汽车起重机液压特性分析及改进设计
汽车起重机液压特性分析及改进设计[20200106202111]
本文主要就汽车起重机液压特性进行分析，发现其中的不足，从而提出改进措施。通过对液压系统中各回路及其工作原理总成进行深入剖析、研究，总结出汽车起重机液压系统的特点，并找出其中存在的问题。本文选取液压系统中的起升回路，就其二次下滑现象进行剖析，通过对不同改进设计思路的分析与总结，从而提出一种比较合理的设计思路以及方法。另外，通过对变幅回路的分析与研究，提出一种解决其向上变幅抖动的现象的有效改进设计的方法，从而缓解此类问题的发生。 *查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:汽车起重机,液压特性,二次下滑,变幅回路,改进设计
目 录
1 引言 1
1.1 汽车起重机简介 1
1.2 国内、外研究现状及趋势 1
2 汽车起重机液压系统的特点 2
2.1 汽车起重机液压系统的优点 2
2.2 汽车起重机液压系统的缺点 3
3 汽车起重机液压特性分析 3
3.1 起升回路 4
3.2 变幅回路 5
3.3 伸缩回路 5
3.4 回转回路 6
3.5 支腿回路 6
4 汽车起重机液压系统存在的问题 7
4.1 起升回路的“二次起升下滑”现象分析及危害 7
4.2 起升回路的“二次起升下滑”研究现状 8
4.3 变幅回路的“向上变幅抖动”现象分析 9
5 汽车起重机液压系统的改进设计 10
5.1 防止“二次起升下滑”方案分析 10
5.2 防止“二次起升下滑”改进方案 15
5.3 防止“向上变幅抖动”改进方案 16
结 论 17
致 谢 18
参 考 文 献 19
1 引言
1.1 汽车起重机简介
汽车起重机是一种将起重作业部分安装在汽车通用或专用底盘上、具有载重汽车行驶性能的轮式起重机。根据吊臂结构可分为定长臂、接长臂和伸缩臂三种，前两种多采用桁架结构臂，后一种采用箱形结构臂。根据动力传动，又可分为机械传动、液压传动和电力传动三种。因其机动灵活性好，能够迅速转移场地，广泛用于土木工程。
汽车起重机的主要技术性能有最大起重量、整机质量、吊臂全伸长度、吊臂全缩长度、最大起升高度、最小工作半径、起升速度、最大行驶速度等。
1.2 国内、外研究现状及趋势
目前，汽车起重机液压系统一般由起升、变幅、伸缩、回转、控制五个主回路组成，其概况如下：
（1）起升液压系统?
对起重机来说，起升动作是最频繁的动作。目前最常用的起升液压系统为定量泵、定量或变量马达开式液压系统，然而，现代施工对起升系统提出了新的要求：节能、高效、可靠以及微动性、平稳性好。为了适应这些新的要求，以前的定量泵将逐步被先进可靠的具有负载反馈和压力切断的恒功率变量泵所取代，先前的定量马达或液控变量马达也将被电控变量马达所取代。这种系统将能有效的达到轻载高速、重载低速和节能的效果。?
（2）变幅液压系统?
变幅液压系统的发展趋势体现为节能高效，目前最先进的为变幅下降时充分利用吊臂和重物的重力势能，实现重力下放，下放的速度由先导手柄来无级控制，变幅平稳没有冲击。?
（3）伸缩液压系统?
对于具有五节以下伸缩臂的伸缩液压系统，国内一般采用同步或顺序加同步的伸缩方式，当采用两级油缸时，上下两油缸实现内部沟通，一般采用插装式平衡阀；对于具有五节以上伸缩臂的液压系统，采用单缸插销伸缩机构，这种伸缩机构自重轻，能大幅提高起重机的起重性能，能有效的控制整机的重量，通过采用多油口和多平衡阀的油路来提高伸缩的效率。?
（4）回转液压系统?
回转也是起重机使用频繁的动作，但相对而言，回转所需功率最少，因而回转系统的最高要求是：回转平稳，起重作业无侧载；回转系统的发展趋势为通过小马达、大传动比来实现操作平稳，通过设立回转缓冲阀和自由滑转机能来实现吊重的自动对中功能，从而有效防止侧载的产生。?
