CN106593977A - 一种齿轮齿条爬升式垂直升船机液压控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于液压控制系统技术领域，具体涉及一种齿轮齿条爬升式垂直升船机液压控制系统。本发明一种齿轮齿条爬升式垂直升船机液压控制系统包括升船机驱动机构液气弹簧设备液压控制系统和升船机船厢横导向装置液压控制系统等系统，所述的升船机驱动机构液气弹簧设备液压控制系统包括缸旁控制阀组、驱动机构补油箱和蓄能器组三部分，所述的升船机船厢横导向装置液压控制系统包括升船机横向导向装置中的一号补偿油缸、一号导向油缸、二号导向油缸，一号防破裂保护阀、二号防破裂保护阀、横导向装置补油箱、横向导向装置蓄能器、横向导向装置安全与截止阀块、一号压力传感器、二号压力传感器和三号压力传感器等部件。

Description

一种齿轮齿条爬升式垂直升船机液压控制系统
技术领域
本发明属于液压控制系统技术领域，具体涉及一种齿轮齿条爬升式垂直升船机液压控制系统。
背景技术
我国近年来大型升船机发展十分迅速，提升高度大、提升重量大、通航水位变幅大、通航水位变率快，对升船机的安全可靠性提出更高要求。我国现有的钢丝绳卷扬提升式垂直升船机防船厢漏水安全装置动作的可靠性，依赖于相关检测、监测和控制信号的准确性与可靠性，遇船厢漏水事故不能自行制动，对安全制动器的可靠性要求高。
发明内容
本发明提供一种齿轮齿条爬升式垂直升船机液压控制系统，齿轮齿条爬升式垂直升船机在升降过程中发生船厢漏水事故时，驱动机构可自动停机，随后安全机构发生作用，船厢被锁定在螺母柱上，安全机构的作用过程，不需要外部控制信号介入，安全可靠性高；船厢运行水平度较高。
本发明的技术方案为：
一种齿轮齿条爬升式垂直升船机液压控制系统，包括升船机间隙密封机构液压控制系统、升船机对接锁定机构液压控制系统、升船机纵向顶紧装置液压控制系统、升船机防撞装置液压控制系统、升船机船厢门启闭及锁定液压控制系统、升船机上下闸首卧倒门启闭及锁定液压控制系统、升船机上下闸首工作大门启闭及锁定液压控制系统，其特征是还包括升船机驱动机构液气弹簧设备液压控制系统和升船机船厢横导向装置液压控制系统，所述的升船机驱动机构液气弹簧设备液压控制系统包括缸旁控制阀组、驱动机构补油箱和蓄能器组三部分，缸旁控制阀组由压力阀、溢流阀和防破裂保护阀组成，蓄能器组由蓄能器、安全与截止阀块、电磁阀、压力传感器和仪表组成，压力阀、溢流阀和防破裂保护阀都安装在驱动机构液气弹簧缸的缸筒侧面，驱动机构液气弹簧缸安装在升船机船厢两侧的驱动机房内，驱动机构补油箱安装在升船机船厢两侧驱动机构液气弹簧缸的附近高位处；驱动机构蓄能器组安装在升船机船厢两侧的驱动机房内，所述的驱动机构液气弹簧缸为双活塞油缸，液气弹簧缸两有杆腔通过管路与驱动机构补油箱连接，驱动机构液气弹簧缸的无杆腔连接压力阀的入口、压力阀的出口分别连接防破裂保护阀的一端和溢流阀的入口、溢流阀的出口通过管路连接到液压系统回油Ty、防破裂保护阀的出口通过管路系统与升船机液压系统主压力油P口连接并连接电磁阀的压力油入口；电磁阀的压力油出口分别连接安全与截止阀块的压力油入口、压力传感器和仪表，安全与截止阀块的压力油出口连接蓄能器的油口；电磁阀的回油口以及安全与截止阀块的回油口一起连接到升船机液压系统回油T口；
