施工升降机液压系统设计

摘要：施工升降机是建筑施工中不可缺少的设备之一。我国建筑业的发展，对施工升降机的性能提出了更高的要求，新机型的研制是施工升降机发展的必然趋势。液压传动能够实现无级调速、运行平稳，且其原动机受电网的限制小，使用内燃机时可以用于无电源地区的施工。本文所设计的液压施工升降机是在现有机型基础上通过优化和改进，设计的一台运行速度快、提升高度高、综合性能好的施工升降机，为液压传动的齿轮齿条式施工升降机。

关键词：施工升降机；液压传动；有限元

1 引言

本文施工升降机的传动方式采用液压传动，液压传动能够实现无级调速，起制动时比机械传动更为平稳且对电网的冲击小，原动机的选择多样化、受到电网限制小，被广泛应用到各领域。液压施工升降机有着高的运行速度和良好的调速性能，是200m以上高层建筑首選的垂直运输施工机械。

2 液压传动的特点

2.1 液压传动的优点

1）能够方便地实现无级调速，并且能够实现较大范围调速。

2）在同样的功率情况下，相比较机械传动与电气传动，液压传动系统的重量更轻、体积更小。

3）换向冲击 小、工作 平稳，有利于需 要频繁换向 的设备。

4）液压系统的液压油能够实现传动元件的自润滑，其使用寿命较长，并且容易实现过载保护。

5）操作起来简单、吊笼结构Y方向位移云图有利于自动 化，尤其与电气控制联合起来使用，对于实现比较复杂的自动工作循环更为容易。

6）由于有系列化、吊笼结构Y方向位移云图标准化、通用化的液压元件，使得设计和制造的成本降低，更方便使用的推广。

2.2 液压传动的缺点

1）由于液压油不是理想的不可压缩，以及不避免的油液泄漏，所以无法保证严格的传动比。

2）由于存在泄漏损失、摩擦损失等能量损失，液压系统传动效率相对较低，不适合作长距离的传动。

3）传动对液压油温度的变化比较敏感，故不适合在过高或者过低的温度环境中工作。

4）液压传动密封的管路循环系统使得故障的查找比较困难。

3 液压系统设计要求和方案拟定

3.1 施工升降机对液压系统传动要求

液压施工升降机是由安装在吊笼上的液压马达带动驱动轮转动，驱动轮与升降机导轨架上的齿条啮合传动实现吊笼沿导轨架作升、降运行。设计的液压施工升降机对液压系统的要求有以下几个方面：

1）液压系统的执行元件（液压马达）必须实现自身的工作循环，被驱动轮应该使吊笼运行速度和时间满足工作要求。

2）在建筑施工的工作环境下，整体液压系统能够适应升降机载人载物的要求，在保证平稳性的前提下，实现自动化的循环过程。

3）由于拥有特点的工作环境，液压系统的防尘、噪声、油液泄漏要符合相关规定。

4）安全可靠性符合规定。

3.2 液压系统的工作循环工况

由于本文所设计的升降机是人货两用升降机，在运行时，伴随 着频繁的起动加速和制动减速过程，对降机的动力系统首升先要考虑运行效率。其次，升降机是垂直升降的 运输 设备，与乘坐水平方向运动的交通工具相比，人对升降机运行速度的变化显得更为敏感。因此，对升降机动力系统的控制必须考虑乘坐舒适感。

对升降机的运行，需要选择恰当的加速度a和加速度变 化率的数值，使其既能满足乘坐舒适感的要求，又能使升降机运行时间尽可能地缩短，从而提高 运行效率。这样，升降机在启动时，应该是逐渐加速 的过程，并要逐渐地过渡到稳定运行阶段，而在减速时，也应该是逐渐减速，直至停层的过程。课题所设计的液压升降系统采用的速度曲线应该为抛物线形速度曲线，如图3.1所示。

3.3 升降机液压系统原理

液压系统主要由油源供给部分、控制调节部分、辅助部分、执行部分组成。各部分的 运动形式和相互关系都通过整个系统回路的动作来实现的。施工升降机液压系统主要靠马达输出转矩带动驱动轮与齿条传动实现吊笼上下运动，依靠液压缸将制动器闸瓦抱住液压马达转轴来锁紧住液压马达，使得液压系统对平衡阀承重静止能力没有那么严格的要求。因此，升降机液压系统的平衡结构简单，造价便宜。在通向制动液压缸的之路上设单向节流阀，使得制动液压缸可以快速锁紧、缓慢打开，起到避免启动时吊笼在马达产生的驱动力矩不足时下滑的作用。

4 结语

本文设计的升降机液压系统的控制阀采用集成化布置，其安装控制见液压系统总体方案图，运动部件的方向控制由换向阀来控制。其中各阀都处于安装板的中央位置，这样组成的系统标准化、通用化、集成化程度非常高，设计加工、装配周期短，结构紧凑，体积小，重量轻，占地面积小。当系统改变或者增减元件时，将其重新组装方便迅速。

参考文献：

[1]俞启IqJ}.国产施工升降机今后的发展「J}.北京建筑工程学院学报.2005（04）：35-37.

[2]郑锋，李超燕，卓凡.建筑工程提升设备安全生产研究}J}.科技视界.2012（07）：144-145.

[3]王进.工程机械概论「M].北京：人民交通出版社，2011.

作者简介：

张承前（1997-），男，汉族，山东省淄博市高青县 本科 机械设计制造及其自动化.