波浪補(bǔ)償起重機(jī)是遠(yuǎn)洋運(yùn)輸補(bǔ)給船首選的起重設(shè)備。為了克服在海上補(bǔ)給船與接收艦船補(bǔ)給貨物時，波浪運(yùn)動引起兩船相對橫移和升沉，對吊裝作業(yè)造成的不利影響，波浪補(bǔ)償起重機(jī)采用了液壓馬達(dá)系統(tǒng)技術(shù)。波浪補(bǔ)償起重機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，通過臂架回轉(zhuǎn)和折臂補(bǔ)償兩船橫移，通過安裝在臂架上的測量索編碼器1檢測兩船相對升沉，補(bǔ)償缸3驅(qū)動補(bǔ)償絞車使貨物與兩船相對升沉隨動，自動補(bǔ)償因升沉引起的貨物與接收艦船甲板間距離變化，避免貨物與甲板突然相撞而造成損失。 
                                                                 
                                                                                                       圖1波浪補(bǔ)償起重機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
                                                                                    1-測量索編碼器；2-補(bǔ)償絞車；3-補(bǔ)償缸4-起貨絞車；5-重物
          波浪補(bǔ)償起重機(jī)的液壓系統(tǒng)及原理
          波浪補(bǔ)償起重機(jī)的液壓系統(tǒng)原理圖如圖1所示。系統(tǒng)的液壓執(zhí)行器為主臂液壓缸30、副臂液壓缸31、補(bǔ)償液壓缸27、回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)28、起升絞車液壓馬達(dá)29，分別由5個電液比例閥7～11控制它們的運(yùn)動方向和速度，其中補(bǔ)償缸采用閉環(huán)控制。系統(tǒng)的油源為低壓大流量泵1和高壓小流量泵2，各泵吸油口設(shè)有過濾精度為8μm的精過濾器3和4，液壓泵1和2的供油壓力分別由溢流閥5和6調(diào)定。泵1在波浪補(bǔ)償未啟動時為間歇工作制，工作時向回轉(zhuǎn)回路及蓄能器32供油，蓄能器壓力達(dá)到上限后停泵，回轉(zhuǎn)回路由蓄能器供油，蓄能器壓力低于下限時泵1啟動供油，波浪補(bǔ)償啟動后自動轉(zhuǎn)換為連續(xù)工作制。 
                                                                                       
                                                                                                                                圖2波浪補(bǔ)償起重機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖
1、2-液壓泵；3、4-過濾器；5、6-溢流閥；7～11電液比例閥；12、13節(jié)流閥； 14、15 -液控單向閥；16、18、33-單向閥；17 -溢流閥；19～26-平衡閥；27-補(bǔ)償液壓缸；28回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)；29-起升絞車液壓馬達(dá)；30-主臂液壓缸；31-副臂液壓缸；32-蓄能器
          主臂缸30、副臂缸31和起貨絞車液壓馬達(dá)29控制回路分別由各回路的電液比例閥和平衡閥控制液壓缸及液壓馬達(dá)的方向和流量。為了減少負(fù)載變化對控制精度的影響，上述3個回路電液比例閥控制閥電壓的增益及斜率采用軟件進(jìn)行均衡和調(diào)節(jié)，控制器檢測起吊重量及操作手柄的方向、角度和變化速度，對比例閥電壓控制信號的幅值、斜率限幅，以避免系統(tǒng)沖擊和機(jī)械振動，根據(jù)起吊重量調(diào)節(jié)系統(tǒng)增益，并使起貨、副臂及主臂電液比例閥的增益成線性，減少負(fù)載變化的影響。
          回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)28和補(bǔ)償缸27回路分別由各回路的電液比例閥控制其運(yùn)動方向和速度。操作桿左右擺動時，回轉(zhuǎn)電液比例閥8經(jīng)平衡閥19或20驅(qū)動回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)28，電平控制曲線呈馬鞍形，由泵1直接供油或蓄能器32供油。高壓回路的蓄能器32有兩個作用，波浪補(bǔ)償未啟動時，停泵后由蓄能器保壓；波浪補(bǔ)償啟動時，用于減小系統(tǒng)沖擊，提高響應(yīng)速度。波浪補(bǔ)償電液比例閥為閉環(huán)控制，當(dāng)貨物到達(dá)卸貨區(qū)域上方時，啟動波浪補(bǔ)償，貨物降落到甲板后，關(guān)閉波浪補(bǔ)償。
          波浪補(bǔ)償閉環(huán)控制
          波浪補(bǔ)償閉環(huán)控制系統(tǒng)要自動補(bǔ)償由于升沉和橫搖引起的貨物與接收艦甲板的垂直方向位移變化，在臂架頂端安裝有恒張力測量索，測量索帶動旋轉(zhuǎn)編碼器測量兩船甲板垂直方向位移變化作為系統(tǒng)輸入，補(bǔ)償液壓缸輸出位移脈沖作為系統(tǒng)反饋，控制器為可編程序控制器PLC，對輸入和反饋脈沖計數(shù)并計算偏差輸出±10V模擬信號控制電液比例閥，控制原理方框圖如圖2所示。 
                                       
