第四节回转式起货机的液压系统实例.ppt

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1、,第四节 回转式起货机的液压系统实例,9-4 回转式起货机的液压系统实例,在各种液压起货机中，回转式起货机的液压系统比较复杂，因此，下面就选择较具典型意义的回转式起货机的液压系统加以说明。有关的技术数据请参阅说明书。 一、利布赫尔(LIEBHERR)B51416型回转式起货机的液压系统 图911即为B51416型起货机起升机构的液压系统图(图注略)。 9-11 利布赫尔B51416起货机液压系统起升机构原理,利布赫尔B5-16起货机,9-4-1 起升机构液压系统,起升机构液压系统采用由双向比例变量的斜轴式轴向柱塞泵A和定量油马达C所组成的闭式系统。为了在超载和制动时限压，系统设有溢流阀14a，

2、14b。 由于管路4在货物升降和制动时始终承受高压，管路5始终承受低压，故阀14a整定压力较高，为27MPa；阀14b整定压力较低，为10MPa。系统实际的最大工作压力是由高压继电器16决定的，整定压力为25MPa。 当高压管路4中的油压超过该整定值3s后，起升控制电路就会断电，油泵A也就被迫回中并刹车。,9-4-1 起升机构液压系统,由于起升机构只有单侧油路承受高压，故用来泄油的低压选择阀7采用二位阀。 补充油液由齿轮补油泵月(见图914)经滤器21、管路24以及单向阀15提供，补油压力由溢流阀6确定，整定压力为2，8MPa。 膜片式气体蓄能器22的工作原理类似往复泵的空气室，用以保持一定的

3、补油压力。 当低压管路压力低于补油压力继电器13的整定值06MPa时，起升(或回转)就会中断并报警。补油泵召同时为油马达C的常闭式液压制动器8提供控制油。,9-4-1 起升机构液压系统,油泵A的伺服变量机构的控制油由齿轮泵D(见图914)经管路28供给，控制油压由溢流阀29决定，整定值为35MPa。 膜片式气体蓄能器27用以保持控制油压稳定。当控制油压低于控制油压继电器30的整定值(1MPa)时，主电机就会断电停车并报警。 当控制手柄朝“起吊”方向板动时，比例线圈61Y1就会通过与手柄移动幅度成比例的电流，使行程控制器9的输出位移及油泵A的流量都与之成比例。 无论是将起升机构控制手柄扳向起升方

4、向还是下降方向，都能使刹车控制阀12的控制线圈电路上的相应开关闭合，,9-4-1 起升机构液压系统,但要使阀12的控制线圈接通，还必须同时使压力记忆继电器18的电触头闭合，才能使控制油进入机械制动器8的油缸而松闸。 系统加设压力记忆继电器是为了在停车后重新起动时，保证制动器只有当高压管路中恰好建立起停车前的油压时方能松闸，以防止过早松闸导致货物瞬间下坠，产生液压冲击。 图9-12即表示压力记忆继电器的示意图。,9-4-1 压力记忆继电器的工作原理,起升时，高压油管根据负荷大小产生一定的工作油压，该油压通过主活塞3将摇臂6顶到一定的角度，同时使开关5接通，亦即使刹车电磁阀12的控制线圈通电，于是

5、制动器进油松闸；与此同时，通制动器的控制油也被引到辅活塞1的下方，以使辅活塞杆顶住摇臂右端，从而使摇臂在工作油压变化时能够跟随主活塞3的移动而转动。,9-4-1 压力记忆继电器的工作原理,当起升中途停车时，由于刹车电磁阀失电，制动器就会因控制油的泄出而抱闸，辅活塞下面的油压随之消失；这时，主活塞3因工作油压降低而下移，但摇臂却因弹簧8的紧压而仍然停在原处，于是开关5开启。这样，当重新起动而“起升”时，在高压管 路中的油压尚未恢复到原来的数值以前，由 于开关5尚未接通，制动器就不会松闸，只有当主管中的油压恢复到原来的工作油压时，活塞3才会被推回到先前的位置，将开关5闭合，这时制动器才会松闸.,9

