关于液压绞车、电动绞车和气动绞车的研究与分析

杨杰

（上海振华重工集团股份有限公司，上海 200125）

当前绞车在工业各领域中的应用十分广泛，已经成为工业生产不可缺少的一部分，对工业现代化发展来说有着十分重要的促进作用。目前，对于不同类型的绞车来说，在系统驱动的过程中通常体现出不同的应用功能。在此背景下，本文对液压绞车、电动绞车和气动绞车的不同功能进行分析，以此来体现不同类型绞车的经济价值和现实意义。

1 液压绞车的系统驱动

1.1 定义

所谓液压绞车系统，主要是指以液压泵站的液压马达为动力源来驱动绞车工作的形式，在压力的作用下，使流体最大限度在气缸中进行活塞运动，通常采用泵的方式，向其中提供体积流量，在对力的作用下，使载荷进行移动，并且逐渐减少和消除其他压力，使其在实际驱动时，能在液压马达的作用下，利用线性力传递扭矩。

1.2 特点

液压绞车系统驱动的主要优势在于能够对泵进行调节，而且还能在外力的作用下产生变化，液压绞车系统会采用不同的速度进行变化，保障其所处位置不发生变化，但在具体构造时，应尽量缩短气缸与泵之间距离的大小。其缺点在于，液压绞车在驱动过程中，一旦油缸组合体的设计出现不合理现象，在碟簧压缩的过程中，将会发生变形，超出其原本规定的数值大小，缩短碟簧的使用寿命，在油缸基座中有十分充足的空间，这将不利于螺杆的调节。

1.3 对使用环境的要求

液压绞车系统必须配备液压泵站，所以在空间布置上必须要有所考虑。在使用液压绞车的过程中，需要对其运行系数的大小进行精准的计算，从而判断绞车是否正处于较为安全可靠的环境下，防止产生卷筒打滑的问题。在具体的系统运行过程中，要保障油缸中的油量能处于最佳状态，适当的推动活塞来延长部件的使用寿命，在液压刹车的过程中进行有效地控制，应用负荷传感技术使系统的运行效率得到进一步提升。

2 电动绞车的系统驱动

2.1 定义

所谓的电动绞车系统，主要是以电动机为动力源，以PLC程序来控制绞车工作的形式，核心为电动机，电动机的好坏通常与驱动系统的功能之间存在直接联系。在系统驱动的过程中，不但要能够满足船用移船启动的需求，而且还应保障船舶中的恒转矩与恒功率区的运行条件，充分满足系统的相关的规定内容。

2.2 特点

对于以往传统的电动绞车来说，在系统驱动时，通常借助于直流电机的力量，将直流线圈固定在特定的磁场当中，从而使定子磁场与转子磁场处于90°关系，对直流电机的速度和效率进行有效的控制。主要优势在于：在系统驱动时，直流电机能够充分发挥出自身的优势，对电机的功率和速度进行良好的把控。缺点在于：在对马达和电流转换时，与电流有直接接触的碳刷将会受到影响，产生一定程度的损伤或者撕裂现象。对于后期感应交流电的应用，主要是在交流电机的基础上实现，凭借定子铁心、绕组、机座等多种因素的优势，共同组建成一个完整的系统，使机电能量的转换能够在转子内感应电流当中完成。但是，在具体的操作过程中，通常无法对交流电机的转矩进行准确的计算，难以实现有效的控制，并且在使用相应技术进行调速时，也存在着较大的难度。

2.3 对使用环境的要求

电动绞车系统在运行的过程中，应与客观的实际情况相结合，剔除系统中存在的频率较低或者可靠性不符合标准的直接电流，以此来实现对感应电机的有效控制。对于永磁电机绞车系统来说，应对其存在的缺点和不足进行改正，其缺点主要体现在退磁和价格偏高两个方面，在解决完上述问题后，再解决脉动过大的问题，以此来促进现代化电动绞车系统的发展和广泛应用。

3 气动绞车的系统驱动

3.1 定义

气动绞车的系统驱动主要是通过空气压缩的方式，将内部存在的能量以循序渐进的方式转移出来。从本质上来看，气动绞车适用于工业机械能使用和改造当中，对现代化工业的转型和发展提供强大的动力支持。从实质性来看，目前在气动绞车系统中，工业应用方面没有对能量提出较为严格的要求，因此空气压缩的方式能够使经济效益达到最佳状态。

