1、起重機械液壓傳動相關知識江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院李向東2016.06起重機械液壓傳動相關知識1.液壓傳動基礎知識1.1液壓傳動的原理用途和特點液壓傳動是以液體為工作介質，利用液體的壓力能來實現運動和力的傳遞的一種傳動方式。液壓傳動的基本原理為帕斯卡原理，在密閉的容器內液體依靠密封容積的變化傳遞運動，依靠液體的靜壓力傳遞動力。液壓傳動是現代流動式起重機廣泛采用的傳動方式。它通過液壓泵將內燃機的機械能轉變成液壓油的液壓能，在各種液壓控制元件的控制下，將液壓能傳遞給各機構的液壓執行元件(液壓馬達、液壓缸)，還原成機械能。另外，起重機的液壓制動器和塔式起重機的頂升機構等也都廣泛采用液壓傳動技術

2、。液壓傳動與機械傳動相比有以下優缺點:（1）優點：能方便地進行無級調速，調速范圍大；傳動平穩，能吸收沖擊，允許頻繁換向，可以不停車變速；結構緊湊，慣性小，而且能獲得較大的力和力矩；易于控制和調節，液壓元件易于實現通用化、標準化和系列化；在功率相同的情況下，液壓傳動的體積小、質量輕，因而動作靈敏慣性小。（2）缺點：效率偏低；泄漏難以避免，而且油液有一定的可壓縮性，因此無法保持精確的傳動比；液壓元件制造精度高，加工和安裝技術要求高，成本高； 工作時，其性能受溫度影響較大。1.2液壓系統組成和圖形符號液壓系統主要是由動力元件（油泵）、執行元件（油缸或液壓馬達）、控制元件（各種閥）、輔助元件等液壓元件

3、和工作介質（液壓油）等組成。（1）動力元件是利用液體把原動機的機械能轉換成液壓能，是液壓系統中的動力部分。主要包括齒輪泵、葉片泵、柱塞泵、螺桿泵等。（2）執行元件是將液體的液壓能轉換成機械能的部分。主要包括液壓缸和液壓馬達。液壓缸有活塞液壓缸、柱塞液壓缸、擺動液壓缸、組合液壓缸等；馬達有齒輪式液壓馬達、葉片液壓馬達、柱塞液壓馬達等。（3）控制元件主要是根據需要無級調節液動機的速度，并對液壓系統中工作液體的壓力、流量和流向進行調節控制。包括方向控制閥、壓力控制閥和流量控制閥。方向控制閥有單向閥、換向閥等；壓力控制閥有溢流閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥有節流閥、調速閥、分流閥等。（4

4、）輔助元件是除上述三部分以外的其它元件。包括蓄能器、過濾器、冷卻器、加熱器、油管、管接頭、油箱、壓力計、流量計、密封裝置等。（5）液壓油在液壓系統中，液壓油用做工作介質。液壓圖形符號見GB786.1-1993液壓系統圖圖形符號。1.3液壓動力元件1液壓泵的工作原理和分類液壓泵是液壓動力元件，它是將電動機（或其他原動機）輸入的機械能轉變成液壓能的能量轉換裝置。其作用是向液壓系統提供壓力油。液壓泵的分類為：齒輪泵（外嚙合齒輪泵和內嚙合齒輪泵）； 葉片泵（單作用葉片泵和雙作用葉片泵）；柱塞泵（軸向柱塞泵和徑向柱塞泵）。（1）單柱式液壓泵1-偏心輪 2-柱塞 3-缸體 4-彈簧 5-排油單向閥 6-吸

5、油單向閥 a-密封油腔圖1液壓泵工作原理圖柱塞式液壓泵都是依靠密封容積變化的原理來進行工作的，故一般稱為容積式液壓泵。圖1所示的是一單柱塞液壓泵的工作原理圖，圖中柱塞2裝在缸體3中形成一個密封容積a，柱塞在彈簧4的作用下始終壓緊在偏心輪1上。原動機驅動偏心輪1旋轉使柱塞2作往復運動，使密封容積a的大小發生周期性的交替變化。當a有小變大時就形成部分真空，使油箱中油液在大氣壓作用下，經吸油管頂開單向閥6進入油箱a而實現吸油；反之，當a由大變小時，a腔中吸滿的油液將頂開單向閥5流入系統而實現壓油。這樣液壓泵就將原動機輸入的機械能轉換成液體的壓力能，原動機驅動偏心輪不斷旋轉，液壓泵就不斷地吸油和壓油。

6、（2）齒輪泵齒輪泵是液壓系統中廣泛采用的一種液壓泵,它一般做成定量泵,按結構不同,齒輪泵分為外嚙合齒輪泵和內嚙合齒輪泵,而以外嚙合齒輪泵應用最廣。下面以外嚙合齒輪泵為例來剖析齒輪泵。圖2為外嚙合漸開線齒輪泵的結構簡圖。外嚙合漸開線齒輪泵主要由一對幾何參數完全相同的主動齒輪4和從動齒輪8、傳動軸6、泵體3、前泵蓋5、后泵蓋1等零件組成。圖3為其工作原理。原動機帶動齒輪如圖示的方向旋轉時，右側的齒輪不斷退出嚙合，而左側的齒輪不斷進入嚙合，因嚙合點的嚙合半徑小于齒頂圓半徑，右側退出嚙合的輪齒露出齒間，其密封工作腔容積逐漸增大，形成局部真空，油箱中的油液在大氣壓力的作用下經泵的吸油口進入這個密封油腔吸

