QY40型液压起重机液压系统设计【含CAD图纸】
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QY40型液压起重机液压系统设计
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起重机液压系统
QY40型液压
设计【含CAD图纸】
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任务书： 本科学生毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目 QY40起重机液压系统设计计算与关键技术研究 学院、专业 机械学院、 机械制造及自动化 学生姓名 指导教师姓名、职称 （任务起止日期： ）设计（论文）的主要内容与要求及其主要技术指标：主要内容：以QY40汽车起重机液压系统作为设计研究对象，根据总体技术指标，在确定各工作机构型式和参数的基础上，进行液压系统设计计算，并对该液压系统进行分析与研究。设计要求：1. 绘制QY40汽车起重机液压系统原理图（零号）；2. 编制QY40汽车起重机液压系统设计计算书；3. 撰写QY40汽车起重机液压系统关键技术研究报告。设计（论文）的主要技术指标：1 整机基本参数应符合汽车起重机基本参数标准。2 各工作机构既能单独单独作业又能复合作业，其中主卷扬单独作业时能实现合流。3 发动机功率80KW(2500r/min),最大扭矩300Nm(1650r/min),液压系统压力250Mpa.4 液压系统采用多泵多回路变量液压系统，主、副卷扬和回转采用闭式回路，变幅、伸缩和支腿采用开式回路。操作方式为先导伺服操作。5 所设计的汽车起重机液压系统构成合理，技术性能先进，在满足可靠性前提下具有一定的创新性。技术资料完整、正确。6 撰写的汽车起重机液压系统关键技术研究报告具有一定的理论性、使用性和独创性。进 度 安 排序号设计（论文）工作进度日期（起止周数）%1查阅资料，撰写实习报告，文献综述和译文4-5102系统方案和元件选择，绘制液压系统图 5-7203液压系统性能验算，编制设计计算书 8-11204结合设计难点，选择专题，资料检索 12105撰写液压系统专题研究报告 13-1640主要参考文献：1工程起重机2工程机械液压与液力传动3起重运输与工程机械液压传动4机械设计手册（液压部分）5起重机设计手册6. 工程机械杂志（2000年以后）6. 建筑机械杂志（2000年以后）同组设计（论文）者： 杨保成系负责人意见：签字： 年 月 日学院负责人意见：签字： 年 月 日注：1.此任务书由指导教师填写。 2.此任务书最迟必须在第七学期（五年制第九学期）15周前下达给学生。教务处制翻译：译文1： 随车液压起重机的轨迹控制问题描述这项方案是根据如图1所示的多自由度随车液压起重机控制问题提出来的。控制随车起重机要求操作人员技术相当高，它的操作机动范围很小。如果可以让现代的起重机实现遥控控制的话，操作人员只需要控制他手中的遥控器就可以控制起重机把重物放在他要求的任何地方。一个按钮控制一个自由度方向上的转动。因此只需要让操作人员得到熟练的训练他就可以每次控制更多的按钮来实现多个自由度的转动。吊具总成图1所示为一台随车液压装载起重机部分液压系统控制图实例这项工程的目标是设计一台非熟练操作人员都能够控制的移动式液压起重机。操作人员根据吊具总成的合成轨迹控制一根操纵杆。这样不同的自由度就可以同时被控制。多数随车液压起重机的结构就像图1所示的那样，大多数都是非常柔性化的，因此当受载时它们就会弯曲。这样做可以使起重机吊重比最低。事实上吊重顶端位置也是制约控制系统结构偏差的因素。