云梯搬运车液压系统杂谈

来源:www.vbano.com作者:搬运车发布时间:2017-06-03点击数:1802

上次写了篇《说说云梯液压系统那些事》，引发了很多业内朋友及液压系统多位专家的关注。得到了大家的肯定，但是普遍感觉，上文所写的是基本，适合于外行或是入门者阅读。就业内人士，是否可以进入更深入的探讨呢？当然不可以了。本人能力有限，不敢与业内专家切磋，但是也不怕班门弄斧，错了也希望各位专家指正。
下面我就结合从业12年来的心得体会，谈谈我关于云梯搬运车液压系统的个人见解。
云梯搬运车的液压系统很简单，简而言之就是泵、马达、制动器、阀、缸、管路、油箱构成。再具体而言就是一泵，三马达，六缸，十六阀。但是说复杂当然是非常复杂了。这里也许会有朋友说：“你这是在故弄玄虚吧！”还真不是。我曾经与韩国云梯技术专家崔忠吉教授有过深入交谈，崔教授从业45年，可以说用45年时间研究二次下滑问题。现在应用的成果正如大家所见DREAM产品的380毫秒。外行人也许不懂什么叫二次下滑，液压行内都懂得这个是液压系统一个关键技术，或者说是瓶颈。至今无任何厂家可以做到0。就如同圆周率3.1415.....。是我们不断追求的目标。那么又有外行人说：“那是专家的事情了”我们不关心。
大错特错。该问题事关设备安全，人员安全，意义非常重大。首先我们应该了解什么是二次下滑，吊车、高空车、云梯车等所有液压设备都存在该问题。拿云梯搬运车列举，云梯搬运车的搬运功能如何实现的呢？当然是搬运平台由马达驱动卷扬机构，牵引平台进行升降作业。
在升降过程中，更明显的是平台中间停止后，如果再次启动，会不会出现下滑的情况呢？肯定会。这个就如同开车，半坡起步，车辆会后溜一段，当然会有人反驳说，我开车就不会后溜。当然我开也不会，这是为什么呢？因为我有脑子。呵呵！这不是笑话，人脑会根据变速箱，档位，坡度，载重等因素综合后选择适当的油门，适当的时间。但是机械不是人脑，是简单的执行机构，它的世界里只有开与关的区别。也许会有液压爱好者会说可以选择电控，当然电控可以将响应时间提高，但是无论是二代的电容还是现在广泛采用的总线控制，其效果并不明显，理由当然很多，最重要的一点是处理器如何识别角度（角度的大小与功率损耗是不同的），载重量又如何识别呢？
二次下滑或常说的停顿，如何产生的呢！制动器打开瞬间未建立液压压力，液压马达驱动与液压制动未完成交接。通俗讲就是汽车发动机产生动力而刹车松开的时间之间的响应时间。通过示波仪可以明显看到，在启动过程中，马达A腔提升压力瞬间会出现一个高压峰值，B腔相应回油压力出现低谷。严重影响马达寿命。而马达与制动器的关系呢，制动器打开而马达未建立压力会损坏马达，而制动器未打开，马达已经开启驱动，那么制动器会损毁，那后果可不可怕呢？反应在实际使用过程中，就直接表现为搬运平台的不稳定，从而产生晃动，此震动会造成梯臂震颤，物品晃动坠落等危险情况的发生。
其关键点就是通俗讲的响应时间，液压马达压力、转速如何通过计算，找到一个最佳的控制策略实现有机的结合。
云梯搬运车的液压系统设计的关键是协调。德国与韩国云梯行业对于系统的设计思路也是有差异的，德国选择闭式系统，当然也有个别厂家使用开式系统。韩国厂家大多采用开式系统，在此不对孰好孰坏评价，均有各自优势。就目前液压发展，国内大吨位起重机也逐渐摆脱日系的闭式系统，采用欧美的开式系统。
我喜欢将液压系统比喻成人体的血液系统，泵即心脏，心肝脾肺肾都是相应的液压机构。其协调性能的高低决定设备的可靠性，同时也影响能耗。
云梯搬运车主要动力来源是柴油机，选择为扭矩型油门调速方式，如何匹配转速、泵功率及各组件协调的+控制与管路流量的-控制呢？液压行业有句话是协调是美，黄金分割至关重要。0.618这个黄金分割点，精度最高，响应速度最快。但是如何找到这个点呢，高超的设计，长时间技术积累，可靠的液压部件是关键。静态的加速度控制 功率流，动态的神经流，都对各液压组件的选择与设计提出了挑战。
