全液压铁路起重机（通用8篇）
篇1：全液压铁路起重机
Xx大学
题目名称： 全液压铁路起重机液压系统应用 学
院： 机械工程学院 专业年级： 机械设计制造及其自动化 姓
名： 班级学号： 指导教师：
二零一四
年
十月 零 九 日
摘要
国内大吨位铁路起重机主要用于铁路线上机车车辆颠覆、脱轨等事故的救援工作，尤其以齐车公司的NS-1601型、武汉桥梁厂的NS-1602型为代表的160 t全液压伸缩臂式铁路起重机（以下称铁路起重机），是当前国内的主型大吨位救援用铁路起重机。目前，国外先进的铁路起重机，包括铁道部最近从德国KIROW公司引进的NS-1600型起重机，已将电液比例控制技术应用到其液压系统中。但上述国内两主型产品因原机自动化程度较低、应用经验少等客观原因尚未采用该技术。本文将以NS-1601型铁路起重机的液压系统为例，结合其当前采用的控制方式，在调速控制、马达与制动器动作协调控制两个主要方面与电液比例控制方式的工作原理及特点进行分析比较，阐述国产铁路起重机采用电液比例控制技术的优越性。从而为相 关技术人员提供创新思路，使我国铁路起重机产品的设计制造水平得到提高
ABSTRACTA Against using the technique of the NS1601 fully hydraulic railway crane hydraulic system,there are two mainly aspects, which are the speed setting control and the motor-breakstaff coordinated control systeto discuss the
advantages of the of draulitional
As a large inertia, large elasticity and variable load control system, all the currently control systems is not fitting the anchor chains tension tester.So a new design scheme about double valve compensation feedback control system based on adaptive load is proposed.The system uses a high quality and low cost digital PC controller based on ISA bus as the controller of the anchor chains tension tester.The level of all performance indexes of the Electro-hydraulic Servo Control System of MLW-15000 Horizontal Anchor Chains Tension Tester has been exceeded the foreign advanced products.目 录
第一章 绪论...........................................错误！未定义书签。
1.1 选题意义.......................................错误！未定义书签。第二章 起重机液压系统的调速应用........................................1 2.3液压系统原理.....................................................1 第三章马达与制动器动作协调的控制......................................3 第四章 结论............................................................4 4.1 研究工作总结....................................................4 4.2 今后研究展望....................................................5
参考文献...................................................................................................................................................6
第一章 绪论
1.1选题意义
NS-1601 型铁路起重机的液压系统是由柴油机带动的液 压泵与定量马达、液压油缸等组成的开式循环系统。而具体 执行元件的速度控制则由操作手柄下的先导阀的开度大小来 控制供给液控换向阀的控制油压力大小，从而控制换向阀的
开口量使流量控制得以实现，控制油的压力克服复位弹簧推力后，推动主 阀芯按相应的压力左移一段距离，从而使工作油路通过P，O 口连通，执行元件则按相应流量所决定的速度动作，随着操纵阀的扳动角度加大，作用在主阀芯的控制压力大，使复位弹簧进一步被压缩，主阀芯的开度加大，流量加大，执行元件的速度就随之变快。这样，操纵阀的开度大小与执行元件的速度建立了线性关系。但是，由于复位弹簧的刚度不易控制，往往需安装前在试验台进行多次试验调整，同时，由于结构本身的限制，控制油压可调范围较窄，即这种线性坡度较陡，工作平缓性较差。