这种问题可以通过一个好的位置偏差补偿控制系统解决，这个系统还可以消除操作初期结构上发生的摆动。图2测试起重机图片 继续使结构轨迹偏差补偿控制系统在起重机上进一步发展，起重机的装载能力将可以大大得到提高。当这种在起重机里的摆动可以被控制系统抑制的方法能够得到充分证明，在一个长的期限里可能有一个降低动力学安全系数的机会。这将使起重机生产商和用户节省一大笔费用。方案内容现以一台如图2所示的HMF 680-4型随车液压起重机来分析这些问题。在这台起重机的不同位置安装了传感器来监视系统上的不同参数值，它们都是一些起重机上很重要的不同连接位置的压力、流量、应变参数值。实验测试可以证实起重机性能，所以可以通过精确的模型来测试起重机的性能。为了使所含盖的几个问题能够描述得更清楚，这些问题被简略的表述如下：1. 分析系统要求说明书 系统的执行标准分析已被完成。基于系统的这种要求连同确保系统的执行的检验程序将被列入清单。2. 机械子系统模型 许多技术模型已经存在，因此这些部件包括研究明确的模型局部动力学的表达方法。机械子系统的分析与局部模型偏差的详细分析相同。这样做是为了使计算的有效性能够明确表达出来，同时使系统的动作在控制过程中能够十分精确。基于这种非常有前景的用公式表示一个数学子系统模型的方法已经完成，它将从起重机试验台的实验结果中得到校验。3. 液压子系统模型 跟机械子系统建模一样，液压子系统模型由液压泵、不同的液压阀、激励源和液压导管组成。然而，并不是这些都要建模，只是那些对系统动力学部件影响比较大的成分才建模。液压子系统模型也需要用实验的方法来证明。除此之外是否在对偏差进行补偿时，系统中用了比重比较大的电液比例控制阀都必须被分析，即对机械结构的摆动进行分析。基于上述修正，对液压系统如果有必要都要做。4.分析和标准的解决反转运动结构 起重机相对于底部有一个可以操作的特定空间，即吊具总成能达到的范围。这是公认的起重机工作范围。有的部位要通过不同的路线才可以达到。因此有必要在这些区域确定最佳的运动结构。有不同的参数标准，习惯上用起重机上总负荷的最小值，也就是在临界状态点的最小压力值。为了做这个重要的结构压力分析，基于实现这个运算法则的控制系统将进一步得到发展。5.载荷判断方案的发展 为了实现起重机结构偏转补偿，需要知道起重机承受的有效载荷。因此，有必要进行不同的载荷在线可能情况分析，这样就可以判断哪一个传感器需要进行载荷复合鉴定。基于这种鉴定方案分析，可以实现最终的运算法则。6. 控制运算法则的发展 基于这种机械液压子系统模型，一种吊具总成位置轨迹控制的控制规律将会得到发展。这种控制规律可以保证系统按照吊臂顶的运动轨迹运行，并且系统在工作情况下保持稳定。这包含在载荷判断和运动学最佳参数方案的分析中。7. 控制系统的执行 最后系统的控制规律已经通过仿真试验得出，应该实现通过处理器或者数据信号处理检验系统实物了，即测试起重机。用这种测试方法将可以实现对系统制定测试，到测试结束的整个过程。这种测试技术还可以对一些典型系统进行控制。译文2： 随车液压起重机的控制摘 要：本文主要是描述随车液压起重机的控制过程。这篇论文分为五个部分：需求分析，液压系统以及存在的问题的分析，不同结构产生不同问题的分析，基于更加先进复杂电液比例控制阀的新技术的发展趋势的分析。本文的研究工作是和实际的工业相结合的，比纯粹的研究理论更有意义。关键字：随车液压起重机，控制策略，电液比例控制阀1.引言本文主要叙述的是对随车起重机控制系统的改进方法随车汽车起重机可以看成是一种大型柔性控制机械结构 。这种控制系统把操作人员的命令由机械结构变为执行动作。 这样定义这种控制系统是为了避免在设计它事产生模糊的思想这是一种通过人的命令把能量转化成机械动作的控制系统 。本文所写的就是这种控制系统。