3.2 特点

在气动绞车的系统驱动中，通过采用空气压缩和阀门控制的方式对系统进行调整，以此来实现对输出驱动的调节和控制。气动绞车的主要优势在于：在系统运行的过程中，组件的具体操作和维护较为简单，并且使用寿命较长，采用空气压缩的方式又能够使成本被有效的节约出来，减少投入费用，在具体运行中产生火灾或者爆炸危险的发生几率较低，温度也不会发生过大的变化，如发现系统存在泄漏的问题，也不会对机器安全构成较大影响，对于环境产生的污染也较小。气动绞车系统的运行也存在一定的缺陷和不足，在排气的过程中将出现诸多噪音，并且目前尚未发现合适的方式能够进行有效控制，因此在使用过程中，将不可避免的为周围居民的正常生活起居带来干扰，同时在活塞的运转速度上也不能实现有效控制，其均匀性与恒定性无法获得切实保障。

3.3 对使用环境的要求

在气动绞车系统运行的过程中，对其所处的周围环境有着较为严格的要求，需要具备较强的封闭性，能够在空气被压缩以后进行合理的保护，采取科学正确的管理方式，将空气压缩中产生的损耗降低到最佳状态，并且对相关的投入成本尽可能的缩减，加强对泄露检测程序的使用，保障每一套泄露检测器都能够另外佩戴一幅耳机，消除外界的噪音。在空气质量上按照规范化和科学化，事先完成工程设计，对气动绞车系统的驱动过程进行实时监测。

3.4 气动绞车的结构设计和选型

（1）设计参数。本文以矿用气动绞车为例，在对其设计进行计算前，需要对其适用范围进行确定，本文所研究的绞车能够在煤矿井倾斜角度不超过20°的巷道牵引矿车进行原料的运输。绞车类型为SJF-2/35型气动绞车，第1层钢丝的牵引力数值为20kN，容绳量数值为200m，为了使生产效率得到尽量地提升，可以暂时将首层钢丝绳的牵引速度提升到1．1m/s。根据牵引速度和牵引力能够对气动绞车的功率进行计算，即功率P=20×1．1=22kW。本研究中选择M18-F型的气动马达，通过改变进气和排气的方向进行正反旋转，气动马达的主要参数如下：功率为23．3kW；扭矩为155N·m，转速为1500r/min，耗气量为22．5m3/min，在最高扭力的情况下，转速为300r/min，扭矩为235N·m，气动扭矩为155N·m，工作压力为0．6MPa。由上述数据得出，马达输出的最高扭矩与额定相比来看超出1．5倍，绞车在具体运行的过程中牵引力最高为30kN，但是功率却呈现出较为明显的下降趋势，气动马达的功率和扭矩曲线图如图1所示。

图1 气动马达特性曲线

通过图1曲线的走势可知，气动马达的功率明显下降，此时绞车的最大牵引力数值为25kN，能够在较短的时间内完成具有高负载的牵引目标。在A-B段中，马达扭矩与转速之间的表达式为：M=f（n）=an+b，通过此式便能够对马达在启动过程中的各阶段的动力性能进行直观的计算和分析。

4 结语

综上所述，随着社会经济的发展，工业得到了显著的发展和壮大，变得更加系统化和智能化，各种类型的绞车在工业中的应用能够使工业发展如虎添翼，在具体应用的过程中，应与新型信息技术相结合，做好相应的保障措施，根据具体的工业发展的实际需求，选择恰当合理的类型，保障各种类型的绞车在实际应用中能够充分发挥出自身的优势和作用，保障工业生产的安全性、可靠性和先进性。

参考文献：

[1]陈迎春,张仕民,邓平等．气动绞车绳速测试机构的设计实验研究 [J]． 煤矿机械 , 2015, 36(4):114-116．

[2]曾鸣, 王葆葆, 王晓华,等． 基于MATLAB软件的气动绞车动力匹配优化[J]． 石油矿场机械, 2014，(4):48-51．