中大吨位汽车起重机液压系统设计
发布时间：2013-03-26
来源：中国自动化网
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汽车起重机
导读：
通过对大吨位汽车起重机液压系统性能的分析研究，针对不同用户群，设计了负荷敏感手动比例控制和电比例控制2套液压系统，可较大程度满足用户的需求。1、大吨位汽车起重机液压系统的特点汽车起重机液压系统一般由上...
通过对大吨位汽车起重机液压系统性能的分析研究，针对不同用户群，设计了负荷敏感手动比例控制和电比例控制2套液压系统，可较大程度满足用户的需求。
1、大吨位汽车起重机液压系统的特点
汽车起重机液压系统一般由上车和下车2个液压系统组成。上车液压系统一般由起升、变幅、伸缩、回转、控制5个主回路组成。起升液压系统的要求是：具有规定的提升能力和提升速度；工作平稳，尤其重物下降时，应能防止由于载荷的自重导致超速降落；微动性能好，防止载荷就位时发生冲击。变幅液压系统的要求是能带负载变幅，变幅动作平稳可靠；由于落臂时与负载运动方向一致，有自动增速的趋势，要采取限速措施。吊臂伸缩液压系统的要求是：吊臂作业时，伸缩液压缸不能缩回，带载回缩时，伸缩油缸不能超速缩回，所以也要有限速措施，设置平衡阀组成平衡回路。大吨位汽车起重机一般采用5节及以上伸缩臂，对于5节伸缩臂的伸缩液压系统，国内一般采用同步或顺序加同步的伸缩方式，当采用2级油缸时，上下两油缸实现内部沟通，一般采用插装式平衡阀；对于具有5节以上伸缩臂的液压系统，多采用单缸插销伸缩机构，这种伸缩机构自重轻，能大幅提高起重机的起重性能，能有效地控制整机的重量，通过采用多油口和多平衡阀的油路来提高伸缩的效率。回转液压系统的要求是：回转平稳，通过自由滑转功能来实现吊重的自动对中，从而有效防止侧载的产生。操纵、控制系统主要有3种形式：机械式操纵是汽车起重机最简单、最广泛使用的一种操纵方式；液控比例操纵系统使操作性能得到了很大的提高；而最有发展前途的还是电控比例操纵系统，借助于计算机技术和可编程技术，汽车起重机将向智能化发展。
下车液压系统主要是支腿油路，液压支腿在起重机工作时，支承整机和外载荷重量，要求安全可靠，作业时不能发生支腿自缩现象。为了提高效率及整机调平需要，各支腿液压缸既可同时伸缩又可单独伸缩。
2、两种液压系统设计方案
2.1 负荷敏感手动比例控制液压系统（见图1）
该方案上车液压系统采用负荷敏感手动比例控制系统，主操纵阀为具有负载压力补偿功能的多路换向阀。这种多路阀内具有负载压力检测通道，经过内部梭阀相互连通，将负载压力信号传递到压力补偿阀，压力补偿阀借助于调节弹簧使泵口与阀出口之间的预定压降保持恒定，于是由阀芯位置决定的油液流量始终恒定流向出口，使执行元件的运动速度保持不变，而与负载压力无关。主泵采用定量齿轮泵，主卷扬采用双泵合流，提高了提升速度。整个系统采用国产元件，成本降低，具有较高的性价比。
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图1：负荷敏感手动比例控制液压系统原理图
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2.2 电比例控制液压系统（见图2）
该方案上车液压系统采用电比例控制的负载反馈多路换向阀控制系统，主操纵阀为负载敏感式电比例多路换向阀。主泵为变量泵，当泵出口压力与负载压力之间的压差产生变化时，通过负载反馈口来改变变量泵的配油盘倾角，从而改变泵的排量。采用恒功率变量泵控制方式，通过负载反馈使泵的压力、流量自动调节到最佳，使控制性能和节能效果大为提高。采用电比例控制阀，先导阀手柄移动的角度与输入电流成正比，主操纵阀的阀芯开口位移与先导阀输入电流也成正比，所以整机具有良好的微动性。系统主要元件采用进口，具有较高的性能和可靠性。
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图2：负荷敏感电比例控制液压系统原理图
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3、液压回路
上述2种液压系统的基本回路及主要功能相似，因此下面以负荷敏感手动比例控制液压系统为例，说明液压回路的主要功能（见图1）。
3.1 回转油路
扳动上车操纵阀9的回转联到回转位置，回转马达13两工作口油路通过上车操纵阀9回转联与回油路沟通，该回转油路具有自由滑转功能，按下自由滑转控制开关使回转制动控制电磁阀球阀10通电，打开回转制动器，回转马达13两工作口油路通过上车操纵阀9的回转联与回油路沟通，使整个上车部分处于浮动状态，吊臂在钢丝绳拉动下自动摆向重物的重心上方，从而保护吊臂不受侧载。可随时踩下回转阀11解除自由回转。
3.2 主、副起升油路
主、副起升机构采用内藏式定量马达，体积小、转矩大。主、副卷扬的制动器均为常闭式，当操纵控制主、副起升的手柄时，主油路压力油通过上车操纵阀9进入主、副卷扬马达24、22，同时电磁球阀10通电，控制油开启卷扬制动器，进行正常的起升或下降动作。
当手柄回中位时，主油路压力油从上车操纵阀9返回油箱1，处于卸荷状态，电磁阀球阀10断电，使得卷扬制动器中的压力油在制动弹簧的作用下通过泄油路回油箱1，制动器在弹簧的作用下处于制动状态。
主、副起升油路中的起升平衡阀25、23可以有效防止重物在下放过程中产生失速现象，保证重物下降速度平稳可靠，提高了安全性能。
3.3 变幅油路
变幅油缸20为双作用液压缸，变幅油缸上安装有变幅平衡阀21，变幅油缸回缩时，只有当上腔液压油达到一定压力时，油缸下腔的油才能回油箱，实现变幅下落，从而保证变幅下落时起重臂的稳定作业。
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