7、油腔。隨著齒輪的轉動，吸入的油液被齒間轉移到左側的密封工作腔。左側進入嚙合的輪齒使密封油腔的壓油腔容積逐漸減少，把齒間油液擠出，從壓油口輸出，壓入液壓系統。齒輪連續旋轉，泵連續不斷地吸油和壓油。1-后泵蓋 2-滾針軸承 3-泵體 4-主動齒輪 5-前泵蓋 6-傳動軸7-鍵 8-從動齒輪 9-O型密封圈圖2 CB-B型齒輪泵結構圖l殼體 2主動齒輪 3從動齒輪圖3齒輪泵的工作原理圖（3）葉片泵葉片泵的結構較齒輪泵復雜,但其工作壓力較高,且流量脈動小、工作平穩、噪聲較小、壽命較長。所以它被廣泛應用于機械制造中的專用機床、自動線等中低液壓系統中，但其結構復雜，吸油特性不太好，對油液的污染也比較敏感。

8、 1-定子 2-轉子 3-葉片 l定子 2轉子 3葉片圖4單作用葉片泵的工作原理圖5雙作用葉片泵的工作原理根據各密封工作容積在轉子旋轉一周吸、排油液次數的不同，葉片泵分為兩類，即完成一次吸、排油液的單作用葉片泵(如圖4所示)和完成兩次吸、排油液的雙作用葉片泵(如圖5所示)。單作用葉片泵多為變量泵，工作壓力最大為7.0Mpa，雙作用葉片泵均為定量泵，一般最大工作壓力亦為7.0Mpa，結構經改進的高壓葉片泵最大的工作壓力可達16.021.0Mpa。1.4液壓執行元件它是將液體的液壓能轉換成機械能器件，如油缸和馬達等。其中，油缸做直線運動，馬達做旋轉運動。1液壓缸（1）液壓缸的基本類型和特點按運動方

9、式分，可分為直線運動（活塞式、柱塞式）、擺動（擺動液壓缸）；按作用方式分，可分為單作用液壓缸和雙作用液壓缸。單作用液壓缸又分為活塞單向作用（由彈簧使活塞復位）的油缸和柱塞單向作用（由外力使柱塞返回）的油缸兩種。雙作用液壓缸又分為活塞雙作用左右移動速度不等的油缸和雙柱塞雙作用的油缸；按結構形式分為活塞式、柱塞式、擺動式3種油缸。（2）液壓缸的結構液壓缸由缸體組件、活塞組件、密封裝置等部分組成。常用的缸體組件結構如圖6所示。另外，還有缸筒和端蓋采用拉桿連接和焊接式連接的結構。活塞組件由活塞、活塞桿組成，它又分整體式和分體式兩種。密封裝置，液壓缸中的密封主要指活塞和缸體之間，活塞桿和端蓋之間的密封，

10、用于防止內、外泄漏。密封裝置的要求是：在一定工作壓力下，具有良好的密封性能；相對運動表面之間的摩擦力要小，且穩定；要耐磨，工作壽命長，或磨損后能自動補償；使用維護簡單，制造容易，成本低。密封形式有間隙密封、活塞環密封和密封圈密封3種。一般使用密封圈密封。其優點是結構簡單、制造方便、成本低；能自動補償磨損；密封性能可隨壓力加大而提高，密封可靠；被密封的部位，表面不直接接觸，所以加工精度可以放低；既可用于固定件，也可用于運動件。（a）缸筒和端蓋采用法蘭連接（b）筒和蓋采用半圓連接（c）筒和蓋采用螺紋連接圖6缸體組件結構2液壓馬達液壓馬達是把液壓能轉變為機械能的一種能量轉變裝置。從能量互相轉換的觀點

11、看，泵和馬達是統一體矛盾的兩個方面，它們可以依一定條件而變化。當馬達帶動其轉動時，即為泵，輸出壓力油（流量和壓力）；當向其通入壓力油時，即為馬達，輸出機械能（轉矩和轉速）。從工作原理上講，它們是可逆的，但由于用途不同，故在結構上各有其特點。因此，在實際工作中大部分泵和馬達是不可逆的。1.5液壓控制元件閥類元件的作用是調節控制液壓系統油液的壓力、油流的方向和流量，使系統在安全的條件下按規定的要求平穩而協調地工作。1控制閥的分類液壓閥一般分為壓力控制閥、方向控制閥和流量控制閥3大類，但若按控制方式分可分為如下3類。1）開關或定值控制閥借助于手調機構或通斷電磁鐵，控制液流通路的開閉，或定值控制液流的

12、壓力流量。這類閥最為常見，稱普通液壓閥；2）比例控制閥：這類閥輸出量與輸入量成正比，即輸出量可按輸入量的變化規律連續成比例地進行調節。如比例壓力閥、比例流量閥、比例方向閥；3）伺服控制閥輸入信號對輸出信號（流量、壓力）進行連續、成比例地控制。與比例閥不同的是，其動態性能和靜態性能好，主要用于快速、高精度的控制系統中。2方向控制閥方向控制閥在液壓系統中起阻止和引導油液按規定的流向進出通道，即在油路中起控制油液流動方向的作用。方向閥的種類如下：（1）單向閥單向閥作用是控制油液的單向流動（單向導通，反向截止）。其性能要求是，正向流動阻力損失小，反向時密封性好，動作靈敏。它可分為普通單向閥和液控單向閥