液压系统协调最直接的结果就是节能。当然有哥们会说，我用了好几年的云梯搬运车了，10小时工作也不过是50-60元的油钱，我不在乎。确实可能没人在乎这几个油钱，但是液压系统的节能还有更深层次的意义，升降平台抖不抖你在不在乎呢？如何让平台更平顺的运行就是节能。广义的节能，耗油量与工作量取近似值能说成是单纯的提速吗？加速提高P管路压力可以实现平稳快速但是油耗可以不在乎，压力过高所产生的压差在乎吗？不懂当然也不在乎，但是液压组件损坏还敢说不在乎吗？
二次下滑必须解决滑阀变化率即阀的响应时间问题，平衡阀负载状态其载荷与开启时间，开度关系。比例控制靠的是长时间的技术积累，多变量，多参数实时控制系统，加压力传感器只是其一，上升下降载荷对于阀开口回路的选择参数才是预控制方向。
DREAM采用国际领先的负载功率增强技术是现在发展的前沿。通俗讲就是根据负载不同而自动调节压力从而实现节能，平稳运行。而不是一味保持恒定150bar-200bar。根据每次承载不同，可以自动调节压力，从而实现功率效益化。此项配置的核心是阀与马达的压力匹配。博世力士乐的技术在世界领先程度可见一斑。DREAM这是基于这一领先技术，进行计算机模拟计算，从而找到最佳时间，这就是崔教授45年的努力。早期如何做呢？阀芯做N个，闭环以6微米单位进行测试，挨个实验。其工作量及概率是10的N次方。现在通过计算机模拟可以较好解决，但是也并非可以全部解决。
也许业内人士会谈，没必要选择那么贵的，可以电磁阀调节，总线控制很简单的。当然可以，机电一体化是当今的趋势，电液开式系统，可以实现开环闭环。PID控制调节也不复杂，但是如何根据每次承载物品不同，角度不同而采取不同的压力呢？做系统控制如何能将0和1适应载荷呢？当然也可以加装压力传感器，角度怎么办？最现实的是，复杂的电控系统在韩国、德国应用非常广泛，但是到中国就是玩不转，为啥？工况不允许！最大的症结两点：1资金。一套遥控最低端的万元，带压力传感等配置的基本型也需要几万元。普通装卸工如何承受。2环境。沙子、水泥、混凝土漫天飞的使用工况，复杂的电路、传感器如何防尘。
曾经有一套系统在中国做过测试，负载，偏载，空载实验，技术人员调了半天PID，结果放弃，中间还有一个插曲是粉尘污染，仅仅进行2个小时测试，传感器故障码出现3次。
站住要比走要难！此话如何说呢？比方说一台货车正在倒车，下面指挥人员已经喊停了，但是司机未作出及时反映，撞了。响应时间是关键！液压系统的匹配就是如何在最大程度缩短其响应时间。难不难，肯定难！至今响应时间即便是电控系统也无法做到0。液压控制属于流控，液压流不是说停就能停的，阀可以做到瞬时锁闭，但是液压管路会随着压力瞬时关闭会产生峰值压力，差一点的管路会明显肉眼观察管路膨胀，那么再次启动的压差如何解决。当然选择好的高压管路就可以了，DREAM选用的EATON管路，够牛了吧！还是会有压差。但是其他部件内的压差呢？
液压系统协调关键是什么，柴油机---液压泵---液压管路---液压阀---液压马达---制动器---卷扬机---升降平台---回转等关系平衡是关键。
柴油机的转速曲线，如何控制转速变化率。液压马达功率对于角度载荷等变量的影响，都是需要找到其中变化的关系与平衡点。
有的外行或是一知半解的朋友会说，所有液压组件选用统一品牌的。当然也有一定的道理，毕竟同一品牌会采用相同的参数进行设计，但是也没有道理，可靠性不能最大化。为啥？术业有专攻。比如你家的电器都是海尔的吗？空调三菱做的好，电视东芝的好，冰箱海尔的好，微波炉格兰仕的好。综合起来是最好的吧。难道全部用海尔的就是最好的吗？显然不是。同理液压行业也是各个巨头都有其拳头产品。派克怀特的马达，力士乐的阀，伊顿的管路都是行业顶尖水平。但是如何整合到一起呢？协调是关键。 上面说到了国际主流几个液压品牌，但是有外行朋友就会说了，那些国际都是英制单位，以后维修麻烦。无稽之谈！主流液压元器件由于历史原因，都是欧美国家主导，英制配件反而更容易采购维修。这点如果不信可以试想下，你出国是说中文还是英语呢？当然，如果设计比较简单的液压系统，不需要使用精度高的液压元件，可以使用国产配件，公制单位是首先。毕竟价格上有这几倍甚至几十倍的优势。这不是崇洋媚外，是追求高可靠性的选择。毕竟国内液压企业与国际品牌有着不小的差距。
