强力水雾排烟消防车液压系统设计

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强力水雾排烟消防车是将细水喷雾灭火系统应用于消防车上 ，该消防车的排烟通风机安装在车头后部的车载工作台上，在风机的出风口安装多个水雾喷头，通过强大的驱动功率使通风机产生强风，依靠风扇转子叶片和整流系统在火敞立-个定向的流场，从雾化喷嘴喷出的水滴受到气流冲击进-步雾化成微小的水滴后被气流输送到较远处的着火点，水被雾化成微小水滴后可以覆盖更大的面积并迅速蒸发吸热，由此发挥出更强的灭火能力。该消防车的通风机、水泵、通风机车载工作台的旋转、工作台的升降、通风机的俯仰全部由液压系统控制。

1 设计要求(1)通风机型号为 FZ50-1113型轴流式通风机，风机出风口安装有 12个水雾喷头，风机轴功率为 130kW，最大转速为 1600 r/min；(2)水泵型号为 XBD-65DL型多级消防泵，水泵所需轴功率为 20 kW，最大转速为 1570 r/min；(3)驱动车载工作台旋转所需功率为 1.2 kW，旋转角度为 360。内无死 角，工作 台最 大转速为 238r/min；(4)车载工作台采用机械和液压相配合，达到举升高度2 m，而所需液压缸行程为0.5 m，工作台升降速度为6 m/min，所需液压缸产生的推力为 30 kN；(5)风机工作时可以俯仰，俯仰角度最大为 35。，俯仰速度为 1.5 m/min，俯仰最大行程为 0.5 m。

2 液压系统设计通过对消防车所提出的具体要求，经分析、比较，制定了如图 1所示的液压系统。

2.1 风机动力回路消防车工作时烟雾大、灰尘多，因此通风机动力回路采用由液压泵 3与液压马达6组成的闭式回路，以免油液被污染。通风机采用液压马达直联驱动，为了使通风机工作时油液能顺利进入液压马达6驱动风机旋转，而通风机不工作时又能节省能量，因此采用了-个位置机能为 M型，另-位置机能为 x型的二位四通电磁换向阀9来实现通风机启停运动的切换。在消防救援工作中通风机的风力应根据灾情进行调节，风力的调节可通过节流阀5来调节液压马达的回油量，达到调节马达及通风机转速，即调节通风机风力大小的目的。在马达转速很低时，节流阀的通流面积要调得很小，为了避免面积过孝节流口堵塞时回油路上的液压力升高，在节流阀侧边并联了-个单向阀7，这样当节流口堵塞时，单向阀7就会打开，通过溢流阀8进行收稿 日期 ：2013-03-07作者简介 ：史俊青(1964- )，女，河南孟州人 ，副教授，硕士，主要从事液压技术方面的科研和教学工作。

液压与气动 2013年第9期卸荷，以保护液压元件免受损坏。

2.2 水泵动力回路水泵同样采用液压马达直联驱动，回路的设计基本与通风机回路相同，与风机回路不同的是：为了使回路油温能够很好散热，水泵采用开式回路，由液压泵 2向水泵驱动马达 14供油。为了节能降耗、简化液压系统，将水泵动力回路中的回油作为通风机闭式回路中的补油，以满足通风机主回路因泄漏对油液量补油的需求〖虑到油液的净化，在液压泵 2的人 口处添加了过滤器。

液压系统工作时，液压元件存在着容积和机械等损失，这些损失所消耗的能量均转变成热能，使油温升高。为了降低油液温度，液压系统采用水冷方式，用冷却器对油液降温。由于该系统中有水泵进行喷雾灭火，故冷却系统不另设水泵，就由该水泵向冷却器 30和 10供水对油液进行冷却。

2.3 工作台升降动力回路通风机安装在车载工作台上，根据火灾位置的不同，工作台应能升降，以扩大消防车的灭火范围。工作台的升降采用液压缸直接驱动，液压缸不仅能使工作台升降，而且当工作台升降高度调好后，其调定好的位置不受外界因素影响。为满足此要求，回路采用中位圆 4机能为Y型的三位四通换向阀20与双向液压锁22配合，来保证液压缸的往复运动和停止。液压缸在驱动工作台升降过程中，其升、降速度由回路上的两个单向节流阀21调节，即进油时油液从单向阀通过，回油时油液从节流阀通过，通过调节节流阀的通流面积，来调节液压缸驱动工作台的升降速度。同时在回路中安装溢流阀29来对回路进行限压保护。

