100t履帶起重機回轉液壓系統設計及改進探究

摘 要：履帶起重機是現代建設生產中的重要設備，隨著我國建筑行業不斷發展，社會對履帶起重機需求不斷增加。回轉液壓系統是履帶起重機核心系統，其性能直接影響起重機整體功率輸出。本文以100t履帶起重機為例，對其回轉液壓系統設計與改進方法進行簡單分析。

關鍵詞：履帶起重機；回轉液壓系統

中圖分類號：TH213.7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 24-0000-01

履帶式起重機在港口、石化工業等均有廣泛應用，是現階段一種常見的社會生產設備。回轉液體系統是起重機核心，影響起重機整體工作性能。在回轉液壓系統設計過程中，在考慮系統選型靜態特點的同時，還要考慮系統動態性能，判斷其是否滿足實際生產的需要，在保證系統功能的同時，也要體現系統設計、改進的經濟性。

一、回轉液壓系統設計

（一）液壓驅動回轉功能概簡述

液壓驅動回轉功能在履帶式起重機整體功能輸出中占據著突出位置。常規生產設備的回轉機構運行在整個工作周期中占據重要比例，例如，液壓挖掘機回轉動作約占工作周期的63.2%。履帶式起重機的回轉時間較少，在整個工作周期中所占的比例不明顯，但由于履帶式起重機整體功率輸出高，導致回轉過程具有運動沖擊力強、回轉慣量大等特點[1]。根據履帶式起重機實際功率總輸出合理設計回轉液壓系統，在提高起重機工作能力、減少能源消耗、提高工作效率中發揮著重要意義。

（二）履帶起重機回轉液壓機構

1.基本原理。現階段液壓履帶起重機均為回轉液壓馬達驅動式，驅動裝置通過高轉液壓馬達實現與大傳動減速機的配合，為小齒輪添加驅動力，實現機臺運行。該驅動方式具有“微小操作”式優點，在減少能源消耗的同時快速根據回轉進行工作范圍定位。100t履帶起重機因上車機體體積大，通常選用外嚙合方式[2]。

2.系統設計。本次討論中，回轉液壓系統采用雙泵Asvol07泵控液壓系統。雙主泵屬于斜軸式變量泵，帶有兩組軸向錐形旋轉組件，其最大排量107mL/r，并帶有驅動齒輪泵與軸向泵。

該系統通過將不同的恒定功率液壓泵連接起來，為整個系統進行功率供給，在常規生產條件下，單個泵額定輸出功率約是發動機總功率的38.7%。當兩個液壓泵的實際輸出功率在而定范圍內，其功率輸出才能被吸收。

在本次研究中，雙液壓泵各具有相互獨立的變量調節裝置，通過聯系兩個調節裝置，實現液壓泵聯動。從運行過程中的壓力變化來看，實際功能壓力隨系統變化而變化，但此過程中發動機所承受的力為一恒定扭矩（也可被稱為總功率變化調節系統），通過將一個調節裝置的最大腔與另一個裝置的最小腔連接，最終實現液壓聯動。此期間，若大腔面積等于小腔面積，回路壓力會作用在兩個泵上，保證兩個泵斜盤擺角的角度變化保持一致，保證流量變化相同，其具體工作原理，如圖1所示。

由圖1可發現，在整個恒定功率輸出系統中，液流量變化不受單一作用力影響，其具體變化情況由Pε決定，因此，當雙泵壓力的功率輸出在工作壓力范圍內時，兩個泵實際功率就能保持一致。

3.系統工作構造分析。液壓履帶起重機回轉液壓系統由多個機構組成，根據國家相關規定，起重機在實際生產過程中，要保證2-3個機構能同時運行。小噸位起重機常把不同機構能源需求連接起來，使之共用一個泵，統稱為泵供油回路。常用的回路分為三種，分別為串聯回路、并聯回路與共泵供油回路。

二、系統改進研究

從實際工作情況來看，導致回轉系統壓力過高的原因是多方面的，因此在系統改進過程中，可根據相關手段降低系統所面臨的壓力沖擊。本文認為，設定制動器有效緩解系統面臨的沖擊壓力。

在工作中可發現，當主油路壓力歸零或阻尼閥關閉后，馬達回路中會產生不同程度的壓力波動，上車機臺無法立即停止運行，會小幅度振動一段時間，導致回轉減速機因齒輪嚙合的原因也跟隨著一起轉動。這時，若及時關閉回轉減速機制動器，其制動器剎車片所面臨的沖擊會明顯增大。現階段，常規的液壓履帶起重機普遍使用彈簧碟片式摩擦制動器[3]。從履帶起重機制動器自身特性與機械液壓特性來看，其主要功能是實現快速的駐車制動，區別于旋轉式制動。經過液壓系統油路切斷后，回轉系統能快速實現制動，并形成回路變壓。當在制動器油路上設置一單向阻尼閥時，回路將會同步打開，并關閉延遲開啟的回路。從100t履帶起重機制動過程來看，在控制斜坡時，更適用于手柄制動，車輛停穩后壓力波動時間通常不會高于1秒。因此本文設定的制動器延遲關閉時間為1秒，避免過早剎車導致制動器出現損傷。

三、結束語

本文認為，履帶起重機回轉液壓系統設計必須符合以下幾方面內容：

（1）在實際系統設置中，要充分考慮起重機各項工作性能，并詳細分析各種工作狀態下的參數信息，通過將實際信息與理論信息進行比較，選定誤差最小值，并根據最小值劃定100t履帶起重機各個零件組合情況，得出合理結論。

（2）加強阻尼閥推廣，在其他多種機構中嘗試阻尼閥應用，以緩解多種操作系統所面臨的波動與沖擊問題。當該方案成熟的情況下，可將該方案應用在小噸位履帶起重機上。

綜上所述，在履帶起重機回轉液壓系統設計與改進過程中，考慮對起重機實際功率輸出過程中，可考慮新技術介入，并對起重機生產單位進行技術指導，也是提升起重機整體工作能力的一種方法。

參考文獻：

[1]田復興.全液壓履帶式起重機的現狀及發展[J].現代制造技術與裝備，2013（04）：l-3.

[2]董敏，趙靜一，吳曉明.二通插裝閥系統動態特性的仿真與研究[J].液壓氣動與密封，2011（01）：132-137.

[3]陳國林，張宇，張亮有.起重機起升機構模塊化設計[J].山西科技，2014（23）：97-98.

[作者簡介]路程（1988.02-），男，河南許昌人，助理工程師，研究方向：起重機械。