起重机械液压传动相关知识(李向东 P26)

1、起重机械液压传动相关知识江苏省特种设备安全监督检验研究院李向东2016.06起重机械液压传动相关知识1.液压传动基础知识1.1液压传动的原理用途和特点液压传动是以液体为工作介质，利用液体的压力能来实现运动和力的传递的一种传动方式。液压传动的基本原理为帕斯卡原理，在密闭的容器内液体依靠密封容积的变化传递运动，依靠液体的静压力传递动力。液压传动是现代流动式起重机广泛采用的传动方式。它通过液压泵将内燃机的机械能转变成液压油的液压能，在各种液压控制元件的控制下，将液压能传递给各机构的液压执行元件(液压马达、液压缸)，还原成机械能。另外，起重机的液压制动器和塔式起重机的顶升机构等也都广泛采用液压传动技术

2、。液压传动与机械传动相比有以下优缺点:（1）优点：能方便地进行无级调速，调速范围大；传动平稳，能吸收冲击，允许频繁换向，可以不停车变速；结构紧凑，惯性小，而且能获得较大的力和力矩；易于控制和调节，液压元件易于实现通用化、标准化和系列化；在功率相同的情况下，液压传动的体积小、质量轻，因而动作灵敏惯性小。（2）缺点：效率偏低；泄漏难以避免，而且油液有一定的可压缩性，因此无法保持精确的传动比；液压元件制造精度高，加工和安装技术要求高，成本高； 工作时，其性能受温度影响较大。1.2液压系统组成和图形符号液压系统主要是由动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件等液压元件

3、和工作介质（液压油）等组成。（1）动力元件是利用液体把原动机的机械能转换成液压能，是液压系统中的动力部分。主要包括齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵等。（2）执行元件是将液体的液压能转换成机械能的部分。主要包括液压缸和液压马达。液压缸有活塞液压缸、柱塞液压缸、摆动液压缸、组合液压缸等；马达有齿轮式液压马达、叶片液压马达、柱塞液压马达等。（3）控制元件主要是根据需要无级调节液动机的速度，并对液压系统中工作液体的压力、流量和流向进行调节控制。包括方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀。方向控制阀有单向阀、换向阀等；压力控制阀有溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀有节流阀、调速阀、分流阀等。（4

4、）辅助元件是除上述三部分以外的其它元件。包括蓄能器、过滤器、冷却器、加热器、油管、管接头、油箱、压力计、流量计、密封装置等。（5）液压油在液压系统中，液压油用做工作介质。液压图形符号见GB786.1-1993液压系统图图形符号。1.3液压动力元件1液压泵的工作原理和分类液压泵是液压动力元件，它是将电动机（或其他原动机）输入的机械能转变成液压能的能量转换装置。其作用是向液压系统提供压力油。液压泵的分类为：齿轮泵（外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵）； 叶片泵（单作用叶片泵和双作用叶片泵）；柱塞泵（轴向柱塞泵和径向柱塞泵）。（1）单柱式液压泵1-偏心轮 2-柱塞 3-缸体 4-弹簧 5-排油单向阀 6-吸

5、油单向阀 a-密封油腔图1液压泵工作原理图柱塞式液压泵都是依靠密封容积变化的原理来进行工作的，故一般称为容积式液压泵。图1所示的是一单柱塞液压泵的工作原理图，图中柱塞2装在缸体3中形成一个密封容积a，柱塞在弹簧4的作用下始终压紧在偏心轮1上。原动机驱动偏心轮1旋转使柱塞2作往复运动，使密封容积a的大小发生周期性的交替变化。当a有小变大时就形成部分真空，使油箱中油液在大气压作用下，经吸油管顶开单向阀6进入油箱a而实现吸油；反之，当a由大变小时，a腔中吸满的油液将顶开单向阀5流入系统而实现压油。这样液压泵就将原动机输入的机械能转换成液体的压力能，原动机驱动偏心轮不断旋转，液压泵就不断地吸油和压油。

6、（2）齿轮泵齿轮泵是液压系统中广泛采用的一种液压泵,它一般做成定量泵,按结构不同,齿轮泵分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵,而以外啮合齿轮泵应用最广。下面以外啮合齿轮泵为例来剖析齿轮泵。图2为外啮合渐开线齿轮泵的结构简图。外啮合渐开线齿轮泵主要由一对几何参数完全相同的主动齿轮4和从动齿轮8、传动轴6、泵体3、前泵盖5、后泵盖1等零件组成。图3为其工作原理。原动机带动齿轮如图示的方向旋转时，右侧的齿轮不断退出啮合，而左侧的齿轮不断进入啮合，因啮合点的啮合半径小于齿顶圆半径，右侧退出啮合的轮齿露出齿间，其密封工作腔容积逐渐增大，形成局部真空，油箱中的油液在大气压力的作用下经泵的吸油口进入这个密封油腔吸