13、兩種。1）普通單向閥圖7為一種管式普通單向閥的結構，壓力油從閥體左端的通口流入時克服彈簧3作用在閥芯上的力，使閥芯向右移動，打開閥口，并通過閥芯上的徑向孔a、軸向孔b從網體右端的通口流出；但是壓力油從閥體右端的通口流入時，液壓力和彈簧力一起使閥芯壓緊在閥座上，使閥口關閉，油液無法通過。其圖形符號如圖7（b）所示。(a) 普通單向閥結構（b）單向閥符號1-閥套 2-閥芯 3-彈簧圖7單向閥2）液控單向閥液控單向閥的結構如圖8所示，當控制口K處有壓力油通入時，控制活塞1右側a腔通泄油口（圖中未畫出），在液壓力作用下活塞向右移動，推動頂桿 2頂開閥芯，使油口 P1和P2接通，油液就可以從P2口流向P

14、1口。1-活塞 2-閥芯 3-彈簧（a）結構（b）符號圖8液控單向閥（2）換向閥利用閥芯對閥體的相對運動，使油路接通、關斷或變換油流的方向，從而實現液壓執行元件及其驅動機構的啟動、停止或變換運動方向。按閥芯相對于閥體的運動方式分滑閥和轉閥；按操作方式分手動、機動、電磁動、液動和電液動等；按閥芯工作時在閥體中所處的位置分二位和三位等；按換向閥所控制的通路數不同分二通、三通、四通和五通等。1）工作原理滑閥式換向閥的工作原理圖如圖9（a）所示，當閥芯向右移動一定的距離時，由液壓泵輸出的壓力油從閥的P口經A口輸向液壓缸左腔，液壓缸右腔的油經B口流回油箱，液壓缸活塞向右運動；反之，若閥芯向左移動某一距離

15、時，液流反向，活塞向左運動。圖9（b）為其圖形符號。（a）原理（b）符號圖9換向閥的工作原理2）換向閥的種類和控制方式換向閥按換向方法可分為手動、機動、電磁、液動和電液等5種類型。手動換向閥是利用手動杠桿來改變閥芯位置實現換向的閥門。它又分彈簧自動復位和彈簧鋼珠定位兩種。圖10 (a)所示為自動復位式換向閥，可用手操作使換向閥左位或右位工作，但當操縱力取消后，閥芯便在彈簧力作用下自動恢復至中位，停止工作。因而適用于換向動作頻繁，工作持續時間短的場合。圖10(b)所示的是鋼球定位式換向閥，其閥芯端部的鋼球定位裝置可使閥芯分別停止在左、中、右三個位置上，當松開手柄后，閥仍保持在所需的工作位置上，因

16、而可用于工作持續時間較長的場合。1手柄；2閥芯；3彈簧；4鋼球圖10手動換向閥機動換向閥又稱行程閥，主要用來控制機械運動部件的行程，借助于安裝在工作臺上的檔鐵或凸輪迫使閥芯運動，從而控制液流方向的液壓閥。圖11所示為二位二通機動換向閥。在圖示位置(常態位)，閥芯3在彈簧4作用下處于上位，P 與A 不相通；當運動部件上的行程擋塊1 壓住滾輪2 使閥芯移至下位時，P 與A 相通。機動換向閥結構簡單，換向時閥口逐漸關閉或打開，故換向平穩、可靠、位置精度高。但它必須安裝在運動部件附近，一般油管較長。常用于控制運動部件的行程，或快、慢速度的轉換。電磁換向閥是一種利用電磁鐵的通電吸合與斷電釋放而直接推動閥

17、芯來控制液流方向的液壓閥。它是電氣系統和液壓系統之間的信號轉換元件。圖12所示為三位四通電磁換向閥。閥兩端有兩根對中彈簧4，使閥芯在常態時（兩端電磁鐵均斷電時）處于中位，P、A、B、T 互不相通；當右端電磁鐵通電時，右銜鐵1通過推桿2將閥芯3推至左端，控制油口P與B通，A與T通；當左端電磁鐵通電時，其閥芯移至右端，油口P 通A、B 通T。電磁閥操縱方便，布置靈活，易于實現動作轉換的自動化。但因電磁鐵吸力有限，所以電磁閥只適用于流量不大的場合。1擋鐵；2滾輪；3閥芯；4彈簧 1銜鐵；2推桿；3閥芯；4彈簧圖11機動換向閥圖12三位四通電磁換向閥液動換向閥是一種利用控制油路的壓力油來改變閥芯位置的

18、換向閥。閥芯是由其兩端密封腔中油液的壓差來移動的。圖13所示為三位四通液動換向閥。當其兩端控制油口K1和K2均不通入壓力油時，閥芯在兩端彈簧的作用下處于中位；當K1進壓力油，K2接油箱時，閥芯移至右端，P通A，B 通T；反之，K2進壓力油，K1接油箱時，閥芯移至左端，P通B，A 通T。液動換向閥結構簡單、動作可靠、平穩，由于液壓驅動力大，故可用于流量大的液壓系統中，但它不如電磁閥控制方便。圖13液動換向閥電液換向閥由電磁滑閥和液動滑閥組成的復合閥。電磁閥起先導作用，可以改變控制液流方向，從而改變液動滑閥閥芯的位置電液動換向閥；這種閥綜合了電磁閥和液動閥的優點，具有控制方便、流量大的特點，用于大

19、中型液壓設備中。圖14(a)、圖14(b)所示分別為三位四通電液換向閥的圖形符號和簡化符號。圖14電液動換向閥3壓力控制閥在液壓系統中,控制油液壓力高低的液壓閥稱之為壓力控制閥，簡稱壓力閥。主要有溢流閥、減壓閥、順序閥和壓力繼電器等，他們的共同點是利用作用在閥芯上的液壓力和彈簧力相平衡的原理工作的。（1）溢流閥溢流閥的主要作用是對液壓系統定壓或進行安全保護。常用的溢流閥按其結構形式和基本動作方式可歸結為直動式和先導式兩種。直動式溢流閥圖15是低壓直動式溢流閥的結構和符號，它是依靠系統中的壓力油直接作用在閥芯上與彈簧力等相平衡，以控制閥芯的啟閉動作，來達到定壓目的的。先導式溢流閥圖16所示為先導

