佛山吊车出租佛山三水区吊车租赁禅城出租

  • A+
所属分类:吊车
汽车起重机构造三_机械/仪表_工程科技_专业资料。回转轴承亦称滚盘,是在普通滚动轴承的基础上发展起来的,但一般滚动轴承内、外圈的刚 度依靠轴承座孔的刚度来保证, 而回转轴
佛山吊车出租佛山三水区吊车租赁禅城出租

佛山吊车出租佛山三水区吊车租赁禅城出租

  

佛山吊车出租佛山三水区吊车租赁禅城出租

  

佛山吊车出租佛山三水区吊车租赁禅城出租

  

佛山吊车出租佛山三水区吊车租赁禅城出租

  汽车起重机构造三_机械/仪表_工程科技_专业资料。回转轴承亦称滚盘,是在普通滚动轴承的基础上发展起来的,但一般滚动轴承内、外圈的刚 度依靠轴承座孔的刚度来保证, 而回转轴承的刚度则由下车底盘的结构来保证。 一般汽车底 盘的刚度很小,而回转轴承要承受巨

  回转轴承亦称滚盘,是在普通滚动轴承的基础上发展起来的,但一般滚动轴承内、外圈的刚 度依靠轴承座孔的刚度来保证, 而回转轴承的刚度则由下车底盘的结构来保证。 一般汽车底 盘的刚度很小,而回转轴承要承受巨大的轴向力、径向力和翻倾扭矩,因此,回转轴承的动 圈和不动圈均需有足够的抗弯及抗压刚度和强度。 回转轴承按滚动形式分,有滚珠式和滚柱式;按滚动体的排列分,有单排、双排和多排 式;按滚道形式分,有圆弧曲面式、平面式和钢丝滚道式。 1、 单排滚珠式回转轴承 滚道是由内座圈和外座圈合成一个整体的曲面滚道。齿 圈可以为外齿圈式,也可为内齿圈式(见图 4—9) 。滚珠和 导向体安装时,均由内座圈或外座圈的专用切向圆孔装入滚 道,然后将安装孔堵住。为了润滑滚盘,设有数个黄油嘴。 单排滚珠式轴承,重量轻、结构紧凑、制造成本低,允 许小的安装误差,但承载能力小。 NK-250EⅢ型、NK-400EⅢ型等汽车起重机采用内齿圈式、 单排滚珠回转轴承(见图 4-10)。 承 2、双排滚珠式回转轴承 (a)内齿圈式(b)外齿圈式 图 4-9 单排滚珠回转轴 双排滚珠式回转轴承见图 4-11,由上下两排滚珠、内、外座圈、间隔套及密封装置等组 成。 为了安装滚珠, 内座圈或外座圈由两体组装而成。 与同样尺寸的单排滚珠回转轴承比较, 承载能力要大得多。 NK-160 型汽车起重机采用图 4-11(b)型结构的回转轴承。 3、交叉滚柱式回转轴承 交叉滚柱式回转轴承见图 4-12。 滚动体为圆柱式或圆锥形,单排交叉排列。内座圈或外座圈由上下两体组装而成,便于 安装和调整滚体的轴向间隙。按滚柱交叉排列时同向滚柱的数量多少,可分为 1 对 1、2 对 1、3 对 1,或 3 对 2 等几种排列形式。这种回转轴承不仅能承受轴向和径向载荷,而且可以 承受较大的翻倾力矩。此外,由于滚柱与滚道的接触面积较大,增加了回转轴承的抗疲劳强 度,延长了使用寿命。与单排滚珠回转轴承比较,承载能力可增加一倍。这种回转轴承的滚 道为锥面,易于加 图 4-10 NK-250EⅢ型回转轴承 工和保证加工精度。交叉滚柱对联接件的刚度和安 装精度要求较高,否则支承件变形时,滚柱与滚道形 成点接触,出现过早的损坏和噪音,降低使用寿命。 国产 QY-8 型等汽车起重机采用图 4-12(b)型结 构的回转轴承。 三、回转驱动装置 回转驱动装置用来驱动上车起重机相对下车底 盘的转动。由于起吊重物质量大,举升高,再加上起 重机自身质量,因此回转惯量很大。操作起重机回转 时必须平稳,禁止急剧制动,回转速度一般为 2~3r/ min。回转驱动装置常采用柱塞马达以及与其直接联 结的减速器。 4-11 双排滚珠回转轴承 (a)外齿圈式 (b)内齿圈式 回转驱动装置的减速器多采用行星齿轮式。 蜗图轮蜗杆装置的速比虽然较大, 但其具有 不可逆向传动的固有特性,不能用于回转机构。个别型号的吊车,错误的选用蜗杆传动,当 回转作 图 4-12 交叉滚柱回转轴承 (a)外齿圈式 (b)内齿圈式 业需要停止时, 臂杆巨大的惯性强制蜗轮带动蜗杆转动, 结果不断出现蜗轮轴和减速器壳体 的断裂损坏,使臂杆的旋转造成失控,严重的将威胁设备和人身的安全。 1、径向活塞式油马达带行星齿轮减速器 NK-160 型吊车采用径向活塞式液压马达和行星齿轮减速器构成回转驱动装置。 1.径向活塞式油马达 (1)径向活塞式油马达的结构图与分解图见图 4-13 和图 4-14。 图 4-13 所示的径向活塞式油马达为连杆式星形油马达,主要由马达壳 101、曲轴 201、 活塞 202、连杆 203、活塞环 404、405、配油阀 301 以及前后盖、油封等构件组成。 马达壳 101 的径向装有辐射状排列的五支活塞 202,连杆 203 -端的球销用挡圈 204 和 锁环 408 与活塞 202 铰接, 连杆另一端通过导环 205 安装在曲轴 201 的凸轮部, 能沿曲轴偏 心部正确的滑动。活塞 202 上安装活塞环 404。曲轴由两支圆锥滚柱轴承支承,曲轴上端通 过两支定位销 303 驱动配油阀 301。配油阀 301 上装有活塞环 405,用以分隔配油阀的进、 排油槽,活塞环为金属环。马达壳上腔油道和配油阀组成配油室。曲轴下端则为输出轴与减 速器输入轴,用花键联结。马达壳与后盖 104、缸盖 105 用螺栓固定,其接合面都装有 0 型 圈密封,分别形成密闭的油室。连杆的润滑是通过活塞顶部油孔,穿过连杆中心到达曲轴, 由节流阀 206 以 Φ0.5mm 的小孔来控制液压油流量,使连杆的球销和轴承都得到润滑。 图 4-13 径向活塞式油马达结构图 101.马达壳 103.前端盖 104.后盖 105.缸盖 201.曲轴 202.活塞 203.连杆 204.挡圈 205.导环 206.连杆节流 阀 301.阀(配流阀)303.圆柱销钉 305.垫片 401、402.圆锥滚柱轴承 404、405.活塞环 408.锁环 410、413、 414.O 型环 417.油封 419、420、422.螺栓 425、435.螺塞 426.密封垫圈 427.固定螺钉 430.插销 图 4-14 径向活塞式油马达分解图(图注同图 4 -13) (2)星形油马达工作原理。液压油从进油口Ⅰ,经随曲轴一起转动的配油阀和马达壳的 油道,进入一部分活塞顶部(见图 4-15) 。活塞在压力油作用下,通过连杆作用到曲轴偏心 轮上一个力 N,这个力通过偏心轮轴心 O′,对曲轴转动轴线 O 产生力矩,驱动曲轴带动 负载转动;同时,另一部分活塞将其顶部的液压油经马达壳和配油阀油道,由出油口Ⅱ排回 储油箱。如果液压油由Ⅱ口引入,从Ⅰ口回油,油马达便可反转。由于曲轴的偏心距已是固 定的,所以其为定量油马达。连杆式星形油马达可以做成壳体固定,曲轴旋转;也可以做成 曲轴固定而壳体旋转。 图 4-15 星形油马达工作原理 连杆式星形油马达的具体工作过程如下: ①工作油进入液压缸 a、b,使曲轴产生逆时针旋转的扭矩,液压缸 c 位于上死点,进 出油道闭塞;液压缸 d、e 的活塞排出的油液可以返回油箱(见图 4—16(a))。 ②在①状态下,由于液压升高,直到产生足够提升载荷的扭矩,曲轴就开始转动。 液压缸 a、b 压力上升;液压缸 c 开始进油;液压缸 d、e 仍在排油(见图 4-16(b))。 ③液压缸 a 的活塞到达下死点,吸油行程结束;液压缸 b、e 进油;液压缸 d、e 仍在排 油(见图 4-16 (c))。 ④液压缸 b、c 继续流入压力油,驱动活塞和连杆而推动曲轴转动;液压缸 a 的活塞被 曲轴推出而排油,与液压缸 d、e 的油液合流后返回油箱(见图 4-16(d))。 ⑤随着曲轴的转动, 液压缸 c、 在进油行程; d 液压缸 e、 b 在排油行程(见图 7-16(e))。 a、 ⑥液压缸 d、e、a 在进油行程;液压缸 b、c 在排油过程(见图 7-16(f))。 曲轴的继续转动,便恢复到图 4-16(a)的工作状态,曲轴回转 1 周。 由上述连杆式星形油马达的工作过程可知, 此种油马达是根据活塞所处的位置, 由配油 阀协调的配油而实现曲轴连续转动的。