液壓汽車起重機支腿回路原理分析與故障診斷

張姍

Abstract： This year′s "Government Work Report" proposed to "strengthen the construction of new infrastructure" to cope with the impact of the epidemic on the economy and promote current economic growth. In infrastructure construction， the development of hydraulic technology has played a key role in my country′s infrastructure construction. This article focuses on analyzing the working principles and common failures of hydraulic truck crane legs. Crane legs are an important part of cranes. The reliability of its hydraulic system determines whether the truck crane can work normally and run stably. Therefore， it is very necessary to analyze the working principle and common failures of truck crane legs， whether from an economic point of view or from a safety point of view.

關(guān)鍵詞： 起重機支腿;工作原理;常見故障

Key words： crane outrigger;working principle;common fault

中圖分類號：U469.7 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2022）04-0155-03

0 ?引言

近年來，隨著經(jīng)濟全球化的影響，我國的制造業(yè)得到了快速發(fā)展，在制造業(yè)中占據(jù)半壁江山的液壓系統(tǒng)在各類控制與動力傳輸?shù)墓I(yè)活動中已然占據(jù)了舉足輕重的地位，被廣泛的應(yīng)用在國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域當(dāng)中。所以，制造業(yè)的發(fā)展也因此帶動了起重運輸產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，起重機械作為我國工業(yè)生產(chǎn)的重要支柱，在我國的經(jīng)濟建設(shè)中起著舉足輕重的作用;

汽車起重機是起重機的一個重要分支。汽車起重機指的是在普通汽車底盤或特制汽車底盤上的一種起重機，它的駛駕駛室與起重操縱室是分開的。這種起重機具有機動性好轉(zhuǎn)移迅速的優(yōu)點。但同時，在工作過程中，汽車起重機的支腿必須打開，而且汽車起重機不能帶負(fù)荷行駛，也不適合在松軟的場地上工作。對于汽車起重機而言，它是集機電液于一體的大型特種裝備，已在我國得到廣泛的使用，相較其他機械裝備，起重機在工作過程中主要完成的是汽車的吊裝作業(yè)，吊裝的安全問題日益得到人們的重視，所以，起重機的可靠性與安全性尤為重要，在整個起重機工作過程中，如何避免事故的發(fā)生，其支腿液壓回路的穩(wěn)定性決定了整個設(shè)備的穩(wěn)定性與安全性，在使用中支腿液壓系統(tǒng)的故障很有可能會出現(xiàn)人員傷亡，造成巨大的經(jīng)濟損失。因此，起重機支腿液壓系統(tǒng)的可靠性以及安全性成為我們關(guān)注的焦點問題。在考慮安全的前提下，我們也必須學(xué)會診斷常見的支腿液壓回路的故障，來確保整個液壓系統(tǒng)安全可靠運行。本文主要以QY-8型汽車起重機為例，展開分析起重機支腿液壓回路的工作原理和常見故障。

1 ?汽車起重機結(jié)構(gòu)

QY-8型汽車起重機主要是由上車和下車底盤兩大部分組成，其中上車主要包括轉(zhuǎn)臺、吊臂、配重等。通過獨立的上車發(fā)動機直接帶動主泵工作，并由電磁閥調(diào)節(jié)流量，達到控制吊臂油缸、吊臂變幅、配重、轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)等動作的順利運轉(zhuǎn)。下車底盤部分則通過另外一個獨立的發(fā)動機，負(fù)責(zé)下車行走，以及下車支腿的收縮等動作。

汽車起重機工作過程中主要是利用與其相配套的載重汽車為基本部分，然后在其上添加相應(yīng)的起重功能部分，從而組成完整的汽車起重機，整個工作過程中，利用汽車自備的動力作為起重機的液壓系統(tǒng)動力部分;QY-8型汽車起重機的外形結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。

2 ?起重機支腿回路原理分析

起重機在工作過程中，主要用來完成吊裝作業(yè)，由于汽車的輪胎為彈性支撐物，承受重壓力會產(chǎn)生彈性變形，所以在起重過程中，由于輪胎的彈性變形，不能保證工作的可靠性，因此，在起重過程中，需要依靠四條液壓支腿回路將整個汽車抬起來，使輪胎不受力，與此同時，將起重機的各個部分展開，從而進行起重作業(yè);當(dāng)需要轉(zhuǎn)移起重作業(yè)現(xiàn)場時，將起重機的各個部分收回到汽車上，使汽車恢復(fù)到車輛運輸狀態(tài)，實現(xiàn)轉(zhuǎn)移作用。此外，利用起重機液壓支腿回路支撐起重機的同時，也增加了汽車的支撐跨距，提高了汽車起重機整體的穩(wěn)定性?？梢姡仁瞧鹬貦C非常關(guān)鍵的零部件之一，支腿對汽車起重機的整體抗傾覆性起決定性作用。