6、-4-1 起升机构液压系统,当将起升机构的控制手柄扳下“下降”方向时，为了避免因高压油管中的油压不足而使货物瞬间下坠，故在电路设计上仍然是先使比例线圈61Y1通电，以便先让泵A向高压油管供油，直至该管路已建立起足够的油压并使压力记忆继电器的触点闭合时，制动器才会松闸；同时比例线圈61Y2也才会通电，并使61Y1同时断电，于是泵A也就转而向低压油管5供油。 当手柄扳回中间位置时，61Y1或61Y2失电，伺服装置使泵A回复零位，而且只有当泵A回到零位并使其零位开关断开时，才能使刹车电磁阀12断电，制动器也才会因油缸泄油而抱闸，从而可避免过早抱闸而导致制动带的严重磨损。万千泵A控制系统发生故障，以致

7、在手柄回中1s钟后泵仍未回到零位，则刹车电磁阀也会在延时继电gS的作用下断电而刹车。,图9-13 比例泵的功率限制原理,图913给出了比例泵功率限制器(图911中的元件17)的原理。由图可见，当负荷越大时，高压油管中的工作油压就越高，功率控制器4油缸中的活塞也就会产生更大的位移，因而即可通过限制伺服滑阀5最大位移量的方法，限制油泵的最大流量，从而实现功率限制。,9-4-1-2 回转机构的液压系统,回转机构的液压系统如图914所示(图注略)，它也采用由双向比例变量的斜轴式柱塞泵E和定量油马达F组成的闭式系统。由于回转机构的两条主油路34、35都可承受高压，故限压溢流阀42a、426整定值相同，都

8、为25Mh，而泄油用的低压选择阀43则采用可双向工作的三位阀，其泄油压力由溢流阀36整定为2.8MPa。 油泵E也采用与起升机构类似的电气操纵机构。当船舶倾斜以致使回转负荷增加时，主油路的工作油压亦将增高。这时，高压管路中的油液就会经梭阀32进入恒功率限制器31的油缸，使泵正的流量调节范围受到限制。 回转机构的其它工作情况与起升机构类似，但不设压力记忆继电器，控制用油由补油泵B供给。,9-4-1-2 变幅机构液压系统,该起货机采用双作用油缸Ka、kb作变幅机构的执行元件，见图9-14。油泵G采用可同时补偿径向和轴向间隙的高压内齿轮泵。 由于变幅机构工作时间较少，泵的流量亦较小，故而采用了运行经

9、济性虽然较差，但却比较简单的开式系统。 该系统采用了由电磁式比例换向阀和压力补偿器组成的所谓比例复合阀；它是一种多功能的组合阀，包括电磁式比例先导阀68、液动主换向阀70(图上用三位六通阀表示，实际上是由两个同步动作的三位四通阀并联组成)、定差溢流阀65和直动溢流阀77。,9-4-1-2 变幅机构液压系统,装置起动后，当变幅控制手柄置于中位时，上仰比例电磁线圈62Y1和下俯比例电磁线圈62Y2都不通电，先导阀68和主阀70即均处于中位，油缸Ka，Kb的油路靠远控平衡阀73锁闭。这时因主阀油路A2、B2皆无油压输出，滑阀76处于其下框所示的状态，使定差溢流阀65的弹簧侧油腔经冷却器69、回油滤器

10、 67连通泄油管，故阀65变成整定压力为0.6MPa的卸荷阀，使主泵G的排油经管路64、定差溢流阀65、油冷却器69和回油滤器67等回油箱。,利布赫尔B5/14-16起货机液压系统回转机构原理图,9-4-1-3 变幅机构液压系统,如将控制手柄向上仰方向扳动，则比例电磁阀62Y1就尝通过与手柄扳动幅度成正比的电流，使先导阀68按比例地向左移过一定的距离，于是输出控制油，使主阀70右移。 在主阀阀芯与导阀之间设有反馈杆69，它可保证主阀的位移量与电流信号的输入量成正比，从而提高控制精度。这样，主阀输出的油流也就从丑：经油路72顶开平衡阀73和单向节流阀74中的单向阀，进入变幅油缸的下腔，与此同时，

11、变幅油缸上腔的回油则经油路71主阀70的月：油口和T油口返回油箱，于是吊臂仰起。 主阀的A2油口则使输出的油压经节流孔75、下移的滑阀76通到定差溢流阀65的弹簧侧油腔，这样，定差溢流阀65的开度也就改由主阀前后的油压差来控制，使该压差保持在阀65的整定值o.6MPa左右，从而实现了溢流节流调速，使通过主阀的流量基本上取决于控制手柄的扳动幅度，而不受负载压力大小的影喃。 当吊臂仰起时的工作油压超过直动溢流阀77的整定值19.5MPa时，阀77就会开启，于是定差溢流阀65又会像先导溢流阀的主阀那样开启泄油。,利布赫尔B5/14-16起货机液压系统变幅机构原理图,9-4-1-3 变幅机构液压系统,

