应急电磁阀的作用是当发动机或其他动力装置出现故障时,使变幅油缸在大臂重力的作用下自动收回。正常工作时应急电磁阀无电,需要紧急降落时,该电磁阀通电。此时,变幅油缸无杆腔的油液是通过固定节流口和应急电磁阀送到伸缩油缸的有杆腔或调平油路,使得大臂在小角度时能够靠此油液应急缩回,调平油缸靠此油液自动调平。 由于油缸有杆腔和无杆腔的面积不一样,为了使油缸有合适的运动速度,所以电液比例控制阀两工作油口A、B口的流量设定也是不一样的。即使电比例先导操纵阀位移一样,电液比例阀A、B油口的输出流量也不一样,这是由主阀杆不对称设计决定的。 4?伸缩控制
伸缩油路的工作原理和变幅油路的工作原理基本一样,四节伸缩臂的同步伸缩是靠一个行程为8?6m的伸缩油缸加链条来完成的。平衡阀为插装式,应急电磁阀主要用于动力系统出现故障时。动力系统出现故障时,靠伸缩臂的自重完成伸缩臂的收回,收回时,无杆腔的油液通过固定节流口和应急电磁阀直接回油箱。
曲臂油路的工作原理和变幅油路的工作原理基本一样,但没有应急电磁阀。由于曲臂收和展的过程均有吊篮重力、曲臂自重引起的加速运动趋势,所以在曲臂油缸的两个工作油路中设有两个平衡阀。
由于每个执行机构(变幅油缸、伸缩油缸、曲臂油缸)所要求的运动速度不一样,所以每一种平衡阀的型号也不一样。
每一片电比例阀中均装有定差减压阀,前面已经介绍,定差减压阀是使该阀成为比例阀的前提条件,但同时它还有着压力补偿器的作用。其工作原理为:当多个执行机构同时工作,由于需要驱动的压力不一样,有大有小,要想使两个执行机构同时运动,就必须在需要小压力的油路中增加节流,使整个系统压力和升高,从而驱动另一执行机构。定差减压阀正好能满足这一要求,起到压力补偿器的作用。 5?调平油路
调平油路主要采取闭环比例阀控制系统。闭环比例阀工作原理下面将作详细介绍,在此不再叙述。在调平油缸的有杆腔装有一个平衡阀,用来控制由于吊篮及载荷引起的调平油缸加速运动,保持吊篮的匀速调平。
针对吊篮的调平设计了两套调平系统,即自动调平系统和手动调平系统。正常工作时靠自动调平系统完成,当自动凋平系统出现故障时,用手动调平系统来保证吊篮的调平。手动调平阀为普通的三位四通电磁换向阀,手动调平电磁阀和闭环比例阀的中位均为“O”型机能。 6?水炮控制阀组
水炮控制阀组一般安装在吊篮中,水炮控制阀组由四联电磁阀组成,控制以下四个动作:①吊篮的450°偏转;②水炮头的上、下运动;③水炮头的左、右运动;④水炮的直流和开花。吊篮的偏转靠油缸驱动,水炮的上、下、左、右运动靠马达的旋转运动驱动齿条直线运动。 串联在主泵之后的齿轮泵向调平系统和水炮控制阀组提供压力油。调平油路工作压力需要160bar,而水炮控制阀需要较低压力,所以,必须在水炮控制阀的进油口安装减压阀,使系统压力减压为60bar。由于吊篮的偏转速度需要较低,而泵此时的流量又很大,所以,在吊篮的偏转油路中设置了小流量平衡阀,来进行平稳性和运动速度的双重控制。
在整个系统的油箱上方设置了大流量的回油滤油器,该滤油器为精密过滤器,过滤精度20μm,还设置了空气滤清器,主要防止由于油箱液面高度的变化而使得混杂在空气中的灰尘进入油液。同时,油箱上装有油标和油液温度计。
高空平台消防车的安全性、可靠性要求特别高,所以整车设计了三套液压动力装置:①发动机驱动的主液压动力装置(压力流量复合控制主泵);②汽油机驱动的齿轮泵:能够完成整车的所有动作;③蓄电池驱动的电瓶泵:只能使上车回转和使伸缩臂收回。
整车液压系统管路采用扩口式接头进行管路连接。举高消防车液压油一般采用抗磨液压油,根据环境温度的不同选择相应的液压油型号。一般环境温度低于0℃时,使用32#液压油;环境温度高于20℃时,使用64#或46#液压油。 二、CDZ53登高平台消防车主要控制系统及元件 (一)主泵
