第九章 起货机

第九章起货机

cargowinch第一节概述第二节第三节液压起货机的操纵机构第四节回转式起货机的液压系统实例第一节概述一、类型按形式分类：1.吊杆式起货机（双吊杆式、单吊杆式）2.回转式起货机（克令吊crane）按动力能源分类：1.电动起货机2.液压起货机重量轻，体积小，操作轻便，工作平稳可实现无级调速，能吸收冲击负荷和自动防止过载具有良好的制动能力系统中充满油液，部件磨损少，传动效率高对环境的温、湿度也不太敏感加工精度要求高，制造、安装较复杂二、对起货机的基本技术要求1.能以额定的起货速度吊起额定的负荷2.方便灵活的起、落货物3.能在较广的范围调节运行速度4.能可靠地制动除上述各项基本要求以外，还应具备结构简单、操纵容易、工作可靠、便于维修等。上述要求规定了起货机：必须具有足够的功率；必须具有反转或换向的能力；必须能够调速和限速；需设常闭式制动设备和机械固锁装置，以便有效制动和锁紧。第二节起货机的液压系统液压系统分类按额定工作压力：高压系统

(＞20Mpa)

中高压系统(10～20Mpa)

中压系统(6.3~10Mpa)

低压系统(＜6.3Mpa)按油液循环方式：开式系统(油液返回到油箱)闭式系统(油液返回到油泵的吸入口)

按功能分类：起货机构、回转机构、变幅机构、走行机构和支撑机构等液压系统开式系统比较简单，初置费较低油液在油箱中可很好地散热冷却．和沉淀杂质；并可用一台油泵同时驱动几部工作机械；但油在油箱中接触空气，空气容易渗入，引起系统工作不够稳定；必须采用换向滑阀，以实现换向调速；使油液容易发热使系统工作的经济性降低应用于功率较小场合，油泵须有良好自吸性能。闭式系统比较复杂，初置费较高散热条件差，油液的补充和冷却必须重视；不能用一台油泵同时驱动几部起货机或其它工作机械；可采用双向变量油泵；易于实现换向和容积调速，利于经济性提高在落货时能将油泵转变为油马达，使落货速度受到限制，并回收能量；闭式系统采用辅泵补油或重力补油，对油泵的自吸性能要求也不太高；在功率较大的系统中，较多采用。9-2-2起升机构液压系统其负载的主要特点是：静负荷(货物的重力)始终单向作用故不论起吊、下放还是使货物制动，液压系统中始终有一部分管路承受高压，以产生与货物重力相平衡的液压力对这类机构液压系统就要求能控制落货速度，以防因重力作用而过快堕落，而制动后需能握持货重，使其不会自行下滑9-2-2起升机构液压系统1.阀控型开式起升系统（1）换向与调速调速方法：①串联节流调速②并联节流调速③溢流节流调速这三种方式因必须使油泵排出的多余油液重返油箱，使供至执行机构的油液经过节流，故功率损失不可避免，而使油液发热。阀控式开式起升系统原理图①串联节流调速换向阀采用闭式过渡结构(一离开中位PT即关断)溢流阀保持换向阀前的油压不变，改变换向阀的阀芯的位置，使通流面积改变，流经换向阀的液阻改变，输往执行机构的流量因而改变。特点：调速效率低，功率损失大，油液发热厉害，调速不平稳，启动和制动时易产生液压冲击。阀控式开式起升系统原理图②并联节流调速换向阀从中位右移，PA打开时PT并不立即隔断，而是随PA开大而逐渐关小特点：调速比较平稳，但换向阀操作过猛时仍可产生液压冲击。③溢流节流调速特点：调速平稳，调速效率较高。定差溢流阀手动换向阀定差溢流阀两端油腔压差保持恒定，液流经换向阀的流量，取决于换向阀的阀芯位置。（2）限速和制动使用关闭严密的液控换向阀或平衡阀，虽可以有效地实现液压制动，但油马达难免存在漏泄，为保证货物悬在空中而不会下滑，还设有机械制动器。延时抱闸制动器—油马达停止后抱闸。即时抱闸制动器—油马达停止前抱闸。

