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汽车和旅客栈桥的液压系统研究

发布时间:2018-10-22 16:41 论文编辑: 所属栏目:工程论文 关键词: 汽车活动栈桥旅客活动栈桥液压系统

介绍新建的琼州海峡铁路轮渡工程和汽车和旅客活动栈桥液压系统设计方案及其实施后的效果。

我国第1条跨海铁路轮渡工程———粤海铁路轮渡工程,是1个集火车、汽车、旅客3种运输对象为一体的综合性工程。由于粤海轮渡工程需要同时满足火车、汽车和旅客的装卸运输要求,船港之间的联系需要建设火车栈桥、汽车栈桥和旅客栈桥。对栈桥驱动方案的比较,确定3座桥均采用液压驱动方式,与机械驱动方式相比,该方式具有工艺先进、振动小、噪音低、日常维护保养工作量少、外形简洁美观的优点。

1.汽车活动栈桥
1.1 操作过程
(1)渡轮进港靠泊前,汽车活动栈桥升起,起升过程设2种速度,即正常速度和定位速度(慢速),通过角度测量仪器的测量,将桥体角度随时传递到控制室显示,从起点到仰角30°采用正常速度,从仰角30°到最高位置改用定位速度直至停在最高位置上不动,由液压系统锁定。
(2)待渡轮靠泊完成后,活动栈桥靠自重下降,设2种速度,即正常速度和定位速度(慢速),当栈桥端部底面距船甲板大于1m时,用正常速度;等于1m时,用定位速度,以防止活动栈桥与渡轮的甲板发生猛烈的冲击。栈桥降落至渡轮甲板后,随船同步上、下活动。
(3)渡轮启航前,栈桥再次升起到最高位置,待渡轮离开码头后,再下降至托架上,下降操作过程同上。
(4)非工作状态下,栈桥搁置在专用托架上,可以用机械方式锁定,抗台风。
1.2 主要参数
(1)活动范围:以水平线为基准,桥体向上35°,向下7°。
(2)升降时间:桥体从-7°~+35°(即最低至最高位置)为5min。
(3)油缸受力:每个油缸所需推力约1 200kN。
1.3 液压系统设计方案
液压系统设计主要考虑实现4种操作需要:栈桥起升、下降、锁定以及随船活动。从安全考虑,在液压管路、阀件或油缸发生泄漏或过载时的安全保护也是设计必须满足的要求。设计方案中2个液压缸供油管路合一,因此压力推力相同,要求栈桥钢结构有足够的刚性,以调整液压缸伸缩同步。下面结合汽车栈桥液压系统原理图(图2)介绍各操作的流程。
(1)起升:栈桥起升时,控制台控制Y4电磁流量控制阀打开,同时2台电动机分别带动2台定量轴向柱塞泵,液压油通过Y4电磁流量控制阀,以及“103.1”、“103.2”液控单向阀进入油缸无杆腔,推动油缸伸出,将栈桥顶升。起升速度可以通过Y4流量控制阀按设定程序自动调节。
(2)下降:栈桥下降时,控制台控制电动机和泵停机,同时打开Y2电磁换向阀,以便打开“103.1”、“103.2”、“12”三个液控单向阀,油缸受桥体自重作用,无杆腔液压油回流至油箱,油缸缩回,栈桥下降。下降速度也是通过Y4电磁流量控制阀控制,由快速至慢速。
(3)随动:栈桥搭接在渡船甲板上后,受在潮水涨落和装载重量变化,需要随船上下活动。因此,液压油路中设计了Y3电磁换向阀,需要随动时,通过该阀,接通油缸有图2 汽车活动栈桥液压系统原理图
杆腔和无杆腔的油路,实现油缸自由伸缩动作,随动时,需保持l台电机和泵为工作状态,以满足油缸两腔之间液压油补油需要。
(4)锁定:由于船舶进港、离港作业需要,设计要求栈桥空载时在任何位置均能锁定。油路中,“103.1”、“103.2“12”三个液控单向阀起锁定栈桥的作用。
(5)过载保护:对管路的过载保护为编号“9”的主溢流阀,该阀设定压力为22MPa。对油缸的过载保护为“101.1”、“101.2”两个溢流阀,设定压力为18.7MPa。
(6)失压保护(防泄漏、管路破裂):对管路的失压保护为编号“7.1”、“7.2”、“16”、“17”的压力开关,在油缸上升或下降时,如压力过低(1.5MPa以下),则压力开关发出低压信号,同时电机自动停机并报警。其中“7.1”、“7.2”对主油路失压保护,“16”、“17”对控制的油路失压保护。
1.3 主要设备的选择
(1)电动机
AC380V,三相交流鼠笼式,P=22kW,转速1 450r/min,每座桥配2台电机,一主一备。正常情况2台同时工作,特殊时,1台工作也可驱动栈桥升降
(2)泵:采用2台定量轴向柱塞泵,最大工作压力40MPa,额定排量Q=441/min,容积32ccm。
(3)油缸:采用Rexroth专利技术生产的陶瓷油缸,缸径320cm,活塞杆径220cm,行程2 500mm。伸缩速度均为0.5m/min。单缸最大推力1 500kN。
(4)阀件和管件:除做为安全阀使用的溢流阀等标准阀件及室外油缸附属阀件外,其它阀件都采用整体铸造技术构造阀块,做到无管路连接。管件采用不锈钢材料制作。
(5)附属设备:栈桥液压系统附属设备配备有:1 000L液压油箱、冷却器、注油/回油过滤器液位计、压力/温度传感器、压力/温度表、空气滤清器以及安装检修时的手摇泵1台。

2.旅客活动栈桥
2.1 栈桥设计的基础参数和要求
(1)操作过程:旅客栈桥的操作过程与汽车栈桥相同,只是最大俯仰角不同(图4)。
(2)主要参数:①活动范围以水平线为基准,桥体向上27°,向下10°;②桥体从-10°~+27°(即最低至最高位置)为3min;③每个油缸所需推力约250kN。
2.2 液压系统设计方案
旅客栈桥需要实现的操作功能和安全保护措施与汽车栈桥相同,即栈桥起升、下降、锁定以及随船活动,管路泄漏失压保护和过载保护。因此,旅客栈桥液压设计方案的原理与汽车栈桥相似,不再详细介绍各操作的流程。

3.汽车及旅客活动栈桥液压系统实际使用效果
汽车、旅客活动栈桥液压系统由德国Rexroth公司制造,于2002年9月出厂,经过约3个月的安装调试期,于2003年1月开始试运营。
安装调试期间对栈桥的各项指标进行了测试,测试结果表明,液压系统的设计完全满足4个主要操作功能和2个安全保护的要求。栈桥升降、锁定、随动等动作平稳;工作状态下噪声、油温正常,液压泵站室内的噪声在70dB内,环境温度在15℃时,观测油温未超过30℃(超过35℃时,冷却器可自动开始工作);连续一夜在最高位置进行锁定测试,测试结果表明无明显下落,说明管路密封性能较好,无泄漏问题;对其进行过载保护测试,主溢流阀反应迅速、动作平稳、可靠。

目前, 汽车和旅客栈桥的液压系统验收已完成,设计、施工、监理及用户等参加验收的各单位均认为由Rexroth公司制造的液压系统达到了设计要求。