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【摘要】本文分析了液压缸安全锁止系统的工作原理，并对液压缸的安全锁止系统进行了改进，取得了良好的成效，经过验证，改进后的安全锁止系统可靠性大幅增加，臂架下掉量减小了92%，可为其他液压缸安全锁止系统设计提供参考借鉴。
【关键词】液压缸；锁止系统；改进
0引言
随着我国社会经济的快速发展以及工程项目建设的不断增加，大型起重机、消防车辆等工程机械车辆得到广泛的应用，确保其运行的安全性及可靠性具有十分重要的意义。而液压缸安全锁止系统的性能直接关系到工程机械车辆的正常稳定运行，若系统出现问题，则可能造成严重的安全事故，危害到人们的生命财产安全。因此，改进液压缸的安全锁止系统，提高系统的性能十分必要。
1工作原理
液压缸的安全锁止系统具体的工作原理及液压缸内部的结构如图1所示。
1-活塞2-缸筒3-活塞杆4-导向套5-平衡阀6-换向阀
图1现行的安全锁止原理图
当换向阀处于左位时，P口的压力油从换向阀B口进入液压缸有杆腔，同时开启平衡阀，使液压缸回缩。当换向阀处于右位时，P口的压力油从换向阀A口通过平衡阀进入液压缸无杆腔，推动缸杆克服负载力伸出。当换向阀回到中位时，A口停止供油，无杆腔的液压油被平衡阀锁住，不能回流，使无杆腔保持一定压力，这样活塞杆可以支撑负载，并能把负载锁止在该位置处。
使用该安全锁止系统，主要存在以下3点原因，可引起伸缩臂或折叠臂经常出现下掉故障：
（1）换向阀、插装阀等内泄，造成液压缸下掉；
（2）高温液压油在迅速冷却后，体积缩小，会引起液压缸下掉；
（3）液压缸本身内泄而导致下掉。
对于高压大流量系统，且平衡阀为插装阀时，例如伸缩系统，原因（1）表现的尤为明显，该故障不仅影响了车辆的性能，造成安全隐患，而且难以消除，对液压元件的加工精度和装配精度要求较高，故障发生率高；当环境温度很低时，车辆停止动作后，系统内的高温液压油温度急剧下降，这种情况下原因（2）表现明显；另外，随着车辆使用年限的增加，原因（3）会越来越明显，到一定期限不得不将车辆返回厂家更换密封或更换液压缸。
由此可见液压系统采用该锁止控制原理，有一定程度的局限性，因此有必要在液压锁止的基础上增加机械锁止装置，提高车辆锁止系统的安全可靠性。
2安全锁止系统的改进
对比原有系统，改进后的液压锁止系统，增加了机械锁紧装置及其液压控制系统，如图2、图3所示。其中机械锁紧装置10固定在缸筒端部，机械锁紧装置中的夹紧环采用锥形结构，只允许轴向移动，由P1口供给的压力油控制其夹紧与松开。
1-活塞2-缸筒3-活塞杆4-导向套5-平衡阀6-换向阀7-单向阀8-减压阀9-电磁阀10-机械锁紧装置
具体工作原理：系统中电磁阀9的进油口常闭（即不带电时，电磁阀进油口断开），P1口与回油路相通，处于卸荷状态，机械锁紧装置中的锥形夹紧环在推力弹簧的作用下紧紧夹住活塞杆，使其锁止固定。
当换向阀6左位（或右位）带电接通时，电磁阀9同时带电接通，B口（或者A口）高压油通过单向阀7、减压阀8、电磁阀9与P1口相通，克服弹簧力推动锥形夹紧环运动，使其松开。液压缸活塞杆便可做收缩（或伸出）运动；当换向阀6断电处于中位时，电磁阀9也断电。锁紧装置10中的压力油通过电磁阀卸荷，锥形夹紧环在推力弹簧的作用下将活塞杆夹紧，使活塞杆相对于缸筒固定。
由此可见，该系统中的活塞杆不仅靠平衡阀锁止，而且增加了机械锁紧装置锁止固定，其优点：
（1）机械锁紧装置固定在缸筒上，当它处于夹紧状态时，靠锥形夹紧环与活塞杆之间的摩擦力将活塞杆锁止住，相当于减小了负载力，即减小了无杆腔的压力，从而减小液压缸大小腔之间的泄漏和平衡阀的泄漏的可能性，增加了锁止的可靠性；
（2）锁紧装置采用机械式将活塞杆夹紧固定，即使液压缸内泄、平衡阀有泄漏，或者高温的液压油迅速冷却，体积减小等导致无杆腔油压减小，活塞杆也不会下掉；
（3）当液压缸做收缩动作时，若平衡阀功能失效，液压缸在负载作用下不受控制地进行回缩，可以将电磁阀9断电，使锁紧装置卸荷，加紧环锁紧活塞杆，避免造成安全事故。
3改进效果验证
选择两辆相同的某百米登高消防车，一辆是采用原有的安全锁止系统，另一辆采用改进后的安全锁止系统，同时验证两辆车在加载500kg，静置4h，记录臂架的下掉量，并得到具体的测试值，如表1所示。
由表1可见，改进后臂架下掉量减小了92%，大幅度增加了系统的可靠性。
4结语
综上所述，随着大型起重机及消防车辆等工程机械车辆应用的日益广泛，对工程机械车辆的液压缸安全锁止系统展开研究越来越重要。若液压缸安全锁止系统出现问题，不仅会影响到工程机械车辆施工中的安全稳定，并且会造成严重的人员伤亡及财产损失。因此，必须要对液压缸的安全锁止系统进行改进。本文改进了安全锁止系统控制方式，取得了良好的成效，可在液压缸安全锁止系统中推广应用。
参考文献：
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