本课题由于手控电阀控制信号传输载体为导线，这样一方面将减少控制油路配管工作，使司机室内布局简洁，并减少了潜在的液压油泄漏点；另一方面，可通过导线较方便地与微机进行接口，实现智能控制。尽管目前国内起重机液压系统经过改进已采用了分功率变量泵，调速控制变为阀控、泵控相结合，一定程度上增加了工作范围的平缓性，但同时也增加了控制油路的复杂性，更不利于像比例控制那样易于实现智能控制。”。
第二章起重机液压系统的调速应用
2.1起重机组成部分
NS-1601 型铁路起重机的液压系统是由柴油机带动的压泵与定量马达、液压油缸等组成的开式循环系统。而具体执行元件的速度控制则由操作手柄下的先导阀的开度大小来控制供给液控换向阀的控制油压力大小，从而控制换向阀的开口量使流量控制得以实现，图1 为其工作原理。图1 中序号1 为执行元件（油缸或液压马达）；2 为液控换向滑阀；为操纵阀。作用原理为：向左扳动操纵阀3，使其左位先导阀开启，使制油P′ 进入液控滑阀的对应一侧（图示为右侧），控制油的压力克服复位弹簧推力后，推动主阀芯按相应的压力左移一段距离，从而使工作油路通过P，O口连通，执行元件则按相应流量所决定的速度动作，随着操纵阀的扳动角度加大，作用在主阀芯的控制压力大，使复位弹簧进一步被压缩，主阀芯的开度加大，流量加大，执行元件的速度就随之变快。这样，操纵阀的开度大小与执行元件的速度建立了线性关系。
但是由于复位弹簧的刚度不易控制，往往需安装前在试验台进行多次试验调整，同时，由于结构本身的限制，控制油压可调范围较窄，即这种线性坡度较陡，工作平缓性较差。
2.2电液比例控制的工作油路
图2 为采用电液比例控制的工作油路。原液控换向阀换成了电液比例方向阀2，原换向阀操纵阀换成手柄机构下装有双向电位器的手动比例电压控制阀3（以下 简称手控电阀），控制油路也由控制电压U 来取代。手控电阀扳动的角度变化，是经其下端电位器发给比例电磁铁的电压信号的强弱随之变化。由于比例电磁铁水平位移-力特性，相应地比例电磁铁压缩阀芯弹簧的力就不同。这样，主阀芯与阀体间的开口量也就不同，这就使电液比例方向阀开口量与手控电阀的搬动角度成一定比例。从而可通过扳动手动电阀角度的变化来调整比例方向阀的流量，进而控制执行元件的速度。比例电磁铁的水平位移-力特性平稳，手控电阀的调压范围较宽，故整个调速控制系统的线性坡度平缓，加强了动态稳定性。该液压系统的特点是:
1、用进油调速式控制方式控制活塞的运动,进而控制试验机的工作。
2、用流量伺服阀和电液比例溢流阀同时作为闭环控制元件。
3、液压系统工作在卸荷状态,电液比例溢流阀和压力传感器的存在使液压系统称为负载适应型系统。系统的工作压力(即溢流阀调节压力)的大小取决于油缸内的压力,即液压系统的压力随试验力的增加而增加。
双阀控制的应用,在位置调整阶段(即系统压力较低),流量伺服阀与电液比例溢流阀组成调速系统,比例溢流阀根据液压缸压力的反馈信号调节系统压力,使流量阀的流量输出基本不受负载变化的影响,在这个阶段基本上进行位移控制,流量伺服阀作为主要控制对象,电液比例溢流阀辅助控制。在试验力控制阶段(系统压力开始上升),电液比例溢流阀主控,流量伺服阀辅助控制。这一阶段试验力、试样变形和液压缸活塞位移都要控制。这也是锚链拉力试验过程的关键部分。
该液压系统的采用,使得试验机在实现了闭环控制的同时,降低了定压系统能耗高、发热大的现象。节约了能源,降低了成本,简化了结构,提高了液压系统的效率,符合现代科技发展的要求。
第三章马达与制动器动作协调的控制
铁路起重机的起升和回转机构均由液压马达来驱动，并辅以制动器来保证起升/回转到位后的锁定。这两处机构易发生的重大安全故障分别为“二次起升下滑”和“回转过位”现象。这里所说的“二次起升下滑”现象指：当二次起升时，由于起升马达制动器的开启压力较低，在主油路压力达到足以克服载荷作用在起升马达上形成的反力矩之前，制动器已打开，至使马达与平衡阀间的油路中油液被压缩，加之马达的内泄漏，造成马达反转，重物下滑。而“回转过位”系指起重机吊较重载荷回转时，到位后，有可能由于重物的回转惯性或因意外因素，使回转机构有一个继续回转的趋势，而这时制动器若未关闭到位，使回转动作不能及时停下，甚至超出安全回转范围导致整机失稳，发生倾翻事故。马达与制动器动作协调，即指在马达的驱动力矩等于或稍大于载荷形成的反力矩时，即主油路供油压力值升到或稍超过克服负载所需压力值时打开制动器；或在马达的驱动力矩等于或略小于载荷形成的反力矩时，关闭制动器。这样既能防止二次起升下滑或回转过位现象，从而保障作业安全，又能防止制动器开 启过迟对机构造成损害。目前起重机上采取的措施主要是装车前通过试验台试验保证制动器释放阀的开启压力值，以及加装“开关阀”使回转到位后强制制动器动作等方法。这种方法存在的问题一方面是制动器释放阀的弹簧刚度值较小，经过长期使用后弹性系数的变化有可能无法保证开启压力的精确；另一方面，使用开关阀会使系统液
压冲击加大，影响管路及元件寿命。
应用电液比例控制技术能方便地消除上述现象。图3 为使用 电液比例顺序阀控制制动器，消除二次起升下滑现象的原理框图。其中电路上与载荷成线性关系的电信号，可以从现有的力矩限制 器取出并加以处理转化为控制电液比例顺序阀的电控信号，然后 用此信号控制顺序阀的比例电磁铁。由于比例电磁铁的水平位移-力特性，对应一个控制电信号值，顺序阀中的比例电磁铁控制 的先导阀就有一个开启压力调定值，且调定值与电信号成线性关 系。已知此电控信号与载荷反油压成线性关系，所以，电液比例 顺序阀开启压力与载荷反油压也建立了线性关系。如将它们之间 的比例关系调整为1︰1 或稍大一点，就可以保证主油路供油压力