以这个目标为指导方针来分析怎样设计出新的控制系统。文章分为五个部分：1.分析这种控制系统必须据有易操作性，高强度，高效性，稳定性，安全性。2.分析目前这种操作系统所存在的问题。3.从不同的方面分析这种控制系统：不同的操作方式，不同的控制方法，不同的组织结构。4.介绍一种适合于未来工业的比较经济的新的控制系统。5.分析一种据有高性能，高效率，易控制等的比较好的控制系统。它将成为今后研究的比较经济高效的一种方案。2. 论文部分2.1 对控制系统必备条件的分析在一种新的操作系统开始正式投入工作之前，对这种控制系统据有严格的要求。对控制系统的影响有很多因素。例如：机械结构的可实行性因素，可操作性因素，效率因素，符合工业标准。 工业需求必须放在第一位。这与在控制系统中导管破裂保护和超载保护有同等的地位。其次稳定性要求也很重要；系统不稳定就没法正常工作。一旦稳定性要求得以确定，控制系统性能要求就可以进一步确定。机械结构决定了起重机的可操作性。机械机构是随车起重机中可以往复转动固有频率低的大型柔性结构。 为了防止起重机振动，必须使起重机在固有频率下工作，或者提高起重机的固有频率。如果它的固有频率太低或者太高，操作人员将无法给它进行操作。最后传动效率可以在工业标准，稳定性，执行机构确定的基础上得到最优的方案。2.2 对目前这种控制系统的分析在设计一种新的起重机之前，研究目前起重机存在的问题是很有必要的。当前液压随车起重机主要存在以下三个问题：1.不稳定性2.不经济性3.低效性2.2.1 不稳定性不稳定性是一个严重问题，他可能会损伤操作人员或者会是设备受到毁坏。当一个系统不稳定时通常产生严重振动。为了消除当前系统的不稳定性，设计人员既花费了很多时间来研究又花费了很多财力设计出更加复杂的机构。如图1所示为一种起重机，它适合于在高速下工作。但是为了可以安全的工作必须合理控制其运行速度。要提高它的控制速度又必须增加更加昂贵复杂的机械系统。液压系统的参数，如温度或压力同样影响系统的稳定性。一个参数合理的液压系统比一个设计参数不合理的液压系统稳定，为了使整个系统运行稳定，有时必须降低次要的参数值。2.2.2 不经济性目前的液压系统是纯液压的机械系统，因此如果用户想实现一个功能，他就必须买一个能使现这个功能的液压机械组件。因为大多数用户又不同的使用要求，要求同一个设备可以进行升级。这就意味着这些标准设备可以人为的改造，这就增加了组件升级费用。2.2.3 低效性液体在液压系统的两个液压缸之间流动时效率较低。这是因为大多数液压阀都是用一个阀心来控制两个节流口，由于这个链接不可能使阀芯两侧的压力相等，因此在流出端就产生一个与液流方向相反的背压力，同时也增加了流入端的压力。由激励源产生的这个背压力与阀芯两端的压力差成正比的，给油缸的实际压力没有被有效的作用在油缸上。例如，给液压缸的压力为1000psi/1600psi传到液压缸时就只有0psi/600 psi了。无论如何，这样的话，提供的电量必须高于有效电量，这些额外的电量就被白白的浪费了2.3 控制系统不同的控制方法目前主要用电液比例控制阀来控制液压阀的运动。然而对控制筒有不同的控制方法。电液比例控制阀对阀的关/开，公共汽车系统，电源的智能激励，泵的调节方案控制精度都较高。必须对这种系统的优缺点进行分析，找出合理的方案。2.4 近期方案即使这种十分新的系统最佳外形的布局已经得以证明是可行的，但是起重机制造商和配件商还不能立刻就接受这种技术。这是一个渐进的过程，所以提出了一种临时解决的方案。这种方案是由微型计算机和升缩机构组成。这种离合阀可使这种更加高效稳定的执行控制机构得以实现。微型计算机可以对阀进行柔性控制。可以把这些变量编入软件。这样就消除了制造商许许多多不同的变量问题。起重机制造厂家可以根据产品功能选择不同型号的液压阀。