關于液壓絞車、電動絞車和氣動絞車的研究與分析

楊杰

（上海振華重工集團股份有限公司，上海 200125）

當前絞車在工業各領域中的應用十分廣泛，已經成為工業生產不可缺少的一部分，對工業現代化發展來說有著十分重要的促進作用。目前，對于不同類型的絞車來說，在系統驅動的過程中通常體現出不同的應用功能。在此背景下，本文對液壓絞車、電動絞車和氣動絞車的不同功能進行分析，以此來體現不同類型絞車的經濟價值和現實意義。

1 液壓絞車的系統驅動

1.1 定義

所謂液壓絞車系統，主要是指以液壓泵站的液壓馬達為動力源來驅動絞車工作的形式，在壓力的作用下，使流體最大限度在氣缸中進行活塞運動，通常采用泵的方式，向其中提供體積流量，在對力的作用下，使載荷進行移動，并且逐漸減少和消除其他壓力，使其在實際驅動時，能在液壓馬達的作用下，利用線性力傳遞扭矩。

1.2 特點

液壓絞車系統驅動的主要優勢在于能夠對泵進行調節，而且還能在外力的作用下產生變化，液壓絞車系統會采用不同的速度進行變化，保障其所處位置不發生變化，但在具體構造時，應盡量縮短氣缸與泵之間距離的大小。其缺點在于，液壓絞車在驅動過程中，一旦油缸組合體的設計出現不合理現象，在碟簧壓縮的過程中，將會發生變形，超出其原本規定的數值大小，縮短碟簧的使用壽命，在油缸基座中有十分充足的空間，這將不利于螺桿的調節。

1.3 對使用環境的要求

液壓絞車系統必須配備液壓泵站，所以在空間布置上必須要有所考慮。在使用液壓絞車的過程中，需要對其運行系數的大小進行精準的計算，從而判斷絞車是否正處于較為安全可靠的環境下，防止產生卷筒打滑的問題。在具體的系統運行過程中，要保障油缸中的油量能處于最佳狀態，適當的推動活塞來延長部件的使用壽命，在液壓剎車的過程中進行有效地控制，應用負荷傳感技術使系統的運行效率得到進一步提升。

2 電動絞車的系統驅動

2.1 定義

所謂的電動絞車系統，主要是以電動機為動力源，以PLC程序來控制絞車工作的形式，核心為電動機，電動機的好壞通常與驅動系統的功能之間存在直接聯系。在系統驅動的過程中，不但要能夠滿足船用移船啟動的需求，而且還應保障船舶中的恒轉矩與恒功率區的運行條件，充分滿足系統的相關的規定內容。

2.2 特點

對于以往傳統的電動絞車來說，在系統驅動時，通常借助于直流電機的力量，將直流線圈固定在特定的磁場當中，從而使定子磁場與轉子磁場處于90°關系，對直流電機的速度和效率進行有效的控制。主要優勢在于：在系統驅動時，直流電機能夠充分發揮出自身的優勢，對電機的功率和速度進行良好的把控。缺點在于：在對馬達和電流轉換時，與電流有直接接觸的碳刷將會受到影響，產生一定程度的損傷或者撕裂現象。對于后期感應交流電的應用，主要是在交流電機的基礎上實現，憑借定子鐵心、繞組、機座等多種因素的優勢，共同組建成一個完整的系統，使機電能量的轉換能夠在轉子內感應電流當中完成。但是，在具體的操作過程中，通常無法對交流電機的轉矩進行準確的計算，難以實現有效的控制，并且在使用相應技術進行調速時，也存在著較大的難度。

2.3 對使用環境的要求

電動絞車系統在運行的過程中，應與客觀的實際情況相結合，剔除系統中存在的頻率較低或者可靠性不符合標準的直接電流，以此來實現對感應電機的有效控制。對于永磁電機絞車系統來說，應對其存在的缺點和不足進行改正，其缺點主要體現在退磁和價格偏高兩個方面，在解決完上述問題后，再解決脈動過大的問題，以此來促進現代化電動絞車系統的發展和廣泛應用。