20、式溢流閥的結構示意圖，由于先導閥芯一般為錐閥，受壓面積較小，所以用一個剛度不太大的彈簧即可調整較高的開啟壓力，用螺釘調節導閥彈簧的預緊力，就可調節溢流閥的溢流閥壓力。1調節桿 2調節螺母 3調壓彈簧1主彈簧 2閥心 3阻尼孔 4調壓桿4鎖緊螺母 5上蓋 6閥體 7閥芯5調壓彈簧 K遙控口 P進油口 g軸向阻尼孔 c腔圖15直動式溢流閥圖16先導式溢流閥（2）減壓閥減壓閥是使出口壓力（二次壓力）低于進口壓力（一次壓力）的一種壓力控制閥。其作用是減低液壓系統中某一回路的油液壓力，使用一個油源能同時提供兩個或幾個不同壓力的輸出。主要用于各種液壓設備的夾緊系統、潤滑系統和控制系統中。此外，當油壓不穩定

21、時，在回路中串入一減壓閥可得到一個穩定的較低的壓力。根據減壓閥所控制的壓力不同，它可分為定值輸出減壓閥、定差減壓閥和定比減壓閥。（3）順序閥順序閥是利用油液壓力作為控制信號實現油路的通斷，以控制執行元件順序動作的壓力閥。按控制壓力來源的不同，順序閥可分為內控式和外控(液控)式。內控式是直接利用閥進口處的油壓力來控制閥口的啟閉；外控式是利用外來的控制油壓控制閥口的啟閉。按結構的不同，順序閥也有直動式和先導式之分。（4）壓力繼電器壓力繼電器是一種將油液的壓力信號轉換成電信號的電液控制元件，當油液壓力達到壓力繼電器的調定壓力時，即發出電信號，以控制電磁鐵、電磁離合器、繼電器等元件動作，使油路卸壓、換

22、向、執行元件實現順序動作，或關閉電動機，使系統停止工作，起安全保護作用等。4.流量控制閥在液壓系統中，執行元件運動速度的大小是由輸入執行元件的油液流量的大小來確定。流量控制閥就是依靠改變閥口通流面積（節流口局部阻力）的大小或通流通道的長短來控制流量的一種閥體。常用的流量控制閥有普通節流閥、壓力補償和溫度補償調速閥、溢流節流閥和分流集流閥等。（1）流量控制原理及節流口形式節流閥是一種可以在較大范圍內以改變液阻來調節流量的元件。因此可以通過調節節流閥的液阻，來改變進入液壓缸的流量，從而調節液壓缸的運動速度，故又稱調速閥。（2）普通節流閥圖17所示為一種普通節流閥的結構和圖形符號。這種節流閥的節流通

23、道是軸間三角槽式。這種節流閥的進出油口可互換。圖17軸向三角槽式節流閥1頂蓋 2推桿 3導套4閥體 5閥芯 6彈簧 7底蓋8螺塞 p進口 T回油口 f徑向孔（3）節流閥的壓力和溫度補償節流閥的壓力補償方式是利用流量變動所引起油路壓力的變化，通過閥芯的負反饋動作，來自動調節節流部分的壓力差，使其基本保持不變。它有兩種方式，一種是將定差減壓閥與節流閥串聯起來，組合而成調速閥；另一種是將穩壓溢流閥與節流閥并聯起來，組織成溢流節流閥。油溫的變化也必然會引起油液粘度的變化，從而導致通過節流閥的流量發生相應的改變，為此出現了溫度補償調速閥。調速閥調速閥是在節流閥前面串接一個定差減壓閥1組合而成。圖18為其

24、工作原理圖。液壓泵的出口（即調速閥的進口）壓力由溢流閥調定，基本上保持恒定。調速閥出口處的壓力由液壓缸負載L決定。1-定差減壓閥 2-節流閥 p1-液壓泵輸出壓力油 p2-減壓閥輸出壓力油p3-節流閥輸出壓力油 x減壓閥口 b、c、d減壓閥油箱 、e孔道（a）原理圖（b）、（c）圖形符號圖18調速閥溫度補償調速閥溫度補償調速回的壓力補償原理部分與普通調速閥相同。溢流節流閥溢流節流閥是由定差溢流閥與節流閥并聯而成。在進油路上設置溢流節流閥，通過溢流閥的壓力補償作用達到穩定流量的效果。溢流節流閥也稱旁通調速閥。1.6液壓輔助元件液壓系統中的液壓元件，包括過濾器、蓄能器、油箱及其它附件（如油管和管接

25、頭、密封件、熱交換器、壓力表及壓力開關）等。（略）1.7 液壓油（略）2.2起重機械常見液壓傳動回路2.2.1起升機構的液壓傳動回路起升機構的液壓傳動回路，除了要保證機構有足夠的輸出力矩、起升速度和制動能力，還應具有良好的調速性能和下降限速能力。設有快速落鉤裝置的起升機構，還應提供方便可靠的制動器、離合器控制回路。圖19是最基本的起升機構液壓回路。在圖示狀態下，液壓泵的來油經換向閥中位卸荷回油箱；常閉式制動器在彈簧作用下提供制動力矩，用以平衡起升載荷的懸停。當手動換向閥離開中位進入工作位置時，泵的來油經換向閥進入機構的起升分支，并經過單向節流閥進入制動器。這以后，泵的泵油壓力很快上升。壓力升到

