履带式起重机的组成及工作原理

一、履带式起重机概况
履带式起重机是在行走的履带式底盘上装有行走装置、起重装置、变幅装置、回转装置的起重机。履带式起重机有一个独立的能源,结构紧凑、外形尺寸相对较小,机动性好,可满足工程起重机流动性的要求,比较适合建筑施工的需要,达到作业现场就可随时技入工作。
履带式起重机按传动方式不同,可分为机械式、液压式和电动式三种。其中,机械式又分为内燃机一机械驱动和电动一机械驱动两种。
目前,工程起重机通常采用以下复合驱动方式:
内燃机一电力驱动内燃机一电力驱动与外接电源的电力驱动的主要区别是动力源不同,前者采用独立的内燃机作动力源,后者外接电网电源。内燃机一电力驱动通常是由柴油机驱动发电机发电,把内燃机的机械能转化为电能,传送到工作机构的电动机上,再变为机械能带动工作机构运转。
内燃机一液压驱动内燃机一液压驱动在现代工程起重机中得到了越来越广泛的应用,主要原因一是柴油发动机机械能转化为液压能后,实现液压传动有许多优越性,二是由于液压技术发展很快,使起重机液压传动技术日趋完美。
二、履带式起重机的组成部分
如下图所示,履带式起重机主要由下列几部分组成。

1. 取物装置
履带式起重机的取物装置主要是吊钩(抓斗、电磁吸盘等作为附属装置)。
2. 吊臂
用来支承起升钢丝绳、滑轮组的钢结构,它可以俯仰以改变工作半径。它直接装在上部回转平台上。吊臂可以根据施工需要在基本吊臂基础上接长。在必要时,还可在主吊臂的顶端装一吊臂,扩大作业范围,这种吊臂称副臂。
3. 上车回转部分
它是在起重作业时可以回转的部分包括装在回转平台上除吊臂、配重、吊钩等以外的全部机构和装置。
4. 行走部分
它是履带式起重机的下部行走部分,是履带式起重机的底盘,同时也是上车回转部分的基础。主要有履带、驱动轮、导向轮、支重轮、上托轮、行走马达、行走减速箱、履带张紧装置、 履带伸缩油缸等组成。
5. 回转支承部分
它是安装在下车底盘上用来支承上车回转部分的,包括回转支承装置的全部回转、滚动和不动的零部件和用来固定回转支承装置的机架等(不包括四转小齿轮)。
6. 配重
配重是安装在起重机回转平台尾部的具有一定形状的铁块,目的是确保起重机能稳定地工作。在必要时,这些铁块可以卸下后单独搬运。
7. 动力装置
动力装置即为动力源。在履带式起重机上,大部分动力装置为四冲程柴油发动机。在履带式起重机上,它把内燃机的机械能经液压油泵转变为液压能,经液压油管和各种控制阀将液压能传给液压马达和液压油缸,液压马达和液压油缸再将液压能转变为机械能驱动各工作机构。
8. 机械传动部分
它把内燃机的动力传递给液压油泵,再把液压马达、液压油缸的液压能变成机械能,带动各工作机构。机械传动部分主要由分动箱、减速箱、离合器、卷筒、轴、轴承、滑轮等部分组成。
9. 液压传动部分
主要由液压泵、液压马达、液压油缸、控制阀、液压油管、液压油箱等组成。液压油泵把内燃机的机械能转变为液压能,液压马达把液压能转化为机械能驱动各工作机构。由于液压传动调速方便,传动平稳,操纵轻便,元件体积小,重量轻,具有限速、自锁功能、总体布置合理等优点,在履带式起重机上被广泛应用。
10. 控制装置
控制装置是用以操纵和控制起重机各工作机构,使各机构能按要求进行启动、调速、换向、停止,从而实现起重机作业的各种动作。控制装置主要由操纵杆、控制阀、按钮、开关、控制器等组成。
11. 工作机构
履带式起重机的工作机构主要包括卷扬机构、变幅机构、回转机构等。卷扬机构可以实现吊钩的垂直上下运动;变幅机构可以实现吊钩在垂直平面内移动;回转机构可以实现吊钩在水平平面内移动。以上三种机构的组合,能实现吊钩在起重机能及范围内的任意运动。
12. 操纵机构
离合器、回转制动、变幅制动、行走制动、锁止机构等由储能器所储存的工作油操纵,而储能器的液压油由发动机后部的一个液压泵控制。从储能器出来的压力油被分配给电磁阀、液压阀和离合器阀,通过操纵操作室中相应的控制杆和开关控制这些阀,从而控制相应的机构。
13. 电气系统
电气系统可分为主电路、控制电路、监测器电路、制动控制电路、力矩限制器电路和自动停止电路等部分。
14. 安全装置
履带式起重机上的安全装置主要是为了履带式起重机的安全操作。履带式起重机上的安全装置主要有:钩过卷保护装置、吊臂过倾保护装置、力矩限制器、吊臂角度指示器、卷扬棘抓、变幅棘爪、制动器、回转锁销等。
