架橋機(jī)中，垂直頂升油缸的使用工況最為復(fù)雜，需支承整臺架橋機(jī)的重量，直接影響架橋機(jī)作業(yè)時的效率和移動架橋機(jī)時的安全性。本文依據(jù)筆者實(shí)際工作經(jīng)驗，結(jié)合實(shí)例對該系統(tǒng)的設(shè)計方案提出一些想法。
　　1、架橋機(jī)主支承油缸故障及分析
　　1.1故障現(xiàn)象
　　某架橋機(jī)的主支承油缸部分液壓原理圖見圖1。

　　該系統(tǒng)由8個主支承油缸分兩組控制，同時工作，完成架橋機(jī)主體的頂升和放落。在設(shè)計時考慮各油缸在工作時的閉鎖能力，加裝了固定在油缸上的雙向液壓鎖，同時考慮為了在工作時消除不同步，在各油缸的無桿腔油路均加裝了截止閥，以便人工調(diào)節(jié)油缸使之同步。該系統(tǒng)在實(shí)際工作中重載頂升的同步性及油缸的閉鎖性能均可滿足使用要求，但在重載回放時發(fā)生如下問題：
　?。?）油缸無桿腔油口組合密封墊和雙向液壓鎖通油缸無桿腔油口的組合密封墊被沖壞。
　?。?）雙向液壓鎖閉鎖油缸無桿腔端的油堵密封被沖壞，造成雙向液壓鎖漏油。
　?。?）每組4個油缸不能同時回收，具體表現(xiàn)為油缸所配雙向液壓鎖不能同時打開，且最后回收油缸的液壓鎖的開啟壓力達(dá)到10MPa以上。
　　在同組4個油缸的無桿腔分別加裝壓力表，在重載回收時進(jìn)行觀察和測試，情況如下：
　?。?）4個油缸不能同時回收，且未回收的油缸無桿腔壓力瞬間沖至35MPa，后快速上升至46MPa以上，此時急速停機(jī)，不再繼續(xù)回收油缸。
　?。?）各油缸在回收的前期有抖動現(xiàn)象，回收快的油缸卸載運(yùn)行正常。
　?。?）回收初期系統(tǒng)主壓力表擺動嚴(yán)重，幅度達(dá)0-10MPa，其擺動規(guī)律與雙向液壓鎖的啟閉規(guī)律極為近似。
　　1.2問題分析
　?。?）油缸失速。
　　通過上述測試可以得出結(jié)論為該油缸“失速”，即當(dāng)負(fù)載的運(yùn)動方向與油缸的運(yùn)動方向一致時，由于油缸采用的是雙向液壓鎖，且在設(shè)計時為了減小回油背壓，油口通徑設(shè)計得比較大，無法提供油缸無桿腔的平衡背壓，使油缸活塞桿加速運(yùn)動，造成油缸人桿腔油路壓力快速下降。當(dāng)油缸有桿腔油路的壓力低于液壓鎖的開啟壓力時，油缸無桿腔液壓鎖迅速關(guān)閉，油液無法排出，油缸停止回收。而液壓泵繼續(xù)向油缸人桿腔供油，使人桿腔油路升壓，直到油路壓力升至液壓鎖開啟壓力后，打開無桿腔液控單向閥，使油缸再次回收。這樣油缸無桿腔液控單向閥時開時閉，造成油缸活塞桿的回收運(yùn)動時斷時續(xù)，產(chǎn)生抖動現(xiàn)象，同時造成巨大的沖擊壓力。且活塞桿的每一次沖擊都會使油缸無桿腔至雙向液壓鎖產(chǎn)生一次比一次高的壓力，用來開啟雙向液壓鎖的壓力也就越來越大。
　　（2）負(fù)載不均勻。
　　由于負(fù)載不均衡、管路沿程壓力損失不一和雙向液壓鎖的開啟壓力有差別等原因，使油缸不可能同時運(yùn)動，對有沖擊的油缸，由于其無桿腔壓力和液壓鎖的開啟壓力比別的油缸大（液壓鎖的開啟比為1：4），油路只能先打開開啟力低的液壓鎖，使該油缸運(yùn)動，這樣負(fù)載就更多地分配在未動的油缸上，隨著分配負(fù)載的增加，失速產(chǎn)生的沖擊會越來越大，油缸無桿腔的壓力也將持續(xù)增高。最終造成別的油缸回收，而該油缸回收不動。
　　通過上述分析，現(xiàn)場發(fā)生的油缸不同步回收、雙向液壓鎖開啟壓力增高、油缸無桿腔至雙向液壓鎖之間的密封損壞等現(xiàn)象均可以得到解釋。
　　1.3現(xiàn)場處理方案

　　從圖2的受力分析可以得知，當(dāng)油泵向油缸無桿腔供油，油缸活塞桿回收，活塞桿的運(yùn)動方向與重力方向一致，要使油缸活塞桿勻速運(yùn)動，必須滿足：A2P2=G+A1P1，式中A1、A2分別為油缸有桿腔面積和油缸無桿腔面積，P1、P2分別為油缸有桿腔和無桿腔的壓力。即必須有足夠的P2，油缸才能勻速下降，不致失速。
　　將油缸的有桿腔油口和無桿腔油口（必須在雙向液壓鎖的后面）根據(jù)流量和油缸的速比相應(yīng)改小。改小油缸無桿腔油口是為了使回油時產(chǎn)生背壓，提供活塞桿重勻速下降的平衡力，防止油缸失速；改小油缸有桿腔油口是為了使油路產(chǎn)生一定的進(jìn)油壓力，保證各油缸的液壓鎖同時開啟，油缸同時回收。
根據(jù)上述方案改制后的系統(tǒng)工作一切正常。
　　2、幾種液壓系統(tǒng)設(shè)計方案比較
　　上述改制方案雖然使該系統(tǒng)能夠正常工作，但由于沒有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，在對油缸各油口改動時，采取的措施是在滿足通流能力的前提下盡量縮小孔徑，以便建立起足夠的雙向液壓鎖開啟壓力，雖然解決了問題但壓力損失大、系統(tǒng)能耗高、發(fā)熱量大，所以在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計時不宜采用該方案。下面提出一些方案進(jìn)行探討。
　　2.1雙向平衡彈簧鎖緊平衡油路

　　如圖3所示，該油路在油缸上加裝可調(diào)節(jié)開啟壓力的錐密封結(jié)構(gòu)雙向平衡閥，起到對油缸的鎖緊作用和提供油缸活塞桿帶載回收時的平衡壓力。其工作原理是：當(dāng)油缸頂升時，泵輸出的油液經(jīng)單向閥進(jìn)入油缸的無桿腔，將負(fù)載頂起，同時該油路建立起來的壓力通過液控油路將另一平衡閥的錐閥打開，油缸有桿腔回油。油缸帶載下降時，泵輸出的油液經(jīng)油缸有桿腔油路的單向閥進(jìn)入油缸的無桿腔，油缸無桿腔排除的油液進(jìn)入該油路的平衡閥，由于此時該平衡閥的平衡錐閥和單向閥都是關(guān)閉的，油液無法流出，故油缸有桿腔油