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高空作业车典型液压技术分析 王宝琳 友联船厂 蛇 口有限公司 深圳5 1 8 0 5 4 摘要 为适应负载的变化 ，不断提高高空作业 车 的操 纵性 能 ，在高空 作业车 液压系 统 中采用 了负 载敏感 和压力补偿等典型液压技术 。本文 以高空作业车 3泵双 回路液压系统 为例进行分析 。 关键词 高空作业车 ；液压系统 ；负载敏感 ；压力补偿 中图分类号 T H 2 1 1 文献标识码 A 文章 编号 1 0 0 1 0 7 8 5 2 0 1 0 0 1 0 0 3 3 0 3 Ab s t r a c t I n o r d e r t o a d j u s t t o t h e v a r i a t i o n o f l o a d a n d c o n s t a n t l y i mp r o v e t h e h a n d l i n g p e r f o r ma n c e o f a e r i a l p l a t fof n， t y pi c a l h y d r a u l i c t e c hn o l o g i e s a r e a d o pt e d i n i t s h y d r a u l i c s y s t e m ， i n c l u di n g l o a d s e n s i t i v i t y， p r e s s u r e c o mpe n s a t i o n a n d o t h e r s ． An a n a l y s i s i s g i v e n i n t h i s p a p e r u s i n g a t h r e ep u mp d o u b l ec i r c u i t h y d r a u l i c s y s t e m f o r a n a e ri a l p l a t f o r m a s a n e x a mp l e ． Ke y wo r dsa e r i a l p l a tf o r m ；hy dr a ul i c s y s t e m；l o a ds e n s i t i v i t y；pr e s s ur e c omp e n s a t i o n 在高空作业车使用过程 中，外 界负荷 的不 断 变化和多手柄复合操作 时的流量分配都将 引起液 压系统 负载 的变化 。因此 ，为适 应负 载 的变 化 ， 不断提高高空作业车的操纵性能 ，在 液压系统 中 采用 了较典型的负载敏感和压力补偿技术。 1 高 空作业车液压 系统概述 为更好地 与柴 油机功率 匹配，使整机能耗 降 低 ，该高空作业车液压 系统采用 3泵双 回路 液压 系统。液压 源由 1台轴 向柱塞泵 压力敏感型 、 1台齿轮泵和 l台应急齿轮泵构成 。由于高空作业 车的行走 液压 马达排 量大 而将 其单 独独立 出来 ， 与轴 向柱 塞泵构成负载敏感 系统。其 他功能如变 幅 、伸缩 、回转 、工 作斗调平机 构与齿 轮泵构成 压力补偿系统 ，2系统之间完全独立分开 ，无合流 阀件 。应急泵在主泵系统不能正常工 作的情况下 在 A N S Y S分析 中，激振力 以集 中力 的方 式加载 ， 加到质量单元 ，然而实际上激振力是作用在 面上 ， 因此实际应力应该 比分析值小得多。槽 体的应力 总体比较小 ，约为 1 2 8 0 0 P a 。 位移最大值 同样 出现在激振器处 ，约为 0 ． 0 2 9 m，槽体的位移较小 ，最大值约为 0 ． 0 0 6 m。 综合静应力 和动应力分析结果 可 以看 出，对 双质体给料机来说 ，激振器处的应力和变形均 大 于槽体处 的应力和变形。而槽体 的主振弹簧连接 板 由于直接受到主振弹簧 的作用 ，其应力较槽体 其他部位要高。 总体来说 ，根据现有 的设计 ，双质体 给料机 强度完全满足要 求。可 以根据分析结果及 实际使 用要求对其进行必要 的优化 ，如槽体底板 、推力 板等所采 用 的钢 板可 以适 当减薄 ，以减 轻质量 ， 降低成本。 起重运输机械 2 0 1 0 1 参考文献 [ 1 ]赵孝养 ，程从山 ． Z G型惯性振动给料机 的动 力学研究 [ J ]．机械研究与应用 ，2 0 0 6 6 2 0 2 1 ． [ 2 ]闻邦椿 ，刘树英 ．振动机械的理论与动态设计方法 [ M]．北京 机械工业 出版社 ，2 0 0 1 ． [ 3 ] 商跃进 ．有 限元 原理 与 A N S Y S应 用指 南[ M]．北 京 清华 大学 出版 社 ，2 0 0 5 ． [ 4 ]L o n i e K W． P r a c t i c a l Mo d e l F o r S u br e s o n a n t V i b r a t o 3 , F e e d e rs [ J j ． B u l k S o l i d s H a n d l i n g ，1 9 8 3 3 7 4 1 74 6． [ 5 ]周洲 ．双质体给料机动态设计研究 [ D]．北京中 国矿业大学 ，2 0 0 8 ． 作 者 杜庆军 地 址 山东淄博淄川 区罗村镇锦川路 1 号翔宁公司 邮 编 2 5 5 1 3 8 收稿 日期 2 0 0 90 4 0 7 用于完成收臂等作业 ，液压原理见图 1 。 