值升到或稍超过提升重物所需压力值时才打开制动器，从而实现了防止二次起升下滑的目标。
第四章结论
4.1研究工作总结
综上所述，采用电液比例控制技术的液压功能回路与目前的定值液压回路相比，从提高工作性能和优化系统结构上均具有较大的优越性，尤其当前国内的电液比例阀技术的发展，已具有较高的性能价格比，所以作者认为，在以NS-1601 型160 t 全液压伸 缩臂式起重机为代表的国产主型铁路救援用铁路起重机或
4.1今后研究展望
下一阶段准备开发新型起重机的液压系统中，尝试应用电液比例控制技术，无论从进一步提高整机性能和安全性角度来讲，还是为进一步实现控制系统智能化、以适应铁路跨越式发展的需要出发，都将是一种必然趋势。
参考文献
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[12].刘白雁,丁崇生,一阶系统的模型跟随输出自适应控制,机床与液压,1989(l):28一29
篇2：全液压铁路起重机
一、操作手要熟知该设备的设备说明、结构原理、技术参数、保养规范，持证上岗，二、起重机运行前要检查电路、油液、操纵系统、钢丝绳、各连接部位是否良好。
三、起重机液压手柄的操纵要柔和，严禁粗暴操作。
四、起重机严禁超负荷吊运货物。
五、起重机工作时，吊臂旋转半径内严禁站人。
六、本机在出厂前已调试完毕，各液压元件、安全阀、限位阀等均已调好，严禁随意拧动。
七、操纵台上设有手动应急泵，在断电或电机发生故障时可实行货物应急下方，吊臂伸缩、回转及变幅下降动作。
八、特别注意，本机伸缩动作时仅用于空载状态、吊钩上有负荷时，不得操纵伸缩动作。
九、本机当系统管路、阀件、油缸及马达等均充满油液后，保证液压油箱的油位在油标的最高位置。
十、水、灰尘和杂物不得进入液压油箱，油箱内腔不得与外界空气相同，工作时不得拆下空气滤清器，工作一段时间后，可通过放油螺塞放出邮箱底层的水。
十一、工作压力的调整和回转运动平稳性的调整要有专业人员完成。
篇3：全液压铁路起重机
1. 工作原理
(1)机械传动系统
某型号全地面起重机主要由底盘1、转台2、起重主臂3、超起支架4、超起拉板5、超起卷扬6、超起钢丝绳7、吊钩8等组成。其中超起支架4、超起拉板5、超起卷扬6、超起钢丝绳7以及超起配重等组成超起机构。如图1所示。
超起支架4固定在起重主臂3基本臂的顶端,超起钢丝绳7-端与起重主臂3臂头相连,另一端固定在超起卷扬6上,通过液压系统驱动超起卷扬6收紧超起钢丝绳7,该收紧力通过超起拉板5传递到转台上。当吊钩8起吊重物时,重物会对伸缩臂臂头加载一定的弯矩。此时超起钢丝绳7收紧产生一定的拉力,用以平衡吊钩8负载作用在起重主臂3头部的弯矩。
(2)液压系统
超起卷扬的收、放通过超起机构液压系统驱动,该系统主要由超起卷扬6、超起马达9、张紧缸10、锁销缸11及电磁换向阀(12、13)等组成,如图2所示。在起重作业时,超起钢丝绳7 (见图1)动作分为预紧和张紧2个过程。
预紧电磁铁12a得电,电磁换向阀12左位工作,其P口与A口连通,B口与T口连通、锁销缸11无杆腔进油,将超起卷扬6棘爪打开。之后电磁铁13a得电,电磁换向阀13左位工作,其P口与A口连通,B口与T口连通。此时超起马达9驱动卷扬6收紧钢丝绳7,对超起钢丝绳7进行预紧。
在预紧超起钢丝绳7过程中,超起卷扬6的棘爪应一直保持打开状态,为此要求锁销缸11一直保持全伸状态,不能出现回落现象。此时若锁销缸11回落,会使张紧缸10与超强卷扬6的棘轮发生打齿现象,造成棘轮、棘爪损坏,并可导致安全隐患。
张紧电磁铁12b得电,电磁换向阀12右位工作,其P口与B口连通、A口与T口连通,锁销缸1 1有杆腔进油,将超起卷扬6棘爪关闭。然后张紧缸10推动超起卷扬6的棘轮,使超起卷扬6转动,将超起钢丝绳7张紧到规定拉力。
张紧缸10推动超起卷扬6旋转,收紧超起钢丝绳7进行张紧时,张紧缸10需要绕着绞接点14摆动,这就需要锁销缸11处于浮动状态。
2. 故障现象
某型全地面起重机在超起钢丝绳7预紧过程中,当超起马达9流量较小或流量产生波动时,锁销缸1 1出现非正常回落现象,由此造成张紧缸10与超起卷扬6的棘轮产生碰撞,出现棘爪打齿现象。
6.超起卷扬9.超起马达10.张紧缸11.锁销缸12、13.电磁换向阀14.绞接点12a、12b、13a、13b——电磁铁
3. 原因分析
超起卷扬6的所有零部件都安装在超起支架4顶端,采用同一个液压油源,通过电磁换向阀(12、13)控制液压马达9和锁销缸11动作。在超起钢丝绳7预紧过程中,当超起马达流量较小或有波动时,由于锁销缸11油路中并没有保压和锁止油路,造成液压系统的压力波动,导致锁销缸11出现非正常的回油现象,从而无法保证锁销缸11棘爪与超起卷扬6棘轮处于打开状态。
4. 改进方法
根据以上分析,我们对超起机构液压系统进行改进,即在电磁换向阀12的P口前增加1个单向阀16,如图3所示。当电磁铁12a得电时,电磁换向阀12左位工作,其P口与A口连通、B口与T口连通,压力油通过单向阀16进入P口,并从A口流入锁销缸11的无杆腔。锁销缸11有杆腔油液经过B口到T口流回液压油箱,锁销缸11伸出,将张紧缸10从超起卷扬6的棘轮中推出,棘轮打开。同时单向阀16将锁销缸11无杆腔的液压油锁住。即使液压系统的流量和压力发生波动,也不会使锁销缸11无杆腔的油液出现倒流现象,这样就避免锁销缸1 1出现回落现象。
