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液壓起重設(shè)備液壓系統(tǒng)安全保護(hù)措施的探討

文檔作者：連帥梅張世憑文檔來源：成都工業(yè)學(xué)院工程素質(zhì)訓(xùn)練中心		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2021年07月20日
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2014年7月
第42卷第14期
機(jī)床與液壓
MACHINE TOOL &amp;amp; HYDRAULICS
Ju1．2014
Vo1．42 No．14
DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．14．058
液壓起重設(shè)備液壓系統(tǒng)安全保護(hù)措施的探討
連帥梅，張世憑
(成都工業(yè)學(xué)院工程素質(zhì)訓(xùn)練中心，四川成都610031)
摘要：分析了液壓起重設(shè)備在工作過程中存在的安全隱患，對常見的液壓安全保護(hù)措施的特點(diǎn)和應(yīng)用方式作了總結(jié)和
分析，并提出一種新的安全保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)思路和方法。
關(guān)鍵詞：液壓起重設(shè)備；安全隱患；液壓保護(hù)回路
中圖分類號：TH21 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1001—3881(2014)14—187—2
目前，液壓起重設(shè)備在我國應(yīng)用比較廣泛，它是 傳統(tǒng)液壓保護(hù)回路
眾多起重設(shè)備中的一種。由于此種液壓設(shè)備性能的獨(dú) 一般由液控單向閥、平
特性，現(xiàn)在已是眾多行業(yè)中必不可缺的一種起重設(shè) 衡閥、壓力繼電器等組
備，例如常見的吊車、液壓叉車以及剪式液壓平臺 成。如圖l所示為某剪
等。對于這類設(shè)備，要求它在工作中必須保證升降、 叉式液壓升降機(jī)液壓保
啟停過程的平穩(wěn)性，保證設(shè)備能在任意位置停止，且 護(hù)回路。工作過程如下：
不能有任何方向的移動，特別是不能出現(xiàn)在工作過程 當(dāng)系統(tǒng)正常工作時，換
中突然失壓，導(dǎo)致起升貨物突然下降，造成設(shè)備、貨 向閥1關(guān)閉，單向調(diào)速
物及人員安全事故發(fā)生。文中從分析事故發(fā)生的潛在
風(fēng)險人手，對起重液壓設(shè)備的安全保護(hù)措施做了相應(yīng)
的探討與分析。
1 液壓起升設(shè)備安全隱患的分析
液壓起升設(shè)備主要存在的安全隱患是設(shè)備在起升
或支撐重物的過程中管路突然失壓，起升物突然下
降。造成這種現(xiàn)象的原因主要有以下幾個方面：(1)
液壓元件本身質(zhì)量不合格，如液壓鎖緊裝置損壞等；
(2)在大多數(shù)起重設(shè)備中液壓缸作為起升重物執(zhí)行
機(jī)構(gòu)，提供直接的驅(qū)動力，液壓缸需要隨起重設(shè)備運(yùn)
動，因此液壓缸與液壓主回路須使用液壓膠管連接，
此時液壓缸既作為升降時的動力，又作為施工作業(yè)時
升降機(jī)的支撐構(gòu)件，因此液壓缸及其連接管路對整個
系統(tǒng)安全起著非常重要的作用，一旦發(fā)生破斷，將危
及人員和機(jī)械的安全。通常高壓膠管產(chǎn)生破斷的原因
主要包括 ：
① 機(jī)器作業(yè)時液壓缸隨升降機(jī)運(yùn)動，高壓膠管
反復(fù)進(jìn)行彎曲動作，因而產(chǎn)生疲勞破斷；
② 液壓升降機(jī)的負(fù)載變化較大，液壓系統(tǒng)內(nèi)將
產(chǎn)生液壓脈動，脈動壓力達(dá)到一定值時，高壓膠管會
產(chǎn)生破斷；
③ 高壓膠管質(zhì)量差，膠管與金屬接頭的扣壓連
接強(qiáng)度不夠，液壓系統(tǒng)中峰值壓力出現(xiàn)時，出現(xiàn)爆管
現(xiàn)象。
2 起升設(shè)備液壓系統(tǒng)常見安全保護(hù)措施的分析
2．1 傳統(tǒng)液壓保護(hù)回路
閥4保證起升物平穩(wěn)下 圖1 液控單向閥加平
降，液控單向閥2可以 衡閥保護(hù)回路
使起升平臺在升降過程
中任意位置鎖緊。如果液控單向閥2到液壓泵站之間
的管路破裂，則液控單向閥迅速鎖緊，保證起升物不
下滑，然后，通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥3和掰動手動換向閥1
使起升物緩慢下降至地面。另外，當(dāng)系統(tǒng)突然失電時
也能通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥3和掰動手動換向閥1使起升物
緩慢下降至地面 。
此液壓回路的安裝要點(diǎn)在于：必須把液控單向閥
2和單向調(diào)速閥4安裝在靠近液壓缸的進(jìn)口端，且液
控單向閥2到液壓缸之問必須用硬管連接，其他液壓
