辽工大汽车起重机总体及支腿机构设计说明书

计算与说明结果

计算

项目

第一章概述

第一章1.1引言

绪论汽车由于机动性能好而一直在工程施工和城市建

引言设中担负着重要角色。在国内市场上随着国家扩大内

需政策的推动、投资的提高、个体和私营用户的壮

大，2023年以来汽车起重机市场总量大幅上升，可

以说市场巨大。

汽车起重机是轮式起重机的一种。通常习惯把装在通

用或专用载重汽车底盘上的起重机称为汽车起重机。

由于汽车起重机底盘为通用或专月汽车底盘，故汽车

起重机具有载重汽车的性能。

1.汽车起重机具有如下优点：

1）行动自由。在它的起重能力及外形尺寸允许条件

下，可以在整个工厂内或货场内承担绝大部分的起重

_L作。

2）除了作为一台起重机使用之外，可以在臂架上配装

各种拉铲抓斗、挖沟器和铲子进行其它工作。

3）不需要架空轨道等固定结构，因此可使基建投资、

生产成本或维修费用减少。

4）自身具有独立的动力装置，不需要装设馈电电缆或

分类方法接触导电装置。

5）它可以把载荷放在地面上，地面下或比汽车起重机

更高的地方。

2.分类方法重要有：

1）按起重量分类：

轻型汽车起重机（起重量在5吨以下），中型汽车起

重机（起重量在5-15吨），重型汽车起重机（起重

量在15-50吨）。超重型汽车起重机（起重量在50

吨以上）。近年来，其起重量有提高的趋势，如今已

生产出50-100吨的大型汽车起重机。

2）按支腿形式分：

2）按支腿形式分：

计算项目计算与说明结果

蛙式支腿、X式支腿、II型支腿。蛙式支腿跨距较小

仅适合于较小吨位的起重机。X式支腿容易产生滑

移，也很少采用；H型支腿可实现较大跨距，对整机

的稳定有明显的优越性，所以我国目前生产的液压汽

车起重机多采用H型支腿。

3）按传动装置的传动方式分：

机械传动、电传动、液压传动三类。

4）按起重装置在水平面可回转范围（即转台的

回转范围）分：

全回转式汽车起重机（转台可任意旋转360°）

和非全回转式汽车起重机。

5）按吊臂的结构形式分：

重要检查折叠式吊臂、伸缩式吊臂和桁架式吊臂汽车起重机。

项目及性3.重要检查项目及性能指标

能指标1）汽车起重机的强度、刚度、稳定性，各构件在腐蚀

性工作环境下的最小尺寸，抗倾覆稳定性应符合

GB3811-83《起重机设计规范》的规定。

2）汽车起重机的基本参数应符合JB/T1375-92《汽

车起重机和轮胎起重机基本参数》的规定。

3）汽车起重机的安全性能应符合GB6O67-85《起重

机械安全规程》的规定。

4）汽车起重机的结构、机构、电气等的设计按

GB3811-83《起重机设计规范》的规定。

5）汽车起重机整机稳定性应符合GB6068.3-85《汽

车起重机和轮胎起重机实验规范稳定性的拟定》的规

定。

6）额定起重量表，起升高度曲线和性能参数标牌的规

定及表达方法应符合GB4O31-85《汽车起重机和轮胎

起重机标牌》的规定。

7）起重机安全装置的设立和调试按zbj80002-86《汽

车起重机和轮胎起重机安全规程》的规定进行。

8）汽车起重机性能指标应符合zbj80003-87《汽车起

计算项目计算与说明结果

对纶式起重机的性能、工作效率和安全性提出了

更高的规定。由于当时液压技术、电子技术、汽车工

业的发展新型高强度钢材的不断巴现，使轮式起重机

开始向大型化发展，并且在普通轮胎式起重机的基础

上开发出越野轮胎式起重机，随后又开发出全路面式

起重机。全路面式起重机综合了汽车起重机高速行驶

和越野轮胎式起重机吊重行走及高通过性的特点，在

近20数年得到很大的发展。

目前国外轮式起重机生产国重要有日本、美国、

德国、法国、意大利等。生产厂商有100多个，最著