（5）操纵、控制系统
机械式操纵是汽车起重机最简单、最广泛使用的一种操纵方式，液比例操纵系统在我国也已广泛使用并相当成熟，操作性能得到了很大的提高；然而，最有发展前途的还是电比例操纵系统，借助于计算机技术和可编程技术，汽车起重机将向智能化发展。
我国近5年来，汽车起重机产业实现了一轮从外部经济总量到内在运营品质的高速发展，成为了一个发展稳定、市场化程度高的成熟产业。但是，目前我国生产的8吨汽车起重机的厂家较多，品种也很杂，不同的厂家和不同的品种，其液压系统和液压元件都不一样，给生产、使用及维修带来很多麻烦，同时其性能也较低，不适于现代智能高效小型汽车起重机发展的需要[1]。
国外汽车起重机从整体情况分析，领先国内10～20年(不同类型产品有所不同)。随着国外经济发展速度趋于平稳，25t以下基本上不生产，产品向高附加值、大吨位发展，住友建机、多田野和加藤公司曾于1989年相继推出360t汽车起重机。住友建机在90年代开发出80t～250t共4种AT产品。多田野也在90年代相继推出100t～550t共6种特大型AT产品。加藤公司则研制成NK5000型500t汽车起重机。其行业配套与国内也有所不同，其液压系统为：变量泵、变量马达、电磁换向先导阀及主阀、平衡阀、悬挂系统阀、液压锁、液压缸及管路标准配套件[2]。
2 汽车起重机液压系统的特点
2.1 汽车起重机液压系统的优点
（1）通用化程度高
一套液压系统可适用于多种吨位的起重机，元件的通用化有利于降低成本、容易管理和组织生产。
（2）操作平稳动作精度高
由于操作方便，微动性好，因此对操作者的熟练程度要求不是很高；
（3）系统刚性大
（4）操作方便并可进行各种复合动作
（5）安全保护措施齐全
多数液压系统采用了下列安全保护措施：微机控制的全自动超重防止装置，可保证起重机超负荷时液压系统停止工作；采用组合离合器操纵阀，可保证在起升离合器的接合压力不足时，制动器不能打开；平衡阀全部采用板式或插装式连接，使整机不会产生平衡腔管路破损的情况；变幅传感器在管路损坏时，由系统保证可自动切断与平衡腔之间的通路，防止事故的发生[3]。
（6）按机构的动作特点合理选择元件
各元件能充分发挥其性能，减少了元件功能上的浪费。如对平衡阀来说，变幅要求动作平稳，不能有冲击，动态特性要求也高，因而其结构就相应地比起升、回转的复杂一些。
（7）其它特点
系统大量使用高压树脂软管，减少了配管难度，且有重量轻，价格低的优点；为了防止系统发生气蚀，在各主要部位均设有排气阀，但其系统较复杂。
2.2 汽车起重机液压系统的缺点
（1）作业车集中到达、作业时间紧、装卸工作量大，对装卸机械设备质量要求很 高。经过长期超 负荷运用后，普遍存在发动机耗能增加、故障率增高、维护成本 增大等问题。为此，将汽车起吊动力源由燃油发动机向电力驱动转换，是节约燃 油消耗支出、实现节能减排的有效径。
（2）起重机液压系统完全可以满足塔机的使用要求。但其在下降过程中经常发生 振动现象，而且不易消除。当阀处于中位时，液压缸不能有效地锁紧。
本文主要就汽车起重机液压特性进行分析，发现其中的不足，从而提出改进措施。通过对液压系统中各回路及其工作原理总成进行深入剖析、研究，总结出汽车起重机液压系统的特点，并找出其中存在的问题。本文选取液压系统中的起升回路，就其二次下滑现象进行剖析，通过对不同改进设计思路的分析与总结，从而提出一种比较合理的设计思路以及方法。另外，通过对变幅回路的分析与研究，提出一种解决其向上变幅抖动的现象的有效改进设计的方法，从而缓解此类问题的发生。 *查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:汽车起重机,液压特性,二次下滑,变幅回路,改进设计
目 录
1 引言 1
1.1 汽车起重机简介 1
1.2 国内、外研究现状及趋势 1
2 汽车起重机液压系统的特点 2
2.1 汽车起重机液压系统的优点 2
2.2 汽车起重机液压系统的缺点 3
3 汽车起重机液压特性分析 3
3.1 起升回路 4
3.2 变幅回路 5
3.3 伸缩回路 5
3.4 回转回路 6
3.5 支腿回路 6
4 汽车起重机液压系统存在的问题 7
4.1 起升回路的“二次起升下滑”现象分析及危害 7
4.2 起升回路的“二次起升下滑”研究现状 8
4.3 变幅回路的“向上变幅抖动”现象分析 9
5 汽车起重机液压系统的改进设计 10
5.1 防止“二次起升下滑”方案分析 10
5.2 防止“二次起升下滑”改进方案 15
5.3 防止“向上变幅抖动”改进方案 16
结 论 17
致 谢 18
参 考 文 献 19
1 引言
1.1 汽车起重机简介
汽车起重机是一种将起重作业部分安装在汽车通用或专用底盘上、具有载重汽车行驶性能的轮式起重机。根据吊臂结构可分为定长臂、接长臂和伸缩臂三种，前两种多采用桁架结构臂，后一种采用箱形结构臂。根据动力传动，又可分为机械传动、液压传动和电力传动三种。因其机动灵活性好，能够迅速转移场地，广泛用于土木工程。
汽车起重机的主要技术性能有最大起重量、整机质量、吊臂全伸长度、吊臂全缩长度、最大起升高度、最小工作半径、起升速度、最大行驶速度等。
1.2 国内、外研究现状及趋势
目前，汽车起重机液压系统一般由起升、变幅、伸缩、回转、控制五个主回路组成，其概况如下：
（1）起升液压系统?