26、一定程度，便會克服制動器的彈簧力，使制動器開啟。同時，進入起升分支的壓力油經平衡閥中的單向閥進人馬達。若這時系統壓力足以克服作用在馬達上的阻力矩，機構就會在馬達驅動下以一定的速度起升載荷，馬達的排油經換向閥流回油箱。圖19起升機構液壓回路1-換向閥；2-平衡閥；3-液壓馬達；4-制動液壓缸；5-單向節流閥若手動換向閥回到中位，則系統壓力迅速下降，馬達停止轉動；制動器在彈簧作用下，經單向節流閥中的單向閥排出制動器動作缸中的液壓油，實現制動。要下降載荷時，可將換向閥撥到位。這時，泵的來油經換向閥進入回路的下降分支，同時經單向節流閥進入制動器。當壓力增大到一定程度時，制動器將開啟，下降分支的壓力將同

27、時使平衡閥中順序閥有一定的開度。這樣，馬達在起升載荷和下降分支壓力的共同作用下旋轉，使載荷下降，馬達的排油經順序閥、換向閥流回油箱。平衡閥中的順序閥的作用，是當下降時在馬達的排油口產生足夠的節流阻力，以平衡起升載荷對馬達的作用，從而限制機構的下降速度。順序閥所產生阻力的大小，取決于下降分支液壓油的壓力，壓力越大，閥的開度越大，阻力越小。因此，可以通過控制手動換向閥的開度來改變機構下降分支的壓力，從而實現對載荷下降速度的控制。制動器油路上單向節流閥的作用，是在不影響制動器上閘時間的條件下，減緩制動器的開啟速度。所以這樣設置，是因為當起升載荷較大時馬達所需要的啟動壓力也較高，而制動器的開啟壓力通常

28、較低，在提升已懸掛在吊鉤上的載荷時，隨著供油壓力逐漸上升，制動器首先開啟，使載荷力矩作用在馬達上。而這時馬達進口壓力還不足以使馬達啟動；相反，在載荷作用下馬達會逆轉而使載荷下降，這就是所謂的二次提升下滑。單向節流閥對制動器開啟的延時作用，將使馬達進口壓力在制動器開啟時有一定的提高，從而減小二次提升下滑量。但是，單向節流閥的作用將加劇空鉤起升時機構的抖動。因為空鉤起升所需的馬達啟動壓力較低，而制動器開啟壓力不變，在制動器開啟時馬達進口壓力超過空鉤起升所需壓力，制動器打開時馬達會很快轉動；這樣所導致的系統壓力下降將使制動器又關閉，機構停止，壓力又開始上升；當制動器再度開啟時，馬達又會很快轉動。就這

29、樣不斷重復。單向節流閥正是加大了制動器開啟時馬達進口處的壓力，所以空鉤時的抖動現象也會加劇。當然，當發動機轉速很高而使油路阻力加大從而使馬達轉動壓力升高時，這種現象可得到一定的緩解。（2）回轉機構的液壓傳動回路回轉機構是流動式起重機的主要機構之一，是各機構中工作最頻繁的機構。其作用是支承起重機回轉部分的自重及起升載荷的垂直作用和傾翻力矩作用，并在驅動裝置的作用下繞回轉中心作整周回轉。流動式起重機的回轉速度通常都很低(3rmin)，但回轉部分的質量很大，所以機構啟動制動過程中的載荷較大。為了滿足較低的回轉速度，盡管支承裝置的大齒圈與驅動裝置的小齒輪之間構成一級減速，但對一般的驅動裝置來說，減速器

30、還是必不可少的。對于一般的回轉驅動裝置(如電動機、高速液壓馬達等)，減速裝置通過采用立式行星齒輪或擺線針輪等減速器。這類裝置的主要特點是速比大，傳動效率高，傳動平穩，特別適于在流動式起重機上布置。 由于流動式起重機的回轉機構慣性載荷較大，而且啟動制動頻繁，所以要求其液壓回路具有完善的啟動制動緩沖、制動和補油功能。圖20是一種最基本的回轉機構液壓回路。機構的啟動、制動及調速均依賴于手動換向閥的節流作用。常閉式制動器由梭閥經單向節流流閥過來的壓力油開啟。梭閥的作用，是將馬達兩個油口中壓力較高的一個與單向節流閥相通，而馬達的兩個油口之間卻不會通過梭閥。單向節流閥的安裝方向與起升機構中的相反，其作用是

31、使制動器在機構啟動時，壓力油很快通過單向節流閥中的單向閥開啟；而在機構制動過程中，制動器的彈簧上閘時，從制動器中排出的油必須經過單向節流閥，從而使制動器上閘較慢以免產生大的沖擊。但在換向閥的動作較快時，機構啟動、制動的沖擊還是很大的。因此，這種回路多用于中小噸位的起重機上。圖21是一個具有雙向緩沖、補油和制動功能的回轉機構液壓回路。這一回路，可以保證在任何操作條件下回壓力均不超過緩沖閥2的調定壓力。當機構利用緩沖閥2制動時，緩沖閥排出的油及因馬達內泄流出回路的油均可通過由背壓閥4和補油單向閥3組成的補油回路得到補充。但這種回路的最大啟動壓力和制動壓力均由一個緩沖閥來限制，從而使機構的最大啟動、

