船舶A型架液壓系統的設計

摘要：本文主要研究船舶A型架液壓系統的設計方法，通過正確匹配液控單向閥、平衡閥、單向節流閥，以及油缸的正確

設計，解決A型架油缸運行過程中的不同步、調速、抖動及負負載問題。

關鍵詞：船舶 A型架 液壓系統 平衡閥 油缸

A型架是由兩根直立和一根水平的桿件構成并可繞其根部轉動，外形似 A 字母的框形結構。吊架可借液壓油缸或其他機械裝置將懸掛于其上的調查儀器、裝備倒出船外或翻進船內。在工程船舶和散貨輪上，A型架的應用已非常廣泛，其中比較常用的是用兩只液壓油缸來驅動，要求剛性同步，克服負負載，還要求速度是可調的。我們在工程項目中經常碰到由于液壓系統設計的不合理，導致兩只油缸不同步，抖動嚴重的問題。歸納總結如下：

安裝平衡閥

用兩個FD型平衡閥去強制同步兩個缸（見圖1），盡管它們的X油口控制壓力都取自同一處，但也不可能在每個缸中保持相同的同步壓力，如果按此設計，極有可能造成一只平衡閥已打開，一只平衡閥還未打開，引起油缸嚴重抖動。此時，應該在每個缸上各裝一只外泄式的液控單向閥，而FD型平衡閥則應裝在兩個液壓缸的公用管路中（見圖2）。

安裝有兩個液控單向閥（液壓鎖），加上一只平衡閥

此時液壓鎖應該采用帶外泄口的閥（見圖2），而不能采用帶內泄的閥（見圖3），此時平衡閥會產生背壓，如果采用帶內泄的液控單向閥，液控單向閥會做重復的開閉動作，造成液壓缸抖動。

同步性及調速方法

由于兩只油缸是剛性同步，理論上是不需要設置同步閥或集流分流閥來調節同步，只需要在油缸的公共進油管采用進口節流（見圖4）。

克服負負載

當油缸翻轉到一定角度時會產生負負載，這種工況下可將圖4中進口節流改為出口節流，可在一定程度上解決負負載問題，但當油缸翻轉到接近90°時會產生抖動；采用出口節流在重載下還可能出現嘯叫，油缸增壓，發熱嚴重等問題。建議在公共油路的另外一邊增設平衡閥（見圖5 ），還是采用進口節流以調速

油缸的設計與選型

根據主機的運動要求選擇油缸類型，該油缸用于起重機械，且用于船舶行業，所以選用工程液壓缸；根據機構的結構要求選著油缸的安裝方式，該油缸兩端均采用為耳環連接。

根據主機的動力分析和運動分析，確定油缸的主要性能參數和主要尺寸。如油缸的推力、速度、作用時間、內徑、行程及活塞桿直徑等。見油圖受力分析圖（見圖6）

如圖6所示，圖中BD為油缸，B為油缸缸蓋端鉸接點，D為油缸桿端鉸接點，重物與A型架幾何重心為E，AE繞A點旋轉，而油缸受力F始終沿著油缸方向，因此，利用力矩平衡定律可得知：F×AH=G×AF，因此可計算出油缸的受力F。根據工況可知當A型架傾斜角度越大油缸受力越大，即∠b越小受力越大大，且∠b約為90°時油缸受力幾乎為0且開始出現負負載，所以取∠b最小時油缸位置計算油缸的受力F。因此可知算出油缸的設計壓力P=F/A pa；根據油缸行程和作用時間計算出油缸所需流量，因此可確定油缸缸徑和桿徑。綜上所述即可知道A型架液壓系統的額定壓力和流量。