文献综述--汽车式起重机液压系统 —技术现状与发展趋势毕业论文.doc

文献综述：汽车式起重机液压系统技术现状与发展趋势摘要本文对目前国内外汽车起重机的发展趋势进行了对比分析，列举了一些国内外汽车起重机常用的新技术解决汽车起重机安全问题的技术；起重机电子控制技术。最后还提了自己对起重机技术发展过程的一点看法。关键字汽车起重机液压系统智能超载限制器负荷传感系统载荷力矩限制器反力感知系统一、行业背景（一）国外工程汽车起重机的发展趋势近20年世界工程起重机行业发生了很大变化。RT(越野轮胎起重机)和AT(全地面起重机)产品的迅速发展，打破了原有产品与市场格局，在经济发展及市场激烈竞争冲击下，导致世界市场进一步趋向一体化。为与RT和AT产品抗衡，汽车起重机新技术、新产品也在不断发展。近年来汽车起重机在英、美等国市场的复兴，使人们对汽车起重机产生新的认识。几年前某些工业界人士曾预测，RT和AT产品的兴起将导致汽车起重机的衰退。日本汽车起重机在世界各地日益流行，以及最近格鲁夫、特雷克斯、林克贝尔特、德马泰克等公司汽车起重机的产品进展，已向上述观念提出挑战。随着工程起重机各机种间技术的相互渗透与竞争，汽车起重机会在世界市场中继续占有一席之地。国外工程起重机从整体情况分析，领先国内1020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，工程起重机向智能、高性能、灵活、适应性强、多功能方向发展。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80t250t共4种AT产品。多田野也在90年代相继推出100t550t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。行业配套也与国内有所不同：1、下车主要是300kW以上柴油大功率发动机，与之配套的液力变矩器和自动换档变速箱、12吨级驱动转向桥及越野轮胎。2、上车：高强度材料、大扭矩的起升机构、回转机构、回转支承。3、液压系统：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。4、智能控制系统：力限器显示控制、记忆通讯及单缸顺序伸缩自动控制。（二）国内工程汽车起重机的发展趋势国内工程机械产品近十年来随着技术的引进、消化、吸收，有了长足的进步，产品性能、可靠性、外观都有较大幅度的提高，但同国外工程机械比较来看，还存在较大差距。国内工程起重机行业在9499年是发展低谷，5年中行业几个主要的生产厂家，苦练内功，积极组织产品变型和换代，在产品外观上下功夫。从99年以来，随经济建设新一轮启动，工程起重机市场竞争格局发生巨大变化，各企业不断调整思路、更新观念、转换机制、提高核心竞争力，努力开发产品，开拓市场。产品重心也从8t、12t向16t、25t、50t中大吨位发展，25t增速最快，产量不断翻新，基本占据主导地位。50t产品由于需求面较广，技术逐渐成熟，也大批量进入市场。20世纪末期国内主要产品系列汽车起重机为8t、12t、16t、20t、25t、35t、50t、65t、80t、l00t、125t。整体技术风格是：下车有全头和半头两种不同风格，多年来半头车因总体布置的方便性及价格因素一直被广泛采用。但近年来随着物质条件的改善，人们的生活条件和质量提高，操作方便、舒适、可靠逐渐成为用户关注的焦点，中大吨位向全头方向发展。上车操纵从传统的机械操作向液比例和电液比例方向发展，起重吊臂也从传统的三节向四节、五节方向发展，产品的起重性能和起重高度有了较大提高，产品的外观和可靠性有了较大幅度提高。加入世贸组织后，虽然国内市场(特别是配套件)受到了较大冲击，但同时也给我们带来新技术的应用，使国内主机和配套件企业更清晰认识到差距，更多地了解国产产品存在的致命问题，迫使国产主机和配套件企业不得不进行技术创新和技术进步。经过几年的努力，国内起重机厂家取得了巨大进步。被誉为神州第一吊的QY300轮式液压汽车起重机2004年在中联浦沅成功下线。它代表了中国汽车起重机制造的最高水平填补了我国自主研制生产该类产品的空白，打破了此类产品完全依赖进口的惯例。缩短了我国起重机行业与国外的差距，但差距还很大，很多厂家主要还是靠购买国外的“落后”技术，缺乏自主研发能力。这让国人感到担忧。二、国内外汽车起重机液压系统新技术（一）关于汽车起重机液压系统安全问题的诸多研究1.代智能超载限制器在汽车起重机中的运用第三代微电脑超载限制器(XT一型)，是具有自主知识产权的国产机电一体化装置。该装置由主机部分和传感器部分组成，微电脑控制，模块化结构。安装调试全部采用按键操作、大屏幕液晶点阵显示，在参数设置及显示上非常简明，不用调整任何电位器，使调试变得简单直观，界面友好。