压力控制阀在汽车起重机中的应用.docx

装订线 毕业设计(论文)题 目：压力控制阀在汽车起重机中的应用 系 别： 专 业： 班 级： 学生姓名： 指导教师： 完成日期： 教 务 处 制目录摘要1第一章 绪论21.1汽车起重机简介21.2起重机械的工作特点及其在国民经济中的作用21.3国内汽车起重机的发展概况和发展趋势31.3.1国内汽车起重机的发展概况31.3.2国内汽车起重机发展趋势41.4国外汽车起重机发展概况及发展趋势51.4.1国外汽车起重机发展概况51.4.2国外汽车起重机发展趋势61.5本课题内容及重要意义7第二章 汽车起重机液压系统82.1液压系统在汽车起重机上的应用82.2液压系统在汽车起重机上应用的特点82.3汽车起重机液压系统的工作原理总成92.3.1支腿收放回路92.3.2吊臂变幅回路92.3.3吊臂伸缩回路102.3.4转台回转回路112.3.5吊重起升回路112.3.6汽车起重机液压系统总成112.4汽车起重机对液压系统的要求132.5汽车起重机液压系统的发展14第三章 压力控制阀163.1溢流阀163.2减压阀223.3顺序阀263.4平衡阀283.5压力继电器29第四章 压力控制阀在汽车起重机中的应用314.1汽车起重机平衡回路314.2平衡回路作用314.3 平衡回路的分析324.4平衡回路振动分析与解决方法334.4.1 振动的原因334.4.2 解决平衡回路振动的方法334.5 平衡回路常见的故障与修理34总结36致谢37参考文献38 摘要压力控制阀是制压力的阀的总称。在平常中我们都把控制压力的阀的统称为压力控制阀。 压力控制阀有时候也简称为压力阀，主要是用来满足对执行机构提出的力或力矩的要求。包括安全阀、溢流阀、减压阀和顺序阀。本文主要介绍了压力控制阀在汽车起重机中的应用。关键词：汽车起重机、液压系统、压力控制阀Collectively, the pressure control valve is a pressure valve. In normal, we are collectively referred to as pressure control valves pressure control valves. Sometimes also referred to as pressure valves for pressure control valve, is mainly used to meet the requirements of the force or moment from the executive body. Including safety valves, relief valves, pressure reducing valve and sequence valve. This paper mainly introduces the application of a pressure control valve in truck crane.Key words: truck cranes, hydraulic systems, pressure control valve第一章 绪论 1.1汽车起重机简介 汽车起重机是一种使用广泛的工程机械，这种机械能以较快速度行走，机动性好、适应性强、自备动力不需要配备电源、能在野外作业、操作简便灵活，因此在交通运输、城建、消防、大型物料场、基建、急救等领域得到了广泛的使用。在汽车起重机上采用液压起重技术，具有承载能力大，可在有冲击、振动和环境较差的条件下工作。由于系统执行元件需要完成的动作较为简单，位置精度要求较低，所以，系统以手动操纵为主，对于起重机械液压系统，设计中确保工作可靠与安全最为重要。汽车起重机是用相配套的载重汽车为基本部分，在其上添加相应的起重功能部件，组成完整汽车起重机，并且利用汽车自备的动力作为起重机的液压系统动力；起重机工作时，汽车的轮胎不受力，依靠四条液压支撑腿将整个汽车抬起来，并将起重机的各个部分展开，进行起重作业；当需要转移起重作业现场时，需要将起重机的各个部分收回到汽车上，使汽车恢复到车辆运输功能状态，进行转移。 