一种升降机液压缓降装置的设计及研究

石 有，刘 禹，王 鑫，刘 岗，白云飞

（廊坊凯博建设机械科技有限公司，河北 廊坊 065000）

目前，工业升降机普遍配置了手动下放缓降装置，该装置主要由匀速器和释放机构两部分组成。匀速器是核心部件，尤其控制驱动单元在失电状态下的电机轴转速。释放机构包括手柄、拉线、顶板、限位碰块，其操作端设置在吊笼内部。匀速器设置在升降机驱动单元中电机与减速器之间，为了能够顺连接，在减速机侧配置了IEC 标准接口，空间长度约210mm，匀速器空间长度205mm，致使驱动单元总体长度方向增加了36%，外形尺寸将近1 600mm，由此导致驱动单元长度方向空间较大，不利于狭小空间内的布置。

工业升降机正常工作时，匀速器随驱动单元正常运行，处于随动状态。操作人员在手动下放缓降过程中，当吊笼运行速度达到匀速器设定值时，匀速器动作，通过控制高速轴的转速进而控制吊笼下降运行速度，使其匀慢速向下运行，将吊笼匀速下放至地面或者最近层站处，防止人员被困。

1 液压缓降装置基本组成和工作原理

1.1 基本组成

本文设计的液压缓降装置是一种将液压能转换为动能的升降机匀速下放装置，主要包括：齿轮系、液压马达、梯形式离合器、拨叉、支撑板、安全器板（图1)。齿轮系主要包括齿轮、齿轮轴、连接轴套、轴承。齿轮与齿轮轴啮合连接，齿轮轴与安全器板连接，齿轮轴外侧设置连接轴套；设置离合器，一端与齿轮轴连接，另一端与液压马达轴连接，在安全器板上设置支撑板，支撑板与液压马达连接，起到支撑液压马达的作用；在液压马达一端的离合器上设置拨叉，控制液压缓降。

图1 液压缓降装置

1.2 工作原理

该液压缓降装置依靠液压马达机构，将工业升降机在高位的势能转化为热能释放出来。液压马达在结构上具有对称性，但液压马达的惯性负载大、转速高，并要求急速制动或反转时，会产生较高的液压冲击，因此在系统中设置必要的缓冲阀。该液压缓降装置的原理图如图2 所示。主要包括：油箱、节流阀、溢流阀、防爆阀、液压马达、液压温度计，其中，油箱主要用来提供液压油，节流阀是通过改变节流截面或节流长度以控制流体流量的阀门；溢流阀用来稳定油路的压力，当通过油路的油压超过所设定的压力时，溢流阀在压力的作用下开启回路排油卸压，控制一个安全不超压的油路，以保护后面油路；设置防爆阀，其主要作用是防止油管突然破裂发生失控下降事故，同时阻止管路里的液压油外泄，在油管突然破裂时，防爆阀瞬间阻断油路，阻止系统压力失控下降，达到安全的目的。液压马达作为液压系统的一种执行元件，将液体压力能转变为其输出轴的机械能（转矩和转速）。设置液压温度计，以此检测液压油的温度。

图2 缓降装置液压原理图

2 设计计算

2.1 势能Ep

取h=100m，则Ep=mgh=4000000J。

2.2 液压油比热

液压油比热C取1 675～2 093J/kg℃。

液压油允许温度最高80℃；液压油许用温升范围ΔT=80℃-40℃=40℃；液压油热能容量ΔT×C为67000～83720J/kg。

2.3 100m落差一次性落地最少使用油液重量m

m=Ep/(ΔT×C)=59.7kg

2.4 液压油体积V

液压油密度ρ=0.85，则

V=m/ρ=70.23L

3 适用效果

当升降机在运行中发生失电或者其他电气故障，致使驱动机构无法工作时，液压缓降装置可按照设定的速度将笼内人员安全运送至地面或者最近层站，避免作业人员被困。该装置与传统的缓降装置相比，为独立结构，不会导致驱动机构尺寸额外增加，极大提高整机布局的灵活性。同时由于该装置不与驱动单元连接，能很好地避免缓降装置对驱动单元品牌、规格型号、接口类型等方面要求的局限性，便于实现客户对不同驱动单元配置的需求。在缓降装置发生故障时，只需对该装置本体进行维修，无需将减速机与电机分离，降低维保人员作业强度。且在安装调试时可独立进行，不必与电机减速机配套完成，简单便捷，节省时间、人力。

4 结语

在升降机笼顶上设置液压缓降装置，依据势能与热能之间能量转换的原理，当升降机出现失电故障时，可匀速将吊笼及施工人员运送至地面或者最近层站。与现有的纯机械式结构——手动释放装置相比，该液压缓降装置独立于驱动单元之外，具有安装简便、结构简单、工作可靠，同时独立于驱动单元之外的特点，适用于工业升降机的使用工况，同时在狭小空间内布置工业升降机具有很大的技术优势。