1 前言
在高空作業(yè)車輛中，空中作業(yè)的人機(jī)安全是十分重要的。高空作業(yè)車輛升降機(jī)的穩(wěn)定可靠是實現(xiàn)安全作業(yè)的必要條件之一，這類設(shè)備的升降機(jī)大多采用臂式(如市政工程車輛、汽車起重機(jī)、飛機(jī)除冰車等)或剪式(如飛機(jī)食品車、殘疾旅客登機(jī)車等)升降機(jī)，采用液壓缸作為升降驅(qū)動力，液壓缸需要隨升降機(jī)運(yùn)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(yè)時升降機(jī)的支撐構(gòu)件，因此液壓缸及其連接管路對于整個系統(tǒng)安全起著非常重要的作用。
2 高空作業(yè)設(shè)備升降機(jī)液壓系統(tǒng)原理
具有升降機(jī)的高空作業(yè)車輛，其升降執(zhí)行機(jī)構(gòu)均采用液壓驅(qū)動，系統(tǒng)一般為中高壓系統(tǒng)，連接執(zhí)行元件高壓膠管的可靠性，直接關(guān)系到機(jī)構(gòu)正常工作與效率，一旦發(fā)生破斷，將危及人員和機(jī)械的安全。通常高壓膠管產(chǎn)生破斷的原因主要包括：
- 機(jī)器作業(yè)時液壓缸隨升降機(jī)運(yùn)動，高壓膠管反復(fù)進(jìn)行撓曲動作，因而產(chǎn)生疲勞破斷；
- 升降機(jī)的負(fù)載變化較大，液壓系統(tǒng)內(nèi)將產(chǎn)生液壓脈動，脈動壓力達(dá)到一定值時，高壓膠管會產(chǎn)生破斷：
- 高壓膠管由于質(zhì)量差，膠管與金屬接頭的扣壓連接強(qiáng)度不夠，液壓系統(tǒng)中峰值壓力出現(xiàn)時，出現(xiàn)拔管現(xiàn)象。
現(xiàn)以飛機(jī)食品車剪式升降機(jī)為例介紹，其升降機(jī)如圖1所示，液壓系統(tǒng)原理如圖2a所示，目前國內(nèi)外大多數(shù)設(shè)備都采用類似液壓原理，在液壓缸和電磁換向閥之間一般都有液控單向閥起鎖緊作用，不同的是液控單向閥的位置，有的與電磁換向閥疊加放置，有的放在液壓缸上，升降液缸采用柱塞缸，下降時依靠重力作用下降。
當(dāng)液控單向閥與換向閥疊加放置時，作業(yè)時如遇突發(fā)事故，連接液缸的液壓膠管破斷，此時升降機(jī)失去支撐力，在負(fù)載和自重作用下迅速下降，巨大的慣性會造成機(jī)毀人亡的重大事故。
當(dāng)液控單向閥放在液壓缸上時，施工作業(yè)中如液壓膠管破斷，此時升降機(jī)失去動力，液控單向閥起作用，設(shè)備停留在半空中無法升降，同時液壓油大量噴出(尤其象飛機(jī)食品車是在廂體內(nèi)操作，觀察不到下面情況)，需要大量人力和車輛才能修復(fù)故障。也有采用在液缸上加限速切斷閥，在這里其作用類似在液缸上加液控單向閥。
因此，我們采用液壓雙管路防爆安全閥l4一，該液壓安全閥的工作油管采用液壓雙管路，當(dāng)一根液壓油管破斷后，液壓安全閥的一個閥芯立即將該管路關(guān)閉，使空中作業(yè)機(jī)構(gòu)安全保持在原位，同時液壓安全閥的另一個閥芯工作，立即將另一條液壓油管自動接通，機(jī)構(gòu)仍維持正常工作，確保機(jī)器和人身安全。
3 雙路防爆安全閥結(jié)構(gòu)原理
雙路防爆安全閥的工作結(jié)構(gòu)和原理如圖3a所示，系統(tǒng)由2個防爆安全閥1和3及其連接的液壓膠管總成組成。防爆安全閥體1出油口與液壓缸連接，防爆安全閥體3與電磁換向閥連接。防爆閥芯4結(jié)構(gòu)示意圖如圖3b所示，圖中閥芯體3有外螺紋，與防爆閥體連接，正常工作時，油流通道從A至B；閥桿2安裝在閥芯體內(nèi)，其外側(cè)裝有彈簧，彈簧一端置于閥芯體內(nèi)，一側(cè)置于閉鎖滑動閥芯1，彈簧通過螺母預(yù)壓緊。閥芯在A側(cè)的壓力為零時，液壓油快速經(jīng)閥口從B至A，滑動閥芯1迅速將閥口S關(guān)閉。
系統(tǒng)安全防爆的實現(xiàn)過程(見圖3a)是：在系統(tǒng)正常工作時，液壓油從系統(tǒng)進(jìn)油口進(jìn)入第1個防爆安全閥體3，并經(jīng)液壓膠管進(jìn)入第2個防爆安全閥體1內(nèi)，經(jīng)系統(tǒng)油路為液壓缸供油，推動液壓缸的活塞桿向上運(yùn)動。當(dāng)負(fù)載G突然超載或其他原因造成液壓膠管中的一個發(fā)生破裂，防爆閥芯2、4的背壓突然為零，閥芯將破裂油管處的通路關(guān)閉，實現(xiàn)安全閉鎖，同時另一條油路仍為通路，系統(tǒng)仍可正常工作。
4 改進(jìn)后液壓系統(tǒng)
改進(jìn)后液壓系統(tǒng)如圖2b所示，液控單向閥8與升降液壓缸9連接在一起，雙路安全閥lO、l2通過2根液壓膠管11連接，其中雙路安全閥l2與液控單向閥8連接，另一個雙路安全閥lO與單向節(jié)流閥7連接。這樣可有效防止前述液壓膠管爆裂所帶來的危險以及維修的麻煩。
5 結(jié)束語
高空作業(yè)車液壓系統(tǒng)采用雙管路防爆安全鎖閥，克服了單管路的缺陷，在系統(tǒng)滿載和空載的情況下均可實現(xiàn)對系統(tǒng)的保護(hù)，仍可使系統(tǒng)正常工作，提高了安全性和生產(chǎn)效率，適當(dāng)調(diào)整雙管路防爆安全鎖閥的一些結(jié)構(gòu)參數(shù)，即可適應(yīng)不同系統(tǒng)對作業(yè)工況的要求。該系統(tǒng)已經(jīng)在飛機(jī)食品車和除冰車上應(yīng)用，取得很好效果。 |