2 压 力补偿技术 的原理及应用 流体力学中薄壁节流孑 L 的流量 Q C d A 。,／ 2 A P ／ p 1 式 中，Q为节 流孑 L 流量 ，C 为节流孑 L 流量系数 ， 。为节流孑 L 面积 ，△ J P为节流 口前后压力差 ，P为 流体密度。 由式 1 可知，只要图 2中可变节流控制阀 的压力降保持恒定 ，那 么，当可变节流控制 阀的 节流 口面积一经调定 由操纵杆位置给定 ，流过 节流阀的流量就不受负载变化的影响而保持恒定。 由定差减压阀和节流阀组成 的压力补偿器如图 2、 图 3所示 。 图 1 液压原理 图 1 ．变量 泵2 ． 齿轮泵3 ．应急泵4 ．多路阀 在 由齿 轮泵 和变 幅、伸缩 、回转、工作斗调 平等机构组成的液压系统 中，由于采用定量齿 轮 泵供油 ，齿轮泵 的排量是一 定 的，而每个工作状 态所需的流量和压力随着工作斗 的负载 、高度 和 臂杆的长度不 同而变 化，当 2手柄 同时 操作 时， 系统所需 的压力 和流量 与单手 柄操纵 时的流量 、 压力不 同。为 实现上 述复杂 情况下 的功 能操作 ， 在液压系统中采用压力补偿 技术 ，原理如 图 4所 示 ，其主要功能为 1 在多路 阀中位 时，定量泵输 出的流量经 定差溢流型三通压力补偿器以较低压力卸荷。 2 各联上 的定差液压型压力补偿器 4与电 液 比例阀 5配合 ，通过梭 阀反馈 的负载压力 ，实 一 3 4 一 图 2 定差减压型 压力补偿 器 图 3 定差溢流型 压力补偿 器 现调速阀的功能 保持进人该执行元件 的流量基 本恒定 ；改变 电液 比例 阀的电流大小 ，通过先导 控制主阀的开度 ，可在一定范 围内改变换 向阀阀 口压差 ，从而改变每个执行器的最大流量。 3 通过梭阀网络的选择 ，将 每一 时刻某个 执行器 的最高压力引到三通 补偿器 的弹簧敏感腔 使泵的出口压力与之相适应 ，并在任何一联 多路 阀离开 中位时泵 的出口压力始终 比系统最高压力 高 出 1 个较小定值。 三通压力补偿 器使 系统具有实时负载适应功 能 ，二通压力补偿器起到负载压力补偿作用。 该系统 的优点 多路 阀中位 时，系统压力较 低且与多路 阀片数无关 ，节能效果 明显 ，系统 刚 起重运输机械 2 0 1 0 1 性大 ，受负载压力 变化影响小 ，不 同工作压力 的 各阀可 以同时动作 ，控制灵敏度高。 图 4 定量泵 液压 系统 1 ．定量泵2 ．三通压力补偿器3 ．主溢 流阀4 ． 二 通压力补偿器5 、6 ．电液 比例换 向阀7 ．梭阀 3 负载敏感技术的原理及应用 上述液压系统在泵 的输 出压 力与最高负载 压 力间相适应 ，是 1种 压力匹配系统 。定量泵通 过 压差溢流 阀溢流排 出多余 的压力 油，仍存在溢 流 损失。为实现按需供 油，降低 能量损失 ，将 负载 敏感技 术应用 于变 量泵 液压 系统 。 负载敏感 技术是利用液压泵 出 口压 力与负载 压力之间的差值来控制 和调节 液压泵输出流量 的 技术，是在开环液压传动 回路 中实现 的压 力闭环 液压泵控制方式。如图 5所示 ，在负载敏感泵 1上 集成有负载传感控制器 2 ，为二位三通阀，阀的左 端受泵的出口压力 P 作用 ，阀的右端受多路阀负 载敏感腔 梭阀网络 的油压力 P． ．m 和弹簧力 F 作用 ，其作用是设定 系统 的补偿压力 ，从 阀 2阀 芯受力平衡条件可得 P A PL l n a A Fs △P P 一PT ⋯ Fs ／A 当 △ PF ／ A时 A为 阀芯受压面积 ，该 阀 处于左位 ，液压泵压力油通向下液压缸 ，使液压泵 输出流量减小。当 A PF s ／ A时，该阀处于右位 ， 下液压缸通过该阀回油 ，使液压泵输出流量增大。 流量调节阀可使系统压差 △ P保持定值 ，各操 纵阀在保持补偿压差一定条件 下，通过改变 阀杆 的开口面积来控制流 向各液压机构的流量。 起重运输机械 2 0 1 0 1 } 图 5变 量 泵 液 压 系 统 系统通过液压 泵流量调 节 ，按 照 比例 电磁 阀 的开度大小控制所需流量 ，所供 油压力仅高 于负 载 ，避免了系统的流量损失和过大的压力损失 。 该系统用于高空作 业车行走 系统 中，可根据 路面阻力大小以及行 走速度快慢按 行走 液压 马达 实际需要 提供 所需 要 的压力和流量 ，与定量泵供 油方式相 比大大降低 了能量消耗。 4 结论 压力补偿技术不仅实现 了高空作业 车复合动 作时的流量分配 ，还在定量泵液压 系统 中实现 了 泵输 出压力与负载压力相 匹配 。负载敏感技术 实 现了泵输出压力和负载压力相 匹配 ，以及泵输 出 流量与负载流量相 匹配。因此 ，在采用压力补偿 和负载敏感技术 的液压高空作业 车中 ，整个液 压 系统始终处 于最 佳工作状态 ，最大限度地减少 了 能量损失 ，使高空作业 车具有操纵性能好 、节能 、 效率高、稳定性 好 、寿命 长等显 著优点 ，在高空 作 业 领域得 到广 泛应 用 。 参 考文献 [ 1 ]李 松 晶，阮 健 ， 弓永 军 ．先 进 液 压 传 动 技 术 概 论 [ M]．哈尔滨 哈尔滨 工业 大学 出版社 ，2 0 0 8 ． [ 2 ]陆望龙 ．液压系统 使用 与维 修手册[ M]．北 京 化 学 工业 出版社 ，2 0 0 8 ． [ 3 ]许益民．电液化例控制系统分析与设计 [ M]．北京 机械工业 出版社 ，2 0 0 5 ． 作者地址 深圳市南 山区前海孑 子 洲 岛修船 基地 邮 编 5 1 8 0 5 4 收稿 日期 2 0 0 9 0 41 3 3 5