所述的升船机船厢横导向装置液压控制系统包括升船机横向导向装置中的一号补偿油缸、二号补偿油缸、三号补偿油缸、一号导向油缸、二号导向油缸，一号防破裂保护阀、二号防破裂保护阀、三号防破裂保护阀、四号防破裂保护阀、横导向装置补油箱、横向导向装置蓄能器、横向导向装置安全与截止阀块、一号压力传感器、二号压力传感器和三号压力传感器，所述一号导向油缸和二号导向油缸分别设置在每套升船机驱动机构的下方，一号防破裂保护阀和二号防破裂保护阀分别安装在一号导向油缸的缸筒侧面，三号防破裂保护阀、四号防破裂保护阀分别安装在二号导向油缸的缸筒侧面；一号补偿油缸、二号补偿油缸和三号补偿油缸的活塞杆直接相连；一号补偿油缸、二号补偿油缸和三号补偿油缸以及横导向装置补油箱都安装在升船机船厢两侧的结构空腔内，横向导向装置蓄能器和横向导向装置安全与截止阀块都安装在升船机船厢两侧的驱动机房内；一号压力传感器、二号压力传感器和三号压力传感器都安装在船厢两侧的驱动机房内；一号防破裂保护阀的一端与一号导向油缸的左侧有杆腔连接，三号防破裂保护阀的一端与二号导向油缸的左侧有杆腔连接，一号防破裂保护阀的另一端和三号防破裂保护阀的另一端都是通过管路系统与升船机液压系统Pa管路连接同时也与一号补偿油缸的下腔有杆腔连接，三号压力传感器与升船机液压系统Pa管路连接；二号防破裂保护阀的一端与一号导向油缸的右侧有杆腔连接，四号防破裂保护阀的一端与二号导向油缸的右侧有杆腔连接，二号防破裂保护阀的另一端和四号防破裂保护阀的另一端都是通过管路系统与升船机液压系统Pb管路连接同时也与二号补偿油缸的下腔有杆腔连接，一号压力传感器与升船机液压系统Pb管路连接；一号补偿油缸的上腔有杆腔、二号补偿油缸的上腔有杆腔和三号补偿油缸的下腔有杆腔通过管路相连并通过管路系统与横导向装置补油箱连接；三号补偿油缸的无杆腔通过管路系统与横向导向装置安全与截止阀块的压力油入口连接同时与升船机液压系统Pc管路和二号压力传感器连接，横向导向装置安全与截止阀块的压力油出口与横向导向装置蓄能器油口连接，横向导向装置安全与截止阀块的回油口连接升船机液压系统回油Tx口。
本发明采用上述技术方案，升船机驱动机构液气弹簧设备液压控制系统中的
升船机驱动机构采用齿轮齿条爬升形式，四套驱动机构对称分布在承船厢两侧，通过机械轴联结，形成机械同步系统，齿轮与固定在塔柱上的齿条相啮合，通过小齿轮沿齿条的运转，实现船厢升降，事故状态下，船厢的全平衡状态被破坏，驱动机构小齿轮过载，监测和控制系统发出停机信号使驱动机构停止运行；载荷继续增大时，液气弹簧产生竖向位移，使船厢与小齿轮之间的相对位置改变，直至船厢被安全机构锁定。液气弹簧机构是船厢驱动系统中驱动机构的小齿轮托架系统组成部分，小齿轮托架系统是船厢驱动小齿轮的支承系统，具有传递小齿轮载荷、适应塔柱和船厢变形从而保持小齿轮与齿条精确啮合、限制小齿轮载荷等功能。驱动机构液气弹簧缸作为液气弹簧机构的组成部分为双活塞油缸，液气弹簧缸两有杆腔与驱动机构补油箱连接，无杆腔通过控制阀件与蓄能器相连，液气弹簧缸无杆腔由蓄能器保压，液压系统向升船机液气弹簧缸的无杆腔和蓄能器充液压油到设定压力即液气弹簧预张力，以限制小齿轮过载。在船厢升降期间，油缸无杆腔压力降低到一定值时，启动系统给液气弹簧缸补压，直至设定压力，压力传感器与仪表用于压力监测并发讯及压力显示功能。在承船厢正常运行过程中，液压缸的作用力小于预张力，缸体与活塞杆之间不会产生相对竖直位移。在事故状态下如果小齿轮过载增大液气弹簧载荷超过了预张力时，缸体与活塞杆之间产生相对竖直位移，液气弹簧缸活塞杆将缩回，无杆腔油液受压进入蓄能器对气体压缩蓄能。安全与截止阀块用于蓄能器的开关维护以及蓄能器的安全保护；溢流阀用于安全保护、防止过载；设置了防破裂保护阀，用于在高压软管万一爆破时封闭液气弹簧缸无杆腔，保持承船厢继续安全可靠运行。驱动机构停止运转后，需要将小齿轮卸载。这时电磁阀的电磁铁YV得电，液气弹簧缸无杆腔缓慢泄载，泄载压力由压力阀控制，以防无杆腔油液全部回流，提高液气弹簧工作效率及安全可靠性。
