汽车起重机液压系统工作原理及油路分析

　　以QL2－8型汽车起重机的液压系统为例，说明其工作原理。
　　1．液压系统的功能
　　起重机的起升机构、变幅机构、旋转机构、臂架伸缩机构和支腿收放机构均采用液压传动，其原理参见液压系统图10－4。ZBD40型定量泵由装在底盘上的取力箱带动，直接从油箱中吸油，经过滤油器2，输出压力油。改变发动机的转速，可改变泵的排出油量，从而对各机构的工作速度进行调节。手动换向阀3可控制压力油的流向。联合阀4操纵上车各机构（起升、变幅、旋转和臂架伸缩机构），二联阀5操纵支腿收放。系统工作压力由溢流阀6，7控制。上车务机构的油路相互串联，可实现一个机构单独动作或几个机构的组合动作。二联阀3和主控四联阀4中的各手动换向阀都有节流作用，因而可在一定范围内实现机构运动的无级调速。

　　2．系统中各阀的功能及工作原理
　 （1）手动换向阀3是二位三通阀，用来切换油泵输出压力油的通路。当阀在左位时压力油只能进入上车系统回路；当阀在右位时，压力油只能进入下车支腿回路。
　 （2）主控四联阀4由4个三位四通手动换向阀（包括回转机构的阀4－Ⅰ、变幅机构的阀4－Ⅱ、臂架伸缩机构的阀4一Ⅲ和起升机构的阀4－Ⅳ）组合而成，用来控制上车各机构执行装置的换向、锁紧和调速。操纵各阀的手柄，可以使每个分阀处于三个工作位置，其中左位和右位分别控制执行装置的两个相反方向运功；中位使工作机构处于停止状态。回转机构、变幅机构和臂架伸缩机构的三个换向阀构造相同，中位都采用M型，可将油缸（或马达）两腔封死，起锁紧作用。起升机构的换向阀中位采用Y形，防止由于马达泄漏造成进油路吸空现象。
　 （3）二联换向阀5由两个手动三位四通阀组合而成，用于前支腿（二联换向阀5－I）、后支腿（二联换向阀5－Ⅱ）的油路换向，其结构与变幅机构的换向阀相同。
　 （4）溢流阀6位于主控四联阀的进油端，限制上车起升、变幅、旋转、臂架伸缩回路的最大工作压力，并保护上车系统油路免于过载。
　 （5）溢流阀7位于支腿油路的进油端，限制下车支腿油路的最大工作压力，并有过载保护作用。
　 （6）平衡阀10、12、14都采用同一结构。平衡阀10，12保证变幅和伸缩臂机构匀速运动，同时起液压锁的作用。一旦与油缸连接的管路破裂，可防止吊臂突然下落或缩回造成事故。平衡阀14保证吊载匀速下降，防止在重力作用下运动速度过快，造成事故。

　 现以起升机构为例，说明平衡阀的工作原理（见图10－5）。平衡阀是由单向阀1和内泄漏的远控顺序阀2组成。当手动换向阀拨至左位时，油泵输出压力油项开单向阀，无阻碍地进入油马达，马达带动卷筒旋转来起升吊载，回油经换向阀返回油箱。当换向阀拨到右位时（如图10－5所示状态），油泵输出的压力油直接经换向阀进入油马达的另一端。而马达回油无法再经单向阀1返回，必须打开顺序阀2才能将回路接通。顺序阀2的控制油路与马达进油的管路相通，这时控制管路中的高压油进入D腔。将顺序阀2中的阀杆B向左推移，打开阀杆上锥形体E处的环形通道，于是马达回油经此流出，再经换向阀返回油箱，马达带动卷筒反向旋转下降吊物。由于重力作用，吊物有加速下降并带动马达加速旋转的趋势。当马达的排油量大于油泵的供油量时，马达的进油压力减小，甚至出现负压，顺序阀2控制油路的油压也相应变化，顺序阀2的阀杆B在弹簧C的作用下，阀杆锥体E处的环形通道变小，使马达经此通道返回油箱的流量减小，直到与泵的供油量相适应时为止，从而使马达的转速（相关吊载的下降速度〕始终保持匀速。变幅机构与臂架伸缩臂机构的平衡阀则是分别在起重臂架下降或回缩时，对图10－4中执行元件油缸9和11的运动起限制作用。

（7）双向液压锁18保证支腿油缸在伸出或缩回状态下锁紧，其构造如图10－6所示。两个液控单向阀共用一个阀体1和一个控制活塞2，而预杆（即卸行阀芯）3分别置于控制活塞两端，二者共同构成双向液压锁。当P1腔通压力油时，油液通过左阀到P2腔，同时顶开右阀，保持P4与P3腔相通；当P3腔通压力油时，油液一面通过右阀到P4腔，同时顶开左阀，保持P2与P1腔畅通。而当P1、P3腔都不通压力油时，P2和P4腔被两个单向阀封闭，执行元件（支腿油缸）被双向锁住，从而保证在起重作业时，支腿伸出支好后不因外力而自行收缩；支腿收回起重机行驶时，不因自重而自动落下。液压锁直接安装在油缸壁上，防止管路破裂引起事故。

2．油路分析
　 在图10-4所示状态，各机构均不工作，各换向阀处于中位，油泵卸荷。在图10－4中循环油路为：滤油器2→油泵1→手动换向阀3→上车主控四联阀4→油箱。
　 （1）旋转机构回路。液压马达8通过蜗轮减速箱和开式小齿轮，与转盘上的固定内齿圈相啮合来驱动转盘。由于转盘速度较低，驱动转盘的液压马达转速也不高，不必设置马达制动回路。通过阀4－I的三个工作位置，可获得左转、停转、右转三种不同工况。
　 （2）臂架伸缩回路。多节臂架的伸缩由一个伸缩液压缸9控制。为防止吊臂架在自重作用下下落，该回路中串有平衡阀10。手动换向阀4－Ⅱ操纵伸缩臂伸出、停止、缩回三种工况。
　 （3）变幅回路。手动换向阀4-Ⅲ控制液压缸11，使起重臂幅度变小（即仰角增大），停止变幅，幅度增大。变幅作业要求平稳可靠，因此该回路装有平衡阀12。
　 （4）起升回路。起升机构是起重机的最主要的机构，直接关系起重作业安全。平衡阀14的作用是防止重物下降时速度失控，但由于马达的泄漏，尽管有平衡阀，仍可能产生"溜车"现象。为此，在油马达输出轴上装设常闭式液压制动器15。 当制动器的油缸与回油相通时，借助弹簧力的作用，制动瓦抱紧制动轮锁紧马达，使吊载停止运动；当制动器的油缸与压力油相通时，压力油克服弹簧力，推动油缸活塞，给制动器松闸，使马达旋转，实现吊物升降。为避免其他机构工作导致制动器松阐发生意外，起升回路置于上车系统串联回路的最末一级。手动换向阀4－Ⅳ的中位采用Y形，其作用是在中位时，将阀的进、出油口与通往马达的进油口沟通。在制动时为油马达的回路补油，避免由于马达泄漏造成进油路的吸空现象。
　 （5）支腿回路。由于汽车轮胎的承载能力有限，在起重作业时必须放下支腿使轮胎悬空，行驶时则必须收回支腿，使轮胎接触路面。支腿回路由手动换向三位四通阀5控制前（二联换向阀5－I）、后（二联换向阀5－Ⅱ）共四条支腿，每条腿配一个液压缸，每个油缸上部配有一个双向液压锁，两阀串联，以保证支腿可靠地锁住，防止起重作业过程中发生"软腿"，或行驶过程中支腿的自行下落。