当活塞缩回时,此油缸进油;当活塞伸出时,此油缸 排油;当活塞处于上、下死点时,进出油缸的油路闭塞。连杆式星形油马达为低速大扭矩液 压马达,其结构简单、易于制造、耐冲击、寿命长,但转速和扭矩均匀性较差。 图 4-16 星型油马达工作过程 2.行星齿轮减速器 (1)行星齿轮减速器的结构见图 4-17。 NK-160 型吊车由回转星形油马达驱动的行星齿轮 减速器,主要由恒星齿轮 4、驱动轴 3、三支行星齿轮 5、后壳体 2、环形齿轮 6、制动活塞 9、衬盘 23、联轴节 8、前盖 1、轴承 11、12、13、14 和油封 20 等构件组成。 图 4-17 回转油马达减速器 1.前壳 2.后壳 3.驱动轴 4.恒星齿轮 5.行星齿轮 6.环形齿轮 7.销 8.联轴节 9.制动活塞 10.合缝销 11、 12、 13、14.滚针轴承 15.导向销 16.弹簧 17.止动环 18.止推板 19.紧固螺栓 20.油封 21.通气塞 22.油位计 23. 衬盘 24、25、34.O 型环 26.放气塞 27、28.螺栓 29、30.弹簧垫圈 31.锁定垫圈 32、33.插塞 (2)工作原理。后壳体 2 用螺栓 28 固定在马达壳上。恒星齿轮 4-端插入马达曲轴下端 花键内,另一端通过轴承 13 支承在驱动轴 3 的中心承孔上,下部的圆柱齿轮与行星齿轮 5 啮合。行星齿轮 5 用轴 7、止推垫 18 和滚针轴承 14 安装在驱动轴 3 上,同时与环形齿轮 6 的内齿啮合;由于环形齿轮 6 用螺栓 27 与前盖 1、后壳 2 连结在一起,即与马达壳一起固 定在上车的转台上。驱动轴 3 通过轴承 11、12 分别支承在前盖 1 和后壳 2 上。所以油马达 的旋转,带动恒星齿轮 4,恒星齿轮 4 又驱动行星齿轮 5,由于环形齿轮 6 固定不动,行星 齿轮 5 便带动驱动轴 3 与油马达同向转动。 恒星齿轮的齿数为 Z1,环形齿轮的齿数为 Z2,则减速器速比 i 为: 减速器装有回转制动装置;恒星齿轮 4 上部花键轴上,套有联轴节 8,同时还插入油马 达曲轴下端内花键。联轴节 8 的外花键上装有摩擦衬盘 23,随油马达一同转动。制动活塞 9 上装有两支 O 型密封环 24、25,端面安装五支弹簧 16。活塞 9 装于后壳 2 内,可以沿固定 在后壳 2 上的导向销 15 轴向移动。活塞 9、O 型环 24、25 与后壳 2 组成密闭油腔。当回转 油马达与减速器组装在一起时,压紧弹簧 16 座落在马达端盖上,将活塞 9 推向后壳 2,衬 盘 23 与制动活塞 9 分离,因此油马达带动减速器自由旋转。当液压油进入制动活塞 9 的两 支 O 型环 24、25 之间时,制动活塞 9 向上压紧衬盘 23,导向销 15 限止制动活塞 9 随衬盘 23 -起转动而实现回转制动。当制动用液压油返回油箱时,活塞 9 在弹簧 15 的推动下,沿 导向销下移,释放衬盘 23,回转油马达便可正常运转。起重机回转过程中,仅可半制动, 不得紧急制动。当臂杆停止转动后,再使回转处于全制动状态,所以回转制动主要用于停机 后制动。 2、轴向柱塞式马达带行星针齿轮减速器 2.1 轴向柱塞马达带行星针齿轮减速器的结构 NK-250EⅢ型等吊车均采用此结构。图 4-18、图 4-19 分别为此结构的装配图和分解图。 液压马达部分的主要构件有液压油进油孔和回油孔的后凸缘 101、配油定时孔板 109、安装 在油缸体 104 内的柱塞 105、支承垫块 106、对驱动轴 118 中心线具有一定倾角、使支承垫 块在其上面滑动的固定斜盘 103、液压马达壳 102、制动活塞 112 和制动摩擦板 115 等(见图 4—18)。 减速器部分的主要构件有减速器壳 1、心轴 2、固定凸缘 3、行星针齿轮 4、5、与输入 齿轮 6 相啮合的圆柱直齿轮 7 和曲轴 9 等(见图 4-18)。 减速器由圆柱直齿轮构成第一减速部, 差动齿轮组成第二减速部, 能对来自液压马达的 高速回转运动加以减速,将其转换为低速的回转运动后,由心轴 2 驱动转台转动。 2.2 工作原理 (1)液压马达的动作原理。由图 4-18 可知,固定斜盘 103 与驱动轴 118 的轴线有一倾斜 角口, 活塞 105 的支承垫块 106 和保持架 107 在弹簧 114 及球碗 108 的压力下始终与固定斜 盘 103 接触,当油缸体 104 转动时,活塞 105 便伸出或缩回进行往复和旋转运动,到达上、 下死点后改变移动方向(见图 4-20)。液压油通过配油孔板 109 只进入由上死点至下死点伸出 油缸体的各活塞;而由下死点升至上死点的各活塞进行排油。把上下死点连接起来的直线,一侧进油,一侧回油。流进油缸体一侧的压力油推压各活塞,从而形成活塞的轴 向推力 F1(N)=p(pa)×A(cm2) (p 为进油压力,A 为活塞断面面积)。此力作用于固定斜盘,但 斜盘对驱动轴有一定的倾角α ,所以 F1 被分解成与斜盘垂直的分力 F2 和径向的分力 F3。F3 对直线。直线 右侧的各活塞都产生扭矩,各扭矩的合 力 T=∑(F3×r1)经由活塞传到油缸体,使其旋转起来。由于油缸体用花键联结驱动轴,因此 驱动轴也会同时旋转,向外传递扭矩。 在油缸体和马达壳间装有常闭式回转制动器。 摩擦板 115 和主动板 116 各两片, 以花键 的形式分别装在油缸体的外圆柱面和马达壳的内圆柱面上。 制动活塞 112 有大小不等的两个 圆柱面,分别装有 O 型环 131 和 132,并安装在马达壳内。活塞、O 型环与马达壳间形成密 闭容积,可以由后凸缘引入液压油。制动活塞在弹簧 113 的推动下,压紧主动板和摩擦板, 靠摩擦力限制油缸体相对马达壳的转动, 达到实现回转制动的目的。 当制动油腔进入压力油 时,制动活塞压缩制动弹簧而升起,主动板和摩擦板分离,使马达正常运转。 (2)行星针齿轮减速器的工作原理。回转液压马达驱动轴 118 的下端(见图 4-18),用花键 和卡簧 35 安装减速器输入齿轮 6。液压马达转动时,输入齿轮 6 驱动三支圆柱直齿轮 7,对 于回转运动加以减速(见图 4-21)。圆柱齿轮 7 分别与曲轴 9 以花键相联,从而曲轴的旋转形 成第二减速部的输入回转。在曲轴的偏心部分用轴承分别装有行星齿轮 4、5,构成行星齿 轮组件。行星齿轮组件用轴承 22 将曲轴两端分别装入固定凸缘 3 和心轴 2 内,心轴 2 和凸 缘 3 用螺栓 19 连为一体, 构成心轴组件。 心轴组件通过轴承 32 和 21 支承在减速器壳 1 内。 图 4-18 回转液压马达带行星针齿轮减速器的装配图 1.减速壳 2.心轴 3.固定凸缘 4、5.行星齿轮 6.输入齿轮 7.圆柱直齿轮 9.曲轴 11.隔片 13、14.隔套 17.固定销 19、39、134、135.螺栓 20.挡环 21.球轴承 22、32.圆锥滚子轴承 23.滚针轴承 24.螺母轴套 26. 压板 27.锁片 28.垫圈 30.输出齿轮 33、34、35、126.卡簧 37、130、131、132、133、136、138.O 型圈 38、 125.油封 40.放油塞 101.后凸缘 102.马达壳 103.固定斜盘 104.油缸体 105.活塞 106.支承垫块 107.保持 架 108.止推钢球 109.定时孔板 110.弹簧座 111.调整垫圈 112.制动活塞 113、114.弹簧 115.摩擦板 116. 主动板 117、127、128、129.定位销 118.驱动轴 119.量油尺 123、124.球轴承 随着曲轴 9 偏心部分的回转,行星齿轮 4、5 一面进行公转,一面按次序与减速壳内圆 柱面上的针齿圈相啮合。这时,行星齿轮除公转外还要进行自转,但减速壳 1 固定,曲轴又 被心轴组件两端所支撑, 所以行星针齿轮要进行的自转会变成心轴的相对减速, 使心轴以低 速大扭矩驱动回转装置。 行星针齿轮减速器通过两级减速, 以低速大扭矩输出, 由马达驱动, 可以正转,也可以反转。