三、履带式起重机各部分工作原理
1. 动力传递机构
整个机器包括上部机构、回转装置和底盘,操作是液压式的。三个液压泵直接与发动机相联,液压泵将液压压力传递给驱动负载卷扬、主臂(第三卷鼓)、回转及行走等各个液压马达。
各液压回路中均设有一安全阀,以防止由于过负荷或冲击压力损坏液压设备。所有的减速齿轮机构均为油浴式润滑。
2. 操纵机构
离合器、圆盘制动器、锁止机构由储能器所储存的工作油操纵,而储能器由装在发动机后部的第4个油泵操纵。从储能器出来的压力油被分配给电磁阀、液压阀和离合阀。这些阀通过操纵室中的相应控制杆和开关控制,从而控制相应的机构。在履带主动轮一侧,回转 马达和主臂马达处装有圆盘制动器。
3. 卷扬机构
主卷鼓和辅卷鼓装在一根轴上。液压马达通过装在卷鼓轴中间的正齿轮减速一级,再通过内胀带式离合器将动力传给主卷鼓或铺卷鼓，两卷鼓分别装在卷鼓轴的两端，为液动式。
负载的卷上不和卷下是由操纵相应的卷鼓离合器及卷扬马达正、反转来进行控制的。
通过将卷扬控制杆推至相应的位置,即可实现高、低速的选择。通过双控制阀的油被导入三联控制阀的卷扬回路,以提高卷上和卷下的速度,与此同时行走牵引和第三卷鼓不起作用。
当卷扬操纵杆扳回到空挡位置时,卷扬马达的工作油被平衡阀切断,卷鼓停转。外抱带式卷扬制动器通过联结杆而与制动踏板联锁。当卷上和卷下时,制动应松脱,而当维持起吊的负载不动时,制动应起作用。当将离合器操纵杆扳到分离位置时,制动松开,即可实现自由下落。欲在行走中操纵卷扬或吊臂起俯时,供给单控制阀的油液导入三联控制阀的吊臂起俯和卷扬回路,因此时液压阀已先被牵引和组合控制开关所接通,故可实现行走中的吊臂起俯或负荷卷扬的操纵。
4. 主臂起俯机构
主臂起俯(变幅)马达的速度通过行星齿轮和正齿轮传动而减速两级后,直接驱动变幅卷鼓。
通过改变马达的转向,即可实现吊臂的起升和俯下的转换。当吊臂变幅杆扳至空挡时,平衡阀关闭了变幅马达油路,卷鼓停转。
与此同时,装在马达和减速机之间的困盘制动器自动制动,从而确保了安全。在变幅卷鼓一侧的凸缘上带有棘轮机构,棘轮与一棘爪相嵌时便锁住了变幅卷鼓。
当行驶中操作变幅(或卷扬)操纵杆时,供给单控制阀的液压油便将被导入三联控制阔的变幅式卷扬回路,前提是液压阀已通过行走和组合操纵开关而接通。
5. 回转机构
回转马达通过行星齿轮减速两级后带动回转主动小齿轮,小齿轮装在花键出轴上,带动大齿圈。改变回转马达的转向,即可改变回转的方向。当回转操纵杆扳到空挡位置时,由于惯性,回转还将继续一会儿。
通过驾驶室中的一个开关控制由蓄能器来的油流,便可控制回转马达和减速齿轮间的圆盘制动器的制动和松脱。
回转锁操纵杆为机械式,可锁住回转装置连同其上部结构,锁住位置任意。
6. 行走机构
行走马达通过减速机(正齿轮)三级减速后直接带动驱动轮,减速机与履带架为一体结构。
通过改变左、右行走马达的回转方向,即可实现吊车的前进、倒退、原地旋转及转弯的动作。当行走操作杆扳到空挡时,制动阀切断了马达油路,履带即停止转动。
装在马达和减速机之间的圆盘制动器(每边一个),可通过驾驶室中的一个开关控制由蓄能器来的油流,从而实现制动作用的控制。
通过选择阀可选择行走的高、低速度。在高速行走时,蓄能器向此阀供油;在低速行走时,油从此阀排出。
7. 自动停止机构
(1) 吊钩防过卷停止装置
当吊钩过卷而碰到重块时,微动开关的触点闭合而触动了卷扬自动停止继电器。这时,卷扬自动停止电磁阀去磁而卸载,卷扬释放阀开启,从而使油泵的油流回油箱,即停止了卷扬马达。
(2) 吊臂变幅过卷停止装置
当吊臂变幅角超过最大许可角80°时,变幅微动开关闭合而触动了变幅自动停止继电器。此时,吊臂变幅自动停止电磁阀去磁而卸载,释放阀开启,从而使油泵的油流回油箱,于是便停止了变幅马达的运转。
(3) 自动停止解除
为将变幅或卷扬由于过卷而自动停止的状态复原到正常操作状态,可按下复位按钮,并在保持此按钮处于按下状态的情况下,将变幅杆或卷扬杆朝相应的降低方向扳动,直到各自的微动开关开启为止。一旦微动开关开启,各相应的电磁阀和释放阀即关闭,液压油路便恢复到正常工作状态。两套自动停止装置的解除均用同一复位按钮。