本发明升船机船厢横导向装置液压控制系统用于对船厢进行横向引导，使两侧齿条始终相对于船厢中心线对称，并将船厢上的横向载荷传递给塔柱，横导向机构在船厢两侧对称布置并以齿条作导轨，由双活塞杆导向油缸及导向架等组成，补偿系统与导向油缸连接，用于补偿液压系统的泄漏和温变产生的体积变化，导向架通过导向轮约束在横向导轨的前后导轨面，并通过导向油缸与船厢连接，在船厢运行时导向架随船厢沿着齿条导轨运行，在地震工况下，导向轮弹簧压缩，压条与导轨的间隙消失，横向导向装置处于工作状态。
船厢横导向装置液压系统控制回路的主要功能是更换和补充导向油缸内的液压油、控制导向油缸活塞的位置、调整补偿油缸内的压力，一号导向油缸、二号导向油缸与一号补偿油缸及二号补偿油缸的管路交叉连接，形成两个封闭油腔，其油腔相互分离。在一号导向油缸上设有一号防破裂保护阀和二号防破裂保护阀，在二号导向油缸上设有三号防破裂保护阀和四号防破裂保护阀，用于在高压软管万一爆破时关闭油缸回路，保持承船厢继续安全运行。横导向装置的两只导向油缸的缸筒和船厢相连，油缸活塞杆与横导向轨道相连，当船厢偏移时，引起缸筒偏移，使得导向缸Pa(或Pb)油路压力升高，另一油路压力降低。地震工况下，当船厢偏移引起Pa(或Pb)油路增加到一定压力时，补偿油缸将回缩，保持承船厢继续安全可靠运行。
正常工作时，横导向补偿油缸在±Y之间位置，导向缸在±X之间位置，一旦出现偏差，系统将会自动纠偏。如果缸筒向左(右)移超过X，或补偿缸缩进(伸出)超过Y后，液压系统将启动调整，直到油缸活塞位置返回到其初始位置。蓄能器使三号补偿油缸无杆腔保持一定的预压力；安全与截止阀块用于蓄能器的开关维护以及蓄能器的安全保护。二号压力传感器监测补偿油缸无杆腔压力并兼Pc管路压力控制发讯功能，进而采取相应措施。一号压力传感器监测两只导向油缸封闭油腔Pb管路的压力并兼Pb管路压力控制发讯功能，进而采取相应措施。三号压力传感器监测两只导向油缸封闭油腔Pa管路的压力并兼Pa管路压力控制发讯功能，进而采取相应措施。保证了船厢升降过程中的安全可靠及平稳性。
附图说明
图1是本发明升船机驱动机构液气弹簧设备液压控制系统的结构示意图；
图2是本发明升船机船厢横导向装置液压控制系统的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1和图2所示，一种齿轮齿条爬升式垂直升船机液压控制系统，包括升船机间隙密封机构液压控制系统、升船机对接锁定机构液压控制系统、升船机纵向顶紧装置液压控制系统、升船机防撞装置液压控制系统、升船机船厢门启闭及锁定液压控制系统、升船机上下闸首卧倒门启闭及锁定液压控制系统、升船机上下闸首工作大门启闭及锁定液压控制系统，其中：还包括升船机驱动机构液气弹簧设备液压控制系统和升船机船厢横导向装置液压控制系统，所述的升船机驱动机构液气弹簧设备液压控制系统包括缸旁控制阀组、驱动机构补油箱和蓄能器组三部分，缸旁控制阀组由压力阀5、溢流阀3和防破裂保护阀4组成，蓄能器组由蓄能器2、安全与截止阀块8、电磁阀7、压力传感器9和仪表10组成，压力阀5、溢流阀3和防破裂保护阀4都安装在驱动机构液气弹簧缸6的缸筒侧面，驱动机构液气弹簧缸6安装在升船机船厢两侧的驱动机房内，驱动机构补油箱1安装在升船机船厢两侧驱动机构液气弹簧缸6的附近高位处；驱动机构蓄能器组安装在升船机船厢两侧的驱动机房内，所述的驱动机构液气弹簧缸6为双活塞油缸，驱动机构液气弹簧缸两有杆腔通过管路与驱动机构补油箱1连接，驱动机构液气弹簧缸6的无杆腔连接压力阀5的入口、压力阀5的出口分别连接防破裂保护阀4的一端和溢流阀3的入口、溢流阀3的出口通过管路连接到升船机液压系统回油Ty、防破裂保护阀4的出口通过管路系统与升船机液压系统主压力油P口连接并连接电磁阀7的压力油入口；电磁阀7的压力油出口分别连接安全与截止阀块8的压力油入口、压力传感器9和仪表10，安全与截止阀块8的压力油出口连接蓄能器2的油口；电磁阀7的回油口以及安全与截止阀块8的回油口一起连接到升船机液压系统回油T口；