回转控制阀挂入空档后,臂杆的惯性仍带动驱动装置转过一定角度 才能慢慢停下来。如果操作过猛或紧急制动,都可能造成机件损坏或事故。 图 4-19 回转液压马达带行星针齿齿轮减速器的分解图(图注同图 4-18) 图 4-20 回转液压马达部分(图注同图 4-18) 图 4-21 回转减速部分(图注同图 4-18) 四、回转液压控制装置 上车回转液压回路的控制装置主要有操纵回转方向的控制阀, 控制回转回路压力的安全 阀,迫使回转停止的制动阀和双向缓冲阀。 1、回转先导阀 先导阀是压力阀的一种类型,它通过独立的低压油路控制主油路的液动柱。塞滑阀,实 现回转马达转动,达到操作省力的目的。先导阀是液压伺服机构的重要元件。 先导阀为压力感受式,其结构如图 4-22 所示。其主要构件有阀体 1、上盖 2、凸轮 3、 17、推杆 15、柱塞 10、调压弹簧 4、5、11、20、梭形阀组件 6、8、29 和芯套 16 等。凸轮 与操作杆件联结,凸轮 17 控制左右回转,凸轮 3 控制制动。 先导阀的装配图见图 4-23,阀体和柱塞上布置着油道,进油道始终通往三支柱塞滑阀 10 图 4-22 回转先导阀的结构 1.阀体 2.上盖 3.凸轮 4、5、20.弹簧 6.梭阀体 7.管接头 8.阀座 10.柱塞 11.调压弹簧 12.垫片 13、36.螺塞 14. 套筒 15.推杆 16.芯套 17.凸轮 18.垫 19.弹簧座 21.柱销 25.柱塞固定螺丝 26.螺栓 28.弹性销 29、30.钢球 31、 32、33、34、35.O 型圈 通过柱塞的上下移动,改变液压油通道,实现油液输出或卸荷。 柱塞 10 下部轴向和径向有油孔和油道环槽, 上部通过弹簧座 19、 小弹簧 11 用垫圈 18、 螺栓 25 与心套 16 联结。弹簧 11 的张力使柱塞力图推开心套,弹簧 4 也将心套推向上方。 当扳动凸轮时,推杆 15 顶压心套向下,弹簧 11 便将柱塞 10 压下。当松开凸轮 17 的时候, 弹簧 4 及 11 使心套、顶杆和柱塞复位。当未扳动回转操作杆时,凸轮在中立位置,液压油 由 P 油口进入阀体横向油道,但被螺塞 13 堵塞,又与柱塞径向油孔不通,因此液压油仅通 向三支先导阀柱塞,以备任一支柱塞使用。液动柱塞控制腔的液压油经接头 7 中心孔、柱塞 10 轴向油孔、柱塞径向油孔而进入弹簧室,由 T 油口返回油箱,液动阀无控制油压不能移 动,转台停留不动。 扳动凸轮进行回转操作时,顶杆 15 经心套 16、弹簧 11 将柱塞 10 压下,柱塞 10 上部 径向油孔被堵塞,截断液动阀控制室通往油箱的通道;同时,进入 P 油口的液压油,经柱 塞上另一条径向油孔、柱塞轴向油孔和管接头 7 而流入液动阀控制室。推动液动柱塞移动, 使主油路的液压油进入回转马达, 驱动转台转动。 经柱塞轴向油孔的液压油也进入柱塞下端, 柱塞底部产生向上的轴向力。 于是柱塞压缩调压弹簧 11 并向上移, 柱塞又将进油口 P 关闭, 使液动阀控制室的油压保持某一定值,实现“指令”操作。若进一步扳动回转操作杆,顶杆 进一步压下柱塞,将重复上述过程,但液动阀控制室油压将达到一个新的更高数值,使液动 柱塞滑阀位移增加,回转加快。 图 4-23 回转先导阀的装配图(图注同图 4-22) 当松开操纵手柄时,顶杆在弹簧 4 作用下升至最高位置,柱塞也恢复到初始位置。液动 阀控制室的油液返回油箱,液动阀柱塞在复位弹簧作用下回到中立位置,回转慢慢停止。当 进行回转操作时,一支先导阀输出压力油,梭形阀 29 同时关闭另一支先导阀的输出油路, 以保证回转油马达的旋转方向。 另一方面, 梭形阀也输出遥控压力油, 使方向阀换向而截止, 第三泵进入回转回路的压力油由卸荷状态而进入换向液动阀。 控制制动的先导阀与回转先导阀的结构、工作原 理相同。当扳动制动操作杆时,制动先导阀输出的液 压油,进入回转马达制动室,推动制动活塞来克服弹 簧张力,解除油马达制动。松开回转制动操作杆,先 导阀柱塞返回初始位置,制动室油液由 T 油口返回储 油箱。制动活塞靠弹簧张力压紧主动板和摩擦衬片, 回转马达被制动。 2、回转缓冲阀 悬挂重物的臂杆在回转过程中,若使用回转制动 装置强制臂杆立即停止转动,将造成臂杆等机件的剧 图 烈冲击。所以,回转制动装置主要用于锁止停止转动 的臂杆,防止臂杆因外力(如风力等)而自由滑转。在 1、2、3、4.单向阀 5.过载压力阀 6.液压马达 7.液动换向阀 8.油箱 图 4-24 回转缓冲阀工作原理 回转作业中, 只能使用部分制动力来控制臂杆转动速度。 为了使具有巨大惯性力的臂杆停止 转动,常采用双向缓冲阀,在回转油路造成液压阻力,阻止液压马达的继续转动, 使回转 慢慢停止,所以回转液压缓冲阀又可称液压制动阀。液压缓冲阀的动作原理见图 7-25。缓 冲阀主要由单向阀和过载压力阀等组成。当需要进行臂杆回转(如顺时针)时,首先操作油 马达回转制动先导阀,解除油马达制动。再拉动回转操作杆,回转先导阀输出控制压力油, 一方面使第三泵来的液压油由卸荷状态进入液动换向阀 7,使液动阀柱塞转移到右侧位。液 压油经单向阀进入回转油马达右腔, 油马达左腔油液经节流阀返回油箱, 油马达驱动回转机 构顺时针转动。 当需要臂杆停止转动时, 松开回转操作杆, 先导阀回到中立位置, 停止输出控制液压油, 液动换向阀回到中立位置,第三泵的压力油卸荷。液动换向阀 7 于中立位置时,其内部的两 支单向阀将马达旋转回路的出油孔堵塞, 使油马达旋转回路成为只能进油而不能出油的闭锁 状态。液动换向阀返回中立位的初始阶段,臂杆由于惯性仍然在带动油马达继续转动,使油 马达左腔油压迅速提高, 造成臂秆回转阻力。 油马达左腔压力只有达到过载压力阀 5 的调定 压力,液压油才能经单向阀 4、过载压力阀 5 和单向阀 2 流入油马达右腔,使臂杆回转慢慢 停止。回转阻力的大小决定于过载压力阀的压力调定值,起到吸收能量、缓冲和制动作用。 当臂杆处于停止状态时,由于风力、斜坡等外力促使臂杆回转时,与上述过程相同,缓 冲阀同样造成臂杆回转液压阻力, 使臂杆回转呈锁止状态。 液动换向阀 7 于油马达旋转回油 侧设有节流阀,控制回油流量,防止油马达旋转过速,限制了回转速度不能过快。经液动换 向阀 7 而进入油马达的液压油,都经过其单向阀,以防止液压油的倒流。 3、回转液动阀 NK-250E 班型吊车的回转液动阀由阀体组件、液动柱塞滑阀组件、安全阀组件、制动 阀组件,液动缓冲阀组件构成(见图 4-25)。 图 4-25 回转液动阀结构图 1.阀体 2.柱塞滑阀体 3.制动阀体 4.安全阀体 5.弹簧盖 6、22、41.压盖 7.套管 8.挡块 9.柱塞 10、14、16、24、 31、32、42、48、49、51、53、65、70、74、75.压簧 11、45、50、52、58、60.单向阀 12.阀套 13、34、35、 59.接头 15.柱塞滑阀 17.垫圈 18.主柱塞 19、43.调整螺丝 20、26、30.菌形阀 21.先导活塞 23.先导套管 25、 44、72、76.垫 27.阀座 28.导向套 29.活塞 33.换向阀 36、63、64.挡杆 40.铅封 46.旋钮 47、55、92.螺母 54、 56、61、66、69.螺塞 57.放气阀 62.梭行阀柱塞 67.锁帽 68.调节杆 71.滤油器 73.柱塞接头 78.挡塞 80.滤油 罩 85、86、87、88、89、90、91.螺栓 94.挡销 95.卡簧 96.钢球 97.柱销 98、99、100、101、102、103、104、 105、106、107.密封圈 108.支承环 109、110、111.螺堵 114、115、116.金属丝 第五节 臂杆伸缩机构 起重机升降重物, 是利用臂杆顶端的滑轮组支承卷扬钢丝绳悬挂重物, 另一侧用卷扬机 构来改变卷扬绳的长短,实现重物的升降。利用臂杆长度和倾斜角度的变化,来改变提升高 度和工作半径。 