7、油腔。随着齿轮的转动，吸入的油液被齿间转移到左侧的密封工作腔。左侧进入啮合的轮齿使密封油腔的压油腔容积逐渐减少，把齿间油液挤出，从压油口输出，压入液压系统。齿轮连续旋转，泵连续不断地吸油和压油。1-后泵盖 2-滚针轴承 3-泵体 4-主动齿轮 5-前泵盖 6-传动轴7-键 8-从动齿轮 9-O型密封圈图2 CB-B型齿轮泵结构图l壳体 2主动齿轮 3从动齿轮图3齿轮泵的工作原理图（3）叶片泵叶片泵的结构较齿轮泵复杂,但其工作压力较高,且流量脉动小、工作平稳、噪声较小、寿命较长。所以它被广泛应用于机械制造中的专用机床、自动线等中低液压系统中，但其结构复杂，吸油特性不太好，对油液的污染也比较敏感。

8、 1-定子 2-转子 3-叶片 l定子 2转子 3叶片图4单作用叶片泵的工作原理图5双作用叶片泵的工作原理根据各密封工作容积在转子旋转一周吸、排油液次数的不同，叶片泵分为两类，即完成一次吸、排油液的单作用叶片泵(如图4所示)和完成两次吸、排油液的双作用叶片泵(如图5所示)。单作用叶片泵多为变量泵，工作压力最大为7.0Mpa，双作用叶片泵均为定量泵，一般最大工作压力亦为7.0Mpa，结构经改进的高压叶片泵最大的工作压力可达16.021.0Mpa。1.4液压执行元件它是将液体的液压能转换成机械能器件，如油缸和马达等。其中，油缸做直线运动，马达做旋转运动。1液压缸（1）液压缸的基本类型和特点按运动方

9、式分，可分为直线运动（活塞式、柱塞式）、摆动（摆动液压缸）；按作用方式分，可分为单作用液压缸和双作用液压缸。单作用液压缸又分为活塞单向作用（由弹簧使活塞复位）的油缸和柱塞单向作用（由外力使柱塞返回）的油缸两种。双作用液压缸又分为活塞双作用左右移动速度不等的油缸和双柱塞双作用的油缸；按结构形式分为活塞式、柱塞式、摆动式3种油缸。（2）液压缸的结构液压缸由缸体组件、活塞组件、密封装置等部分组成。常用的缸体组件结构如图6所示。另外，还有缸筒和端盖采用拉杆连接和焊接式连接的结构。活塞组件由活塞、活塞杆组成，它又分整体式和分体式两种。密封装置，液压缸中的密封主要指活塞和缸体之间，活塞杆和端盖之间的密封，

10、用于防止内、外泄漏。密封装置的要求是：在一定工作压力下，具有良好的密封性能；相对运动表面之间的摩擦力要小，且稳定；要耐磨，工作寿命长，或磨损后能自动补偿；使用维护简单，制造容易，成本低。密封形式有间隙密封、活塞环密封和密封圈密封3种。一般使用密封圈密封。其优点是结构简单、制造方便、成本低；能自动补偿磨损；密封性能可随压力加大而提高，密封可靠；被密封的部位，表面不直接接触，所以加工精度可以放低；既可用于固定件，也可用于运动件。（a）缸筒和端盖采用法兰连接（b）筒和盖采用半圆连接（c）筒和盖采用螺纹连接图6缸体组件结构2液压马达液压马达是把液压能转变为机械能的一种能量转变装置。从能量互相转换的观点

11、看，泵和马达是统一体矛盾的两个方面，它们可以依一定条件而变化。当马达带动其转动时，即为泵，输出压力油（流量和压力）；当向其通入压力油时，即为马达，输出机械能（转矩和转速）。从工作原理上讲，它们是可逆的，但由于用途不同，故在结构上各有其特点。因此，在实际工作中大部分泵和马达是不可逆的。1.5液压控制元件阀类元件的作用是调节控制液压系统油液的压力、油流的方向和流量，使系统在安全的条件下按规定的要求平稳而协调地工作。1控制阀的分类液压阀一般分为压力控制阀、方向控制阀和流量控制阀3大类，但若按控制方式分可分为如下3类。1）开关或定值控制阀借助于手调机构或通断电磁铁，控制液流通路的开闭，或定值控制液流的

12、压力流量。这类阀最为常见，称普通液压阀；2）比例控制阀：这类阀输出量与输入量成正比，即输出量可按输入量的变化规律连续成比例地进行调节。如比例压力阀、比例流量阀、比例方向阀；3）伺服控制阀输入信号对输出信号（流量、压力）进行连续、成比例地控制。与比例阀不同的是，其动态性能和静态性能好，主要用于快速、高精度的控制系统中。2方向控制阀方向控制阀在液压系统中起阻止和引导油液按规定的流向进出通道，即在油路中起控制油液流动方向的作用。方向阀的种类如下：（1）单向阀单向阀作用是控制油液的单向流动（单向导通，反向截止）。其性能要求是，正向流动阻力损失小，反向时密封性好，动作灵敏。它可分为普通单向阀和液控单向阀

13、两种。1）普通单向阀图7为一种管式普通单向阀的结构，压力油从阀体左端的通口流入时克服弹簧3作用在阀芯上的力，使阀芯向右移动，打开阀口，并通过阀芯上的径向孔a、轴向孔b从网体右端的通口流出；但是压力油从阀体右端的通口流入时，液压力和弹簧力一起使阀芯压紧在阀座上，使阀口关闭，油液无法通过。其图形符号如图7（b）所示。(a) 普通单向阀结构（b）单向阀符号1-阀套 2-阀芯 3-弹簧图7单向阀2）液控单向阀液控单向阀的结构如图8所示，当控制口K处有压力油通入时，控制活塞1右侧a腔通泄油口（图中未画出），在液压力作用下活塞向右移动，推动顶杆 2顶开阀芯，使油口 P1和P2接通，油液就可以从P2口流向P

