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1、一、液压系统概述1.1液压系统的组成一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、 辅助元件和液压油。动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能， 指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿 轮泵、叶片泵和柱塞泵。执行元件（如液压缸和液压马达）的作用是将液体的压力 能转换为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。控制元件（即各种液压 阀）在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同， 液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为溢流阀 （安全阀）、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀
2、、调整阀、 分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。辅助元 件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、压力表、油位油温计等。液压 油是液压系统中传递能量的工作介质，有各种矿物油、乳化液和合成型液压油等 几大类。1.2液压系统的类型液压系统要实现其工作目的必须经过动力源一一控制机构一一机构三个环 节。其中动力源主要是液压泵；传输控制装置主要是一些输油管和各种阀的连接 机构；执行机构主要是液压马达和液压缸。这三种机构的不同组合就形成了不同 功能的液压回路。泵一马达回路是起重机液压系统的主要回路，按照泵循环方式的不同有开式回路 和闭式回路两种。开式回路中马达的回油直接通回油箱
3、，工作油在油箱中冷却及沉淀过滤后再 由液压泵送入系统循环，这样可以防止元件的磨损。但油箱的体积大，空气和油 液的接触机会多，容易渗入。目前多数汽车起重机的液压系统为开式系统，其构 成简单、散热和滤油条件好，但要求液压泵有一定的自吸能力。闭式回路中马达的回油直接与泵的吸油口相连，结构紧凑，但系统结构复杂， 散热条件差，需设辅助泵补充泄漏和冷却。而且要求过滤精度高，但油箱体积小， 空气渗入油中的机会少，工作平稳。二、汽车起重机液压系统功能、组成和工作特点汽车起重机液压系统一般由起升、变幅、伸缩、回转、支腿五个主回路组成。从 图2-1可以看出，各个回路之间具有不同的功能、组成和工作特点：图2-1汽车
4、起重机各回路工作状态图1、起升回路起升回路起到使重物升降的作用。起升回路主要由液压泵、换向阀、平衡阀、液压离合器和液压马达组成。起升回路是起重机液压系统的主要回路，对于大、中型汽车起重机一般都设置主、 副卷扬起升系统。它们的工作方式有单独吊重、合流吊重以及单独共同吊重三种 方式，其中对于吊大吨位且要求速度不太高时用主卷扬吊的方式，对于吊小吨位 且要求速度不太高时用副卷扬吊的方式；对于吊大吨位且要求速度比较高时用主 副卷扬泵合流吊的方式；对于吊比较长的物体时用单独共同吊重方式。2. 回转回路回转回路起到使吊臂回转，实现重物水平移动的作用。回转回路主要由液压泵、换向阀、回转缓冲阀、液压离合器和液压
5、马达组成，由 于回转力比较小所以其结构没有起升回路复杂。回转机构使重物水平移动的范围有限，但所需功率小，所以一般汽车起重机都设 计成全回转式的，即可在左右方向任意进行回转。3. 变幅回路绝大部分工程起重机为了满足重物装、卸工作位置的要求，充分利用其起吊能力 （幅度减小能提高起重量），需要经常改变幅度。变幅回路则是实现改变幅度的液压工作回路，用来扩大起重机的工作范围，提高起重机的生产率。当变幅机构 和回转机构协同工作时，起重机的作业范围是一个环形空间。变幅回路主要由液压泵、换向阀、平衡阀和变幅液压缸组成。汽车起重机的变幅机构有两种基本型式：提性变幅和刚性变幅。目前普遍采用刚 性液压变幅方式，即起