①单向节流阀5限速，液控单项阀4液压制动；

②平衡阀4限速，制动器7制动。②平衡阀限速阀4内泄式顺序阀+单向阀ｂac平衡阀限速的阀控式开式起升系统原理图（3）限压保护安全阀2防止起货机超负荷时，因油泵排压过高，导致原动机过载或装置损坏。制动溢流阀5防止液压因液压制动而过分升高。（阀5的整定压力比阀2的整定压力高---5％～10％。）平衡阀限速的阀控式开式起升系统原理图阀控型开式液压系统设备简单油液在油箱中亦能较好地散热和沉淀杂质但必须采用节流调速和能耗限速工作时能量损失较大油液容易发热而且空气渗入机会较多也易导致油液变质多应用于压力较低，功率较小或不经常工作的场合2.泵控型开式起升系统（1）换向与调速图示为变向变量泵供油，改变油泵的吸排油方向实现油马达的换向。n1、q1---油泵转速和每转排量n2、q2---油马达转速和每转排量油泵变量时，油马达的转速也随之改变，并可实现无级变速。泵控型闭式起升系统原理图（2）限速和制动再生限速—重物下降时回收利用其位能。闭式液压系统不论其采用的油泵和油马达是否可以变量，在限制下降速度的原理上，都与开式系统有本质的不同。这是因为：在闭式系统中，当货物下降时，油马达在货重造成的转矩作用下，就将转变为油泵，而油泵则转化为油马达工况，强迫电动机转动。如电机转速超过磁场转速时就会将能量反馈给电网，并使电机的转速受到限制，从而使油马达的转速受到限制。泵控型闭式起升系统原理图泵控型闭式起升系统原理图油泵变量机构处于中位时，理论上能实现液压制动，实际上，由于各传动杆件之间的间隙，油泵并未真正回到中位，为解决油泵的回中误差，在系统中加设了中位阀11。油泵操纵手柄回中时，阀6断电，阀11泄油，沟通泵吸排管路。即时抱闸、延时松闸—阀7、阀6。防意外失电—阀6。单向节流阀10—防止中位阀11或制动阀8失灵。（3）限压保护安全溢流阀—阀12（4）失压保护防油管破损坠货—阀5（5）系统补油和散热低压侧油液经低压选择阀13、背压阀14、冷却器15到油箱。工作中从低压侧补油—新油由辅泵2、滤器3、单项阀到低压侧。为确保部分油液的更换和冷却，背压阀14的整定压力须比溢流阀4略低。泵控型闭式起升系统原理图用容积调速，调速时不产生额外的节流损失；落货时进行能量反馈，工作经济性大大提高，减少了油液发热，因而更适应高压；油液污染和进入空气的可能性也大大减小但系统采用变量油泵，设备比较复杂，初置费也因而提高。9-2-2回转机构和行走机构液压系统特点静负荷、数值不大、起始和制动时惯性负荷较大；双向承受负荷，两侧主油路都可能出现高压，与高压有关的元件均按双向工作考虑；制动时产生的惯性能量靠液压制动时制动溢流阀的节流来消耗，并配有机械制动器，制动器为延时抱闸，第三节液压起货机的操纵机构分类：机械式操纵机构液压式操纵机构（手动液压操纵、辅泵供油式）电液式操纵机构（比例电液换向阀、电磁比例泵）手动液压操纵机构（操纵和补偿两大部分）1.液压式操纵机构辅泵供油式液压操纵机构（辅泵供油、双联手动比例减压阀控制）手控比例减压阀出油口A输出油压：pA=ps/aa—阀芯下端面的受压面积PA近似与手柄的转角和推力成正比，这样操纵手控比例减压阀控制液控换向阀或变量油泵，即可使起货机实现起动、停车、换向和变速。1.复位弹簧；2.阀芯；3.平衡弹簧；4导杆；5.滑动套；6.螺钉；7.触头；8.蝶形盘；9.手柄2电气式操纵机构操作轻便，不受距离远近的影响(1)应用比例电磁(液)换向阀的电气式操纵机构

对于阀控型系统，采用比例电磁(液)换向阀，换向阀位移的方向和大小由控制该阀的电流方向大小决定，因而就可藉以进行换向和调速。(2)应用电磁比例泵的电气式操纵机构对于泵控型系统，改变电液比例泵控制电流方向与大小即可改变泵的排油方向和流量，直接实现换向和容积调速。此外，可利用电磁比例行程控制器控制普通随动变量油泵的导阀来进行换向和调速第四节回转式起货机的液压系统实例一、利布赫尔（LIEBHERR）B5/14-16型回转式起货机液压系统二、赫格隆（HAGGLUNDS）G4024型回转式起货机液压系统组成：1.起升机构2.回转机构3.变幅机构4.安全保护机构双向比例变量泵斜轴式柱塞泵双向比例变量泵伺服变量机构的控制油压力记忆继电器高压继电器¶比例线圈（手柄控制）液压制动器来自辅泵低压选择阀（补油）刹车控制阀限压溢流阀系统组成：双向比例变量泵A；定量马达C；双向安全溢流阀14a、14b；高压继电器16补油和散热：低压选择阀7；补油单向阀15制动：刹车制动阀12；压力记忆继电器18；机械制动器8停车后重新启动时，保证制动器只有当高压管路建立起停车前的油压时才能松闸，以防过早松闸导致货物瞬间下坠，并防止液压冲击。摇臂记忆，油压恢复开关接通双向比例变量泵的功率限制器当负荷越大时，高压油管的压力越高，功率控制器4的活塞位移越大，即通过限制伺服滑阀5的最大位移的方法限制油泵最大流量，从而实现功率限制。限压溢流阀双向比例变量泵斜轴式柱塞泵齿轮补油泵控制油齿轮泵气体蓄能器刹车控制阀液压制动器低压选择阀（补油）¶比例线圈（手柄控制）高压内齿轮泵开式液压系统¶电磁比例先导阀液动主换向阀（三位六通）直动溢流阀定差溢流阀直动溢流阀机械限位保护①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。

②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。顺便指出，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。此外，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。设备连锁保护①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。②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，以便由电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。③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。液压油工作状况保护①补油低压保护当补油压力低于0.6MPa时，压力继电器就会动作，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。②控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。⑧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。④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。⑤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。电气工作状况保护①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。②主电机高温保护当主电机温度上升到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。③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。