限制器采用了数字和大规模集成电路，减少了故障，增加了抗干扰能力，从而提高了可靠性；当起重机超过额定起重量或超行程时，能自动报警并切断起重机向危险方向运动的回路，但允许其向安全方向动作；系统故障自动检测，结果显示；低功耗(整机功耗小于10W)，数字电路全部采用CMOS芯片；黑匣子功能，自动记录超载时间及当时的各工况参数；数据及参数显示全部图形汉字提示，数值准确，直观方便，操作人员一目了然，无需操作人员熟记提示符；密码设定功能，防止参数误设定；通用性好，在不改变主机的情况下，只要修改软件，就能够满足各种类型重机机械的要求；机内存储了多组额定载荷曲线，满足了各种工况无级报警要求；对传感器的“温度漂移”和“零点漂移”可进行自动调节补偿；具有声光报警功能。该技术现已被国内很多起重机厂家用于大型起重机上面，效果良好。2.重机负荷传感系统分析负荷传感系统可分为两大类：泵控负荷传感系统和阀控负荷传感系统，前者必须采用变量泵，后者可用于定量泵。目前我国所引进的日本、德国技术常用的是阀控负荷传感系统。阀控负荷传感系统的原理：阀控负荷传感系统是由泵、负荷传感控制阀(压力补偿阀)和可变节流口(换向阀阀口)等组成。泵提供的工作油液流经可变节流口后，形成负载压力作用于执行机构。负荷传感控制阀接受负载压力传感信号，通过压力补偿作用保持可变节流口两端压差基本不变，并使系统压力仅高于负载压力一个压差。这样，既使得流过节流口的流量仅与节流口开度面积成正比而与负载大小无关，保证了执行机构运动速度良好的调节性和稳定性；又减少了系统激流的压力损失，提高了系统效率。负荷传感控制阀作为负荷传感系统的核心元件，有多种结构类型。在加藤、多田野和利勃海尔汽车起重机阀控负荷传感系统中，采用了定差胜流阀式、优先分流阀式及其组合形式。图1负荷传感控制阀压力补偿作用原理图1为定差溢流阀和优先分流阀的压力补偿作用原理图。如图中所示，当可变节流口(换向阀阀口)FC处于某一开度位置，定差溢流阀及RC或优先分流阀PF达到平衡状态时，FC两端压差Pt(PoPr或P1Pr)对阀芯所产生的液压作用力与阀芯左端弹簧力将保持平衡。来自泵的工作油液(Po)一部分直接或经阀口h1去FC支路，另一部分剩余油液经阀口h2去油箱或旁通支路(Pz)。若FC支路负载压力Pr随执行机构负载增加(减小)时，阀芯右移(左移)，减小(增大)阀口h2和增大(减小)阀口h1，结果系统压力Po和优先支路压力Pl增加(减小)，于是阀芯重新平蘅在一个新的阀口位置处。由于弹簧设计得较弱，且阀芯平衡位置变化的位移量很小，因此弹鳖力的变化可以忽略不计，从而保证与弹簧力相平衡的换向阀节流口FC两端压差将基本上保持不变。同时，系统压力仅略高于负载压力。对定差溢流阀而言，系统压力Po高于负载压力Pr一个定值，即由弹簧设定的换向阀节流口两端压差Pt对优先分流阀而言，优先支路压力P1=Pr+Pt；系统压力Po则略高于支路压力P1与P2中的大者。3.重机的拘停保护起重机电动机的控制接触器常常是密集通断的，因此易发生触头熔焊故障。当起重机在运行过程中需要准确定位或紧急停止时，如果因触头熔焊导致起重机拒停，就有可能发生碰撞事故。为解决这个问题，提出一个起重机升降机构拒停保护设计。图2QRIS型控制柜拘停保护设计从三个方面着手解决这个问题，其一是接触器触头熔焊导致其动作不合逻辑，这可增加一个中间继电器来判断；其二是为避免接触器、继电器动作竞争导致保护误起动，为此拒停保护设置短暂延时，即需要一个时间继电器；第三是一旦接触器拒跳时，由总断路器分励脱扣动作执行保护。从电气角度看，防止起重机拒停的关键措施是监视制动器接触器触头是否熔焊。图2是QRIS型升降机构控制柜采用拒停保护的设计电路图。这个设计电路由三个环节构成。第一个是监视环节，由与制动器接触器K07线圈并联的中间继电器构成，K07与K1正常情况下是同步动作的。如果K7因触头熔焊不能释放，那么两者动作就不一致，这就将起动延时环节。第二环节，即延时环节是借用原设计中的K03时间继电器，由并联的K7常闭接点和K07常开接点控制。K7、K07并联接点在正常情况下总是接通的，只有在停止时K7触头发生熔焊的情况下并联接点才断开。K03时间继电器通电立即吸合，断电延时释放，延时0.6s，因此只要控制电路一得电，K03立即吸合。而且主令控制器S40。在起动、停止的切换过程中，即使K7、K07接点动作竞争，瞬时断开线圈回路，K03延时闭合的常闭接点仍保持断开，因此K7、K07并联接点接入K03线圈回路不会影响K03的正常工作。在未接入并联接点前，只有在主令控制器转到上升2挡或下降3挡后，因加速级接触器K42得电，K42常闭接点断开，K03才断电释放，其常闭接点延时闭合，使加速级接触器K41能够吸合，切除第3级起动电阻。在主令控制下降2挡一0挡一上升1挡之间切换时，由于主令控制器17、18和19、20接点均是断开的，加速级