在大多数移动式起重机的设计中,液压技术应用广泛,从用于起升的液压缸,到用于保持负载的阀等等。
移动式起重机是一种较少被提及的液压机械。许多起重机是 全液压驱动的,而像塔式起重机这种独特的设备,有些功能可能会使用电动机。起重机是一种用于起吊或下放那些用简单方式难以搬运的重物的机械。不要把它和伸缩臂叉装车或剪叉式升降机这类设备混淆,后两者并不使用 钢索和绞车系统。伸缩臂叉装车虽然也用于起吊作业,但它使用的是固定长度的吊带,而非绞车钢索。
车载式起重机看起来常常像挖掘机,但它们是为更恶劣的作业环境设计的。
移动式起重机的外观主要因其行驶的地形而有所不同。车载式起重机的范围很广,小的可以安装在轻型服务卡车上,大的则是那种极为庞大、专业的机器,有着一排排的轮胎,用以支撑数千吨重的车身和起吊重量。车载式起重机是符合道路行驶法规的公路用机械,不过很多也具备 全地形作业的能力。
如果你的施工现场作业条件极为恶劣,那么 履带式起重机在哪怕是最糟糕的地面条件下都能发挥重要作用。虽然它们看起来很像挖掘机,但配备了起重臂、绞车和配重。其长而宽的履带接地面积为起重机提供了稳定的基础,不像许多其他起重机那样需要支腿。
在 移动式起重机技术中,用于轻型作业的是 随车起重机和吊运起重机。它们体积较小、机动性强,功能上有很多交叉之处,主要区别在于 吊运起重机可运输负载,而随车起重机则保持固定作业。对于需要租赁起重机的承包商来说,这两种起重机最为常见,因为操作这些机器很容易出错,对于更先进的型号,还需要专门的培训。
还有一种起重机,严格来说不算完全可移动,但可以运输并在任何地方搭建,那就是 塔式起重机。在大城市里,这些庞然大物很常见,它们仿佛一夜之间就拔地而起,并且会在建造摩天大楼的数月甚至数年时间里一直矗立在那里。你可能会惊讶地发现,许多塔式起重机也利用了液压技术。
液压技术 —— 起重机的核心
事实上,如果某个机械装置需要在一个多功能的组件中实现运动、提供力并达到一定速度,那么液压技术很可能是驱动它的首选。上述提到的每一种起重机,从全液压(包括驱动系统)到部分使用液压技术的都有。除了格构式起重臂起重机(这类起重机使用钢索绞车来升降起重臂),其他所有起重机都使用液压缸来控制起重臂。
大型起重机需要非常大的液压缸来起吊沉重的负载。
一些最大型的起重机使用的起重臂液压缸,其缸筒大得几乎可以让人走进去。由于涉及到如此巨大的重量和安全问题,你可以肯定起重臂提升液压缸使用了 精密的运动控制系统(先导式单向阀并不适用)。虽然较小的机器可能使用 传统的插装阀就能满足需求,但对于昂贵的重型机械而言,会采用 定制的液压回路来确保安全的起吊和下放操作。这样的回路必须保证在 负载保持时零泄漏,起重臂上升过程中无下降现象,且不会出现超调。可以想见,负载控制阀会使用六个或更多的阀,以防止可能导致起重机倾翻的过载情况。
这种 平衡回路会有多个路径来防止过载。主平衡阀承担主要的负载控制工作,它只有在接收到来自换向阀对侧工作油口的先导信号时才会下降。除了传统的插装阀,你可能还会看到 滑入式逻辑元件来处理大流量。一个单独的安全阀可以确保当液压缸有杆腔压力过高时,负载不会开始上升。甚至在先导输入口还可能会有减压阀和节流孔,以防止控制回路出现过大的流量和压力。
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许多起重机配备了 可伸缩起重臂,其伸展长度可达原始长度的数倍,比固定起重臂能达到更高的高度。现代起重机使用液压缸来伸展起重臂,但有些机器仍在使用钢索。使用液压缸时,很容易在各节起重臂之间连续定位,并且先导式单向阀可以安全地将它们锁定在相应位置。有些系统使用大口径液压缸,并搭配类似于叉车链条和滑轮桅杆操作的钢索机构。当你看到那些起重臂宽而呈方形的伸缩式起重机时,很可能其内部隐藏着这样的液压缸和钢索机构,以增加有效行程长度。
