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液壓起重設備液壓系統安全保護措施的探討

文檔作者：連帥梅張世憑文檔來源：成都工業學院工程素質訓練中心		點擊數：	更新時間： 2021年07月20日
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2014年7月
第42卷第14期
機床與液壓
MACHINE TOOL &amp;amp; HYDRAULICS
Ju1．2014
Vo1．42 No．14
DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．14．058
液壓起重設備液壓系統安全保護措施的探討
連帥梅，張世憑
(成都工業學院工程素質訓練中心，四川成都610031)
摘要：分析了液壓起重設備在工作過程中存在的安全隱患，對常見的液壓安全保護措施的特點和應用方式作了總結和
分析，并提出一種新的安全保護裝置的設計思路和方法。
關鍵詞：液壓起重設備；安全隱患；液壓保護回路
中圖分類號：TH21 文獻標識碼：B 文章編號：1001—3881(2014)14—187—2
目前，液壓起重設備在我國應用比較廣泛，它是 傳統液壓保護回路
眾多起重設備中的一種。由于此種液壓設備性能的獨 一般由液控單向閥、平
特性，現在已是眾多行業中必不可缺的一種起重設 衡閥、壓力繼電器等組
備，例如常見的吊車、液壓叉車以及剪式液壓平臺 成。如圖l所示為某剪
等。對于這類設備，要求它在工作中必須保證升降、 叉式液壓升降機液壓保
啟停過程的平穩性，保證設備能在任意位置停止，且 護回路。工作過程如下：
不能有任何方向的移動，特別是不能出現在工作過程 當系統正常工作時，換
中突然失壓，導致起升貨物突然下降，造成設備、貨 向閥1關閉，單向調速
物及人員安全事故發生。文中從分析事故發生的潛在
風險人手，對起重液壓設備的安全保護措施做了相應
的探討與分析。
1 液壓起升設備安全隱患的分析
液壓起升設備主要存在的安全隱患是設備在起升
或支撐重物的過程中管路突然失壓，起升物突然下
降。造成這種現象的原因主要有以下幾個方面：(1)
液壓元件本身質量不合格，如液壓鎖緊裝置損壞等；
(2)在大多數起重設備中液壓缸作為起升重物執行
機構，提供直接的驅動力，液壓缸需要隨起重設備運
動，因此液壓缸與液壓主回路須使用液壓膠管連接，
此時液壓缸既作為升降時的動力，又作為施工作業時
升降機的支撐構件，因此液壓缸及其連接管路對整個
系統安全起著非常重要的作用，一旦發生破斷，將危
及人員和機械的安全。通常高壓膠管產生破斷的原因
主要包括 ：
① 機器作業時液壓缸隨升降機運動，高壓膠管
反復進行彎曲動作，因而產生疲勞破斷；
② 液壓升降機的負載變化較大，液壓系統內將
產生液壓脈動，脈動壓力達到一定值時，高壓膠管會
產生破斷；
③ 高壓膠管質量差，膠管與金屬接頭的扣壓連
接強度不夠，液壓系統中峰值壓力出現時，出現爆管
現象。
2 起升設備液壓系統常見安全保護措施的分析
2．1 傳統液壓保護回路
閥4保證起升物平穩下 圖1 液控單向閥加平
降，液控單向閥2可以 衡閥保護回路
使起升平臺在升降過程
中任意位置鎖緊。如果液控單向閥2到液壓泵站之間
的管路破裂，則液控單向閥迅速鎖緊，保證起升物不
下滑，然后，通過調節節流閥3和掰動手動換向閥1
使起升物緩慢下降至地面。另外，當系統突然失電時
也能通過調節節流閥3和掰動手動換向閥1使起升物
緩慢下降至地面 。
此液壓回路的安裝要點在于：必須把液控單向閥
2和單向調速閥4安裝在靠近液壓缸的進口端，且液
控單向閥2到液壓缸之問必須用硬管連接，其他液壓
元件可以集成在液壓泵站上。該系統主要特點是結構
簡單、成本較低，通常用于一些簡易的升降機構中或
是對成本有嚴格控制的設備中。由于調速閥4速度剛