6、重机的仰起（起臂）与俯下（落臂）是靠油缸动作来实现 的。4. 伸缩回路伸缩回路可以改变吊臂的长度，从而改变起重机吊重的高度。伸缩回路主要由液压泵、换向阀、液压缸和平衡阀组成，根据伸缩高度和方式不 同其液压缸的节数结构也就大不相同。汽车起重机的伸缩方式主要有同步伸缩和非同步伸缩两种，同步伸缩就是各节液 压缸相对于基本臂同时伸出，采用这种伸缩方式不仅可以提高臂的伸出效率，而 且可以使臂的结构大大简化，提高起重机的吊重。伸缩回路只能在起重机吊重之 前伸出。5. 支腿回路支腿回路是用来驱动支腿，支承整台起重机的。支腿回路主要由液压泵、水平液压缸、垂直液压缸、双向液压锁和换向阀组成。 汽车起重机设置支腿
7、可以大大提高起重机的起重能力。为了使起重机在吊重过程 中安全可靠，支腿要求坚固可靠，伸缩方便。在行驶时收回，工作时外伸撑地。 还可以根据地面情况对各支腿进行单独调节。三、起重机液压系统分析QY25型汽车起重机液压系统进行分析，图3-1为该产品的液压系统原理图。图3-1 QY25型汽车起重机液压原理图1-水平缸2、5、6-垂直缸3-双向液压锁4-下车多路阀7-截止阀8-三联齿轮泵9-回油滤油器10- 中心回转接头11-上车多路阀12-单向阀13-油冷器14-回转对中阀组15-回转马达16-回转缓冲阀 组17-伸臂油缸18、20-平衡阀19-变幅油缸21、23-卷扬马达22、24-平衡阀25-电磁
8、溢流阀组26- 电磁溢流阀组该系统的压力油源采用三联齿轮泵供油。若系统各机构均不工作时，三联泵 中的泵1 （排量32ml/r）排出的压力油经下车多路阀4,中心回转接头10,再经 上车多路阀11返回下车，经回油滤油器9回到邮箱。泵2 （排量63ml/r）排出 的压力油经中心回转接头10,进入上车多路阀11,再经油冷器13返回下车，经 回油滤油器9回到邮箱。泵3 （排量63ml/r）排出的压力油经中心回转接头10, 进入上车多路阀P3 口，再经油冷器13返回下车，经回油滤油器9回到邮箱。由 此可见BJ5290JQZ25型汽车起重机采用多泵供油的开式系统：1号泵向下车支腿 油路以及上车回转机构油路供
9、油，该油路独立自成体系；2号泵向伸缩机构、变 幅机构以及副卷扬机构供油，当这三机构不工作时，2号泵压力油可以和3号泵 合流，提高主卷扬起升速度；3号泵的压力油向主卷扬机构供油，当主卷扬机构 不工作时，3号泵压力油可以和2号泵合流，提高副卷扬起升速度。下面分别介 绍各机构工作油路：1）支腿油路（下车液压系统）中心回转接头以下部分为支腿回路。如图3-2所示，主要由下车多路阀4和 四个水平油缸1以及五个垂直油缸2、5、6组成。图3-2下车液压系统9个油缸的动作由六联换向阀4控制，其中4b控制第五支腿，4c-4f每片阀 控制一个水平缸和一个垂直缸的动作；4a控制所有油缸换向。4a和4b-4f组合后，
10、既可以控制所有支腿缸的同伸同缩，又可以单独控制任意一个缸的伸缩动作。伸 缩时的最大工作压力由溢流阀m限定。为了防止垂直油缸自缩而造成事故，每个垂直油缸的上部都装设了双向液压 锁3。换向阀处于中位时，油缸上腔的压力油使单向阀压紧阀座而将油液封闭， 即使管路破裂，油缸也不会自动缩回。下车多路阀中的液控单向阀n的作用是防 止起重机行驶过程中，水平支腿离心惯性而伸出。2）上车油路（上车液压系统）中心回转接头以部分为上车油路，主要由回转，伸缩，变幅和起升油路等构成。各机构动作由多联滑阀11控制。如图3-3所示为上车油路图。图3-3上车液压系统3.1回转油路回转机构又上车多路阀1中的A滑阀控制。回转马达1