1.2起重机械的工作特点及其在国民经济中的作用起重机械式用来对物料进行起重、运输、装卸和安装作业的机械。它可以完成靠人力无法完成的物料搬运动作，以减轻人们的体力劳动，提高生产效率，在工厂、车站、矿山、港口、建筑工地、仓库、水电站等多个领域的部门中得到了广泛的应用，随着生产规模日益扩大，特别式现代化、专业化的生产需求，各种专门用途的起重机相继产生，在许多重要的部门中，不仅式生产过程中的辅助机械，而且已成为生产流水作业生产线上不可缺少的重要机械设备它的发展对国民经济建设起着积极的促进作用。起重机式一种循环的，间歇运动的，短程搬运物料的机械，一个工作循环，一般包括上料，运送，卸料及回到原位的过程，即取物装置从取物地点，由起升机构吧物料提起，由运行回转或变幅机构把物料移位，然后物料在指定的地点下放，接着进行相反的动作，使取物装置回到原位，以便进行下一步的工作循环，在两个工作循环之间一般由短暂的停歇。起重机工作时，各机构经常是处于启动，制动，正向，反向，等相互交替的运动状态之中。在高层建筑，冶金，化工，电站等大型项目的建设中，需要吊装和搬运的工程量日益增多，其中不少组合件的吊装和搬运重量达到几百吨。因此必须选用一些大型的起重机进行诸如锅炉及厂房设备的吊装工作。通常采用的大型起重机有龙门起重机，门座式起重机，塔式起重机，履带起重机，轮式起重机以及厂房内装置的桥式起重机等。在公路，桥梁，水利电力等建设施工中，起重机的使用范围更式极为广泛，无论式装载设备器材，吊装厂房构件，安装电站设备，调运浇筑混凝土，模板，开挖废渣及其它建筑材料等均需使用起重机械，尤其式水电工程施工，不但工程规模浩大，而且地理条件特殊，施工季节性强，工程本身又很复杂，而且吊装搬运的设备，建筑材料量大品种多。除了上面介绍的起重机外，在水电工程中还采用一些其它的大型设备，如缆索起重机，浮式起重机等，在电站厂房及建筑物上安装各种类型的起重机，供检修机组，启闭闸门，及起吊拦污栏之用，这些起重机由大型龙门起重机，固定卷扬起重机以及弧形闸门起重机等。这些专门用途的起重机一般吨位较大，如用起吊闸门的龙门起重机，和固定卷扬起重机，起到了工程起重机的作用，起重机在未来的国家建设当中，还将起到更大的作用。 1.3国内汽车起重机的发展概况和发展趋势 1.3.1国内汽车起重机的发展概况中国的汽车式起重机诞生于上世纪的10年代，经过了近30年的发展，期间有过3次主要的技术改进，分别为70年代引进苏联的技术，80年代引进日本的技术，90年代引进德国的技术。但是总体来说，中国的汽车式起重机产业始终走着自主创新的道路，有着自己清晰的发展脉络，尤其是进几年，中国的汽车式起重机产业取得了长足的发展，虽然与国外相比还有一定的差距，但是这个差距正在逐渐的缩小。而且我国目前在中小吨位的汽车式起重机的性能已经完好，能够满足现实生产的要求。在不久的将来，我国的汽车式起重机行业一定会发展成为一个发展稳定，市场化程度高的成熟产业。许多专家认为，高速发展的市场，是中国汽车式起重机产业各个厂商有利的技术创新基础和环境。近几年，中国汽车式起重机产业除了一家较小的公司与日本起重机品牌厂家合资以外，其余厂家一直在追赶国外先进水平的进程中，一直坚持自主的技术创新道路，基本上没有整体引进国外技术的做法，也使的中国汽车式起重机产业在达到和接近国际先进水平的同时，在产品技术上有明显的中国特质。中国汽车式起重机已经大量使用PLC可编程集成控制技术，带有总线接口的液压阀块，液压马达，油泵等控制和执行元件已较为成熟，液压和电器已实现了紧密的结合。可通过软件实现控制性能的调整，大幅度简化控制系统，减少液压元件，提高系统的稳定性，具备了实现故障自动诊断，远程控制的能力。 当前我国新一代汽车起重机产品，起重作业的操作方式，大面积应用先导比例控制，具有良好的微调性能和精控性能，操作力小，不易疲劳。通过先导比例手柄实现比例输送多种负荷的无级调速，有效防止起重作业时的二次下滑现象，极大的提高了起重作业的安全性、可靠性和作业效率。