汽车式起重机液压系统解析

在汽车底盘上装上起重设备，完成吊装任务的汽车称为汽车式起重机，这种起重机广泛应用在运输、建筑、装卸、矿山及筑路工地上，是一种行走式起重机。汽车式起重机完成起重任务时，作业循环通常是起吊-回转-卸载-返回，有时还加入间断的短距离行驶运动。这些动作的完成都是通过液压传动系统来控制的。

1.主机功能结构

图7.5.1所示为Q2-8型汽车式起重机外形简图，其主机由载重汽车、回转机构、支腿、吊臂变幅缸、基本臂、伸缩吊臂、起升机构等组成。载重汽车用于行车及提供作业动力；支腿用于起重作业时使轮胎脱离地面，架起整车，并可调节整车的水平姿态；回转机构可以使吊臂全周界回转，用于改变起吊点和停放点周向位置；吊臂变幅缸可以改变基本臂的仰角，伸缩吊臂可以改变吊臂长度，从而改变起吊重物的高度或距离；卷扬机、吊索、吊钩等组成的起升机构用于升降重物。

图7.5.1　Q2-8型汽车式起重机外形简图

1—载重汽车；2—回转机构；3—支腿；
4—吊臂变幅缸；5—基本臂；
6—伸缩吊臂；7—起升机构

汽车式起重机的机动性好，而采用液压系统的液压起重机承载能力大，可在有冲击、振动、温度变化范围大和环境恶劣的条件下工作。其特点是执行元件需要完成的动作较简单，位置精度要求不高，故可采用手动操纵，但要求液压系统具有很高的安全性、可靠性。

2.液压系统分析

图7.5.2为Q2-8型汽车式起重机液压系统图。汽车发动机通过装在汽车底盘变速箱上的取力箱驱动一台轴向柱塞泵，泵的额定工作压力为21 MPa，排量为40 mL/r，额定转速为1 500 r/min。液压泵通过中心回转接头9、开关10和滤油器11，从油箱吸油。安全阀3用以防止系统过载，调定压力为19 MPa，其实际工作压力可由压力表12读取。

图7.5.2　Q2-8型汽车式起重机液压系统图

1—手动双联多路阀组；2—手动四联多路阀组；3—安全阀；4—液压锁；5，6，8—平衡阀；7—单向节流阀；9—回转接头；10—开关；11—滤油器；12—压力表

液压系统中除液压泵、滤油器11、安全阀3、阀组1及支腿部分外，其他液压元件都装在可回转的上车部分。油箱也在上车部分，兼作配重。上车和下车部分的油路通过中心回转接头9连通，是一个单泵、串联（串联式多路阀）液压系统。

整个系统由支腿收放、转台回转、吊臂伸缩、吊臂变幅和吊重起升5个工作支路组成，各部分都有相对的独立性。其中前、后支腿收放支路的换向阀A、B组成一个双联多路阀组1，其余4支路的换向阀C、D、E、F组成一个四联阀组2布置在操作室中。各换向阀均为M型中位机能三位四通手动换向阀，其相互串联组合。根据起重工作的具体要求，操纵各阀不仅能分别控制各执行元件的运动方向，还可通过控制阀芯的位移量实现流量调整，从而实现无级变速和灵活的位移微量调整。

3.液压系统的工作原理

1）支腿收放回路

起重机机架前后左右共有4条液压支腿。由于汽车轮胎的支承能力有限，且有很大的柔性，受力后不能保持稳定，故汽车式起重机必须采用刚性的液压支腿。它的支腿架伸出后，支撑点距离更大，使起重机的稳定性进一步得到加强。起重作业时必须放下支腿，使汽车轮胎悬空；汽车行驶时则必须收起支腿，使轮胎着地。

起重机的每一条支腿各配有一个液压缸操纵。两条前支腿用车架上的一个三位四通手动换向阀A控制其同时收放，而两条后支腿则用另一个三位四通阀B控制。A、B都是M型中位机能的换向阀，其油路是串联的。每一个油缸上都配有一个双向液压锁4，以保证支腿可靠地锁住，防止在起重作业过程中发生危险的“软腿”（液压缸上腔油路泄漏引起支腿受压缩回）现象，或汽车行驶过程中支腿自行下落（由液压缸下腔油路泄漏引起）的情况。