当张紧缸10推动超起卷扬6转动时,电磁铁12a和12b失电,电磁换向阀12处于中位,其A口、B口与T口连通。此时锁销缸11无杆腔的油液通过A口经B口与锁销缸11的有杆腔连通,并通过T口与液压油箱连通。油液在锁销缸11的无杆腔和有杆腔随意流动,使得其活塞杆自由伸缩(浮动状态),张紧缸10可绕绞点14随意摆动。
5. 改进效果
此项改进避免了锁销缸11由于超起马达流量和压力波动而出现的回落现象,同时又满足了张紧缸10工作时锁销缸1 1必须处于浮动状态的要求,保证了超起装置的正常工作,提高了系统的稳定性、可靠性和安全性。
篇4：全液压铁路起重机
关键词：爬行；故障排除；QY8型液压汽车起重机；液压油缸
中图分类号：TH117 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）13-0101-03
在对QY8型液压汽车起重机的调试或外出作业过程中，特别是在低速相对运动情况下，执行元件油缸在运动中经常会出现爬行现象。所谓爬行就是：液压缸作低速运动时产生交替的停止与滑动的现象。显著时为大距离跳动。给所带动的执行元件，如吊臂、水平支腿带来无规律的间歇性运动，给整车的运动操作带来了安全隐患。作为一名技术工人，我有责任去排除故障。我首先对有关情况进行认真研究、分析，经过多次实践试验，最后终于解决了油缸在执行工作中经常会出现爬行问题，使整车操纵平稳。
1爬行现象的不良后果
QY8型液压汽车起重机在作业过程中经常要进行重物的提升和下降，其中对油缸的伸缩就要求平稳，否则就会对操作人员的安全带来一定的隐患。在作业中，油缸出现爬行现象会给整车带来不良后果。如垂直支腿的伸出和缩回时，由于油缸出现爬行现象，四个油缸运动不同步，导致整车不平衡。重力向伸出速度慢或缩回速度快的油缸一方倾斜。给操作人员的安全带来威胁。又如，在变幅油缸的伸缩时出现爬行，由于速度突然改变，吊臂所承受的力矩也会瞬间增加，重则会损坏机件或造成安全事故。再如，由于相对运动表面间的摩擦阻力变化或各种控制阀的阻尼小孔阻塞造成的爬行，会造成系统压力过高，损坏液压元件。
2典型的爬行故障检查及处理措施
作为一名机修钳工，我经常查阅有关QY8型液压汽车起重机的有关资料阅读、分析该车的液压系统原理图，了解液压系统中各种液压元件的运行原理。遇到问题冷静分析，全面考虑。最终会找到排除故障的好方法。现列举一些典型的故障的判断和相关的排除方法。
2.1典型故障
故障1：油缸出现爬行，检查整机运转正常，压力表在19Mpa左右跳动。
故障2：油缸出现爬行，检查整机运转正常，最高压力为14.5Mpa。
故障3：油缸出现爬行，检查整机运转正常，空运转压力在16Mpa以上。
2.2对故障分析及排除故障的方法
故障1，整机运作正常，压力表正常，证明机械系统和液压系统运动安全，工作正常，最大的故障可能是空气混入系统，为了证明我的判断，把油路中的某一管接头松开，让小部份液压油流出来，认真观察发现油液中有针状气泡出现。再把油箱打开发现液压油呈乳白色，证明我的判断正确——系统混入空气。
故障排除方法：
首先，把油缸有杆腔油管断开，并引至干净油桶，操纵液压系统，用压力油把活塞杆推至全伸状态。接着接上有杆腔油管，断开无杆腔油管并把它引至干净油桶，同样的原理，用压力油把活塞杆推至全缩状态，再把断开油管接回系统油路。以上的目的是把混进油缸的空气排出。由油缸排到油桶里的液压油，待其空气逸出后可放回油箱使用。
其次，检查液压泵入口处，要求密封性一定良好。否则，系统容易吸入空气。
再次，检查管接头等连接处是否密封或受振动松动。发现异常立即进行密封和管路固定。
然后，把吸油管插入油面至油液深度的2/3。把回油路油管浸入液压油面下。
最后，对各产生爬行运动的油缸在高速下全程往复运动多次，把空气排出。
通过以上处理，再次试车，油缸运作正常。故障得以处理。
故障2表明，其他各项运动正常的话，问题就集中由压力表反映出来。压力升不到19Mpa，证明系统中动力源供给的压力不够：（F40泵中输出的压力不够），说明液压泵内部内泄漏严重，使液压缸运动减慢或瞬间停止出现爬行现象。
故障排除方法：
首先，修复F40柱塞泵，调节配流盘与泵体的配合间隙，检查柱塞与塞筒配合间隙是否过大，斜盘是否磨损，并给与修复。
其次，修复后的F40柱塞泵输出压力还达不到要求的话，则进行更换泵体。
通过处理，油缸运作正常，油路压力指示
正常。
故障3分析：正常情况下油缸的空运转压力在6～8Mpa左右，而现在空运转压力却在16Mpa以上。并出现爬行，判断结果一系统运动受阻。
故障排除方法：
首先，排除机械故障外就从液压系统控制元件入手。拆下控制变幅油缸的平衡阀或控制垂直油缸的液压锁。清洗控制油路的平衡阀的弹簧式先导阀芯和液压锁的单向阀，使其运动顺畅。然后检查系统压力油是否干净，若油液没有发生变质，经过滤后可重新使用。假如油液发生变质，应及时把液压系统内所有内存的油液全部排出，对油箱进行清洗。更换新的46号液压油。
其次，清洗滤油器的滤网。
试验结果：油缸运动正常，故障得以排除。
3机械故障的检查和处理措施
通过以上液压系统故障处理后有时油缸的爬行故障还得不到处理。比如吊臂伸缩爬行，水平伸缩爬行，那就要把眼光放到机械故障问题上去考虑问题解决问题。