汽車起重機支腿的工作過程為：在起重機依據(jù)工作要求定位良好之后，首先放下前支腿，而后再放下后支腿，吊裝工作完畢后再將支腿收起，完成以上放下與收回支腿的工作之后汽車才能行駛。通過市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前，在國產(chǎn)的QY-8噸起重機中，H型支腿運用較多。主要是因為它的支持力很強，而且具有較大的跨距大，穩(wěn)定性也比較高。其主要原因是在液壓回路中設(shè)置了雙向液壓鎖，雙向液壓鎖的安裝保證了液壓系統(tǒng)的絕對鎖緊，因此也確保了系統(tǒng)的安全性。如圖2所示，為支腿液壓系統(tǒng)的工作原理圖。

工作過程中，前支腿伸出控制油路為：

電機帶動液壓泵開始工作，與此同時，手動控制三位四通M型中位換向閥5A使其工作在左位，此時進油路為：油箱→濾油器→泵→換向閥5A左位→液控單向閥4上方進油口（與此同時進入液控單向閥4下方控制油口）→前支腿缸無桿腔，前支腿伸出。

回油路為：前支腿缸無桿腔→液控單向閥4下方出油口→換向閥5A左位→油箱。

后支腿的伸出需要通過三位四通M型中位換向閥5B來控制，其控制方式與油路和前支腿伸出油路相似;

前支腿縮回控制油路為：手動控制三位四通M型中位換向閥5A使其工作在右位，此時進油路為：油箱→濾油器→泵→換向閥5A右位→液控單向閥4下方進油口（與此同時進入液控單向閥4上方控制油口）→前支腿缸有桿腔，前支腿縮出。

回油路為：前支腿缸有桿腔→液控單向閥4上方出油口→換向閥5A右位→油箱。

后支腿的縮回需要通過三位四通M型中位換向閥5B來控制，其控制方式與油路和前支腿縮回油路相似;

整個工作過程中，如果三位四通M型中位換向閥工作在中位，可以實現(xiàn)液壓泵的卸荷，可見整個系統(tǒng)的可靠性由兩對液控單向閥（液壓鎖）來實現(xiàn)，液壓鎖確保了支腿工作的穩(wěn)定性，液壓鎖的使用也提高了整個起重機系統(tǒng)的可靠性。

3 ?起重機支腿回路常見故障分析

支腿液壓回路出現(xiàn)故障的原因可能是多方面的。比如，由于液壓系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定、壓力失控、速度失控或者系統(tǒng)的泄漏、元件的堵塞都會導(dǎo)致液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障。總體來說，按照組成部分來說，可分為動力元件的故障、執(zhí)行元件的故障、控制元件的故障和輔助元件的故障。在起重機械中動力元件通常為液壓泵，其主要功能是將機械能轉(zhuǎn)化油液液壓能，使系統(tǒng)產(chǎn)生壓力。執(zhí)行元件主要是液壓缸，故障原因大多表現(xiàn)為內(nèi)泄漏和外泄漏?？刂圃糜诳刂埔簤合到y(tǒng)中油液的壓力、流量和流向，控制元件的損壞會造成內(nèi)泄或者設(shè)備失控。輔助元件主要包括油箱、過濾器、油管等等，起重機液壓系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)問題易產(chǎn)生附著的污物，使其發(fā)生堵塞等。

前面我們分析了支腿液壓系統(tǒng)的工作原理，從原理圖可知，液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。而且對于液壓系統(tǒng)本身來說，系統(tǒng)的故障具有很強的隱蔽性與偶然性，再加之液壓系統(tǒng)很容易受到外界因素的影響。因此，造成了系統(tǒng)維護與檢修的困難。整個系統(tǒng)維修的不徹底不僅影響設(shè)備的正常運行，更重要的是存在安全隱患。

下面，我們主要針對支腿液壓系統(tǒng)常出現(xiàn)的四大故障——支腿動作緩慢無力、支腿自動回縮、支腿自動下落、支腿收放失靈，做一詳細分析，為日后的研究奠定一定的理論基礎(chǔ);

①支腿動作緩慢無力。

造成支腿動作緩慢無力的主要原因有三點：

1）液壓油源部分引起的故障。

液壓油源部分的故障有可能是液壓泵引起的故障也有可能是油箱油量不足導(dǎo)致的;其中液壓泵產(chǎn)生故障的原因又可以分為兩種;一方面有可能是液壓泵的流量不足導(dǎo)致的，比如泵體內(nèi)充滿油液并有空氣，這會導(dǎo)致液壓泵流量不足，再比如液壓泵吸入管路漏氣，也會導(dǎo)致液壓泵的流量不足，或者液壓泵變量機構(gòu)偏角太小也會導(dǎo)致泵的流量不足;另一方面液壓泵也有可能是因為嚴(yán)重泄漏導(dǎo)致泵處故障，比如，缸體與配油盤磨損、柱塞與缸體磨損、中心彈簧損壞、泵軸油封損壞等，都會導(dǎo)致泵的嚴(yán)重泄漏;也都會引起液壓油源部分引起的故障。

