汽车起重机结构组成和液压系统常见故障分析.docx

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汽车起重机结构组成和液压系统常见故障分析

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湖南交通职业技术学院

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汽车起重机结构组成和液压系统常见故障分析

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2012年02月20日

摘要

随着社会的急速发展，便利的起重设备在越来越多的领域发挥着作用，随着技术的提升和载重的增加，更多的工程施工已不再局限于固定式的起重设备，汽车起重机就是在这样一个前景下迅速的发展起来，汽车起重机的结构组成和常见的一些故障及其保养方法，越来越受到人们的关注，本文主要介绍了汽车起重机的结构组成，并针对液压系统常见的故障及其维护措施做了详细的概述。

关键词：

汽车起重机结构，工作原理，常见液压故障诊断，解决方法

目录

第一章绪论…………………………………………………………………………5

第二章汽车起重机结构组成……………………………………………………6

2.1汽车起重机发展概述……………………………………………………6

2.2起重机种类及特点………………………………………………………6

2.3汽车起重机基本结构、作用……………………………………………8

第三章三一汽车起重机液压系统………………………………………………13

3.1三一汽车起重机液压系统特点…………………………………………13

3.2三一起重机液压系统构成作用…………………………………………13

3.2起重机液压系统保护设置………………………………………………14

第四章液压系统常见故障………………………………………………………15

4.1液压系统常见故障分析…………………………………………………15

4.2液压系统检查方法………………………………………………………16

4.2.1整机的检查方法……………………………………………………16

4.2.2液压油检查…………………………………………………………17

4.2.3根据发动机噪声的变化,判断故障的类型………………………17

4.2.4元件故障的检查方法………………………………………………18

4.2.5执行元件的故障检查………………………………………………18

第五章起重机的调试……………………………………………………………19

5.1起重机调试的目的及过程……………………………………………19

5.2路试流程及分阶段检测项目及要求…………………………………19

第六章结束语……………………………………………………………………20

参考文献……………………………………………………………………………21

致谢…………………………………………………………………………………22

第一章绪论

近年来随着城市经济建设的飞速发展,由液压系统控制的各种起重机械大量投入到市政建设、工业生产企业第一线,发挥着越来越大的作用。

所以有必要了解汽车起重机的组成及常见的故障及措施。

汽车起重机是装在普通汽车底盘或特制汽车底盘上的一种起重机，其行驶驾驶室与起重操纵室分开设置。

汽车起重机的优点是机动性好，转移迅速，采用的是专用或通用卡车底盘，适宜于公路行驶。

作业性能高，结构较简单，性价比高。

作业辅助时间少，作业高度和幅度可随时变换。

缺点是工作时须支腿，且对地面平整度要求较高，不能在松软地面进行作业。

但是对于现代的城市施工作业，绝大多数的场合是可以满足的。

目前汽车起重机的起重量的范围涵盖很广了，可从8吨～1500吨，这类范围中的起重机是产量最大，也是使用最广泛的类型。

汽车起重机可分为两大部分上车和下车，就是下车底座支撑部分和上车作业部分等组成，底座支撑部分包括可上路行驶的底盘和车架支腿等承载结构，同时底盘还通过中心回转体为上车作业提供动力；上车作业部分包括使上车实现360度全回转的回转支撑、回转减速机、回转液压系统组成的回转机构，由变幅油缸和变幅液压系统组成的变幅机构，由卷扬减速机、起升钢丝绳、起升液压系统组成的起升机构，以及可动力伸缩的主臂、副臂、转台、配重、上车作业室、电气控制或照明系统等。