3 氣動絞車的系統驅動

3.1 定義

氣動絞車的系統驅動主要是通過空氣壓縮的方式，將內部存在的能量以循序漸進的方式轉移出來。從本質上來看，氣動絞車適用于工業機械能使用和改造當中，對現代化工業的轉型和發展提供強大的動力支持。從實質性來看，目前在氣動絞車系統中，工業應用方面沒有對能量提出較為嚴格的要求，因此空氣壓縮的方式能夠使經濟效益達到最佳狀態。

3.2 特點

在氣動絞車的系統驅動中，通過采用空氣壓縮和閥門控制的方式對系統進行調整，以此來實現對輸出驅動的調節和控制。氣動絞車的主要優勢在于：在系統運行的過程中，組件的具體操作和維護較為簡單，并且使用壽命較長，采用空氣壓縮的方式又能夠使成本被有效的節約出來，減少投入費用，在具體運行中產生火災或者爆炸危險的發生幾率較低，溫度也不會發生過大的變化，如發現系統存在泄漏的問題，也不會對機器安全構成較大影響，對于環境產生的污染也較小。氣動絞車系統的運行也存在一定的缺陷和不足，在排氣的過程中將出現諸多噪音，并且目前尚未發現合適的方式能夠進行有效控制，因此在使用過程中，將不可避免的為周圍居民的正常生活起居帶來干擾，同時在活塞的運轉速度上也不能實現有效控制，其均勻性與恒定性無法獲得切實保障。

3.3 對使用環境的要求

在氣動絞車系統運行的過程中，對其所處的周圍環境有著較為嚴格的要求，需要具備較強的封閉性，能夠在空氣被壓縮以后進行合理的保護，采取科學正確的管理方式，將空氣壓縮中產生的損耗降低到最佳狀態，并且對相關的投入成本盡可能的縮減，加強對泄露檢測程序的使用，保障每一套泄露檢測器都能夠另外佩戴一幅耳機，消除外界的噪音。在空氣質量上按照規范化和科學化，事先完成工程設計，對氣動絞車系統的驅動過程進行實時監測。

3.4 氣動絞車的結構設計和選型

（1）設計參數。本文以礦用氣動絞車為例，在對其設計進行計算前，需要對其適用范圍進行確定，本文所研究的絞車能夠在煤礦井傾斜角度不超過20°的巷道牽引礦車進行原料的運輸。絞車類型為SJF-2/35型氣動絞車，第1層鋼絲的牽引力數值為20kN，容繩量數值為200m，為了使生產效率得到盡量地提升，可以暫時將首層鋼絲繩的牽引速度提升到1．1m/s。根據牽引速度和牽引力能夠對氣動絞車的功率進行計算，即功率P=20×1．1=22kW。本研究中選擇M18-F型的氣動馬達，通過改變進氣和排氣的方向進行正反旋轉，氣動馬達的主要參數如下：功率為23．3kW；扭矩為155N·m，轉速為1500r/min，耗氣量為22．5m3/min，在最高扭力的情況下，轉速為300r/min，扭矩為235N·m，氣動扭矩為155N·m，工作壓力為0．6MPa。由上述數據得出，馬達輸出的最高扭矩與額定相比來看超出1．5倍，絞車在具體運行的過程中牽引力最高為30kN，但是功率卻呈現出較為明顯的下降趨勢，氣動馬達的功率和扭矩曲線圖如圖1所示。

圖1 氣動馬達特性曲線

通過圖1曲線的走勢可知，氣動馬達的功率明顯下降，此時絞車的最大牽引力數值為25kN，能夠在較短的時間內完成具有高負載的牽引目標。在A-B段中，馬達扭矩與轉速之間的表達式為：M=f（n）=an+b，通過此式便能夠對馬達在啟動過程中的各階段的動力性能進行直觀的計算和分析。

4 結語

綜上所述，隨著社會經濟的發展，工業得到了顯著的發展和壯大，變得更加系統化和智能化，各種類型的絞車在工業中的應用能夠使工業發展如虎添翼，在具體應用的過程中，應與新型信息技術相結合，做好相應的保障措施，根據具體的工業發展的實際需求，選擇恰當合理的類型，保障各種類型的絞車在實際應用中能夠充分發揮出自身的優勢和作用，保障工業生產的安全性、可靠性和先進性。

參考文獻：

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