配件商也将不得不生产这种型号的阀，这样不仅降低了制造成本，而且使起重机的性能得到提高。2.5 更高效方案的分析这种分析依赖于不同布局结果，液压泵控制的区域决定将要用的控制方法，再依次对这个区域进行分析。不同的区域将用不同的方法探讨，用不同的刀具位置控制。3. 实验设备 本文的中心是研究发展中的经济型机械控制方案的可实现问题，更多重点是先进的实验结果。实验结果由两种方法获得。第一种是通过研究单自由起重机实验台获得，第二种是通过研究一台由丹麦一家起重机厂送给英国的一所军校的起重机获得。如图1所示图1系统实验台 左：单自由度起重机模型 右：随车起重机实物虽然目前这种升缩分离机构在生产商中没有被普遍接受，但是两分离阀将会被逐渐取代。如图2所示是一种幅度-脉冲变换液压缸，它是通过数字信息处理器/奔腾双信息处理器运行程序来控制液压阀的。由数字信号处理器运行控制代码，奔腾处理器来判断并提供图形用户界面。4. 当前工作4.1 直线轴流控珐当今市场常见的直线流控器都需要压力补偿。压力补偿器可以使阀芯突然受压时保持恒定的压力。但是新增加的压力补偿器会使阀的结构比简单的随动阀更加复杂。另一种解决方法是用流控器测量阀的压力降来调整阀芯的位置来实现。这种想法虽然简单，但是由于压力传感器和微控器的费用比较高，想普遍运用于商品上是很难的。然而目前这种利用微控器和压力传感器的思想对于生产商来说是可以接受的。虽然依据方程来看很简单，但是要实现却很难。流控器的位置精度取决于位置传感器的精度压力传感器的精度。噪声会影响位置传感器和压力传感器的稳定性。采用延时控制可以消除影响稳定性的噪声，这样，超过阀的运行范围的特征值用就不能用柏努力方程计算，应用更复杂的方程来计算。图2升缩分离机构4.2 液压缸控制方法根据不同的受力方向和速度方向这种液压缸有四种工作情形。如图3所示：多数是普通的随动液压阀，它这种控制方法已经在文献中可以找到，依靠一般的测量法测液压缸的速度位移相当复杂。它们也需要相当复杂的运算法则来控制。本文主要分析基于简单的PI控制器和没有严格速度位移要求的液压缸的控制方法。这种系统的控制方法比复杂的控制方法简单得多，由于它不需要特殊的传感器而且容易被大多数工程师理解所以比较容易被厂商采用。在设计一种控制方法时另一种特别的控制方法也需要了解，它也是液控中常用的一种方法。移动液压阀要求低泄漏，以前的液压阀大们通常有很大的交迭。然而，使生产商能够接受的这种线轴式液压缸的驱动性能相当慢。这种具有很大交迭的重合以及激发很慢的液压阀很难满足现在的要求。交迭和较慢的驱动使压力控制变得相当困难。图3起重机工作的不同情形新的控制方法可以用一个例子清楚简单的描述出来。从入口端实行流控制，出口端就实现液压力。流控制符合柏努力方程。液压控制过程中PI控制器维持较小的压力来提高效率并且可以防止气穴现象。这些都是为了解决大交迭和较低的驱动所做的工作，压力控制器仅仅能排除控制中的一点问题。这就意味着如果控制人员想提高压力，却不能使液压缸移动，只能够降低控制口的开口量。这样做的作用只能使操作人员想改变活塞的方向时使它准时脱离零位。这种情况下外力方向和活塞运动仍然不能改变，这种方式需要改进。既然这样，需要压力控制器在出口变大时提供与外力方向相反的有用压力，当已知入口端的压力下降的时候，它可以增加与外力相反的压力。这个压力也受PI控制器控制，如图4所示就是是一个这种控制系统的控制模型结构。图4减压控制器在写本文的时候这种控制的实验已经在图1所示的实验台上完成了，由于起重机上安装了载荷单向阀，所以稳定性没有达到要求。然而，用液压单向阀取代这种载荷单向阀，可以使系统的稳定。在液压系统中，载荷闭式阀可以实现超载保护和卸载保护两种功能。