工程机械伸缩臂液压锁止系统性能分析与改进.pdf

液 压 气 动 与 密 ；t 1“ ／2 01 6年 第 0 5期 d o i l O ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 8 0 8 1 3 ． 2 0 1 6 ． 0 5 ． 0 1 1 工程机械伸缩臂液压锁止系统性能分析与改进 孔德美， 卢良卫， 李 涛， 刘邦才 徐州徐工液压件有限公司， 江苏 徐州 2 2 1 0 0 0 摘 要 在深入分析现有工程机械中臂架伸缩液压锁止系统的工作原理 ， 分析伸缩臂在各种复杂工况下出现 自动外窜或者下滑的原 因， 在此基础上提出了一种采用“ 双作用平衡 阀 Y型换 向阀” 的改进方法， 并经过实验验证了改进方案的有效性 ， 提高了系统的可 靠性。 关键词 伸缩臂外窜； 伸缩系统 ； 可靠性 中图分类号 T H1 3 7 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 6 0 5 0 0 4 4 0 3 Th e An a l ys i s a n d I mpr o v e me n t o f Hyd r a u l i c Lo c ki n g Sy s t e m f o r Co ns t r u c t i o n M a c hi ne r y T e l e s c o p i c Bo o m KONG De ．．me i , LULi a n g ． ．we i, L l T a o , L I U Ba n g ． ．c a i Xu Z h o u XC MG H y d r a u l i c s C o ． ， L t d ． ， Xu z h o u 2 2 1 0 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t I n - d e p t h a n a l y s i s o f t h e p r i n c i p l e o f e x i s t i n g t e l e s c o p i c h y d r a u l i c l o c k e d s y s t e m i n c o n s t r u c t i o n ma c h i n e r y ,a n d t h e r e a s o n o f b o o m o f t e l e s c o p i c o u t s i d e c h a n n e l i n g o r t e l e s c o p i c i n s i d e i s a n a l y s e d ． On t h i s b a s i s ， a n i mp r o v e d d e s i g n me t h o d b y u s i n g d u a l c o u n t e r b a l a n c e v a l v e a n d the Y- t y p e v a l v e i s p r o p o s e d ， a n d e ffe c t i v e n e s s o f the s e a d a p t a t i o n s a r e p o s i t i v e l y v e r i fie d b y e x p e r i me n t s ， S O t h e r e l i a b i l i ty o f t h e s y s t e m i s i mp r o v e d ． Ke y wo r d s o u t s i d e c h a n n e l i n g o f t e l e s c o p i c b o o m； t e l e s c o p i c s y s t e m； r e l i a b i l i ty 0 引言 随着起重机 、 消防车等工程机械产品在国民工业 建设 中应用越来越广泛 ， 各个领域的复杂作业环境对 可靠性提出了更高的要求。