门式斗轮堆取料机起升机构变速运行的改进方案

料斗轮挖掘深度或堆料落料高度的调节，因此从
作业工况角度看该动作属于设备辅助工作，为满 足设计要求的门式斗轮机单位时间的额定生产率， 在不影响设备运行前提下辅助工作时间应尽量缩 短，提高设备工作效率。另外不同工况对设备起 升机构的运行速度要求也不同，且有时需要设备 在不同工况及作业方式自由切换，因此，设备在 运行过程中变速运行，以提高工作效率是非常必 要的。
针对上述门式斗轮机起升机构液压系统存在的 问题，根据不同能力的设备提出了两套改进方案。 １）小型门式斗轮机起升机构液压系统改进 方案 该方案适用于跨距＜５０ ｍ、堆取料能力
＜１ ０００
程较长、缸径较大，若采用单泵给系统供油，启
停对系统冲击大，脉动明显，且起升机构多数工 况需要低速运行及频繁启停，单泵大流量供油起
ａｌｔｅｒｎａｔｅｌｙ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｆｕｒｔｈｅｒ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅｓ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｎｄ ｄｉｓｃｕｓ—
ｔｈｅｉｒ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｒｔａｌ—ｔｙｐｅ ｂｕｃｋｅｔ ｗｈｅｅｌ ｓｔａｃｋｅｒ／ｒｅｃｌａｉｍｅｒ；ｌｉｆｔｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ｓｐｅｅｄ ｃｈａｎｇｅ；ｎｏ—ｌｏａｄ ｓｔａｒｔｉｎｇ
向阀与液压泵之间。设备工作中具体流程为：在 门式斗轮机起升机构处于低速工况时，系统只启 动图３中件１—１柱塞泵给系统供油，满足该工况 起升机构运行速度的要求；当起升机构需要改变 工况即变速运行时，此时件１—２柱塞泵启动参与 工作，件３电磁溢流阀电磁铁处于失电状态，溢
１．
柱塞泵２．溢流阀３．单向阀４．电液换向阀
自身流量从小到大的启动过程。在具体工作过程
中，当起升机构需要改变工况即变速运行时，每
个泵自身均可以完成启动过程，互不干扰，非常
容易实现带载启动。
３ 作 地 者：徐万鑫 址：长春市经济技术开发区世纪大街３３８８号长春发 电设备总厂技术中心散料室 邮 编：１３００３３
结束语
本文提出的门式斗轮机起升机构变速运行液
（３）：６６．６７．
具体方案布置如图４所示，该系统选用压力一流
量自适应变量柱塞泵（原理及性能见图５），其特
点是在系统压力达到泵的设定压力前保证泵的输
出压力始终比外负载压力高１．５ ＭＰａ左右，而输 出流量也同外负载的需求流量相匹配。该泵在压 力调整范围内可自由设定泵的出口压力，设定压 力后可以在泵体内部形成自循环，因此可以实现
门式斗轮堆取料机（以下简称门式斗轮机， 见图１）作为一种连续、高效的散料装卸设备， 已在国民经济各领域中得到了广泛应用。随着液 压传动、控制技术水平以及国产化程度不断提 高，作为门式斗轮机主要机构之一的活动梁起升 机构采用液压驱动方式也日渐普遍，已发展成主 流方式。但由于设计者考虑不周或对设备运行工 况不够了解，现有门式斗轮机起升机构液压系统 无法满足设备堆取料作业工况的变速运行要求， 严重影响设备的工作效率。笔者经深入分析研 究，找出问题产生原因并提出了优化改进方案。 经实践证明有效杜绝上述问题并取得良好的使用 效果。
自适应变量柱塞泵原理及性能曲线
构载荷较大，液压缸行程长，若采用定量柱塞泵， 启动冲击较大，加之现在变量柱塞泵技术已经非 常成熟，因此改进方案将原来两个定量柱塞泵改 为负载自适应变量柱塞泵，同时取消系统中原有 的定压溢流阀，改为有系统保护作用的安全阀。
要求并已得到成功应用，门式斗轮机的设计人员 可以根据设备的实际能力和机型大小正确选择合
１
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４．固定梁５．三条带式输送机 ６．刚性门腿７．起升机构８．行走机构９．尾车
图１
门式斗轮机起升机构无法实现变速运行
的原因分析
１．１
门式斗轮机结构示意图
门式斗轮机起升机构工况要求 门式斗轮机基本作业工况包括堆料工况和取
操作者可以根据料场实际情况考虑选用适合的作 业方式。但无论上述工况的哪种作业方式均需活 动梁起升机构参与才能顺利完成，并且不同作业 方式对起升机构的工作时间及速度要求也并不相 同。顶部垂直取料作业方式活动梁在料堆高度方
１．自适应变龄拄塞泵２．安全阎３．单向阀
图４
大型门式斗轮机起升机构改进原理图
Ｘ
暑商蔓
ｌ定垃傩犍泉二溢流阀３．ｆ也臌溢流阀 图３
小型门式斗轮机起升机构改进原理图
２）大型门式斗轮机起升机构液压系统改进 方案
设定压力Ｊｐ 压力尸／ＭＰａ 图５
该方案适用于跨距≥５０ ｍ，堆取料能力
＞１ ０００
ｔ／ｈ的大型门式斗轮机，此类设备起升机
料工况，从作业方式来看，堆料工况可以分成分
层堆料及定点堆料两种方式；取料工况可以分成
分层取料及顶部垂直取料两种方式。设备工作时