汽车起重机通常利用伸缩式箱形臂杆, 几节臂杆套装在一起, 利用臂杆伸缩来改变臂杆 的长短。为了进一步增加臂杆伸出长度,在臂杆顶端安装一节或两节挺杆(副杆) ,可将较 轻的货物举升到更高的空间。 臂杆的伸缩是利用伸缩液压缸或钢丝绳联合驱动的。臂杆有两节、三节、四节、五节等 不同的节数。一般额定起重量越大,起升高度相应也越高,臂杆的节数也越多。在额定起升 高度以内可选用任一伸出长度,用完后将各节臂杆收藏在第一节臂秆内,便于吊车的移动。 两节臂杆吊车,用一支伸缩液压缸来驱动第二节臂杆,具有三节以上臂杆的吊车,最后 一节臂杆通常通过钢丝绳由倒数第二节臂杆驱动, 所以最后一节臂杆与倒数第二节臂杆, 为 同步等长伸缩。 伸缩液压缸的数量为臂杆节数减二, 如五节臂杆的吊车, 伸缩液压缸为三支。 基础臂杆(第一节)下端用轴 2 铰接在转台架 1 上(见图 5—1) ,而臂杆中后部由变幅 液压缸铰接,变幅液压缸下端用轴 3 也支承在转台架上,伸缩液压缸都装于臂杆内,因此转 台转动时,臂秆装置、卷扬机构等便一同旋转。变幅液压缸可采用一支或两支,通过伸缩共 同来改变臂杆的倾斜角度,使臂杆仰起或俯下。 从上可知, 臂杆是通过液压缸和变幅液压缸的伸缩, 来改变提升重物的高度和工作半径, 并利用副杆来进一步加长臂杆的长度,以满足各种吊装任务的需要。 一、箱形伸缩式臂杆 中型和重型液压汽车起重机几乎全部采用箱形伸缩式臂杆, 超重型汽车起重机采用箱形 伸缩式臂杆也日益俱增。 以三节臂杆的吊车为例,其臂杆的主要构件(见图 5-2)有:第一节臂杆(也称基础臂 杆)1、第二节臂杆 2、第三节臂杆 3、导向滑轮 79、定滑轮组 78,缩回臂杆滑轮组 32、扇 形板 24 及其钢丝绳 5, 伸出臂杆用的滑轮组 72 及其钢丝绳 4, 臂杆尖滑轮支架 30 及共滑轮 79,滑板组件和销轴等。 1、箱形臂杆 1.1 结构 臂杆一般用优质碳素钢板或低合金高强度结构钢板焊接成箱形, 两侧板围成槽形, 再与 上下盖板焊接成一体(见图 5-3) 。其断面尺寸第一节臂杆最大,后面逐节缩小,以便使后 一节插入前面一节。这样伸出臂杆时,使臂杆长度增加,而完全收回臂杆时,各节臂杆都缩 回到第一节臂杆内。 图 5-1 上车回转平台 1.转台架 2.伸缩缸支承轴 3.变幅缸支承轴 4.滑轮轴 5、6、7、8.支架 9、滑轮 10、11、12、14、15. 盖板 16.拉杆 17、23、37.柱销 18、25、35、36.螺母 19、30、31、32、33、34、43、45.垫圈 20、38、39、 40、41.开口销 21.挂钩 22.轴 24.轴套 26、27、28.螺钉 42.黄油嘴 44.接头 45.旋转密封 图 5-2 臂杆 1.第一节臂杆 2.第二节臂杆 3.第三节臂杆 4.伸出钢丝绳 5.缩回钢丝绳 6、9、16、20、23、26、27、28、44、 55、56、63、68.69.75.销轴 7、40、47、48.轴套 8、15、70、82、103、104、105、106、120.垫圈 10.止动 板 11、12、13、14、58、90.托板 33、34、35、36、37、57、67、80、88、89、59.滑板 17、18.护圈 19.托 架 20.支架 21.调整拉杆 24.扇形板 25.护板 30.尖端滑轮架 32.、72、78、79.滑轮 38、39、60、65、66、71.隔 板 52.润滑油池 50.垫板 125、126、127.轴承 61、115.黄油嘴 46、53、81、84、94、95、96、98、99、 100、101、102.螺栓 76、86、87、107、123、124.螺母 第一节臂杆用销轴 26(见图 5-2)铰接变幅缸 的活塞杆端。而臂杆下端用两支轴套 40 支承并用 销轴与转台连结,销轴 6 铰接第一伸缩缸活塞杆。 臂杆前部侧面和前端底面安装滑板组件。臂杆前 端上部两侧分别固定伸出钢丝绳 4,内底面通过 调整拉杆 22 用支架 21 固定缩回钢丝绳 5 用的扇 形板 24。臂杆前部内侧面及底面都安装滑板组件。 第二节臂杆后端用两支销轴 23 与第一伸缩 缸下端铰接,臂杆后端两侧分别装有第三节臂杆 图 5-3 臂杆结构示意图 缩回用的滑轮组件 32。臂杆前端两侧分别用销轴 9 安装第三节臂杆伸出用的滑轮组 79。臂 杆前端的侧面、底面和臂杆后端的顶面,侧面、底面都装有滑板组件。 第三节臂杆后部两侧用插销 20 分别固定缩 回钢丝绳 5。伸出钢丝绳 4 绕过臂杆后部扇形板, 以便被第二节臂杆拉出。臂杆前端用轴 27 安装导 向滑轮组 79,用销 68、69 安装臂杆尖滑轮 79 的 支架 30,用销轴 28 安装定滑轮组 78 和副杆,同 时还设有安装副杆拉杆的插孔及过卷检测装置的 导线插座等装置。臂杆后端的顶面、侧面和底面分 别装有滑板组件。 臂杆间的互相移动是通过滑动板组件的滑动 接触,臂杆顶面和底面的滑动板都设有橡胶滑脂 池或黄油嘴,以便润滑。侧滑板用调整螺丝可调整 臂杆侧间隙。滑板因磨损厚度不足时,可以增加隔 片厚度;当滑板磨损严重时,应及时更换。 1.2 钢丝绳升降臂杆的工作原理 三节以上臂杆的吊车,最后一节臂杆是由倒 数第二节用伸缩液压缸驱动的臂杆,通过钢丝绳 和滑轮来带动升降(见图 5-4)的。下面以三节臂杆 来说明其工作原理。 伸出用钢丝绳一端用调整螺丝固定在第一节 臂杆上端,绕过固定在第二节臂杆上端的滑轮,钢 丝绳的另一端固定在第三节臂杆的下端。伸缩液 图 5-4 钢丝绳升降臂杆示意图 压缸的活塞杆端铰接在第一节臂杆下部, 而伸缩液压缸的缸体两侧分别铰接在第二节臂杆下 端。当液压油进入伸缩液压缸活塞的上腔,则油缸带动第二节臂杆伸出,由于伸出钢丝绳一 端固定在 不动的第一节臂杆上,因此,随第二节臂杆一起移动的滑轮便顶压伸出钢丝绳,将第三节臂 杆拉出。第三节臂杆与第二节臂杆同步移动且伸出长度相等。 缩回用钢丝绳也是一端用调整螺丝固定在第一节臂杆上, 绕过安装在第二节臂杆下端的 滑轮后,另一端固定在第三节臂杆下部。当液压油进入伸缩液压缸的活塞下腔时,伸缩缸将 第二节臂杆拉回, 安装在第二节臂杆下端的滑轮便顶压缩回钢丝绳, 使第三节臂杆与第二节 臂杆同步缩回。 伸出钢丝绳和缩回钢丝绳都可用安装在第一节臂杆上的绳头调节螺杆来调整钢丝绳的 长度,使伸出和缩回钢丝绳始终处于拉紧状态。 实际上,伸出用滑轮、缩回用滑轮、伸出钢丝绳固定螺丝和缩回钢丝绳固定销都各有两 支,伸出和缩回钢丝绳绕过各自的扇形板后,分布在第三节臂杆的两侧,使第三节臂杆升降 时受力均衡,实现与其他臂杆平行移动。 2、臂杆伸缩液压缸 2.1 臂杆伸缩液压缸的结构 臂杆伸缩液压缸安装在臂杆内腔,通过油缸的伸缩来改变臂杆长度。 伸缩液压缸主要构件由油缸体 1、活塞杆 2、油缸盖 3、活塞 4、Y 型密封圈 7.8、耐磨 环 15、16、17 及锁紧阀 19 等组成(见图 5-5) 。 隔套 14 和活塞 4 等用锁母 5 固定在活塞杆 2 上, 活塞上面向两侧安装两支 Y 型密封圈, 并设有两支尼龙耐磨环。隔套一方面起导向作用,同时又是沟通活塞杆内外腔的油道。缸盖 3 内腔切槽上分别安装防尘图 12、耐磨环 16、17、Y 型密封圈 8 和封油环 10,保证与活塞 杆间的良好密封。 伸缩液压缸采用活塞杆相对固定的形式, 是靠油缸体的上下移动来驱动臂杆伸缩。 活塞 杆为中空的无缝钢管制造,一般是利用活塞杆中空的孑 L 道,装有两根油管,分别通往活 塞两侧。 其中通往活塞杆侧的油管, 由活塞杆的下端用钢管穿过活塞杆经隔套沟通液压油路。 伸缩液压缸的进、回油管都设置在活塞杆内部,结构布置非常紧凑。 油缸体前部用螺母 24 固定着滚轮托架(见图 5—2)的 19 和 91,以便伸缩缸动作时, 使油缸体、活塞杆与臂杆保持平行,防止受自重影响而引起较大的弯曲。 油缸体上设置有放气塞 21、27、28(见图 5-5) ,用以排出油缸中的空气。