1.工作原理單缸插銷(xiāo)伸縮機(jī)構(gòu)主要由吊臂、伸縮缸、缸銷(xiāo)和臂銷(xiāo)等組成，如所示。

 

    本文以五節(jié)吊臂為例，介紹其工作原理。

 

    伸吊臂時(shí)，伸縮缸缸筒首先伸出。當(dāng)缸筒運(yùn)動(dòng)到第五節(jié)臂缸銷(xiāo)孔位置時(shí)，將缸銷(xiāo)插入第五節(jié)臂缸銷(xiāo)孔（側(cè)面），然后將第五節(jié)臂上的臂銷(xiāo)（頂部）拉下，以使第五節(jié)臂脫離第四節(jié)臂連接。伸縮缸缸筒繼續(xù)仲出，直到第五節(jié)臂銷(xiāo)運(yùn)動(dòng)到第四節(jié)臂前端另一個(gè)臂銷(xiāo)孔處時(shí)，將第五節(jié)臂臂銷(xiāo)插入第四節(jié)該臂銷(xiāo)孔。缸銷(xiāo)脫離五節(jié)臂缸銷(xiāo)孔，伸縮缸回縮，至此完成第五節(jié)臂伸臂過(guò)程。

 

    如此反復(fù)操縱多次后，順序伸出第四節(jié)臂、第三節(jié)臂、第二節(jié)臂，即完成整個(gè)伸臂過(guò)程。縮臂時(shí)，所有過(guò)程反向操縱。

 

    單缸插銷(xiāo)伸縮機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)主要由換向閥1、卸荷閥2、卸荷電磁閥3、換向閥4、平衡閥5、伸縮缸6、缸銷(xiāo)缸7、臂銷(xiāo)缸8、芯管9、缸銷(xiāo)臂銷(xiāo)切換電磁閥10等組成，如所示。在自動(dòng)伸縮時(shí)，電磁鐵1YA或2YA―直處于通電狀態(tài)。電磁缸銷(xiāo)鐵3YA、4YA、5YA和6YA在插銷(xiāo)與拔銷(xiāo)時(shí)的狀態(tài)如表1所示。

 

    由可以看出，插拔缸銷(xiāo)和臂銷(xiāo)時(shí)，主油路（P2）處于卸荷狀態(tài)，伸縮缸停止動(dòng)作，由5YA和6YA電磁鐵控制完成缸銷(xiāo)和臂銷(xiāo)的插拔工作。其工作過(guò)程如下：伸縮缸缸銷(xiāo)運(yùn)動(dòng)到缸銷(xiāo)孔（或臂銷(xiāo)孔）附近時(shí)，電控系統(tǒng)檢測(cè)到信號(hào)，將伸縮缸運(yùn)行速度降低，同時(shí)伸縮缸缸銷(xiāo)（或臂銷(xiāo)）彈出，其端面在吊臂上滑動(dòng)。直至缸銷(xiāo)運(yùn)動(dòng)到正對(duì)缸銷(xiāo)孔（或臂銷(xiāo)孔）處，缸銷(xiāo)（或臂銷(xiāo)）彈入缸銷(xiāo)孔（或臂銷(xiāo)孔），完成插銷(xiāo)過(guò)程。

 

    伸縮缸缸筒運(yùn)動(dòng)到預(yù)定位置后，缸銷(xiāo)臂銷(xiāo)切換電磁閥控制油液進(jìn)入缸銷(xiāo)缸（或臂銷(xiāo)缸）。同時(shí)壓縮缸銷(xiāo)缸（或臂銷(xiāo)）內(nèi)彈簧，帶動(dòng)缸銷(xiāo)（或臂銷(xiāo)）從缸銷(xiāo)孔（或臂銷(xiāo)孔）拔出，從而完成拔銷(xiāo)過(guò)程。發(fā)出，操縱室內(nèi)的顯示器卻顯示缸銷(xiāo)或臂銷(xiāo)未拔出或未拔到位。

 

    三是即使插銷(xiāo)與拔銷(xiāo)動(dòng)作順利，也會(huì)發(fā)出巨大響聲，并引起整機(jī)振動(dòng)。

 

