劉 佳

石家莊煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司隨車起重機(jī)分公司，河北石家莊 050031

起重機(jī)多級(jí)吊臂伸縮原理有很多種，滿足了不同工況的技術(shù)要求。這些結(jié)構(gòu)主要有：多級(jí)伸縮缸形式、多級(jí)套筒缸形式，多級(jí)油缸帶鋼絲繩組形式，單級(jí)油缸帶鋼絲繩組形似，單缸自動(dòng)插銷式等[1]。多級(jí)伸縮缸形式是其中的一中重要的結(jié)構(gòu)，這種油缸原理簡(jiǎn)單，維修方便，可以使吊臂的伸縮機(jī)構(gòu)充分簡(jiǎn)化，并且能力大可以更大程度上滿足吊臂的帶載伸縮要求。但是在實(shí)際中多級(jí)油缸經(jīng)常出現(xiàn)外伸無序的故障，本文以一種三級(jí)伸縮缸為例從原理和結(jié)構(gòu)上具體分析了產(chǎn)生這種故障的原因和解決措施。

1 三級(jí)伸縮缸的總體結(jié)構(gòu)

三級(jí)油缸由三根獨(dú)立的油缸通過銷軸上下連接和油路串聯(lián)組成，油缸動(dòng)作時(shí)先伸一級(jí)缸，再伸二級(jí)缸，最后伸三級(jí)缸?；乜s時(shí)順序正好相反

2 三級(jí)伸縮油缸順序伸縮的原理

如圖1所示多路閥處于中位。當(dāng)閥芯移動(dòng)一級(jí)缸A1口進(jìn)油時(shí)，高壓油經(jīng)過中心管（圖2序3號(hào)件）、單向閥5進(jìn)入一級(jí)缸的無桿腔，一級(jí)缸開始外伸，有桿腔經(jīng)油經(jīng)過過B1口回油到多路閥和油箱。此時(shí)中心管和缸筒一起外伸，外伸到一定長(zhǎng)度以后，中心管左端的套（圖2序2號(hào)件）與活塞端內(nèi)孔端面接觸，中心管被迫停住，此時(shí)缸筒繼續(xù)往外伸，中心管右側(cè)的固定套將將單向閥7打開，使缸筒也停止運(yùn)動(dòng)。此時(shí)壓力油經(jīng)過單向閥7、油管、進(jìn)入2級(jí)缸的A2口，并通過二級(jí)缸的中心管進(jìn)入到二級(jí)缸的無桿腔，使二級(jí)缸外伸。回油經(jīng)過B2、B1回到多路閥和油箱。與一級(jí)缸的原理相同，二級(jí)缸伸到一定程度，打開單向閥10并停止運(yùn)動(dòng)，高壓油進(jìn)入到三級(jí)缸A3口到達(dá)三級(jí)缸無桿腔，使三級(jí)缸外伸。這樣一二三級(jí)油缸就完成了順序外伸。

圖1 伸縮缸原理圖

1.多路換向閥；2.平衡閥；3.套；4.中心管；5、7、9、10.單向閥；6.固定套；8.撞塊

當(dāng)多路閥手柄動(dòng)作使一級(jí)伸縮缸的B1口進(jìn)油時(shí)，由于B1、B2、B3在結(jié)構(gòu)上是相通的，所以二三級(jí)缸活塞桿腔也同時(shí)進(jìn)高壓油，由于單向閥5、9 是關(guān)閉的，一二級(jí)缸回油路不通，而單向閥10、7是打開的，三級(jí)缸活塞腔的油可經(jīng)過A3、單向閥10、A2口、單向閥7、A1口回到換向閥，因此三級(jí)缸先縮。當(dāng)三級(jí)缸縮到指定長(zhǎng)度，缸筒上的撞塊撞擊二級(jí)缸上的撞塊打開單向閥9.二級(jí)缸的回油路打通，二級(jí)缸開始回縮。同理，二級(jí)缸回縮到指定行程撞塊打開單向閥5，一級(jí)缸回油路接通開始回縮。這樣三二一級(jí)缸就完成了順序回縮。