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一９７—
万方数据
向取料，要求起升机构以合适的速度控制活动梁
升过程中动作不平稳，抖动明显，另外存在系统
升降，以满足取料进给深度要求；其余作业方式
１．２
系统中两柱塞泵并联在同一油路，在其中某个柱
塞泵启动工作以后，系统中已经充满压力油，此 时若另一个柱塞泵启动必须克服系统压力，即带 载启动，而柱塞泵由于自身结构原因不允许带载 启动，因此必须将正在运行的柱塞泵停机，然后 双泵同时启动才能实现起升过程中变速。因此在
门式斗轮机起升机构无法变速运行原因 现有门式斗轮机起升机构驱动机构液压原理
在活动梁起升过程中，设备不进行堆取料作业。 活动梁每次起升变换一定高度值，目的是实现取
温升增加，能源浪费等问题。由１．１节分析可知， 在设备进行工况切换时，要求起升机构具有变速 功能以提高设备工作效率，但系统采用两个定量
柱塞泵供油，低速工况运行时可以单泵启动供油， 高速工况运行时需要流量很大必须双泵共同供油， 因此变速要求在现有设备工作中无法实现，由于
流阀导阀口与其集成的二位四通电磁换向阀右位 连接，进而直接与油箱连通，此时溢流阀主阀阀 芯被屏蔽，件１—２柱塞泵启动后，油液不用克服
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５．液压锁６．单向节流阀７．柱塞缸８．高压胶管 图２现有门式斗轮机起升机构液压原理图
一９８一
万方数据
溢流阻力，顺利通过电磁溢流阀返回油箱。当件 １—２柱塞泵启动平稳后，件３电磁溢流阀电磁铁 得电，溢流阀主阀起作用，建立压力给系统供油。 该方案实现了门式斗轮机起升机构液压系统定量 柱塞泵带载启动。
收稿日期：２０１６—０８—２５
压系统改进方案，适应门式斗轮机的发展和使用
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万方数据
门式斗轮堆取料机起升机构 变速运行的改进方案
贾延逊于会春赵莹徐万鑫黄有义 长春发电设备总厂 长春１３００３３
摘要：针对目前门式斗轮堆取料机液压驱动的活动梁起升机构无法实现变速运行，严重影响设备工作效 率的问题，从起升机构作业运行工况要求人手，分析了其驱动液压系统两个柱塞泵无法交替启动造成上述问题 产生的原因，提出了相应的优化改进方案，并对其可行性进行了分析探讨。 关键词：门式斗轮堆取料机；起升机构；变速；无载启动 中图分类号：Ｕ６５３．９２８＋．５ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００１—０７８５（２０１７）０５—００９７—０３
ｍｏｖｉｎｇ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃａｌｌｙ ｐｏｗｅｒｅｄ ｓｔａｃｋｅｒ／ｒｅｃｌａｉｍｅｒ ｉｓ
ｉｎｇ
ｎｏｔ
ｂｅａｍ ｌｉｆｔｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｐｏｒｔａｌ・ｔｙｐｅ
ｂｕｃｋｅｔ ｗｈｅｅｌ
ｃａｐａｂｌｅ ｏｆ ｓｐｅｅｄ ｃｈａｎｇｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ ｉｍｐａｉｒｓ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ，ｓｔａｒｔ—
不停泵的前提下实现起升机构变速是亟待解决的
技术问题，避免设备作业程序繁琐，影响工作
效率。
如图２所示，采用两个定量柱塞泵带动两柱塞液 压缸完成活动梁起升运动。两柱塞泵技术规格参 数及安装方式完全相同，该系统选用双泵供油的 主要原因是系统所需流量较大，两柱塞缸工作行
２门式斗轮机起升机构实现变速功能的改 进方案
理的优化改进方案。
参考文献 ［１］范存德．液压技术手册［Ｍ］．沈阳：辽宁科学技术出 版社，２００４． ［２］陈启松．液压传动与控制手册［Ｍ］．上海：上海科学 技术出版公司，２００６． ［３］徐万鑫．门式斗轮堆取料机起升机构液压系统分析及 优化［Ｊ］．起重运输机械，２０１２（８）：１１０—１１３． ［４］贾延逊，黄有义，徐万鑫．插装阀在门式斗轮堆取料 机起升机构液压系统的应用［Ｊ］．起重运输机械，２０１５
ｗｉｔｈ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｌｉｆｔｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｆａｃｔ ｔｈａｔ ｔｗｏ ｐｉｓｔｏｎ ｐｕｍｐｓ ｏｆ
ｃａｎｎｏｔ ｓｔａｒｔ
ｄｒｉｖｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ
ｓｅｓ
ｔ／ｈ的小型门式斗轮机，此类设备起升机
构载荷相对较小，液压缸行程相对较短，因此采 用定量柱塞泵供油流量可以满足设备要求。具体
方案布置如图３所示，主要改进点是在件１—２柱 塞泵主供油路并联增加由件３电磁溢流阀组成的 柱塞泵无载启动支路，并去掉图２中的件２—１溢
流阀，同时将新增电磁溢流阀接人位置调整到单