对于汽车起重机而言，最为常见的故障一般都是出现在液压系统上，所以了解一些液压系统常见的故障，及掌握维护措施和保养的方法就成为了必要。

第二章汽车起重机结构组成

2.1汽车起重机发展概述

在现代化城市建设的过程中，汽车起重机已经逐渐担当了重要的角色，在很多的领域，这种移动方便，起重快捷的起重设备，越来越受到人们的认可。

现在起重机的发展现状：

Ø目前世界工程起重机年销售额达75亿美元

Ø欧美成为世界最主要的生产基地和销售市场

Ø起重机生产商主要有：

利勃海尔、马尼托瓦克、格鲁夫、特雷克斯

Ø起重机底盘

40吨及以下主要为重型车二类底盘

大吨位主要为全路面底盘

目前国内起重机生产商主要包括

Ø徐州重型机械厂

Ø长沙中联重工科技发展股份有限公司浦沅分公司

Ø长江-特雷克斯工程起重机有限责任公司

Ø北起-多田野起重机有限公司

以上厂家具备底盘生产许可证，自制起重机专用底盘

Ø其余厂家：

泰起、锦起、蚌埠、韶关为外购底盘

目前，三一起重机公司主要有20T、25T、50T三个吨位系列产品已实现批量销售。

另外，100T已下线调试，今年将陆续下线130T，220T，160T，80T。

2.2起重机种类及特点

工程起重机主要包括汽车起重机、轮胎起重机、全路面起重机、随车起重机、履带式起重机、塔式起重机、桅杆式起重机和缆索式起重机以及施工升降机等，其主要功能是对运输物体等实现空间位置转换，广泛应用于交通、油田、矿山、港口、钢铁、水电、军工以及各种工程建设等行业，是当前应用非常广泛的起重运输设备。

在我们国家，起重机是一种使用非常广泛的起重设备，也是最能创造效益的一种设备，但不同种类的起重机作用以及适用范围都不尽相同，下面就是不同类型起重机在动作、适用地形、作业性能等方面的一个比较：

汽车起重机：

1、行驶速度高，机动灵活性一般。

2、采用专用或通用底盘，适宜于公路行驶。

3、作业性能高，结构较简单。

4、吨位区间为：

3～1500吨。

5、作业辅助时间少，作业高度和幅度可随时变换。

轮胎起重机：

1、行驶速度较慢，机动灵活性好，整机尺寸小，通过性好。

2、采用特制底盘，油气悬挂，可全轮驱动和转向，可越野行驶。

3、作业性能高，结构较复杂。

4、作业辅助时间少，作业高度和幅度可随时变换。

全路面起重机：

1、行驶速度较高，机动灵活性好，行驶舒适性好。

2、采用特制底盘，油气悬挂，可全轮驱动和转向，可越野行驶。

3、作业性能高，结构较复杂。

4、作业辅助时间少，作业高度和幅度可随时变换。

履带起重机：

1、需要运输设备进行场地转运，需要现场安装，并需要较大的安装空间和起吊设备协同安装。

2、采用履带底盘，可吊重行驶。

3、作业性能最高，结构较简单。

4、作业辅助时间较长，撤离现场时间长。

随车起重机：

1、行驶速度高，机动灵活。

2、将作业装置安装在重型卡车上，集装载、运输、卸载三大功能。

3、作业性能较差。

塔式起重机：

1、同履带起重机，需要现场安装，作业辅助时间长。

2、起升高度和作业幅度较大，变幅效率较高。

3、采用电力驱动，能量消耗少。

随着科学技术的发展，起重设备含有技术量也是越来越高，适用的范围也是越来越广范，各种起重设备运用的领域不相同，所以也就造成彼此优缺点，但无法否认起重机在现代城市建设中所扮演的重要角色。

所以我们在了解它的时候，必须从适用方面来衡量其综合性能。

2.3汽车起重机基本结构、作用

汽车起重机一般可分为两大部分上车和下车，下车部分就是底座支撑部分，上车即上车作业部分，其中底座支撑部分包括可上路行驶的底盘和车架支腿等承载结构，上路行驶的底盘一般为重汽底盘，底盘通过中心回转体为上车作业提供动力；中心回转体可以理解为就是一个液压系统，以及一个回转动力装置的组合。

车架支腿机构，一般75T以下的小吨位起重机，伸缩支腿数为4个，前后各两个，其伸缩动力也是由起重机主发动机通过液压系统供力的。

上车作业部分主要由操作室、回转机构和支撑臂架组成。

下车底盘组成简介图示：

汽车底盘部分有4个大系统，即传动系、转向系、制动系和行驶系，（如图）

1-发动机；2-离合器；3-变速箱；4-万向节；5-后桥壳；6-差速器；

7-半轴；8-后桥；9-中桥；10-主减速器；11-传动轴

传动系：

传动系是位于汽车发动机与驱动车轮之间的动力传递装置，机械传动系由离合器、变速箱、传动轴和万向节组成万向传动装置，以及安装在驱动桥壳中的主减速器、差速器和半轴等组成