同时,油缸 两端利用活塞和油缸及缸盖的凹凸间隙,形成油液挤压阻力,起缓冲作用。 当采用两支液压伸缩缸时,油管的连结见图 5-6-。活塞杆侧油管。12、13 与活塞杆侧 油腔串联后直接通往伸缩缸控制阀, 而由伸缩缸控制阀通往活塞侧的另一条油路, 经选择阀 可以通往第一伸缩缸,也可以通往第二伸缩缸。 2.2 臂杆伸缩缸的控制装置 臂杆伸缩液压缸的控制装置有: 控制臂杆伸出或缩回的控制阀, 控制臂杆伸缩回路压力 的安全阀,控制臂杆缩回速度和臂杆停止而锁止的锁紧阀,控制臂杆顺序动作的选择阀等。 有些控制装置前面已讲到,本节仅讨论选择阀和锁紧阀。 (1)臂杆伸缩顺序选择阀。臂杆如果有三节以上的吊车,也就是说伸缩液压缸有两支以 上,臂杆的伸或缩必须按一定的顺序进行。当臂杆伸出时,首先应伸出第二节,其次是第三 节, 再其次是第四节等依次进行, 最后两节臂杆同时伸出。 臂杆缩回时, 与伸出的次序相反, 首先收回最后两节臂杆,依次缩回第四节臂杆、第三节臂杆和第二节臂杆。为此,采用选择 阀业控制臂杆的伸缩顺序,选择阀的结构见图 5-7。 图 5-5 伸缩液压缸 1.油缸体 2.活塞杆 3.缸盖 4.活塞 5.锁母 6.挡圈 7、8.密封圈 9、11、26、28.O 型圈 10.封油环 12.防尘套 14. 隔套 15、16、17.耐磨环 l3、20.顶丝 19.锁紧阀 21、27.螺塞 23.垫圈 24.螺母 25.开口错 图 5-6 两支伸缩缸的联结 1、2.油管 3、16、17.油管紧固卡子 4.伸缩缸 5、6.密封圈 7、8、9、10.管接头 11、12、13.软管 14.垫圈 15. 螺栓 图 5-7 选择阀(电液换向阀) 1.阀体 Z.柱塞滑阀 3.端盖 6.电磁阀 7.弹簧 10.密封圈 15.螺钉 17.螺塞 选择阀实际上是电液换向阀, 其主要由液动换向柱塞滑阀 2、 电磁阀 6 和阀体 1 等组成。 电磁阀为实现控制油路的换向,直接控制油路中的流量较小。电磁阀由线圈和铁芯组成,通 电时,线圈吸合铁芯,铁芯驱动控制柱塞滑阀 6-3,使控制液压油路换向,控制液压油再驱 动液动换向阀, 使通往臂杆伸缩缸的油路变换。 液动换向阀为二位三通阀, 当电磁阀断电时, 柱塞滑阀 2 在弹簧 7 的张力作用下停留在左位,接通控制阀通往第一伸缩缸的活塞侧油路; 当电磁阀通电时, 控制油压使液动柱塞滑阀转换到右位, 接通控制阀通往第二伸缩缸的活塞 侧油路,第二伸缩缸活塞杆侧油路经第一伸缩缸活塞杆侧油腔,再与控制阀接通。 当使臂杆伸出时, 操作臂杆伸缩控制阀使第一伸缩缸驱动第二节臂杆伸出, 再按下臂杆 伸缩操作杆上的电磁阀开关, 则第二伸缩缸驱动第三节臂杆伸出, 第三节臂杆通过钢丝绳带 动第四节臂杆同时伸出。当臂杆缩回时,一面操作控制阀,一面须继续接通电磁阀,则第二 伸缩缸将第三、第四节臂杆同时拉回;松开电磁阀开关,则第一伸缩缸将第二节臂杆收回。 (2)臂杆伸缩锁紧阀。臂杆伸缩锁紧阀是一支液控单向阀,与背压平衡阀的工作原理相 似,其结构见图 5-8。 其主要构件由单向阀、先导柱塞、阀体和阀盖等组成。 臂杆伸缩缸锁紧阀的工作原理见图 5-9。 当臂杆伸缩控制阀位于空档图示状态时, 油泵的油液经换向阀返回油箱而卸荷; 油缸活 塞侧的液压油由单向阀堵塞,臂杆停留在某一伸出位置而不会自行缩回。 当伸缩缸控制阀处于左位时, 油泵的压力油经控制阀后, 顶开单向阀, 进入油缸活塞侧; 而活塞杆侧油腔的油液经控制阀返回储油箱,因此伸缩液压缸驱动臂杆伸长。 图 5-8 液控单向阀 1.单向阀 2.先导柱塞 4.阀体 5.阀盖 6.端盖 图 5-9 锁紧回路 当臂杆伸缩控制阀位于右位时, 油泵的压力油经控制阀进入油缸活塞杆侧油腔, 但油缸 活塞侧油腔的油液被单向阀封闭,此时伸缩缸没有动作,只是油缸上下腔压力升高。当油缸 活塞杆侧油腔压力升高到一定程度, C 油日 经 (见图 5-8) 推动先导柱塞上升而顶开单向阀。 此时,油缸活塞侧油腔的油液经单向阀和控制阀后返回油箱,伸缩液压缸带动臂杆缩回;当 控制阀移到空档位置,臂杆停止缩回,油缸上腔的压力油被单向阀封闭而臂杆被锁止,防止 因载荷自身质量而迫使臂杆自动回缩。 油泵的流量一定时,臂杆缩回的速度不可能过快。如果臂杆收缩速度过快时,则油缸下 腔压力降低,先导阀柱塞下移,单向阀阀口关小或关闭,臂杆缩回速度降低或停止。因此, 臂杆缩回的速度只能按油泵的流量移动, 臂杆缩回的速度与载荷大小无关。 载荷决定于系统 的工作压力,载荷越大,系统的压力越高。当系统的液压力达到工作压力时,单向阀才能开 启, 油缸才能动作。 油泵的排量决定单向阀开度大小, 因而控制臂杆缩回的速度。 由此可见, 臂杆伸缩锁紧阀起到与背压平衡阀同样的作用,锁紧阀比背压平衡阀具有较小的外形尺寸, 适于在活塞杆端布置。 第六节 变幅机构 一、 概述 变幅机构是起重机用来改变幅度的机构。 根据工作要求的不同,变幅机构的主要作用是: (1)通过改变幅度来改变取物装置的工作位置, 以调整起重机的起重能力; 或者适应装 卸路线的需要;或者提高非工作状态下的起重机通过能力。 (2)通过改变幅度使吊载的物品以起重机回转中心线为中心作径向水平移动, 扩大起重 机的作业范围,提高工作的机动性。 变幅机构按工作性质分为非工作性和工作性两种。 非工作性变幅机构(又称调整性变幅机构)只在起重机空载时改变幅度,使取物装置调 整到适合吊运物品的作业位置,在装卸过程中,幅度不再改变。因此,其变幅次数少,变幅 时间对起重机的生产率影响小,一般采用较低的变幅速度。由于是不带载变幅,变幅阻力和 变幅驱动功率的消耗也都比较小。 工作性变幅机构是在带载条件下变幅,实现物品的搬运。变幅过程是起重机每一个工 作循环中的主要工序之一,所以变幅频繁,变幅时间对起重机的生产率有直接影响,一般采 用较高的变幅速度。由于是带载变幅,变幅阻力及变幅驱动功率的消耗都较大。为了降低变 幅驱动功率, 改善工作性能, 工作性变幅机构常采用多种方法实现载重水平位移和臂架自重 平衡。 变幅机构按变幅方法分为运行小车式和摆动臂架式两种。 运行小车式变幅机构是在具有水平臂架的起重机上,依靠小车沿臂架弦杆运行来改变 起重机的幅度。运行小车有自行式和绳索牵引式两种。绳索牵引式小车自重轻,可减轻臂架 的受载,减小臂架的结构尺寸,应用较广。运行小车式的变幅速度均匀,变幅时,物品偏摆 小,并能实现严格的水平移动。但臂架受到较大的弯矩,使臂架的结构尺寸和自重较大。运 行小车式变幅机构主要用于工作性变幅,建筑用塔式起重机常采用这种变幅方式。 摆动臂架式变幅机构是通过臂架在垂直平面内绕其铰轴摆动来改变起重机的幅度。这 种变幅机构的臂架受力情况较好,自重较轻,容易实现多台起重机协同工作。但变幅时物品 偏摆大,变幅速度不均匀,很难获得较小的最小幅度。这种变幅形式广泛应用于各种类型的 回转起重机, 实现工作性变幅或非工作性变幅。 变幅机构按臂架结构分为普通臂架变幅和平 衡臂架变幅两种。普通臂架变幅机构主要有摆动臂架式和运行小车式(图 6-1)。 图 6-1 普通臂架变幅机构 a)臂架摆动式(定长臂);b)臂架摆动式(伸缩臂);c)运行小车式 摆动臂架式变幅机构通常采用直臂架。 在变幅过程中, 臂架的重心和取物装置及其所载 的物品会随着幅度的改变而发生不必要的升降, 这样增加了变幅驱动功率, 也对装卸工作带 来了不便。因此,这种变幅方式主要用于调整性变幅。在非工作性变幅或不经常带载变幅的 汽车起重机、轮胎起重机、履带起重机、铁路起重机和桅杆起重机上广泛使用(图 6-2)。 臂架摆动式变幅机构采用定长臂架或伸缩臂架。 定长臂架的结构有箱形和桁架形。 通常 采用钢丝绳滑轮组作为变幅驱动装置,也可用液压缸变幅。伸缩式臂架采用箱形结构,由基 本臂和若干节伸缩臂组成。伸缩臂式起重机采用液压缸变幅。臂架伸缩时,虽然幅度随之改 变, 但伸缩臂架的主要目的是使流动式起重机在作业时伸出臂架以取得较大的起升高度; 在 行驶时收回臂架以得到较小的外形尺寸,所以一般不作变幅使用。 