三一起重机液压系统设计与创新

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Abstract：The paper introduces the innovative achievements from research on the LTM 1220 closed slewing systemand luffing control system by SANY Truck Crane Company and details advantages and disadvantages of diftrent systems。

Keywords：truck crane；hydraulic system；closed slewing；lufing control我国的液压传动技术开始于 20世纪 50年代，运用于工程机械则起始于20世纪的60年代 ，整个液压技术相对于国外同行而言还有较大的差距。

若进行完全的自主开发研制恐怕短期内很难赶上先进国家的技术水平，研制周期也长，与整机上水平、上档次的急需矛盾会十分突出 J。因此，引进吸收国外的先进技术、先进装配、先进的工艺和先进水平的管理，直接进行研究，并在此基础上进行创新，这才是较为符合我国国情的液压发展之路 J。本文主要介绍三-起重机公司在利勃海尔 LTM 1220上进行闭式回转系统和落幅控制系统研究的成果及创新。

1 闭式回转系统回转系统作为轮式起重机液压系统的关键组成部分，回转起动以及停止时的操控性能好坏，是衡量轮式起重机回转性能的- 个重要指标 起重机对回转操纵的要求：微动时同转起动平稳，无冲击；回转停止时无冲击； 转过程巾运行平稳 。

闭式回转系统相比于开式同转系统有以 突fJ的优点：1)采用机械的制动器和马达油源J断仃机结合实现回转制动快速和平稳制动的要求2)由于取消脚踏制动，变为回转系统 F1动控制的回转制动，改善了操纵舒适性。

3)减轻开式回转制动中同转制动引起的冲击对回转系统对马达、减速器和同转支承等的损害，延长其使用寿命。

作业时，由于市 电系统电能费用 比较低 ，相比用柴油发电，而且多余的电能能够反馈给电网，能量损耗 比较少，也要远远低于节能轮胎 吊，从现场新型机器使用情 况和节能轮胎 吊对 比，成本下降很多。由于是新型系统 ，市电滑块的质量 、集 电小车臂进市 电区过程的控制 、集电小车的伸缩 臂长期使用 向下倾斜 等有待 于改善。

3 结束语该项目电气设备涉及技术面广，融合难度大，对技术要求比较高，但使用方便，维护故障率小；- 1 6 - 另外，这种轮胎 吊需要在码头建立滑触线市电系统，同时还要在箱区建立滑触线系统安全保护措施，再加上集电小车系统，总体来说前期投资比较大，但后期节约成本较高。综合来说，成本降低了很多，有利于提高港 口竞争力 对于机器设备更新换代，更多的新T艺将会推动轮胎吊向节能 、环保 、机动性好的方向发展。

作 者 ：张 力地 址 ：上海市浦东新区东 路 3261邮 编：200125收稿 日期 ：2012-10-20《起重运输机械》 2013(4)1.1 利勃海尔回转控制系统利勃海尔闭式回转系统液压原理如图 1所示。

表 1 电磁阀作用电磁阀 作 用DT20 自由滑转控制DT21 回转制动总体控制Y5 电比例制动图 1中 DT21作为回转系统的控制油总控电磁阀，它的开闭在总体上控制制动器的开启和关闭。

DT20与液控阀共同实现回转自由滑转的功能。Y5为电比例减压阀，可实现制动器平稳连贯的关闭。

阻尼 .5 mm可实现制动器的缓慢关闭，从而避免回转停止时造成过大的冲击。

控制油图 1 利勃海尔闭式 回转系统由于电比例泵启动时的流量不稳定以及回转支承加工精度等原因，该系统存在如下不足：1)油泵歇口时流量不稳定导致的液压冲击而造成回转起动时不平稳。

2)因回转支承加工精度不高导致的负载变化而造成回转过程不稳。

3)切断马达油源后，液压系统和回转机构的惯性将给液压系统和回转机械系统带来较大的液压和机械冲击。

《起重运输机械》 2013(4)1.2 - 起重机回转闭式系统针对上述系统的缺点，三-起重机液压所开发出-种新的闭式回转系统，如图 2所示。该回转闭式采用缓冲阻尼来替代原利勃海尔系统的自由滑转控制单元，该系统具有如下特性：1)通过在变量泵的泵口并联-个缓冲阻尼可实现电比例泵在歇口输出流量不稳定时对不稳定压力进行过滤，从而实现启动更加平稳。

2)回转停止时，泵流量从较大变为 0，缓冲阻尼可实现将少量压力从马达-端卸荷到另-端，从而实现回转更加平稳。

3)在进行 回转操作时，如果遇到负载的变化，能通过缓冲阻尼实现较小流量的卸荷，从而过滤掉压力变化的峰值使得回转更加平稳。

4)在进行自由滑转时只需使得电磁铁 DT1得电控制油将回转马达制动器打开，液压油可经缓冲阻尼从马达-端卸荷到另-端，实现 自由滑转的功能 。

控制油图2 三-起重机闭式回转系统通过改进 ，三-起重机 回转液压 系统仅通过-个缓冲阻尼就实现了回转系统更加平稳并实现 自由滑转 的功能，该系统较于原研究对象- - 利勃海尔 回转系统使用的阀数量更少 ，成本更低 ，而且 由于元件 的减少 ，大大降低 了阀块设计和加工 的难度 ，故障率也大大降低。 目前 ，该闭式 回转系统 已申请专利 ，已经广泛应用于三-起重机 的大吨位车型上，并 实现 了较好的回转效果。