14、1口。1-活塞 2-阀芯 3-弹簧（a）结构（b）符号图8液控单向阀（2）换向阀利用阀芯对阀体的相对运动，使油路接通、关断或变换油流的方向，从而实现液压执行元件及其驱动机构的启动、停止或变换运动方向。按阀芯相对于阀体的运动方式分滑阀和转阀；按操作方式分手动、机动、电磁动、液动和电液动等；按阀芯工作时在阀体中所处的位置分二位和三位等；按换向阀所控制的通路数不同分二通、三通、四通和五通等。1）工作原理滑阀式换向阀的工作原理图如图9（a）所示，当阀芯向右移动一定的距离时，由液压泵输出的压力油从阀的P口经A口输向液压缸左腔，液压缸右腔的油经B口流回油箱，液压缸活塞向右运动；反之，若阀芯向左移动某一距离

15、时，液流反向，活塞向左运动。图9（b）为其图形符号。（a）原理（b）符号图9换向阀的工作原理2）换向阀的种类和控制方式换向阀按换向方法可分为手动、机动、电磁、液动和电液等5种类型。手动换向阀是利用手动杠杆来改变阀芯位置实现换向的阀门。它又分弹簧自动复位和弹簧钢珠定位两种。图10 (a)所示为自动复位式换向阀，可用手操作使换向阀左位或右位工作，但当操纵力取消后，阀芯便在弹簧力作用下自动恢复至中位，停止工作。因而适用于换向动作频繁，工作持续时间短的场合。图10(b)所示的是钢球定位式换向阀，其阀芯端部的钢球定位装置可使阀芯分别停止在左、中、右三个位置上，当松开手柄后，阀仍保持在所需的工作位置上，因

16、而可用于工作持续时间较长的场合。1手柄；2阀芯；3弹簧；4钢球图10手动换向阀机动换向阀又称行程阀，主要用来控制机械运动部件的行程，借助于安装在工作台上的档铁或凸轮迫使阀芯运动，从而控制液流方向的液压阀。图11所示为二位二通机动换向阀。在图示位置(常态位)，阀芯3在弹簧4作用下处于上位，P 与A 不相通；当运动部件上的行程挡块1 压住滚轮2 使阀芯移至下位时，P 与A 相通。机动换向阀结构简单，换向时阀口逐渐关闭或打开，故换向平稳、可靠、位置精度高。但它必须安装在运动部件附近，一般油管较长。常用于控制运动部件的行程，或快、慢速度的转换。电磁换向阀是一种利用电磁铁的通电吸合与断电释放而直接推动阀

17、芯来控制液流方向的液压阀。它是电气系统和液压系统之间的信号转换元件。图12所示为三位四通电磁换向阀。阀两端有两根对中弹簧4，使阀芯在常态时（两端电磁铁均断电时）处于中位，P、A、B、T 互不相通；当右端电磁铁通电时，右衔铁1通过推杆2将阀芯3推至左端，控制油口P与B通，A与T通；当左端电磁铁通电时，其阀芯移至右端，油口P 通A、B 通T。电磁阀操纵方便，布置灵活，易于实现动作转换的自动化。但因电磁铁吸力有限，所以电磁阀只适用于流量不大的场合。1挡铁；2滚轮；3阀芯；4弹簧 1衔铁；2推杆；3阀芯；4弹簧图11机动换向阀图12三位四通电磁换向阀液动换向阀是一种利用控制油路的压力油来改变阀芯位置的

18、换向阀。阀芯是由其两端密封腔中油液的压差来移动的。图13所示为三位四通液动换向阀。当其两端控制油口K1和K2均不通入压力油时，阀芯在两端弹簧的作用下处于中位；当K1进压力油，K2接油箱时，阀芯移至右端，P通A，B 通T；反之，K2进压力油，K1接油箱时，阀芯移至左端，P通B，A 通T。液动换向阀结构简单、动作可靠、平稳，由于液压驱动力大，故可用于流量大的液压系统中，但它不如电磁阀控制方便。图13液动换向阀电液换向阀由电磁滑阀和液动滑阀组成的复合阀。电磁阀起先导作用，可以改变控制液流方向，从而改变液动滑阀阀芯的位置电液动换向阀；这种阀综合了电磁阀和液动阀的优点，具有控制方便、流量大的特点，用于大

19、中型液压设备中。图14(a)、图14(b)所示分别为三位四通电液换向阀的图形符号和简化符号。图14电液动换向阀3压力控制阀在液压系统中,控制油液压力高低的液压阀称之为压力控制阀，简称压力阀。主要有溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器等，他们的共同点是利用作用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理工作的。（1）溢流阀溢流阀的主要作用是对液压系统定压或进行安全保护。常用的溢流阀按其结构形式和基本动作方式可归结为直动式和先导式两种。直动式溢流阀图15是低压直动式溢流阀的结构和符号，它是依靠系统中的压力油直接作用在阀芯上与弹簧力等相平衡，以控制阀芯的启闭动作，来达到定压目的的。先导式溢流阀图16所示为先导