部分大型汽车式起重机还在伸缩臂上使用了单缸插销的伸缩技术，通过液压销作用，以单个液压油缸可完成多节伸臂的运动，并达到各种工况的程度控制和自动伸缩，改变了以往能不油缸加内部绳排的作业方式，使起重机相对更轻，拓展了起重机向更高工作高度发展的空间。在走向国际市场的过程中，我国汽车式起重机产业近几年品质水平的快速提高，也得到了国际拥护的高度肯定，由于产品使用规范，用户的专业素质较高，出口产品的质量反馈比在过内有了明显的减少，产品反映较好。这都为中国汽车式起重机行业的发展打下了良好的基础。 1.3.2国内汽车起重机发展趋势我国的汽车式起重机的生产企业要想在本领域生存与发展，需要做的事情还很多，由于市场需求的增大，也要求生产企业不断创新，在保证起重机性能的基础上还要不断开发出更大吨位的新产品，满足市场的需求。只有这样才能从市场中获得养分和活力使自己生存，在生存中发展，在发展中壮大。主要的发展趋势应该有以下几点： （1） 扩大产品的品种。在企业内部应建立完善的产品研究和开发体系，使产品系列化，品种齐全，要形成大中小完整系列，增多产品数量，使生产规模不断的扩展。（2） 增大起重力矩。目前我国生产的汽车式起重机大多是50吨以下的中小吨位的起重机，大吨位生产的很少，而，随着社会的发展，对机动灵活的大型起重机械的需求越来越大，这都是汽车式起重机发展的养分，所以增大其中力矩迫在眉睫。（3） 增加起重机功能。随着国民经济的快速发展，用户对汽车式起重机的使用上的要求越来越多，希望能够一机多用，已经不仅仅是在搬运重物时使用，而是满足在不同环境和工种的使用，这些都为未来起重机的发展找清了方向。（4） 全力打造自己的品牌。目前中国的汽车起重机生产企业，缺少自己的专业研究人员和开发队伍，而是去模仿别人生产的成品，没有发展方向和竞争力。未来经济的全球化以及由此引发的一系列问题，使得竞争手段从传统的产品，价格等层次转嫁到品牌的竞争上来。所以各大汽车式生产企业应该 努力打造自己的品牌，从而使自己发展壮大。（5） 开创自我空间占领市场。我国的各大汽车式起重机生产企业要不断创新，大胆进行运行急智的改革，面向市场，结构优化，人员重组，引进设备，进行刻苦的技术研发，在不断完善自我的前提下，占领市场。 1.4国外汽车起重机发展概况及发展趋势 1.4.1国外汽车起重机发展概况目前世界上约有百余家企业生产汽车起重机，但著名的也就右十余家，如美国的格鲁夫、德国的利勃海尔、徳马克、日本加藤、多田野等。生产的汽车起重机品种有数百种，90年代以来，生产，销售各种吨位的起重机万余台。汽车起重机的市场主要集中在东亚、北美和欧洲。东亚约占销售量的40%，北美和欧洲各约占20%。国外汽车起重机发展的主要特点可以归纳为：多品种生产，标准化程度高和一机多用。就分布于三大市场的产品而言，以德国为主的欧洲市场，其产品主要特点为：（1） 全地面起重机占主导地位，约占市场份额的80%。（2） 大吨位产品为主，利勃海尔公司占销售额的70%80%式100吨以上的产品。（3） 技术先进，及时采用世界最新的技术成果。（4） 专用配套件多，这以为欧洲发展汽车起重机的得天独厚的条件。 以日本为主的东亚市场和以美国为主的北美市场，其产品主要特点有：（1） 越野汽车起重机占主导地位，约占70%80%，其次为轮式起重机，全地面起重机所占比例较小。（2） 多系列生产，中大吨位居多。（3） 注重适应性和经济性。在保证产品性能和功能的前提下，大量采用通用配套件，而不强调追赶新技术，故产品可靠性较好。目前，世界汽车起重机的生产，从技术上讲，德国利勃海尔公司略占优势，但从企业规模上讲，美国格鲁公司居世界首位。而生产量则是日本的多田野和藤加最多。市场总的趋势式供大于求，面对激烈竞争，国外各大公司除了纷纷增加投资、扩大生产、提高自身的竞争能力外，还通过联合或兼并来提高在国际市场的份额。如1984年，美国格鲁夫公司收购了英国老牌企业科尔斯公司。1987年，德国克虏伯公司收购了格的瓦尔德公司，称为当时德国最大的起重机公司，但该公司1995年又被美国格鲁夫公司收购。1990年，日本多田野兼并了德国法恩公司等。