性較低，受負載影響較大。因此，該保護回路用于輕
載場合，采用這種回路的設備一般起升質量在500 kg
以內。
收稿日期：2013—06—24
作者簡介：連帥梅(1986一)，女，碩士，研究方向為機電一體化技術。E—mail：317760287@qq．corn。
· 188· 機床與液壓 第42卷
“感知” 反向流過閥體的流量變化，并將流量信號轉
化為壓差信號，壓差克服彈簧力推動閥芯運動，切斷
油路。管路防爆閥是目前起升設備上一種常見的保護
裝置，能夠有效防止液壓系統中管路破裂、管接頭拔
脫、液壓鎖失靈等意外情況的發生 。如圖3所示，
在液壓缸的出口加一個單向管路防爆閥2，當液壓系
統正常工作時，單向管路防爆閥2在彈簧力的作用下
開啟，壓力油可以正反兩個方向自由流動。當液控單
向閥1和單向管路防爆
閥2之間的管路破裂時，
由A到B的流量突然加
大，AB之間形成一個大
于彈簧力的壓差，推動
閥芯向左移動，油口被
封住，起升物停留在管
路破裂時的位置上。破
裂管道修復后，重新通
人壓力油推動閥芯向右
移動，單向管路防爆閥
2重新開啟，系統恢復
正常工作。
3
A
2lr ＼-~1Lr _ 回 一j
B
l< 習-
f 『
油 至 I錨
l一液控單向閥2一單向管路防爆閥
卜液壓缸
圖3 單向管路防爆
閥保護回路
這種防爆閥具有結
構簡單、反應迅速、使用方便、安全可靠等特點。
雖然單向管路防爆閥對起重液壓設備在管路突然
爆裂也能起到安全保護作用，但正如上述提到的，在
管路出現爆裂后必須待破裂管道修復，重新通入壓力
油后，液壓系統才能正常工作，這勢必影響工作效
率?；谝陨显?，可以采用雙管路防爆閥克服單向
管路防爆閥帶來的影響。
雙管路防爆閥采用并
聯冗余設計，如果系統的
一根液壓膠管破裂，防爆
閥迅速動作，閥口關閉阻
斷油液流出，同時另一根
液壓膠管可以繼續工作，
使液壓系統仍能正常工
作，大幅度提高了系統的
工作可靠性，保證設備的
安全作業。如圖4所示，
如果在液壓管路的兩端均
安裝防爆閥，當液壓膠管
A A
l j I
一皿 L皿
B _J B
B ／_1 B
r_[匝 Ⅱ
I j A} { { AI
壓力油
圖4 雙管路防爆
閥保護回路
破裂時，管路兩端的閥芯同時關閉，保證油液不大量
滲漏 。
2．3 一種新安全保護措施思路的提出
無論是普通的液控單向閥、FD平衡閥、還是防
爆閥，要實現對液壓系統的安全保護功能都必須把閥
安裝在靠近液壓執行機構(一般是液壓缸)，中間用
硬管連接或者是將保護閥直接安裝在液壓缸上。這樣
就會受到安裝位置和空間的限制，當系統的流量要求
增大時，所選用閥的外形尺寸也會相應加大，這給閥
的安裝帶來一定難度。
因此，文中提出一
種新的安全保護思路，
即設計一種帶失壓自鎖
功能的液壓缸。如圖5
所示，該液壓缸是在傳
統的液壓缸的缸座內置
入一個二通插裝閥，并
配置相應功能的控制蓋
板。該液壓缸的工作原
理如下：當系統正常工
作時，閥2的右位接通，
磁閥
壓力油
圖5 失壓自鎖液壓缸原理圖
控制油口接油箱，壓力油可以從AB正反兩個方向自
由流動，當A端管路破裂突然失壓時，閥2左位接
通，B到A的油路不通，液壓缸被鎖住，所以能夠有
效防止安全事故的發生。另外，該液壓缸采用的二通
插裝閥具有流通能力強、控制閥結構小等特點，解決
了安裝空間限制和受系統流量影響的問題。
3 結束語
對液壓起重設備常見的一些安全保護措施作了總
結和分析，并提出了一種新的安全保護裝置的設計思
路，主要是起一個拋磚引玉的作用。文中幾種安全保
護措施在液壓起重設備遇到管道爆裂等類似問題，都
能起到一定的保護作用，可以避免安全事故的發生，
但每種安全保護回路的使用情況視具體的工作環境和
工作情況而定。其他更多新型、可靠的安全保護技術
和方法，還需要行業科研技術人員集思廣益。
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