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三一起重机液压系统设计与创新 禹阳华邹砚 湖 三一汽车起重机械有限公 司 长沙4 1 0 6 0 0 摘要 介绍 了 三 一汽 车起重机 械有 限公 司在对利勃海 尔 L T M 1 2 2 0闭式回转系统和变幅控制系统进行 研究 时取得的创新成果，并详细论述了各个系统的优缺点。 关键词汽车起重机；液压系统；闭式回转 ；落幅控制 中图分类号 T H 2 1 3 ． 6 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 0 7 8 5 2 0 1 3 0 4 0 0 1 6 0 4 Ab s t r a c t T h e p a p e r i n t r o d u c e s t h e i n n o v a t i v e a c h i e v e me n t s f r o m r e s e a r c h o n t h e L T M 1 2 2 0 c l o s e d s l e w i n g s y s t e m a n d l u f fin g c o n t r o l s y s t e m b y S ANY Tr u c k Cr a n e Co mpa n y a n d d e t a i l s a d v a n t a g e s a nd di s a d v a nt a g e s o f d i f t r e n t s y s t e ms ． Ke y wo r d s t ruc k c r a n e ；h y d r a u l i c s y s t e m ；c l o s e d s l e w i n g ；l u f f i n g c o n t r o l 我国的液压传动技术开始于 2 0世纪 5 0年代 ， 运用于工程机械则起始于 2 0世纪的 6 0年代 ，整个 液压技 术相对 于 国外 同行而 言还有较 大 的差 距。 若进行完全的 自主开发研制恐怕短期 内很难赶上 先进国家的技术水 平 ，研制周期也 长，与整机上 水平 、上档 次 的急需矛 盾会 十分 突 出 J 。因此 ， 引进吸收国外的先进技术 、先进 装配 、先进 的工 艺和先进水平的管理 ，直接进行 研究 ，并在此 基 础上进行创新 ，这才是较为符合我 国国情 的液 压 发展之路 J 。本文主要介绍三一起重机公 司在利 勃海尔 L T M 1 2 2 0上进行闭式 回转系统和落 幅控制 系统研究的成果及创新。 1 闭式 回转 系统 回转系统作 为轮式起重机液压 系统 的关键组 成部分 ，回转 起动 以及停 止时 的操 控性 能好 坏， 是衡量轮式起重机 回转性能 的 一 个重要指标 起 重机对 回转操纵 的要求 微动 时 同转起 动平 稳 ， 无 冲击；回转 停止 时 无 冲击 ； 转 过 程 巾运 行 平稳 。 闭式 回转 系统相 比于开式 同转系统有 以 卜突 } f J 的优点 1 采用机械的制动器和马达油源￡ J J 断仃机结 合实现回转制动快速和平稳制动的要求 2 由于取消脚踏制动 ，变为回转系统 F 1 动控 制的回转制动，改善了操纵舒适性 。 3 减轻开式 回转制动中同转制动引起 的冲击 对回转系统对马达 、减速器和 同转支承等的损害 ， 延长其使用寿命 。 