20、式溢流阀的结构示意图，由于先导阀芯一般为锥阀，受压面积较小，所以用一个刚度不太大的弹簧即可调整较高的开启压力，用螺钉调节导阀弹簧的预紧力，就可调节溢流阀的溢流阀压力。1调节杆 2调节螺母 3调压弹簧1主弹簧 2阀心 3阻尼孔 4调压杆4锁紧螺母 5上盖 6阀体 7阀芯5调压弹簧 K遥控口 P进油口 g轴向阻尼孔 c腔图15直动式溢流阀图16先导式溢流阀（2）减压阀减压阀是使出口压力（二次压力）低于进口压力（一次压力）的一种压力控制阀。其作用是减低液压系统中某一回路的油液压力，使用一个油源能同时提供两个或几个不同压力的输出。主要用于各种液压设备的夹紧系统、润滑系统和控制系统中。此外，当油压不稳定

21、时，在回路中串入一减压阀可得到一个稳定的较低的压力。根据减压阀所控制的压力不同，它可分为定值输出减压阀、定差减压阀和定比减压阀。（3）顺序阀顺序阀是利用油液压力作为控制信号实现油路的通断，以控制执行元件顺序动作的压力阀。按控制压力来源的不同，顺序阀可分为内控式和外控(液控)式。内控式是直接利用阀进口处的油压力来控制阀口的启闭；外控式是利用外来的控制油压控制阀口的启闭。按结构的不同，顺序阀也有直动式和先导式之分。（4）压力继电器压力继电器是一种将油液的压力信号转换成电信号的电液控制元件，当油液压力达到压力继电器的调定压力时，即发出电信号，以控制电磁铁、电磁离合器、继电器等元件动作，使油路卸压、换

22、向、执行元件实现顺序动作，或关闭电动机，使系统停止工作，起安全保护作用等。4.流量控制阀在液压系统中，执行元件运动速度的大小是由输入执行元件的油液流量的大小来确定。流量控制阀就是依靠改变阀口通流面积（节流口局部阻力）的大小或通流通道的长短来控制流量的一种阀体。常用的流量控制阀有普通节流阀、压力补偿和温度补偿调速阀、溢流节流阀和分流集流阀等。（1）流量控制原理及节流口形式节流阀是一种可以在较大范围内以改变液阻来调节流量的元件。因此可以通过调节节流阀的液阻，来改变进入液压缸的流量，从而调节液压缸的运动速度，故又称调速阀。（2）普通节流阀图17所示为一种普通节流阀的结构和图形符号。这种节流阀的节流通

23、道是轴间三角槽式。这种节流阀的进出油口可互换。图17轴向三角槽式节流阀1顶盖 2推杆 3导套4阀体 5阀芯 6弹簧 7底盖8螺塞 p进口 T回油口 f径向孔（3）节流阀的压力和温度补偿节流阀的压力补偿方式是利用流量变动所引起油路压力的变化，通过阀芯的负反馈动作，来自动调节节流部分的压力差，使其基本保持不变。它有两种方式，一种是将定差减压阀与节流阀串联起来，组合而成调速阀；另一种是将稳压溢流阀与节流阀并联起来，组织成溢流节流阀。油温的变化也必然会引起油液粘度的变化，从而导致通过节流阀的流量发生相应的改变，为此出现了温度补偿调速阀。调速阀调速阀是在节流阀前面串接一个定差减压阀1组合而成。图18为其

24、工作原理图。液压泵的出口（即调速阀的进口）压力由溢流阀调定，基本上保持恒定。调速阀出口处的压力由液压缸负载L决定。1-定差减压阀 2-节流阀 p1-液压泵输出压力油 p2-减压阀输出压力油p3-节流阀输出压力油 x减压阀口 b、c、d减压阀油箱 、e孔道（a）原理图（b）、（c）图形符号图18调速阀温度补偿调速阀温度补偿调速回的压力补偿原理部分与普通调速阀相同。溢流节流阀溢流节流阀是由定差溢流阀与节流阀并联而成。在进油路上设置溢流节流阀，通过溢流阀的压力补偿作用达到稳定流量的效果。溢流节流阀也称旁通调速阀。1.6液压辅助元件液压系统中的液压元件，包括过滤器、蓄能器、油箱及其它附件（如油管和管接

25、头、密封件、热交换器、压力表及压力开关）等。（略）1.7 液压油（略）2.2起重机械常见液压传动回路2.2.1起升机构的液压传动回路起升机构的液压传动回路，除了要保证机构有足够的输出力矩、起升速度和制动能力，还应具有良好的调速性能和下降限速能力。设有快速落钩装置的起升机构，还应提供方便可靠的制动器、离合器控制回路。图19是最基本的起升机构液压回路。在图示状态下，液压泵的来油经换向阀中位卸荷回油箱；常闭式制动器在弹簧作用下提供制动力矩，用以平衡起升载荷的悬停。当手动换向阀离开中位进入工作位置时，泵的来油经换向阀进入机构的起升分支，并经过单向节流阀进入制动器。这以后，泵的泵油压力很快上升。压力升到