32、制動力矩相同，這對于要求有較大啟動力矩的回轉機構是不適合的。圖21雙向緩沖液壓回路圖20 回轉機構液壓回路1，3-單向閥；2-緩沖閥；4-背壓閥（3）變幅機構的液壓傳動回路流動式起重機通常通過改變起重臂的仰角來改變作業幅度。所以，變幅機構也就是改變越重臂仰角的機構。1）機構形式流動式起重機變幅可分為撓性變幅(鋼絲繩滑輪組)和剛性變幅(油缸變幅)。圖22為變幅機構示意圖。a) b)圖22變幅機構圖 a)撓性變幅b)剛性變幅 圖23 剛性變幅機構油路圖1一油泵2一起重臂3一變幅油缸4-平衡閥 5一操縱閥6-溢流閥7一油箱2）液壓回路圖23是剛性變幅機構的油路圖。當操縱閥5的手柄向后拉時，壓力油通過

33、平衡閥4中右側油路，進入油缸3的底部，通過活塞使起重臂2抬起。油缸上部可以回油。當操縱手柄向前推時，壓力油通過左側油路進入變幅油缸3頂部，活塞收縮，起重臂2落下。 當油壓達到一定壓力時，油缸底部的油液可通過平衡閥4回油。變幅回路中的平衡閥的限速作用與在起升回路中的作用是一致的，但在換向閥中位時兩個回路的平衡閥作用則完全不同。在起升機構回路中，當換向閥處于中位時，起升載荷在機構上產生的轉矩完全由制動器來承受，平衡閥上并無油壓作用。所以，其反向的密封性與起升機構的重物下沉沒有關系。但在變幅機構中，平衡閥除了有限速作用，還在機構不動時起到封閉變幅缸無桿腔的作用。因此，其反向密封性能的好壞將直接影響變

34、幅缸受載以后的回縮量。在圖示的回路中，若變幅缸中活塞上的密封失效，也會導致平衡閥失去反向密封作用。這是因為當活塞密封失效后，無桿腔的壓力將傳到有桿腔。當有桿腔的壓力增大到平衡閥開啟壓力后，變幅缸將發生回縮。這一回縮會使有桿腔壓力降低，平衡閥又關閉。再經過一段時間，有桿腔壓力又會升高，平衡閥又開啟。就這樣，變幅缸會呈脈動狀態逐漸回縮。變幅缸的有桿腔面積和無桿腔有效面積是不相等的，所以對于定量泵供油系統，起重臂由最大幅度變至最小幅度(仰角由小到大)的時間，要大于由小幅度變至最大幅度(仰角由大到小)的時間。變幅油路中，平衡閥失靈造成墜臂事故也曾發生過。也發生過平衡閥滲漏，使起重臂發生“點頭”事故(起

35、重臂慢慢地下降)。從而造成斜吊，當起重機起升時，被吊物體就會發生擺動。由此導致事故發生。對于撓性變幅的機構，要經常檢查變幅鋼絲繩，按標準報廢。變幅鋼絲繩與起重臂端部連接處的鋼絲繩曾多次發生過斷繩事故(俗稱千斤繩被拉斷)。對于大噸位的流動式起重機，因單個變幅液壓缸的推力往往不能滿足要求，而采用并列的雙變幅缸形式。圖24(a)是一雙缸變幅機構液壓原理圖。兩個變幅缸的同步是靠起重臂的扭轉約束來實現的。在有些條件下，單一平衡閥的通徑并不能滿足雙液壓缸的大流量要求，這時可采用兩平衡閥并聯的方式來實現大的通過能力，見圖24(b)。但必須注意，按圖中回路的接法，當兩個平衡閥性能有差異時(一般不可避免)，將導

36、致兩個變幅缸不同步而使起重臂受扭。為了防止這種現象的發生，可采用圖24(c)所示的處理方法，即將兩變幅缸無桿腔連通。平衡閥的安裝應盡可能靠近變幅缸，以縮短無桿腔中高壓油對油管的作用長度。平衡閥與變幅缸無桿腔之間也不允許采用軟管連接。圖24 雙缸變幅機構液壓原理（4）伸縮機構的液壓傳動回路伸縮機構是采用伸縮式起重臂的流動式起重機所特有的機構。其作用是改變伸縮式起重臂的長度，并承受由起升質量和伸縮臂質量所引起的軸向載荷。1)機構形式按伸縮臂伸縮過程，伸縮機構可分為順序伸縮和同步伸縮兩種形式。 2)液壓回路圖25是采用順序閥控制的順序伸縮機構回路圖。其工作原理如下：當換向閥處于位工作時，高壓油經缸1

37、的活塞桿、輸油管到順序閥2和平衡閥，順序閥2的調定壓力要高于使缸l活塞桿外伸所需的壓力。所以，這時順序閥不導通。高壓油經平衡閥中的單向閥進入缸1的無桿腔，使缸筒和二、三、四節臂及缸3、4一起伸出。待缸l全部伸出時，壓力升高打開順序閥2，高壓油經缸3的活塞桿、輸油管到順序閥5和缸3的平衡閥。同理，順序閥5的調定壓力應高于使缸3的活塞桿外伸所需的壓力。所以順序閥5不導通。高壓油經平衡閥中的單向閥進入缸3的無桿腔，使缸筒和三、四節臂及缸4一起伸出。同理，可使四節臂伸出。回縮時，三個液壓缸處于并聯狀態，三個平衡閥將同時打開。所以，不能保證順序動作。兩組相對裝配的單向閥是為了保證順序閥外泄口的暢通。這個