由于工程机械作业工况复 杂多变n ， 对起重机、 消防车等臂架伸缩系统可靠性要 求越高， 市场上经常发现工程机械伸缩臂出现 自动外 窜或者下滑的现象， 降低了使用的可靠性及安全性能， 因此本文在分析现有伸缩臂液压伸缩 系统特点 的基础 上 ， 提 出了一种利 用双作 用的平衡 阀进行控 制的改进 方法。 收稿 日期 2 0 1 5 1 2 2 1 作者简介 孑 L 德美 1 9 7 0 一 ， 女 ， 江苏徐州人 ， 高级工程师， 学士， 主要从 事工程机械液压设计和技术研究工作。 Te c h n o l o g y ， 2 0 0 8 ， 2 2 1 1 7 4 1 1 8 0 ． 【 1 2 ]成立， 刘超， 周济人， 等． 基于重整化群湍流模型的双 向轴 流泵出水结构研究【 J 】 ． 应用基础与工程科学学报 ， 2 0 0 5 ， 1 3 4 4 0 1 4 0 8 ． 【 1 3 】江山， 张京伟， 吴崇健， 等． 基于F L U E N T 的9 O 。 圆形弯管 内 部流场分析『 J 1 ． 中国舰船研究， 2 0 0 8 ， 3 1 3 8 - 4 1 ． i l 4 1计时鸣， 唐波， 谭大鹏． 基于V O F 的模具结构化表面软性磨 粒流数值模拟f J 】 ． 中国机械工程， 2 0 1 1 ， 2 2 3 3 3 4 3 3 9 ． 1 工况概述 起重机、 消防车等工程机械车辆广泛用于建筑 、 水利、 电力、 道路 、 矿山、 港 口和国防等领域 ， 作业工况 复杂， 其伸缩臂在作业时会根据工作要求 ， 配合起升 、 变幅、 回转等动作利用伸缩臂的展开或收回， 完成作 业任务-z 。伸缩臂工作性能的好坏直接影响作业效率 及安全 性能 ， 因此 ， 这些工况要 求伸缩 系统具有更 高 的可靠 性 ， 图 1 所 示 起 重机 在使 用 伸缩 臂 工作 时 的 场景。 但是通过调研工程机械车辆的使用情况， 发现伸 缩系统的可靠性并不能满足一些工况要求， 导致伸缩 臂外窜或者静载下滑， 例如测定某车型臂架伸出后 ， 在 变幅回落至小角度时， 伸缩臂外窜量达到3 5 ra m， 如图2 所示， 其系统的不稳定性可见一斑。 [ 1 5 】孙树峰， 计时鸣， 谭大鹏． 低黏度液一 固两相磨粒流湍流调 控与结构 化表面光整加工技术研究 【 J ] ． 中国机械工程， 2 0 1 1 ． 2 2 1 9 2 3 4 9 2 3 5 3 ． 【 1 6 】计时鸣， 唐波， 谭大鹏， 等． 结构化表面软性磨粒流精密光 整加工方法及其磨粒流动力学数值分析[ J ] ． 机械工程学报， 2 0 1 0 ， 4 6 1 5 1 7 8 1 8 4 ． 【 1 7 】 计时鸣， 李琛， 谭大鹏， 等． 基于P r e s t 0 n 方程的锪I生 磨粒流 加工特性研究 机械工程学报， 2 0 1 1 ， 4 8 1 9 1 2 6 1 3 0 ． zzzPsgiolePfrp zzzPsgiolePfrpzzzPsgiolePfrp 液 压 气 动 与 密 封 ／2 01 6年 第 0 5期 为进油高压腔； 当停止伸缩后 ， 换向阀回到中位时， 由 于采用J 型换向阀， B口的压力油可以很快卸掉， 平衡 阀快速锁止， 因此伸缩缸不会出现下滑现象。 3 当车辆 突然制动时 ， 在惯性作用下臂架会压缩 油缸 ， 油液经 J 型位直接流 回油箱 ， 此时会导致伸缩臂迅 速窜出 ， 因此具有这类液压系统的车辆不能高速刹车。 2 。 