图 6-2 臂架摆动式变幅时物品和臂架重心变化图 a)钢丝绳滑轮组变幅;b) 液压缸变幅; 平衡臂架变幅机构采用各种载重升降补偿方法和臂架平衡系统, 使变幅过程中物品重心 沿水平线或近似水平线的轨迹移动,臂架系统的合成重心高度不变或变化很小。这样,减小 了变幅机构的驱动功率,但臂架结构复杂。平衡臂架变幅适用于工作性变幅。 二、臂杆变幅液压缸 1、结构 1.1 NK-160 型吊车变幅液压缸由两支相同油缸组成。变幅液压缸的结构见图 6-3。主 要构件由缸体 1、活塞杆 2、缸盖 3、活塞 4、Y 型密封 7、8、支承环 9、13、23、O 型密封 圈 10、11、12 和耐磨环 24、25 等组成。 活塞杆 2 的螺纹端安装活塞组件, 活塞上下装有 Y 型密封 7 且唇口朝向两侧, 活塞与活 塞杆配合处装的 O 型圈 10,活塞与密封件用座盘 5 和圆螺母 6 压紧。 油缸下端承孔上装有衬套 17 和隔圈 19,用销轴固定在转台上,并安装润滑油嘴 22。油 缸上下设有进、回油孔,并安装排气螺塞 20 等。 活塞杆 2 的承孔上也装有衬套 16 及黄油嘴 22,用销轴与臂杆联结。 缸盖 3 的外周用螺纹与油缸联结,内壁安装与活塞杆配合的密封装置(见图 6—4) 。支 承环和密封件的安装方向见图 6-5, 即密封件唇口朝向压力油腔, 支承环安放在密封件之后。 活塞依靠密封件的密封,将液压油缸分成上下两个密封容积,当一腔进入压力油,另一腔回 油时,使活塞杆伸出或缩回,两支变幅缸同步动作,共同完成臂杆的仰俯。 1.2 NK-250EⅢ型的变幅液压缸采用一支油缸。NK-250EⅢ型吊车的变幅液压缸与 NK-160 型的结构基本相似, 所不同的是活塞 4 上中间装有一支双向的 Y 型密封圈 7, 并且活 塞的两侧装有尼龙耐磨环,防止活塞与油缸内圆柱面直接接触(见图 6-6)。缸盖上装有防尘 密封 11、O 型圈 9、25、耐磨环 13、导套 14、Y 型密封 6 和封油环 8 等。用放气钢球 20、 螺塞 19 进行排气。用黄油嘴 24、油管 26、27 进行衬套 17 的润滑。与一般的变幅缸安装方 向一样,也是将活塞杆侧与臂杆铰接,油缸端铰接在转台上。 2、液压缸的工作原理及特性 臂杆的变幅液压缸、 伸缩液压缸和支腿液压缸的工作原理相同, 都是双作用单杆活塞式 油缸,依靠密封元件、活塞将油缸分成两腔,当一腔进入压力油,另一腔回油时,驱动活塞 杆移动,输出牵引力。密封是液压缸正常工作的决定性因素。 2.1 液压缸的基本参数:液压缸的基本参数是油缸的往复运动速度和牵引力。 ①液压缸的伸缩速度。 液压缸的往复运动速度与液压缸的结构及进入液压缸的液压油流 量有关。) 图 6-3 变幅缸 1.压缸套筒 2.活塞杆 3.油缸盖 4.活塞 5.填密圈座 6.螺母 7、8.填密圈 9、13、23.支承环 10、11、12.O 型环 14.防尘圈 15.卡环 16、17.衬套 18、20.螺钉 19.隔圈 21.钢球 22.润滑脂嘴 24、25.活塞杆磨损件 图 6-4 缸盖(图注同图 6-3) 6-3) 图 6-5 支承环和密封件安装方向(图注同图 图 6-6 变幅缸 1.油缸体 2.活塞杆 3.缸盖 4.活塞 5.活塞固定母 6、7.密封圈 8.封油环 9、10、30.0 形密封圈 11. 防尘圈 13、22.耐磨环 14.导套 15.顶丝 16、17.衬套 19.螺塞 20.钢球 24.黄油嘴 25.O 形圈 26.润滑油管 27、29.弯头 28.油管 32.夹板 33.螺栓 34.弹簧垫 由于双作用单杆活塞液压缸两腔的活塞作用有效面积不等,因此进入油缸的流量相同 时,活塞左右两个方向的运动速度不同。油缸活塞腔的有效作用面积由油缸直径 D(cm)来计 算; 而活塞杆侧油腔的有效作用面积, 则用油缸直径 D 与活塞杆直径 d(cm)计算出的面积差。 变幅液压缸一般是将活塞杆安装在臂杆上, 而油缸则安装在转台上。 当无背压平衡阀控 制且流入油缸的流量一定时,则臂杆下俯的速度快于臂杆仰起的速度。 ②液压缸的牵引力。液压缸的牵引力是作用在活塞有效作用面积上的总液压力,用 F (N)来表示。它与液压油的压力 p(Pa)和活塞的有效作用面积 S(cm )有关:F=PS 液压缸的牵引力一般是用来克服工作阻力 F1(如升降重物),油缸密封装置的摩擦力 F 密 和管路背压产生的回油阻力 F 回。 F≥F1+F 密+F 回 变幅缸的油缸设置在下方, 因此使活塞下腔产生较大的举升力, 即变幅缸使臂杆上仰的 力大于使臂杆下俯的力。 2.2 液压缸的结构特点: ①液压缸要有良好密封装置和防尘装置。 液压缸相对运动部分及固定联结部分应有良好 的密封。密封不良,引起大量泄漏;密封太紧,则增加运动件间的摩擦阻力,且易损坏密封 件,所以,可以说密封是液压缸正常工作的生命。 为了防止灰尘进入液压系统, 必须在活塞杆伸出壳体外的部位设置防尘装置。 对于保证 液压系统正常工作和延长液压元件的使用寿命具有重要作用。 ②能够及时排除油缸内积留的空气。 空气混入液压油, 会弓 l 起油缸活塞运动速度不稳, 出现“爬行”现象,而且使工作液氧化生成氧化物,腐蚀液压元件。排除油缸内空气的办法 是-将进、出油口设置在油缸最高点,或设置排气装置。 ③设置缓冲装置。为防止活塞到达终点位置时撞击油缸端盖,须设置缓冲装置。当活塞 接近终端时,使之产生较大的回油阻力,从而减缓活塞的移动速度。 一般将活塞端面制成凸台(圆柱面或圆锥面) ,而缸盖制成相应的凹槽,构成缓冲装置。 当活塞移近缸盖时,凹槽内的油液经凸台和凹槽的间隙逐渐挤出,造成很大的阻力,使活塞 运动速度减慢,也可设节流阀作缓冲装置。 ④能保证活塞杆可靠的锁止。活塞停留于某一位置时,应能可靠的锁止,防止油缸自动 下沉;一旦油管破损时,活塞秆立即锁止,以防发生事故。常采用机械锁、液压锁及背压平 衡阀等,来保证活塞的锁止。 3、液压缸的密封装置 油泵和油马达靠相对运动零件闯的微小间隙来实现密封, 称为间隙密封。 液压油缸只能 依靠配合面间加入各种弹性密封元件,利用安装时的预压力和工作时的液压力使密封件变 形,压紧密封表面来实现密封作用,这种密封方式叫做接触式密封。它是提高液压系统性能 和效率的一项有效措施。 3.1 对液压缸密封有以下要求: ①在规定的工作压力下,保证良好的密封,使泄漏减到最少,而且随压力升高,能自动 2 提高密封性能; ②运动件密封处的摩擦阻力要小,不能因为密封而造成卡止或动作不匀; ③密封件磨损要小,工作寿命要长,并且磨损后在一定程度上能够自动补偿; ④加工和装配简单,使用维修方便。密封件为易损件,应尽量标准化。 3.2 常见接触式密封装置。 ①金属活塞环密封。活塞环装在活塞的凹槽内,用于活塞与缸筒的密封。依靠金属活塞 环弹性变形的张力,紧压在缸筒内表面,其侧面与活塞槽接触。金属活塞环使用寿命长,耐 高温,摩擦阻力较小,相对运动速度高,一般用在发动机上。液压油缸一般不采用金属活塞 环密封,而是用丁腈耐油橡胶密封圈所代替。 ②金属垫密封。 管接头与机体连接, 油缸体与端盖间的静密封处常采用铜垫圈或铝垫圈 密封,只要保持足够和均匀的压紧力, 便能承受很高的压力。 ③O 型密封圈。O 型密封圈 是液压传动中应用最广泛的一种 密封装置。可用于往复运动和回 转运动的动密封,也可用于配合 件间固定的静密封;可用于内径 密封,也可用于外径密封。它的结 构简单,密封可靠,密封能力随液 压力的增加而提高。用于动密封 时,因接触面小,所以摩擦阻力较 小。 型密封圈适应压力范围很, O 图 6-7 支承环的正确使用法 (a)压力 p≤lOMPa (b)单向压力 plOMPa(c)双向压力 plOMPa 广,对于固定联结,工作压力可达 70MPa,温度适应-20~90℃。对于动密封,工作压力可 达 35MPa,温度适应-40~120℃,可用到 Φ400mm 的密封处。O 型密封圈不仅用于圆周密封, 亦可用于非圆形孔密封。