对起重机来说，起升动作是最频繁的动作。目前最常用的起升液压系统为定量泵、定量或变量马达开式液压系统，然而，现代施工对起升系统提出了新的要求：节能、高效、可靠以及微动性、平稳性好。为了适应这些新的要求，以前的定量泵将逐步被先进可靠的具有负载反馈和压力切断的恒功率变量泵所取代，先前的定量马达或液控变量马达也将被电控变量马达所取代。这种系统将能有效的达到轻载高速、重载低速和节能的效果。?
（2）变幅液压系统?
变幅液压系统的发展趋势体现为节能高效，目前最先进的为变幅下降时充分利用吊臂和重物的重力势能，实现重力下放，下放的速度由先导手柄来无级控制，变幅平稳没有冲击。?
（3）伸缩液压系统?
对于具有五节以下伸缩臂的伸缩液压系统，国内一般采用同步或顺序加同步的伸缩方式，当采用两级油缸时，上下两油缸实现内部沟通，一般采用插装式平衡阀；对于具有五节以上伸缩臂的液压系统，采用单缸插销伸缩机构，这种伸缩机构自重轻，能大幅提高起重机的起重性能，能有效的控制整机的重量，通过采用多油口和多平衡阀的油路来提高伸缩的效率。?
（4）回转液压系统?
回转也是起重机使用频繁的动作，但相对而言，回转所需功率最少，因而回转系统的最高要求是：回转平稳，起重作业无侧载；回转系统的发展趋势为通过小马达、大传动比来实现操作平稳，通过设立回转缓冲阀和自由滑转机能来实现吊重的自动对中功能，从而有效防止侧载的产生。?
（5）操纵、控制系统
机械式操纵是汽车起重机最简单、最广泛使用的一种操纵方式，液比例操纵系统在我国也已广泛使用并相当成熟，操作性能得到了很大的提高；然而，最有发展前途的还是电比例操纵系统，借助于计算机技术和可编程技术，汽车起重机将向智能化发展。
我国近5年来，汽车起重机产业实现了一轮从外部经济总量到内在运营品质的高速发展，成为了一个发展稳定、市场化程度高的成熟产业。但是，目前我国生产的8吨汽车起重机的厂家较多，品种也很杂，不同的厂家和不同的品种，其液压系统和液压元件都不一样，给生产、使用及维修带来很多麻烦，同时其性能也较低，不适于现代智能高效小型汽车起重机发展的需要[1]。
国外汽车起重机从整体情况分析，领先国内10～20年(不同类型产品有所不同)。随着国外经济发展速度趋于平稳，25t以下基本上不生产，产品向高附加值、大吨位发展，住友建机、多田野和加藤公司曾于1989年相继推出360t汽车起重机。住友建机在90年代开发出80t～250t共4种AT产品。多田野也在90年代相继推出100t～550t共6种特大型AT产品。加藤公司则研制成NK5000型500t汽车起重机。其行业配套与国内也有所不同，其液压系统为：变量泵、变量马达、电磁换向先导阀及主阀、平衡阀、悬挂系统阀、液压锁、液压缸及管路标准配套件[2]。
2 汽车起重机液压系统的特点
2.1 汽车起重机液压系统的优点
（1）通用化程度高
一套液压系统可适用于多种吨位的起重机，元件的通用化有利于降低成本、容易管理和组织生产。
（2）操作平稳动作精度高
由于操作方便，微动性好，因此对操作者的熟练程度要求不是很高；
（3）系统刚性大
（4）操作方便并可进行各种复合动作
（5）安全保护措施齐全
多数液压系统采用了下列安全保护措施：微机控制的全自动超重防止装置，可保证起重机超负荷时液压系统停止工作；采用组合离合器操纵阀，可保证在起升离合器的接合压力不足时，制动器不能打开；平衡阀全部采用板式或插装式连接，使整机不会产生平衡腔管路破损的情况；变幅传感器在管路损坏时，由系统保证可自动切断与平衡腔之间的通路，防止事故的发生[3]。
（6）按机构的动作特点合理选择元件
各元件能充分发挥其性能，减少了元件功能上的浪费。如对平衡阀来说，变幅要求动作平稳，不能有冲击，动态特性要求也高，因而其结构就相应地比起升、回转的复杂一些。
（7）其它特点
系统大量使用高压树脂软管，减少了配管难度，且有重量轻，价格低的优点；为了防止系统发生气蚀，在各主要部位均设有排气阀，但其系统较复杂。
2.2 汽车起重机液压系统的缺点
（1）作业车集中到达、作业时间紧、装卸工作量大，对装卸机械设备质量要求很 高。经过长期超 负荷运用后，普遍存在发动机耗能增加、故障率增高、维护成本 增大等问题。为此，将汽车起吊动力源由燃油发动机向电力驱动转换，是节约燃 油消耗支出、实现节能减排的有效径。
（2）起重机液压系统完全可以满足塔机的使用要求。但其在下降过程中经常发生 振动现象，而且不易消除。当阀处于中位时，液压缸不能有效地锁紧。
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