抢险救援消防车液压系统设计说明书(4)

腿收起，轮胎着地。为此，在汽车的后端设置两条支腿，每条支腿均配置有液压缸。后支腿两个液压缸用另一个三位四通手动换向阀控制其收、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。

⑵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。本机为小吨位随车吊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，在油路中设置了平衡阀,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控制，在其工作过程中，通过改变手动换向阀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左位工作，其油路为：

进油路：过滤器→液压泵→手动换向阀右位→手动换向阀左位→平衡阀中的单向阀→变幅液压缸下腔。

回油路：变幅液压缸上腔→手动换向阀左位→手动换向阀中位→手动换向阀中位一油箱。

吊臂减幅时，三位四通手动换向阀右位工作，其油路为

进油路：过滤器→液压泵→手动换向阀右位→手动换向阀右位→变幅液压缸上腔。

回油路：变幅液压缸下腔→平衡阀→手动换向阀右位→手动换向阀中位→手动换向阀中位→油箱。 ⑶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Ⅰ号伸缩油缸活塞面积大，Ⅱ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Ⅱ号伸缩油缸伸出。

平衡阀Ki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，在油路中设置了平衡阀。吊臂伸缩运动由三位四通手动换向阀控制，当三位四通手动换向阀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→液压泵→手动换向阀右位→手动换向阀中位→手动换向阀左位→平衡阀11中的单向阀→伸缩液压缸下腔。

回油路：伸缩液压缸上腔→手动换向阀左位→手动换向阀中位→油箱。 吊臂缩回时的油路为：

进油路：过滤器→液压泵→手动换向阀右位→手动换向阀中位→手动换向阀右位→伸缩液压缸上腔。

回油路：伸缩液压缸下腔→平衡阀→手动换向阀右位→手动换向阀中位→油箱。

⑷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0-5r／min。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、梭阀、制动器组成的回转缓冲装置。回转液压马达的回转由三位四通手动换向阀控制，当三位四通手动换向阀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→液压泵→手动换向阀右位→手动换向阀中位→手动换向阀中位→手动换向阀左(右)位→正反转平衡阀→回转液压马达。

回油路：回转液压马达→正反转平衡阀→手动换向阀左(右)位→油箱。 ⑸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手动换向阀的开口来调节。回路中设有平衡阀，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。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。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。 2.2.3 抢险救援消防车液压系统的特点

该系统为双泵双回路、开式、串联系统，采用了换向阀串联组合，不仅各机构的动作可以独立进行，而且在轻载作业时，可实现起升和回转复合动作，以提高工作效率；系统中采用了平衡回路、缩紧回路和制动回路，保证了起重机的工作可靠，操作安全；采用了三位四通手动换向阀换向，不仅可以灵活方便地控制换向动作，还可通过手柄操纵来控制流量，实现节流调速。在起升工作中，除了分合流油路可方便实现高低速切换外，将节流调速方法与控制发动机转速的方法结合使用，可以实现各工作部件微速动作；各三位四通手动换向阀均采用了M型中位机能，使换向阀处于中位时能使系统卸荷，可减少系统的功率损失，适宜于起重机进行间歇性工作。

注：平衡阀主要的功能不是锁定执行元件的位置,是用来防止执行器失速或惯性冲击的。

3液压缸的设计和计算

3.1液压油缸的方案选择

3.1.1 液压缸的种类

⑴活塞式液压缸：活塞式液压缸根据其使用要求不同可分为双杆式和单杆式两种。

①双杆式活塞缸 活塞两端都有一根直径相等的活塞杆伸出的液压缸称为双杆式活塞缸，它一般由缸体、缸盖、活塞、活塞杆和密封件等零件构成。根据安装方式不同可分为缸筒固定式和活塞杆固定式两种。

②单杆式活塞缸 所示，活塞只有一端带活塞杆，单杆液压缸也有缸体固定和活塞杆固定两种形式，但它们的工作台移动范围都是活塞有效行程的两倍。 ③差动油缸单杆活塞缸 在其左右两腔都接通高压油时称为：“差动连接”。

⑵柱塞缸 它只能实现一个方向的液压传动，反向运动要靠外力。若需要实现双向运动，则必须成对使用。这种液压缸中的柱塞和缸筒不接触，运动时由缸盖上的导向套来导向，因此缸筒的内壁不需精加工，它特别适用于行程较长的场合。 ⑶其他液压缸

①增压液压缸。增压液压缸又称增压器，它利用活塞和柱塞有效面积的不同使液压系统中的局部区域获得高压。它有单作用和双作用两种型式，显然增压能力是在降低有效能量的基础上得到的，也就是说增压缸仅仅是增大输出的压力，并不能增大输出的能量。

单作用增压缸在柱塞运动到终点时，不能再输出高压液体，需要将活塞退回到左端位置，再向右行时才又输出高压液体，为了克服这一缺点，可采用双作用增压缸，

②伸缩缸。伸缩缸由两个或多个活塞缸套装而成，前一级活塞缸的活塞杆内孔是后一级活塞缸的缸筒，伸出时可获得很长的工作行程，缩回时可保持很小的结构尺寸，伸缩缸被广泛用于起重运输车辆上。

伸缩缸的外伸动作是逐级进行的。首先是最大直径的缸筒以最低的油液压力开始外伸，当到达行程终点后，稍小直径的缸筒开始外伸，直径最小的末级最后伸出。随着工作级数变大，外伸缸筒直径越来越小，工作油液压力随之升高，工作速度变快。

③齿轮缸。它由两个柱塞缸和一套齿条传动装置组成，柱塞的移动经齿轮齿条传动装置变成齿轮的传动，用于实现工作部件的往复摆动或间歇进给运动。

根据消防车的工作需要臂液压缸应选用缸体固定的单杆式活塞缸,即HSG型工程液压缸，HSG型工程液压缸为双作用单活塞杆式液压缸,具有安装连接方式多样以及可带缓冲装置等特点。综上所选HSG缸液压结构如图3.1所示

图 3.1 3.1.2 液压缸承载力的计算

液压缸承载力，是液压缸承受所有外部载荷的总称，它包括工作负载，外摩擦负载和惯性负载。承载力按下式计算[6]：

PN=Pn+Pm+Pg (3.1)

式中 PN ????液压缸总承载力(N)

Pn ????工作负载(N)

Pm????外摩擦负载(N)

Pg????液压缸运动速度变化时产生的惯性负载(N)

3.1.2臂工作负载的分析

举升油缸下端与下臂铰接，上端与滑架铰接，其作用力主要用于举升臂架，改变臂架与地面的角度，从而使之适应不同的工作要求。

计算液压缸负载力时,必须对液压缸所处的工作状况进行全面分析。首先正确地确定作用在液压缸上的力。在不同工作条件下，液压缸承受的力往往是变化的，这就需要求出最大的力。此液压缸在力臂处于水平位置时，作用在支承液压轴线上的分力为最大，所以此时受力最大（图3.2）。

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