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汽车起重机支腿整体式多路阀解读

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在汽车作业工程中,控制水平支腿液压缸活塞杆弯曲变形现象时有发生,这种现象长期困扰着汽车起重机行业。2000年初,笔者研发出一种新型整体式多路阀,有效地防止了水平支腿液压缸活塞杆弯曲变形。该阀是具有自主知识产权的发明专利产品,专利号ZL01244646.7,已经配套在徐重QY16至QY70T的全部机型上。现介绍如下。

1.活塞杆弯曲变形原因分析

(1) 造成弯曲变形的3种工况

水平支腿液压缸活塞杆弯曲变形的原因是其受到了较大负荷,一般产生这种现象有3种工况:

一是违章操作。有的操作人员为了清除停放汽车起重机四周的障碍物,先伸出垂直支腿,再伸出水平支腿来推障碍物,使得水平支腿缸承载了较大负荷。

二是水平支腿方箱伸出时的摩擦阻力较大。若水平支腿方箱制造精度差,或使用过程中发生变形,方箱间就会产生刚性摩擦,使得水平支腿缸活塞杆伸出负荷加大。

三是水平方箱伸缩空间里挤入泥巴等异物,加大了水平方箱伸出的负荷。

(2) 水平支腿缸活塞杆受力分析

本文以一种常见规格为φ63/φ40×1560×3500(缸径D/活塞杆直径d×行程×两支承交点最大距离LB )水平支腿缸为例分析。

根据《新编液压工程手册》下册第1404~1406页液压缸活塞杆弯曲稳定性演算,活塞杆弯曲失稳临界负荷Fk公式计算可以看出,水平支腿缸处于最大行程状态,液压缸无杆腔的压力上升至大于6.8 MPa时,水平支腿缸活塞杆就有产生弯曲变形的趋势。

(a)进口汽车起重机多路阀结构

(b)进口汽车起重机多路阀原理

2.原进口多路阀的结构特点

多路阀中的液控单向阀的作用是闭锁垂直支腿缸和水平支腿缸的有杆腔。许多从日本进口汽车起重机垂直支腿缸上只安装液控单向阀。国产汽车起重机在垂直支腿缸上普遍安装双向液压锁,水平支腿方箱间用插销闭锁,保证了车辆行驶状态的安全,再设置液控单向阀就显得累赘。

20世纪90年代初期,从日本进口的汽车起重机底盘多配装8片组合式多路阀,其结构与原理如图1所示。

该型式多路阀结构小巧,功能强,换向阀2和选择阀4两端均可实现换向操纵,方便了操作人员在起重机两侧进行支腿控制;不足之处在于没有防止水平支腿缸活塞杆弯曲变形的功能,换向阀2流向四联选择阀4的压力油需外接U形油管,增加了漏油点,如图2所示。

图2 换向阀与选择阀的连接

3.新型整体式多路阀结构与原理

(1) 结构特点

笔者研发出一种新型整体式支腿多路阀,其液压原理和结构如图3所示。与原进口多路阀的对比,有以下几个特点:新型多路阀中的三位四通换向阀与原日本进口多路阀中钢球定位选择阀功能相同,布设位置相同;二者安全阀的结构虽不同,但布设位置和功能相同;安装液控单向阀的位置设计成了水平过载保护阀,取消了的原日本进口多路阀外接U型油管,并将油道设计在阀体内;在每一选择阀接水平支腿缸无杆腔的油口处均设置有止回单向阀。

新型多路阀与原进口各路阀在主机上的安装位置相同,可以替代使用。新型多路阀在选择阀5接水平支腿缸无杆腔的A油口处均设置了止回单向阀4,可实现任一水平支腿缸单独动作。如图4所示。

(2) 防止活塞杆弯曲变形原理

如图5所示,当换向阀操纵手柄向上抬(活塞杆回缩)时,来自液压泵的压力油进入H油道,再流向液压缸有杆腔和水平过载保护阀3的先导腔,在油压作用下先导阀芯关闭水平过载保护阀,当活塞杆回缩至终点时,液压泵出口处压力值为安全阀2设定的压力20 MPa。

如图6所示,当换向阀操纵手柄向下搬(活塞杆伸出)时,来自液压泵的压力油进入B油口,再流向液压缸的无杆腔和水平过载保护阀3的主溢流阀阀芯前腔,液压缸做伸出动作。此时过载保护功能体现为2种工况:当活塞杆伸出过程中遇阻力达到过载阀3设定的5 MPa压力时,过载阀中的主溢流阀芯打开,液压缸无杆腔的压力油通过H油口和T油口回油;当活塞杆伸出至终点时,液压泵出口处压力值为水平过载保护阀3设定的压力5 MPa,水平支腿缸活塞杆弯曲变形趋势被遏制。

3.常见故障排除

(1) 收垂直支腿时水平支腿缸也随之回缩

此故障均出在水平过载保护阀上,原因有2个:一是主阀口封油口处有异物,造成主阀芯关闭不严;二是过载保护阀上O形圈损坏。如图6所示。

(a)新型多路阀原理

(b)新型多路阀结构

此时旋出过载保护阀,更换O形圈或者将主阀口处的异物清除即可。

(2) 支腿不能顶升起重机

该故障表现为水平方箱完全伸出后,垂直支腿触地后却不能顶升起重机,检查压力表显示值不足10 MPa。该故障多为安全阀主阀芯的阻尼孔被堵塞,使压力油从P口直接流向T口回油箱。如图7所示。此时旋出安全阀,用细钢丝将主阀芯中的阻尼孔捅畅通即可。