在起重机行业内，国外的大型汽车起重机的发展比我国迅速，在技术和运用上已相当成熟，目前国际市场对汽车起重机的需求在不断增加，从而使国外各大汽车式起重机制企业在生产中更多的应用优化设计，机械自动化和自动化设备，这对起重机行业的发展造成了很大的影响。目前国外的起重机企业主要是生产大吨位的起重机，而且有完善的设计体系，和一批先进的研发人员，不断的进行创新和完善。国外的制造企业现在已经达到规模化的生产，技术含量比较高，而且液压技术和电子技术在汽车起重机的设计中也已广泛的应用，很多企业的品牌在用户的心中已经打上了坚实的烙印，这也使的国外起重机的继续发展占有了更大的优势。 1.4.2国外汽车起重机发展趋势 （1） 设计、制造的计算机化、自动化近年来，随着电子计算机的广泛应用， 许多国外起重机制造商从应用起重机辅助设计系统（CAD），提高到应用计算机进行起重机的模块设计。起重机采用模块单元化设计，不仅是一种设计方法的改革，而且将影响整个起重机行业的技术、生产和管理水平，老产品的更新换代，新产品的研制速度都将大大加快。对起重机的改进，只需更改几个模块；设计新的起重机只需新的不同模块进行组合，提高了通用化程度，可使单件小批量的产品，改成相对批量的模块生产，能使较少的模块形式，组合成不同规格的起重机，满足市场的需求，增强了竞争力。（2） 起重机控制元件的革新与应用起重机的定位精度是对起重机的重要要求，多数采用转角码盘，齿轮链，激光头与钢板孔带来保证，定位精度通常为±3，高于1mm的精度需另加定位系统。在起重机起升速度和制动器方面的改进，则使用低速运行的起重机吊钩精确定位，起重机的刹车系统也应用微处理进行控制和监视工作。遥控系统用于汽车式起重机及其他移动式起重机械，这种系统包括在控制者身上的控制器，和安装在起重机上的接收器 ，控制器具有电磁辐射发生器，接收器与作用在起重机传动装置的操纵机械的转换部分相连。遥控器的使用不仅节省人力，提高工作效率，而且使操作者的工作条件有所改善。起重机的距离检测防撞装置，采用无线电信号型的防撞装置，防撞系统由三相系统组成，用来监控起重机前端行使距离，一般首先发出信号警示，接着将大车车速减小到50%，最后切断电机电源，将大车制动。（3） 新材料、新工艺的应用。由于钢铁工业新技术的应用，刚才质量得以提高，在设计起重机主梁强度时，可使用较高的许用应力，而不需要较高的安全系数，以便减少起重机材料用量，从而降低设备的重量和价格，起重机配套的零部件的制造也得益于新材料的不断产生，使得起重机向更轻，更好的方向发展。在机加工方面，大量采用少切削的精密铸件，尤其是铝合金铸件见多，加工设备大量采用高精度，高效的加工中心，数控自动机床等，及保证了质量，又提高了劳动生产率，降低了成本，同时在机械线使用机械代替人工操作如焊接机械手和配用机械手等。国外起重机的未来发展之路是走向专业化，标准化，和系列化，只有这样才能最快的制造和装配出品种多样化的产品。 1.5本课题内容及重要意义近年来，随着社会的发展，社会生活中对起重机的需求越来越大，所以起重机的研发越来越紧迫，由于汽车式起重机转场灵活，从而方便快捷，所以进几年我国的汽车式起重机发展很快。但是，与国外汽车式起重机相比，国外汽车式起重机技术得到了飞速发展，为了降低整机成本，提高性能，整机质量越来越小，在起重性能相同的情况下，自重约比十年前降低了左右，由于车辆自重的减小，使车辆采用尽可能少的轴数（尤其是大吨位起重机），这样，大大简化了车辆的结构，成本降低，同时提高了起重机的作业能力及使用经济性，所以，同等吨位的销售价较前十年有大幅下降，对中国国内市场造成了很大冲击，因此，对我国的汽车式起重机的生产者来说是一个严峻的考验。液压元件是起重机的最主要的部件，它的优劣直接关系到起重机的性能，所以加大对汽车式起重机液压元件的研究，努力创新和借鉴外国经验是当务之急。第二章 汽车起重机液压系统汽车起重机的液压系统起着驱动和控制汽车起重机各机构动作的作用。其性能好坏对起重机有着十分重要的影响。 2.1液压系统在汽车起重机上的应用现在普遍使用的汽车起重机多为液压伸缩臂汽车起重机，液压伸缩臂一般有24节，最下(最外)一节为基本臂，吊臂内装有液压伸缩机构控制其伸缩。液压系统要实现其工作目的必须经过动力源控制机构机构三个环节。