大吨位伸缩臂履带式起重机液压系统设计

液压与气动　２０１１年第８期　大吨位伸缩臂履带式起重机液压系统设计　徐建超。谭超　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｌａｒｇｅ—ｔｏｎｎａｇｅ　ｔｅｌｅｓｃｏｐｉｃ　ｃｒａｗｌｅｒ　ｃｒａｎｅ　ＸＵ　Ｊｉａｎ—ｃｈａｏ，ＴＡＮ　Ｃｈａｏ　（中国矿业大学机电工程学院，江苏徐州２２１１１６）　摘要：通过了解大吨位缩臂履带式起重机液压系统的特点，确定整车液压系统的设计思想与设计原　理，进行总体设计，然后确定本车所要实现的动作，主要包括主辅起升、变幅、回转、行走、支腿伸缩、履带张　紧、履带架伸缩，进而分别对本车所要实现的主要动作进行具体的液压原理设计。　关键词：大吨位；履带式；主要动作　中图分类号：ＴＨ１３７　文献标识码：Ｂ　文章编号：１０００－４８５８（２０１　１）０８－００９０－０４　０　引言　以变幅液压缸在变幅是要有速度限制。伸缩液压系统　的要求是：臂架作业时，伸缩液压缸不能缩回，带载回　缩时，伸缩液压缸不能超速缩回，所以也要有限速措　伸缩臂履带式起重机作为起重机的一个系列产　品，在我国的发展还属起步阶段，尤其是大吨位的伸缩　臂履带式起重机在我国还是空缺，它还有很多问题需　要解决，而液压系统也是大吨位伸缩臂履带式起重机　在发展过程中急需解决的难题之一。与同类的汽车起　重机和桁架起重机相比本车主要优点在于它可以负重　移动，有较强的爬坡能力，移动灵活，具有自组装和字　拆卸功能，适合多种工况，可以在工况环境较为恶劣的　地方工作。　１整车液压系统总体设计　伸缩臂履带式起重机液压系统的特点：　施，设置平衡阀平衡回路。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　而有效地防止侧载的产生。行走液压系统的要求是：　本车要求能够带载行走，其转弯是利用两履带架不同　步实现的，所以要求其左行走与右行走的液压系统是　完全独立的。支腿伸缩、履带架张紧、履带架伸缩液压　系统的要求是：履带架伸缩液压缸与履带架张紧液压　缸要求是可拆装的；支腿液压缸并不是在起重机工作　时起固定车身的作用，而是在自装配履带架时用于支　起上车车身。根据伸缩臂履带式起重机的这些特点，　确定整车液压系统的设计思想与设计原理。本车的液　压系统总体设计方案如图１所示。　液压系统的总体设计为：　（１）起升、变幅、行走为开式系统，泵控＋阀控；　（２）回转为闭式泵控系统；　（３）主油路采用压力负反馈回路；　伸缩臂履带式起重机液压系统一般由上车和下车　两个液压系统组成。上车液压系统一般要实现起升、　变幅、伸缩、回转、四个主要动作。下车液压系统一般　要实现行走、支腿伸缩、履带架伸缩、履带张紧四个动　作。每个动作都有相应的要求。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，特别　是在重物下降时，要求能防止由于载荷的自重导致重　物超速降落；由于臂架下落时与负载运动方向一致，有　自动增速的趋势，要求液压系统有限速功能。变幅液　压系统的要求是：由于变幅液压缸承担了来自吊臂的　（４）主泵采用负荷传感控制＋电比例调节；　（５）可实现精细模式作业。　收稿日期：２０１１－０３—１８　作者简介：徐建超（１９８８一），江苏常州人，在读研究生，主要　从事机械制造及自动化工作。　大部分重量，所以变幅液压缸要有良好的自锁性；变幅　液压缸在伸缩时的速度直接影响臂架顶端的速度，所　２０１１年第８期　液压与气动　９１　镒　●　图１液压系统总体设计方案示意图　１．１　负荷传感控制　＿＿＿＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＿＿＿　主泵采用斜盘式轴向柱塞变量泵，它具有压力负　反馈功能，如图２所示，发动机起动前，在复位弹簧作　用下，泵斜盘摆角处于最大位置。发动机一旦起动，如　果此时整个液压系统没有流量需求，则泵摆角在几十　毫秒内迅速回到最小位置，保持泵出口压力为最大值。　