2）控制油路引起的故障。

控制油路引起的故障主要可以從三方面分析;一方面有可能是溢流閥產(chǎn)生故障導(dǎo)致的，比如溢流閥無法達到預(yù)定壓力，可能是因為溢流閥的調(diào)壓彈簧失效、或是導(dǎo)閥與閥座密封不良、或是主閥芯阻尼孔堵塞、或是主閥芯與閥座配合不良等原因?qū)е乱缌鏖y無法達到預(yù)定壓力;另一方面有可能是因為換向閥的故障導(dǎo)致的，比如換向閥卡住異物或是換向閥彈簧失效或者太緊都會導(dǎo)致?lián)Q向閥失效;第三方面可能是過濾器或油路阻塞導(dǎo)致的。

3）液壓缸引起的故障。

液壓缸引起的故障，比如液壓缸的摩擦阻力太大、液壓缸漏油嚴(yán)重、液壓缸負(fù)載過大或者液壓缸筒進油口被活塞阻塞等原因都有可能導(dǎo)致液壓缸產(chǎn)生故障。

②支腿自動回縮。

造成支腿自動回縮的主要原因有兩點：

1）控制油路引起的故障。

控制油路引起的故障主要可以從三方面分析;一方面有可能是換向閥故障導(dǎo)致的，比如換向閥聯(lián)結(jié)螺釘松動、或是換向閥密封圈失效或是換向閥表面磨損導(dǎo)致;另一方面有可能是因為液壓鎖故障導(dǎo)致的，比如液壓鎖內(nèi)有異物、或是液壓鎖彈簧失效或是液壓鎖閥體磨損或是液壓鎖密封不良、液壓鎖閥芯與閥體配合不良等原因?qū)е乱簤烘i產(chǎn)生故障;第三方面可能是上腔油路泄漏導(dǎo)致控制油路產(chǎn)生故障。

2）液壓缸引起的故障。

液壓缸引起的故障，比如液壓缸的油封損壞、活塞磨損或是缸筒磨損等原因都有可能導(dǎo)致液壓缸產(chǎn)生故障。

③支腿自動下落。

造成支腿自動回縮的主要原因有三點;

1）控制油路引起的故障。

控制油路引起的故障主要可以從三方面分析;一方面有可能是換向閥故障導(dǎo)致的，比如換向閥聯(lián)結(jié)螺釘松動、或是換向閥密封圈失效或是換向閥表面磨損導(dǎo)致;另一方面有可能是因為液壓鎖故障導(dǎo)致的，比如液壓鎖內(nèi)有異物、或是液壓鎖彈簧失效或是液壓鎖閥體磨損或是液壓鎖密封不良、液壓鎖閥芯與閥體配合不良等原因?qū)е乱簤烘i產(chǎn)生故障;第三方面可能是下腔油路泄漏導(dǎo)致控制油路產(chǎn)生故障。

2）液壓缸引起的故障。

液壓缸引起的故障，比如液壓缸的油封損壞、活塞磨損或是缸筒磨損或者活塞桿的磨損等原因都有可能導(dǎo)致液壓缸產(chǎn)生故障。

④支腿收放失靈。

對于支腿收放失靈的問題，產(chǎn)生的原因較多，我們通過思維導(dǎo)圖的形式展展示出來。（圖3）

4 ?總結(jié)

以上，我們以支腿液壓系統(tǒng)為例，通過對支腿液壓系統(tǒng)工作原理的分析，介紹了液壓系統(tǒng)與液壓元件的故障模式，并對汽車起重機支腿液壓系統(tǒng)常見的四種典型故障的原因作了分析，希望通過以上分析可以對汽車起重機工作的可靠性提出相關(guān)的建議。

參考文獻：

[1]石紅霞，蘇欣平，李欣.汽車式起重機支腿液壓支路故障樹診斷分析法[J].流體傳動與控制，2008，03：52-53.

[2]李鵬.起重機液壓起升機構(gòu)可靠性分析及安全評價[D].太原科技大學(xué)，2013.

[3]王紅光.汽車起重機液壓系統(tǒng)常見故障分析與初探[J].裝備維修技術(shù)，2020（01）：155.

[4]劉躍武.吊裝作業(yè)中汽車起重機的選型及吊裝作業(yè)分[J].山西建筑，2020，46（04）：160-164.