云梯搬運車液壓系統(tǒng)雜談

來源:m.ojbkrzy.cn作者:搬運車發(fā)布時間:2017-06-03點擊數:1834

上次寫了篇《說說云梯液壓系統(tǒng)那些事》，引發(fā)了很多業(yè)內朋友及液壓系統(tǒng)多位專家的關注。得到了大家的肯定，但是普遍感覺，上文所寫的是基本，適合于外行或是入門者閱讀。就業(yè)內人士，是否可以進入更深入的探討呢？當然不可以了。本人能力有限，不敢與業(yè)內專家切磋，但是也不怕班門弄斧，錯了也希望各位專家指正。
下面我就結合從業(yè)12年來的心得體會，談談我關于云梯搬運車液壓系統(tǒng)的個人見解。
云梯搬運車的液壓系統(tǒng)很簡單，簡而言之就是泵、馬達、制動器、閥、缸、管路、油箱構成。再具體而言就是一泵，三馬達，六缸，十六閥。但是說復雜當然是非常復雜了。這里也許會有朋友說：“你這是在故弄玄虛吧！”還真不是。我曾經與韓國云梯技術專家崔忠吉教授有過深入交談，崔教授從業(yè)45年，可以說用45年時間研究二次下滑問題�，F(xiàn)在應用的成果正如大家所見DREAM產品的380毫秒。外行人也許不懂什么叫二次下滑，液壓行內都懂得這個是液壓系統(tǒng)一個關鍵技術，或者說是瓶頸。至今無任何廠家可以做到0。就如同圓周率3.1415.....。是我們不斷追求的目標。那么又有外行人說：“那是專家的事情了”我們不關心。
大錯特錯。該問題事關設備安全，人員安全，意義非常重大。首先我們應該了解什么是二次下滑，吊車、高空車、云梯車等所有液壓設備都存在該問題。拿云梯搬運車列舉，云梯搬運車的搬運功能如何實現(xiàn)的呢？當然是搬運平臺由馬達驅動卷揚機構，牽引平臺進行升降作業(yè)。
在升降過程中，更明顯的是平臺中間停止后，如果再次啟動，會不會出現(xiàn)下滑的情況呢？肯定會。這個就如同開車，半坡起步，車輛會后溜一段，當然會有人反駁說，我開車就不會后溜。當然我開也不會，這是為什么呢？因為我有腦子。呵呵！這不是笑話，人腦會根據變速箱，檔位，坡度，載重等因素綜合后選擇適當的油門，適當的時間。但是機械不是人腦，是簡單的執(zhí)行機構，它的世界里只有開與關的區(qū)別。也許會有液壓愛好者會說可以選擇電控，當然電控可以將響應時間提高，但是無論是二代的電容還是現(xiàn)在廣泛采用的總線控制，其效果并不明顯，理由當然很多，最重要的一點是處理器如何識別角度（角度的大小與功率損耗是不同的），載重量又如何識別呢？
二次下滑或常說的停頓，如何產生的呢！制動器打開瞬間未建立液壓壓力，液壓馬達驅動與液壓制動未完成交接。通俗講就是汽車發(fā)動機產生動力而剎車松開的時間之間的響應時間。通過示波儀可以明顯看到，在啟動過程中，馬達A腔提升壓力瞬間會出現(xiàn)一個高壓峰值，B腔相應回油壓力出現(xiàn)低谷。嚴重影響馬達壽命。而馬達與制動器的關系呢，制動器打開而馬達未建立壓力會損壞馬達，而制動器未打開，馬達已經開啟驅動，那么制動器會損毀，那后果可不可怕呢？反應在實際使用過程中，就直接表現(xiàn)為搬運平臺的不穩(wěn)定，從而產生晃動，此震動會造成梯臂震顫，物品晃動墜落等危險情況的發(fā)生。
其關鍵點就是通俗講的響應時間，液壓馬達壓力、轉速如何通過計算，找到一個最佳的控制策略實現(xiàn)有機的結合。
