基于压力的补偿控制在翻车机液压系统中的应用

基于压力的补偿控制在翻车机液压系统中的应用

柳莹

大连忠霆电力设备有限公司， 辽宁 大连 116600

摘要：近年来，我国的工业化进程有了很大进展，对翻车机的应用越来越广泛。翻车机是一种用于火车翻卸散状物料的机械设备，其通过倾倒和翻转，来实现自动机械卸载，因其工作效率高而得到企业的广泛应用。本文首先对翻车机液压系统原理简介，其次探讨翻车机液压系统故障现象，最后基于压力的补偿控制在翻车机液压系统中的应用进行研究，以供参考。

关键词：翻车机；液压；顺序阀；补偿

引言

翻车机作为港煤炭运输的关键设备之一，常年处于高位运行状态，它依靠靠车板、压车梁等液压控制设备将待翻卸的3节重车固定在翻车机内。液压系统的健康状态关系到设备能否正常运行，因此对翻车机液压系统的健康状态进行评估和预测，提前发现系统运行的异常，排除可能发生的故障，对于保障港口生产顺利进行具有重要的现实意义。

1翻车机液压系统原理简介

在翻车机房内翻转卸煤之前，载煤火车车厢通过压车梁液压缸和靠车板液压缸进行固定，翻车机压车与靠车均由液压系统提供动力。压力油通过控制阀组，控制对应的压车梁液压缸压下和抬起，主要依靠压车梁有杆腔和对应支路的液压锁的保压效果压紧车厢；靠车板在进行伸出和收回动作时，压力油通过靠车控制阀组进入相应的靠车板液压缸的有杆腔或无杆腔，主要依靠靠车板液压缸无杆腔和对应支路的液压锁保压效果靠紧车厢。

2翻车机液压系统故障现象分析

翻车机压车梁压下后会出现液压缸有杆腔迅速掉压直至为零的现象。当进行循环作业时，载煤的车厢进入翻车机区域内，此时靠车板伸出靠紧车厢，伸出到位后每节车厢的4个压车梁同时压下，控制系统检测液压缸压力信号是否达到设定值。如果达到则认为已压紧车厢，此时允许进行翻转动作；若翻车机翻转或返回中任意时刻压力低于控制系统的设定值，则翻车机停在当前位置，自动循环作业停止，此时需要就地操作，由出入口巡视人员将翻车机手动翻转或返回。保压效果不佳将使有杆腔的压力迅速降到设定值之下，造成翻车机自动循环作业停止，使生产作业无法顺利进行，影响卸车效率，同时将增加车厢翻转到最大角度后的掉道风险。因此，需要采集系统中的关键数据，找到存在泄漏的系统元件，评估系统健康状态并采取有针对性的解决措施，排除生产中的安全隐患。

3基于压力的补偿控制在翻车机液压系统中的应用

3.1翻车机液压系统原理简介

在翻车机房内翻转卸煤之前，载煤火车车厢通过压车梁液压缸和靠车板液压缸进行固定，翻车机压车与靠车均由液压系统提供动力。压力油通过控制阀组，控制对应的压车梁液压缸压下和抬起，主要依靠压车梁有杆腔和对应支路的液压锁的保压效果压紧车厢；靠车板在进行伸出和收回动作时，压力油通过靠车控制阀组进入相应的靠车板液压缸的有杆腔或无杆腔，主要依靠靠车板液压缸无杆腔和对应支路的液压锁保压效果靠紧车厢。

3.2车钩手柄识别系统

由于摘钩机器人要跟踪的目标是控制敞车车厢连接处的车钩把手，这个目标的背景是比较复杂的，而且车钩手柄的位置不一定都是垂直的，可能会处在其他的角度，有些车厢的车钩手柄附近会有梯子、铁丝、木条等干扰物，加上摘钩机器人在室外工作，难免会遇到恶劣的天气，比如，雨、雪、雾霾等环境，使得对车钩手柄的识别变得更加的困难。除了利用上述图像识别系统检测出车钩的大概位置和类型，再利用激光雷达，快速准确地提取区域内有效目标，分离典型特征，进行特征算法对比，从而精准判断出车钩手柄的精确位置信息，然后控制机械臂寻找车钩手柄，在机械臂移动过程中，激光雷达会不断扫描分析车钩手柄的实时位置信息，控制器不断给手柄新的位置命令，来实现机械臂准确地抓住车钩手柄。