从运动部件与非运动部件之间的配合间隙或运动工件部件的变形考虑，配合间隙过小。相对运动件的同轴度过大，都会出现爬行现象。
故障排除方法：
第一，调整油缸与活塞之间的配合间隙，控制0.05～0.1mm以内，保证油缸运动正常、可靠。
第二，调整活塞与活塞杆的同轴度和活塞杆的直线度。要求活塞与活塞杆的同轴度误差应小于0.04mm。活塞杆的直线度在全长范围内误差在0.20mm范围内。对于变形超差的活塞杆，拆出放在V型架上，用百分表检查，并用液压机校正。达到要求后装上。
第三，调整导向套和活塞杆的同轴度在0.1mm范围内。均匀拧紧油缸端盖的螺钉，避免油封压迫
过紧。
第四，油缸空试验：活塞在油缸内全长移动时，速度均匀，灵活无阻碍。
第五，检查基本臂和伸缩臂的配合间隙，配合过紧，则要改变铜滑块的厚度来实现他们之间的配合要求。同时要在这些运动磨擦面之间加涂黄油加以润滑，使其运动自如。
第六，调整油缸中心线与导轨平面的平行度，以防运动时活塞杆被别住。
通过以上故障的分析和处理，油缸在运动中出现爬行的现象得到有效排除。
当然，对QY8型液压汽车起重机液压系统出现的故障并不是一定单一的呈现出来的。有时候往往一个原因会伴随着多个故障，如：液压系统中混入空气，它就会造成变幅落臂和吊臂伸缩时有振动、系统噪声严重，管路振动、液压缸运动不均匀。油泵泄露过大就会造成系统压力升不上去、油路油温过高、起重机不够力等现象。有时一个故障的判断既要从液压系统的故障原理去分析问题，又要从机械故障原理去考虑问题，如液压缸在运动中出现爬行故障。这就要求机修人员要全面掌握液压系统的工作原理，分析各个元件在系统中的作用，如果出现故障会对系统的运转造成什么样的影响，这样才能具体的有效地去排除故障，使整车操纵平稳。
参考文献
[1]乔元信.液压技术[M]．北京：中国劳动社会保障出版社，2001．
[2]张道行.机修钳工[M]．北京：中国劳动出版社，1997．
[3]广东省韶关工程机械厂．QY8型液压汽车起重机说明书[S]．
作者简介：梁盛（1974-），男（壮族），广东连山人，广东省韶关市粤北技工学校二级生产实习指导教师，研究方向：工程液压、机械维修。
（责任编辑：赵秀娟）
篇5：全液压铁路起重机
塔式起重机液压缸是液压系统的执行元件。从功能上来看，液压缸与液压马达同是所工作油流的压力能转变为机械能的转换装置。不同的是液压马达是用于旋转运动，而液压是用于直线运动，
一个液压顶升接高的全过程是：
·移动平衡重，使塔身不受不平衡力矩，起重臂就位，朝向与引进轨道方位相同并加以锁定，吊运一个塔身标准节安放在摆渡小车上;
·顶升;
· 定位销就位并锁定，提起活塞杆，在套架中形成引进空间;
·引进标准节;
·提起标准节，推出摆渡小车;
·使标准节就位，安装联接螺栓;
篇6：汽车起重机液压系统改造设计
汽车起重机是一种使用广泛的工程机械,这种机械能以较快速度行走,具有机动性好、适应性强、自备动力不需要配备电源、能在野外作业、操作简便灵活等优点,因此在交通运输、城建、消防、大型物料场、基建、急救等领域得到了广泛的应用。起重机工作时,依靠四条液压支撑腿将整个汽车抬起来,并将起重机的各个部分展开,进行起重作业。对于起重机械液压系统,由于系统执行元件需要完成的动作较为简单,位置精度要求较低,所以,设计中确保工作可靠与安全最为重要。
2 汽车起重机液压系统
2.1 液压系统特点及现状
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。各个主回路运行情况如下。
(1)起升液压系统。要求具有规定的提升能力和提升速度,对起重机来说,起升动作是最频繁的动作。目前最常用的起升液压系统为定量泵、定量或变量马达开式液压系统。然而,现代施工对起升系统提出了节能、高效、可靠以及微动性、平稳性好的新要求。
(2)变幅液压系统。要求是能带负载变幅,变幅动作平稳可靠。变幅液压系统的发展趋势也体现为节能高效,目前先进的技术可在变幅下降时充分利用吊臂和重物的重力势能,实现重力下放,下放的速度由先导手柄来无级控制,变幅平稳,没有冲击。
(3)伸缩液压系统。要求吊臂作业时,伸缩液压缸不能缩回,对于具有五节以下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,当采用两级油缸时,上下两油缸实现内部沟通,一般采用插装式平衡阀。
(4)回转液压系统。回转也是起重机使用频繁的动作,但相对而言,回转所需功率最少,因而回转系统的最高要求是回转平稳且起重作业无侧载。回转系统的发展趋势为通过小马达、大传动比来实现操作平稳。
(5)操纵、控制系统。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,液比例操纵系统已广泛使用并相当成熟,操作性能得到了很大的提高。然而,最有发展前途的还是电比例操纵系统,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。
2.2 存在问题
根据目前汽车起重机应用中的运行情况,可以发现存在以下几个方面的问题。
(1)作业车集中到达、作业时间紧、装卸工作量大,对装卸机械设备质量要求很高。经过长期超负荷运用后,普遍存在发动机耗能增加、故障率增高、维护成本增大等问题。为此,将汽车起吊动力源由燃油发动机向电力驱动转换,是节约燃油消耗支出、实现节能减排的有效途径。