    3.原因分析在排除機(jī)械原因引起缸銷(xiāo)或臂銷(xiāo)卡滯后，我們從液壓系統(tǒng)（見(jiàn)）入手，分析吊臂伸縮缸可能有竄動(dòng)現(xiàn)象。其原因有2點(diǎn)：一是伸縮缸內(nèi)的芯管處形成推力，二是回油背壓使伸縮缸活塞兩端形成差動(dòng)推力。

 

    在拔缸銷(xiāo)或臂銷(xiāo)時(shí)，5YA電磁鐵處于通電狀態(tài)，伸縮缸內(nèi)的芯管相當(dāng)于一個(gè)小型的液壓缸，缸銷(xiāo)缸與臂銷(xiāo)缸的油壓均為8MPa.該油壓作用在伸縮缸上，推動(dòng)其缸筒運(yùn)動(dòng)。在伸縮缸缸筒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，伸縮缸（主油路回油油路均已連通）的有桿腔和無(wú)桿腔便自動(dòng)排油或補(bǔ)油。

 

    此時(shí)芯管處形成的推力計(jì)算如下：我公司設(shè)計(jì)的單缸插銷(xiāo)式伸縮機(jī)構(gòu)在試制時(shí)，出現(xiàn)以下3種缸銷(xiāo)和臂銷(xiāo)插拔故障：一是插缸銷(xiāo)或臂銷(xiāo)時(shí)，操作指令已發(fā)出，操縱室內(nèi)的顯示器顯示缸銷(xiāo)或臂銷(xiāo)雖已彈出，但并沒(méi)有完全伸到位。此狀態(tài)下，起重機(jī)安全保護(hù)程序不允許操縱者進(jìn)行下一步動(dòng)作。

 

    二是拔缸銷(xiāo)或臂銷(xiāo)時(shí)，操作指令已F芯管推力；P芯管處壓力，8MPa.伸縮缸主油路形成回油油路后，回油背壓（0.4MP）進(jìn)入伸縮缸的壓力相等。由于伸縮缸無(wú)桿腔受力面積比有桿腔受力面積大得多，所以伸縮缸形成差動(dòng)推力。差動(dòng)推力形成后，便推動(dòng)伸縮F彈缸銷(xiāo)插入缸銷(xiāo)孔時(shí)受力示意圖F禪一缸銷(xiāo)內(nèi)彈簧作用力F反吊臂缸銷(xiāo)孔對(duì)缸銷(xiāo)的反作用力N'、N2吊臂缸銷(xiāo)孔對(duì)缸銷(xiāo)的壓力f2在從和/2點(diǎn)形成的摩擦力缸銷(xiāo)f2FV卜壓缸銷(xiāo)拔出缸銷(xiāo)孔時(shí)受力示意圖Fk缸銷(xiāo)缸柱塞對(duì)缸銷(xiāo)的作用力F反吊臂缸銷(xiāo)孔對(duì)缸銷(xiāo)的反作用力NN2吊臂缸銷(xiāo)孔對(duì)缸銷(xiāo)的壓力ff2在和//2點(diǎn)形成的摩擦力插拔銷(xiāo)控制方式3VA工作部件4YA5YA6YA臂銷(xiāo)插銷(xiāo)得電得電斷電斷電拔銷(xiāo)得電得電得電斷電缸銷(xiāo)插銷(xiāo)得電得電斷電得電拔銷(xiāo)得電得電得電得電缸運(yùn)動(dòng)。

 

    差動(dòng)推力計(jì)算如下：f2差動(dòng)推力。

 

    d伸縮缸活塞桿直徑‘150min；我們?cè)谠囼?yàn)臺(tái)上，對(duì)伸縮缸進(jìn)行了以上分析和計(jì)算的試驗(yàn)驗(yàn)證。試驗(yàn)方法和結(jié)果如下：給芯管提供8MPa壓力油，并使伸縮缸的2條主油路均無(wú)背壓連回油箱時(shí)，伸縮缸運(yùn)動(dòng)；給伸縮缸2條主油路同時(shí)提供0.4MPa壓力油，并使芯管無(wú)背壓連回油箱時(shí)，伸縮缸運(yùn)動(dòng)；給芯管提供8MPa壓力油，并給伸縮缸2條主油路同時(shí)提供0.4MPa的油壓時(shí)，伸縮缸加速運(yùn)動(dòng)。