元件可以集成在液壓泵站上。該系統(tǒng)主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)
簡單、成本較低，通常用于一些簡易的升降機(jī)構(gòu)中或
是對成本有嚴(yán)格控制的設(shè)備中。由于調(diào)速閥4速度剛
性較低，受負(fù)載影響較大。因此，該保護(hù)回路用于輕
載場合，采用這種回路的設(shè)備一般起升質(zhì)量在500 kg
以內(nèi)。
收稿日期：2013—06—24
作者簡介：連帥梅(1986一)，女，碩士，研究方向?yàn)闄C(jī)電一體化技術(shù)。E—mail：317760287@qq．corn。
· 188· 機(jī)床與液壓 第42卷
“感知” 反向流過閥體的流量變化，并將流量信號轉(zhuǎn)
化為壓差信號，壓差克服彈簧力推動閥芯運(yùn)動，切斷
油路。管路防爆閥是目前起升設(shè)備上一種常見的保護(hù)
裝置，能夠有效防止液壓系統(tǒng)中管路破裂、管接頭拔
脫、液壓鎖失靈等意外情況的發(fā)生 。如圖3所示，
在液壓缸的出口加一個單向管路防爆閥2，當(dāng)液壓系
統(tǒng)正常工作時，單向管路防爆閥2在彈簧力的作用下
開啟，壓力油可以正反兩個方向自由流動。當(dāng)液控單
向閥1和單向管路防爆
閥2之間的管路破裂時，
由A到B的流量突然加
大，AB之間形成一個大
于彈簧力的壓差，推動
閥芯向左移動，油口被
封住，起升物停留在管
路破裂時的位置上。破
裂管道修復(fù)后，重新通
人壓力油推動閥芯向右
移動，單向管路防爆閥
2重新開啟，系統(tǒng)恢復(fù)
正常工作。
3
A
2lr ＼-~1Lr _ 回 一j
B
l< 習(xí)-
f 『
油 至 I錨
l一液控單向閥2一單向管路防爆閥
卜液壓缸
圖3 單向管路防爆
閥保護(hù)回路
這種防爆閥具有結(jié)
構(gòu)簡單、反應(yīng)迅速、使用方便、安全可靠等特點(diǎn)。
雖然單向管路防爆閥對起重液壓設(shè)備在管路突然
爆裂也能起到安全保護(hù)作用，但正如上述提到的，在
管路出現(xiàn)爆裂后必須待破裂管道修復(fù)，重新通入壓力
油后，液壓系統(tǒng)才能正常工作，這勢必影響工作效
率。基于以上原因，可以采用雙管路防爆閥克服單向
管路防爆閥帶來的影響。
雙管路防爆閥采用并
聯(lián)冗余設(shè)計(jì)，如果系統(tǒng)的
一根液壓膠管破裂，防爆
閥迅速動作，閥口關(guān)閉阻
斷油液流出，同時另一根
液壓膠管可以繼續(xù)工作，
使液壓系統(tǒng)仍能正常工
作，大幅度提高了系統(tǒng)的
工作可靠性，保證設(shè)備的
安全作業(yè)。如圖4所示，
如果在液壓管路的兩端均
安裝防爆閥，當(dāng)液壓膠管
A A
l j I
一皿 L皿
B _J B
B ／_1 B
r_[匝 Ⅱ
I j A} { { AI
壓力油
圖4 雙管路防爆
閥保護(hù)回路
破裂時，管路兩端的閥芯同時關(guān)閉，保證油液不大量
滲漏 。
2．3 一種新安全保護(hù)措施思路的提出
無論是普通的液控單向閥、FD平衡閥、還是防
爆閥，要實(shí)現(xiàn)對液壓系統(tǒng)的安全保護(hù)功能都必須把閥
安裝在靠近液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)(一般是液壓缸)，中間用
硬管連接或者是將保護(hù)閥直接安裝在液壓缸上。這樣
就會受到安裝位置和空間的限制，當(dāng)系統(tǒng)的流量要求
增大時，所選用閥的外形尺寸也會相應(yīng)加大，這給閥
的安裝帶來一定難度。
因此，文中提出一
種新的安全保護(hù)思路，
即設(shè)計(jì)一種帶失壓自鎖
功能的液壓缸。如圖5
所示，該液壓缸是在傳
統(tǒng)的液壓缸的缸座內(nèi)置
入一個二通插裝閥，并
配置相應(yīng)功能的控制蓋
板。該液壓缸的工作原
理如下：當(dāng)系統(tǒng)正常工
作時，閥2的右位接通，
磁閥
壓力油
圖5 失壓自鎖液壓缸原理圖
控制油口接油箱，壓力油可以從AB正反兩個方向自
由流動，當(dāng)A端管路破裂突然失壓時，閥2左位接
通，B到A的油路不通，液壓缸被鎖住，所以能夠有
效防止安全事故的發(fā)生。另外，該液壓缸采用的二通
插裝閥具有流通能力強(qiáng)、控制閥結(jié)構(gòu)小等特點(diǎn)，解決
了安裝空間限制和受系統(tǒng)流量影響的問題。
3 結(jié)束語
對液壓起重設(shè)備常見的一些安全保護(hù)措施作了總
結(jié)和分析，并提出了一種新的安全保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)思
路，主要是起一個拋磚引玉的作用。文中幾種安全保
護(hù)措施在液壓起重設(shè)備遇到管道爆裂等類似問題，都
能起到一定的保護(hù)作用，可以避免安全事故的發(fā)生，
但每種安全保護(hù)回路的使用情況視具體的工作環(huán)境和
工作情況而定。其他更多新型、可靠的安全保護(hù)技術(shù)
和方法，還需要行業(yè)科研技術(shù)人員集思廣益。
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