其功用为:

a、将发动机输出的动力按照需要传递给驱动车轮；

b、保证汽车在各种行驶条件下所必需的牵引力与车速，使它们之间能协调变化并有足够的变化范围，实现减速增矩；

c、使汽车具有良好的动力性和燃料经济性；

d、使动力传递能根据需要而顺利接合与分离；

e、保证汽车能倒车及左右驱动车轮能适应差速要求

转向系：

转向系是通过对左、右转向车轮不同转角之间的合理匹配来保证汽车能沿着设想的轨迹运动的机构

转向系的基本组成

转向系的基本组成包括转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分。

a、转向操纵机构：

驾驶员操纵转向器的工作机构，主要由转向盘、转向轴、转向管柱等组成；

b、转向器：

将转向的转动变为转向摇臂的摆动或齿条轴的直线往复运动，并对转向操纵力进行放大的机构。

c、转向传动机构：

将转向器输出的力和运动传给车轮（转向节），并使左、右车轮按一定关系进行偏转的机构。

制动系：

制动系的功能：

1.汽车高速或转向行驶的主动安全措施；

2.强制行驶中的汽车减速或停车；

3.使下坡行驶的汽车车速保持稳定；

4.使已停驶的汽车在原地（包括在斜坡上）驻留不动。

三一起重机底盘行车制动属于气压双回路型，作用于前、中、后轮制动器；驻车制动为弹簧储能型，作用于中、后轮制动器；驻车制动兼起应急制动作用；辅助制动为排气制动。

行驶系：

包括车架、车桥（转向桥、驱动桥）、车轮、悬架。

汽车行驶系的功用是接受发动机经传动系传来的扭矩，并通过驱动轮与路面间附着作用，产生路面对汽车的牵引力，以保证整车正常行驶；此外，它应尽可能缓和不平路面对车身造成的冲击和振动，保证汽且与汽车转向系很好地配合工作，实现汽车行驶方向的正确控制，以保证汽车操纵稳定性。

行驶系由车架、车桥、悬架和车轮等部分组成。

上车作业部分：

回转支撑即支撑上车操作室、起重臂伸缩机构以及起升机构的底座，起到将上车作业部分与下车行驶系构成一个整体的作用，它主要由齿轮座圈和回转液压马达组成，回转减速机是通过与齿轮座圈的啮合，利用液压系统控制，达到减速的目的，回转液压马达和回转减速机与座圈都是通过齿轮啮合的行式结合，这种方式更能够精确控制回转方向角度。

回转液压

系统都是开式回路一般都设计了过载阀，防止过载而对液压原件的损害，回路中都设计了平衡阀，起到对急停或快速方向改变时产生的剧烈冲击的缓冲作用。

变幅机构由变幅油缸和变幅液压系统组成，变幅液压系统一般与回转液压系统一起都集中在一起，但其液压管路及控制系统是分开的，可以单独动作，变幅液压系统的承载强度在一定程度上决定了起重机的起重量，变幅油缸和伸缩臂呈稳定三角行，三一汽车起重机目前都是单个双作用变幅油缸。

起升机构的性能取决于卷扬马达的承载能力，三一大多数的都是双卷扬马达，固定在卷扬箱侧，支撑在配重的上方，由液压马达、双级圆柱齿轮、减速器、制动器、卷筒、钢丝绳、起重钩系统组成。