作业 时 ，由于市 电系统 电能 费用 比较低 ，相 比 用柴油发 电 ，而且多余 的 电能能够反 馈给 电网 ， 能量 损 耗 比较 少 ，也 要 远 远 低 于 节 能 轮 胎 吊， 从现场 新 型 机 器 使用 情 况 和节 能 轮 胎 吊对 比， 成本 下降很 多 。 由于是 新 型系统 ，市 电滑 块 的 质量 、集 电小 车臂进 市 电区过 程 的控制 、集 电 小 车 的伸 缩 臂 长 期 使 用 向下 倾 斜 等 有 待 于 改 善 。 3 结束语 该项 目电气设备涉及技术面广 ，融合难度大 ， 对技术要求 比较高，但使用方便 ，维护故障率小 ； 一 1 6 一 另外 ，这种轮胎 吊需要在码 头建立滑触线市 电系 统 ，同时还要在箱 区建立滑触线系统安全保护措 施 ，再加上集 电小车 系统 ，总体来说 前期投资 比 较大，但后期 节约成本 较高。综合来 说，成本 降 低了很多 ，有利于提高港 口竞争 力 对于机器设 备更新换代 ，更多 的新T艺将会推动轮胎 吊向节 能 、环保 、机动性好的方向发展。 作 者 张 力 地 址 上海 市浦东新 区东 ‘ 路 3 2 6 1 邮 编 2 0 0 1 2 5 收稿 日期 2 0 1 21 0 2 0 起重运输机械 2 0 1 3 4 1 ． 1 利勃海尔 回转控制系统 利勃海尔闭式 回转 系统液压原理如 图 1所示 。 电磁阀作用如表 1所示 。 表 1 电磁阀作用 电磁阀 作 用 D T 2 0 自由滑转控制 D T 2 1 回转制动总体控制 Y 5 电比例制动 图 1中 D T 2 1 作为回转系统 的控制油总控 电磁 阀，它的开闭在总体上控制制动器 的开启和关闭。 D T 2 0与液控阀共同实现 回转 自由滑转 的功能。Y 5 为电比例减压阀，可实现制动器平稳连贯的关闭。 阻尼 ． 5 mm可 实现制动器 的缓慢关 闭，从而避 免 回转停止时造成过大的冲击。 控制油 图 1 利勃海尔闭式 回转系统 由于电比例泵启动 时的流量不稳定 以及 回转 支承加工精度等原 因，该系统存在如下不足 1 油泵小开 口时流量不稳定导致的液压冲击 而造成回转起动时不平稳。 2 因回转支承加工精度不高导致的负载变化 而造成回转过程不稳。 3 切断马达油源后 ，液压 系统和 回转 机构 的 惯性将给液压 系统 和 回转机械系统带来 较大 的液 压和机械冲击。 4 电磁 阀较 多，成本 较 高 ，阀块加 工难 度 大 ，故障率高。 起重运输机械 2 0 1 3 4 1 ． 2 _--起重机 回转闭式系统 针对上述系统 的缺点 ，三一起重机 液压所开 发 出一种新 的闭式 回转 系统 ，如 图 2所示 。该 回 转 闭式采用缓冲阻尼来替代原利勃海尔系统 的 自 由滑转控制单元 ，该系统具有如下特性 1 通过在变量泵的泵 口并联一个缓 冲阻尼可 实现 电 比例泵在小开 口输出流量不稳定时对不稳 定压力进行过滤 ，从而实现启动更加平稳 。 2 回转停止时 ，泵流量从较 大变为 0 ，缓冲 阻尼可实现将少量压力从马达一端卸荷到另一端 ， 从而实现 回转更加平稳 。 3 在进行 回转 操作 时 ，如果 遇 到负 载 的变 化 ，能通过缓冲 阻尼实 现较小流量 的卸荷 ，从 而 过滤掉压力变化 的峰值使得 回转更加平稳 。 4 在进行 自由滑转时只需使得 电磁铁 D T 1得 电控制油将 回转 马达制动器打开 ，液压油可经 缓 冲阻尼从马达一 端卸荷到另一端 ，实现 自由滑转 的功能 。 