大型液压快速起竖系统的设计

　　1 引言

　　液压起竖系统的主要功能是完成重物从水平状态到一定角度状态，或反向工作的功能。某大型工程车辆中，起竖回路承受负载非常大，消耗能源非常多，且耗时较长。由于安装空间的限制，采用了三级非对称液压缸，无杆腔与有杆腔的活塞面积比值较大，而控制液压缸的非对称阀仅有一个与液压缸大小腔活塞面积比相匹配的面积梯度比，造成了换向阀阀口无法满足过多的回油量，在液压缸回油腔内形成了较高的背压，阻止了液压缸的运动[1]，增加了起竖装置的工作时间。

　　本文采用了负载敏感技术与自控旁通分流技术，负载敏感技术使系统输出功率能与起竖过程中实际所需的功率相匹配，减少起竖系统的能源消耗; 自控旁通分流技术使液压缸的运行速度符合实际所需，避免了高背压的形成，节省了起竖系统工作时间。

　　2 原理设计

　　起竖液压缸采用三级双作用伸缩式液压缸，行程较长，为保证液压缸的起竖稳定性，液压缸必须满足伸出时由粗到细、缩回时由细到粗的伸缩规则，最终设计的三级液压缸大小腔活塞面积比值如表1 所示。液压缸有3 个不同的活塞面积比，尤其是一级缸缩回时，面积比达到了7. 5 倍之多。回路选用的负载敏感比例多路换向阀A 口过流量为40 L/min，B 口过流量为160 L/min，根据换向阀阀口过流量比值可知，一级缸缩回时将有大量的油液无法顺畅的从换向阀中通过( 见表1) ，由于换向阀阀芯的流阻作用，则会在大腔形成较高的背压，而背压又导致小腔压力升高，最终的结果可能就会导致液压缸无法缩回或缩回速度非常慢，无法快速撤收; 且液压缸中压力达到安全阀溢流压力，对系统的安全性非常不利。同样由于第三级缸的面积比会造成起竖过程中有部分油液在小腔滞留，使得起竖时间延长，无法实现快速起竖。为解决以上问题，本文中采用了负载敏感技术与自控旁通分流技术的原理设计。

　　2. 1 负载敏感起竖回路

　　负载敏感技术是液压传动与控制领域的一项具有革命性的技术，目前在多种工程车辆、机械中已得到广泛的应用[2]。负载敏感的原理是利用变量泵、可调节流环节、组合式压力/流量控制器及梭阀等组成的一套系统来对系统运行当时驱动负载所需的压力、流量进行实时的自动调节，使泵的输出压力和流量与驱动负载所需的压力和流量达到最为合适的匹配; 这样，系统就避免了多余的压力和流量的输出，使得泵的输出功率正好满足系统运行当时所需的最大功率，从而达到提高效率与节能的目的。

　　2. 2 自控旁通分流技术