多品牌部品的匹配协调性如何解决呢？派克的马达与力士乐的阀如何建立连接呢？这个问题也许很多人不关心，但是如果我说一件事情，也许大家就很感兴趣了。曾经有一台云梯搬运车，液压油杂质引起阀失压，需要对博世力士乐先导阀进行更换。车主出于便利，从当地购买同一型号阀进行安装，造成系统压力整体加大，无法使用。车主就很疑惑，为什么呢？这就是问题的关键，前面已经提及的计算机流体工程技术，厂家对于各液压组件之间的匹配是需要根据各马达与阀，阀与泵进行系统调校。在这里，力士乐只是基本阀，阀芯的开口，流量，压力需要根据匹配的马达等组件所需要的压力进行比例条件，追求的0.618黄金分割点。所以产生了系统组件之间的压差不一致问题。为什么国外可以做什么高端设备，国内买一台回来，拆解后一一对应购买组件，调试后就是不匹配，不协调呢？系统匹配是不能买的。这并非是厂家的故意刁难，而是厂家对于液压调教的不同。同样的挖机，有的动作快，平滑，而有的厂家就动作慢，难道那些厂家就买不起一台回来拆解仿造吗？很难。
阀控制液压系统之间的关系很简单：
比如油缸运动 S/时间=速度 容腔/时间=流量 速度/时间=加速度 流量/时间=油缸加速度。多简单。但是压力控制系统就这么简单吗？滑阀的加速度取决于滑阀开口大小与时间。之间有多少变量呢？油温，载荷，功率，负载，压差。最大的变量不是载荷，也不是油温。多年维修经验得出的个人见解是液压油清洁度。
液压油的清洁度为什么是最大的变量呢？其实很简单，滑阀的响应时间是不是会受到液压油内金属杂质或乳化后粘度影响，对滑阀的速度产生影响呢？显然是可能的。那么液压组件间的密封是不是会被金属杂质拉伤从而影响密封效果呢？显然还是可能的。最明显一次是液压马达骨架油封损坏，车主自行更换后再次损坏。这里插一段题外话：车主当时电话咨询我的时候，回答是压力没有问题，就是马达的质量原因。确实骨架油封质量原因是考虑因素，但是频繁损坏可以排除。工作压力确实通过远程视频可以看出没有问题。车主咨询厂家，厂家给的答复是哪里坏了修哪里。又给发了一个。再次损坏。后期厂家给更换新马达，再次损坏。显然是缺乏相应的技术，对于压力表过度迷信。这不仅仅是厂家的迷信，用户也是迷信的。后来车主找到我，我看了压力表笑了。亲，比如车的转速表可以诊断出发动机故障吗？系统压力可以看出，但是马达压力呢？显然不能。通过测量发现A B两腔压差达到惊人的280Mpa。毫无疑问，P系统的进油压力过高所致。阀拆解后明显看到滑阀阀芯严重损伤。损伤如何造成的呢？通过询问得知，该车辆2年未对液压油进行更换，车主不知道需要多少工作小时进行更换，就连基本的油品型号也不甚了解。所幸的是由于云梯搬运车平台升降频率是最高的，所以产生问题最先反映。如果是支撑或臂系统出现问题，那么后果不堪设想。
动作耦合动作连续性或平台的顺畅是液压系统协调的综合结果，不仅仅是通过计算得知速度与加速度的关系。几个自由度的协调也绝不仅仅是通过计算机模拟所能得出的。
液压油的清洁是不容忽视的变量，出厂新车一切完好，但是使用一段时间，加之为及时保养造成液压油品的污染而引发的故障会造成整个液压系统的损坏。液压系统也并非是一成不变的，随着云梯搬运车的作业量，使用时限等。好的工程师（不是修理工）会根据马达、阀等的磨损情况作出相应的调教。比如说马达使用一定程度后，会产生压差的变化。表现为以下几个方面：噪音，喘震，无力等可根据变化后压力进行与之相呼应的调教从而将磨损产生的影响最小化（无法做到消除）。从而延长使用寿命。
这里提到了云梯搬运车的故障。
个人经验上将故障分为两类：硬故障和软故障。
硬故障很好理解，就是机件的损坏，容易观察与修理。
软故障就不容易发现也不容易修理。
故障之初当然也有征兆，早期的诊断标准也很模糊抽象。
凭经验可以采用望闻问切的方法。
望，即观察管路的震动情况。油品静置后的状态等。
闻，对液压油品燃烧后的气味进行判别。
问，车主在使用过程中势必会有一些异常。
切，这里并非诊脉而是对系统的压力进行检测。
此外还应采取摸的办法。人发烧要摸，设备不正常也可以摸一下。哪里温度不正常就会产生高温。也是诊断的很好方法。
平时对于车辆走访过程中，应习惯于对于使用情况，根据磨损，工作量等因素，顺手进行压力调节。即提高了设备的使用寿命，也减轻了后期故障维修工作量。

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