控制油 图2 三一起重机闭式回转系统 通过改 进 ，三一 起 重 机 回转 液压 系统 仅 通 过 一个缓 冲阻 尼就 实 现 了 回转 系统 更 加平 稳 并 实 现 自由滑转 的功 能 ，该 系 统 较 于原 研 究 对 象 利勃海 尔 回转 系统 使 用 的 阀数 量 更 少 ，成 本 更低 ，而且 由于元 件 的减少 ，大 大 降低 了 阀 块 设计 和加 工 的难 度 ，故 障率 也 大 大 降低 。 目 前 ，该 闭式 回转 系统 已 申请 专 利 ，已经 广 泛 应 用 于三一起重 机 的大 吨位 车 型 上 ，并 实现 了较 好 的 回转效果 。 一 1 7 2 落幅控制 系统 变幅系统作为起重机起 升机构 的重要组成 部 分 ，在落幅时是否起动平稳无 冲击 ，落 幅过程 是 否平稳 ，在过程 中速度是否可控成为衡量起 重机 变幅系统优劣的重要指标 。 2 ． 1 利勃海尔 L T M 1 2 2 0落幅控制系统 利勃海尔变幅控制系统液压原理如图 3所示。 M B MA 图 3 利勃海尔落幅控制系统 在进行落幅操作 时，n 『 将平衡 阀的流量近似 为小孔模型的流量 ，流量与压力的关系为 A。√ ㈩ 从式 1 可以得出，落幅时无杆腔 回油量取 决于平衡 阀的开 口截面积以及平衡 阀两端 的压差 。 从原理图可以得知 ，平衡 阀的开度决定 于无杆腔 压力和先 导控制压力的联合作用 ，当维持手柄控 制信号不变 时，先导控 制压力不变 ，在落幅过程 中，随着大臂角度 的减少无 杆腔压力增加 ，平衡 阀阀口开度减少 ，当平衡 阀阀 口开度减 少流量的 效果能抵 消掉 因压力增 大而造 成的 流量增大 时 ， 无杆腔的同油流量保持不变 ，落幅速度不变。 该变幅控制 系统 的效 果取决于变 幅平 衡阀与 变幅系统 的 配程度 ，并且在不 同的_T况下可能 会因为平衡阀与变幅系统的不 配性能差异较大。 2 ． 2三一起重机落幅控制系统 三一起重机 变幅液压原理 如图 4所示 ，该 系 统采用电比例减压 阀控制变幅平衡阀的阀口开度， 变幅平衡 阀的阀 口开度 完全取决于外 部 比例减压 阀的阀 口压力 。电 比例减压 阀的控制信号 由总控 制器给定 。电比例减压阀的计算公式为 f p 卢 A A ≥ 3 0 2 【 O ／ 2 P 2 A T A 3 0 式中， J 为尤杆腔压力 ，／ l 为大臂 角度 ， 为 比例阀控制信号 ， 为手柄输 入信号 ， ． 、O L ，为 压力权系数 ，卢 ， 、 为角度权系数。 从式 2 可知 ，比例阀控制信号 的函数为阶 段函数，在实际应用时 ，采用压 力传感器和倾角 传感器实时检测伸缩液压缸无杆腔 的压 力和大臂 的实时角度。按照一定 的调节规则进 行调整得到 不同阶段 的压力权系数 和角度权 系数 ，压 力值和 角度值再与相应 的权系数进行运算 ，得到手柄输 入信号的权系数 ，最终得到比例阀的控制值 。 L j _ J 4 0一 起 重机 幅办式昧 i 一 起重机变幅控制系统卡 甘 比于利勃海尔 的 变幅控制 系统 ，平衡 阀由电 比例 减 『 1 阀来控 制 ， 电比例减压阀的控制信号不完全取决于手柄信号 ， 而是综合考虑实 时工况进行运算 的结 果 ，， i 且权 系数可根据实 际效果进行调整 ，相 于给落幅控 制系统加入 了一个二次调整环节 ，通过 } 欠调整 环节 ， 一起 重机 的落幅控制系统 具彳 丁 更大 的可 调整性 ，控制效果不再 完全依赖 于变幅平 衡阀的 配程度。能够在不 降低控 制效果 的情 况下极大 提高研发效率。