由于在这种控制方法中使用伸缩阀机构对卸载保护很起作用，因此在起升机构中很有必要使用有这种功能的单向阀。一个操作单向阀的驾驶员可以做这一点，没有增加复杂的动力来阻止起重机的倾。安装了这种单向阀，起重机操作人员不需要再增加更复杂的外力来防止起重机产生倾翻。5. 结束语即使没有大量的实验设施，但是实验还是完成了，一个好的开始是成功的一半。这个论文题的大轮阔已经确定，它是有意义而且合理的。这个工作分为需求分析、目前的系统分析、不同布局分析、近期的解决办法的分析和最优解决方案的发展趋势分析五个部分。在本论题的最后，液压随车起重机的控制模将会被修改。6. 感谢语 感谢 Danfoss Fluid Power A/S为这个研究提供了部分基金。也感谢Hjbjerg Maskinfabrik (HMF) A/S愿意为这种起重机的测试提供技术上的支持开题报告： 毕业设计(论文)开题报告1. 课题的目的及意义（含国内外研究现状）随着国家现代化建设的飞速发展，科学技术的不断进步，现代施工项目对汽车起重机的要求也越来越高，高、深、尖液压技术在汽车起重机上的应用也越来越广泛，汽车起重机液压系统展示了强大的发展趋势。汽车起重机液压系统一般由起升、变幅、伸缩、回转、控制、支腿六个主回路组成。 为了使起重机能够满足高性能、高可靠性、操作更方便、舒适、安全的要求，以及使起重机能够向智能、高性能、灵活、适应性强、多功能、吊重量大、起升高度、幅度更大的大吨位方向发展方向发展，设计者不但要改进起重机的结构和提高材料的强度，更重要的是在这六个液压系统上下工夫。这六个回路分别有以下发展趋势：起升液压系统工作最为频繁。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。变幅液压系统的发展趋势也体现为节能高效，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。 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。 回转液压系统使用也频繁，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。 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，液比例操纵系统也己广泛得到使用并相当成熟，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。为增大轮胎起重机在起重工作是的起重能力，起重机设有支腿。支腿要求坚固可靠，伸缩方便，在行驶时收回，工作时外伸撑地。因此，轮胎起重机的支腿必须做成可伸缩的。在老式的起重机上支腿的伸缩都是人力的，极为不便。在现代的液压起重机中，支腿的伸缩也是液压传动的。目前支腿结构主要有蛙式、H式、X式辐射式和铰接式五种。在对QY40起重机液压系统设计的过程中，本人主要对这六个回路进行设计，并根据国内外起重机液压系统的发展趋势对这六个主要回路的部分进行改进。取其精华去其不足，选择更加合理的方案，最终设计出满足市场需求、经济、可靠、性能更强的中型起重机液压系统。2. 主要任务：以QY40汽车起重机液压系统作为设计研究对象，根据总体技术指标，在确定各工作机构型式和参数的基础上，进行液压系统设计计算，并对该液压系统进行分析与研究。3. 设计要求：1.绘制QY40汽车起重机液压系统原理图（零号）；2.编制QY40汽车起重机液压系统设计计算书；3.撰写QY40汽车起重机液压系统关键技术研究报告。4. 设计（论文）的主要技术指标：1.整机基本参数应符合汽车起重机基本参数标准。2.各工作机构既能单独单独作业又能复合作业，其中主卷扬单独作业时能实现合流。3.