Q2-8型汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)工作不穩(wěn)故障分析

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(1.燕山大學(xué) 繼續(xù)教育學(xué)院, 河北 秦皇島 066004； 2.燕山大學(xué) 里仁學(xué)院, 河北 秦皇島 066004)

引言

Q2-8型汽車起重機(jī)是20世紀(jì)80年代廣泛使用的一種工程機(jī)械，其傳動(dòng)控制系統(tǒng)全部采用液壓傳動(dòng)技術(shù)。該起重機(jī)最大起重量為80 kN，最大起重高度11.5 m，吊裝最大高度6 m，起重裝置可連續(xù)回轉(zhuǎn)。具有行走速度快、機(jī)動(dòng)性好、適應(yīng)性強(qiáng)、自備動(dòng)力不需要配備電源、能在野外作業(yè)、操作簡便靈活等優(yōu)點(diǎn)。起重機(jī)工作時(shí)依靠四條液壓支撐腿將整個(gè)汽車抬起來，并將起重機(jī)的各個(gè)部分分展開，進(jìn)行起重作業(yè)。對于起重機(jī)械液壓系統(tǒng)，由于執(zhí)行元件要求完成的動(dòng)作比較簡單，位置精度較低，因此液壓起重機(jī)一般采用中、高壓手動(dòng)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)對保證工作可靠和安全性較為重視。

1 Q2-8型汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)

1.1 液壓系統(tǒng)工作原理

如圖1所示Q2-8型汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)一般由上車和下車兩部分組成。上車液壓系統(tǒng)由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、吊臂伸縮、吊臂變幅和起升機(jī)構(gòu)四部分構(gòu)成，下車液壓系統(tǒng)主要是由泵源和起重機(jī)支腿收放兩部分構(gòu)成。該系統(tǒng)的液壓泵由汽車發(fā)動(dòng)機(jī)通過裝在汽車底盤變速箱上的取力箱傳動(dòng)，液壓泵工作壓力為21 MPa，排量為40 mL/r，轉(zhuǎn)速為1500 r/min，液壓泵通過中心回轉(zhuǎn)接頭9，開關(guān)10和過濾器11從油箱吸油，輸出的壓力油經(jīng)手動(dòng)閥組1和手動(dòng)閥組2串聯(lián)地輸送到各個(gè)執(zhí)行元件。閥3為安全閥，用于防止系統(tǒng)過載，其調(diào)整壓力為19 MPa，實(shí)際工作壓力可由壓力表12讀取。

(1) 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)回路

回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中采用了一個(gè)大扭矩液壓馬達(dá)、液壓馬達(dá)通過齒輪、蝸輪減速器和開式小齒輪(與轉(zhuǎn)盤上的內(nèi)齒輪嚙合) 來驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)。 回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)的正、反轉(zhuǎn)及停轉(zhuǎn)三種不同工況由三位四通手動(dòng)換向閥C來控制。

1、2.手動(dòng)閥組 3.安全閥 4.雙向液壓鎖 5、6、8.平衡閥 7.單向節(jié)流閥 9.中心回轉(zhuǎn)接頭 10.開關(guān) 11.過濾器 12.壓力表圖1 Q2-8型汽車起生機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖

(2) 吊臂伸縮回路

吊臂由基本臂和伸縮臂組成，伸縮臂套在基本臂之中，吊臂的伸縮是由三位四通手動(dòng)換向閥D控制伸縮液壓缸來實(shí)現(xiàn)的，閥5為平衡閥用于防止吊臂在自重作用下下落并減少工作沖擊。

(3) 吊臂變幅回路

(4) 起升機(jī)構(gòu)回路

起升機(jī)構(gòu)是起重機(jī)的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它是一個(gè)由大扭矩液壓馬達(dá)帶動(dòng)的卷揚(yáng)機(jī)。馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)由手動(dòng)三位四通閥F控制，馬達(dá)的轉(zhuǎn)速即起吊速度可直接通過改變發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)控制。平衡閥8可防止重物自由下落。制動(dòng)缸用于防止負(fù)載吊在空中時(shí)可能產(chǎn)生“溜車”現(xiàn)象，當(dāng)馬達(dá)停轉(zhuǎn)時(shí)用制動(dòng)缸鎖住起升液壓馬達(dá)。單向節(jié)流閥7的作用是使制動(dòng)缸上閘快，松閘慢，前者是為使馬達(dá)迅速制動(dòng)，重物迅速停止下降，而后者則是避免當(dāng)負(fù)載在半空中再次起升時(shí)將液壓馬達(dá)拖動(dòng)反轉(zhuǎn)而產(chǎn)生滑降現(xiàn)象。

(5) 支腿收放回路

起重機(jī)在起重作業(yè)時(shí)，為保證足夠的支撐力采用前后各兩條支腿使汽車輪胎架空。每條支腿配有一個(gè)液壓缸，三位四通手動(dòng)換向閥A用于控制兩條前腿的收放，而三位四通手動(dòng)換向閥B用于控制兩條后腿的收放。每個(gè)液壓缸上都配有一個(gè)雙向液壓鎖用于支腿鎖緊。

1.2 液壓系統(tǒng)使用中存在的問題

根據(jù)汽車起重機(jī)在實(shí)際中的使用情況，運(yùn)行抖動(dòng)、不穩(wěn)是其存在的主要問題，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是支腿液壓缸在架空汽車起重機(jī)作業(yè)過程中發(fā)生“軟腿”現(xiàn)象；二是起重機(jī)在起重作業(yè)過程中吊臂產(chǎn)生抖動(dòng)。

