汽车起重机变幅液压系统故障的分析处理

经验交流

机电工程技术!""#$%卷第"&

年第期

汽车起重机变幅液压系统故障的分析处理

林

（１．南宁市城市建设投资发展总公司，

广西南宁

勇１，苏万清２

５３００００；２．广西水利电力职业技术学院，

广西南宁

５３００２１）

，指出故障通常出现在平衡阀，；故障分析文献标识码：Ａ

文章编号：１００９－９４９２（２００７）０９－０１１８－０３

汽车起重机变幅主要依靠吊臂的俯仰来实现，对于吊臂可伸缩的汽车起重机，还可以用伸缩吊臂来实现辅助变幅。这里只介绍吊臂俯仰变幅的液压系统故障分析处理。汽车起重机吊臂俯仰变幅装置的常见故障有：不能变幅或变幅缓慢，俯臂增幅出现点头甚至振动，吊臂不能准确停留或可靠地锁定在中途某位置。从表面上看，故障的原因似乎是变幅液压缸和变幅操作阀，但是，实际上检修这两个部件能解决问题的几率很低，汽车起重机变幅部分液压系统的故障通常出现在平衡阀。本文详细介绍了平衡阀的作用和结构原理，分析了故障原因，给出了相应的检查处理措施。

工作压力ｐ１取决于工作负载。而运动速度取决于系统流量，设计时只要适当选择系统流量，即可获得较好的仰臂减幅速度，无需其它阀。

（２）俯臂增幅时

ｐ２为进油压力、ｐ１为回油压力。如果没有平衡阀，任

由大腔的油直接流回油箱，即有ｐ１≈０，就会出现

ｐ２Ａ２＋Ｇ≈０

此式只有ｐ２≤０才可能成立，即泵出口压力出现真空时才可能成立，而真空度最大约０．１ＭＰａ，也就是Ｇ≤

０．１Ａ２时上式才成立。假设采用的液压缸直径为２００ｍｍ，０．１Ａ２＝３１４０Ｎ，两个缸能承受的垂直载荷不足１吨；反算

之可知，用两个直径为６００ｍｍ的液压缸才能承受５吨的垂直载荷，这样的结构吊重比是不能让人接受的。换言之，实际上汽车起重机不计吊臂的自重仅吊重就远远使

１汽车起重机变幅部分的液压系统原理

汽车起重机变幅部分的液压系统原理如图１所示。操纵滑阀右位时，泵来的油通过滑阀顶开平衡阀的单向阀进入变幅缸的大腔，使缸的活塞杆伸出，小腔回油，实现仰臂；操纵滑阀左位时，泵来的油由滑阀直接进入变幅缸的小腔，使缸的活塞杆缩回，大腔回油经平衡阀才回到低压区，实现俯臂。汽车起重机变幅部分液压系统的故障通常出现在平衡阀，平衡阀在此起锁紧和限速作用，但是，从上述基本工作原理看似乎无需用平衡阀。为了弄清平衡阀的作用和必要性，我们在假设没有平衡阀的情况下考察变幅油缸的受力情况，有受力方程：

ｐ１Ａ１＝ｐ２Ａ２＋Ｇ

式中：Ａ１、ｐ１和Ａ２、ｐ２分别为液压缸大腔和小腔的活塞受力面积及压力，Ｇ为沿液压缸伸缩方向的工作负载。

（１）仰臂减幅时

ｐ１为高压，ｐ２≈０，有ｐ１Ａ１≈Ｇ，

ｐ１＝Ｇ／Ａ１

图１变幅部分液压系统原理

收稿日期：２００７—０６—１８

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Ｇ＞０．１Ａ２。因此，结论只有一个，即：如果没有平衡阀，