主泵采用压力流量复合控制斜盘式轴向柱塞变量泵。该泵是一种受系统压力和阀所需流量双重控制的斜盘式轴向柱塞泵,该泵的外形如图5-3-18所示。
图5-3-18主泵外形泵内置两个调节泵排量的控制装置,一个为泵的压力控制阀,另一个为泵的流量控制阀。压力控制阀主要是设定泵的最高工作压力,流量控制阀主要是控制泵的排量。当系统压力超过泵的压力控制阀设定的压力时,泵的斜盘马上从工作状态摆回到几乎零摆角,使排量几乎为零,只维持泵本身的侍服系统需要,没有多余油液排出,保证液压系统的安全节能。泵内部机能图如图5-3-19所示。
图5-3-19泵内部机能示意图流量控制阀为一随动换向阀,其位置主要取决于泵的出口压力和反馈油路LS油路的压差,即取决于主换向阀阀前阀后的压差。当压差大于弹簧力时,该阀处在左位,压力油推动泵的斜盘往零摆角走,泵的排量减小;当压差小于弹簧力时,阀处在右位,泵的斜盘往大摆,泵的排量增大。即阀的开口度增大,需要大流量时,泵的排量就增大;阀的开口度变小,需要小流量时,泵的排量就减小。泵的排量始终和阀的需求相适应,避免了常规系统的高压溢流,减小了发热量,减少了系统的液压冲击。 压力流量复合控制斜盘式轴向柱塞泵,流量与驱动转速及泵排量成正比,通过调节斜盘的位置可无级改变流量。 (二)主阀
主阀为负载敏感式电液比例多路阀,该阀和电比例先导手柄、电子放大器构成电液比例先导控制系统。操作员移动电比例先导手柄,输出的电流信号经过电子放大器放大以后进入电液比例阀的比例电磁铁。比例主阀的开口度与输入电流的大小成正比,即通过电液比例阀的流量与电比例先导手柄的位移成正比,故执行机构(油缸或油马达)的运动速度由电比例先导手柄的位移决定。这样就能很好地控制执行机构的微动性和平稳性,达到比例控制的目的。 (三)上、下车转换阀
上、下车转换阀实现上、下车油路的平稳切换和安全互锁。接通下车液压回路时,支腿处于操作状态,上车压力油;接通上车液压回路时,转台臂架处于操作状态,下车无压力油。如图5-3-20所示为上、下车转换阀。
图5-3-20上、下车转换阀(四)回转缓冲阀
回转缓冲阀防止上车开始回转时的液压冲击,使转台平稳启动;防止转台停止时,由于上车的惯性距太大而产生的冲击,使转台平稳停止;弥补整车的不水平和其他因素引起的回转过程的不匀速,使回转机构匀速运动。 (五)应急电磁阀
正常工作时应急电磁阀无电,当动力装置或控制元件出现故障,需要紧急降落时,该电磁阀有电,使大臂在重力的作用下自动收回和落下。 (六)水炮控制阀组
水炮控制阀组由四联电磁阀组成,控制以下四个动作:1.工作平台的450°偏转;2.水炮头的上、下运动;3.水炮头的左、右运动;4.水炮的直流和开花。如图5-3-21所示为安装于一登高平台消防车工作平台上的水炮控制阀组。
图5-3-21水炮控制阀组(七)汽油机泵 汽油机泵为动力应急装置,当发动机或其他动力装置出现故障,可提供动力使整车收车至行驶状态。汽油机及汽油机泵如图5-3-22所示。 图5-3-22汽油机及汽油机泵(八)比例伺服阀 工作平台倾斜时,水平度传感器会输出一电压信号,该信号经过放大器放大进入比例伺服阀,从而控制调平油缸的运动方向和运动速度,实现自动调平。比例伺服阀是一种高性能、高精度的电液控制部件,具有快速的动态响应及良好的静态特性。 (九)高精度冷拔无缝管和扩口式、卡套式接头
钢管精度高,按硬管表由数控弯管机折弯成形,管路之间以扩口式、卡套式接头连接,使整车液压管路整齐美观、安全可靠、无油液泄漏。如图5-3-23所示为消防车液压系统使用的无缝管和接头。