所述的升船机船厢横导向装置液压控制系统包括升船机横向导向装置装置中的一号补偿油缸11-1、二号补偿油缸11-2、三号补偿油缸11-3、一号导向油缸12-1、二号导向油缸12-2，一号防破裂保护阀13-1、二号防破裂保护阀13-2、三号防破裂保护阀13-3、四号防破裂保护阀13-4、横导向装置补油箱17、横向导向装置蓄能器14、横向导向装置安全与截止阀块15、一号压力传感器16-1、二号压力传感器16-2和三号压力传感器16-3，所述一号导向油缸12-1和二号导向油缸12-2分别设置在每套升船机驱动机构的下方，一号防破裂保护阀13-1和二号防破裂保护阀13-2分别安装在一号导向油缸12-1的缸筒侧面，三号防破裂保护阀13-3、四号防破裂保护阀13-4分别安装在二号导向油缸12-2的缸筒侧面；一号补偿油缸11-1、二号补偿油缸11-2和三号补偿油缸11-3的活塞杆直接相连；一号补偿油缸11-1、二号补偿油缸11-2和三号补偿油缸11-3以及横导向装置补油箱17都安装在升船机船厢两侧的结构空腔内，横向导向装置蓄能器14和横向导向装置安全与截止阀块15都安装在升船机船厢两侧的驱动机房内；一号压力传感器16-1、二号压力传感器16-2和三号压力传感器16-3都安装在船厢两侧的驱动机房内；一号防破裂保护阀13-1的一端与一号导向油缸12-1的左侧有杆腔连接，三号防破裂保护阀13-3的一端与二号导向油缸12-2的左侧有杆腔连接，一号防破裂保护阀13-1的另一端和三号防破裂保护阀13-3的另一端都是通过管路系统与升船机液压系统Pa管路连接同时也与一号补偿油缸11-1的下腔有杆腔连接，三号压力传感器16-3与升船机液压系统Pa管路连接；二号防破裂保护阀13-2的一端与一号导向油缸12-1的右侧有杆腔连接，四号防破裂保护阀13-4的一端与二号导向油缸12-2的右侧有杆腔连接，二号防破裂保护阀13-2的另一端和四号防破裂保护阀13-4的另一端都是通过管路系统与升船机液压系统Pb管路连接同时也与二号补偿油缸11-2的下腔有杆腔连接，一号压力传感器16-1与升船机液压系统Pb管路连接；一号补偿油缸11-1的上腔有杆腔、二号补偿油缸11-2的上腔有杆腔和三号补偿油缸11-3的下腔有杆腔通过管路相连并通过管路系统与横导向装置补油箱17连接；三号补偿油缸11-3的无杆腔通过管路系统与横向导向装置安全与截止阀块15的压力油入口连接同时与升船机液压系统Pc管路和二号压力传感器16-2连接，横向导向装置安全与截止阀块15的压力油出口与横向导向装置蓄能器14油口连接，横向导向装置安全与截止阀块15的回油口连接升船机液压系统回油Tx口。

Claims (1)

1.一种齿轮齿条爬升式垂直升船机液压控制系统，包括升船机间隙密封机构液压控制系统、升船机对接锁定机构液压控制系统、升船机纵向顶紧装置液压控制系统、升船机防撞装置液压控制系统、升船机船厢门启闭及锁定液压控制系统、升船机上下闸首卧倒门启闭及锁定液压控制系统、升船机上下闸首工作大门启闭及锁定液压控制系统，其特征是还包括升船机驱动机构液气弹簧设备液压控制系统和升船机船厢横导向装置液压控制系统，所述的升船机驱动机构液气弹簧设备液压控制系统包括缸旁控制阀组、驱动机构补油箱和蓄能器组三部分，缸旁控制阀组由压力阀(5)、溢流阀(3)和防破裂保护阀(4)组成，蓄能器组由蓄能器(2)、安全与截止阀块(8)、电磁阀(7)、压力传感器(9)和仪表(10)组成，压力阀(5)、溢流阀(3)和防破裂保护阀(4)都安装在驱动机构液气弹簧缸(6)的缸筒侧面，驱动机构液气弹簧缸(6)安装在升船机船厢两侧的驱动机房内，驱动机构补油箱(1)安装在升船机船厢两侧驱动机构液气弹簧缸(6)的附近高位处；驱动机构蓄能器组安装在升船机船厢两侧的驱动机