吊臂将和被吊物一起依靠自重加速下降。这种情况称为速度失去控制，简称失速。失速非常危险，是不允许出现的，必须设置限速阀。

（３）吊臂中途停留于某位置此时，Ｇ恒定作用于液压缸，有

进入平衡阀，关死了单向阀２使工作油不能直接从Ｂ到Ａ。

（２）锁紧限速阀

主要是一个带滑阀机能的液控单向阀，在俯臂增幅和吊臂中途停留于某位置两种工况下使用。

１）俯臂增幅工况，需要的是限速。操纵阀左位，压

力油直接进入液压缸小腔，大腔的油液进入平衡阀Ｂ口，但因单向阀芯２和６的关闭作用而无法回到油箱；于是小腔油压上升，通过控制油道Ｃ推动活塞７连同阀芯６一起右移，打开单向阀ｅ和滑阀ｆ，从Ｂ到Ａ的油道开通，大腔油液经Ａ口和操纵阀流回油箱，液压缸回缩，吊臂俯降增幅；此时小腔油压下降，在弹簧的作用下阀芯６连同活塞７一起左移，重新关闭阀口ｅ和ｆ，小腔油压重新上升而重复上述吊臂俯降增幅过程。①滑阀ｆ，在多次重复打开和关闭过成中起平稳过渡作用，阀口处开有纵向鼠尾槽以获得良好的过渡效果。②阻尼孔ａ和ｂ，用于缓和活塞

ｐ１＝Ｇ／Ａ１

液压缸大腔压力ｐ１等于工作压力，这个压力一直作用在操纵阀上，操纵阀是采用间隙密封的滑阀，在ｐ１的作用下必然产生渗漏使液压缸回缩，结果使吊臂连同被吊物一起渐渐下降，这在起重机作业时是不允许的。因此，应该设置液压锁。

由以上分析可知，在俯臂和停留工况分别需要限速和锁紧，因此，平衡阀的作用是限速和锁紧；在仰臂工况需装单向阀使油液绕过平衡阀直接进入液压缸大腔。

２平衡阀的结构原理

由于汽车起重机变幅部分液压系统的故障通常出现在平衡阀，为便于分析具体故障原因，我们有必要弄清楚平衡阀的结构原理。常用的平衡阀有锥阀式、滑阀式和组合式三种型式，这里只介绍应用最广泛的组合式平衡阀，组合式平衡阀又分为顺流式和倒流式两种，如图２所示为组合倒流式结构原理。根据系统对平衡阀的功能要求，在结构上应主要由单向阀和锁紧限速阀两部分组成。

（１）单向阀

由阀体１、阀芯２及弹簧等组成，压力油经操纵阀由

７的动作以获得平稳俯臂效果；小孔ｄ用于使活塞７从静

止到移动的加速启动，刚开始时小孔ｄ把活塞７右腔与中心孔相通使阻尼孔ｂ失去作用，当小孔ｄ随活塞７右移而被遮盖后阻尼孔ｂ才起作用。

２）吊臂中途停留于某位置，需要的是锁紧。操纵阀

中位，液压缸大小腔油道截断，吊臂停留在某位置。由于操纵阀和单向滑阀ｆ都是采用间隙密封，会产生微量的泄漏，造成吊臂的缓慢下降，为此，增设锥面密封的单向阀ｅ，以保证大腔油道的可靠锁紧，获得吊臂的中途可靠停留。

既然有了单向阀ｅ，是否可以取消滑阀ｆ？答案是否定的。因为锥面密封的单向阀开启通道增长快，在频繁地重

复开启和关闭的平衡过程中会产生较大的液压冲击，造成俯臂振动。

Ａ口进入平衡阀，顶开单向阀芯２进入Ｂ口，到达变幅液

压缸的大腔，实现仰臂减幅。俯臂时油液经操纵阀由Ｂ口

３汽车起重机变幅部分

的液压故障分析处理

引起汽车起重机液压系统故障的原因很多，如：油箱油面过低、主溢流阀泄漏将导致系统压力不足；电路不通、电磁线圈断路、线圈与线圈间短路、电磁阀接地不良等原因将导致电磁阀不工作；电流不正常、电磁阀自身故障将导致电磁阀吸力不够或吊臂起升紊乱；复位弹簧变形或折断、滑