26、一定程度，便会克服制动器的弹簧力，使制动器开启。同时，进入起升分支的压力油经平衡阀中的单向阀进人马达。若这时系统压力足以克服作用在马达上的阻力矩，机构就会在马达驱动下以一定的速度起升载荷，马达的排油经换向阀流回油箱。图19起升机构液压回路1-换向阀；2-平衡阀；3-液压马达；4-制动液压缸；5-单向节流阀若手动换向阀回到中位，则系统压力迅速下降，马达停止转动；制动器在弹簧作用下，经单向节流阀中的单向阀排出制动器动作缸中的液压油，实现制动。要下降载荷时，可将换向阀拨到位。这时，泵的来油经换向阀进入回路的下降分支，同时经单向节流阀进入制动器。当压力增大到一定程度时，制动器将开启，下降分支的压力将同

27、时使平衡阀中顺序阀有一定的开度。这样，马达在起升载荷和下降分支压力的共同作用下旋转，使载荷下降，马达的排油经顺序阀、换向阀流回油箱。平衡阀中的顺序阀的作用，是当下降时在马达的排油口产生足够的节流阻力，以平衡起升载荷对马达的作用，从而限制机构的下降速度。顺序阀所产生阻力的大小，取决于下降分支液压油的压力，压力越大，阀的开度越大，阻力越小。因此，可以通过控制手动换向阀的开度来改变机构下降分支的压力，从而实现对载荷下降速度的控制。制动器油路上单向节流阀的作用，是在不影响制动器上闸时间的条件下，减缓制动器的开启速度。所以这样设置，是因为当起升载荷较大时马达所需要的启动压力也较高，而制动器的开启压力通常

28、较低，在提升已悬挂在吊钩上的载荷时，随着供油压力逐渐上升，制动器首先开启，使载荷力矩作用在马达上。而这时马达进口压力还不足以使马达启动；相反，在载荷作用下马达会逆转而使载荷下降，这就是所谓的二次提升下滑。单向节流阀对制动器开启的延时作用，将使马达进口压力在制动器开启时有一定的提高，从而减小二次提升下滑量。但是，单向节流阀的作用将加剧空钩起升时机构的抖动。因为空钩起升所需的马达启动压力较低，而制动器开启压力不变，在制动器开启时马达进口压力超过空钩起升所需压力，制动器打开时马达会很快转动；这样所导致的系统压力下降将使制动器又关闭，机构停止，压力又开始上升；当制动器再度开启时，马达又会很快转动。就这

29、样不断重复。单向节流阀正是加大了制动器开启时马达进口处的压力，所以空钩时的抖动现象也会加剧。当然，当发动机转速很高而使油路阻力加大从而使马达转动压力升高时，这种现象可得到一定的缓解。（2）回转机构的液压传动回路回转机构是流动式起重机的主要机构之一，是各机构中工作最频繁的机构。其作用是支承起重机回转部分的自重及起升载荷的垂直作用和倾翻力矩作用，并在驱动装置的作用下绕回转中心作整周回转。流动式起重机的回转速度通常都很低(3rmin)，但回转部分的质量很大，所以机构启动制动过程中的载荷较大。为了满足较低的回转速度，尽管支承装置的大齿圈与驱动装置的小齿轮之间构成一级减速，但对一般的驱动装置来说，减速器

30、还是必不可少的。对于一般的回转驱动装置(如电动机、高速液压马达等)，减速装置通过采用立式行星齿轮或摆线针轮等减速器。这类装置的主要特点是速比大，传动效率高，传动平稳，特别适于在流动式起重机上布置。 由于流动式起重机的回转机构惯性载荷较大，而且启动制动频繁，所以要求其液压回路具有完善的启动制动缓冲、制动和补油功能。图20是一种最基本的回转机构液压回路。机构的启动、制动及调速均依赖于手动换向阀的节流作用。常闭式制动器由梭阀经单向节流流阀过来的压力油开启。梭阀的作用，是将马达两个油口中压力较高的一个与单向节流阀相通，而马达的两个油口之间却不会通过梭阀。单向节流阀的安装方向与起升机构中的相反，其作用是

31、使制动器在机构启动时，压力油很快通过单向节流阀中的单向阀开启；而在机构制动过程中，制动器的弹簧上闸时，从制动器中排出的油必须经过单向节流阀，从而使制动器上闸较慢以免产生大的冲击。但在换向阀的动作较快时，机构启动、制动的冲击还是很大的。因此，这种回路多用于中小吨位的起重机上。图21是一个具有双向缓冲、补油和制动功能的回转机构液压回路。这一回路，可以保证在任何操作条件下回压力均不超过缓冲阀2的调定压力。当机构利用缓冲阀2制动时，缓冲阀排出的油及因马达内泄流出回路的油均可通过由背压阀4和补油单向阀3组成的补油回路得到补充。但这种回路的最大启动压力和制动压力均由一个缓冲阀来限制，从而使机构的最大启动、