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。汽车起重机的液压系统由起升机构，回转机构，变幅机构，伸缩机构和支腿部分等组成，全为液压传动。泵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，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。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。 2.2液压系统在汽车起重机上应用的特点来自汽车发动机的动力经油泵转换到工作机构，其间可以获得很大的传动比，省去了机械传动所需的复杂而笨重的传动装置。不但使结构紧凑，而且使整机重量大大的减轻，增加了整机的起重性能。同时还很方便的把旋转运动变为平移运动，易于实现起重机的变幅和自动伸缩。各机构使用管路联结，能够得到紧凑合理的速度，改善了发动机的技术特性。便于实现自动操作，改善了司机的劳动强度和条件。由于元件操纵可以微动，所以作业比较平稳，从而改善了起重机的安装精度，提高了作业质量。采用液压传动，在主要机构中没有剧烈的干摩擦副，减少了润滑部位，从而减少了维修和技术准备时间。液压传动的起重机，结构上容易实现标准化，通用化和系列化，便于大批量生产时采用先进的工艺方法和设备。此种起重机作业效率高，辅助时间短，因而提高了起重机总使用期间的利用率，对加速实现四个现代化大有好处。 2.3汽车起重机液压系统的工作原理总成 2.3.1支腿收放回路由于汽车轮胎支撑能力有限，且为弹性变形体，作业时很不安全，故在起重作业前必须放下前、后支腿，用支腿承重使汽车轮胎架空。在行驶时又必须将支腿收起，轮胎着地。为此，在汽车的前、后两端各设置两条支腿，每条支腿均配置有液压缸。如图2.14前支腿两个液压缸同时用一个三位四通手动换向阀7控制其收、放动作，而后支腿两个液压缸则用另一个三位四通手动换向阀11控制其收、放动作。为确保支腿能停放在任意位置并能可靠地锁住，在支腿液压缸的控制回路中设置了双向液压锁。当三位四通手动换向阀7工作在右位时，前支腿放下，其油路为：进油路：过滤器2液压泵3手动换向阀5左位手动换向阀7右位前支腿液压缸上腔。回油路：前支腿液压缸下腔液控单向阀手动换向阀7右位支腿回路安全阀油箱。当三位四通手动换向阀7工作在左位时，前支腿收回，其油路为：进油路：过滤器2液压泵3手动换向阀5左位手动换向阀7左位前支腿液压缸下腔。回油路：前支腿液压缸上腔液控单向阀手动换向阀7左位支腿回路安全阀油箱。后支腿液压缸用三位四通手动换向阀11控制，其油路流动情况与前支腿油路类似。 2.3.2吊臂变幅回路吊臂变幅是通过改变吊臂的起落角度来改变作业高度。吊臂的变幅运动由变幅液压缸驱动，变幅要求能带载工作，动作要平稳可靠。本机为小吨位吊车采用单个变幅液压缸变幅方式。为防止吊臂在停止阶段因自重而减幅，如图2.14在油路中设置了平衡阀15，提高了变幅运动的稳定性和可靠性。吊臂变幅运动由三位四通手动换向阀14控制，在其工作过程中，通过改变手动换向阀14开口的大小和工作位，即可调节变幅速度和变幅方向。吊臂增幅时，三位四通手动换向阀14右位工作，其油路为：进油路：过滤器2液压泵3手动换向阀5右位手动换向阀14右位平衡阀15中的单向阀变幅液压缸下腔。回油路：变幅液压缸上腔手动换向阀14右位手动换向阀19中位手动换向阀20中位电磁阀33左位油箱。吊臂减幅时，三位四通手动换向阀14左位工作，其油路为进油路：过滤器2液压泵3手动换向阀5右位手动换向阀14左位变幅液压缸上腔。回油路：变幅液压缸下腔平衡阀15手动换向阀14左位手动换向阀19中位手动换向阀20中位电磁阀33左位油箱。 2.3.3吊臂伸缩回路吊臂由基本臂和伸缩臂组成，伸缩臂套装在基本臂内，由吊臂伸缩液压缸驱动进行伸缩运动。本系统是利用各油缸有效面积差控制伸缩顺，即号伸缩油缸活塞面积大，号伸缩油缸活塞面积小。各活塞腔是联通的，各油缸活塞杆腔也是联通的。很显然I号伸缩油缸先伸出，其次是号伸缩油缸伸出。