其制动器为常闭摩擦片干式制动器，用以控制短时间重物悬吊停滞，和回转液压系统一样，在起升机构液压回路中装有平衡阀，用以控制重物下降的速度。

可伸缩动力臂主要由主臂和副臂组成，以三一QY25起重机为例，大致工作原理如图示：

图二是伸缩机构的结构原理图，其中Ⅰ为基本臂，Ⅱ.Ⅲ.Ⅳ.Ⅴ.为伸缩臂，单级伸缩缸的活塞杆用销轴与基本臂铰接，伸缩缸缸筒的尾部装有臂销及插、拔锁销的柱塞缸。

如图三所示，臂销是将动臂按一定顺序伸出或缩回的重要执行元件，装有弹簧的锁销在动臂伸出或缩回时将伸缩臂逐节互锁，并传递和承受起重载荷。

单级伸缩缸加吊臂锁销伸缩机构原理图基本臂及每节伸缩臂上部都开有锁孔，分别布置在每节臂的尾部、中部及前部，每节臂伸出量是由锁孔位置决定的。

这些都是汽车起重机的基本结构，了解这些对我们掌握汽车起重机的使用有很大的帮助。

第三章汽车起重机液压系统

3.1三一起重机液压系统特点

●手拉杆操作，系统简单可靠；

●各机构运转可实现无级调速；

●可进行组合动作操作，卷扬采用双泵合流及变量控制技术，工作效率高；

●设有回转缓冲阀，实现平稳微动及制动；

●设有各种安全保护油路，保证系统安全可靠；

●液压元件配置合理，局部采用进口液压元件（平衡阀、液压锁等），保证系统的可靠性

●上车采用液控比例手柄控制，操作简易轻便；

●各机构运转可实现无级调速

●组合操作性能好，工作效率高；

●设有回转缓冲阀，实现平稳微动及制动；

●设有各种安全保护油路，保证系统安全可靠；

●液压系统为变量系统，能够实现功率适应控制，回转机构具有自由滑转功能

3.2三一起重机液压系统构成作用

液压系统是起重机工作的关键核心，吊载工作时的所有动作都是由液压系统驱动完成，液压系统的好坏决定了起重机使用性能，是检验起重机产品质量的重要标准。

按液压系统在汽车起重机上的装配分布，可分为下车液压系统和上车液压系统。

上车液压系统：

●变幅回路：

控制变幅油缸的伸缩，实现起重臂的起落动作

●伸缩回路：

控制起重臂伸缩油缸的伸缩，实现起重臂各节臂的伸缩和缩回

●回转回路：

控制回转马达的转动，实现上车转台的全角度左右回转

●起升回路：

包括主起升和副起升。

控制起升马达的回转，实现主钩和副钩吊载时的上升和下降

●控制油回路：

控制上车主阀各联动作，通过操纵控制手柄实现先导比例控制

下车液压系统：

●动力系统：

油泵从油箱吸油并泵出高压油，为整个系统提供动力，是系统的心脏。

●支腿回路：

控制下车9根支腿油缸（4根水平支腿和5根垂直支腿）的伸缩，保证起重机在起吊作业时的稳定。

3.3起重机液压系统的保护设置

为了保证起重机的安全作业，在液压系统中设置了相关的安全保护设置。

Ø总控保护:

由总控阀控制，对所有动作保护

Ø过载保护：

超过额载时，保护危险动作，如伸臂，落幅，起钩，载荷重量在100%-130%间时，可按强制开关解除保护。

Ø高度限位保护：

防止吊钩冲顶，装坏滑轮。

Ø过放保护：

落钩时必须在卷筒上至少要留3圈以上的钢丝绳

Ø带载伸缩保护：

吊载超过当前工况额载30%时，禁止伸缩臂

Ø极限过载保护：

载荷重量130%额定载荷时，保护系统

这些都是很重要的保护措施，使得在使用起重机的时候更加安全。

第四章液压系统常见故障

4.1液压系统常见故障分析

在对系统进行排故时,必须对掌握工程机械液压系统的原理,对引起故障的因素逐一分析,注意到其内在的联系,从而顺利排除故障。

液压系统的内部故障会造成动作不准确、动作滞后、更甚者造成系统压力建立不起来,从而使整机不能工作,单从外观上看不出液压元件损坏。

在现场由于受检测手段及拆装条件的限制,对这类故障点也很难找到。

现就检查实践作一介绍。

液压系统产生故障的原因主要有以下几种。

（1）由于构成回路的元件本身的动作不良和系统回路相互干涉,以及某元件单体动作异常产生故障。

在全部液压元件故障中,液压油泵的故障率最大。

（2）由于工作介质的选用不当和管理不善而造成故障,这也是造成液压系统的故障的常见原因。

液压系统常见故障中约70%～85%是液压油的污染物引起的,而在液压油引起的故障中因杂质造成的占绝大多数,如小颗粒污染会划伤阀门,磨损油泵,堵塞节流阀和阀孔,造成昂贵的修理费。