(2)起重机液压系统完全可以满足塔机的使用要求。但其在下降过程中经常发生振动现象,而且不易消除。当阀处于中位时,液压缸不能有效地锁紧。
(3)大型货场吊装作业,因液压油温升过高,使密封圈失效,增大液压系统泄漏量,降低作业速度,甚至影响机器的正常运行。用户多次对密封件进行过更换,由于维修周期长,使用寿命短,直接影响了吊装作业。
3 液压改造设计
为了进一步适应应用需要,针对上面提到的汽车起重机所出现的问题,本文提出了几点改进措施。
3.1 液压动力源改造
改造汽车起重机液压动力源主要要从以下思路入手。
(1)改造液压系统动力源。改进后汽车吊的动力传递方式为电动机-液压传动,用电动机代替内燃机作为动力源,减少了功率消耗。
(2)油电两用。改造后的汽车吊保留原有的动力传递方式,在装卸货场,有固定电源的场地使用电动机作为动力源,以达到节能减排、降低设备故障率的目的;在没有固定电源的场地,仍使用发动机作为动力源,保持汽车吊原有的操纵方便、机动性强的优点。
通过计算分析,为了改进其动力系统,在原有液压动力的基础之上,需要增加电力驱动装置。在原有动力系统基础上增加电力驱动装置,需要的主要元件是:油泵电机组、负荷传感液压集成块和液压比例机构(油门操纵系统)。采用电机作为动力源,在设计上主要解决4个问题:(1)电机转速恒定,油泵输出油量根据负载要求可以随时改变;(2)实现节能,特别是在空载时耗能量降低;(3)不需要回转作业时,回转电机油泵实现停机,不影响起升机构、变幅机构和伸缩机构动作;(4)系统可靠性好,便于安装维修。根据上述要求,新系统中的电驱液压系统泵、阀、锁、集成块以及辅助原件均按31.5MPa压力等级选择,可以有效地延长使用寿命。改进后的油/电两用系统如图1所示。
3.2 针对振动的液压改造
由于大多数汽车起重机没有单向节流阀,在液控单向阀打开后,活塞将会因负载及自重加速下降,使液压缸上腔失压,于是液控单向阀关闭,活塞停止运动,上述过程被重复,使活塞断续地向下跃动,产生激烈振动。在换向阀处于中位时,液控单向阀控制油压不为零,其阀芯开启,不具有锁紧功能,而换向阀的泄漏量较大,因此不能实现有效的锁紧。根据上述分析,针对具体原因进行相应的改进,并得出新的液压系统(见图2),从而消除了上述问题。
改进后的液压回路在液压缸下腔出口与液控单向阀之间加设一个单向节流阀,在液压缸上腔出口与液控单向阀之间加设一个单向顺序阀,使活塞不会因负载和自重快速下滑,控制压力不受下降速度的影响,这样系统在下降过程中液控单向阀的开口能始终处于最大开口状态,系统就不会产生振动。将M型换向阀改为H型换向阀,使换向阀处于中位时,控制油压为零,液控单向阀关闭,从而实现有效的锁紧功能。
3.3 冷却系统改造
液压系统是以油液作为工作介质来实现能量传递和转换的,油液沿程中存在各种能量损失,如局部阻力损失、沿程阻力损失、机械摩擦损失等,这些损失的能量以热能的形式表现出来,造成容积效率降低,密封件老化变质而丧失密封性能。
根据以上分析,绘制故障诊断逻辑流程图如图3所示。诊断结果表明,本起重机液压油温过高,并非以上三个原因所致。经测试起重机在短时制、间歇式工作时,液压系统工作正常。故障与起重机长时制、超负荷工作有关。
由于吊装工作量大,起重机长时间、超负荷工作,使油温达到沸点,出现沸腾,即使在冬天,油温也达到75℃以上,使密封件丧失密封性能,液压油大量泄漏,造成了较大的经济损失。结合液压系统实际情况,在油路上增设了冷却器。液压系统中最简单的是蛇形管冷却器,它可直接安装在油箱内并浸入油液中,管内通冷却水。这种冷却器结构简单,但这种冷却器的冷却效果不好,耗水量大。因此本次改造采用液压系统中应用较多的一种强制对流式多管冷却器,油从进油口进入,从出油口流出;冷却水从右端盖中部的进水孔进入,通过多根水管从左端盖上的出水孔流出;油在水管外面流过,三块隔板用来增加油液的循环距离,以改善散热条件,增强冷却效果。冷却器安装在回油路上,安全阀对冷却器起保护作用,当冷却器脏堵时,安全阀开启以防止系统回油压力过高;当系统不需冷却时截止阀打开,油液直通油箱。
4 起重机液压系统发展趋势
随着国家现代化建设的飞速发展,科学技术的不断进步,现代施工项目对起重机的要求也越来越高,高、深、尖液压技术在起重机上的应用也越来越广泛,起重机液压系统具有很好的发展趋势。未来起重机液压系统的发展可能有以下几个方向:(1)国际化配套,对系统性要求较高的液压元件如泵、阀、马达等采用国际化配套可提高产品的可靠性;(2)卡套式接头,由于卡套式接头在控制系统污染、防泄露等方面具有很强的优越性,使用卡套式接头能大大减少故障率和早期反馈率;(3)在系统中设计速度分档,由于不同施工项目的不同要求,对起重机各动作速度的要求也不一样,速度分档技术也应运而生,设计不同的速度档位,以适用不同工况的要求;(4)广泛使用高度集成的模块化阀组,简化管路,有效减少液组,提高效率;(5)机、电、液结合,向计算机技术领域的纵深渗透,汽车起重机将向无线遥控技术、远程诊断服务技术、黑匣子自我保护技术等方向发展。
5 结论
对液压动力源、液压阀门和冷却器进行改造后,起重机的能耗效率大幅提高,有效地控制了成本,降低了故障率,而且也避免了原来经常出现的振动现象,同时,液压系统密封效果也得到了改善,很好地满足了改造要求。
参考文献
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篇7：液压随车起重机故障分析与排除
