液压起重机过载保护系统的设计

第36卷第5期

2005年10月

中南大学学报（自然科学版）Vol.36 No.5

Oct. 2005J.CENT.SOUTHUNIV.（SCIENCEANDTECHNOLOGY）

液压起重机过载保护系统的设计

胡均平，刘兴农，罗春雷，朱桂华，王凌辉410083）（中南大学机电工程学院，湖南长沙，

摘要：采用凸轮和杠杆机构作为控制装置，以完全机械—液压方式，不需电的转换，研究设计了一种液压起重机角反馈自动调压系统。系统利用凸轮机构作为吊臂角位移信号输入和转换的环节，将输入量吊臂变幅角度α转换为与之相对应的系统压力p1所要求的先导式溢流阀导阀调压弹簧的预压缩量Xt2。采用杠杆机构作为比例环节以实现线位移的放大以及相互作用力的匹配，从而控制Xt2以实现吊机系统压力p1随吊臂变幅角度α的自动连续调节。系统的核心部分是一个专用先导式溢流阀，它起到根据控制信号调节系统压力p1的作用，实现机—液的转换。先导式溢流阀采用差压式结构，提高了其在低压范围的调压稳定性，并可获得较好的启闭性能，从而实现了用1根调压弹簧在吊机工作压力3～17MPa（本例）范围内进行连续调压。液压起重机角反馈自动调压系统设计的关键在于通过理论计算预先确定先导式溢流阀调定压力p1与先导阀调压弹簧预压缩量Xt2的函数关系，作为控制系统设计的基础。实验结果表明，采用液压起重机角反馈自动调压系统可以较好地解决液压起重机施工过程可能出现的过载问题。

关键词：液压起重机；角反馈自动调压系统；先导式溢流阀中图分类号：TH137.7

文献标识码：A

文章编号：1672-7207（2005）05-0841-05

Designofover-loadprotectingsystemforhydrauliccrane

HUJun-ping，LIUXing-nong，LUOChun-lei，ZHUGui-hua，WANGLing-hui

（SchoolofMechanicalandElectricalEngineering，CentralSouthUniversity，Changsha410083，China）

Abstract：Ananglefeedbackpressureself-regulatingsystemwasstudiedanddesignedinacompleteme-chanicalandhydraulicwaywithoutelectricconverting.Acammechanismwasusedtoinputandconvertthesignalofthecrane-arm’sanglechanging.Theinputsignal，i.e.theradius-changingangleαofthe

cranearmisconvertedintothelengthreductionXt2ofthepilotreliefvalve’spressureregulatingspringbythecammechanism，whichcorrespondswiththepressurep1ofthecrane’shydraulicsystem.TheleverisdesignedasaproportionalandamplifyingpartinordertocoordinatethetransmittedforceandcontrolthelengthreductionXt2andthenaccordinglycontrolthepressurep1continuously.Thepilotvalve’stypeisinthedifference-pressureform.Itcanimprovethepressureregulatingstabilityinthelowerpressurerangeandrealizethefunctionofregulatingthepressureofthehydraulicsystemattherangefrom3MPato17MPaonlywiththesameonespringofthepilotvalve.Togettheanalyticfunctionformulaaboutthetwovariables，i.e.theregulatedpressurep1andthelengthreductionXt2inadvanceisthemostimportantstepindesign.Theresultsshowthattheanglefeedbackpressureself-regulatingsystemforhydrauliccranecaneffectivelysolvetheproblemofanglefeedbackpressurself-regulatingofhydrauliccranes.Keywords：hydrauliccrane；anglefeedbackpressureself-regulatingsystem；pilotreliefvalve

收稿日期：2004

11

26

基金项目：湖南省科技攻关项目（04GK3041）

作者简介：胡均平（1965-），男，湖南邵阳人，教授，博士，博士生导师，从事液压机械与控制技术研究论文联系人：胡均平，男，教授，博士生导师；电话：0731-8876944（O）；E-mail：hydr@http://www.77cn.com.cn

液压起重机起吊和移运重物时，吊臂需要变幅形成与水平面不同的夹角（变幅角）α。对应不同变幅角α，起重机有不同起吊能力，α越大，能起吊的最大质量M越大。因此，对应不同的α，M有相应

上限值，超过即为过载。过载将对起重机造成破坏。

目前，对液压起重机可能出现过载的问题采取的一种解决措施是在吊臂上安装一个依靠重力作用同时指示出变幅角α和对应允许起吊质量的装置。操作者通过观察变幅角再估计待起吊质量来实现对该问题的解决。但人为的估计难以使变幅角α和待1］

。该机结构特点及工况要求变

幅角α与对应起吊能力M和对应系统压力上限p1满足如下函数关系（该函数表如表1所示）：

M=

2780

；cosα

（1）起吊质量M对应协调，无法确定已起吊质量的吊臂可下放的变幅角。为此，本文作者研制液压起重机角反馈自动调压系统以完全机械—液压方式，通过对吊机系统压力跟随吊臂角度的自动调节，以有效防止吊机过载现象发生。

液压起重机角反馈自动调压系统

原理

该系统核心部分是一个吊机系统压力安全值能连续跟随变幅角α作出自动调节的“自动调压溢流阀”。其工作原理示意图如图1所示。自动调压溢流阀1为专门设计的先导式溢流阀。凸轮轮廓曲线反映了与变幅角α对应的系统安全压力所要求的调压弹簧预压缩量的函数关系。当吊臂变幅角为某一α，与吊臂固连的凸轮带动杠杆机构，控制调压弹簧的预压缩量，从而调节溢流阀使系统压力上限值与变幅角α和起吊能力M相适应。一旦过载使工作压力超过系统压力上限值，系统即溢流，从而防止过载的发生。杠杆起对位移作比例

变换和改善凸轮受力状况的作用。

p2.81

1=

cosα

+0.5；α=0～80º。（2）

表1 起吊能力、系统压力与变幅角的函数关系

Table1 Relationshipbetweenhoistcapability，systempressureandchanginganglerespectively

变幅角（ …… 此处隐藏：6329字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……