2.4 工作 台俯仰动力回路通风机工作时其出风口可以俯仰，即通风机轴线可以向上或向下倾斜。通风机的俯仰是通过工作台的俯仰实现的，工作台俯仰同样采用液压缸驱动，其动力回路与工作台升降动力回路设计原理相同，这里不再赘述。

2.5 工作台旋转动力回路车载工作台的旋转由液压马达直接驱动，由于工作台既能顺时针、又能逆时针转动，并在 360。内转动无死角，且可停留在任意位置，因此采用双向液压马达19驱动，用中位机能为 Y型的三位四通换向阀 16与双向液压锁 18配合，来满足工作台正反转及停 留要求。液压马达正反转速度通过单向节流阀 17调节。

为了减少液压泵数量，工作台升降液压缸、俯仰液压缸及工作台旋转液压马达可采用同-个液压泵 1供1～3.液压泵 4.压力表 5.节流阀 6，14，19.液压马达 7，13.单向阀 8，l2，29.溢流阀9，l，28.二位四通电磁换向阀 1O，3O.冷却器 15.减压阀 l6，20，24.三位四通电磁换向阀17，21，25.单向节流阀 18，22，26.双向液压锁 23，27.液压缸图 1 强力水雾排烟消防车液压系统A2013年第9期 液压与气动 25油。由设计要求可知，工作台升降液压缸、俯仰液压缸所需推力较大，可认高压力，而工作台旋转回路所需功率较小，可认低压力，因此在工作台旋转回路中，可采用减压阀15减压来满足回路的要求，同时在回路中安装溢流阀29来对回路进行安全保护。

3 主要液压元件选择计算3.1 液压马达的选择计算根据设计要求中所给的功率及转速，按照马达输出转矩公式 T9550 p/n、理论转矩公式 叼 和排量公式 V2T，/△卢，可分别计算出驱动通风机、水泵和车载工作台液压马达的输出转矩、理论转矩和排量，各液压马达的计算参数见表 1。

表 1 各液压马达的计算参数输出转矩 理论转矩 计算排量 液压马达(Nm) (Nm) (mE/r)驱动通风机液压马达 775.94 791.78 198.89驱动水泵液压马达 121.66 124.14 45.86驱动工作台液压马达 48.15 49.13 61.71根据所确定的系统液压力及计算出的马达排量，查液压传动手册，对液压马达进行选择。所选液压马达的型号及主要技术参数见表2。

3.2 液压缸主要尺寸的计算根据设计要求中所给的负载力和液压缸所承受的液压力，按照公式AV/p、D 4，/A 和d0.7D，可分别计算出液压缸的无杆腔面积 、液压缸缸筒内径 和液压缸活塞杆直径 d。按照所计算出的液压缸主要尺寸及所需行程，可以选择出工作台升降液压缸及倾斜液压缸。

3.3 液压泵的选择计算液压泵的选择应根据执行元件的工况、功率大小和系统对工作性能的要求，先确定液压泵的类型，然后按系统所要求的压力、流量大小确定其规格型号。

根据执行元件所承受的最大工作压力P及液压泵出口到执行元件的压力损失 卸 ，按照公式P ≥P△p计算出液压泵的最大工作压力。

根据各执行元件所需的最大工作流量和系统的泄漏量，按照公式 g ≥kq计算出液压泵的最大流量 g 。

根据计算出的液压泵的最大工作压力和流量，查液压传动手册，选择液压泵。系统中各液压泵的型号及主要技术参数见表 3。

3.4 液压控制阀的选择在液压系统中，液压控制阀用来控制系统中的压力、流量及油液的运动方向。根据系统的最大工作压力和通过阀的实际最大流量，由设计手册和产品样本来选择阀的规格和型号，被选定阀的额定压力和额定流量应略大于或等于系统的最大工作压力和阀的实际流量，可避免阀产生液压卡紧和液动力，避免对阀的工作品质产生不 良影响。所选择的各液压阀的型号见表4。

