液压起重设备液压系统安全保护措施的探讨.pdf

2 0 1 4年 7月 第 4 2卷 第 1 4期 机床 与液压 MACHI NE TOOL HYDRAUL I CS J u 1 ． 2 01 4 Vo 1 ． 4 2 No ．1 4 DOI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 4 ． 1 4 ． 0 5 8 液压起重设备液压系统安全保护措施的探讨 连 帅梅 ，张世 凭 成都工业学院工程素质训练 中心 ，四川成都 6 1 0 0 3 1 摘要分析了液压起重设备在工作过程中存在的安全隐患，对常见的液压安全保护措施的特点和应用方式作了总结和 分析，并提出一种新的安全保护装置的设计思路和方法。 关键词液压起重设备 ；安全隐患；液压保护回路 中图分类号T H 2 1 文献标识码B 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 4 1 41 8 7 2 目前，液压起重设备在我国应用比较广泛，它是 传统液压保护 回路 众多起重设备中的一种。由于此种液压设备性能的独 一般 由液控单 向阀、平 特性 ，现在 已是 众 多行 业 中必 不 可缺 的一 种 起 重设 衡 阀、压 力 继 电器 等 组 备 ，例如常见的吊车、液压叉车以及剪式液压平台 成。如 图 l所示为某剪 等。对于这类设备 ，要求它在工作中必须保证升降、 叉式液压升降机液压保 启停过程的平稳性，保证设备能在任意位置停止，且 护 回路。工作过程如下 不能有任何方向的移动 ，特别是不能出现在工作过程 当系统正常工作 时，换 中突然失压，导致起升货物突然下降，造成设备、货 向阀 1关 闭，单 向调速 物及人员安全事故发生 。文中从分析事故发生 的潜在 风险人手 ，对起 重液压 设备的安全保护措施做 了相 应 的探讨 与分析。 1 液压起升设备安全隐患的分析 液压起升设备主要存在的安全隐患是设备在起升 或支撑重 物 的过 程 中管路 突 然失 压 ，起 升 物 突然 下 降 。造成这种现象 的原 因主要有 以下 几个方 面 1 液压元 件本身质量 不合格 ，如液压 锁 紧装置 损坏 等 ； 2 在大多数起重设备中液压缸作为起升重物执行 机构，提供直接的驱动力 ，液压缸需要随起重设备运 动，因此液压缸与液压主回路须使用液压胶管连接 ， 此时液压缸既作 为升降时的动力 ，又作为施工作业 时 升降机的支撑构件，因此液压缸及其连接管路对整个 系统安 全起 着非常重要 的作用 ，一旦发生破 断 ，将 危 及人 员和机械的安全 。通常高压胶管 产生破 断 的原 因 主要包括 ① 机器作业时液压缸随升降机运动，高压胶管 反复进 行弯 曲动作 ，因而产生疲 劳破断 ； ② 液压升降机 的负载 变化 较 大 ，液压 系统 内将 产生液压脉动，脉动压力达到一定值时，高压胶管会 产生破断 ； ③ 高压胶管质 量 差 ，胶 管与 金属 接头 的扣 压 连 接强度不够，液压系统中峰值压力出现时，出现爆管 现象 。 2 起升设备液压 系统常见安全保护措施的分析 2 ． 1 传 统液压 保 护 回路 阀4保证起 升物平稳下 图1 液控单向阀加平 降 ，液 控 单 向 阀 2可 以 衡阀保护回路 使起 升 平 台 在 升 降过 程 中任 意位 置锁紧 。如果 液控单 向阀 2到液压泵站之 间 的管路破裂，则液控单 向阀迅速锁紧，保证起升物不 下滑 ，然后 ，通过调节节流 阀 3和掰 动手动换 向阀 1 使起升物缓慢下降至地面。另外，当系统突然失电时 也能通过调节节流阀3和掰动手动换向阀 1 使起升物 缓 慢下 降至地面 。 此液压回路的安装要点在于必须把液控单向阀 2和单向调速阀4安装在靠近液压缸的进 口端，且液 控单 向阀 2到液压缸之 问必须用硬管 连接 ，其他液 压 元 件可以集成在液压泵站上 。该系统主要特点是结构 简单 、成本较低 ，通常用于一些简易 的升降机构 中或 是对成本有严格控制 的设备 中。由于调速 阀4速度 刚 性较低 ，受负载影响较大。因此，该保护回路用于轻 载场合，采用这种回路的设备一般起升质量在5 0 0 k g 以内。 收稿 日期 2 0 1 3 0 6 2 4 作者简介连帅梅 1 9 8 6 一 ，女，硕士，研究方向为机电一体化技术。E m a i l 3 1 7 7 6 0 2 8 7 q q ． c o rn。 1 8 8 机床与液压 第 4 2卷 “ 感知”反向流过阀体的流量变化 ，并将流量信号转 化为压差信号，压差克服弹簧力推动阀芯运动，切断 油路。管路防爆阀是目前起升设备上一种常见的保护 装置 ，能够有效防止液压系统中管路破裂、管接头拔 脱 、液压锁失灵等意外情况的发生 。如图3所示 ， 在液压缸的出口加一个单向管路防爆阀2 ，当液压系 统正常工作时，单向管路防爆阀2在弹簧力的作用下 开启 ，压力油可 以正反两个 方 向自由流动 。