3 故障現(xiàn)象

生產(chǎn)組裝過程中發(fā)現(xiàn)油缸并未按照設(shè)計(jì)要求順序外伸。當(dāng)一級(jí)缸外伸時(shí)二級(jí)缸也同時(shí)外伸，二級(jí)缸外伸時(shí)三級(jí)缸也是如此。回縮時(shí)按照順序依次回縮并未產(chǎn)生故障

4 原因分析

經(jīng)過分析原理圖和對(duì)照結(jié)構(gòu)圖（圖1）可知，在一級(jí)缸沒有伸到最大行程時(shí)序10錐形閥芯不能打開，高壓油進(jìn)不到二級(jí)缸無桿腔，同理二級(jí)級(jí)缸高壓油也進(jìn)不到三級(jí)缸。故二三級(jí)缸外伸原因是序10與序11之間的錐度密封出現(xiàn)了泄漏。

圖2 一級(jí)缸結(jié)構(gòu)圖

1.活塞桿；2.套；3.中心管；4.密封圈；5.密封圈；6.導(dǎo)向套；7.導(dǎo)向套內(nèi)套；8.密封圈；9.密封圈；10.錐形閥芯；11.缸底

5 疑點(diǎn)排查

5.1 序10 序11之間由于配合不嚴(yán)導(dǎo)致漏油

為了查清原因，將序10與序11拆檢后重新配研密封面并進(jìn)行密封性試驗(yàn)?；九懦隋F面密封漏油的可能性。經(jīng)過重新組裝后故障依然存在，說明錐閥密封面漏油不是產(chǎn)生這種現(xiàn)象的根本原因。

5.2 錐閥尺寸有問題，導(dǎo)致高壓油打開序5時(shí)也可將錐閥打開

設(shè)計(jì)上錐閥兩側(cè)面投影面積不同，兩側(cè)在結(jié)構(gòu)上是互通的，在高壓油作用下，壓力差應(yīng)該趨向與壓緊密封面，如果兩側(cè)面積差超過設(shè)計(jì)范圍，壓力油在打開圖2中序5時(shí)也可能打開序7導(dǎo)致此故障發(fā)生。經(jīng)過拆檢和重新計(jì)算，排除了錐閥的尺寸問題

5.3 彈簧彈力小或中心管動(dòng)作時(shí)阻力太大抵消了彈簧的彈力

錐閥后面有一個(gè)彈簧，在中心管隨著缸筒運(yùn)動(dòng)時(shí)，錐閥與缸底之間的密封是通過彈簧彈力壓緊實(shí)現(xiàn)。當(dāng)彈簧彈力小時(shí)，在中心管外伸過程中彈簧彈力不足以壓緊錐面，或是中心管在外伸的過程中受到的摩擦力過大，抵消了彈簧的壓緊力。經(jīng)過拆檢并測(cè)量彈簧彈力，彈簧彈力基本與設(shè)計(jì)相當(dāng)。故主要原因只有可能是后者。

在機(jī)構(gòu)圖中可知中心管外伸過程中需要克服序4、序5、序7、序8、序9對(duì)中心管的摩擦阻力。如果其中一個(gè)孔超差，可能造成摩擦力增大。拆檢各個(gè)零件并測(cè)量與中心管配合的孔的公差，并未發(fā)現(xiàn)明顯超差的現(xiàn)象。另外一種原因是各個(gè)件與中心管的同軸度誤差也會(huì)導(dǎo)致摩擦力增大，由于測(cè)量同軸度比較困難，采用了在公差允許范圍內(nèi)盡量減小中心管直徑來抵消同軸度誤差造成影響的辦法。經(jīng)過重新轉(zhuǎn)配試驗(yàn)故障完全消失。

按照以上辦法對(duì)二級(jí)缸進(jìn)行了同樣的處理，三級(jí)缸外伸的現(xiàn)象也得到了解決

綜上所述，在加工過程中的同軸度誤差導(dǎo)致的摩擦力過大導(dǎo)致錐閥不能密封到位是導(dǎo)致三級(jí)缸外伸無序的根本原因。為避免這種現(xiàn)象的發(fā)生在組焊缸底和加工各個(gè)與中心管相配合的孔時(shí)要提高同軸度精度，同時(shí)也可以采用適當(dāng)加大彈簧彈力的方法加以輔助。

[1]張志文.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中鐵道出版社，1997：180-187.