輪式起重機比例液壓控制系統設計

吳國銳 張宇

(三一重工起重機有限公司，湖南 長沙 410100)

輪式起重機比例液壓控制系統設計

吳國銳 張宇

(三一重工起重機有限公司，湖南 長沙 410100)

隨著經濟的發展、基礎建設的擴增，對起重機質量及穩定性能等都提出了更高的要求。本文對QY100輪式起重機的電比例液壓控制系統的設計進行了簡單介紹，所設計的液壓系統全部采用電控集成控制方式，具有相當高的控制靈活性和強大的故障診斷功能，保證了工程的正常運行，大大增加了操作的靈活性和穩定性，本文亦可為起重機維修人員或售后服務人員提供參考。

輪式起重機；控制系統；液壓系統

1 起重機液壓系統概述

汽車起重機液壓系統一般由上車和下車2個液壓系統組成。上車液壓系統一般由起升、變幅、伸縮、回轉、控制5個主回路組成。如圖1。

圖1 起重機液壓系統框架圖

起升回路基本要求：具有規定的提升能力和提升速度；工作平穩，尤其重物下降時，應能防止由于載荷的自重導致超速降落；微動性能好，防止載荷就位時發生沖擊。

變幅回路基本要求：能帶負載變幅，變幅動作平穩可靠；由于落臂時與負載運動方向一致，有自動增速的趨勢，要采取限速措施。

伸縮回路基本要求：吊臂作業時，伸縮液壓缸不能縮回；帶載回縮時，伸縮油缸不能超速縮回，所以也要有限速措施，設置平衡閥組成平衡回路；5節以下伸縮臂的液壓系統國內一般采用同步或順序加同步的伸縮方式；對于具有5節以上伸縮臂的液壓系統，多采用單缸插銷伸縮機構，這種伸縮機構自重輕，能大幅提高起重機的起重性能。

回轉回路基本要求：回轉平穩，通過自由滑轉功能來實現吊重的自動對中，從而有效防止側載的產生。

根據回路以及工況要求，目前最有發展前途的還是電控比例操縱系統，借助于計算機技術和可編程技術，汽車起重機將向智能化發展，100C以上車型均采用此類系統。

2 QY100起重機比例控制液壓系統設計

我們自主設計開發了一種雙泵合/分流電控比例液壓系統。該系統拋棄了傳統設計方法和思路，傳統設計中一般采用比例多路閥的液控比例流量控制方法，而本設計采用一種電控變量泵+流量分配模塊+換向閥組成的流量和方向控制系統，自行設計了集成塊，極大提高了設計可靠性、功能全面性、控制靈活性、系統冗余性和成本經濟性。系統框圖如圖2、圖3。

圖2 QY100液壓系統原理框圖

圖3 QY100新式液壓控制系統

本設計中主要用了以下先進設計理念和技術：

（1）雙泵合流控制技術：該項技術充分利用系統流量，雙聯泵可以任意合流供油，能夠實現變幅、伸縮和卷揚等工況的快速作業，以提高作業效率；同時也可以任意分流供油以保證各工況實現組合動作功能。原理圖如圖4。

圖4 雙泵合流控制技術原理圖

（2）系統冗余性設計理念：液壓系統采用系統備份的設計方法，即雙聯泵相互可以替代獨立驅動任意一個執行機構。通過設計一套正常工況的程序和兩套檢修工況的程序確保在油泵或者液壓油路出現異常時，系統仍然能夠完成作業。因此具有很高的系統冗余性。QY100液壓系統的冗余性，體現在該兩聯泵均可以獨立驅動變幅、伸縮、卷揚中的任意一個工況。

圖5 雙聯泵液壓控制系統

（3）系統組成：由主閥組控制上車的主卷揚、副卷揚、變幅、伸縮、回轉五個動作。通過上車主閥和電控變量泵的配合實現對上述五個動作的電比例控制，實現速度無級調控，改善操縱舒適性。我們自行設計研發了一種集換向控制功能和分合流控制功能于一體的主閥，其結構如圖6、圖7。

圖6 主閥組成

圖7 回轉、配重和變位閥總成

（4）微動性優化處理：采用電控操縱手柄結合油泵分段斜坡控制方法，減小液壓系統沖擊，優化系統微動性。如在雙泵合流狀態下，油泵理論控制曲線如圖8。

圖8 油泵理論控制曲線

主、副卷揚馬達均為電控變量馬達，可以無級變速，滿足重載低速，輕載高速作業需求，提高系統作業效率。同時，主、副卷揚馬達均配置平衡閥，具有很好的微動性。變幅油缸配置電比例平衡閥，提高落幅動作平穩性和微動性，并且落幅工況應用重力下放功能，能夠節省系統功耗。

（5）整車控制方式：QY100整車液壓系統全部采用電控集成控制方式，具有相當高的控制靈活性和強大的故障診斷功能。

3 小結

隨著經濟的發展，現代施工對起重機液壓系統提出了新的設計要求：節能、高效、可靠以及微動性、平穩性好。為了適應這些新的要求，以前的定量泵將逐步被先進可靠的具有負載反饋、壓力切斷的恒功率變量泵，甚至電控變量泵所取代，先前的定量馬達或液控變量馬達也將被電控變量馬達所取代。我們所設計的這種系統將能有效地達到輕載高速、重載低速和節能的效果，值得借鑒和推廣。

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TH137.

A

1003-5168(2014)03-0089-02

吳國銳（1979—），男，廣東佛山人，碩士研究生，畢業于中南大學機械工程學院機械電子工程專業，現從事工程機械的開發與設計研究。