12、当控制手柄向下俯方向扳动时，比例电磁线圈62Y2就会通电，使主阀70，按比例左移，于是主泵G的排油也就经主阀上的刀1油口和油路78通到变幅油缸尺d、Kb的上腔，与此同时油缸下腔的排油则经单向节流阀74和远控平衡阀73(这时已曲变幅油缸上腔的进抽压力推到右框位置)节流限速，而从油路72、主阀油口A1、T回油箱，于是吊臂也就下俯。这时油泵G的最大工作油压也改由溢流阀?9整定为9MPa。 图中，油冷却器69采用风冷，所用风机由起货机电路中的温度继电器控制，当机房温度高于10时，该温度继电器就会使风机自动起动，而当机房温度低于10时，则又停掉风机，并使机房电加热器投人工作。,9-4-1-4 机械限位保

13、护,吊钩高位保护 在起升吊钩或俯下吊臂的过程中，当吊钩接近吊臂前端时，即会使电气限位开关动作，这时相应的控制电路断开了，于是起升吊钩或俯下吊臂也就无法进行。 吊货索滚筒终端保护 当吊货索滚筒在吊钩起升过程钢缆卷满或落下吊钩过程钢缆只剩3圈时，都会使各自的限位开关动作，从而使操作无法再继续进行。 在采用油马达作变幅机构执行元件的起货机中，还设有吊臂高位和低位(通常约在水平线以上250)限制，并只有在作业开始和结束时用钥匙闭合相应的手动开关，才能在最低限位角下操纵吊臂。 上述的限位保护也有的靠在液压系统中设置顶杆式机械控制滑阀来实现的，对于这样的起货机，使用时必须注意防止顶杆和滑阀卡阻。,9-4-

14、1-4 设备连锁保护,通风门连锁保护 作业时起货机中心机组前后的通风门必须打开，否则因限位开关不能闭合，主电机就不能起动。 油冷却器连锁保护 作业时，必须将油冷却器风机的电源开关打开，以便由智路中的相应的温度继电器加以控制，否则主电机也不能起动，并且报警。 电机的自动加热和除潮 在起货机的电机中设有200W的电加热器，工作时只要将其手动开关闭合，就会使电动机在起动以前和暂停工作期间因常闭触头闭合而投人工作，以保护电机不受潮气侵袭。,9-4-1-4 液压油工作状况保护,补油低压保护 当补油压力低于0.6MPa时，压力继电e0就会动作，使起升和回转机构无法动作，并在控制手柄一离中位时就会报警。 控

15、制油低压保护 当控制油压低于1MPa时，延时3s后相应的压力开关就会动作，切断主电机控制电路，同时报警。 起升高油压保护 当起升机构超载以致使高压管路中的油压升高到25MPa以上时，则相应的压力继电器就会动作，如压力升高持续3s，则就会使起升动作中断，同时报警。 高油温保护 当中心机组油温高于85时，则电路中的温度继电器就会断路，使主电机断电并报警。 低油位保护 当中心机组油位低于规定值时，油位继电器就会断路，并在持续3s以后使主电机断电并报警。,9-4-1-4 电气工作状况保护,主电机过电流保护 当主电机电流高于额定值一段时间以后，则热敏元件就会动作，使主电机断电并报警。 主电机高温保护 当

16、主电机温度上升到155以上时，电机绕组内的热敏元件就会动作，使主电机断电停车。 电子放大器(比例电磁线圈用)高温保护 当电子放大器温度高于85时，通过热敏电阻就会切断控制回路并发出警报。 控制电流过高保护 当控制电流大于16A，则主开关就会跳闸。 除上述各种安全保护外，在电气主回路中还设有短路保护和过载保护以及主电机起动时自动进行Y-转换，经10s后转换结束，正常运行指示灯亮等。,9-4-2-1 起升回路液压系统,图916所示的是起升回路液压系统图(图注略)。其功能如下。 当控制手柄位于中位时，斜轴式变量泵1111和1112在中位运转，且马达控制阀11411(在右位)使油缸旁通，油马达被常闭式