１．阀体

２．阀芯

３、９．阀盖

４．小单向阀ｄ．加速启动孔

５．阀套

６．锁紧限速阀芯

ｆ．滑阀过渡槽

７．控制活塞Ａ．出油口

阀变形或卡死、滑阀位置不当、滑阀磨损而泄漏等原因将导致先导阀或液控换向阀不换

８．控制缸体Ｂ．进油口

ａ、ｂ．阻尼孔Ｃ．控制口

ｅ．锁紧阀口

图２平衡阀的结构原理

向。下面我们就引起汽车起重

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机变幅部分液压故障的主要原因作重点分析。

（１）仰臂速度慢或不能仰臂减幅。原因：溢流阀故障使工作压力下降和流量损失较大。通常是溢流阀密封不良，使泵输出的油液有一部分经溢流阀直接流回油箱，导致进入变幅液压缸的流量减少、仰臂速度减慢，严重时全部漏完使进入变幅液压缸的流量减少到０，不能伸出仰臂减幅。检查处理：①调整溢流阀压力，如果故障消除可投入工作，否则，进行下一步；②检查溢流阀工作弹簧，清洗密封面，必要时对研密封偶件，恢复溢流阀的功能。

（２）俯臂增幅出现点头甚至振动现象。原因：控制活塞７的阻尼孔堵塞不畅，滑阀内漏严重。当径向小孔ｄ堵塞时，会使阀芯启动迟缓，导致变幅液压缸大小腔油压过度上升，造成平衡阀的内泄漏增大，在阀口ｆ开启的瞬间容易引起吊臂产生一小段急速下降，这就是点头现象。当控制活塞７的阻尼小孔ａ或ｂ堵塞时，会使阀芯移动缓慢，容易引起吊臂产生连续点头，表现为吊臂下降振动。检查处理：拆检平衡阀的控制活塞，清通各阻尼小孔和径向小孔，装复试机，如果故障消除可投入工作，否则，说明故障滑阀内漏严重，可以更换密封圈或试一试适当加大阻尼孔的直径。

（３）吊臂停止位置不准确。原因：阻尼小孔或径向小孔堵塞及滑阀内漏严重。通常是俯臂时吊臂不能准确停留，当阻尼小孔ａ或ｂ堵塞及滑阀磨损严重时，其阀芯关闭移动缓慢，在操纵阀关闭瞬间，吊臂靠自重惯性继续下降，导致变幅液压缸大腔油压上升，平衡阀的内泄漏增

大，吊臂在操纵阀关闭后产生一小段下降，造成吊臂不能准确停留。检查处理：参考（２）进行。

（４）吊臂不能可靠地锁定在中途某位置。原因一是：单向阀ｅ密封不严产生泄漏。平衡阀的锁定功能是依赖采用锥面密封的单向阀ｅ来实现的，单向阀ｅ密封不严，将使变幅液压缸大腔的油液经单向阀ｅ和采用间隙密封的滑阀漏回油箱，导致变幅液压缸缓缓收缩、吊臂缓缓下降。检查处理：检查平衡阀工作弹簧，清洗单向阀密封面，必要时对研密封偶件，恢复密封功能。原因二是：变幅液压缸活塞油封磨损封闭不严造成内泄。排除办法是拆卸变幅液压缸，更换活塞油封。

４结束语

从汽车起重机变幅部分的液压系统原理，我们认识到汽车起重机变幅部分液压系统的故障通常出现在平衡阀，弄清楚平衡阀的结构原理是分析和处理该部分故障的理论基础。在设置锁紧单向阀的同时，增设滑阀机能并在滑阀阀芯上开切过渡鼠尾槽，是为了解决直动锥面单向阀启闭冲击大的问题；为获得平稳变幅效果，开设了阻尼孔ａ、

ｂ小孔ｄ。因此，保证单向阀锥面的密封性及过渡鼠尾槽、

各小孔的畅通，是保证汽车起重机变幅装置正常工作的有效措施。

勇，男，１９７４年生，大学本科。研究领域：

第一作者简介：林

工程机械及施工管理。已发表论文３篇。

（编辑：梁玉）

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

（上接第６９页）

欠缺，药物机械等诸此类边缘学科的专门杂志在国内极少，并且由于作者对接触医药的材料和防药物污染机构了解不深，此方案和设备模型可能还有许多不足。国内制造医药机械的厂家不少，但是鲜有一流设备问世。本文则为此类机械的设计提供了一定的参考。