11、5是轴向柱塞定量马 达，回转最大工作压力由回转缓冲阀16限定。A滑阀在中位时，来自1号泵的压力油经滑阀中位油路卸荷；当A滑阀从图 示位置上移时，压力油经回转缓冲阀16进入马达的右侧，与此同时回转对中阀 的14Y1电磁阀通电打开，压力油进入回转减速机制动器口，压缩弹簧松闸，马 达左侧油经A滑阀与回油路相通，马达转动。当回转需要停止时，A滑阀回到 中位，压力油源被切断，回转制动。缓冲阀的作用是消除马达启动和制动，减速和增速时的液压冲击，提高回转的平稳性。阀组14的作用是靠重物自重来回转对中。3.2伸缩臂油路伸缩机构由上车多路阀中的B滑阀控制。伸臂和缩臂时的最大工作压力由多 路阀中的i和h溢流阀限定
12、。B滑阀在中位图示位置时，伸臂油缸无杆腔的油液被平衡阀18内的单向阀封 闭，油缸保持静止。来自2号泵的压力油经滑阀中位卸荷。当B滑阀下移时， 压力油经滑阀和平衡阀内的单向阀进入伸臂油缸的无杆腔，吊臂伸出。伸臂速度 由油门和滑阀的开口度调节。当B滑阀上移时，压力油经滑阀进入伸臂油缸有 杆腔，与此同时，又从控制油路作用于平衡阀，使其阀芯移动打开回油通道，吊 臂缩回。平衡阀18的节流开度取决于控制压力大小，与吊臂负载荷无关，因而 可提供适合的回油背压，控制吊臂缩回速度。伸缩油缸17是单级缸，伸缩机构 采用钢丝绳同步伸缩，当油缸带动第二吊臂伸缩同时，通过钢丝绳带动第三、四 节臂同步伸缩。3.3变幅油路
13、变幅油缸19由上车多路阀中的C滑阀控制。其工作原理与伸缩臂油路一样。 油缸起臂的工作压力由溢流阀j限定，落臂时的工作压力由溢流阀g限定。溢流 阀g和j的作用完全相同，消除吊臂在起升和下降时的震动。3.4副起升油路副起升油路由上车多路阀中的D阀控制，最大工作压力由溢流阀j限定。D 滑阀在图示中位时，压力油经滑阀中位油路卸荷，制动器油缸因无压力油，在弹 簧作用下上闸，平衡阀22起液压锁作用，马达21静止不动。当D滑阀从图示 位置下移时，压力油经滑阀、平衡阀22中的单向阀进入马达21右侧，与此同时 控制压力油经梭阀进入制动器油缸，压缩制动器弹簧使之松闸，马达转动起升负 载。反之为马达下降负载。起升油
14、路上也设有平衡阀，其工作原理与变幅油路、伸臂油路一样，平衡阀 防止落钩时发生超速现象。这里需要指出的是，在落钩进油管路上没有单独设有 二次溢流阀，而是利用三圈保护电磁溢流阀26来作为二次溢流阀用，限定落钩 时马达的起动压力不超过调定值。同时该阀还带有压力反馈溢流阀R，能使起升 机构工作压力与负载保持一致，从而有效地减少系统发热，节约能源。恒压变量马达可实现液压无级调速，使油泵的输出压力和流量恒定（从而功 率恒定）时，马达可随负载的变化自动调整排量，提供与负载相对应的扭矩和转 速，既负荷大时扭矩大而转速低；负荷小时扭矩小而转速高，这样使泵的输出功 率能得到充分利用。3.5主起升油路主起升油路由上
15、车多路阀中的E阀控制，工作原理与副起升油路一样。3.6保护油路在起重机液压系统各机构油路中，除了设置安全阀来限压外，对于吊钩起升 高度、卷筒钢丝绳最后三圈以及超载，还专门设置保护油路。为了防止由于操作失误，发生吊钩碰撞吊臂头部滑轮的事故，在主、副起升 油路旁接有电磁溢流阀组25。在起升时，当吊钩上升接触到限位开关（高度限 位器，安装在吊臂头部），从而使电磁溢流阀组动作，切断上升油路。这时，反 操作可使吊钩下降。为了防止下降时，卷筒上的钢丝绳放完而扯脱绳套造成事故，在下降油路上 也旁接了电磁溢流阀组26。当卷筒缠绕钢丝绳剩下最后三圈时，安置在卷筒上 的电位开关使电磁溢流阀动作，自动切断油路使卷筒下降旋转停止。为了防止因超载而引发翻车事故，在伸臂油路的伸腔油路和变幅油路的起升 油路旁接有电磁溢流阀组25。在上车操纵室装有力矩限制器的控制显示台，通 过收集吊臂上安装的长度和角度传感器以及安装在变幅油缸进、回油路的压力传 感器反馈的信号，从而判断是否超载。当起重负荷超过额定载荷时，电磁溢流阀 组动作，压力油路卸荷。