图5-3-23无缝钢管及卡套式接头第三节举高类消防车电气系统 举高类消防车性能的优劣及可靠性很大程度上取决于电气、液压系统的匹配设计和元器件的选配,其中电气系统尤为关键。目前举高类消防车普遍采用电液比例先导控制系统。 随着电子控制技术的发展,举高消防车控制安全系统将普遍采用PLC控制和CAN总线数据传输技术,实现下车自动调平和上车自动控制。多媒体液晶仪表显示,能清楚车辆状态和诊断故障;人性化智能操控系统的应用,能实现自动监测限速、极限位置自动减速停止、过载保护等,使车辆的使用更方便、简捷、安全。
CAN(ControllerAreaNetwork)是一种多主机局部网络系统。CAN作为一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络,已经被广泛应用于工厂自动化、机床、医疗设备、工程机械、仪器仪表、汽车、建筑环境等众多领域。CAN总线之所以得到人们的青睐,其主要原因是:强有力的错误检测能力及差分驱动功能,在强干扰下仍运行良好等特点。 一、举高消防车下车电路的基本组成
举高消防车下车电路组成如图5-3-24所示,下车电气控制柜如图5-3-25所示。
图5-3-24举高消防车下车电路组成示意图 图5-3-25下车电气控制柜(一)电源电路
通过通、断两个按钮控制电源继电器,实现对全车电路的通电和断电控制。 (二)启动电路
通过启动按钮对底盘发动机进行启动操作。 (三)熄火电路
通过熄火按钮对底盘发动机进行熄火操作。 (四)切换电路
在臂架开关闭合的条件下,按下切换开关,油路切换电磁阀把液压油连接到下车液压回路,同时,发动机油门增大,油泵流量也增大。此时,允许进行下车支腿操作。 (五)支腿闪光电路
打开支腿闪光按钮,四个支腿上的闪光灯闪亮,警示支腿的位置。 (六)警报器电路
通过安装在驾驶室的警报器控制车顶警灯的闪烁和警报喇叭的声音开关。 (七)器材箱灯电路
器材箱灯安装有单独的手动控制箱灯的开关,通过开关手动控制箱灯的开关。 (八)支腿缩回电路
在行驶中,如果出现任一水平支腿没有回缩到位,驾驶室内的支腿缩回指示灯会亮,提示驾驶员停车检查。
(九)左支腿指示电路
当四垂直支腿检测开关检测到垂直支腿,并且左侧水平支腿检测开关检测到水平支腿处于全伸状态,此信号灯亮,否则此信号灯不亮。 (十)右支腿指示电路
当四垂直支腿检测开关检测到垂直支腿,并且右侧水平支腿检测开关检测到水平支腿处于全伸状态,此信号灯亮,否则此信号灯不亮。 二、举高消防车上车电路的基本组成
举高消防车上车电路组成如图5-3-26所示,图5-3-27所示为举高消防车电气控制柜及控制面板。图5-3-26举高消防车上车组成示意图图5-3-27举高消防车电气控制柜及控制面板(一)操纵选择开关
操纵位置选择开关设在转台上,通过此开关,选择在转台操作还是在工作平台操作。 (二)启动电路
转台和工作平台操纵面板上都设置有启动按钮,可分别对底盘发动机进行启动操作。 (三)熄火电路
转台和工作平台操纵面板上都设置有熄火按钮,可分别对底盘发动机进行熄火操作。 (四)急停电路
转台和工作平台操纵面板上都设置有急停按钮,在上装遇到危险时,按下此按钮可进行发动机紧急熄火操作。此按钮为自锁式按钮,危险解除或重新操作时应手动旋转使其解除。 (五)水炮控制电路
转台和工作平台上都设置有水炮控制盒,通过控制盒上的旋转开关控制电磁阀来驱动水炮的左右、俯仰、开花直流等动作。 (六)工作平台回转电路
转台和工作平台操纵面板上都设置有工作平台左右回转旋钮,通过回转按钮可以控制转台和平台的回转动作。 (七)照明电路