云梯搬運車的液壓系統(tǒng)設計的關鍵是協(xié)調。德國與韓國云梯行業(yè)對于系統(tǒng)的設計思路也是有差異的，德國選擇閉式系統(tǒng)，當然也有個別廠家使用開式系統(tǒng)。韓國廠家大多采用開式系統(tǒng)，在此不對孰好孰壞評價，均有各自優(yōu)勢。就目前液壓發(fā)展，國內大噸位起重機也逐漸擺脫日系的閉式系統(tǒng)，采用歐美的開式系統(tǒng)。
我喜歡將液壓系統(tǒng)比喻成人體的血液系統(tǒng)，泵即心臟，心肝脾肺腎都是相應的液壓機構。其協(xié)調性能的高低決定設備的可靠性，同時也影響能耗。
云梯搬運車主要動力來源是柴油機，選擇為扭矩型油門調速方式，如何匹配轉速、泵功率及各組件協(xié)調的+控制與管路流量的-控制呢？液壓行業(yè)有句話是協(xié)調是美，黃金分割至關重要。0.618這個黃金分割點，精度最高，響應速度最快。但是如何找到這個點呢，高超的設計，長時間技術積累，可靠的液壓部件是關鍵。靜態(tài)的加速度控制 功率流，動態(tài)的神經流，都對各液壓組件的選擇與設計提出了挑戰(zhàn)。
液壓系統(tǒng)協(xié)調最直接的結果就是節(jié)能。當然有哥們會說，我用了好幾年的云梯搬運車了，10小時工作也不過是50-60元的油錢，我不在乎。確實可能沒人在乎這幾個油錢，但是液壓系統(tǒng)的節(jié)能還有更深層次的意義，升降平臺抖不抖你在不在乎呢？如何讓平臺更平順的運行就是節(jié)能。廣義的節(jié)能，耗油量與工作量取近似值能說成是單純的提速嗎？加速提高P管路壓力可以實現(xiàn)平穩(wěn)快速但是油耗可以不在乎，壓力過高所產生的壓差在乎嗎？不懂當然也不在乎，但是液壓組件損壞還敢說不在乎嗎？
二次下滑必須解決滑閥變化率即閥的響應時間問題，平衡閥負載狀態(tài)其載荷與開啟時間，開度關系。比例控制靠的是長時間的技術積累，多變量，多參數實時控制系統(tǒng)，加壓力傳感器只是其一，上升下降載荷對于閥開口回路的選擇參數才是預控制方向。
DREAM采用國際領先的負載功率增強技術是現(xiàn)在發(fā)展的前沿。通俗講就是根據負載不同而自動調節(jié)壓力從而實現(xiàn)節(jié)能，平穩(wěn)運行。而不是一味保持恒定150bar-200bar。根據每次承載不同，可以自動調節(jié)壓力，從而實現(xiàn)功率效益化。此項配置的核心是閥與馬達的壓力匹配。博世力士樂的技術在世界領先程度可見一斑。DREAM這是基于這一領先技術，進行計算機模擬計算，從而找到最佳時間，這就是崔教授45年的努力。早期如何做呢？閥芯做N個，閉環(huán)以6微米單位進行測試，挨個實驗。其工作量及概率是10的N次方�，F(xiàn)在通過計算機模擬可以較好解決，但是也并非可以全部解決。
也許業(yè)內人士會談，沒必要選擇那么貴的，可以電磁閥調節(jié)，總線控制很簡單的。當然可以，機電一體化是當今的趨勢，電液開式系統(tǒng)，可以實現(xiàn)開環(huán)閉環(huán)。PID控制調節(jié)也不復雜，但是如何根據每次承載物品不同，角度不同而采取不同的壓力呢？做系統(tǒng)控制如何能將0和1適應載荷呢？當然也可以加裝壓力傳感器，角度怎么辦？最現(xiàn)實的是，復雜的電控系統(tǒng)在韓國、德國應用非常廣泛，但是到中國就是玩不轉，為啥？工況不允許！最大的癥結兩點：1資金。一套遙控最低端的萬元，帶壓力傳感等配置的基本型也需要幾萬元。普通裝卸工如何承受。2環(huán)境。沙子、水泥、混凝土漫天飛的使用工況，復雜的電路、傳感器如何防塵。