随车起重机是一种集起重、运输为一体的新型高效起重运输装备, 以其快速、灵活、高效、便捷以及装卸、运输合二为一的优势被越来越多的用户认识并接受, 我国许多行业都在使用液压随车起重机, 该种起重机具有结构紧凑、操作简便、作业效率高、可自装自卸等特点, 广泛应用于各行各业的起重运输作业, 添加了附加装置的变型产品还被广泛应用于消防、军队、非开挖作业及工程抢险等领域。有些用户在使用过程中用户对需要注意的事项不太重视, 在维修时对其原理不甚了解, 以致起重机出现故障不能及时排除, 影响起重机的正常运转, 从而影响工作。本文结合工作实践, 就液压随车起重机常见的故障进行分析总结。
2 液压系统漏油问题
随车起重机最常见, 最频繁也是最难解决的故障是漏油故障。此类故障分为管路接头和胶管泄露, 液压马达和液压油缸泄露, 如果是管路接头处, 检查接头形式是卡套式密封还是端面式密封或是铰接密封形式, 卡套式密封一般施加预紧力或更换油管, 端面密封一般是密封圈损坏, 需更换密封圈, 铰接密封一般是组合垫损坏, 需更换组合垫。胶管泄露多为胶管压头泄露, 需更换胶管。液压马达泄露一般是轴端油封损坏, 需更换油封。液压油缸泄露至活塞上密封件有划伤或损坏, 有杆腔和无杆腔之间串油, 或端盖密封件损坏漏油, 需更换密封件。
3 系统压力过低的问题
该故障出现后应首先检查油箱液面是否在规定值, 溢流阀开启压力是否过低, 然后检查油管是否堵塞, 根据这些原因调定溢流阀压力修理或更换油管, 清洗滤油器。如果确认上述几项正常, 了解操作者使用情况, 油温是否长期工作在高温状态, 油温过高会加速液压油的氧化, 油质恶化, 使液压油粘度降低, 加速密封件老化, 液压泵等液压元件的磨损, 造成内泄漏量增大, 进一步检查确认维修或更换油泵。
4 油路噪声大的问题
在液压系统工作中, 经常会出现有路噪声过大的问题, 出现此类故障可能是管路内存有空气, 此时可反复动作, 使空气排出, 如故障仍不排除, 询问使用者是否长时间没有清理更换液压油液, 液压油长时间没有更换, 再加上工作环境恶劣等原因, 油质有可能被污染恶化, 不仅产生噪音, 对液压系统危害也非常大, 应及时更换新的液压油液。还有一个原因就是供油不足造成, 产生供油不足主要有3个方面的原因:
1) 滤油器堵塞造成供油不足, 此时应及时清洗或更换滤油器;
2) 邮箱油液不足造成供油不足, 要及时添加油液;
3) 吸油管吸扁或折死造成供油不足, 要检查调整吸油管。
5 油泵发热严重的问题
油泵发热严重一般有以下几个方面原因引起:
1) 油泵內泄严重, 此时表象特征为系统压力低, 油泵过热, 需更换油泵。
2) 压力过高, 需调整压力。
3) 作业时间长, 环境温度高, 对机器损坏严重, 此时应停止作业, 进行自然冷却或人工降温。
4) 管路堵塞, 应检查清理管路。
5) 油泵安装不合理, 应调整油泵支架, 从而调整油泵安装位置。
6 卷扬机构故障的问题
卷扬机构是起重机中最核心的工作部件。常见卷扬机构有卷扬箱式和液压绞车式。
通过我们多次拆检的制动失效的卷扬箱观察来看, 多数失效形式主要有两种情况:1) 摩擦片损坏;2) 摩擦片两面过光, 摩擦片表面形成油膜, 在制动过程中, 摩擦因数过小, 从而摩擦阻力矩过小, 导致刹不住车, 卷扬下滑。
目前摩擦片材质多数为石棉有机材质, 材料结构简单, 不具备强度高的特点, 在重复多次松紧轴向压力和转动摩擦力的作用下, 甚至吊机超载运行时, 往往承受不住过大的压力而容易产生撕裂损坏, 或表面形成油膜, 降低摩擦因数。通过技术改进, 我们更换了摩擦片材质为铜基粉末冶金摩擦片, 在提高摩擦片强度的同时, 我们采用在摩擦片两面开出放射性油膜的方式, 破坏油膜的形成, 提高了摩擦因数, 从而大大提高了摩擦片的使用寿命, 有效降低了卷扬制动失效问题。故更换摩擦片时建议考虑其材质。
另外, 液压系统压力低或马达内泄严重或损坏常表现为卷扬机构无力, 此时按第2条对系统进行检查。
液压绞车比较常见的故障有:
1) 马达不运转或回转无力速度缓慢, 此时应检查供油系统, 拆检配流盘是否卡死或运动副是否损坏;
2) 马达爬行, 检查供油系统, 检查泄露量, 检修马达;
3) 泄露大, 原因可能是柱塞环磨损, 配流密封件损坏, 柱塞与轴承套损坏, 摆缸损坏, 此时需要更换柱塞环, 更换密封件, 拆检换零件, 拆修摆缸;
4) 绞车起吊后, 不能制动或有下滑现象, 检查进出油口是否接反, 回油管路背压是否太大, 对应校正进出油管或将配油盘旋转180度, 检查回油管路, 是背压尽量降低, 以保证制动器的制动扭矩;
5) 绞车不能起吊额定负荷, 卷筒打滑, 原因为离合器中摩擦片磨损或预紧力不够或外控回路上有背压或摩擦片浸油, 需更换摩擦片或增加蝶形弹簧的预紧力或检查摩擦片浸油原因并消除之。
7 结论
液压随车起重机故障出现原因中, 许多是因为用户使用和保养问题产生的, 例如, 换季时候天气寒冷, 许多用户没有及时更换冬季用液压油或长时间没有清理油箱、滤油器, 在使用吊臂时, 多数用户有带载伸缩现象, 还有用户随意调整溢流阀、安全阀, 过载超载使用等等, 所有这些原因累计起来, 量变引起质变, 以致引起故障。
本文对液压随车起重机常出现的问题进行了分类描述, 并对其产生原因进行了比较详细的分析并提出部分解决办法, 为广大使用者在维修中处理吊机故障提供了参考, 可以帮助用户实现快速、准确的判断, 并尽快修复故障。
参考文献
[1]张宏甲.液压传动[M].北京:机械工业出版社, 1999.