发动机功率80KW(2500r/min),最大扭矩300Nm(1650r/min),液压系统压力250Mpa.4.液压系统采用多泵多回路变量液压系统，主、副卷扬和回转采用闭式回路，变幅、伸缩和支腿采用开式回路。操作方式为先导伺服操作。5.所设计的汽车起重机液压系统构成合理，技术性能先进，在满足可靠性前提下具有一定的创新性。技术资料完整、正确。撰写的汽车起重机液压系统关键技术研究报告具有一定的理论性、使用性和独创性。5实现途径及设计规划：阅读起重机方面的书籍（工程起重机），对起重机的结构、工作原理等有一定的认识；阅读液压传动方面的书籍（液压传动及控制），了解各种液压部件的工作原理及其作用，同时挑选出一些可以运用在起重机液压系统上的各种液压部件和子系统；查阅一些相关的国内外最新期刊，了解汽车起重机发展情况和相关技术；阅读一些相关书籍，根据自己的知识水平，结合比较先进的技术设计出比较经济合理的QY40汽车起重机液压系统。 4-5周：查阅资料，撰写实习报告，文献综述和译文。5-7周：系统方案和元件选择，绘制液压系统图。8-11周：液压系统性能验算，编制设计计算书。12 周：结合设计难点，选择专题，资料检索。13-16周：撰写液压系统专题研究报告。 18周：论文答辩报告人签名： 年 月 日指导教师意见： 导师签名： 年 月 日文献综述： 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2 QRIS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，加速级接触器K42不能吸合，K03不可能断电，此时常闭接点也不起作用，即K03在升降机构起动和停止阶段实际上是不工作的。而拒停保护正是工作在起重机停止和起动阶段，因此可以在K03不工作的时间将其借来为拒停保护工作，为此，在K03线圈回路中插入并联接点。一旦因K7触头熔焊导致起重机拒停，并联接点立即断开，K03继电器断电，其常闭接点经06s延时后闭合，接通总断路器Q0的分励脱扣线圈YAOFF，使总断路器跳闸，升降机构制动器断电制动，达到拒停保护的目的。第三个环节是拒停保护起动环节，它由K03延时闭合的常闭接点、K7常开接点、K07常闭接点与总断路器分励脱扣线圈串联而成。总断路器刚合闸的瞬间，K07的常闭接点尚未断开，为此必须在串联电路中接入K7常开接点，否则将导致分励脱扣线圈得电，使总断路器刚合闸就立即跳闸。K07常闭接点的作用是防止K03在执行原设计的功能，即延时切除第3级起动电阻时，导致总断路器误跳闸。因为在起重机加速阶段，K07常闭接点是断开的，因此分励脱扣线圈不会因K03常闭接点闭合而得电，导致误跳闸。如果起重机起动前制动接触器K7触头已经熔焊，那么一合上总断路器Q0由于并联接点断开，使K03处于断电状态，K03常闭接点闭合，而此时K7常开接点、K07常闭接点均闭合，这样分励脱扣线圈得电，使刚合上的总断路器立即跳闸，阻止起重机在不能制动的状态下起动，消除了事故隐患。为检修安全，将原设计中升降机构控制电源的转换开关Q3由二极改为四极，这样Q3断开时，就切断了升降控制电路与总断路器分励脱扣电路的连接，确保升降控制电路完全断电。Q3可以选用HZ510型四极组合开关。因利用了原设计中的时间继电器，起重机升降机构的拒停保护只需要增加一个中间继电器，并将一个二极组合开关改为四极组合开关，所需费用不大。(二) 起重机电子控制技术为了提高工程起重机作业效率、减轻劳动强度、防止事故、保障人身和设备安全，采用了多种多样的控制装置。操纵与控制已成为起重机的重要问题。要解决操纵与控制问题，仅靠机械和液压是很不够的，因为操纵与控制实际上是信息处理问题。