将上述 的 2种不 同的变幅控制系 统应用于j 三 一起重机 的同型号起重机 』 二 进行实验 验证 ，得出起重机在 落幅动作过程 中大臂角度 与 时间的关 系曲线如图 5～ 7所示 。如 5所示 ， 在臂长 2 3 ． 9 n l 、吊重 5 t 的- I 况 F，采刚i 一 起重 机 自主研制 的落 幅方式 的起重机落 幅速度 ，由于 大臂落幅速度表现为大臂在单位时问内的角度变 化 ，在大角度落幅时两种落幅方式性能无大差别 ． 在落大臂角度小于 6 O 。 时 ，在图 5中可以看 采用 利勃海尔落 幅方式 的起重机落幅速度增大趋势 明 起重运输机械 2 0 1 3 4 显 ，落幅速度控制 在落 幅后期 出现很 难控制 的现 象。采用三一起重机 自主研发 的落 幅方式 的起 重 机落幅整体平稳 ，在 整个过程 中落 幅速度没有 出 现过大的速度增大趋势 ，说 明在整个 落幅控制 过 程中三一起重机 自主研发 的落 幅控 制方式能够 实 现落幅速度的控制 。 图5 臂长 2 3 ． 9 IT I 、吊重5 t 工况下落幅曲线 图 6 臂长 3 0 ． 5 m空载工况下落幅时间曲线 如图 6 、7所示 ，两种采用不 同落 幅控制方式 的同型号 起 重机 在空 载臂 长 3 0 ． 5 i n 、空 载臂 长 4 2 ． 3 I T I 工况下进 行落 幅曲线 ，从 2个 图 中可 知， 在同样 的工况下 ，采用三一起重 机 自主研发 的落 幅控制方式的起重机在大臂角度小于 6 0 。 时，对落 图 7 臂长 4 2 ． 3 1 T I 空载工况 下落幅时间 曲线 幅速度 的控制要 明显优 于直 接采用利勃海尔起重 机落幅控制 方式 的起重机 ；大 臂角度 接近 0 。 时， 采用利勃海尔方式 的起重机 的角度变化趋 势明显 大于三一起 重 机 自主研发 的落 幅控制 的起 重机 ， 说 明前者在 0 。 时落 幅速度大 于后 者 ，在停止 时会 造成更大 的冲击。 综上所述 ，三一 起重机 自主研制 的变 幅控制 系统在用 于同一型号的起重机时落幅控制效果要 明显好于直接采用利勃海尔同样方式的落幅控制。 目前三一起重机 落幅控制方式 已 申请 专利 ，三一 起重机 大吨位 自重 落 幅均采用 该变 幅控 制系 统 ， 并取得了 良好的效果 。 参考文献 [ 1 ]马传伟 ．液压传动技术在工程机械领域的发展[ J ] ． 工 程机械与维修，2 0 0 6 3 ． [ 2 ]黄传火 ．工程机械中液压技术发展的新动向[ J ] ． 采矿 技术 ，2 0 0 6 6 2 ． 作 者 邹砚湖 地 址 湖南省长沙市宁乡县金洲大道 1 6 8号 邮 编 4 1 0 6 0 0 收稿 日期 2 0 1 20 41 2 全球 最大轮边减速器在 徐工研究 院调试 运行 近 日，目前全球最大 的轮边减速器 在徐 工研究院 闭行星传动，提高传动比，具有安全、平稳 、高效等 位矿用 自卸车，具有高可靠性，应用新技术 ，改善了 载荷均匀分布 ，为徐工集团后续研发的系列矿用 自卸 起重运输机械 2 0 1 3 4 【 ◆◆ ◆ ◆ ◆’ ●”●◆ ● 开始运行调试试验。本设计采用三级行星齿轮机构原理，实现封 特点。 该减速器具有完全自 主知识产权，自 主集成，可用于大吨 轴承运行环境， 增强 齿轮强度， 减小轮边减速器体积， 实现行星 车D E 2 4 0 等 提 供了 可 靠 的 技 术 支 持。 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．． ． ． ． ． ． ．．。i 一 1 9