32、制动力矩相同，这对于要求有较大启动力矩的回转机构是不适合的。图21双向缓冲液压回路图20 回转机构液压回路1，3-单向阀；2-缓冲阀；4-背压阀（3）变幅机构的液压传动回路流动式起重机通常通过改变起重臂的仰角来改变作业幅度。所以，变幅机构也就是改变越重臂仰角的机构。1）机构形式流动式起重机变幅可分为挠性变幅(钢丝绳滑轮组)和刚性变幅(油缸变幅)。图22为变幅机构示意图。a) b)图22变幅机构图 a)挠性变幅b)刚性变幅 图23 刚性变幅机构油路图1一油泵2一起重臂3一变幅油缸4-平衡阀 5一操纵阀6-溢流阀7一油箱2）液压回路图23是刚性变幅机构的油路图。当操纵阀5的手柄向后拉时，压力油通过

33、平衡阀4中右侧油路，进入油缸3的底部，通过活塞使起重臂2抬起。油缸上部可以回油。当操纵手柄向前推时，压力油通过左侧油路进入变幅油缸3顶部，活塞收缩，起重臂2落下。 当油压达到一定压力时，油缸底部的油液可通过平衡阀4回油。变幅回路中的平衡阀的限速作用与在起升回路中的作用是一致的，但在换向阀中位时两个回路的平衡阀作用则完全不同。在起升机构回路中，当换向阀处于中位时，起升载荷在机构上产生的转矩完全由制动器来承受，平衡阀上并无油压作用。所以，其反向的密封性与起升机构的重物下沉没有关系。但在变幅机构中，平衡阀除了有限速作用，还在机构不动时起到封闭变幅缸无杆腔的作用。因此，其反向密封性能的好坏将直接影响变

34、幅缸受载以后的回缩量。在图示的回路中，若变幅缸中活塞上的密封失效，也会导致平衡阀失去反向密封作用。这是因为当活塞密封失效后，无杆腔的压力将传到有杆腔。当有杆腔的压力增大到平衡阀开启压力后，变幅缸将发生回缩。这一回缩会使有杆腔压力降低，平衡阀又关闭。再经过一段时间，有杆腔压力又会升高，平衡阀又开启。就这样，变幅缸会呈脉动状态逐渐回缩。变幅缸的有杆腔面积和无杆腔有效面积是不相等的，所以对于定量泵供油系统，起重臂由最大幅度变至最小幅度(仰角由小到大)的时间，要大于由小幅度变至最大幅度(仰角由大到小)的时间。变幅油路中，平衡阀失灵造成坠臂事故也曾发生过。也发生过平衡阀渗漏，使起重臂发生“点头”事故(起

35、重臂慢慢地下降)。从而造成斜吊，当起重机起升时，被吊物体就会发生摆动。由此导致事故发生。对于挠性变幅的机构，要经常检查变幅钢丝绳，按标准报废。变幅钢丝绳与起重臂端部连接处的钢丝绳曾多次发生过断绳事故(俗称千斤绳被拉断)。对于大吨位的流动式起重机，因单个变幅液压缸的推力往往不能满足要求，而采用并列的双变幅缸形式。图24(a)是一双缸变幅机构液压原理图。两个变幅缸的同步是靠起重臂的扭转约束来实现的。在有些条件下，单一平衡阀的通径并不能满足双液压缸的大流量要求，这时可采用两平衡阀并联的方式来实现大的通过能力，见图24(b)。但必须注意，按图中回路的接法，当两个平衡阀性能有差异时(一般不可避免)，将导

36、致两个变幅缸不同步而使起重臂受扭。为了防止这种现象的发生，可采用图24(c)所示的处理方法，即将两变幅缸无杆腔连通。平衡阀的安装应尽可能靠近变幅缸，以缩短无杆腔中高压油对油管的作用长度。平衡阀与变幅缸无杆腔之间也不允许采用软管连接。图24 双缸变幅机构液压原理（4）伸缩机构的液压传动回路伸缩机构是采用伸缩式起重臂的流动式起重机所特有的机构。其作用是改变伸缩式起重臂的长度，并承受由起升质量和伸缩臂质量所引起的轴向载荷。1)机构形式按伸缩臂伸缩过程，伸缩机构可分为顺序伸缩和同步伸缩两种形式。 2)液压回路图25是采用顺序阀控制的顺序伸缩机构回路图。其工作原理如下：当换向阀处于位工作时，高压油经缸1

37、的活塞杆、输油管到顺序阀2和平衡阀，顺序阀2的调定压力要高于使缸l活塞杆外伸所需的压力。所以，这时顺序阀不导通。高压油经平衡阀中的单向阀进入缸1的无杆腔，使缸筒和二、三、四节臂及缸3、4一起伸出。待缸l全部伸出时，压力升高打开顺序阀2，高压油经缸3的活塞杆、输油管到顺序阀5和缸3的平衡阀。同理，顺序阀5的调定压力应高于使缸3的活塞杆外伸所需的压力。所以顺序阀5不导通。高压油经平衡阀中的单向阀进入缸3的无杆腔，使缸筒和三、四节臂及缸4一起伸出。同理，可使四节臂伸出。回缩时，三个液压缸处于并联状态，三个平衡阀将同时打开。所以，不能保证顺序动作。两组相对装配的单向阀是为了保证顺序阀外泄口的畅通。这个