 

    分析認(rèn)為，插缸銷(xiāo)或臂銷(xiāo)時(shí)，5YA電磁鐵不通電，芯管內(nèi)無(wú)壓力，伸縮缸在巧的作用下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)缸銷(xiāo)或臂銷(xiāo)按照指令插入銷(xiāo)孔一部分后，由于差動(dòng)推力尸2的作用，使缸銷(xiāo)或臂銷(xiāo)在銷(xiāo)孔內(nèi)形成反作用力F反。當(dāng)銷(xiāo)軸在銷(xiāo)孔上形成的摩擦力大于缸銷(xiāo)缸或臂銷(xiāo)缸內(nèi)的彈簧彈力時(shí)，缸銷(xiāo)或臂銷(xiāo)不能再繼續(xù)彈出，缸銷(xiāo)或臂銷(xiāo)便插不到位。缸銷(xiāo)缸結(jié)構(gòu)如所示，此時(shí)銷(xiāo)軸受力情況如所示。

 

    拔缸銷(xiāo)或臂銷(xiāo)時(shí)，5YA電磁鐵通電，芯管內(nèi)有壓力，伸縮缸形成的差動(dòng)推力在F'PF2的共同作用下運(yùn)動(dòng)。此時(shí)缸銷(xiāo)或臂銷(xiāo)受到的作用力比插銷(xiāo)時(shí)受到的作用力更大，缸銷(xiāo)或臂銷(xiāo)在銷(xiāo)孔內(nèi)形成反作用力也更大。當(dāng)銷(xiāo)軸在銷(xiāo)孔上形成的摩擦力大于缸銷(xiāo)缸或臂銷(xiāo)缸的拉力時(shí)，缸銷(xiāo)或臂銷(xiāo)便不能拔出。此時(shí)銷(xiāo)軸受力情況如所示。

 

    在插銷(xiāo)和拔銷(xiāo)順利時(shí)，由于銷(xiāo)軸作用力的迅速釋放，導(dǎo)致無(wú)論是伸縮缸和吊臂，都會(huì)發(fā)生振動(dòng)，并產(chǎn)生巨響。

 

    4.解決方案分析計(jì)算和試驗(yàn)均表明，伸縮缸竄動(dòng)是插拔銷(xiāo)困難的主要原因。防止伸縮缸在插拔銷(xiāo)時(shí)竄動(dòng)，即可解決插拔銷(xiāo)問(wèn)題。于是，我們決定對(duì)液壓系統(tǒng)控制方式進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)后的吊臂伸縮液壓系統(tǒng)如所示。

 

    從和相比較可看出，我們只對(duì)原液壓系統(tǒng)中的卸荷電磁閥作了少許改進(jìn)。在3YA和4YA電磁鐵通電時(shí)，卸荷電磁閥3的2個(gè)主閥芯均處于關(guān)閉狀態(tài)，伸縮缸2條主油路封閉，不再連通回油油路。由于伸縮缸2條主油路完全封閉，伸縮缸2不再形成差動(dòng)推力。另外，由于液壓油的壓縮性相當(dāng)小，即使在6的作用下，伸縮缸移動(dòng)量也非常小。

 

    比較和不難發(fā)現(xiàn)：在插拔銷(xiāo)動(dòng)作時(shí)，中換向閥（序號(hào)1）換向后，其控制的2條主油路油液直接流回油箱，壓力非常?。欢谥?，由于卸荷電磁閥2個(gè)換向閥閥芯處于關(guān)閉狀態(tài)，主閥上的2條主油路油液只能從溢流閥溢流，壓力相當(dāng)大。

 

    按照進(jìn)于改進(jìn)，系統(tǒng)消耗的功率有所增大，油溫升高速度加快。不過(guò)，由于起重機(jī)在使用過(guò)程中，插、拔銷(xiāo)過(guò)程所占時(shí)間非常短，因此該改進(jìn)對(duì)液壓系統(tǒng)和整機(jī)性能的影響不大，可忽略不計(jì)。

 

    按上述方案進(jìn)行改進(jìn)后，起重機(jī)插拔銷(xiāo)順利，吊臂伸縮自如，伸縮時(shí)間大大縮短，證明改進(jìn)獲得成功。