当负荷传感阀的节流口开启，系统有流量需求时，泵的　负荷传感控制机构会自动改变主泵排量，控制输出流　量的大小，将节流口两端的压差维持在一个事先调好　的固定值△ｐ。根据流体力学原理：　ｇ＝Ｋ・Ａ・　卸保持恒定，意味着通过节流口流到负载的流量　ｑ与节流口过流面积　呈线性关系，　越大，泵输出的　流量ｑ就越多。负载需要多少流量，主泵就提供多少，　与负载压力无关，没有多余的流量输出，没有溢流损　失一这是负荷传感泵最显著的特点。　外部管路　一………………　鞠　霜　匿　…　图２主泵液压原理图　１．２电比例控制液压系统　本车液压系统采用电比例控制的负载反馈控制系　统，主操作阀为负载敏感式电液比例换向阀。主泵为　变量泵，当负荷传感阀两端的压差发生变化时，通过负　载反馈油路改变变量泵的配流盘角度，从而改变泵的　排量。采用恒功率变量泵控制方式，通过负载反馈泵　的流量、压力自动调节到最佳，大大提高了控制性能和　节能效果。　该系统有以下优点：　（１）泵的排量变化只与负载需求的流量有关，高　效、节能；　（２）具备功率极限载荷控制功能：实现发动机过　载保护功能，防止发动机熄火；　（３）具备精细作业模式。　１．３　电比例控制液压系统　本车液压系统采用电比例控制的负载反馈控制系　统，主操作阀为负载敏感式电比例换向阀。主泵为变　量泵，当泵出口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流盘倾角，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，主操作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。　该系统有以下优点：　（１）泵的排量变化只与负载需求的流量有关，高　效、节能；　（２）具备功率极限载荷控制功能：实现发动机过　载保护功能，防止发动机熄火；　（３）具备精细作业模式。　２整车液压系统具体设计　分析本车所要实现的动作，上车液压系统一般要　实现起升、变幅、回转、行走四个主要动作。下车液压　系统一般要实现行走、支腿伸缩、履带架伸缩、履带架　张紧四个动作。根据这所要实现动作的特点与要求，　分别为其设计最优的液压系统原理。　２．１　回转回．路　回转液压系统采用闭式系统，变量泵和定量马达，　由左右两个电磁换向阀控制回转机构的左右回转。首　先通过控制回路打开回转制动器，左电磁换向阀换向，　控制变量泵的配流盘向左倾斜，液压油从变量泵流出　进入定量马达，定量马达带动减速器，减速器再带动转　台向左回转，向右回转原理相同，其液压原理图如　’图３。　９２　液压与气动　２０１１年第８期　回转　图３　回转油路液压原理图　２．２主、副起升回路　首先通过控制油路打开主、副起升的制动器，然后　控制电磁阀换向，主油路中的液压油经过换向阀进人　液压缸，液压缸两腔压强相等，使得液压缸无杆腔的压　力大于有杆腔的压力，液压缸向右运动，使变量马达排　量变大，当马达排量到达最大时，主、副起升以最快速　度提升重物；当重物重量持续增加时，马达两边回路的　压力差逐渐增加，推动换向阀缓慢换向，液压油从液压　缸流出，经泄油路回油箱，变量马达的排量减小，两侧　压力差增大，提升最大载荷能力增加直至最大，同时提　升速度减小直至最小。主、副起升油路中的起升平衡　阀可以有效防止重物在下放过程中才生失速现象，保　证重物下降速度平稳可靠，提高安全性。主、副起升的　液压原理相同，其液压原理图如图４所示。　主起升　图４主起升油路液压原理图　２．３变幅油路　变幅液压缸为双作用液压缸，变幅液压缸上安装　有变幅平衡阀，变幅液压缸回缩时，只有当上腔液压油　达到一定压力时，液压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。其　液压原理图如图５所示。　２．４行走油路　左、右油路采用内藏式定量马达，体积小、转矩大。　图５变幅油路液压原理图　左、右行走的制动器均为常闭式，当操纵阀控制左、右　行走手柄时，主油路压力油通过上车操纵阀进人行走　行马达，同时电磁球阀通电，控制油开启行走制动器，　进行正常的行走与转弯动作。