经典液压系统分析

8.5 QY20B型汽车起重机液压系统

汽车起重机是将起重机安装在汽车底盘上的一种起重运输设备。它主要由起升、回转、变幅、伸缩和支腿等工作机构组成，这些工作机构动作的完成由液压系统来实现。对于汽车起重机的液压系统，一般要求输出力大，动作要平稳，耐冲击，操作要灵活、方便、可靠、安全。

8.5.1 QY20B型汽车起重机液压系统

QY20B型汽车起重机为动臂式全回转液压汽车起重机，图8.7是它的外观结构示意图。图中1为伸缩吊臂机构，它为三节套箱式结构，伸缩吊臂由安装在其中的伸缩液压缸及钢丝绳实现同步伸缩，用以改变吊臂长度。2为变幅机构，变幅缸的伸缩可实现伸缩吊臂的俯仰。4为起升机构，由斜轴式柱塞马达驱动主、副两个卷扬卷筒，通过钢丝绳和起吊钩使重物升降；主、副卷扬机可以单独作业或同时作业，也可实现自由下放，它们由液压控制的常闭式制动器及常开式离合器来控制。7、5为前后液压支腿，四个液压支腿用于起重作业时承受整车负载，使轮胎不接触地面，而变成刚性支承。6为回转机构，由ZBD40型轴向柱塞马达驱动；回转机构可使伸缩吊臂、操作室3、起升机构4回转360°。

图8.8为QY20B型汽车起重机液压系统原理图。整个液压系统由三联齿轮泵供油，通过控制阀控制支腿收放、吊臂变幅、吊臂伸缩、起升、回转等液压执行机构动作。三联齿轮泵1中的1.1号泵向支腿、回转回路和离合器液压缸供油，1.2号泵向起升回路供油；1.3号泵向变幅回路、伸缩臂回路供油，或与1.2号泵合流，实现快速起升与下降。下面简单介绍各执行机构的工作原理。

图8.7QY20B型汽车起重机外形简图

1—伸缩吊臂；2—吊臂变幅缸；3—；4—起升机构；5—后液压支腿；

6—回转机构；7—前液压支腿；8—载重汽车

1.支腿收放回路

由于汽车轮胎的支承能力有限，在起重作业时必须放下支腿，使车轮架空，形成一个刚性的工作基础平台，汽车行驶时则必须收起支腿。前后各有两条支腿，每一条支腿配有一个水平液压缸和一个垂直液压缸，垂直液压缸配有双向液压锁，以保证支腿可靠地锁住，防止在起重作业过程中发生“软腿”现象（液压缸上腔油路泄漏引起）或行车过程中液压支腿自行下落（液压缸下腔油路泄漏引起）。

支腿控制阀块4由溢流阀4.1、选择阀4.2、水平液压缸换向阀4.3、垂直液压缸换向阀4.4组成。溢流阀4.1控制1.1号泵和支腿液压系统的最大工作压力，其调定压力为16MP a。

当选择阀4.2处在上位工作时，1.1号泵输出的液压油经选择阀4.2上位、换向阀4.3至水平液压缸6。操纵手动换向阀4.3可以控制四个并联的水平液压缸伸、缩。

当换向阀4.4置于上位时，压力油经转阀5、液压锁8，分别进入四个垂直液压缸7的无杆腔，支腿伸出。当4.4置于下位时，压力油经液压锁8分别进入四个垂直液压缸的有杆腔，支腿缩回。

换向阀4.3和4.4是串联结构。放支腿时水平液压缸6先伸出后，垂直液压缸7才能向下动作；收支腿时垂直液压缸7先向上运动后，水平液压缸6才能缩回。

转阀5为四个并联的两位开关阀，当需要单独调整某一个垂直液压缸的伸出长度时，将相应的开关阀置于连通位置，其余三个关闭，再扳动换向阀4.4即可。

图8.8QY20B型汽车起重机液压系统原理图

1—三联齿轮泵；2—中心回转接头；3—油箱；4—支腿控制阀；5—转阀；6—支腿水平缸；7—支腿垂直缸；8—液压锁；9—回油过滤器；10—液控顺序阀；11—组合阀；12—蓄能器；