当工作压力≤IOMPa 时,O 型密封圈可单独使用;如果压力更高, 可在密封圈的一侧或两侧增加高强度的聚四氟乙烯或聚缩醛树脂支承环。 支承环的正确安装 方法见图 6-7。O 型密封圈由于压缩变形而对接触表面产生反弹力以达到密封的目的。当油 液压力很大时,O 型圈被挤压到沟槽的另一侧,堵塞了油液泄漏通道,起到密封作用。支承 环用以防止 O 型密封圈过于变形而损坏,并增强密封效果。O 型密封圈的装配压缩率:固定 用密封为 15%~25%,往复运动用密封为 10%~20%,旋转用密封为 5%~10%。 图 6-8 Y 型密封圈 ④Y 型密封圈。Y 型密封圈的断面呈 Y 形(见图 6-8),油缸的活塞及活塞都可使用,适 用压力小于 20MPa 的工作条件,结构简单,适用性广泛;磨擦阻力小,相对运动速度较高的 密封表面也较适用。Y 型密封圈因受到液压力的作用而使两唇口张开,保持密封作用。所以 安装时,唇边要面对有压力的油腔,用于一个方向的密封。如活塞双向运动时,应采用两支 (见图 6-9)。 随着工作压力的升高,Y 型密封圈的封油能力随之提高,在压力变动大,速度较高的地 方应用时,要加支承环(或称挡圈,见图 6-10)。 一般 Y 型密封圈用耐油橡胶制造, 适用工作压力≤20MPa, 温度范围在-30~80℃的场合。 用丁腈橡胶制造的 Y 型密封圈用于工 作压力≤14MPa 的液压系统,如加 尼龙支承环,则工作压力可达 30MPa。用聚氨脂橡胶制成的 Y 型 密封圈,用于工作压力达 30MPa 的液压系统,可不用支承环。 图 6-9 Y 形密封圈的应用 图 6-10 Y 形密封圈的支承环 ⑤V 型密封圈。由上环(压环) 、中环(密封环)和下环(支承环)组成(见图 6—11)。 中环起密封作用,工作压力可达 50MPa,适用温度范围为-40~80℃。可用于外径密封,也 可用于内径密封(见图 6-12)。若压力再高时,可增加中间环的数目来保证密封,其摩擦阻 力较大。 图 6-11 V 形密封圈 图 6-12 V 形密封圈的应用 ⑥防尘密封圈(见图; 6-13)。汽车起重机多在野外工作,为防止尘砂进武液压系统, 必须在油缸活塞杆等伸出壳外的部分,安装防坐密封圈等防尘装置。 防尘圈如图 6-13 所示,有骨架式、J 形、三角形及组合式几种。 图 6-13 防尘密封圈 (a)骨架式防尘圈 (b)J 型防尘圈 (c)三角形防尘圈 (d)组合式防尘圈 ⑦耐磨环。也称磨损环。一般油缸体选用中碳钢的无缝钢管,且经调质处理,内表面经 机械加工或研磨。油缸活塞一般采用耐磨铸铁、灰铸铁或锻钢等。小直径活塞杆采用实心中 碳钢,大直径活塞杆采用无缝钢管,且经镀铬后磨光。缸盖则采用铸铁、铸钢或中碳钢。由 于活塞相对于缸筒,活塞杆相对于缸盖都有相对滑动,为此,在活塞上和缸盖活塞杆承孔上 都设置尼龙耐磨环,防止金属件直接接触,同时磨损后便于维修更换。其具体安装部位见图 6-6 的 13、22 等。 4、变幅缸的背压平衡阀 变幅液压缸的背压平衡阀安装在变幅油缸缸体外面。 背压平衡阀用以控制油缸活塞移动 速度,使其与向油缸的供油量成正比。通向变幅缸的软管一旦发生破损时,能防止油缸活塞 在起吊载荷作用下而自行下降。 4.1 背压平衡阀的结构。以 NK-250EⅢ型吊车的变幅背压平衡阀为例,其装配图及零件 分解图见图 6-14。 由图可知,其主要构件由阀体 1、先导柱塞 5、圆筒阀座 2、活塞 3、补偿柱塞滑阀 4、 单向阀 11 及弹簧等组成。 4.2 背压平衡阀动作原理。 ①当变幅控制阀位于空档位置时(见图 6-15(a))。背压平衡阀的油孔 A 与控制阅连接, 而油孔 B 是与变幅缸活塞侧相连接。 当控制阀位于空档位置, 来自液压泵的液压油和变幅缸 活塞杆侧的油液都被控制阀的柱塞滑阀所遮断、油孔 A、B 的油液都停止流动。而单向阀和 补偿柱塞滑阀堵住变幅缸活塞侧的液压油,防止活塞下沉,臂杆停留在锁止位置。 ②臂杆变幅缸活塞杆伸出时(见图 6-15(b)),将变幅控制阀操作杆拉到伸出位置时,液 压油则从油孔 A 流入此阀后,推开单向阀,经油孔 B 流入油缸活塞侧,而活塞杆侧的油液则 通过控制阀流回储油箱。 作用于先导活塞的压力经 PP 油孔与储油箱相通,引导活塞不动,补偿滑阀受到弹簧张 力紧贴圆筒的阀座。 由此可见,变幅缸举升臂杆时,背压平衡阀仅有单向阀动作。 ③臂杆变幅缸活塞杆缩回时(见图 6-15 (c)),将变幅控制阀操作杆推到使变幅缸缩回 位置时,则液压油供到油缸活塞杆僦油腔。刚转换控制阀的柱塞滑阀时,因补偿柱塞滑阀遮 断回油孔 B 的通道,此时液压油仅进入活塞杆侧,而活塞侧油路被堵死,所以活塞杆不会下 降。但活塞杆侧压力逐渐升高,由于油缸活塞杆侧油路装有先导压力管路,经 PP 油孔使升 高了的液压作用于先导柱塞。 当先导压力超过补偿柱塞滑阀弹簧张力时, 先导柱塞便推动补 偿柱塞滑阀右移。随着补偿滑阀酌右移,使圆筒和补偿柱塞滑阀的阀座间形成通路,活塞下 腔液压油经油孔 B 通过补偿柱塞阀座经 A 油孔返回油箱。臂杆便下俯。 先导柱塞 5 的右移,推动活塞 3 打开球阀 29,使补偿柱塞滑阀右侧弹簧 18 室内的压力 油经节流孔 30 返回 A 油孔,以便使臂杆圆滑下俯。当补偿柱塞滑阀左移时,经两支球阀 29 向弹簧 18 室进油。 液压缸举升臂杆的压力为 25MPa(NK-250EⅢ型),而臂杆下俯时经减压阀进油压力 为 8. 5MPa。 NK-160 型吊车的变幅背压平衡阀见图 6-16。主要构件由补偿滑阀 2、引导活塞 3、阀 座 4 及阀体 1 等组成。 图 6-14 变幅背压平衡阀 (a)装配图 (b)分解图 1.阀体 2.圆筒 3.活塞 4.补偿柱塞滑阀 5.先导柱塞 6.端盖 7.盖 8.顶杆 9、15、16.螺塞 10.弹簧垫 11.单向 阀 12.顶杆 13.接头 14.垫圈 17.压盖 18、19、20、21、22、34.弹簧 23、24.螺栓 25、26、27、28、33.O 形圈 29.钢球 30.节流孔 图 6-15 变幅背压平衡阀的工作原理 (a)控制阀臂杆变幅用柱塞滑阀位于空档位置时(b)臂杆变幅缸活塞杆伸出时(c)臂杆变幅缸活塞杆缩回时 图 6-16 NK-160 型变幅背压平衡阀 1.阀体 2.补偿滑阀 3.活塞 4、21.阔座 5.簧盒 6.导向盖 8.止回柱塞 9、19.塞子 10、22.孔塞 11、12、13、 23.弹簧 14.螺钉 15、16、17、18、25.O 型环 20.螺塞 24.钢球 第七节 起升机构 起重机起升机构由驱动装置、制动装置、传动装置和取物缠绕装置组成。起升机构驱动 装置采用电力驱动时为电动机, 其中葫芦起重机多采用鼠笼电动机, 其它电动起重机多采用 绕线电动机或直流电动机。履带、铁路起重机的起升机构驱动装置为内燃机。汽车、轮胎起 重机的起升机构驱动装置是由原动机带动的液压泵、 液压油缸或液压马达。 下面重点介绍起 升机构的卷扬机构。 卷扬机主要由卷扬装置、 卷扬驱动装置和卷扬控制装置组成, 卷扬机通常有主卷扬和副 卷扬两套装置。卷扬装置由卷筒、卷筒离合器、卷筒制动器、卷扬锁、卷筒轴、吊钩和钢丝 绳等组成;卷扬驱动装置由绞车液压马达和减速器组成;卷扬控制装置由卷扬控制阀、离合 器控制阀、液压助力缸、卷扬背压平衡阀和安全阀等组成。 卷扬控制阀操纵液压油流向, 使绞车油马达正转或反转, 通过减速器减速后带动卷筒轴 旋转,再由离合器控制阀操纵卷筒离合器接合,同时使卷筒制动器释放,绞车油马达便驱动 卷筒绕绳或松绳, 绕过臂杆顶端滑轮组的钢丝绳便使吊钩上的重物起升或降落。 液压助力缸 控制卷筒制动器释放, 空吊钩便可带动卷筒绕卷筒轴快速转动, 实现空吊钩的快速自由降落。 一、卷扬驱动装置 卷扬液压马达有定量轴向柱塞型和变量轴向柱塞型,都通过减速机构降速后再驱动卷 筒。定量液压马达通过改变发动机转速的办法来控制卷筒转速,实现吊钩升降速度的变化。 变量液压马达能与扭矩相对应实现无级变速。 