                                                                                                                                                                                                                       【圖3 控制原理方框圖】
         1)位置控制 位置控制包括偏差控制和補(bǔ)償缸行程控制。波浪補(bǔ)償過程是船體相對垂直方向位移與液壓缸位移的偏差控制過程。波浪補(bǔ)償啟動后，PLC檢測波谷位置，當(dāng)船體從波谷位置上升時，控制補(bǔ)償缸從原點伸出，貨物被提升，其位移、速度與船體上升的位移、速度相同；船體從波峰下降時，補(bǔ)償缸回縮，貨物下降，其位移、速度仍與船體下降的位移、速度相同。當(dāng)補(bǔ)償缸活塞桿到達(dá)行程終點時，轉(zhuǎn)入液壓缸行程控制，使活塞桿以一定斜率減速，避免與缸體相撞引起臂架機(jī)械振動。
          2)力控制與過載保護(hù)在補(bǔ)償過程中對液壓缸移動的線速度和加速度限值，減小貨物加速提升或下降過程中作用在臂架上的附加力矩。當(dāng)補(bǔ)給船船體下沉，同時貨物被加速提升，而且船體升沉加速度值過大時，補(bǔ)償缸無桿腔受重力加速度作用壓力升高，液壓缸無桿腔的油液一部分經(jīng)圖11-26中的節(jié)流閥、溢流閥17、單向閥18回油箱，另一部分油液經(jīng)過單向閥16補(bǔ)充液壓缸的有桿腔，防止其有桿腔吸空，并對系統(tǒng)過載保護(hù)。
         3)零漂及死區(qū)控制 控制補(bǔ)償缸的電液比例閥具有零開口調(diào)節(jié)曲線和先導(dǎo)級、主級兩級反饋，位置控制精確，并有較高的響應(yīng)特性，避免主閥心在死區(qū)位置振蕩。在靜態(tài)時，控制器輸出小的偏差信號，并以閥心位移和液壓缸位移作為反饋，防止泄漏造成液壓缸漂移。
         技術(shù)特點
         1)與伺服閥組成的系統(tǒng)相比，電液比例閥可以連續(xù)地對液壓系統(tǒng)的方向、流量進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，價格便宜、抗污染能力強(qiáng)，而采用閉環(huán)控制能夠改善其動態(tài)和靜態(tài)品質(zhì)，使船用起重機(jī)中具有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能。
        2)系統(tǒng)采用高低壓雙泵加蓄能器油源，有利于能量的合理分配與使用。

本文標(biāo)題：液壓馬達(dá)系統(tǒng)的波浪補(bǔ)償起重機(jī)系統(tǒng)

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分類：液壓行業(yè)知識
標(biāo)簽： 液壓系統(tǒng)