2 存在問題的分析及解決方法

2.1 支腿液壓缸在架空汽車作業(yè)過程中出現(xiàn)“軟腿”現(xiàn)象，造成穩(wěn)定性差

(1) 故障原因分析

試驗(yàn)將成型三組基礎(chǔ)水工混凝土試件編為JP01、JP02、JP03，摻聚丙烯纖維的水工混凝土試件編為JK01、JK02、JK03。本試驗(yàn)主要研究水工混凝土的抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度和抗沖磨強(qiáng)度三種力學(xué)性能。

由圖1可知，Q2-8型汽車起重機(jī)的支腿收放機(jī)構(gòu)是通過每個(gè)支腿液壓缸配備一個(gè)液壓鎖，對支腿液壓缸進(jìn)行鎖緊。當(dāng)搬動(dòng)手動(dòng)三位四通換向閥A(B)使它們左位接入系統(tǒng)，液壓泵輸出的液壓油→閥A(B)左位→閥4→前(后)支腿液壓缸無桿腔。支腿液壓缸有桿腔的液壓油→閥4→閥A(B)左位→手動(dòng)閥組2的中位→油箱，活塞向下運(yùn)行支承起汽車。撐起汽車后搬動(dòng)手動(dòng)三位四通換向閥A(B)使其處于中位將支腿液壓缸鎖緊，雖然該系統(tǒng)在液壓回路設(shè)計(jì)中已考慮到汽車起重機(jī)工作狀況及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用液壓鎖4進(jìn)行鎖緊以保證架空汽車時(shí)穩(wěn)定可靠，然而在實(shí)際起重作業(yè)過程中，有時(shí)確會(huì)出現(xiàn)架空的汽車抖動(dòng)下降即發(fā)生“軟腿”現(xiàn)象。對于此故障，應(yīng)重點(diǎn)檢查支腿液壓缸控制回路。

經(jīng)分析可知支腿液壓缸的鎖緊控制回路是由手動(dòng)閥組1中兩個(gè)中位機(jī)能為M型的三位四通手動(dòng)換向閥A、B串聯(lián)組成，由于采用M型中位機(jī)能使得閥處于中位(架空汽車)時(shí)隨著起重作業(yè)時(shí)間的延長，換向閥泄漏的增加造成支腿下降出現(xiàn)“軟腿”現(xiàn)象。

(2) 解決支腿液壓缸“軟腿”問題的方法

要徹底解決“軟腿”問題，就要保證手動(dòng)換向閥A、B處于中位時(shí)，液壓鎖能夠長期鎖緊且不受換向閥泄漏的影響，因此可將手動(dòng)閥組1中的換向閥中位機(jī)能由M型改Y型，由串聯(lián)改為并聯(lián)，如圖2所示。將壓力油源及手動(dòng)閥組2的進(jìn)油路直接并接在油泵的出口。

圖2 改進(jìn)后的支腿收放液壓回路

改進(jìn)后當(dāng)換向閥A(B)處于中位架空汽車時(shí)，液控單向閥的控制油因與油箱直接相連而沒有壓力，此時(shí)液控單向閥相當(dāng)于普通單向閥，充分利用普通單向閥的錐形閥芯密封性能好的特點(diǎn)，即使在外力作用下這一回路也能確保支腿液壓缸長期鎖緊，從而消除“軟腿”現(xiàn)象。

2.2 在起重作業(yè)過程中吊臂抖動(dòng)

(1) 故障原因

由圖1可知為保證起重作業(yè)時(shí)，吊臂的起落平穩(wěn)可靠在吊臂變幅回路上裝有平衡閥6，然而在實(shí)際作業(yè)中，出現(xiàn)吊臂下降運(yùn)動(dòng)時(shí)抖動(dòng)，其主要原因是由于該系統(tǒng)采用液控順序閥作為平衡閥，當(dāng)壓力油使液控順序閥打開， 變幅液壓缸活塞開始向下運(yùn)行時(shí)液壓缸上腔的壓力將迅速降低，導(dǎo)致液控順序閥關(guān)閉，活塞停止運(yùn)動(dòng)。緊接著壓力升高，液控順序閥又打開，活塞又開始運(yùn)動(dòng)，從而出現(xiàn)活塞斷續(xù)下降，如此周而復(fù)始，液壓系統(tǒng)壓力沖擊振蕩持續(xù)，引起吊臂抖動(dòng)。

(2) 解決方法

解決此問題的關(guān)鍵是控制平衡閥6的開啟速度，使其開啟速度減慢，試驗(yàn)在平衡閥的控制油路上安裝雙向節(jié)流閥，如圖3所示。

圖3 改進(jìn)后的液壓平衡回路

經(jīng)過節(jié)流調(diào)整后吊臂下降操作時(shí)動(dòng)作平穩(wěn)，基本消除了抖動(dòng)現(xiàn)象。可以滿足汽車起重機(jī)的工作要求。

3 結(jié)論

Q2-8型汽車起重機(jī)是一種中小型起重機(jī)械設(shè)備，工作時(shí)負(fù)載變動(dòng)大，工作環(huán)境惡劣，在起重作業(yè)過程中要求其運(yùn)行平穩(wěn)可靠是液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。實(shí)踐證明改進(jìn)后的液壓系統(tǒng)克服了原有系統(tǒng)所存在的問題，進(jìn)一步保證了汽車起重機(jī)工作平穩(wěn)、可靠的要求。

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