解释：

基本油膜：作者在本片文章叙述的基本油膜指药丸表面＜０．１ｍｍ厚度的浮油，基本油膜被擦干净指的是占９５％药丸表面积的浮油被擦去。

生产／检验标准：对于通常的制药丸的机械，要求出口处９７％的药丸其基本油膜被擦去，检测手段为间隔一定时间抽样检测。

参考文献：

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京：中国标准出版社，２００３．

［４］李钧．实用药品ＧＭＰ认证技术［Ｍ］．北京：化学工业出版

社，２００３．

第一作者简介：刘心雄，男，１９６６年生，博士研究生，副教授。研究领域：机械设计与理论。已发表论文２０篇。

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２０００．

［６］杨家军，张卫国．机械设计及理论［Ｍ］．武汉：华中科技大

学出版社，２００５．

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社，１９９９．

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版社，１９９８．

（编辑：向飞）

Abstracts

07-09-92ApplicationofBayesianSpectrum

EstimationinFaultDetectionofEquipmentCable

Guangzhou510635,China)

ZHANGZhi-li,HUANGLiang,HOUChuan-xun(StateKey

Abstract:Basedontheelectricalbridgeprinciple,anewsetisdesignedtodetectthefaultofequipmentcables.ThesignalfromtheRFgeneratorisinputintothecable,thewavefromthe

discontinuityandtheincidentwaveaddattheinputpoint,andastandingwaveisgenerated.Thenthevoltageattheentranceofthecableismeasured.Intheprocessofanalysis,theBayesianSpectrumEstimationisused.

Keywords:Bayesianspectrumestimation;equipmentcable;Student-tdistribution

SubjectLabofWeaponLaunchingTheoryandTechnology,TheSecondArtilleryEngineeringInstitute,Xi’an710025,China)

Abstract:Thispaperanalyzesthecommonfailuresoccurredonorgeneratedbydiecuttingmachine,andprovidessome

measurestoimprovetheprotectivedevicestobefittedondiecuttingmachine.Thispaperhelpstoreducesafetyhiddentroubleofdiecuttingmachineandimprovesthesecurityofsuchmachinery.

Keywords:diecuttingmachine;safety;faults;failureanalysis;protectivedevice;improvement

07-09-108SelectionandMaintenanceofDistributionBoardforConstructionSite

Factory,Shantou515041,China)

WUZai-kun,DINGXiu-yu(ShantouEastAsiaElectricalApparatusAbstract:Accordingtothepresentstatusofelectricalsafetyaspectindomesticconstructionsite,thispaperputsforwardthatitisnecessarytoselectdistributionboardswithhighsafety&reliabilityforconstructionsite,andintroducesthecharacteristicsofupdatedsitedistributionboardsanditsselection&maintenance.

Keywords:sitedistributingboard;safetyandreliability;selection;maintenance

07-09-94ApplicationofSoftwareIsolateTechniqueontheExperimentPlatformofAutomaticTransmission

JIAYong-feng,GUOQuan-min(1.Departmentof

Abstract:AutomatictransmissionexperimentplatformofTOYOTAA-340Eproducesrunninginterferenceandimpactbecauseofthewronginputinformationduringexperiment.Theprogrammablecontrollerandthetechniqueofsoftwareisolatemaskthewronginputinformationandensuretheexperimentplatformrunningsafely,andsystemwillhintoralarmwheninformationisinput.

Keywords:automaticTransmission;programmablecontroller;softwareisolate

Automobile,ShanxiCollegeofCommunicationTechnology,

Xi’an710021,China;2.SchoolofElectronicsInformationEngineering,Xi’anTechnologyUniversity,Xi’an710032,China)

07-09-111UncertaintyAssessmentofMechanicalProductMeasurement

China)

LIYi(GuangdongMachineryResearchInstitute,Guangzhou510635,Abstract:Firstly,thispaperbrieflyintroducesthebasic

definitionsofmeasurementerrorandmeasurementuncertainty.Then,anillustrationisgiventoillustratehowcategoryAandcategoryBassessmentareusedformeasuringuncertainty.And,categoryAandcategoryBassessmentareusedforassessingtheuncertaintyofthemeasuringresult.