平衡阀可以保证吊臂在载荷下平稳收缩，同时还可以防止因泄漏或管道破裂而造成吊臂回落。此外为了保证吊臂回缩时按预定的顺序，不至因自重和滑动阻力变化等因素影响。平衡阀的开启压力应该设定为足K1大，K2小。为使其伸缩运动平稳可靠，并防止在停止时因自重而下滑，如图2.14在油路中设置了平衡阀18。吊臂伸缩运动由三位四通手动换向阀19控制，当三位四通手动换向阀19工作在左位或右位时，分别驱动伸缩液压缸伸出或缩回。吊臂伸出时的油路为：进油路：过滤器2液压泵3手动换向阀5右位手动换向阀14中位手动换向阀19右位平衡阀18中的单向阀伸缩液压缸下腔。回油路：伸缩液压缸上腔手动换向阀19右位手动换向阀20中位电磁阀33左位油箱。吊臂缩回时的油路为：进油路：过滤器2液压泵3手动换向阀5右位手动换向阀14中位手动换向阀19左位伸缩液压缸上腔。回油路：伸缩液压缸下腔平衡阀18手动换向阀19左位手动换向阀20中位电磁阀33左位油箱。 2.3.4转台回转回路转台的回转由一个小转矩高速液压马达驱动。通过行星减速机构减速，转台的回转速度为05rmin。为了提高工作效率，并且确保安全，本系统加装由平衡阀、二次溢流阀、制动器组成的回转缓冲装置。如图2.14回转液压马达的回转由三位四通手动换向阀20控制，当三位四通手动换向20工作在左位或右位时，分别驱动回转液压马达正向或反向回转。其油路为：进油路：过滤器2液压泵3手动换向阀5右位手动换向阀14中位手动换向阀19中位手动换向阀20左(右)位正反转平衡阀23回转液压马达。回油路：回转液压马达正反转平衡阀23手动换向阀20左(右)位电磁阀33左位油箱。 2.3.5吊重起升回路 吊重起升是系统的主要工作回路。吊重的起吊和落下作业由一个大转矩液压马达驱动卷扬机来完成。起升液压马达的正反转有一个三位四通换向阀32（如图2.14）控制。马达转速的调节(即起吊速度) 主要通过改变泵一二分合流方式来实现，还可以通过调节发动机转速及电磁换向阀33的开口来调节。回路中设有平衡阀30，用以防止重物因自重而下滑。由于液压马达的内泄漏比较大，当重物吊在空中时，尽管回路中设有平衡阀，重物仍会向下缓慢滑落，为此，在液压马达的驱动轴上设置了制动器28。当起升机构工作时，在系统油压的作用下，制动器液压缸使闸块松开，当液压马达停止转动时，在制动器弹簧的作用下，闸块将轴抱死进行制动。当重物在空中停留的过程中重新起升时，有可能出现在液压马达的进油路还未建立起足够的压力以支撑重物时，制动器便解除了制动，造成重物短时间失控而向下滑落。为避免这种现象的出现，在制动器油路中设置了单向节流阀27。通过调节该节流阀开口的大小，能使制动器抱闸迅速，而松闸则能缓慢地进行。 2.3.6汽车起重机液压系统总成根据各回路的分析得到汽车起重机液压系统的工作原理如图2.13所示。该系统为中压系统，动力源采用双联齿轮泵，由汽车发动机通过底盘上的分动箱驱动。液压泵从油箱中吸油，输出的液压油经手动阀组输送到各个执行元件。整个系统由支腿收放、吊臂变幅、吊臂伸缩、转台回转和吊重起升五个工作回路所组成，且各部分都具有一定的独立性。整个系统分为上下两部分，除液压泵、过滤器、溢流阀、手动阀组及支腿部分外，其余元件全部装在可回转的上车部分。油箱装在上车部分，兼作配重。上下两部分油路通过中心回转接头连通。支腿收放回路和其他动作回路采用一个二位三通手动换向阀5进行切换。图2.14 汽车起重机液压系统图表2.2 汽车起重机液压系统的工作情况表 2.4汽车起重机对液压系统的要求根据汽车起重机的典型工作状况对系统的要求主要反映在对以下几个液压回路的要求上。1. 起升回路（1）能方便的实现合分流方式转换，保证工作的高效安全。（2）要求卷扬机构微动性好，起、制动平稳，重物停在空中任意位置能可靠制动，即二次下滑问题，以及二次下降时的重物或空钩下滑问题，即二次下降问题。2. 回转回路（1）具有独立工作能力。（2）回转制动应兼有常闭制动和常开制动（可以自由滑转对中），两种情况。3. 变幅回路（1）带平衡阀并设有二次液控单向阀锁住保护装置。（2）要求起落臂平稳，微动性好，变幅在任意允许幅值位置能可靠锁死。