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摘要：本文简要介绍了汽车起重机产品在中长臂或吊重工况下，微动操作变幅落，出现吊臂突然下沉失速的现象，经过详细分析变幅液压系统的工作原理以及平衡阀的功能和结构之后，针对产品吊重变幅落进行测试分析，找到故障原因，并制定相应的检查处理措施。
关键词：汽车起重机；幅平衡阀；变幅落失速
汽车起重机变幅主要依靠吊臂的起落来实现，常见的故障有：不能变幅或变幅缓慢、落臂增幅出现点头甚至振动，吊臂不能准确停留或可靠地锁定在某位置。表象看，故障的原因似乎是变幅液压缸和变幅操作阀，实际上检修这两个部件解决问题的几率很低，故障通常出现在平衡阀。本文详细介绍了平衡阀的作用和结构原理，分析了故障原因，给出检查处理措施。
1、汽车起重机变幅部分的液压系统原理
汽车起重机变幅部分的液压系统原理如图1 所示。操纵滑阀右位时，泵输出的油通过滑阀顶开平衡阀的单向阀进入变幅缸的大腔，使缸的活塞杆伸出，小腔回油，实现起臂；操纵滑阀左位时，泵输出的油由滑阀直接进入变幅缸的小腔，使缸的活塞杆缩回，大腔回油经平衡阀才回到低压区，实现落臂。汽车起重机变幅部分液压系统的故障通常出现在平衡阀，平衡阀在此起锁紧和限速作用。
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图1 汽车起重机变幅液压系统原理图
为了弄清平衡阀的作用和必要性，我们在假设没有平衡阀的情况下考察变幅油缸的受力情况，有受力方程：
p1A1=p2A2+G
式中：A1、p1 和A2、p2 分别为液压缸大腔和小腔的活塞受力面积及压力，G 为沿液压缸伸缩方向的工作负载。
（1）起臂时
p1 为高压，p2≈0，有p1A1≈G，p1=G/A1
工作压力p1 取决于工作负载。而运动速度取决于系统流量，设计时只要适当选择系统流量，即可获得较好的起臂减幅速度，无需其它阀。
（2）落臂时
p2 为进油压力、p1 为回油压力。如果没有平衡阀，任由大腔的油直接流回油箱，即有p1≈0，就会出现p2A2+G≈0，
此式只有p2≤0 才可能成立，即泵出口压力出现真空时才可能成立，而真空度最大约0.1MPa，也就是G≤0.1A2 时上式才成立。假设采用的液压缸直径为200mm，0.1A2=3140N，两个缸能承受的垂直载荷不足1 吨；反算之可知，用两个直径为600mm 的液压缸才能承受5 吨的垂直载荷，这样的结构吊重比是不能让人接受的。换言之，实际上汽车起重机不计吊臂的自重仅吊重就远远使G>0.1A2。因此，结论只有一个，即：如果没有平衡阀，吊臂将和被吊物一起依靠自重加速下降。这种情况称为速度失去控制，简称失速。失速非常危险，是不允许出现的，必须设置限速阀。
（3）吊臂中途停留于某位置
此时，G 恒定作用于液压缸，有p1=G/A1液压缸大腔压力p1 等于工作压力，这个压力一直作用在操纵阀上，操纵阀是采用间隙密封的滑阀，在p1 的作用下必然产生渗漏使液压缸回缩，结果使吊臂连同被吊物一起渐渐下降，这在起重机作业时是不允许的。因此，应该设置液压锁。
由以上分析可知，平衡阀的作用是限速和锁紧，在起臂工况需装单向阀使油液绕过平衡阀直接进入液压缸大腔。
2、平衡阀的结构原理
由于汽车起重机变幅部分液压系统的故障通常出现在平衡阀，有必要弄清平衡阀的结构原理。常用的平衡阀有锥阀式、滑阀式和组合式三种型式，这里只介绍应用最广泛的组合式平衡阀，如图2 所示平衡阀结构原理和图3平衡阀端盖结构。根据系统对平衡阀的功能要求，在结构上应主要由单向阀和锁紧限速阀两部分组成。
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图2 某平衡阀结构原理图
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图3 某平衡阀“E”型端盖结构
3、汽车起重机变幅部分的液压故障分析处理
本文就汽车起重机变幅部分液压故障的主要原因作重点分析：
（1）起臂速度慢或不能落臂减幅。原因：溢流阀故障使工作压力下降和流量损失较大。通常是溢流阀密封不良，使泵输出的油液有一部分经溢流阀直接流回油箱，导致进入变幅液压缸的流量减少、起臂速度减慢，严重时全部漏完使进入变幅液压缸的流量减少到0，不能起臂减幅。检查处理：①调整溢流阀压力，如果故障消除可投入工作，否则，进行下一步，②检查溢流阀工作弹簧，清洗密封面，必要时对研密封偶件，恢复溢流阀的功能。
（2）吊臂停止位置不准确。原因：阻尼小孔或径向小孔堵塞及滑阀内漏严重。通常是起臂时吊臂不能准确停留。当阻尼小孔堵塞及滑阀磨损严重时，其阀芯关闭移动缓慢，在操纵阀关闭瞬间，吊臂靠自重惯性继续下降，导致变幅液压缸大腔油压上升，平衡阀的内泄漏增大，吊臂在操纵阀关闭后产生一小段下降。造成吊臂不能准确停留。检查处理：拆检平衡阀的控制活塞，清通各阻尼小孔和径向小孔，装复试机，如果故障消除可投入工作，否则，说明故障滑阀内漏严重，可以更换密封圈或试一试适当加大阻尼孔的直径。
（3）吊臂不能可靠地锁定在中途某位置。原因一是：单向阀密封不严产生泄漏。平衡阀的锁定功能是依赖采用锥面密封的单向阀来实现的，单向阀密封不严，将使变幅液压缸大腔的油液经单向阀和采用间隙密封的滑阀漏回油箱，导致变幅液压缸缓缓收缩、吊臂缓缓下降。检查处理：检查平衡阀工作弹簧，清洗单向阀密封面，必要时对研密封偶件、恢复密封功能。原因二是：变幅液压缸活塞油封磨损封闭不严造成内泄。排除办法是拆卸变幅液压缸，更换活塞油封。
4 结束语
从汽车起重机变幅部分的液压系统原理，我们认识到汽车起重机变幅部分液压系统的故障通常出现在平衡阀，弄清楚平衡阀的结构原理是分析和处理该部分故障的理论基础。在设置锁紧单向阀的同时，增设滑阀机能并在滑阀阀芯上开切过渡油槽，是为了解决直动锥面单向阀启闭冲击大的问题，为获得平稳变幅效果，开设了对应阻尼孔。因此，保证单向阀锥面的密封性及过渡油槽、各小孔的畅通，是保证汽车起重机变幅装置正常工作的有效措施。
参考文献：
[1] 邹培海 等 液压阀卡紧故障的原因及其解决方法 机电产品开发及创新 2016
[2] 刘小康 等 我国工程机械液压阀的现状及前景展望 机床与液压 2012
[3] 侯福良 等 液压系统的振动故障与对策分析 科技创业家 2013