桥梁顶升多液压缸同步系统

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压与气动

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桥梁顶升多液压缸同步系统张承谱，肖聚亮，阎祥安Mu t— y i d r S n h o o s S se f rBrd e L f n lic l e y c r n u y t m o i g i i g n tZ ANG C e gp H h n— u,X AO J—in,Y N a ga I u l g A Xi—n a n

(天津大学机械工程学院，天津

30 7 ) 00 2

摘

要：随着桥梁改造工程的增多，桥梁同步顶升变得越来越普遍。为了解决桥梁同步顶升问题，制研

了一套多液压缸同步顶升系统。该步系统采用“工控机+可编程控制器+液压控制系统”成分布式控制系组 统，实现多液压缸载荷不均衡同步升降，能够对各顶升点的压力、移和应力进行实时监控。通过在桥既又位梁顶升调坡工程中的应用，验证了该动系统的各项性能指标。 关键词：梁顶升；多液压缸同步；分布式控制系统桥中图分类号：H17 7文献标识码：文章编号：0 04 5 (0 7 0 . 3 .4 T 3. B 10 -8 8 20 )60 90 0 1引言

损。桥梁顶升过程中，体结构的内应力是由各顶升梁点的压力和位移共同作用的结果，因此，没有应力监在

在城市道路建设过程中，常遇见桥梁顶升改经

造的问题，比如桥梁的整体加高，桥梁橡胶支座的更换，以及桥梁的顶升调坡等 _ J l。从已查阅到的文献 资料看，阶段桥梁同步顶升大都以手动操作、工现人现场监测、指挥协调的方式进行。这种方式，仅总不

控时，可通过对压力和位移的实时监控判断梁体结构的内应力是否超过允许值。3多液压缸同步系统3 1系统总体方案 .

劳动强度大，存在安全隐患，常由于协调不顺而且常延误工期。随着桥梁顶升改造工程的增多，种手这动操作、人工现场监测、指挥协调的工作方式越来总越力不从心，因此研究多液压缸自动同步顶升系统，

对于桥梁同步顶升工程，行机构分散布置在大执范围内，多液压缸同步系统必须满足这种执行机构多， 布置分散的特点，因此采用“控机+可编程控制器工+压控制系统”成的分布式控制系统 D S Ds液组 C

( i— tbt ot l yt[实现执行机构的分散控制、 r u dC no Ssm) i e r e引， 集中操作，压力、移和应力的动态实时监控。多液压位

以及负载、移、力监测控制系统在桥梁同步顶升位应施工中的应用迫在眉睫，研究具有一定的理论意该义和实际应用价值。2桥梁顶升对多液压缸同步系统的要求

缸同步系统的总体构成如图 1所示。多液压缸同步系统由液压动力系统和压力、位移、力实时监控系统两应部分组成。3 2液压动力系统 .

()顶升力控制：梁结构形式各异，质量分布 1桥且不均，分散布置在其下的液压缸的承载力也不尽相同， 液压系统应满足各液压缸压力自动调整，以适应上部

如图 1所示， a多缸同步升降动力系统包括 4组相同的泵站，每组泵站由 8个并联液压缸作为其执行机

负载。称重阶段通过对顶升力合理控制完成桥梁试顶升，同时使桥梁的内应力最小；()位置同步控制：梁顶升过程中，了防止梁 2桥为

构，泵站和液压缸可根据工程实际需要自由配置，进行重构使用。图 1给出了单个泵站的液压系统图。 b收稿日期：07O—7 20一12

体扭曲、应力集中和开裂，各顶升点在负载不均的情况下必须保持位置同步【4; 3 -()压力、移、 3位应力实时监控：力的监控有助压

基金项目：天津市科技攻关计划重大科技工程项目(5H C X 0Z G G06 o 0【 )]