（3）要求在有载荷情况下能微动。（4）平衡阀应备有下腔压力传感器接口，作为力矩限制器检测星号源。4. 伸缩回路本机伸缩机构采用三节臂（含有两个液压缸），由于本机为轻型起重机为了使本机运用广泛，实现各节臂顺序伸缩。各节臂能按顺序伸缩，但不能实现同步伸缩。5. 控制回路（1）为了使操纵方便总体要求操纵手柄限制为两个。（2）操纵元件必须具有45°方向操纵两个机构联动能力。6. 支腿回路（1）要求垂直支腿不泄漏，具有很强的自锁能力（不软腿）。（2）要求前后组支腿可以进行单独调整。（3）要求支腿能够承载最大起重时的压力，并且有足够的防倾翻力矩。（4）起重机行走时不产生掉腿现象。 2.5汽车起重机液压系统的发展最早的汽车起重机液压系统常用单泵供油，后来为了满足起升、变幅、后来为满足起升、变幅、伸缩、回转机构的独立工作、联合动作以及快速提升的要求， 出现了双泵 统选用多联齿轮泵。但齿轮泵存在压力受到限制和不能变量的缺陷，因而不能在闭式回路、功率匹配回路等系统中应用，故高压柱塞泵是发展的必然。在液压系统的基本回路方面的发展趋势具体如下：（1）在调压回路中，采用安全阀来限制系统最高工作压力，防止系统过载，对起重机实现超重起吊安全保护作用。（2）在调速回路中，采用手动调节换向阀的开度大小来调整工件机构(起降机构除外)的速度。（3）在锁紧回路中，采用由液控单向阀构成的双向液压锁将前后支腿锁定在一定位置上，工作可靠，安全，确保整个起吊过程中，每条支腿都不会出现软腿的现象，即使出现发动机死火或液压管道破裂的情况，双向液压锁仍能正常工作，且有效时间长。（4）在平衡回路中，采用经过改进的单向液控顺序阀作平衡阀，以防止在起升、吊臂伸缩和变幅作业过程中因重物自重而下降，且工作稳定、可靠，但在一个方向有背压，会对系统造成一定的功率损耗。（5）在多缸卸荷回路中，采用多路换向阀结构，其中的每一个三位四通手动换向阀的中位机能都为M型中位机能，并且将阀在油路中串联起来使用，这样可以使任何一个工作机构单独动作；这种串连结构也可在轻载下使机构任意组合地同时动作，但采用6个换向阀串连连接，会使液压泵的卸荷压力加大，系统效率降低，但由于起重机不是频繁作业机械，这些损失对系统的影响不大。（6）在制动回路中，采用由单向节流阀和单作用闸缸构成的制动器，利用调整好的弹簧力进行制动，制动可靠、动作快，由于要用液压缸压缩弹簧来松开刹车，因此刹车松开的动作慢，可防止负重起重时的溜车现象发生，能够确保起吊安全，并且在汽车发动机死火或液压系统出现故障时，能够迅速实现制动，防止被起吊的重物下落。第三章 压力控制阀在液压系统中，凡是用来控制最高压力，或保持某一部分的压力值，以及利用油液的压力来控制油路的通断等等的阀通称为压力阀。这类阀的共同特点是利用油液压力和弹簧力相平衡的原理进行工作的。按功能和用途可分为 溢流阀、减压阀、顺序阀、平衡阀和压力继电器等。 3.1溢流阀溢流阀的用途定压溢流作用：在定量泵节流调节系统中，定量泵提供的是恒定流量。当系统压力增大时，会使流量需求减小。此时溢流阀开启，使多余流量溢回油箱，保证溢流阀进口压力，即泵出口压力恒定（阀口常随压力波动开启）。安全保护作用：系统正常工作时，阀门关闭。只有负载超过规定的极限（系统压力超过调定压力）时开启溢流，进行过载保护，使系统压力不再增加（通常使溢流阀的调定压力比系统最高工作压力高1020）。作卸荷阀用作远程调压阀作高低压多级控制阀作顺序阀用于产生背压（串在回油路上）。（1）锥阀式直动型溢流阀图示为锥阀式直动型溢流阀。锥阀2的左端设有偏流盘1托住弹压弹簧5，锥阀右端有一阻尼活塞3（阻尼活塞一方面在锥阀开启或闭合时起阻尼作用，用来提高锥阀工作的稳定性；另一方面用来保证锥阀开启后不会倾斜）。进口的压力油（压力为）可以由此活塞的径向间隙进入活塞底部，形成一个向左的液压力=（为活塞底部面积）。当作用在底部的液压力大于弹簧力时，锥阀阀口打开，油液由锥阀口经回流口溢回油箱。只要阀口打开，有油液流经溢流阀，溢流阀入口的压力就基本保持恒定。通过调节杆4来改变调压弹簧5的预紧力，即可调整溢流压力。 