38、回路构造简单，省去了电线卷筒，工作可靠，但工作时回路压力较高，回缩时不能按要求顺序动作，从而给实际操作带来不便。 图26 用分流马达同步回路图25 顺序控制的顺序伸缩回路 同步伸缩液压回路图26为使用分流马达保持起重机伸缩臂同步伸缩的回路。所谓分流马达，实质上就是两只完全相同的液压马达，彼此的轴机械连接同速旋转，起等量分流作用。泵输出的压力油经换向阀并联地进入分流马达1和2，再分别供入伸缩缸3和4，由于排量相同和转速一致，两马达输油的流量也就相等，因此两缸保持速度同步。（5）支腿机构的液压传动回路对于带有支腿的流动式起重机，支腿机构是下车主要工作机构之一。在液压传动广泛应用在流动式起重机上的今

39、天，几乎所有的支腿机构均是采用液压传动的。对于支腿的形式，在前一节中已做了详细的介绍，在这里将介绍支腿的液压传动回路及其特点。为了保证起重机可靠工作，支腿回路应满足以下要求。满足支腿收放的动作要求。保证支腿安全可靠，有良好的闭锁性能。为了能够调整起重机水平，4个支腿应既能同时动作，又能单独动作。支腿的液压回路与支腿结构形式密切相关，下面以H型支腿为例：26图27是一适用于H形支腿的液压回路。其中选择阀l是用来控制油泵来油进入支腿回路还是进入上车的；换向阀2是用来控制四个水平支腿液压缸的伸或缩；操纵阀3控制四个垂直支腿液压缸的伸或缩。为了便于调平，在操纵阀3和每个垂直支腿液压缸的无杆腔之间，均设

40、置了两位两通的转阀4。操作时，可通过控制阀4和阀3，使某一个或几个垂直支腿缸伸缩，从而使车架达到水平。5图5AB27 H形支腿液压回路 图28双向液压锁从回路上可看出，由于四个水平液压缸是并联的，当操纵换向阀2使水平支腿伸或缩时，由于各水平支腿的阻力不相同，必然会出现四个支腿的动作不同步的现象，但这并不影响水平支腿达到其各自的终点位置。为了保证支腿液压缸加载后不回缩和起重机行驶时支腿不因自重作用而下沉，在每个液压缸上都装有双向液压锁5。这种元件是起重机支腿回路中特有的。图28是双向液压锁的结构图。从图上可以看出，双向液压锁是由两个并联在一起的液控单向阀组成的。两个液控单向阀的通道互不相通，但液

41、控部分的控制活塞4是公用的。双向液压锁共有四个通道A、B、A、B，其中B和A分别与支腿液压缸的有杆腔和无杆腔相连 （图27）。当没有压力油进入A或B口，控制活塞4处于自由状态，阀芯2和阀芯6在弹簧1和弹簧7的作用下，其圆锥面与阀套3形成对A和B 口的反向密封。这时，不论液压缸的有杆腔还是无杆腔压力多大，都不能从A口进入到A口或从B口进入到B口。所以。当起重机工作时，支腿的液压缸无杆腔压力将上升。但由于双向液压锁的作用，无杆腔的液压油无法流出，支腿不会回缩。同理，因有杆腔的油无法排出，支腿在起重机行驶时也不会因自重而下沉。在支腿的收放时，双向液压锁可自动打开单向阀，使支腿液压缸伸缩。如要打出支腿

42、，从图可知应从A口进油，由于弹簧l很软，液压油打开AA之间的单向阀进入支腿缸的无杆腔；与此同时，A口的压力油推动控制活塞4右移，从反向打开BB之间的单向阀，从而使液压缸有杆腔的油从B口经打开的单向阀从B口流出，支腿缸外伸。由此可知要收回支腿双向液压锁的工作原理。（6）运行机构的液压传动回路流动式起重机的运行机构形式，决定着起重机的形式。对于汽车起重机，其运行底盘是通用或专用的汽车底盘。下面对轮胎起重机和履带起重机的运行部分只作简单介绍。 2)液压回路流动式起重机的运行机构的液压回路应有较高的传动效率和较长的无级调速范围，两侧驱动机构应采用独立的驱动系统和制动装置。回路的形式有开式和闭式两种。由

43、于开式回路机构的载荷及动作要求类似回转机构，这里不再重述。图29是一采用双向变量泵和定量马达的闭式容积调速运行机构驱动回路。调节变量泵1的斜盘倾角，可改变其输出流量，使马达2有不同的转速；改变泵的斜盘倾角方向，可改变回路中液流方向，从而改变马达的旋转方向。泵3、液流阀7和单向阀4构成了回路的补油系统。同时，这一系统还通过给回路补油起到冷却作用。液动阀6和常开式溢流阀8使回路工作时总有一部分油流回油箱，以便让补油系统的油进入主回路，从而达到冷却目的。主回路中的两个溢流阀5是为了限定回路最高压力而设置的，并有缓冲作用。图29运行机构的液压回路2.3综合应用题练习1. 图30为汽车起重机起升机构的液

44、压控制原理图，请回答以下问题：图30汽车起重机起升机构的液压控制原理图（1）指出元件110的名称。（2）手动换向阀芯置于阀的右位时，高压油从油泵出口后流经哪些液压元件流回油箱？（3）说明部件2、10的作用。（4）部件7的作用是什么？部件7与部件8的连接有何特殊要求？（5）简述其高度限位的工作原理。（6）该系统能否运行？为什么？（7）请按手动阀正确位置,描述其与运行方向的关系。（8）当手动换向阀从左位回到零位时，可能有什么不良情况发生？如何解决？答：（1）1-液压泵；2-溢流阀；3-中心回转接头；4-手动换向阀；5-电磁换向阀；6-溢流阀；7-平衡阀；8-液压马达；9-油箱；10-单向节流阀。（

