液压汽车起重机支腿回路原理分析与故障诊断

张姗

Abstract： This year′s "Government Work Report" proposed to "strengthen the construction of new infrastructure" to cope with the impact of the epidemic on the economy and promote current economic growth. In infrastructure construction， the development of hydraulic technology has played a key role in my country′s infrastructure construction. This article focuses on analyzing the working principles and common failures of hydraulic truck crane legs. Crane legs are an important part of cranes. The reliability of its hydraulic system determines whether the truck crane can work normally and run stably. Therefore， it is very necessary to analyze the working principle and common failures of truck crane legs， whether from an economic point of view or from a safety point of view.

關键词： 起重机支腿;工作原理;常见故障

Key words： crane outrigger;working principle;common fault

中图分类号：U469.7                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2022）04-0155-03

0  引言

近年来，随着经济全球化的影响，我国的制造业得到了快速发展，在制造业中占据半壁江山的液压系统在各类控制与动力传输的工业活动中已然占据了举足轻重的地位，被广泛的应用在国民经济的各个领域当中。所以，制造业的发展也因此带动了起重运输产业的蓬勃发展，起重机械作为我国工业生产的重要支柱，在我国的经济建设中起着举足轻重的作用;

汽车起重机是起重机的一个重要分支。汽车起重机指的是在普通汽车底盘或特制汽车底盘上的一种起重机，它的驶驾驶室与起重操纵室是分开的。这种起重机具有机动性好转移迅速的优点。但同时，在工作过程中，汽车起重机的支腿必须打开，而且汽车起重机不能带负荷行驶，也不适合在松软的场地上工作。对于汽车起重机而言，它是集机电液于一体的大型特种装备，已在我国得到广泛的使用，相较其他机械装备，起重机在工作过程中主要完成的是汽车的吊装作业，吊装的安全问题日益得到人们的重视，所以，起重机的可靠性与安全性尤为重要，在整个起重机工作过程中，如何避免事故的发生，其支腿液压回路的稳定性决定了整个设备的稳定性与安全性，在使用中支腿液压系统的故障很有可能会出现人员伤亡，造成巨大的经济损失。因此，起重机支腿液压系统的可靠性以及安全性成为我们关注的焦点问题。在考虑安全的前提下，我们也必须学会诊断常见的支腿液压回路的故障，来确保整个液压系统安全可靠运行。本文主要以QY-8型汽车起重机为例，展开分析起重机支腿液压回路的工作原理和常见故障。

1  汽车起重机结构

QY-8型汽车起重机主要是由上车和下车底盘两大部分组成，其中上车主要包括转台、吊臂、配重等。通过独立的上车发动机直接带动主泵工作，并由电磁阀调节流量，达到控制吊臂油缸、吊臂变幅、配重、转台回转等动作的顺利运转。下车底盘部分则通过另外一个独立的发动机，负责下车行走，以及下车支腿的收缩等动作。

汽车起重机工作过程中主要是利用与其相配套的载重汽车为基本部分，然后在其上添加相应的起重功能部分，从而组成完整的汽车起重机，整个工作过程中，利用汽车自备的动力作为起重机的液压系统动力部分;QY-8型汽车起重机的外形结构组成如图1所示。

2  起重机支腿回路原理分析

起重机在工作过程中，主要用来完成吊装作业，由于汽车的轮胎为弹性支撑物，承受重压力会产生弹性变形，所以在起重过程中，由于轮胎的弹性变形，不能保证工作的可靠性，因此，在起重过程中，需要依靠四条液压支腿回路将整个汽车抬起来，使轮胎不受力，与此同时，将起重机的各个部分展开，从而进行起重作业;当需要转移起重作业现场时，将起重机的各个部分收回到汽车上，使汽车恢复到车辆运输状态，实现转移作用。此外，利用起重机液压支腿回路支撑起重机的同时，也增加了汽车的支撑跨距，提高了汽车起重机整体的稳定性。可见，支腿是起重机非常关键的零部件之一，支腿对汽车起重机的整体抗倾覆性起决定性作用。

汽车起重机支腿的工作过程为：在起重机依据工作要求定位良好之后，首先放下前支腿，而后再放下后支腿，吊装工作完毕后再将支腿收起，完成以上放下与收回支腿的工作之后汽车才能行驶。通过市场调研发现，目前，在国产的QY-8吨起重机中，H型支腿运用较多。主要是因为它的支持力很强，而且具有较大的跨距大，稳定性也比较高。其主要原因是在液压回路中设置了双向液压锁，双向液压锁的安装保证了液压系统的绝对锁紧，因此也确保了系统的安全性。如图2所示，为支腿液压系统的工作原理图。

工作过程中，前支腿伸出控制油路为：

电机带动液压泵开始工作，与此同时，手动控制三位四通M型中位换向阀5A使其工作在左位，此时进油路为：油箱→滤油器→泵→换向阀5A左位→液控单向阀4上方进油口（与此同时进入液控单向阀4下方控制油口）→前支腿缸无杆腔，前支腿伸出。

回油路为：前支腿缸无杆腔→液控单向阀4下方出油口→换向阀5A左位→油箱。

后支腿的伸出需要通过三位四通M型中位换向阀5B来控制，其控制方式与油路和前支腿伸出油路相似;

前支腿缩回控制油路为：手动控制三位四通M型中位换向阀5A使其工作在右位，此时进油路为：油箱→滤油器→泵→换向阀5A右位→液控单向阀4下方进油口（与此同时进入液控单向阀4上方控制油口）→前支腿缸有杆腔，前支腿缩出。