曾經有一套系統(tǒng)在中國做過測試，負載，偏載，空載實驗，技術人員調了半天PID，結果放棄，中間還有一個插曲是粉塵污染，僅僅進行2個小時測試，傳感器故障碼出現(xiàn)3次。
站住要比走要難！此話如何說呢？比方說一臺貨車正在倒車，下面指揮人員已經喊停了，但是司機未作出及時反映，撞了。響應時間是關鍵！液壓系統(tǒng)的匹配就是如何在最大程度縮短其響應時間。難不難，肯定難！至今響應時間即便是電控系統(tǒng)也無法做到0。液壓控制屬于流控，液壓流不是說停就能停的，閥可以做到瞬時鎖閉，但是液壓管路會隨著壓力瞬時關閉會產生峰值壓力，差一點的管路會明顯肉眼觀察管路膨脹，那么再次啟動的壓差如何解決。當然選擇好的高壓管路就可以了，DREAM選用的EATON管路，夠牛了吧！還是會有壓差。但是其他部件內的壓差呢？
液壓系統(tǒng)協(xié)調關鍵是什么，柴油機---液壓泵---液壓管路---液壓閥---液壓馬達---制動器---卷揚機---升降平臺---回轉等關系平衡是關鍵。
柴油機的轉速曲線，如何控制轉速變化率。液壓馬達功率對于角度載荷等變量的影響，都是需要找到其中變化的關系與平衡點。
有的外行或是一知半解的朋友會說，所有液壓組件選用統(tǒng)一品牌的。當然也有一定的道理，畢竟同一品牌會采用相同的參數進行設計，但是也沒有道理，可靠性不能最大化。為啥？術業(yè)有專攻。比如你家的電器都是海爾的嗎？空調三菱做的好，電視東芝的好，冰箱海爾的好，微波爐格蘭仕的好。綜合起來是最好的吧。難道全部用海爾的就是最好的嗎？顯然不是。同理液壓行業(yè)也是各個巨頭都有其拳頭產品。派克懷特的馬達，力士樂的閥，伊頓的管路都是行業(yè)頂尖水平。但是如何整合到一起呢？協(xié)調是關鍵。 上面說到了國際主流幾個液壓品牌，但是有外行朋友就會說了，那些國際都是英制單位，以后維修麻煩。無稽之談！主流液壓元器件由于歷史原因，都是歐美國家主導，英制配件反而更容易采購維修。這點如果不信可以試想下，你出國是說中文還是英語呢？當然，如果設計比較簡單的液壓系統(tǒng)，不需要使用精度高的液壓元件，可以使用國產配件，公制單位是首先。畢竟價格上有這幾倍甚至幾十倍的優(yōu)勢。這不是崇洋媚外，是追求高可靠性的選擇。畢竟國內液壓企業(yè)與國際品牌有著不小的差距。
多品牌部品的匹配協(xié)調性如何解決呢？派克的馬達與力士樂的閥如何建立連接呢？這個問題也許很多人不關心，但是如果我說一件事情，也許大家就很感興趣了。曾經有一臺云梯搬運車，液壓油雜質引起閥失壓，需要對博世力士樂先導閥進行更換。車主出于便利，從當地購買同一型號閥進行安裝，造成系統(tǒng)壓力整體加大，無法使用。車主就很疑惑，為什么呢？這就是問題的關鍵，前面已經提及的計算機流體工程技術，廠家對于各液壓組件之間的匹配是需要根據各馬達與閥，閥與泵進行系統(tǒng)調校。在這里，力士樂只是基本閥，閥芯的開口，流量，壓力需要根據匹配的馬達等組件所需要的壓力進行比例條件，追求的0.618黃金分割點。所以產生了系統(tǒng)組件之間的壓差不一致問題。為什么國外可以做什么高端設備，國內買一臺回來，拆解后一一對應購買組件，調試后就是不匹配，不協(xié)調呢？系統(tǒng)匹配是不能買的。這并非是廠家的故意刁難，而是廠家對于液壓調教的不同。同樣的挖機，有的動作快，平滑，而有的廠家就動作慢，難道那些廠家就買不起一臺回來拆解仿造嗎？很難。
閥控制液壓系統(tǒng)之間的關系很簡單：