38、回路構造簡單，省去了電線卷筒，工作可靠，但工作時回路壓力較高，回縮時不能按要求順序動作，從而給實際操作帶來不便。 圖26 用分流馬達同步回路圖25 順序控制的順序伸縮回路 同步伸縮液壓回路圖26為使用分流馬達保持起重機伸縮臂同步伸縮的回路。所謂分流馬達，實質上就是兩只完全相同的液壓馬達，彼此的軸機械連接同速旋轉，起等量分流作用。泵輸出的壓力油經換向閥并聯地進入分流馬達1和2，再分別供入伸縮缸3和4，由于排量相同和轉速一致，兩馬達輸油的流量也就相等，因此兩缸保持速度同步。（5）支腿機構的液壓傳動回路對于帶有支腿的流動式起重機，支腿機構是下車主要工作機構之一。在液壓傳動廣泛應用在流動式起重機上的今

39、天，幾乎所有的支腿機構均是采用液壓傳動的。對于支腿的形式，在前一節中已做了詳細的介紹，在這里將介紹支腿的液壓傳動回路及其特點。為了保證起重機可靠工作，支腿回路應滿足以下要求。滿足支腿收放的動作要求。保證支腿安全可靠，有良好的閉鎖性能。為了能夠調整起重機水平，4個支腿應既能同時動作，又能單獨動作。支腿的液壓回路與支腿結構形式密切相關，下面以H型支腿為例：26圖27是一適用于H形支腿的液壓回路。其中選擇閥l是用來控制油泵來油進入支腿回路還是進入上車的；換向閥2是用來控制四個水平支腿液壓缸的伸或縮；操縱閥3控制四個垂直支腿液壓缸的伸或縮。為了便于調平，在操縱閥3和每個垂直支腿液壓缸的無桿腔之間，均設

40、置了兩位兩通的轉閥4。操作時，可通過控制閥4和閥3，使某一個或幾個垂直支腿缸伸縮，從而使車架達到水平。5圖5AB27 H形支腿液壓回路 圖28雙向液壓鎖從回路上可看出，由于四個水平液壓缸是并聯的，當操縱換向閥2使水平支腿伸或縮時，由于各水平支腿的阻力不相同，必然會出現四個支腿的動作不同步的現象，但這并不影響水平支腿達到其各自的終點位置。為了保證支腿液壓缸加載后不回縮和起重機行駛時支腿不因自重作用而下沉，在每個液壓缸上都裝有雙向液壓鎖5。這種元件是起重機支腿回路中特有的。圖28是雙向液壓鎖的結構圖。從圖上可以看出，雙向液壓鎖是由兩個并聯在一起的液控單向閥組成的。兩個液控單向閥的通道互不相通，但液

41、控部分的控制活塞4是公用的。雙向液壓鎖共有四個通道A、B、A、B，其中B和A分別與支腿液壓缸的有桿腔和無桿腔相連 （圖27）。當沒有壓力油進入A或B口，控制活塞4處于自由狀態，閥芯2和閥芯6在彈簧1和彈簧7的作用下，其圓錐面與閥套3形成對A和B 口的反向密封。這時，不論液壓缸的有桿腔還是無桿腔壓力多大，都不能從A口進入到A口或從B口進入到B口。所以。當起重機工作時，支腿的液壓缸無桿腔壓力將上升。但由于雙向液壓鎖的作用，無桿腔的液壓油無法流出，支腿不會回縮。同理，因有桿腔的油無法排出，支腿在起重機行駛時也不會因自重而下沉。在支腿的收放時，雙向液壓鎖可自動打開單向閥，使支腿液壓缸伸縮。如要打出支腿

42、，從圖可知應從A口進油，由于彈簧l很軟，液壓油打開AA之間的單向閥進入支腿缸的無桿腔；與此同時，A口的壓力油推動控制活塞4右移，從反向打開BB之間的單向閥，從而使液壓缸有桿腔的油從B口經打開的單向閥從B口流出，支腿缸外伸。由此可知要收回支腿雙向液壓鎖的工作原理。（6）運行機構的液壓傳動回路流動式起重機的運行機構形式，決定著起重機的形式。對于汽車起重機，其運行底盤是通用或專用的汽車底盤。下面對輪胎起重機和履帶起重機的運行部分只作簡單介紹。 2)液壓回路流動式起重機的運行機構的液壓回路應有較高的傳動效率和較長的無級調速范圍，兩側驅動機構應采用獨立的驅動系統和制動裝置。回路的形式有開式和閉式兩種。由

43、于開式回路機構的載荷及動作要求類似回轉機構，這里不再重述。圖29是一采用雙向變量泵和定量馬達的閉式容積調速運行機構驅動回路。調節變量泵1的斜盤傾角，可改變其輸出流量，使馬達2有不同的轉速；改變泵的斜盤傾角方向，可改變回路中液流方向，從而改變馬達的旋轉方向。泵3、液流閥7和單向閥4構成了回路的補油系統。同時，這一系統還通過給回路補油起到冷卻作用。液動閥6和常開式溢流閥8使回路工作時總有一部分油流回油箱，以便讓補油系統的油進入主回路，從而達到冷卻目的。主回路中的兩個溢流閥5是為了限定回路最高壓力而設置的，并有緩沖作用。圖29運行機構的液壓回路2.3綜合應用題練習1. 圖30為汽車起重機起升機構的液

44、壓控制原理圖，請回答以下問題：圖30汽車起重機起升機構的液壓控制原理圖（1）指出元件110的名稱。（2）手動換向閥芯置于閥的右位時，高壓油從油泵出口后流經哪些液壓元件流回油箱？（3）說明部件2、10的作用。（4）部件7的作用是什么？部件7與部件8的連接有何特殊要求？（5）簡述其高度限位的工作原理。（6）該系統能否運行？為什么？（7）請按手動閥正確位置,描述其與運行方向的關系。（8）當手動換向閥從左位回到零位時，可能有什么不良情況發生？如何解決？答：（1）1-液壓泵；2-溢流閥；3-中心回轉接頭；4-手動換向閥；5-電磁換向閥；6-溢流閥；7-平衡閥；8-液壓馬達；9-油箱；10-單向節流閥。（

