NK-400型汽车起重机增压油路改进

日本 1980 年产 NK-400 型 40t 汽车起 重机 , 使用多年后 , 变幅、回转机构动力不足 , 因此 , 我们对其油路进行了改进。

1. 油路工作原理及故障分析

变幅、回转回路原理可简述如下 ( 见图1): 泵1流出的油经分流增压器 ( 以下简称增压器 ) 分流及增压后分别去往回转、变幅及蓄能器充压回路。其中 , 增压器的作用是将主油路的来油等量或按比例分流 , 变成两路或多路 , 每一路压力高低取决于外界负载的大小 , 即各路的工作压力可以不同，每一路都可加装调压阀 , 且互不影响。该增压器是由一系列互相啮合的齿轮组成 , 每一对均具有泵或马达的功能 , 整个增压器有一个共同的进油口和各 自独立的出油口 , 增压器只对进油起分流及增压作用。理论上讲 , 如果所分的每一路都是等流量的 , 且通过增压器后只有一路工作，则增压器之后的压力可以达到之前压力的n倍 (n 为分流的油路数 ) 。

由于变幅、回转两机构的动力源同为泵1, 且同时存在动作无力的故障，两机构的压力表均显示压力严重偏低 , 而其他机构的动作皆正常 , 故最大疑点应在动力源。在此油路中 , 涉及的元件有泵 1 、溢流阀 RV 及增压器。将增压器及其后面的回路从泵站上拆下 , 测量泵1出口压力

为 18MPa, 证明泵 1 及溢流阀均正常 , 则故障点应在增压器上。将增压器解体后发现 , 壳体及配流盘均已严重磨损 , 当操作任何一个动作时 , 部分压力油均会通过其 他回路泄回油箱 , 使该系统压力仅为回油背压 , 即这两个系统压力表所显示的数值远远达不到工作要求。

2. 改进措施

改进的原则是 , 确保起重机各机构能在额定载荷下安全工作、不更换原三联泵、尽量方便操作。故用电磁换向阀组代替原增压器。电磁换向阀是实现油路换向、顺序动作及卸荷的液压控制阀 , 可由电气系统的按钮、限位开关、压力继电器、可编程控制器及其他元件发出的电信号进行控制。因此 , 可用其取代原增压器。

改进后的油路如图 2 所示。所用液压泵为 CBZ2 型三联泵 , 排量为 63 、 50 、 32mL/r，泵 l 的额定压力为 20MPa, 最高压力为 25MPa; 泵 2 、泵 3 的额定压力皆为 25MPa. 最高压力均为 31.5MPa。由于改进后无增压器的增压作用 , 如变幅、回转机构仍使用泵 l , 则泵 l 出口压力至少应达到变幅系统的最高压力 24MPa，如此泵 l 负荷较大 , 且无法承受瞬时的超压。经对比起升机构所需压力较低 , 仅为 l8MPa，且该系统原使用的泵 2 额定压力高于泵l 的 , 故将泵 1 、泵 2 的出口对调 , 即泵 l 供油给起升系统 , 仅需18MPa 的最高压力 ; 泵 2 供油给变幅及回转系统 1 且将溢流阀的压力调至 25MPa(高于这两个系 统的最高压力 24MPa) 作安全阀使用。

改进后的油路原理为 : 当电磁铁 SL1、SL2 及 SL3 均不得电时 , 泵 2 输出油经电磁换向阀 l 去往蓄能器充压回路 ; 当 SL1及SL2 得电时 , 泵 2 输出油经电碰换向阀l和2去往回转回路 ; 当 SLl 及 SL3 得电时，泵2输出油经电磁换向阀 1 和 2 去往变幅回路。

其中 , 控制电磁换向阀动作的电路如图3所示。即在不进行变幅或回转动作时 , 开关在中位 , 状态为蓄能器充压 ; 需操作回转动作时 , 将开关扳到回转动作一端 , 再使用回转操作杆进行回转动作 ; 当开关扳到变幅动作一端时 , 使用变幅操作杆进行变幅动作。即使驾驶员出现回转与变幅同时进行的误操作时 , 也只会有一个机构动作 , 而另一个机构则不会产生误动作。

电磁换向阀的电磁铁有交流、直流和交流本整型三种 , 又分干式和湿式。直流电磁换向阀的优点是换向频率高 , 换向特性好 , 工作可靠度高 , 对低电压、短时超电压、超载和机械卡住反应不敏感。 湿式电碰铁具有良好的散热性能 , 噪声低。无论干式或湿式电磁铁 , 直流的使用寿命总要比交流的长。再考虑本机使用 DC24V 电源 , 故选择使用湿式直流 24V

电磁换向阀。泵 2 排量为 50mL/r, 转速为 800~1200r/min, 工作时最大流量约为 60L/min。最后选用广州机床研究所产的 4WE10J33 型及 4WE10J33 型电磁换向阀 , 其额定流量为 100L/min, 额定压力为 31.5MPa, 换向频率高达 15000 次 /h。

这项改进成本约为2500元 , 改进后投入使用至今 , 该部分从未出现故障。