名的仅有10来家。世界轮式起重机市场重要划分为

以日本为主的亚洲市场、以美国为主的北美市场、以

德国为主的欧洲市场。亚洲约占世界年销售台数的

40%,北美和欧洲各占20%,世界其他地区占20%。

日本市场：从年产量上讲，日本生产的轮式起重

机居世界首位。在1995年4月到1998年3月间，日

本轮式起重机平均年销售量为8140台，其中越野轮胎

式起重机约占日本市场的60%,另一方面是工业轮胎

式起重机和汽车起重机。

德国市场：德国是欧洲最大的轮式起重机生产

国，也是全路面起重机的发源地，数年来他在开发大

型、特大型、特大型轮式起重机方面一直处在领先地

位。2023年4月23-29日，第28届国际工程机械、建

材机械、采矿机械、工程车辆及建筑设备展览会上，

最引人注R的新型轮式起重机利勃海尔LTM11200-

9.1,其起重量为1200t,主臂全伸长度创纪录地达成了

lOOmo主臂和副臂组合能使起升高度达成170m。在

这次展会上特雷克斯展出了一台新型TC40L汽车起

重机。这台最大起重量为401的起重机采用

PPMAC35L全地面起重机的吊臂技术和PPM汽车起

重机的底盘技术，具有结构紧凑、操作简朴和维修方

便的特点。整

德国市场：德国是欧洲最大的轮式起重机生产

国，也是全路面起重机的发源地，数年来他在开发大

型、特大型、特大型轮式起重机方面一直处在领先地

位。2023年4月23-29日，第28届国际工程机械、

建材机械、采矿机械、工程车辆及建筑设备展览会

上，最引人注目的新型轮式起重机利勃海尔

LTM11200-9.1,其起重量为12001,主臂全伸长度创

纪录地达成了100m。主臂和副臂组合能使起升高度

达成170m。在这次展会上特雷克斯展出了一台新型

TC40L汽车起重机。这台最大起重量为40t的起重机

采用PPMAC35L全地面起重机的吊臂技术和PPM汽

车起重机的底盘技术，具有结构紧凑、操作简朴和维

修方便的特点。整

德国市场：德国是欧洲最大的轮式起重机生产

国，也是全路面起重机的发源地，数年来他在开发大

型、特大型、特大型轮式起重机方面一直处在领先地

位。2023年4月23-29日，第28届国际工程机械、

建材机械、采矿机械、工程车辆及建筑设备展览会

上，最引人注目的新型轮式起重机利勃海尔

LTM11200-9.1,其起重量为12001,主臂全伸长度创

纪录地达成了100m。主臂和副臂组合能使起升高度

达成170唳在这次展会上特雷克斯展出了一台新型

TC40L汽车起重机。这台最大起重量为40t的起重机

采用PPMAC35L全地面起重机的吊臂技术和PPM汽车

起重机的底盘技术，具有结构紧凑、操作简朴和维修

方便的特点。整

计算项目计算与说明结果

机全长10.679m、高3.378m,吊臂头部外侧的最小转

弯半径只有9.673m；37.4m的5芾主臂采用双缸、双

索伸缩机构，8m副臂；前支腿为摆动伸缩腿，后支

腿为II型支腿，可以全周吊重；前桥采用

385/65R22.5单胎，后桥采用13R22.5双胎;携带所

有装备］8.6t配重、8m副臂、25t吊钩和一个备胎）

国内轮式的行驶重量为31.9t,最高行驶速度为90km/h,是一

起重机发款性能用称不错的汽车起重机。

展现状美国市场：美国是轮式起重机的竺产大国，在起重机

制造能力及规模上居世界首位。在美国市场上，越野

轮胎式起重机占主导地位,约占市场份额的65%,另一

方面是工业轮胎式起重机和汽车起重机，全路面式起

重机所占份额较小，不到10%。

1.2.2国内汽车起重机发展现状

我国在1957年生产第一台5t机械式汽车起重

机到现在已有50数年历史了，它的生产大体经历了以

下儿个阶段：1957-1966年以生产5t机械式汽车起重