（3）因液压系统安装、调整和设定不当等其他原因引起的故障也比较常见。

如管路安装不当,安装管子时弯曲半径及弯曲处距管子的距离小,造成耐压力迅速下降。

还有很多的原因，在这里不一一介绍，举一个例子：

起升机构液压回路常见故障的原因与排除方法：

（1）起升机构不动作或动作缓慢的可能原因：

从起升的液压原理可知

1.液压泵的转速过低或磨损，来油压力不够，造成起升机构不动作或动作缓慢，应检查液压泵，修理或更换。

2.操作阀的设定压力低，系统油压不足以驱动起升机构动作，应调整设定压力。

3.液压马达磨损、压力过低应修理或更换。

4.平衡阀故障，应拆检，更换阀中弹簧或芯阀。

5.制动带过紧，按要求间隙进行调整，或制动带打不开，应调整制动缸的压力或活塞的行程。

（2）在起升中出现停滞不动的现象，可能是单向阀故障，应拆检或更换。

（3）起升重物后在空中停不住，这是制动力矩不够应调整，如果是液压制动器磨损，则更换。

（4）液压马达外壳温度过高，因检查、紧固，更换密封件或管接头。

4.2液压系统检查方法

4.2.1整机的检查方法

根据故障征兆,初步确定故障点的范围。

一台起重机械典型的液压系统,一般是有两个或两个以上液压泵组成各自的子系统,另外还设有操作、补油和辅助工作的子系统。

通过动作观察、压力读数、对照液压系统图分析,一般可初步判定故障点的方位。

确定是由哪一套子系统发生的故障。

如整机不能动作或动作不正常。

有可能是操作系统、补油系统或者液压油造成的故障;若一个液压泵供几个执行元件的油,仅一个执行元件有故障征兆,则故障点可能在该元件的操作阀及其后部件;遇到有些液压系统在某种工况下是合流供油,其故障征兆则不明显;有些故障征兆可能被操作人员所忽视,这时应对照液压系统工作原理,对各自动作进行试验。

在试验时要使发动机达到规定的转数,测量各部工作速度,有条件时带一定的负荷并作好记录。

如果低于说明书规定的20%时就很不正常了。

4.2.2检查液压油的情况

检查油面位置,检查箱底沉淀物和水。

检查回油滤清器。

若有块状金属或有机物,或有大量一种金属粉末,则可能是某元件损坏的脱落物。

可根据其材质、形状分析是哪个部位的故障。

检查油脂。

有条件时应做粘度、污染度、含水量和酸值化验。

并了解前次换油的时间和油质。

没有化验条件时也应凭经验对油质进行检验。

粘度可将被检油和标准油分别放在相同的小瓶内摇晃一下,对比其稀稠情况。

污染度可用斑痕法和在小瓶中沉淀后目测,正常油的颜色应清澈透明。

若有的颜色混浊发白,说明含水量过大所致,已经乳化;若颜色变成较深的棕色,说明该油氧化较严重,酸和石油醚不溶物都会增大。

4.2.3根据发动机噪声的变化,判断故障的类型。

检查原理:

利用柴油发动机在油门不变的条件下,当外负荷增大,调速器将自动增大供油量,其工作噪声则必然增大,以此来判断液压泵所取得发动机功率大小的变化。

汽油机外负荷增大,转速将降低。

检查方法:

a、使发动机处于中等转速,固定油门位置。

b、对于有故障征兆的执行元件,进行不动作、无负荷动作和加重负荷动作,三个阶段的考察,注意其工作噪声变化。

仔细将三个阶段的噪声进行对比,也可将有故障的子系统和无故障的同类子系统对比。

c、若这三个阶段噪声无明显变化,说明该工作液压泵并未取得应有的功率,可能由于在该子系统中存在大量泄漏,或因吸油不足等原因所致。

若在无载荷动作时,发动机声音增大很多,而加载后噪声增加不大,可能是操作阀及以后某元件被堵塞或者执行元件受到机械性障碍,如制动器未能正常打开等。

若加载时发动机噪声突然增大许多,说明液压泵从发动机上取得了较大的功率。

而无载荷动作迟缓可能是变量或合流机能在起作用,使执行元件在低压时不能增大流量。

总之,通过控制各个执行元件三个阶段动作,仔细分析发动机工作噪声变化,对照液压系统工作原理,可从一方面反映出故障点的位置和类型。

4.2.4元件故障的检查方法

一个子系统工作压力建立不起来,会出现动作迟缓、无力甚至不动作。

其中包含了3种情况即:

液压泵泄漏使容积效率降低?