45、2）手動換向閥芯置于控制閥的右位時，高壓油從油泵出口后流經中央轉接頭、手動換向閥的右腔、平衡閥中的單向閥、液壓馬達、換向閥的右腔、中央轉接頭流回油箱。（3）部件2的作用是當液壓系統的壓力超過系統額定壓力的110時，讓高壓油直接從油泵流回油箱，以防止液壓系統過載和液壓沖擊。液壓元件10單向節流閥，其作用是在不影響制動器上閘時間的條件下，減緩制動器的開啟速度，以防止二次提升下滑。（4）部件7是平衡閥，其主要作用:一是當起升機構下降時在液壓馬達的排油口產生足夠的節流阻力以平衡起升載荷對液壓馬達的作用，從而限制機構的下降速度；二是防止液壓系統意外失壓導致的起升機構快速下降而速度失控。因此平衡閥7與液壓

46、馬達8的連接應采用剛性管路連接，且連接長度應盡量短，或將平衡閥7與液壓馬達8直接相連。（5）當吊鉤升到上極限位置時，限位開關導通，從而使5通電導通，這樣溢流閥6就變成了卸荷閥，進入起升馬達的油通過6回到油箱，馬達不會再使吊鉤上升，但可以下降。（6）按圖示的系統無法運行。因為手動換向閥在左位時油箱的油不可能直接進入起升回路，液壓泵的油也無法進入圖示左側回路中。（7）按下圖當手動控制閥的閥芯在右位時，起重機起升機構進行提升運行，手動控制閥的閥芯左位時，起重機起升機構進行下降運行。（8）當手動換向閥從左位回到零位時，重物下降制動，此時馬達在負載作用下的慣性旋轉在進油口產生真空，真空會造成液壓油中的氣

47、體溢出而產生空穴（氣泡），油路中的空穴對液壓回路和元件的破壞性很大，會產生振動、噪音和點蝕。解決的方法是在下降運轉的進油口設補油回路，當下降制動，馬達在負載作用下的慣性旋轉在進油口產生真空時，油箱的液壓油在大氣壓的作用下通過補油回路中的單向閥向馬達進油口補油。2.圖31是最基本的起升機構液壓回路，回答下列問題：（1）寫出圖中15部件的名稱。（2）換向閥在圖示位置，制動器和起升載荷處于什么狀態？（3）手動換向閥進入工作位置時，試述起升機構液壓回路的工作原理。（4）手動換向閥進入工作位置時，試述該液壓回路的工作原理。（5）部件5在系統中起什么作用？（6）若把部件5換成一般節流閥，起升機構工作時會出

48、現何種現象？（7）部件2的主要作用是什么？（8）部件2與部件3的連接有何特殊要求？圖31 起升機構液壓回路答：（1）1-換向閥；2-平衡閥；3-液壓馬達；4-制動液壓缸；5-單向節流閥。（2）在圖示狀態下，液壓泵的來油經換向閥中位卸荷回油箱，常閉式制動器在彈簧作用下提供制動力矩，用以平衡起升載荷的懸停。（3）手動換向閥離開中位進入工作位置時，泵的來油經換向閥進入機構的起升分支，并經過單向節流閥中的節流閥進入制動器。泵油壓力升到一定程度，便會克服制動器的彈簧力，使制動器開啟。同時，進入起升分支的壓力油經平衡閥中的單向閥進入馬達。若這時系統壓力足以克服作用在馬達上的阻力矩，機構就會在馬達驅動下以一

49、定的速度起升載荷，馬達的排油經換向閥流回油箱。（4）手動換向閥進入工作位置時，泵的來油經換向閥進入回路的下降分支，并經單向節流閥中的節流閥進入制動器油缸，使制動器開啟，同時壓力油進入平衡閥控制口，使平衡閥中的順序閥開啟，這樣，馬達在起升載荷和下降分支壓力的共同作用下旋轉，使吊鉤下降。馬達的排油經平衡閥、換向閥流回油箱。 （5）部件5的作用是：制動器上閘時，制動油缸中的油經單向閥回油箱，單向閥不起節流作用，迅速上閘。制動器開閘時，大無畏力油經節流閥進入制動油缸，使制動器緩慢開閘。（6）會出現制動器上閘時間過長，導致馬達不能準確停車，甚至會出現溜車現象。（7）部件2是平衡閥，其主要作用是：當機構下降時在馬達的排油口產生足夠的節流阻力，以平衡起升載荷對馬達的作用，從而限制機構的下降速度；防止液壓系統意外失壓致使起升機構快速下降速度失控。（8）部件2與部件3之間應采用剛性管路連接，且距離應盡量短，或將部件2與部件3直接相連。3.圖32為汽車起重機起升機構的液壓原理圖。問：（1）單向閥1的作用是什么？（2）單向閥19的作用是什么？（3）液壓系統是如何給蓄能器供應壓力油，并維持蓄能器壓力的？圖32 汽車起重機起升機構的液壓原理圖答：（1）單向閥1的作用是：當手動換向閥4從位換到中位時，液壓馬達的供油中斷，馬達在重物的作用下仍慣性運轉，為防止馬達的進油口產生負壓氣穴現象，單向閥1起到向馬