机为主；1967T976年以生产12t以下小型液压汽车

起重机为主；1977-1996年以来16-50t中大吨位液

压汽车起重机产品发展较快。

自1979年开始，我国采用进口汽车底盘和关键

液压件自行生产出了16t,20t液压汽车起重机之后,

国内一些起重机生产厂家采用技贸结合方式，分别引

进日本多田野、加藤、美国格鲁夫和德国利勃海尔、

克虏伯的起重机产品技术，以合作生产的方式相继制

造出25t、35t、45t、50t、80t>125t汽车起重机。

由于受客观条件的限制，当年的技术引进重要着

重体现在技术软件的引进（如产品、图纸、工艺

等），而没有引进全套的先进加工设备，没有与相关

的配套件的引用同时进行，因此国内长时间不能提供

高质量高性能的基础配套件（如液压元件、电子元件

等），到

由于受客观条件的限制，当年的技术引进重要着

重体现在技术软件的引进（如产品、图纸、工艺

等），而没有引进全套的先进加工设备，没有与相关

的配套件的引用同时进行，因此国内长时间不能提供

高质量高性能的基础配套件（如液压元件、电子元件

等），到

计算项目计算与说明结果

了90年代我国汽车起重机的技术水平与世界先进水

平相比曾经一度缩小的差距又拉大了。

当前国内汽车起重机厂自行设计的产品技术水平

大多还相称于国际70年代初期、中期水平，只有少

数产品在吸取国外先进技术基础上，通过更新换代达

成了80年代初的水平。随着国家经济建设的蓬勃发

展，国家重点工程建设项目纷纷上马，一些大型关键

工程一般都采用国际公开招标方式采购机械设备。国

外新型汽车起重机和二手设备大量进入中国市场，使

国内汽车

起重机的国产汽车起重机面临很大的冲击和压力。

差距表国内轮式起重机产品差距重要表现在以下几个方

现。

面：

1.质量稳定性差

部分产品发生初期故障多，保修期内返修率高。

故障多发生在液压系统、底盘、发动机于传动件上。

液压系统渗漏问题普遍存在，其重要因素是制造、装

配工艺不良和密封件质量问题。国内汽车起重机平均

无端障时间仅为93.4ho整机工作寿命按重要零件寿

命计算，约为2023—3000h,而国外同类产品一般可

达成12500ho

2.产品品种单一

轮式起重机是工程机械行业中的一个重要的类别，其

技术含量、机电一体化限度、对使用材料的规定和制

造难度不亚于其他类型的工程机械。国内轮式起重机

的生产重要仍以8-50t汽车起重机为主，某些公司对

全路面起重机产品和越野轮胎起重机产品以及大吨位

汽车起重机开发虽有一定的研究，但是尚未形成商品

供应市场。8t以下微型起重机基本空白，而601以

上大型起重机产量有限，从而形成了一方面形成了生

产力过剩，另一方面许多重点工程所需的大型起重机

尚需进口。

轮式起重机是工程机械行业中的一个重要的类别，其

技术含量、机电一体化限度、对使用材料的规定和制

造难度不亚于其他类型的工程机械。国内轮式起重机

的生产重要仍以8-50t汽车起重机为主，某些公司对

全路面起重机产品和越野轮胎起重机产品以及大吨位

汽车起重机开发虽有一定的研究，但是尚未形成商品

供应市场。8t以下微型起重机基本空白，而60t以

上大型起重机产量有限，从而形成了一方面形成了生

产力过剩，另一方面许多重点工程所需的大型起重机

尚需进口。

计算项目计算与说明结果

3.产品自动化、智能化方面

目前，国外已将自动化技术与机械传动技术相结

合，将先进的微电子技术、电力电子控制技术、液压

技术、数据总线通信技术等应用到机械驱动和控制管

理系统，实现了自动化和半自动化控制，从而大大提

高了起重机的安全性和可靠性，并且减少了发动机的

油耗与排放值。国内产品在这方面差距较大，安全保

护方面的设备可靠性也较差。