3 “ 单作用平衡 阀 J 型换 向阀 背压 阀” 的改善型伸 缩系统 工作特点 该改善型的伸缩系统， 在J 型换向阀的回油路上增 加 了一个顺序 阀作 为背压 阀 ， 起 到阻止 B口回油 的作 用 ， 即当伸缩臂变幅下落时 ， 背压阀的压力阻止臂架外 窜。但是顺序阀的背压相当于增加了臂架伸出时的负 载力， 降低 了系统功率的利用率。如果背压阀的压力 设置过低， 同样地， 阻止不了刹车时的惯性窜臂现象。 综上所述 1 使用“ 单作用平衡阀 O型换 向阀” 的系统 ， 可 以防止行驶中窜臂， 但是这类系统中会出现变幅下落 时窜臂的问题 ， 以及静载时臂架下滑的问题。 2 使用“ 单作用平衡阀J 型换向阀” 的系统 ， 可 以防止静载下滑， 但是这类系统会出现变幅下落及行 驶刹车时窜臂的问题。 3 使用“ 单作用平衡阀 J 型换向阀” 改善型的系 统 ， 背压阀的调定压力数值需要根据车辆不同的工况 设置不同的值， 其中压力设定值太小起不到防窜的作 用 ， 设置过大会带来功率浪费问题 。 3 伸缩系统的改进 通过对现有系统的工作特点及问题的分析， 为了 有效解决伸缩臂外窜及下滑的问题， 本文提出了一种 简 易并且 可靠性 较强的改进方案 ， 在伸缩 缸无 杆腔和 有杆腔均设置平衡阀， 主阀中位采用Y型功能 ， 即“ 双 作用平衡阀十 Y型换向阀” 系统 ， 如图6 所示。 卜中位Y 型换向阀2 一 无杆腔平衡阀3 一 有杆腔平衡阀 图6 伸缩系统简图 工作特点 无论臂架伸展还是收缩 ， 当停止伸、 缩动作时 ， 换 向阀 1 回到 中位 ， 由于中位采用 Y型 ， A、 B口的压力油 都可 以快速流 回油箱 ， 从而平衡 阀2 、 3 迅速关 闭 、 双 向 锁止伸缩缸无杆腔和有杆腔 ， 避免伸缩臂 的前窜和下 滑。其 中平衡 阀3 可按要求选取较大开启 比， 使其在工 作时可 以完全开启 ， 减小压力损失 以及功率浪费 。 由于双向平衡阀相较单向平衡阀价格较高 ， 也就 意味着使用双向平衡阀系统成本会增加， 而且换向阀中 位采用Y型， 故下一次动作时， 压力建立时间略微增加 ， 即动作反应时间将会增 长。虽然该方案也存在一定程 度的缺点 ， 但从现行标准 、 法规对安全 、 可靠性要求逐步 提高这一方面的考量上 ， 该方案的优势显而易见[ 5 1 。 该方案的优点 简单可行、 可靠性高， 可以有效防 止伸缩臂在各种复杂工况下的窜臂和下滑 ， 大幅度提 高了整车使用的安全可靠性能。 4 改进效果 改进某 5 4 米消防车的伸缩系统， 分别测试易于发 生臂架外窜现象的三种工况下的臂架外窜量 ， 见表 1 。 表 1 臂架外 窜数据量 外窜量／ ram 3 ． 5 5 ． 5 2 ．8 由测量数据可知 ， 臂架外窜量满足小于 1 0 mm的产 品性能要求 。 5 结论 通过对现有伸缩臂液压 系统 的分析 ， 提 出了一种 采用“ 双作用平衡阀 Y型换向阀” 的改进方法 ， 并经过 实验验证 ， 表 明改进后 的方案 ， 满足产品性能要求 ， 增 加了系统可靠性。 参考文献 ⋯ 1 徐利君， 祖国栋． 伸缩臂滑块改进设计【 J 1 ． 工程机械， 2 0 1 2 ， 4 3 3 6 4 6 6 ． [ 2 】 王乐友 ， 汤志远， 石联军． 同步伸缩吊臂伸缩运动的不平稳 现象[ J 】 ． 起重运输机械 ， 2 0 0 8 ， 1 2 1 0 3 1 0 5 ． [ 3 1 徐福玲 ， 陈尧明． 液压气动与密封[ M】 ． 北京 机械工业出版 社， 2 0 0 7 1 4 3 1 4 5 ． [ 4 】 隋宝石． 液压系统的绿色设计【 J J ． 机床与液压 ， 2 0 0 5 ， 1 1 9 6 9 8 ． 『 5 】 王承震． 汽车起重机变幅系统抗冲击与微动性能研究[ D ] ． 杭州 浙江大学 ， 2 0 1 1 ． zzzPsgiolePfrp