或是溢流阀泄漏达不到调定值?

还是执行元件或中间控制元件内泄漏?

液压泵内泄漏检查的方法：

若为柱塞泵可打开液压泵壳体,对油箱的漏油口启动主机,作执行元件不动作、无负荷动作和重负荷动作三个阶段的考察。

若漏油口排油量不大,说明液压泵泄漏量不大;若漏油口喷油较大,说明液压泵已坏,需要拆开检查修理。

溢流阀的检查方法：

打开溢流阀对油箱的回油口,启动液压泵,在作执行元件不动作和无负荷动作时,溢流阀回油口应无油排出,在重负荷时会有大量的油喷出。

若不操作,补油子系统应达到调定压力时才排油,如果在无负荷或者在固定压力80%以下就大量排油,说明该溢流阀芯可能卡住或已损坏需要拆下检修。

若达到规定压力的80%左右才大量排油,应对着压力表将它调到规定值,若调不上去,则其锥阀的密封线损坏的可能性最大。

若执行元件加重了负荷（液压缸顶死）,操作补油系统（一般为保压系统）启动以后,系统压力并未达到调定值,而溢流阀也不排油,说明该系统存在严重泄漏点,使系统压力建立不起来。

4.2.5执行元件的故障检查

液压马达的故障检查若为柱塞式液压马达,可拆开液压马达壳体的泄漏油口,检查方法与液压泵的检查相同。

对柱塞式液压马达或其它型式的液压马达,也采取将排油一端油口打开,并将马达控动检查。

若马达不转,进油口加压力油后排油口有较多油排出,说明该马达高低压腔间有较严重的内泄漏;若松开马达制动,给压力油时马达仍不转动,也无油排出,说明马达内部被卡住。

这两种故障均拆卸检查。

液压缸的故障检查

将活塞顶到头,或在故障征兆明显的位置,将活塞强行制动,将排油一端接头打开。

给上油并达到调定压力后,若活塞不动作而有油排出,则说明活塞密封件泄漏。

无论是液压马达或是液压缸,都应作往复两个方向的检查,才能最后确定检查结果。

液压缸自动下沉故障的检查流动式起重机变幅油缸、支腿缸出现自动软腿下沉故障时,要判断是活塞内漏,还是阀、液压锁漏油的方法如下:

在故障征兆明显的位置停机,利用自重或者加上一定负荷后,将受压力一边的液压锁或是平衡阀,对操作阀边的油口打开（注意打开油管时要特别小心,防止突然腿软造成事故）,打开油管后,若阀的排油口不断有油排出,即使很少也说明该阀关闭不严造成液压缸下沉。

若无油排出,则可能是活塞处内漏所致。

若操作阀中位是O型或M型,更简便的方法是在停机加载后扳操作杆于下降位置。

观察活塞在扳动前后的变化,若液压泵不工作,扳动操作阀活塞下沉速度加快,说明液压锁漏油。

在观察下沉速度时,最好用百分表定量比较。

明确的掌握这些基本的方法对于我们有很大的帮助。

第五章起重机的调试

5.1起重机调试的目的及过程

通过试验，考察车辆行驶时的基本性能及其稳定程度、各操作机构的有效性、各总成的工作可靠性；对底盘性能作出评价，并为产品出厂提供依据。

三一起重机路试分底盘路试及整车路试两阶段，其中底盘路试30km，整车路试150km，合计180km。

整车路试检查项目同底盘路试。

底盘调试完工后，按磨合规范在良好公路上进行30km初期磨合，检查保养后装配整车，整车按磨合规范在良好公路上进行100km磨合。

底盘出厂试验的行驶试验项目在底盘和整车完成130km初期磨合后进行；出厂试验的检测线，淋雨、驻坡项