3.3翻车机驱动底座维修

翻车机动力和传动部件通过固定螺栓安装到整体驱动底座上，再通过基础螺栓与翻车机房基础固定。由于长期使用，基础螺栓压紧螺母与底座下底板出现间隙导致底座松动。翻车机翻转过程中底座随传动部件明显摆动和振动，造成齿轮齿圈啮合间隙变化，传动副磨损严重。振动对地脚螺栓和传动部件产生附加冲击荷载，造成零部件损坏、失效。整个施工方案主要包括底座调平、断裂地脚螺栓接种、齿圈、齿轮啮合冲击部位加强。施工工艺为：1）将翻车机设置到自由角度。断电停机后，手动锁紧出口端制动盘，安装定位齿块；预留驱动装置安装基准线。2）在入口和出口处驱动小齿轮侧翻车机基础和端环间搭建脚手架。3）用液压破拆设备或气割破拆的方法拆卸螺母。4）整体施工：解开同步轴联轴器，确认地脚螺母全部清理完毕。吊起驱动座四角（驱动座及驱动装置总重11t，驱动座含肋板），采用2个50t液压千斤顶顶升驱动座，松动后吊起驱动座，松开制动盘，吊车起升的同时盘车，将小齿轮从端环齿圈中向上转出。吊驱动座置于翻车机入口处空地支撑墩上。垫高800～1000mm，方便打磨、清理驱动座底部。地脚螺栓和基础底板处理过程为：清理打磨基础底板上锈蚀的垫片和锈蚀杂物，用板牙清理、加工地脚螺栓的螺纹。同步完成断裂地脚螺栓接种工作，螺栓焊接后采用补强套进行加强，补强套的上部与下部的焊接孔错开45°。

3.4调整补偿油路后的效果

首先根据设备实际情况，确定翻车过程中可以允许的压车油缸伸出量，进而确定出油液补偿量，根据翻车作业时压力表测量数据与45°到110°翻车时长，翻阅顺序阀样本提供的压力－流量特性曲线，进而估算出顺序阀调定压力值。将估算出的调定压力值与厂家所给的推荐调定氛围进行对比，最终确定调定值。

3.5提供一种适用于该类系统的顺序阀调节思路

首先根据设备实际情况，确定翻车过程中可以允许的压车油缸伸出量，进而确定出油液补偿量，根据翻车作业时压力表测量数据与45°到 110°翻车时长，翻阅顺序阀样本提供的压力 － 流量特性曲线，进而估算出顺序阀调定压力值。 将估算出的调定压力值与厂家所给的推荐调定氛围进行对比，最终确定调定值。 此外，也可选用合适规格的补偿油缸来限制最大油液补偿量，以防止因压车油缸补偿量过大而产生的车辆掉道。

3.6上位机系统

上位机系统主控画面包含视频识别、雷达检测显示、状态显示、操作参数、故障显示、翻卸信息统计。图像识别系统除了用作上述的识别计算，还将一些画面作为操作人员的“眼睛”，远程观察到现场翻卸的实际情况，实现设备的全自动运行。

结语

综上所述，通过多传感器融合的数据采集系统对翻车机压车和靠车液压系统进行有源测试，建立了以泄漏量为基础的有源测试方式，实现了港口液压设备的快速检测与诊断。通过采集到的数据可以快速分析系统元件的泄漏情况，从而进一步评估系统健康状态，预测元件使用寿命，提出有针对性的维修保养计划。维保后的系统在生产作业中未出现不保压故障，该方法为港口液压设备的故障诊断与维修保养提供了新的思路与方法。

参考文献

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[2]鄂东辰，张立杰．基于分块多向主成分分析的翻车机液压系统故障诊断[J]．中国机械工程，2018，29(8)：958-964．

[3]任凤娟．多传感器信息融合技术在液压系统故障诊断中的应用[J]．液压气动与密封，2019，39(7)：52-55.