篇8：全液压铁路起重机
1故障产生的主要原因
超量的内泄漏是系统故障的主要原因。众所周知, 液压传动中内泄漏是不可避免的, 若内泄漏超出允许范围, 系统会出现运转异常、效率降低、寿命缩短, 甚至使系统失灵。为保证不产生严重的内泄漏, 除靠相对运动件间隙密封外, 有的部位要装密封件, 若液压元件严重磨损或密封件失效就会造成超量内泄漏。从理论和现场实际情况看, 发生超量内泄漏主要是油液污染、液压冲击、油液发热造成的。
1.1油液污染
系统液压元件关键运动副表面之间有一定的设计间隙, 当油液中固体污染物随着液流流入间隙内, 引起零件表面的污染磨损, 随着表面磨损, 运动副间隙扩大, 导致内泄漏增加。
液压元件磨损速度主要取决于元件本身对颗粒污染物的敏感度及污染物颗粒的尺寸组成和浓度。颗粒污染物对元件的磨损很大程度上取决于颗粒污染物尺寸与关键运动副间隙尺寸之间的相对关系。尺寸小于间隙的颗粒, 随着内泄漏流过间隙, 一般不产生或仅产生轻微的磨损;尺寸比间隙大很多的颗粒不能进入间隙, 因而运动副表面不产生磨损;而尺寸与间隙相等或稍大的颗粒一旦进入间隙内, 与两运动表面接触并对表面产生严重磨损, 这个颗粒尺寸是对元件磨损危害最大的尺寸。任何一个元件必然有一个能耐受的最大颗粒尺寸, 即所谓临界颗粒尺寸。当系统油液中污染颗粒控制在临界颗粒尺寸以下, 元件就不会出现严重的磨损, 因而具有良好的性能。因此, 元件污染磨损的临界颗粒尺寸不仅是评定元件污染耐受度的一个重要参数, 也是确定系统过滤要求的一个重要依据。
在现场发现, 有的塔机顶升系统没装滤油器, 或滤油器的滤油精度过低, 使固体颗粒得不到有效的控制。更为严重的是有的塔机泵站油箱底沉积厚厚一层油泥, 多年都不更换液压油, 只是油不足就往油箱中加油, 系统污染十分严重, 加快了元件的磨损, 使内泄漏超量, 造成系统故障。
1.2液压冲击
液压冲击造成超量泄漏是非常突出的。在实际顶升中, 操作人员不正常操作是产生液压冲击的主要原因。由于阀类操纵等原因引起液流流动急剧变化时, 这部分液流的功能转变为压力能, 产生急剧的压力变化, 出现的瞬时高压可达正常压力的2～3倍以上, 使系统产生振动、噪声, 连接松动、密封损坏, 进而使机件和油管破坏等。
液压冲击产生的原因有液流动量变化、共振、惯性力、截面积增压效应、体积弹性增压效应和冲击波等。在自升塔机顶升系统中, 冲击波引起液压冲击是主要的。当油路突然关闭 (或开启) 产生冲击波。众所周知, 压力增高与冲击波速度和液流流速成正比。很高的冲击波波速和液流流速必然导致压力的剧增。
我在试验中发现:自升塔机顶升中变速、变向和在停车中, 液压冲击最为严重。在顶升停止时, 对系统产生的内泄漏进行测量, 在P=21MPa工作压力下, 进油管在0.2 8 s过渡过程中产生41MPa的高压, 示波器显示衰减振动约16次, 多次液压冲击使油管产生强烈振动。液压冲击使密封圈挤入间隙, 破坏了原有的密封效果。
根据大量实例分析、计算, 冲击波引起的液压冲击只是在低压或中低压系统中有较大的危险性, 而高压系统往往是停车的惯性动能及截面效应引起的加速泄漏。如有一液压缸内径D=110mm, 杆径d=65mm, 使用压力P=27MPa, 活塞速度v=7.02cm/s, 其截面增压效应使有杆腔在停车瞬间产生的压力
由上述可知, 液压冲击引起的压力升高使泄漏增加是显而易见的。
1.3油液发热
自升塔机顶升系统发热引起泄漏主要是由于油液粘度下降, 热冲击引起压力增高与间隙变化, 以及发热使油液变质、密封圈硬化、膨胀等所致。
当油液温度超过6 0℃时, 油液粘度大大下降、油液变质, 使泄漏增加。大量统计表明, 当油温升高8℃, 油液寿命要降低一半。例如, 20号油由20℃升至80℃, 由于粘度降低使泄漏增加21.4倍, 粘度较大的30号油泄漏增加13.3倍。另外, 油温升高使正常间隙变小, 容易因变形发卡而增加磨损, 最终使间隙更大, 增加了泄漏量。
综上所述, 自升塔机顶升系统泄漏问题, 不能单纯的消极密封, 而要从总体上消除泄漏的根源, 必须加强对设备的管理, 提高业务水平, 正确使用才能保证自升塔机顶升系统正常运行。
2系统故障的预防
为减少自升塔机顶升系统故障, 必须从控制液压油污染和减少液压冲击和发热方面入手。
2.1液压油污染的控制
1) 按使用说明书的规定定期更换液压油, 换油前要认真清洗系统。在实际使用中, 发现不少自升塔机顶升系统油箱的液压油超过污染等级, 油箱底部有厚厚一层油泥, 个别系统从未换过液压油。有的加油时不按说明书规定加油, 油号过高过低均不能使系统正常运行。
2) 滤油器要有一定的过滤精度、压差特性和纳污容量。过滤精度低, 固体颗粒得不到有效的控制, 致使相对运动件磨损加剧, 泄漏增加。
3) 系统的主要部件要保持良好的状态。如滤油器要进行清洗, 假如滤油器部分或全部堵塞, 使顶升速度变慢或顶不动。若回油滤油器堵塞或溢流阀卡死, 系统压力再高也顶不动, 直到系统破坏为止。当系统平衡阀被污染严重, 单向阀封闭不严, 就会出现溜缸。
2.2液压冲击和系统发热的控制
当顶升系统一旦出现故障必须立即查明原因并加以排除。在现场发现, 操作人员发现顶升速度慢或顶不动时, 不是去查明原因而是快速搬动换向阀的操纵杆, 以期通过冲击压力使系统动作, 其结果是有时能动一点, 而后就再也不动了;或过一段时间再顶, 能顶升一两节就再无法顶升。其原因是冲击压力使溢流阀来不及响应, 便会使系统动作, 但由于反复冲击, 超高的压力和系统发热使密封受到破坏, 泄漏增加, 故顶不动;停一段时间由于温度下降, 油粘度暂时得到部分改善, 所以可以再顶, 但由于密封已破坏故不能持久。所以用冲击力来解决顶升出现的问题是不可取的。正确方法是顶升前使泵站空转一定时间, 观察系统有无异常, 也使油温上升到正常温度, 如无异常再缓慢操纵换向阀开始顶升, 这样不仅使顶升正常进行也会大大延长液压系统寿命。
2.3进行顶升前的检查
顶升前要对平衡和所有液压件进行全面检查和调整。在实际使用中发现有相当数量的泵站压力表失灵, 使用者不更换便进行顶升。这样顶升操作者不知此时压力有多高, 盲目操作很容易出现结构件或液压元件的破坏。
3结语
自升塔机的顶升在塔机的使用中是一个重要环节, 也是要求最高的环节, 更是危险性最大的环节, 所以管理人员和操作者必须对此有一个充分的认识, 加强安全教育和基本知识的学习, 严格按使用说明书的规定对顶升系统进行维修、保养和使用, 使顶升作业中避免或减少事故的发生。
参考文献
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