打开换向阀，主油路中　的液压油经过换向阀进入液压缸，液压缸两腔压强相　等，使得液压缸无杆腔的压力大于有杆腔的压力，液压　缸向右运动，使变量马达排量变大，当马达排量到达最　大时，左、右行走以最快速度行走；当行走阻力持续增　加时，马达两边回路的压力差逐渐增加，推动换向阀缓　慢换向，液压油从液压缸流出，经泄油路回油箱，变量　马达的排量减小，两侧压力差增大，马达转矩增加直至　最大，同时提升速度减小直至最小。　左、右行走油路中的行走平衡阀可以有效防止整　车在工作过程中产生车身移动，保证工作的平稳可靠，　提高了安全性能。其液压原理图如图６所示。　图６行走油路液压原理图　２．５　支腿油路、履带张紧油、路履带架伸缩油路　１）支腿油路　通过操纵支腿换向阀来控制４个支腿液压缸的伸　缩，每个支腿液压缸都带有液压锁，用来保证支腿液压　缸不会因操纵阀的中间泄漏回缩。伸缩臂履带式起重　机的支腿液压缸与汽车伸缩臂起重机的支腿液压缸的　作用并不相同，汽车起重机的支腿液压缸的作用是在　起重时固定车身，保持车身平衡。而履带式起重机的　支腿液压缸并不是在起重时用于固定车身，而是在自　行安装履带架时和自行安装配重时使用。　２０１１年第８期　液压与气动　９３　轧机液压自动厚度控制系统要素和构成分析　韩荟瑾　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｉｌｌ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｇａｕｇｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ＨＡＮ　Ｈｕｉ－ｊｉｎ　（山东劳动职业技术学院机械工程系，山东济南２５００２２）　摘要：目前对轧机液压自动厚度系统的控制性分析大多集中于研究液压系统的响应特性。该文主要　介绍了轧机液压自动厚度控制系统的要素和构成，通过对轧机液压自动控制系统要素和构成的分析，总结影　响出口板厚的轧机辊系及轧件本身等因素。　关键词：轧机；压力；干扰因素；液压装置　中图分类号：ＴＨ１３７文献标识码：Ｂ文章编号：１０００－４８５８（２０１１）０８４３０９３－０３　液压自动厚度控制（ＡＧＣ）是轧机的重要组成部　变化，进而影响轧件的出口厚度。　分，也是现代板带厚度精确控制的关键技术之一。目　１板材厚度控制要素　前对轧机液压ＡＧＣ系统的控制性分析大多集中于仅　１．１　辊缝控制　研究液压系统的响应特性，而未考虑轧机辊系及轧件　本身等因素特性的变化，而实际系统中影响出口板厚　收稿日期：２０１１－０４－０７　的因素很多，这些因素都将使轧制时工作辊辊缝发生　作者简介：韩荟瑾（１９６４一），女，山东济南人，副教授，本科，　高级讲师，主要从事液压技术方面的科研和教学工作。　支腿油缸　履带伸　左前左后　右前右后箱油缸　宽度较宽，并不适合在非工作时行走、拆装和运输，所　以本车设计成履带架可伸缩式的。在液压缸的进油口　和出油口接上油管，调节下车阀组，控制液压缸伸缩，　进而控制履带架张开与并拢。　３结论　通过对大吨位伸缩臂履带式起重机的液压系统原　理设计，吸收了汽车起重机上车液压系统中精华的部　左侧　分，改进了其中不适用于履带式起重机液压系统的部　履带张紧油缸　分，并对下车液压系统进行了创新的设计，为大吨位伸　右侧　缩臂履带式起重机的下车设计提供了新思路。　图７腿油路、履带张紧油、路履带架伸缩油路液压原理　２）履带张紧油　参考文献：　履带张紧液压缸是可拆装的，由于履带在长期使用　［１］刘洋．１６０　ｔ伸缩臂式铁路起重机液压系统的设计［Ｊ］．　后会发生履带宽松的情况，在这种情况下会影响整车的　液压与气动，２００１，（７）．　［２］　张爱武．中大吨位汽车起重机液压系统设计［Ｊ］．建筑机　行走，减小扭矩的传递，产生更多的行走阻力，所以这个　械，２００７，（２３）．　时候就将履带张紧液压缸装置履带架的特定位置处，然　［３］宋德朝，等．伸缩臂装载机工作装置的设计研究［Ｊ］．工　后通过调节下车阀组，使液压缸伸出，使履带张紧。　程机械，１９９０，（１２）．　３）路履带架伸缩油路　［４］　许福玲，陈尧明．液压与气动传动［Ｍ］．北京：机械工业出　为了是整车工作平稳，所以本车在工作时履带架　版社，２００７．