13—操纵阀；14—多路换向阀；15—溢流阀；16—回转马达；17—伸缩臂液压缸；

18—平衡阀；19—变幅液压缸；20、22—平衡阀；21—起升马达；23—梭阀；

24—制动器液压缸；25—离合器液压缸；26—单向阻尼阀；27～34—管道

垂直液压缸上的液压锁8是为了保证支腿在起重负载时不会缩回；在车辆行驶或停放时支腿也不会在重力作用下自动伸落。即使油管破裂或液压泵发生故障时，液压缸的活塞杆也不会突然缩回，防止因“软腿”发生翻车事故。

2. 回转回路

回转机构可以让吊臂能在任意方位起吊。本机采用ZMD40柱塞液压马达，回转速度1～3r/min。由于惯性小，一般不设缓冲装置。

当选择阀4.2处于下位工作时，1.1号泵输出的液压油经管道27、选择阀4.2下位、中心回转接头2通至上车部分。回路中外控顺序阀10的调压范围为5 MPa～9 MPa。当其控制压力小于5 MPa时，外控顺序阀10打不开，压力油经管道29、组合阀11(梭阀11.1、减压阀11.2、单向阀11.4)向蓄能器12充液。当蓄能器的压力达到9 MPa时，压力油经控制油路30打开顺序阀10，泵1.1的液压油通过换向阀14.2供给回转液压马达16。

换向阀14.2为三位六通阀。中位时，泵1.1的油经回油管和滤油器9返回油箱。置于上位或下位时，压力油驱动液压马达16回转。溢流阀14.1起过载安全阀的作用，其限定压力为17.5 MPa。

3.吊臂伸缩回路

液压泵1.3排出的压力油，经中心回转接头2至伸缩臂换向阀14.4。在换向阀14.4与液压缸17之间装有平衡阀18，提高了收缩运动的可靠性。

当换向阀14.4置于下位时，压力油经平衡阀18中的单向阀进入液压缸17的无杆腔，吊臂伸出；当换向阀14.4置于上位时，压力油进入缸17的有杆腔，同时，压力油经控制油路将平衡阀的主阀芯推开，液压缸无杆腔通回油，吊臂缩回。如果吊臂在负负荷作用下，以超过供油速度缩回时，进油腔的压力降低，控制油管中压力相应降低，平衡阀18的主阀芯开度变小，液压缸缩回速度被控制。平衡阀18的另一个作用是当平衡阀与换向阀14.4之间的管路破裂或油泵机组发生故障时，防止伸缩液压缸17在负载作用下突然缩回。伸缩臂伸出时的最大工作压力由溢流阀15限定为17MPa。

4.变幅回路

吊臂变幅机构是用于改变作业高度，要求能带载变幅，动作要平稳。本机采用两个液压缸并联，提高了变幅机构的承载能力。其要求以及油路与吊臂伸缩回路相同。

变幅回路也由泵l.3供油，与伸缩臂回路并联，可单独动作，也可同时动作。变幅液压缸19和三位六通换向阀14.5之间装有平衡阀20。换向阀14.5控制变幅液压缸的伸缩，实现吊臂的俯仰。平衡阀20的作用同伸缩臂回路平衡阀18。变幅回路的最大工作压力由溢流阀14.3限定为20 MPa。

5. 起升回路

起升回路换向阀14.6为五位六通阀，操纵此阀可得到快、慢两挡起升或下降速度。当换向阀14.6置于a位工作时，泵1.2的压力油，经中心回转接头2、换向阀14.6a位、平衡阀22的单向阀进入液压马达油口A，使重物起升。换向阀14.6置于e工位时，泵1.2的压力油进入液压马达油口B，同时控制油液推开平衡阀22的主阀芯，重物限速下降。

当换向阀14.6置于b工位时，泵l.2与泵1.3的液压油合流进入起升马达21油口A，重物快速起升。换向阀14.6置于d位时，泵1.2与泵1.3的液压油合流进入起升马达油口B，重物快速下降。