机械和液压信息处理能力低，控制性能差，必须引进信息处理能力强、控制性能良好的电子技术。现就当前工程起重机上采用得电子控制装置作一一概述。1. 载荷力矩限制为了防止由于过大的载荷所引起的倾翻和折臂等事故，在工程起重机上设置了载荷力矩限制器。微机控制力矩限制器的工作原理如如3所示。它是由吊臂角度，长度，起重量，支腿跨矩等检测装置，微机控制装置，显示，报警及执行机构组成。其基本工作原理是，由检测装置通过传感器将吊臂的长度，角度，支腿跨矩等信号，送如微机控制装置。微机控制装置计算出在当前的情况下，起重机允许起吊的最大重量，与传感器测出的起重机实际起吊重量进行比较，如果实际起吊重量达到允许起吊重量的90%，则微机系统通过显示器和蜂音器发出预报警，提醒操作人员小心操作。当比值达到100%时，微机系统通过显示器和蜂音器指示作业人员停止当前作业并通过执行机构限制起重机只能进行安全方向操作，停止一切危险方向的操作。图3 微机控制力矩限制器原理简图2. 反力感知系统 起重作业时，作业人员用眼睛往往不能正确估计吊重的重量，特别目前采用先导液压操纵，减轻了操纵力在操纵时荷重的变化，载荷的起吊下落等情况，司机没有手感，在进行建筑构件吊装和机器设备安装时感到操纵困难。为此，在有些起重机采用了电子感知系统。装置了反力感知系统后，由于有负荷力反馈，司机在操纵杆上可感知吊重的大小，有助于高精度微动操纵。同时可避免由于起吊过猛，吊重摆动等原因引起的人身和设备事故。反力感知系统如图4所示。基本工作原理是检出卷扬马达的压力，通过控制器发出控制电信号，控制电液比例阀产生相应的液压，作用于反力活塞上，使操纵杆上产生负荷反力感觉。 图4 反力感知系统反力感知系统可以通过反力设定装置，根据司机的个人特点和作业类型来设定反力的大小，当认为不需要时，还可以将反力感知系统解除。3. 防碰撞控制工程起重机在狭窄的场地工作时，需要控制其作业范围，即限制起重机的旋转及度及动臂伸缩和变幅范围。常采用示教再先方式来进行控制，先由操作人员按允许工作范围操作一遍，由危机系统记下其轨迹，通过此方式设定作业范围。防碰撞控制装置的原理如图5所示。也可用超声波障碍物检测装置来实现房碰撞控制。其工作原理如图6所示。图5 防碰撞控制装置原理图图6超声波障碍物检测装置为了防止碰撞高压线，引起触电事故和造成供电故障，采用接近高压线自动报警装置，如图7所示。图7 接近高压线自动报警装置原理图检测装置一般采用球形电极，通过静电感应，检测电网的电声强度，然后将微弱信号经前置放大后，通过灵敏度装换处理得出与电网的距离，再与控制基准比较，输出相应的控制信号。4. 吊重控制装置 图8 自动水平移动在高层建筑和高架道路的建设工程中，为了提高作业效率，缩短工期，使操作简便和提高安全性，常采用以下吊重控制装置自动水平移动控制装置。在起重作业中往往需要吊重作水平移动，通常是靠司机操作技术来实现的，司机目视吊重的高度，同时操纵变幅和起升两个手柄，又要观察注意周围情况，操作难度相当大。采用自动水平移动控制装置，只需操纵动臂变幅一个操纵杆，就能平稳、迅速作高精度的水平移动，如图8所示。自动水平移动控制装置的组成如图9所示。由传感器，操纵装置控制微机和电液变换执行装置等组成。传感器包括：角度检测器检出住臂或副臂的角度；旋转编码器检测住卷筒或副卷筒的转动量；压力检测器检出住臂变幅操纵阀的先导操纵压力，作为前反馈输入控制微机；发动机转速传感器检出发动机转速，根据发动机转速来改变系统的增益。由主臂角度可算出主臂上支点的高度，为保持吊重水平移动可算出起升卷筒所需的转动量，来控制卷筒的转动，与旋转编码器测得的卷筒实际转动量作比较进行修正。压力前反馈和根据发动机转速来改
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