液压技术确保起重机支腿稳定
尽管起重机增加了诸多液压安全功能,但仍有 倾翻的情况发生,而且几乎都是由液压系统之外的原因导致的。比如支腿位置可能 不均匀,侧风可能使负载偏离起重机的重心,或者负载剧烈 摆动也可能导致倾翻。
液压支腿能稳固地支撑车载式起重机,为操作人员和周围的设备提供更安全的工作条件。
说到 支腿,这是起重机上另一种常见的液压执行元件。由于负载远离机器的重心,提供一个宽阔的支撑底座对于实现高负载能力至关重要。支腿,也叫下支撑腿或稳定腿,从机器侧面伸出,然后向下伸展至地面。简单的起重机可能完全采用手动操作,但配置齐全的起重机在这两个动作上都使用液压缸,并且通过卡车的动力系统进行控制。 液压支腿可以将起重机完全抬离地面,确保形成一个稳定的平台,避免因中心支点问题而容易发生倾翻。
有些支腿不是先向外推再向下伸展,而是向下枢转并向外展开,将浮板放置在地面上,还有些支腿则通过一个对角平面运动,以宽阔的接地面积向下施压。
无论支腿采用何种方式支撑地面,它们都由液压阀块控制。换向阀可以是杠杆操作或电磁操作的,并且可以同时或单独工作。使用单个阀时, 同步操作的支腿最适合在平坦路面上使用,而崎岖地形则更适合单独操作。在所有情况下,先导式单向阀的使用频率都很高,它比平衡阀成本更低,更适合锁定在固定位置。
车载式起重机的大小差异很大,但通常都具备卡车的动力和控制装置,用于起重机的升降作业。
塔式起重机的搭建
塔式起重机在各类起重机中独具特色。虽然有些塔式起重机在制造过程中较少采用液压技术,但在本文作者这位液压领域专业人士看来,使用液压技术的塔式起重机更具优势。 几乎每一台塔式起重机都使用液压技术来实现升高作业。塔式起重机的初始安装需要借助车载式起重机,后者将塔式桁架节段逐一起吊并堆叠起来,最后将回转平台安装到位。然而,这种初始安装高度受到辅助起重机起升能力的限制,因此后续的节段必须借助液压技术和塔式起重机自身来添加。
在塔架底部安装一个叫做 爬升架的结构,然后将其提升到最上面的桁架节段处。使用液压缸(在起重机术语中通常称为 “千斤顶”)将回转平台提升到下一个桁架节段的高度。起重机吊起下一个节段,小车将其运送到爬升架的正面。此时,经过一些人工操作,机械师将新的节段螺栓固定到位,如果需要,后续还会继续添加节段。
动臂变幅起重机大量使用液压技术来转动平台和起吊负载。
动臂变幅式起重机可以倾斜其桅杆,以便在拥挤的城市环境中避开公寓楼和塔楼。虽然这类起重机经常使用钢索,但一些高端型号使用液压技术。使用液压缸实现动臂变幅功能,为塔式起重机带来了快速、可靠的改进,降低了仅使用钢索系统的复杂性。
液压动臂变幅起重机仅在小车和吊钩部分使用钢索,而这些功能同样由液压系统控制。甚至回转马达也是液压驱动的,用于转动平台。而且,用于顶升功能的液压泵并非单独(有时是便携式)的,而是通过液压快速接头,将液压系统与爬升架轻松连接,实现快速提升。不过,也可能会使用辅助液压动力单元。
安装完成后,液压动臂变幅起重机看起来就像一台现代固定式起重机,因为它没有用于支撑钢索的动臂拉索桅杆。这种紧凑的设计也提高了运输和安装的便捷性,因为需要组装的部件更少。液压动臂变幅起重机已经使用了五十多年,尽管有诸多优点,但它们的普及程度却没有那么高,着实令人感到意外。
尽管如此,总体而言,液压技术仍是起重机市场上最受欢迎的技术。它集强大的动力、多功能性和可靠性于一身,成为了大多数起重机系统的首选。在短期内,你不太可能看到租赁场里没有液压驱动的移动式起重机。