- 17 - 2 落幅控制系统变幅系统作为起重机起升机构的重要组成部分，在落幅时是否起动平稳无冲击，落幅过程是否平稳，在过程中速度是否可控成为衡量起重机变幅系统优劣的重要指标。

2.1 利勃海尔 LTM 1220落幅控制系统利勃海尔变幅控制系统液压原理如图3所示。

M BMA图3 利勃海尔落幅控制系统在进行落幅操作时，n将平衡阀的流量近似为凶模型的流量，流量与压力的关系为A。√ ㈩从式 (1)可以得出，落幅时无杆腔回油量取决于平衡阀的开口截面积以及平衡阀两端的压差。

从原理图可以得知，平衡阀的开度决定于无杆腔压力和先导控制压力的联合作用，当维持手柄控制信号不变时，先导控制压力不变，在落幅过程中，随着大臂角度的减少无杆腔压力增加，平衡阀阀口开度减少，当平衡阀阀口开度减少流量的效果能抵消掉因压力增大而造成的流量增大时，无杆腔的同油流量保持不变，落幅速度不变。

该变幅控制系统的效果撒于变幅平衡阀与变幅系统的 配程度，并且在不同的T况下可能会因为平衡阀与变幅系统的不 配性能差异较大。

2.2 三-起重机落幅控制系统三-起重机变幅液压原理如图 4所示，该系统采用电比例减压阀控制变幅平衡阀的阀口开度，变幅平衡阀的阀口开度完全撒于外部比例减压阀的阀口压力。电比例减压阀的控制信号由总控制器给定。电比例减压阀的计算公式为f ( p卢 A) A≥30 (2) ：(O/2P 2A)T A<30式中：，J为尤杆腔压力，/l为大臂角度， 为比例阀控制信号， 为手柄输入信号， .、OL，为压力权系数，卢，、 为角度权系数。

从式 (2)可知，比例阀控制信号的函数为阶段函数，在实际应用时，采用压力传感器和倾角传感器实时检测伸缩液压缸无杆腔的压力和大臂的实时角度。按照-定的调节规则进行调整得到不同阶段的压力权系数和角度权系数，压力值和角度值再与相应的权系数进行运算，得到手柄输入信号的权系数，最终得到比例阀的控制值。

LjJ4 0-起重机 幅办式昧i -起重机变幅控制系统卡甘比于利勃海尔的变幅控制系统，平衡 阀由电比例减1 阀来控制，电比例减压阀的控制信号不完全撒于手柄信号，而是综合考虑实时工况进行运算的结果，，i：且权系数可根据实际效果进行调整，相 于给落幅控制系统加入了-个二次调整环节，通过： 欠调整环节，-起重机的落幅控制系统具彳丁更大的可调整性，控制效果不再完全依赖于变幅平衡阀的配程度。能够在不降低控制效果的情况下极大提高研发效率～上述的2种不同的变幅控制系统应用于j三-起重机的同型号起重机二进行实验验证，得出起重机在落幅动作过程中大臂角度与时间的关系曲线如图 5～ 7所示。如 5所示，在臂长23.9 nl、吊重 5 t的-I 况 F，采刚i -起重机自主研制的落幅方式的起重机落幅速度，由于大臂落幅速度表现为大臂在单位时问内的角度变化，在大角度落幅时两种落幅方式性能无大差别 。

在落大臂角度小于6O。时，在图5中可以看 采用利勃海尔落幅方式的起重机落幅速度增大趋势明《起重运输机械》 2013 (4)显，落幅速度控制在落幅后期出现很难控制的现象。采用三-起重机 自主研发的落幅方式的起重机落幅整体平稳，在整个过程中落幅速度没有出现过大的速度增大趋势，说明在整个落幅控制过程中三-起重机 自主研发的落幅控制方式能够实现落幅速度的控制。

图5 臂长 23.9 ITI、吊重5 t工况下落幅曲线图 6 臂长 30.5 m空载工况下落幅时间曲线如图6、7所示，两种采用不同落幅控制方式的同型号起重机在空载臂长 30.5 in、空载臂长42.3 ITI工况下进行落幅曲线 ，从 2个图中可知，在同样的工况下，采用三-起重机 自主研发的落幅控制方式的起重机在大臂角度小于60。时，对落图7 臂长 42.3 1TI空载工况下落幅时间曲线幅速度的控制要明显优于直接采用利勃海尔起重机落幅控制方式的起重机；大臂角度接近 0。时，采用利勃海尔方式的起重机的角度变化趋势明显大于三-起重机 自主研发的落幅控制的起重机，说明前者在 0。时落幅速度大于后者，在停止时会造成更大的冲击。

综上所述，三-起重机 自主研制 的变幅控制系统在用于同-型号的起重机时落幅控制效果要明显好于直接采用利勃海尔同样方式的落幅控制。

目前三-起重机落幅控制方式已申请专利，三-起重机大吨位 自重落幅均采用该变幅控制系统，并取得了良好的效果。