当液 控单 向阀 1和单 向管路 防 爆 阀 2 之 间的管路破裂 时 ， 由 A到 B的流量 突然 加 大 ，A B之间形成一个 大 于弹簧力 的压差 ，推动 阀芯 向左 移 动 ，油 口被 封住，起升物停 留在管 路破 裂 时 的 位 置上 。破 裂管道修复后，重新通 人压 力油 推 动 阀 芯 向右 移动 ，单 向管 路 防爆 阀 2重 新 开 启 ，系 统 恢 复 正常工作。 3 A 2 ＼ r _ 回 一 j r - 1 l L B l 习 - f 『 油 至 I 锚 l 一液 控 单 向阀2 一 单 向管路 防爆 阀 卜 液 压 缸 图3 单向管路防爆 阀保护回路 这种 防爆 阀具 有 结 构简单、反应迅速、使用方便、安全可靠等特点。 虽然单 向管路 防爆 阀对起重液压设备在管路 突然 爆裂也 能起 到安全保 护作用 ，但正如上述提到 的，在 管路出现爆裂后必须待破裂管道修复，重新通入压力 油后，液压系统才能正常工作 ，这势必影响工作效 率 。基 于以上原因 ，可以采 用双管路防爆 阀克服单向 管路防爆 阀带来 的影响 。 双管路防爆 阀采 用并 联冗余设计，如果系统的 一 根液压胶管破裂，防爆 阀迅速动作 ，阀 口关 闭阻 断油液流 出 ，同时另一根 液压胶管可 以继续工作， 使液压系统仍 能正 常工 作 ，大幅度提高了系统的 工作可靠性 ，保证设备的 安 全作 业 。如 图 4所 示 ， 如果在液压管路 的两 端均 安装 防爆 阀 ，当液压 胶管 A A l j I l 一皿 L 皿 B _ J B B ／_ 1 B r _ [ 匝 Ⅱ IA I j } { { A 压 力油 图 4 双管路防爆 阀保护回路 破裂时，管路两端的阀芯同时关闭，保证油液不大量 渗漏 。 2 ． 3 一 种新 安全 保护措 施 思路 的提 出 无论是普通的液控单向阀、F D平衡阀、还是防 爆 阀 ，要实现对液压 系统 的安全保护功能都必须把 阀 安装在靠近液压执行机构 一般是液压缸 ，中间用 硬管连接或者是将保护阀直接安装在液压缸上。这样 就会受到安装位置和空间的限制，当系统的流量要求 增 大时 ，所选用 阀的外形尺寸也会相应加大 ，这给 阀 的安装 带来一 定难度 。 因此 ，文 中提 出一 种新 的安全保 护思路， 即设计 一 种带失 压 自锁 功能 的液 压 缸 。如 图 5 所示 ，该液 压 缸 是在 传 统 的液压 缸 的缸座 内置 入一个 二 通插 装 阀 ，并 配置 相应 功能 的控 制盖 板 。该液压 缸 的 工作 原 理如下 当系 统 正 常工 作时，阀2的右位接通 ， 磁 阀 压 力 油 图 5 失压 自锁液压缸原理 图 控制油口接油箱，压力油可以从 A B正反两个方向自 由流动，当 A端管路破裂突然失压 时，阀 2左位接 通，B到 A的油路不通，液压缸被锁住，所以能够有 效 防止安全事故 的发生 。另外 ，该液压缸采用的二通 插装 阀具有流通能力强 、控制 阀结构小等特点 ，解决 了安装 空间限制和受 系统流量影 响的问题 。 3结束语 对液压起重设备常见的一些安全保护措施作 了总 结和分析 ，并提 出了一种新 的安全保护装置 的设计思 路 ，主要是起一个抛砖引玉的作用。文中几种安全保 护措施在液压起重设备遇到管道爆裂等类似问题 ，都 能起到一定的保护作用 ，可 以避 免安全 事故 的发 生 ， 但每种安全保护回路的使用情况视具体的工作环境和 工作情况而定。其他更多新型、可靠的安全保护技术 和方法 ，还需要行业科研技术人员集思广益 。 参考文献 [ 1 ]刘涛， 罗念宁， 陈娟， 等． 高空作业车辆升降机构液压系 统改进设计[ J ] ． 液压与气动， 2 0 0 5 1 0 1 21 3 ． [ 2 ]田晋跃， 于英， 郭荣． 工程车辆空中作业机构安全液压阀 保护机理研究 [ J ] ． 中国安全科学学报 ， 2 0 0 3 ， 1 3 4 3 23 4． [ 3 ]钟玉龙． 改进的高空作业液压系统[ J ] ． 起重运输机械 ， 2 0 0 6 ， 3 3 1 6 0 6 2 ． [ 4 ]孙光宇． 两种新型升降平台的液压系统和工作特性 [ J ] ． 科技情报开发与经济， 1 9 9 5 ， 5 5 3 23 3 ． [ 5 ]王丹丹 ， 于哲． 新型双管路防爆 阀在液压系统失压保护 中的应用[ J ] ． 液压与气动， 2 0 1 1 1 O 9 4 9 5 ． [ 6 ]刘雅君 ， 赵静一， 王智勇． 悬挂液压系统中新型管路防爆 阀的可靠性设计[ J ] ． 机床与液压 ， 2 0 0 8 ， 3 6 1 1 1 8 4 1 8 5． [ 7 ]汉中海航液压科技有限公司． 双管路防爆阀型号选择的 方法[ M] ． [ 8 ]代瑞国， 王长胜． 起重吊车液压系统泄漏故障研究 [ J ] ． 机械研究与应用， 2 0 0 7， 2 0 5 1 71 8 ． [ 9 ]陆锦法， 金智勇， 金小忠． 施工现场起重机械设备的隐患 与对策[ J ] ． 建筑安全 ， 2 0 0 8 1 2 2 3 2 5 ．