1、带行星齿轮减速器的定量柱塞马达 NK-400EⅢ型采用定量轴向柱塞液压马达, 再通过行星齿轮减速器减速后再驱动卷筒轴。 用改变发动机转速的办法,改变油泵流量来调整液压马达的转速。 1.1 液压定量轴向柱塞马达 油泵和油马达在结构上没有多少区别,一般来说,油泵也可以作为油马达使用。油泵提 供压力油,而油马达则是利用压力油来转动。 (1)卷扬马达的结构见图 5-1。马达由驱动轴 1、油缸 3、柱塞 7、固定斜盘 10、阀孔板 (配流盘)11 等组成。油缸通过内花键与驱动轴联结,阀盖 14 经阀孔板通入压力油后,九 支柱塞在压力油依次推动下往复运动,从而带动油缸和驱动轴旋转,使动力输出,将液压能 转化为机械能。 (2)液压马达的工作原理见图 7-2。高压油经阀盖 14 流向阀孔板 11 的月牙孔,液压油 只流进把柱塞行程上、下死点连结起来的 Y1-Y2 直线的某一侧,进入处于阀孔板进油孔范围 内的油缸柱塞孔,迫使柱塞向外伸出压向固定斜盘,从而形成轴向力 F1(F1=P×A),此力作 用于固定斜盘,但固定斜盘与驱动轴的中心线有一定的倾角,所以 F1 被分解成 F2 和 F3,其 中径向分力 F3 则分别产生对 Y1-Y2 直线 上述各扭矩的合力 T=∑(F3×r1)经由 柱塞传到油缸体,使其旋转起来,油缸体通过花键带动驱动轴旋转,向外传递扭矩。 处于阀孔板 Y1-Y2 直线另一侧回油口半月槽范围内的柱塞被固定斜盘推回, 缩入缸体柱 塞承孔内, 柱塞底部油液在柱塞推动下, 由回油孔返回油箱。 这样不断从进油口输入压力油, 驱动轴便带动负荷连续旋转,输出一定的扭矩和转速。如果变换进、排油孔的流向,则油马 达便可反转。 每转排量 q 是一个表示油泵、油马达几何尺寸的结构参数。对于泵,它表示流量大小;对于 油马达, 它表示扭矩大小。 因此, 每转排量 q 对于油泵和油马达都是一个很重要的结构参数, 利用它可以计算出油马达的输入流量 Q、转速 n、扭矩 M(或 T 表示)油马达输出的功率 P 等其他参数。 图 7-1 卷扬液压马达 1.驱动轴 2.垫 3.油缸体 4.球面推杆 5.盘形弹簧 6.调整垫片 7.柱塞 8.支承垫块 9.压板 lO.固定斜板 11. 阀孔板 12.导环 13.壳体 14.阀盖 15.前盖 16、17、18.螺栓 19.档环 20.滚柱轴承 21.滚针轴承 22.定位销 23.回油孔塞 24、25、26.O 型圈 27.油封 图 7-2 液压马达工作原理图(图注同图 7-1) 1.2 行星齿轮减速器 (1)图 7-3 为 NK-400EⅢ型的行星齿轮减速器的结构图,它由卷扬马达带动,降低转速, 增大扭矩后,驱动卷筒。行星齿轮减速器主要构件由行星齿轮架 1、三支行星齿轮 5、中心 齿轮 6、齿圈 4、前盖 3、后盖 2 和轴承等组成。 图 7-3 绞车减速器 1.行星架 2.后端盖 3.前端盖 4.齿圈 5.行星轮 6.中心齿轮 7.止推圈 10.销轴 11.轴垫 12.垫圈 13.滚针轴承 14、15.球轴承 16.油封 17、23.O 型圈 18.卡簧 19、20.固定螺栓 21、22.螺塞 24.弹性销 (2)工作原理。三支行星齿轮 5 通过轴 10、轴承 13、垫片 11 等安装在行星架 1 上;中 心齿轴 6-端由花键装入油马达驱动轴内,另一端的直齿轮与行星齿轮 5 啮合;行星齿轮再 与内齿圈 4 啮合,但内齿圈固定在前后盖间,前后盖与油马达外壳一起固定在转台支架上; 行星齿轮架 1 通过轴承 14、15 支承在前后盖上。卷扬油马达带动中心齿轮 6,驱动行星齿 轮 5 绕齿圈 4 转动,从而驱动行星架 1 旋转,行星齿轮架的内花键联结着卷筒轴。总之,油 马达的旋转,经行星齿轮降低转速,增大扭矩后,带动卷筒旋转,实现吊钩的升降。 2、带齿轮减速装置的变量轴向柱塞马达 NK-160 型汽车起重机的卷扬驱动装置, 采用变量柱塞油马达经齿轮减速器后驱动卷筒。 2.1 变量轴向柱塞油马达 (l)结构。见装配图(如图 7-4)及分解图(如图 7-5) 。 图 7-4 变量柱塞液压马达装配图 1.马达体 2.前盖 3.导油孔板 4.驱动轴 5.油缸体 6.油封套 7.柱塞 8.滑板 9、 26.衬套 lO.导衬套 11.瓦压板 12.顶销 13、14.套环 15.活塞瓦 16.内座圈 17.82、83.弹簧 18.后盖 19.凸轮 20.活塞 21.上盖 22.下盖 23. 活塞销 24.挡块 25.套环 27.轴 28.齿条 29.小齿轮 30、31.指示板 32.销 33.压板件 34.衬瓦 35.36.弹簧销 37.阀立体 38.导引滑阀 39.插销 40.弹簧导向杆 41.推杆 42.手轮轴 43.手轮 44.铭牌 45.六角螺母 46.凸缘 47、48.滚珠轴承 49.吊环螺栓 50.油封 51.键 52.轴承锁紧螺母 53.轴承垫圈 54.钢球 55、56、58.弹簧销 59、63、65~71.内六角螺栓 60、61、62.螺丝 64.固定螺钉 72~81.0 型环 84.基座 图 7-5 变量柱塞液压马达分解图(图注同图 7-4) 变量卷扬油马达由液压马达和变量机构两部分组成。 变量轴向柱塞油马达的结构与定量轴向柱塞油马达的结构相比, 仅多了一套用液压装置 来改变斜盘倾角的控制机构,以改变柱塞行程 S,从而改变油马达每转排量 q。当压力一定 时,改变油马达的扭矩,实现无级调速。 油马达的主要由驱动轴 4、导油孔板 3、油缸体 5、柱塞 7、柱塞瓦 15、瓦压板 11、滑 板(斜盘)8、凸轮盘 19 和活塞 20 等组成。驱动轴 4 由装在前盖 2 上的两支轴承 48 支承, 后端用花键同油缸连结。油缸 5 通过内座圈 16、滚针轴承 47 支承在马达体 1 内。中心弹簧 17 通过衬套 9、10 和钢球 54 分别将七支柱塞压向滑板 8,并把油缸推向固定在前盖 2 上的 导油孔板 3,使之紧密接触。 滑板 8 通过圆柱销 32、58 装在凸轮盘 19 上,凸轮盘由控制活塞 20 的上下移动来改变 滑板的倾角。活塞的移动是靠压力油控制的引导滑阀 38 而引入压力油,并用齿轮齿条显示 倾角变化。 2.2 工作原理。从结构上可以看出,变量柱塞油马达在定量柱塞油马达的基础上,增加 了一套利用液压改变斜盘倾角的装置,从而改变油马达的流量和扭矩。 液压马达的理论扭矩由下式表示: M 理=pq/628(N·m) 式中,p——液压力,0.1MPa;q——每转排量,cm /r;M 理——油马达输出理论扭矩, 10N·m。 如果油马达每转排量 q 为恒定,则扭矩与压力 p 成正比;同样,如果压力 p 为恒定,扭 矩与排量 q 成正比关系。 本机就是利用上述关系,使油马达进行与扭矩相对应的无级变速(见图 7-6) 。 2 图 7-6 变量油马达的无级变速示意图 从起动到变速始点,马达的排量将保持在 40mL/r 的最低值,从而作为定量油马达进行 工作。换句话说,在到达变速始点以前,马达的转速并不随着扭矩而改变,而是通过压力的 变化去适应扭矩的变化,直到负荷增加,压力增加到一定数值,引导滑阀开始工作。从此, 压力值保持恒定,而油马达的排量将随着负荷增加而增大,从而使扭矩也相应地增大。当负 荷进一步增加,排量增加到 lOOmL/r 的最高值时,因斜盘的倾角α 已不可能再增加,所以只 能靠压力的上升去提高扭矩。 上述情况由油马达的变量控制装置来实现。 ①开始变速以前的状况(见图 7-7) 。引导滑阀是由油压和弹簧进行控制的。当导油 压力小于弹簧力时,引导滑阀就移向左端而完全封闭 P?P 进油口和 A 室,与此同时,职掌凸 轮盘运动的活塞,由于导油压力作用于 C 室也被推向左端,因此倾斜角处于最小的位置。在 这一范围内,马达将成为定量油马达。如供油量为恒定时,转速也保持恒定,而油压则随负 荷而变动,压力升高,扭矩增大。 ②变速范围内的工作状况(见图 7-8) 。当引导压力超过设定值时,会引导滑阀右移,使 P.