回油路為：前支腿缸有杆腔→液控单向阀4上方出油口→换向阀5A右位→油箱。

后支腿的缩回需要通过三位四通M型中位换向阀5B来控制，其控制方式与油路和前支腿缩回油路相似;

整个工作过程中，如果三位四通M型中位换向阀工作在中位，可以实现液压泵的卸荷，可见整个系统的可靠性由两对液控单向阀（液压锁）来实现，液压锁确保了支腿工作的稳定性，液压锁的使用也提高了整个起重机系统的可靠性。

3  起重机支腿回路常见故障分析

支腿液压回路出现故障的原因可能是多方面的。比如，由于液压系统压力不稳定、压力失控、速度失控或者系统的泄漏、元件的堵塞都会导致液压系统出现故障。总体来说，按照组成部分来说，可分为动力元件的故障、执行元件的故障、控制元件的故障和辅助元件的故障。在起重机械中动力元件通常为液压泵，其主要功能是将机械能转化油液液压能，使系统产生压力。执行元件主要是液压缸，故障原因大多表现为内泄漏和外泄漏。控制元件用于控制液压系统中油液的压力、流量和流向，控制元件的损坏会造成内泄或者设备失控。辅助元件主要包括油箱、过滤器、油管等等，起重机液压系统内部出现问题易产生附着的污物，使其发生堵塞等。

前面我们分析了支腿液压系统的工作原理，从原理图可知，液压系统的结构比较复杂。而且对于液压系统本身来说，系统的故障具有很强的隐蔽性与偶然性，再加之液压系统很容易受到外界因素的影响。因此，造成了系统维护与检修的困难。整个系统维修的不彻底不仅影响设备的正常运行，更重要的是存在安全隐患。

下面，我们主要针对支腿液压系统常出现的四大故障——支腿动作缓慢无力、支腿自动回缩、支腿自动下落、支腿收放失灵，做一详细分析，为日后的研究奠定一定的理论基础;

①支腿动作缓慢无力。

造成支腿动作缓慢无力的主要原因有三点：

1）液压油源部分引起的故障。

液压油源部分的故障有可能是液压泵引起的故障也有可能是油箱油量不足导致的;其中液压泵产生故障的原因又可以分为两种;一方面有可能是液压泵的流量不足导致的，比如泵体内充满油液并有空气，这会导致液压泵流量不足，再比如液压泵吸入管路漏气，也会导致液压泵的流量不足，或者液压泵变量机构偏角太小也会导致泵的流量不足;另一方面液压泵也有可能是因为严重泄漏导致泵处故障，比如，缸体与配油盘磨损、柱塞与缸体磨损、中心弹簧损坏、泵轴油封损坏等，都会导致泵的严重泄漏;也都会引起液压油源部分引起的故障。

2）控制油路引起的故障。

控制油路引起的故障主要可以从三方面分析;一方面有可能是溢流阀产生故障导致的，比如溢流阀无法达到预定压力，可能是因为溢流阀的调压弹簧失效、或是导阀与阀座密封不良、或是主阀芯阻尼孔堵塞、或是主阀芯与阀座配合不良等原因导致溢流阀无法达到预定压力;另一方面有可能是因为换向阀的故障导致的，比如换向阀卡住异物或是换向阀弹簧失效或者太紧都会导致换向阀失效;第三方面可能是过滤器或油路阻塞导致的。

3）液压缸引起的故障。

液压缸引起的故障，比如液压缸的摩擦阻力太大、液压缸漏油严重、液压缸负载过大或者液压缸筒进油口被活塞阻塞等原因都有可能导致液压缸产生故障。

②支腿自动回缩。

造成支腿自动回缩的主要原因有两点：

1）控制油路引起的故障。

控制油路引起的故障主要可以从三方面分析;一方面有可能是换向阀故障导致的，比如换向阀联结螺钉松动、或是换向阀密封圈失效或是换向阀表面磨损导致;另一方面有可能是因为液压锁故障导致的，比如液压锁内有异物、或是液压锁弹簧失效或是液压锁阀体磨损或是液压锁密封不良、液压锁阀芯与阀体配合不良等原因导致液压锁产生故障;第三方面可能是上腔油路泄漏导致控制油路产生故障。

2）液压缸引起的故障。

液压缸引起的故障，比如液压缸的油封损坏、活塞磨损或是缸筒磨损等原因都有可能导致液压缸产生故障。

③支腿自动下落。

造成支腿自动回缩的主要原因有三点;

1）控制油路引起的故障。

控制油路引起的故障主要可以从三方面分析;一方面有可能是换向阀故障导致的，比如换向阀联结螺钉松动、或是换向阀密封圈失效或是换向阀表面磨损导致;另一方面有可能是因为液压锁故障导致的，比如液压锁内有异物、或是液压锁弹簧失效或是液压锁阀体磨损或是液压锁密封不良、液压锁阀芯与阀体配合不良等原因导致液压锁产生故障;第三方面可能是下腔油路泄漏导致控制油路产生故障。

2）液压缸引起的故障。

液压缸引起的故障，比如液压缸的油封损坏、活塞磨损或是缸筒磨损或者活塞杆的磨损等原因都有可能导致液压缸产生故障。

④支腿收放失灵。

对于支腿收放失灵的问题，产生的原因较多，我们通过思维导图的形式展展示出来。（图3）

4  总结

以上，我们以支腿液压系统为例，通过对支腿液压系统工作原理的分析，介绍了液压系统与液压元件的故障模式，并对汽车起重机支腿液压系统常见的四种典型故障的原因作了分析，希望通过以上分析可以对汽车起重机工作的可靠性提出相关的建议。

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