于顶升力的控制，位移的监控能够保证顶升过程位置同步，应力监控能够避免内应力集中而使粱体结构受

作者简介：张承谱 (94 )男， 15一，天津市人，工程师，主要从事机电控制系统研究及教学工作。

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液压与气动

20 0 7年第 6期

左右 )流量系统，小如果位置同步控制采用流量控制元晒至固曼一/,

件将很难实现。根据该液压系统的特点，电液比例减压阀出口和液压缸之间的高压软管看作细长孔，流量由下式确定g

7d, c 、 ( — 0u PA一 p 1—l 6,

式中：= 5m, z 3为高压软管长度； d=1 i为高 0ml l,压软管孔径；为动力黏度； A为电液比例减压阀出

P口压力；由负载产生的液压缸内部压力， P为即平衡压力。

a )多液压缸同步系统构成

图 2液压缸力位控制回路

通过实时改变电液比例减压阀出口压力 P, A调整

高压软管两端的压差，使流过高压软管的流量实时改变，而达到控制液压缸速度的目的。当 P>P时，进 A g为正，压缸大腔供油，塞伸出； P<P时，液活当 A q为负，液压缸大腔回油，塞在外负载作用下缩回； P 活当 A等于 P时，零，口为液压缸停止运动。流量调整不能超

过该电液比例减压阀的额定流量，虽有一定的局限性，但能够满足工程实际的需要。3 3桥梁同步顶升工作原理 .

桥梁同步顶升分为称重、顶升、保持和带载下降 4 步。在顶升前，首先对桥梁进行称重，重是为找出所称1变量泵 . 2溢流阀 . 3卸衙阀 . 4蓄能器 . 5调速阀 .

有顶升点的实际负载压力。在称重开始后，以预先估算的各顶升点负载压力为依据，控制各电液比例减压阀出口压力逐步上升，当各液压缸由于压力变化使其出力超过顶升点的负载时，活塞伸出使该点产生位移， 压力和位移的实时变化通过压力和位移传感器传回主控电脑。当位移传感器测得微小位移时，和该位移传感器关联的液压缸停止动作，即电液比例减压阀出口压力停止上升，当所有电液比例减压阀出口压力平稳后，桥梁的重量完全由液压缸承载，梁处于悬浮状桥

6减压阀，

7三位四通换向阀 .

8二位三通换向阀 .

9电液比例减压阀 .

1, O高压软管

l、 1液控单向阀、压力传感器组合

b )单个泵站

图 1液压动力系统

为了实现多缸施力同步控制的技术要求，个液每

压缸配以电液比例减压阀和压力传感器，组成快速闭环调压回路，个液压缸的施力状况直接受控于电液每比例减压阀。液压缸控制回路如图 2所示。

考虑到桥梁升降的平稳性和安全性，升降速度较慢，大速度 1 m mn根据液压缸的几何参数，最 0m/ i,最大流量 0 84Lrn .0/ i。该液压系统属于高压 ( 15MP a 3. a

态，称重结束。这时，各顶升液压缸的出力与该点桥梁的负载平衡，压力传感器传回的压力称为平衡压力 P。顶升时，调整各电液比例减

压阀，使其出口压力在

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4 l

平衡压力 p的基础上都增加 AP,于各电液比例减由

下层由 4组欧姆龙 P e组成，要用来完成压力 L主信号的采集和液压动力系统的控制，平方向上各水P e之间是相互独立的，过上层的工控机， P C之 L通各 L

压阀出口压力 P均大于该点的平衡压力 P且差值相，等，由前面分析知各液压缸可同步上升，据工程实际根

要求的顶升速度，时调整 AP大小即可达到要求。实 带载下降时，电液比例减压阀出口压力在平衡各压力 P的基础上减/ AP即可。带载上升和下降时三 J,位四通换向阀 7均处在正向供油状态，即各电液比例减压阀人口压力均为系统压力。由于该系统采用带先导流量稳定器的电液比例减压阀，这种工况下主阀在芯上的单向阀都处于关闭状态，压油不能经主阀流液回油箱，只能经细长先导油流道从 l,口回油箱 l, 6保 J证了带载下降速度平稳。

间也可进行数据交换。4工程应用

天津市某立交桥因规划原因进行改造，将原桥须

7 8~轴单跨板梁顶升 …… 此处隐藏：4218字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……