比如油缸運動 S/時間=速度 容腔/時間=流量 速度/時間=加速度 流量/時間=油缸加速度。多簡單。但是壓力控制系統(tǒng)就這么簡單嗎？滑閥的加速度取決于滑閥開口大小與時間。之間有多少變量呢？油溫，載荷，功率，負載，壓差。最大的變量不是載荷，也不是油溫。多年維修經驗得出的個人見解是液壓油清潔度。
液壓油的清潔度為什么是最大的變量呢？其實很簡單，滑閥的響應時間是不是會受到液壓油內金屬雜質或乳化后粘度影響，對滑閥的速度產生影響呢？顯然是可能的。那么液壓組件間的密封是不是會被金屬雜質拉傷從而影響密封效果呢？顯然還是可能的。最明顯一次是液壓馬達骨架油封損壞，車主自行更換后再次損壞。這里插一段題外話：車主當時電話咨詢我的時候，回答是壓力沒有問題，就是馬達的質量原因。確實骨架油封質量原因是考慮因素，但是頻繁損壞可以排除。工作壓力確實通過遠程視頻可以看出沒有問題。車主咨詢廠家，廠家給的答復是哪里壞了修哪里。又給發(fā)了一個。再次損壞。后期廠家給更換新馬達，再次損壞。顯然是缺乏相應的技術，對于壓力表過度迷信。這不僅僅是廠家的迷信，用戶也是迷信的。后來車主找到我，我看了壓力表笑了。親，比如車的轉速表可以診斷出發(fā)動機故障嗎？系統(tǒng)壓力可以看出，但是馬達壓力呢？顯然不能。通過測量發(fā)現(xiàn)A B兩腔壓差達到驚人的280Mpa。毫無疑問，P系統(tǒng)的進油壓力過高所致。閥拆解后明顯看到滑閥閥芯嚴重損傷。損傷如何造成的呢？通過詢問得知，該車輛2年未對液壓油進行更換，車主不知道需要多少工作小時進行更換，就連基本的油品型號也不甚了解。所幸的是由于云梯搬運車平臺升降頻率是最高的，所以產生問題最先反映。如果是支撐或臂系統(tǒng)出現(xiàn)問題，那么后果不堪設想。
動作耦合動作連續(xù)性或平臺的順暢是液壓系統(tǒng)協(xié)調的綜合結果，不僅僅是通過計算得知速度與加速度的關系。幾個自由度的協(xié)調也絕不僅僅是通過計算機模擬所能得出的。
液壓油的清潔是不容忽視的變量，出廠新車一切完好，但是使用一段時間，加之為及時保養(yǎng)造成液壓油品的污染而引發(fā)的故障會造成整個液壓系統(tǒng)的損壞。液壓系統(tǒng)也并非是一成不變的，隨著云梯搬運車的作業(yè)量，使用時限等。好的工程師（不是修理工）會根據馬達、閥等的磨損情況作出相應的調教。比如說馬達使用一定程度后，會產生壓差的變化。表現(xiàn)為以下幾個方面：噪音，喘震，無力等可根據變化后壓力進行與之相呼應的調教從而將磨損產生的影響最小化（無法做到消除）。從而延長使用壽命。
這里提到了云梯搬運車的故障。
個人經驗上將故障分為兩類：硬故障和軟故障。
硬故障很好理解，就是機件的損壞，容易觀察與修理。
軟故障就不容易發(fā)現(xiàn)也不容易修理。
故障之初當然也有征兆，早期的診斷標準也很模糊抽象。
憑經驗可以采用望聞問切的方法。
望，即觀察管路的震動情況。油品靜置后的狀態(tài)等。
聞，對液壓油品燃燒后的氣味進行判別。
問，車主在使用過程中勢必會有一些異常。
切，這里并非診脈而是對系統(tǒng)的壓力進行檢測。
此外還應采取摸的辦法。人發(fā)燒要摸，設備不正常也可以摸一下。哪里溫度不正常就會產生高溫。也是診斷的很好方法。
平時對于車輛走訪過程中，應習慣于對于使用情況，根據磨損，工作量等因素，順手進行壓力調節(jié)。即提高了設備的使用壽命，也減輕了后期故障維修工作量。

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