房内，所述的驱动机构液气弹簧缸(6)为双活塞油缸，液气弹簧缸两有杆腔通过管路与驱动机构补油箱(1)连接，驱动机构液气弹簧缸(6)的无杆腔连接压力阀(5)的入口、压力阀(5)的出口分别连接防破裂保护阀(4)的一端和溢流阀(3)的入口、溢流阀(3)的出口通过管路连接到液压系统回油Ty、防破裂保护阀(4)的出口通过管路系统与升船机液压系统主压力油P口连接并连接电磁阀(7)的压力油入口；电磁阀(7)的压力油出口分别连接安全与截止阀块(8)的压力油入口、压力传感器(9)和仪表(10)，安全与截止阀块(8)的压力油出口连接蓄能器(2)的油口；电磁阀(7)的回油口以及安全与截止阀块(8)的回油口一起连接到升船机液压系统回油T口；
所述的升船机船厢横导向装置液压控制系统包括升船机横向导向装置中的一号补偿油缸(11-1)、二号补偿油缸(11-2)、三号补偿油缸(11-3)、一号导向油缸(12-1)、二号导向油缸(12-2)，一号防破裂保护阀(13-1)、二号防破裂保护阀(13-2)、三号防破裂保护阀(13-3)、四号防破裂保护阀(13-4)、横导向装置补油箱(17)、横向导向装置蓄能器(14)、横向导向装置安全与截止阀块(15)、一号压力传感器(16-1)、二号压力传感器(16-2)和三号压力传感器(16-3)，所述一号导向油缸(12-1)和二号导向油缸(12-2)分别设置在每套升船机驱动机构的下方，一号防破裂保护阀(13-1)和二号防破裂保护阀(13-2)分别安装在一号导向油缸(12-1)的缸筒侧面，三号防破裂保护阀(13-3)、四号防破裂保护阀(13-4)分别安装在二号导向油缸(12-2)的缸筒侧面；一号补偿油缸(11-1)、二号补偿油缸(11-2)和三号补偿油缸(11-3)的活塞杆直接相连；一号补偿油缸(11-1)、二号补偿油缸(11-2)和三号补偿油缸(11-3)以及横导向装置补油箱(17)都安装在升船机船厢两侧的结构空腔内，横向导向装置蓄能器(14)和横向导向装置安全与截止阀块(15)都安装在升船机船厢两侧的驱动机房内；一号压力传感器(16-1)、二号压力传感器(16-2)和三号压力传感器(16-3)都安装在船厢两侧的驱动机房内；一号防破裂保护阀(13-1)的一端与一号导向油缸(12-1)的左侧有杆腔连接，三号防破裂保护阀(13-3)的一端与二号导向油缸(12-2)的左侧有杆腔连接，一号防破裂保护阀(13-1)的另一端和三号防破裂保护阀(13-3)的另一端都是通过管路系统与升船机液压系统Pa管路连接同时也与一号补偿油缸(11-1)的下腔有杆腔连接，三号压力传感器(16-3)与升船机液压系统Pa管路连接；二号防破裂保护阀(13-2)的一端与一号导向油缸(12-1)的右侧有杆腔连接，四号防破裂保护阀(13-4)的一端与二号导向油缸(12-2)的右侧有杆腔连接，二号防破裂保护阀(13-2)的另一端和四号防破裂保护阀(13-4)的另一端都是通过管路系统与升船机液压系统Pb管路连接同时也与二号补偿油缸(11-2)的下腔有杆腔连接，一号压力传感器(16-1)与升船机液压系统Pb管路连接；一号补偿油缸(11-1)的上腔有杆腔、二号补偿油缸(11-2)的上腔有杆腔和三号补偿油缸(11-3)的下腔有杆腔通过管路相连并通过管路系统与横导向装置补油箱(17)连接；三号补偿油缸(11-3)的无杆腔通过管路系统与横向导向装置安全与截止阀块(15)的压力油入口连接同时与升船机液压系统Pc管路和二号压力传感器(16-2)连接，横向导向装置安全与截止阀块(15)的压力油出口与横向导向装置蓄能器(14)油口连接，横向导向装置安全与截止阀块(15)的回油口连接升船机液压系统回油Tx口。
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