锥阀开启后，（521）式中，、分别为弹簧刚度和预压缩量（m）；为阀芯自重（阀芯垂直安放时考虑自重，水平安放时不考虑自重）（N）；为阀芯与阀套间的摩擦力（方向与阀芯运动的方向相反）（N）；为稳态液动力，由于阻尼活塞与锥阀连接处为锥面，且与锥阀对称，因此在锥阀开启时进油流与出油流的稳态液动力相互平衡，所以=0；为射流力，在锥阀端部的偏流盘上开有一个环形槽，用以改变锥阀出流口的液流方向，产生一个与弹簧力方向相反的射流力，当通过溢流阀的流量增加时，虽然因为锥阀阀口增大引起弹簧力增加，但由于与弹簧力方向相反的射流力同时增加，结果抵消了弹簧力的增量，即。考虑到=0和=x，则式（521）变成 （522）由式（522）可知，这种阀的进口压力不受流量变化的影响，即不受阀口开度x大小的影响。被控压力变化很小，定压精度高。（2）、球阀式直动型溢流阀 图示为球阀式直动型溢流阀。它也有一个阻尼活塞3，但与锥阀式结构不同，活塞与球阀1之间不是刚性连接，而是通过阻尼弹簧4使活塞与球阀接触（活塞两端的液压力平衡）。由于活塞的阻尼作用，可使始终与活塞相连接的球阀运动平稳。 （Pa） （523）式中： 为球阀座孔面积（）；、分别为主弹簧2和阻尼弹簧4的刚度（N/m）；、分别为主弹簧2和阻尼弹簧4的预压缩量（m）；x为球阀开口量（m）。由式（523）可知，由于增加了阻尼弹簧，相当于主弹簧的刚度增大了、预压缩量减小了/，有利于提高阀的静特性。 （3）先导型溢流阀由主阀和先导阀两部分组成。先导阀类似于直动型溢流阀，但一般多为锥阀（或球阀）形阀座式结构。主阀可分为一节同心结构、二节同心结构和三节同心结构。图示为二节同心先导型溢流阀的结构图，其主阀芯为带有圆柱面的锥阀。为使主阀关闭时有良好的密封性，要求主阀芯1的圆柱导向面和圆锥面与阀套配合良好，两处的同心度要求较高，故称二节同心。主阀芯上没有阻尼孔，而将三个阻尼孔2、3、4分别设在阀体10和先导阀体6上。其工作原理与三节同心先导型溢流阀相同，只不过油液从主阀下腔到主阀上腔，需经过三个阻尼孔。阻尼孔2和4只主阀下腔与先导阀前腔产生压力差，在通过阻尼孔3作用于主阀上腔，从而控制主阀芯开启。阻尼孔3还用以提高主阀芯的稳定性。溢流阀进出口压力为 （Pa） （524）式中，为先导阀座孔的面积（）；、分别为主阀和先导阀弹簧的刚度（N/m）；、分别为主阀和先导阀的预压缩量（m）；、x分别为主阀和先导阀阀口的开度（m）；为主阀与阀体间的摩擦力（N）；为主阀芯自重（N）。图示为三节同心先导型溢流阀。由于主阀芯6与阀盖3、阀体4与主阀座7等三处有同心配合要求，故属于三节同心结构。压力油自阀体4中部的进油口P进入，并通过主阀芯6上的阻尼孔5进入主阀芯上腔，在油阀盖3上的通道a和锥阀座2上的小孔作用与锥阀1上。当进油口的压力小于先导阀调压弹簧9的调定值时，先导阀关闭，而且由于主阀芯上、下两侧有效面积比（/）为1.031.05，上侧稍大，作用与主阀芯上的压力差和主阀弹簧力均使主阀口闭紧，不溢流。当进油压力超过先导阀的调定压力时，先导阀被打开，造成资金油口P井主阀芯阻尼孔5、先导阀口、主阀芯中心孔至阀体4下部出油口（溢流口）O的流动。阻尼孔处的流动损失使主阀芯上、下腔中的油液产生一个随先导阀流量增加而增加的压力差，当它在主阀芯上、下作用面上产生的总压力差足以克服主阀弹簧力、主阀自重G和摩擦力时，主阀芯开启。此时进油口P与出油口（溢流口）O直接相通，造成溢流以保持系统压力。 溢流阀的特性分析（1）静态性能指标压力调节范围：是指调压弹簧在规定的范围内调节时，系统压力平稳地（压力无突跳及迟滞现象）上升或下降的最大和最小调定压力。启闭特性：是指溢流阀从开启到闭合过程中，被控压力与通过溢流阀的溢流量之间的关系。它是衡量溢流阀定压精度的一个重要指标，一般用溢流阀处于额定流量、额定压力时，开始溢流的开启压力及停止溢流的闭合压力分别与的百分比来衡量，前者称为开启压力比，后者称为闭合压力比。显然，和越大及二者越接近，溢流阀的启闭特性越好。一般应使90%，85%。卸荷压力：当溢流阀作卸荷阀使用时，额定流量下进、出油口的压力差称为卸荷压力。最大允许流量和最大稳定流量：溢流阀在最大允