45、2）手动换向阀芯置于控制阀的右位时，高压油从油泵出口后流经中央转接头、手动换向阀的右腔、平衡阀中的单向阀、液压马达、换向阀的右腔、中央转接头流回油箱。（3）部件2的作用是当液压系统的压力超过系统额定压力的110时，让高压油直接从油泵流回油箱，以防止液压系统过载和液压冲击。液压元件10单向节流阀，其作用是在不影响制动器上闸时间的条件下，减缓制动器的开启速度，以防止二次提升下滑。（4）部件7是平衡阀，其主要作用:一是当起升机构下降时在液压马达的排油口产生足够的节流阻力以平衡起升载荷对液压马达的作用，从而限制机构的下降速度；二是防止液压系统意外失压导致的起升机构快速下降而速度失控。因此平衡阀7与液压

46、马达8的连接应采用刚性管路连接，且连接长度应尽量短，或将平衡阀7与液压马达8直接相连。（5）当吊钩升到上极限位置时，限位开关导通，从而使5通电导通，这样溢流阀6就变成了卸荷阀，进入起升马达的油通过6回到油箱，马达不会再使吊钩上升，但可以下降。（6）按图示的系统无法运行。因为手动换向阀在左位时油箱的油不可能直接进入起升回路，液压泵的油也无法进入图示左侧回路中。（7）按下图当手动控制阀的阀芯在右位时，起重机起升机构进行提升运行，手动控制阀的阀芯左位时，起重机起升机构进行下降运行。（8）当手动换向阀从左位回到零位时，重物下降制动，此时马达在负载作用下的惯性旋转在进油口产生真空，真空会造成液压油中的气

47、体溢出而产生空穴（气泡），油路中的空穴对液压回路和元件的破坏性很大，会产生振动、噪音和点蚀。解决的方法是在下降运转的进油口设补油回路，当下降制动，马达在负载作用下的惯性旋转在进油口产生真空时，油箱的液压油在大气压的作用下通过补油回路中的单向阀向马达进油口补油。2.图31是最基本的起升机构液压回路，回答下列问题：（1）写出图中15部件的名称。（2）换向阀在图示位置，制动器和起升载荷处于什么状态？（3）手动换向阀进入工作位置时，试述起升机构液压回路的工作原理。（4）手动换向阀进入工作位置时，试述该液压回路的工作原理。（5）部件5在系统中起什么作用？（6）若把部件5换成一般节流阀，起升机构工作时会出

48、现何种现象？（7）部件2的主要作用是什么？（8）部件2与部件3的连接有何特殊要求？图31 起升机构液压回路答：（1）1-换向阀；2-平衡阀；3-液压马达；4-制动液压缸；5-单向节流阀。（2）在图示状态下，液压泵的来油经换向阀中位卸荷回油箱，常闭式制动器在弹簧作用下提供制动力矩，用以平衡起升载荷的悬停。（3）手动换向阀离开中位进入工作位置时，泵的来油经换向阀进入机构的起升分支，并经过单向节流阀中的节流阀进入制动器。泵油压力升到一定程度，便会克服制动器的弹簧力，使制动器开启。同时，进入起升分支的压力油经平衡阀中的单向阀进入马达。若这时系统压力足以克服作用在马达上的阻力矩，机构就会在马达驱动下以一

49、定的速度起升载荷，马达的排油经换向阀流回油箱。（4）手动换向阀进入工作位置时，泵的来油经换向阀进入回路的下降分支，并经单向节流阀中的节流阀进入制动器油缸，使制动器开启，同时压力油进入平衡阀控制口，使平衡阀中的顺序阀开启，这样，马达在起升载荷和下降分支压力的共同作用下旋转，使吊钩下降。马达的排油经平衡阀、换向阀流回油箱。 （5）部件5的作用是：制动器上闸时，制动油缸中的油经单向阀回油箱，单向阀不起节流作用，迅速上闸。制动器开闸时，大无畏力油经节流阀进入制动油缸，使制动器缓慢开闸。（6）会出现制动器上闸时间过长，导致马达不能准确停车，甚至会出现溜车现象。（7）部件2是平衡阀，其主要作用是：当机构下降时在马达的排油口产生足够的节流阻力，以平衡起升载荷对马达的作用，从而限制机构的下降速度；防止液压系统意外失压致使起升机构快速下降速度失控。（8）部件2与部件3之间应采用刚性管路连接，且距离应尽量短，或将部件2与部件3直接相连。3.图32为汽车起重机起升机构的液压原理图。问：（1）单向阀1的作用是什么？（2）单向阀19的作用是什么？（3）液压系统是如何给蓄能器供应压力油，并维持蓄能器压力的？图32 汽车起重机起升机构的液压原理图答：（1）单向阀1的作用是：当手动换向阀4从位换到中位时，液压马达的供油中断，马达在重物的作用下仍惯性运转，为防止马达的进油口产生负压气穴现象，单向阀1起到向马