轨行式全液压铝锭转运叉车制动前冲的分析

2012-07-12兰州资源环境职业技术学院黄圆志

电子世界 2012年13期

关键词：铝锭全液压叉车

兰州资源环境职业技术学院黄圆志

轨行式全液压铝锭转运叉车制动前冲的分析

兰州资源环境职业技术学院黄圆志

本文针对轨行式全液压铝锭转运叉车制动所产生的前冲现象，对其液压系统以及可能产生前冲的原因进行分析，通过液压马达内泄漏所引起的制动前冲和整车由于惯性产生的滑移前冲两方面考虑，衡量其定位精度是否满足工作需求。

叉车；制动；前冲

22t/h铝锭连铸生产线是专门用于生产重熔铝锭的自动化生产线，具有铸造、冷却、堆垛、捆扎打包和成品运输等多道生产工序，是集机、电、光、液、气于一体的自动化成套有色冶金装备[1]。当层码垛机器人完成铝锭堆垛后，需要转位液压叉车叉起整垛铝锭，转送到指定的称重秤位置完成称重，并将其再次叉起转移到指定的成品运输机的4个垛位上，满4垛后由成品运输机运输到指定的位置。

铝锭转位液压叉车如图1应用使铝锭连铸生产线自动称重及成品运输两道工序衔接的更加顺畅紧密，使整套系统的自动化程度更高，从而大大的提高了生产效率。传统的轮胎式人操作叉车工作时劳动强度高，精度控制差，启动及制动时不平稳，对操作人员的技术要求很高，稍微的疏忽或失误就可能造成铝锭散垛，叉车碰撞生产线等事故，而轨行式铝锭转位全液压叉车重复定位精度高，启动及制动平稳，自动化程度更高，更能满足企业要求，具有提高铝锭运转自动化、降低劳动强度的实际工程意义。

轨行式铝锭转位全液压叉车液压系统如图2所示，它是由叉车液压马达、叉车架水平移动缸、叉车架升降缸所组成。具体工作过程如图3所示。

(1)当层码垛机器人完成铝锭堆垛后，叉车架前伸到铝锭垛正下方，叉起铝锭；

(2)叉车沿钢轨行走，将铝锭转运到称重秤上，完成称重；

(3)叉车叉起铝锭沿钢轨继续行走，将铝锭转运到垛位一上，叉车架收回，叉车返回初始位置。

经过上述三个动作叉车完成一次铝锭的称重及转运，叉车继续重复上述动作，只是铝锭垛依次转运到垛位二、垛位三、垛位四上，满四垛后由成品运输机转运到车间外[2]。叉车转运铝锭过程中要满载状态在称重位置和指定垛位停车两次，空载状态返回初始位置时停车一次，反复工作时叉车频繁制动，这就要求叉车要尽量减少制动前冲，接下来从两方面分析可能产生叉车制动前冲的原因。

1.叉车制动前冲的数理计算

1.1 液压马达内泄露引起制动前冲的计算

由于液压马达自身的内泄漏，使得液压马达在换向阀切入中位后，不是立即停止转动，而是产生惯性转矩，使马达转动一个微小的前进量，这一前进量反映的是液压马达停止的位置精度，是造成叉车制动前冲的原因。

计算液压马达内泄漏引起的制动前冲位移s。本系统液压马达选取为BM-C315型低速大转矩摆线液压马达，其排量V=315ml/r,额定压差△P=10MPa，额定转矩T=420N·m，总效率η=0.8，设定液压马达机械效率mη=0.9，马达内泄漏时间t=0.75s，马达实际转速n=33.6r/min，马达进油口压力P2=0MPa，叉车钢轮半径R=0.08m。

由液压马达的效率公式

由液压马达容积效率公式得到：

由马达转矩关系式

由马达工作压差为马达进口压力与出口压力的差值即ΔP=P1-P2

由马达转速与流量关系式

得到由马达泄漏量引起的马达转速

由角加速度公式

由角速度公式

得到由马达内泄漏引起的叉车制动前冲距离

1.2 整车惯性滑移前冲的计算

当不考虑马达内泄漏对叉车制动前冲的影响时，马达立即停止转动后叉车仍然会由于本身惯性力的存在在钢轨上滑移。物理模型图如图4所示，假设叉车与铝锭为一个质体，来计算其在钢轨上的滑移。

由滑动摩擦力公式：

式中μ—滑动摩擦系数，0.15

由角加速度公式

由速度与角加速度关系式

由能量守恒定律知，物体的动能等于滑动摩擦力所做的功，即

2.叉车制动前冲结果分析

2.1 叉车制动前冲距离的分析

2.2 如何减小叉车制动前冲

(1)由公式(14)知，叉车空载状态与满载状态滑移量是相同的，滑移量只和滑动摩擦系数μ叉车制动前速度ν有关，滑动摩擦系数μ确定，那么减小叉车制动前速度ν，可以有效的减小制动前冲距离。

(2)液压马达的内泄漏是不可避免的，液压马达都有一个容积效率问题，马达在使用一段时间之后，密封件的磨损和老化；各个活塞和活塞孔的配合间隙由于磨损增大发生变化；马达的泄漏量是与这些配合间隙的三次方呈正比的，所以在使用一段时间后，由于马达泄漏量的增加，容积效率的降低，便会产生马达制动时前冲的问题。可以在传动轴上加制动器，制动时直接抱死传动轴，避免由马达内泄漏产生的制动前冲。