Keywords:mechanicalproduct;error;uncertainty;assessment

07-09-97AWorkPlatformtoIncreaseMinitypeCNCMachiningScope

LIRui-cha(MaomingRadioTVUniversity,Maoming525000,China)Abstract:AworkplatformtoincreaseminitypeCNCmachiningscopeisintroducedinthispaper.Itisfixedontheworktableofthemachinetool,andcanbemanuallyrotated90,180,270and360.Theworkingplatformisnotinstalledatthecenteroftheworktable,soitcanmachinelargerworkpieceinstantlybyrotation,throughthisway,thescopeofthemachineisincreasedandtheworkismoreefficient.

Keywords:machine;workpiece;rotatingplatform;processingarea

07-09-114ReasonAnalysisofTrippingforGenerator

BreweryCo.,Ltd,Baoding071051,China;2.PhysicsDepartment,BaodingInstitute,Baoding071000,China)

LVZhuo-wen,LIBao-chang,CHENGJian-hui(1.SanMiguelAbstract:Withtheincreaseofelectricsystemscapacity,theoperatingstabilitybecomesmoreandmoreimportant.Sothedemandtotheoperatingstabilityofgeneratoralsobecomesmoreprominent.Inthispaper,thetripreasonofthepowerunitinShenglibeerfactoryisanalyzedandtheresultshavereferencevaluesforus.

Keywords:trip;analysis;leakage

07-09-100InspectionandRepairforAirCompressorExcitationDisappearanceFailure

CHENWei-hua(GuangzhouRailwayRollingStocksWorks,

Guangzhou510800,China)

Abstract:Thephenomenaofaircompressorexcitation

disappearancefailureandtheinspectionandrepairmethodareintroducedinthispaper.

Keywords:aircompressorexcitationdisappearance;rapidincreaseofprimarymotorcurrent;burn-outofsiliconcontrolledrectifier;auxiliaryswitchcontactdisplacement

SUNShi-guo(ZhanjiangElectricPowerCo.,Ltd,Zhanjiang524099,China)

07-08-116ApplicationofVariableFrequencyControlTechniqueonMachineintheBoiler

Abstract:Thispaperanalyzedtheactualityoftraditionalslipregulatingspeedmotorusingonpulverizedcoalfeeder,introducedtheapplicationofvariablefrequencycontroltechniqueonthepulverizedcoalfeederofpowerplant.Thistechniquecouldnotonlysavetheenergysources,butalso

simplifytheoperation,andimprovethereliabilityofthesupplyofboilerfuel.

Keywords:variablefrequencycontroltechnique;pulverizedcoalfeeder;application

07-09-102CauseAnalysisofRelayContactorBurningOut

NONGSui-feng(GuangzhouOtisElevatorCo.,Ltd,

Guangzhou510425,China)

Abstract:Intheelectriccontrolsystem,asthemainelectricperformcomponent,therelaycontactorassumethekeycontrolfunction.Muchrelaycontactorfailureiscausedbythecontactorinnerfailure,butsomerelaycontactorfailureiscausedbyotheroutsidefactor.Thistextaimsatsomerelaycontactorsburnedoutfailure,doestheanalysisandtest,andfindsouttherealcausefinally.

Keywords:temperaturerise;burnout;heat;winding

07-09-118TheFailureAnalysisofVariableElevatingHydraulicSystemofAutocrane

Nanning530031,China;2.GuangxiHydraulicandElectricPolytechnic,Nanning530023,China)

LINYong,SUWan-qing(1.CityConstructionInvestmentCo.,Ltd,Abstract:Thearticleintroducestheprincipleofvariable

elevatinghydraulicsystemofautocranebriefly,makesclearthatfailurealwayscausedbybalancevalves,anddefinesreasonsandcountermeasuresafteranalyzingtheaffect,necessityandmechanismofbalancevalve.

Keywords:autocrane;hydraulic;variableelevation;failureanalysis

07-09-105FailureAnalysisofDieCuttingMachineandImprovementofItsProtectiveDevices