17、制动器刹住，起升系统并不工作。 如将控制杆推向“右”侧，则起升系统即处于重载低速工况。这时，控制阀1221的电磁线圈b通电，其B口供油，马达控制阀11411即从图示的卸荷状态转换到中位，于是油马达全排量工作(低速、大扭矩)。如将控制杆推向“左”侧，则起升系统处于轻载高速工况。这时，控制阀1221的电磁线圈口通电，使A、刀油口同时供油，于是，马达控制阀1141l被推向最左位，油马达仅以一半排量工作，使得马达的运转速度提高一倍，而其起重能力理论上则降为原来最大起重能方的一半(实际由于摩擦力的影响，只及原来的40左右)。,9-4-2-1 起升回路液压系统,如果起吊的货重对高速档操纵来说已经是超负荷了

18、，则压力开关1311就会将控制阀1221改为线圈6通电，使马达控制阀11411转换到低速位置(中位)。 无论手柄是在高速侧还是在低速侧，只要向前或向后移动手柄，则控制阀1226通电，自1221阀A口来的油就会进入制动油缸1211、1212，使制动器松闸，同时将通过伺服变量机构11118、9和11128、9使油泵改变排向和排量，从而相应的实现下降和起升。而油泵1111和1112是电液比例泵，其流量(亦即货物的起落速度)正比于控制手柄的偏移量。,起升回路液压系统,9-4-2-1 起升回路安全保护元件,(1)安全阀1111(1112)2、3和制动溢流阀1141-21及22 如果回路中的压力高于限定值

19、或回路中有液压冲击，将会被这些阀件释放， (2)压力开关131l(过载阀) 当回路在高速操纵过载时，压力开关1311就会将装置切换成低速运行状态 而当回路在低速操纵时过载就会停止泵电动机的工作， (3)压力开关1381 如果回路的补油压力不足，则此压力开关就会停止泵电动机的工作，以确保安全。,9-4-2-1 起升回路安全保护元件,为了便于工作油液散热，起升系统采用的是半闭式系统。 图916的下部示出补油控制回路的液压系统。辅泵4113输出的油经单向阀4177和1211(1212)的17、18进入系统低压则。 而低压侧的部分油液则经低压选择阀4325 (由系统高压侧油压推动液动换向阀43251控

20、制)，经背压阀4148、冷却器4211等流回油箱。 补油压力设定在1.92.5MPa之间，由补油背压阀4148调定. 控制回路是向制动器及泵伺服变量机构等提供控制油。 控制油压为3.03.3MPa，由溢流阀4147整定,9-4-2-2 变幅机构液压系统,图917示出了变幅机构液压系统原理图。通常变幅和回转是用同一个控制手柄进行操作的，前后移动则变幅，左右移动即回转。 将控制手柄从中位后移提升吊臂，那么控制阀2221通电上移，接通PA，控制油进入制动器油缸2211，使制动器松闸，同时使中位阀21312左移，于是主回路的中位旁通油路切断，而手柄的偏移量与电磁先导阀9的电流信号大小成正比，从而改变液

21、动换向阀8的偏移量，于是泵1的流量就会正比于手柄的偏移量。 从而控制吊臂仰起的速度。俯落吊杆时，只需将控制手柄向前推移，则除了泵的流向改变外，其余功能与仰起时相同。,9-4-2-2 变幅机构液压系统,变幅系统也是半闭式系统，部分工作油液从低压侧油路经节流阀4326泄往油箱。补油则 经单向阀211117、18、11、12及211217、16、11、12补入系统。变幅回路设有以下安全保护元 件：制动溢流阀2341“主油路安全阀21112、3及21122、3，主泵控制油安全阀21114、5及 21124、5，压力开关2481。如果补油压力不足，压力开关2481就会停止泵电动机的工作。,回转机构液压系统,图9-18,9-4-2-2 回转机构液压系统,将控制手柄向左或向右移动(使吊体向左或右回转)，则电磁阀3221通电下移 使PA接通，于是制动器3211、3212松闸，中位旁通装置31271隔断 油泵3111-1工所产生的压力油流量将正比于控制手柄的偏移量 如要改变回转方向，只需反向操纵控制手柄即可。 回转机构液压系统也是半闭式系统 泄油经低厢选择阀31272泄往油箱 补油则经单向阀311117、18及11、12补人 本系统设有主油路安全阀31122、3和主泵控制油安全阀31144、5,