例如，当推动阀A使其工作在左位时，前支腿放下，其进回油路线如下：

进油路：液压泵→换向阀A左位→液控单向阀→前支腿液压缸无杆腔。

回油路：前支腿液压缸有杆腔→液控单向阀→换向阀A左位→阀B→回转接头9→阀C→阀D→阀E→阀F→油箱。

2）转台回转回路

起重机分为不动的底盘部分和可回转的上车部分，两者通过转台连接。转台采用一个低速大扭矩的双向液压马达作为执行元件。液压马达通过蜗杆蜗轮减速箱、开式小齿轮与转盘上的大内齿轮啮合来驱动转盘旋转。转台回转速度较低，一般为1～3 r/min。驱动转台的液压马达转速也不高，停转时转台不受扭矩作用，故不必设置制动回路。(www.xing528.com)

液压马达由一个三位四通手动换向阀C控制获得左转、右转、停转3种不同工况。其进回油路线如下：

进油路：液压泵→换向阀A→阀B→阀C→液压马达。

回油路：液压马达→换向阀C→阀D→阀E→阀F→油箱。

3）吊臂伸缩回路

吊臂由基本臂和套装在基本臂之中的伸缩臂组成。吊臂的伸缩由吊臂内伸缩液压缸带动。为防止吊臂在自重作用下下落，伸缩回路中装有液控平衡阀5。

吊臂的伸缩由手动换向阀D控制，有伸出、缩回、停止3种工况。例如，当操作阀D右位工作时，吊臂伸出，其进/回油路线如下：

进油路：泵→换向阀A→阀B→阀C→阀D右位→阀5中的单向阀→伸缩液压缸无杆腔。

回油路：伸缩液压缸有杆腔→阀D右位→阀E→阀F→油箱。

4）吊臂变幅回路

吊臂变幅就是用变幅液压缸改变起重臂的俯仰角度。变幅作业也要求平稳可靠，因此吊臂回路上也装有液控平衡阀6。吊臂的变幅由手动换向阀E控制，有增幅、减幅、停止3种工况。其控制方法、进/回油路线类似于吊臂伸缩回路。

5）吊重起升回路

吊重起升机构是起重机的主要执行机构，它是由一台大扭矩双向液压马达带动的卷扬机来实现吊重起升动作的。液压马达的正、反转由一个三位四通手动换向阀F控制，吊重起升有起升、下降两种工况。电机的转速，即起吊速度可通过控制汽车发动机的转速和操纵阀F来调节。

与吊臂伸缩回路、吊臂变幅回路类似，在下降的回路上设置有平衡阀8，用以防止重物自由下落。平衡阀8是由经过改进的液控顺序阀和单向阀组成的。由于设置了平衡阀，使得液压马达只有在进油路上有一定压力时才能旋转。改进后的平衡阀使重物下降时不会产生“点头”（由于下降时速度周期性突快突慢变化，造成起重臂上下大幅振动）现象。

由于液压马达的泄漏比液压缸大很多，当负载吊在空中时，尽管油路上设有平衡阀，仍然会产生“溜车”（在停止起吊状态时，重物仍然缓慢下降）现象。为此，在液压马达输出轴上设有制动缸，以便在液压马达停转时，用制动缸锁住起升液压马达。当吊重起升机构工作时，压力油经过阀7中的节流阀进入制动缸，使闸块松开；当阀F中位起升液压马达停止时，回油经过阀7中的单向阀进入油箱，在制动器弹簧作用下，闸块将轴抱紧。单向节流阀7的作用是使制动器紧闸快、松闸慢（松闸时间由节流阀调节）。紧闸快是为了使马达迅速制动，重物迅速停止下降；松闸慢可在起升扭矩建立后才松闸，可以避免当负载在半空中再次起升时，将液压马达拖动反转，产生“滑降”现象。

4.液压系统的特点

（1）液压系统中各部分相互独立，可根据需要使任一部分单独动作，也可以在执行元件不满载时，各串联的执行元件任意组合地同时动作。

（2）支腿回路中采用双向液压锁，将前后支腿锁定在一定位置，防止出现“软腿”或支腿自由下落现象。

（3）起升机构回路、吊臂伸缩回路和变幅回路中均在回油路上设置了平衡阀，以防止重物在自重作用下下滑。

（4）为防止由于马达泄漏而导致的“溜车”现象，起升液压马达上设有制动闸，并且松闸用液压力，紧闸用弹簧力，以保证在突然失去动力时液压马达仍能锁住，确保安全。