4 结论按照企业对设计的要求，所设计的系统完全实现了风量大、风压高、风速快、风雾射程远、灭火速度快、灭火效率高，且操作和维护简单、方便。此系统已于表2 液压马达的型号及主要技术参数液压马达 型号 排量(mE/r) 额定压力(MPa) 最高转速(r/min) 实际转速(r/min) 实际流量(L/min)驱动通风机液压马达 A2F2O0 200 35 2500 1600 320驱动水泵液压马达 A2F45 44.3 35 3000 1570 70驱动工作台液压马达 BM-D80 80 1O 400 238 l9表3 各液压泵的型号及主要技术参数液压泵 型号 排量(mE/r) 额定压力(MPa) 最高压力(MPa) 转速(r/min) 流量(E/min) 功率(kW)通风机回路液压泵 3 A2F160 160 35 40 2650 424 247水泵回路液压泵 2 CBY3050 50.3 20 25 2000 1O0.6 37.3工作台旋转、升降液压缸 、 CBY3O40 40. 6 20 25 2000 81.2 30.1俯仰液压缸回路液压泵 1备注 两齿轮泵可以选用 CBY3050/3040双联齿轮泵。

26 液压与气动 2013年第9期DOI：10.11832/j.issn.1000-4858.2013.09.006双列斜直线槽液体密封上游泵送效应的研究肖明霞 ，汤占岐Study on Upstream Pumping Effect of Liquid Seal withDouble-row Oblique Line GroovesXIAO Ming.xia ..TANG Zhan.qi(1.北方民族大学 电气信息工程学院，宁夏 银川 750021；2.北方民族大学 化学与化学工程学院，宁夏 银川 750021)摘 要：以双列斜直线槽液体密封端面间的液膜为研究对象，建立了求解端面液膜特性的控制方程，应用CFD软件对密封端面间的流厨行了数值模拟，计算了在不同槽深时的端面开启力和泄漏量♂果表明：双列斜直线槽液体密封可产生动压效应和上游泵送效应，通过合理设计，可使泄漏量为零或使流体向上游泄漏。

关键词：机械密封；双列斜直线槽；泵送效应；零泄漏中图分类号：TH137；TB42 文献标志码：B 文章编号：1000-4858(2013)09-0026-04引言上游泵送机械密封是-种非接触式密封，它可以实现被密封介质的零泄漏，与普通的接触式机械密封相比，具有寿命长、能耗低、效率高、工作状态稳定及适应性强等突出优点 ]，广泛应用于泵、压缩机和反应收稿 日期：2013-03 25基金项 目：国家自然科学基金项 目(61163002)；北方民族大学国家民委化工技术基础重点开放实验室项 目资助(2011SY08)作者简介：肖明霞(1978-)，女，宁夏银川人，讲师，博士研究生 ，主要从事信号处理，建模计算方面的科研和教学工作。

表4 各液压阀的型号及主要参数系统图中 型号 额定流量(L/min) 额定压力(MPa) 系统图中 型号 额定流量(L/min) 额定压力(MPa) 序号 序号7 C5G-825 380 35.0 9 DSHG-06.2B 5o0 31.513 CIT-06 85 31.5 1l DSHG-03.2B 160 2517 LDF-L10H 31.5 40 16 DSHG 1.3G4 63 31.521 LDF-L1 0H 31.5 40 20 DSHG-o1.3G4 63 31.525 LDF.L10H 31.5 40 24 DSHG 1-3G4 63 31.5l8 S05-k5 30 50 15 J-D10 63 O.6～922 S05-k5 30 50 8 YF-LSOH4 500 16～3226 S05.k5 30 50 12 YF.L2OH 100 7～215 DV30 400 31.5 29 YEE3- E20 120 0.5～162007年应用于消防车上，此类型消防车 自2008年投入市场以后，五年来，经过江苏、河南、安徽等地区用户的使用验证 ，完全能满足用户的使用要求。