转台和工作平台上都设置有照明按钮,按下此按钮,平台探照灯、平台警示灯和仪表照明灯同时亮。
(八)紧急操作电路
紧急操作电路包括紧急缩臂和紧急变幅。在使用伸缩臂紧急回缩和紧急降落操作时,应遵循先缩臂后落臂的原则。 (九)报警电路
转台和工作平台面板上都设置有喇叭按钮,按下此按钮,转台和工作平台上的电喇叭鸣响。 (十)手动调平电路
自动调平出现故障时,通过手动调平电路实现工作平台的手动调平动作。 (十一)左、右支腿指示和单面作业电路
转台和工作平台面板上都设置有左、右支腿指示灯,指示左、右水平支腿的工作状态。 当操作空间只允许单侧的水平支腿伸出时,此时的操作范围只限制在支腿伸出一侧的180°范围内。当一侧的水平支腿全部伸出后,所有的垂直支腿伸出(前支腿先伸,后支腿后伸),此时支腿信号灯亮的一侧的支腿已全部伸出。 (十二)工作平台防碰和防碰回复电路
转台和工作平台面板上都设置有工作平台防碰指示灯和防碰回复按钮。当防碰栏碰到障碍物时(或超声波传感器检测到障碍物时),防碰指示灯亮,同时切断放大板电源,上车动作停止。按下防碰回复按钮可强制为放大板送电,恢复上车动作。 (十三)转台旁通电路
转台和工作平台面板上都设置有转台旁通按钮。伸缩臂处在前方区域限制回转动作时,可按下转台旁通按钮使其强制回转。 (十四)支腿旁通电路
转台和工作平台面板上都设置有支腿旁通按钮。当其中任一垂直支腿不受力或处于单面作业状态时,伸缩臂转到该侧区域不能动作时,按下此按钮,把伸缩臂转到安全区域或收车。 (十五)自动调平电路
通过该电路实现工作平台的自动调平。 (十六)举升臂的基本运行控制电路
举升臂的基本运行控制电路包括举升臂的回转、变幅、伸缩运行控制电路和曲臂的收、展运行控制电路。它由两套相同的操作杆组(一套在转台、一套在平台)、一组两个电流放大板(JA1、JA2)以及相应的液压阀电磁铁等组成。每个操作杆组由两个操作杆组成。由操作杆输出电压信号,经过电流放大器放大之后,再分别送到变幅、回转、伸缩、曲臂收展等电液比例控制阀中的电磁铁线圈。通过电磁力作用带动液压阀芯作相应运行,进而借助液压动力推动举升臂及曲臂作相应地运动。 (十七)举升臂运行的保护电路 1?前方区域保护电路
为保护驾驶室不受举升臂的碰撞,在驾驶室方向左右各X°,水平向上Y°的区域设置检测开关,通过控制JA1和JA2放大板来限制举升臂回转和曲臂展收动作。 2?伸缩限制电路
当曲臂和主臂夹角小于10°时,伸缩限制开关控制JA1放大板,限制举升臂做伸缩动作。 3?幅度限制电路
举高车设置机械式幅度限制器,当达到极限幅度时,机械式幅度限制器发出信号,使喇叭报警并通过控制JA1和JA2放大板来限制举升臂“伸”和举升臂“落”的动作。当机械式幅度限制器不能通过控制放大板限制住举升臂“伸”和举升臂“落”的动作时,另有检测开关切断上车电源,使动作停止。 4?曲臂收限制电路
在收曲臂时,如果工作平台不在中位或曲臂梯没有合上,相应的检测开关发出信号,通过控制JA2放大板限制曲臂收动作。 5?主臂落限制电路
在做主臂“落”的动作时,当曲臂没有完全收好或转台不在中位时,相应的检测开关发出信号,通过控制JA2放大板限制主臂落到Y°以下。 6?主、曲臂过仰保护电路
当主臂起升到80°时,80°检测开关发出信号,控制JA2放大板限制主臂启动作;当主臂起升到80°时,曲臂展到与主臂夹角接近180°时,主、曲臂过仰保护开关发出信号,通过控制JA2放大板限制主臂起和曲臂展动作。 7?PAT幅度显示电路
PAT幅度显示电路由主臂测角传感器(-3°~80°)、曲臂测角传感器(0°~180°)、主臂