一種升降機(jī)液壓緩降裝置的設(shè)計(jì)及研究

石 有，劉 禹，王 鑫，劉 崗，白云飛

（廊坊凱博建設(shè)機(jī)械科技有限公司，河北 廊坊 065000）

目前，工業(yè)升降機(jī)普遍配置了手動(dòng)下放緩降裝置，該裝置主要由勻速器和釋放機(jī)構(gòu)兩部分組成。勻速器是核心部件，尤其控制驅(qū)動(dòng)單元在失電狀態(tài)下的電機(jī)軸轉(zhuǎn)速。釋放機(jī)構(gòu)包括手柄、拉線、頂板、限位碰塊，其操作端設(shè)置在吊籠內(nèi)部。勻速器設(shè)置在升降機(jī)驅(qū)動(dòng)單元中電機(jī)與減速器之間，為了能夠順連接，在減速機(jī)側(cè)配置了IEC 標(biāo)準(zhǔn)接口，空間長度約210mm，勻速器空間長度205mm，致使驅(qū)動(dòng)單元總體長度方向增加了36%，外形尺寸將近1 600mm，由此導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)單元長度方向空間較大，不利于狹小空間內(nèi)的布置。

工業(yè)升降機(jī)正常工作時(shí)，勻速器隨驅(qū)動(dòng)單元正常運(yùn)行，處于隨動(dòng)狀態(tài)。操作人員在手動(dòng)下放緩降過程中，當(dāng)?shù)趸\運(yùn)行速度達(dá)到勻速器設(shè)定值時(shí)，勻速器動(dòng)作，通過控制高速軸的轉(zhuǎn)速進(jìn)而控制吊籠下降運(yùn)行速度，使其勻慢速向下運(yùn)行，將吊籠勻速下放至地面或者最近層站處，防止人員被困。

1 液壓緩降裝置基本組成和工作原理

1.1 基本組成

本文設(shè)計(jì)的液壓緩降裝置是一種將液壓能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能的升降機(jī)勻速下放裝置，主要包括：齒輪系、液壓馬達(dá)、梯形式離合器、撥叉、支撐板、安全器板（圖1)。齒輪系主要包括齒輪、齒輪軸、連接軸套、軸承。齒輪與齒輪軸嚙合連接，齒輪軸與安全器板連接，齒輪軸外側(cè)設(shè)置連接軸套；設(shè)置離合器，一端與齒輪軸連接，另一端與液壓馬達(dá)軸連接，在安全器板上設(shè)置支撐板，支撐板與液壓馬達(dá)連接，起到支撐液壓馬達(dá)的作用；在液壓馬達(dá)一端的離合器上設(shè)置撥叉，控制液壓緩降。

圖1 液壓緩降裝置

1.2 工作原理

該液壓緩降裝置依靠液壓馬達(dá)機(jī)構(gòu)，將工業(yè)升降機(jī)在高位的勢能轉(zhuǎn)化為熱能釋放出來。液壓馬達(dá)在結(jié)構(gòu)上具有對稱性，但液壓馬達(dá)的慣性負(fù)載大、轉(zhuǎn)速高，并要求急速制動(dòng)或反轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較高的液壓沖擊，因此在系統(tǒng)中設(shè)置必要的緩沖閥。該液壓緩降裝置的原理圖如圖2 所示。主要包括：油箱、節(jié)流閥、溢流閥、防爆閥、液壓馬達(dá)、液壓溫度計(jì)，其中，油箱主要用來提供液壓油，節(jié)流閥是通過改變節(jié)流截面或節(jié)流長度以控制流體流量的閥門；溢流閥用來穩(wěn)定油路的壓力，當(dāng)通過油路的油壓超過所設(shè)定的壓力時(shí)，溢流閥在壓力的作用下開啟回路排油卸壓，控制一個(gè)安全不超壓的油路，以保護(hù)后面油路；設(shè)置防爆閥，其主要作用是防止油管突然破裂發(fā)生失控下降事故，同時(shí)阻止管路里的液壓油外泄，在油管突然破裂時(shí)，防爆閥瞬間阻斷油路，阻止系統(tǒng)壓力失控下降，達(dá)到安全的目的。液壓馬達(dá)作為液壓系統(tǒng)的一種執(zhí)行元件，將液體壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)槠漭敵鲚S的機(jī)械能（轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速）。設(shè)置液壓溫度計(jì)，以此檢測液壓油的溫度。

圖2 緩降裝置液壓原理圖

2 設(shè)計(jì)計(jì)算

2.1 勢能Ep

取h=100m，則Ep=mgh=4000000J。

2.2 液壓油比熱

液壓油比熱C取1 675～2 093J/kg℃。

液壓油允許溫度最高80℃；液壓油許用溫升范圍ΔT=80℃-40℃=40℃；液壓油熱能容量ΔT×C為67000～83720J/kg。

2.3 100m落差一次性落地最少使用油液重量m

m=Ep/(ΔT×C)=59.7kg

2.4 液壓油體積V

液壓油密度ρ=0.85，則

V=m/ρ=70.23L

3 適用效果

當(dāng)升降機(jī)在運(yùn)行中發(fā)生失電或者其他電氣故障，致使驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)無法工作時(shí)，液壓緩降裝置可按照設(shè)定的速度將籠內(nèi)人員安全運(yùn)送至地面或者最近層站，避免作業(yè)人員被困。該裝置與傳統(tǒng)的緩降裝置相比，為獨(dú)立結(jié)構(gòu)，不會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)尺寸額外增加，極大提高整機(jī)布局的靈活性。同時(shí)由于該裝置不與驅(qū)動(dòng)單元連接，能很好地避免緩降裝置對驅(qū)動(dòng)單元品牌、規(guī)格型號(hào)、接口類型等方面要求的局限性，便于實(shí)現(xiàn)客戶對不同驅(qū)動(dòng)單元配置的需求。在緩降裝置發(fā)生故障時(shí)，只需對該裝置本體進(jìn)行維修，無需將減速機(jī)與電機(jī)分離，降低維保人員作業(yè)強(qiáng)度。且在安裝調(diào)試時(shí)可獨(dú)立進(jìn)行，不必與電機(jī)減速機(jī)配套完成，簡單便捷，節(jié)省時(shí)間、人力。

4 結(jié)語

在升降機(jī)籠頂上設(shè)置液壓緩降裝置，依據(jù)勢能與熱能之間能量轉(zhuǎn)換的原理，當(dāng)升降機(jī)出現(xiàn)失電故障時(shí)，可勻速將吊籠及施工人員運(yùn)送至地面或者最近層站。與現(xiàn)有的純機(jī)械式結(jié)構(gòu)——手動(dòng)釋放裝置相比，該液壓緩降裝置獨(dú)立于驅(qū)動(dòng)單元之外，具有安裝簡便、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，同時(shí)獨(dú)立于驅(qū)動(dòng)單元之外的特點(diǎn)，適用于工業(yè)升降機(jī)的使用工況，同時(shí)在狹小空間內(nèi)布置工業(yè)升降機(jī)具有很大的技術(shù)優(yōu)勢。