4.材料方面

国内除部分产品的某些结构采用了HG60或HQ70刚才

外，重要采用的材料为Q235.Q345.Q395等，而国外

己广泛采用低合金钢和其它轻型材料，并且正酝酿向

超高强度钢发展，所以国产轮式起重机一般显得笨

重，性能也受到较大影响。

汽车起重1.4汽车起重机产品的发展趋势

机的发展

1.提高起重机的起重量

趋势

由于现代工程项目想大型化发展，所需设备和配套构

件的重量在不断增长，对超大型起重设备的需求也越

来越多。

2.微型起重机大量涌现

汽车起重机的微型化是适应现代建设工作的需要而出

现的一种新的发展趋势。走在前面的是F1本的神户制

钢公司，它于10数年前开发的RK70(7吨)型是世界

第一台装有下俯式臂架的“迷你”越野汽车式起重

机。目前，下俯式臂架已成为“迷你”起重机的重要

木小志。

3.混合性起重机在发展

混合型起重机是为了特定用途而开发出来的。如

利勃海尔公司生产的LTL1160型越野汽车起重机就是

为了维修庞大的斗轮挖掘机而专门研制的。德马格双

桥AC25(250全路面起重机,结构非常紧凑，车身长

混合型起重机是为了特定用途而开发出来的。如

利勃海尔公司生产的LTL1160型越野汽车起重机就是

为了维修庞大的斗轮挖掘机而专门研制的。德马格双

桥AC25(250全路面起重机，结构非常紧凑，车身长

计算项目计算与说明结果

9m,非常适应城市狭窄地段工作，所以又称为城市型

起重机,

4.伸缩臂结构不断改善

利勃海尔公司于90年代中期推出的LTM1092/2

(90t)和LTMH60/2(160t),装有6节60米主臂，采

用了装有“Tele山dtik”单缸自动仲缩系统的椭圆形

截面的主臂。

5.数据总线系统得到应用

利勃海尔公司的LTM10302(30t)是世界上首台装有数

据总线管理系统的高技术双桥全路面起重机。它采用

CANBUS(现场总线)，进行发动机传动系各功能块之

间的数据传输与电子控制。它可大大简化布线，提高

整机式配重的作用。

6.静液压传动起重机进入市场

采用静液压传动安装的上车发动机既可以用来驱动起

重机上车各个工作装置，又可以用来驱动行走装置。

此外将发动机横放在上车操纵室后面，使其起到整体

式配重的作用。

7.一机多能，扩大工作范围

意大利马奇蒂公司于1995年推出的MG10.28越野汽

车起重机，使用吊钩时成为10t起重机；安装起重叉

新型汽车

后成为2.5t级伸缩臂叉车；安装双人作业平台后成

起重机的

特点为高空作业车。

1.4.1新型汽车起重机的特点

1.吊臂采用易于定心、对腹板抗失稳能力、抗扭曲变

形能力强的大圆角六边形截面；

2.转台采用立板加筋结构，这种结构在满足强度规定

的同时减轻了重量，提高起重性能，使材料的机械性

能得到进一步运用；

3.采用前悬下沉全景驾驶室专用汽车底盘。这种底

盘车身长，适合较长吊臂的布置(吊臂的增长使整机

的

3.采用前悬下沉全景驾驶室专用汽车底盘。这种底

盘车身长，适合较长吊臂的布置(吊臂的增长使整机

的

3.采用前悬下沉全景驾驶室专用汽车底盘。这种底

盘车身长，适合较长吊臂的布置（吊臂的增长使整机

的

计算项目计算与说明结果

起升高度增长），且乘坐舒适，视野开阔；

4.液压系统增设回转制动阀、液压先到控制阀液控

操纵回路，使回转抗冲击能力增强、操纵更加方便；

5.液压辅件采用新型锥面密封与。型圈相结合的双

重密封，提高管路密封寿命；

6.运用现代化设计和手段开发、编制相关的计算机软

件，提高设计质量和效率。

第二章总体设计

重要的性2.1总体参数的拟定

能参数2.1.1重要性能参数

汽车起重机的重要性能参数是起重机工作性能指

标，也是设计的依据，重要涉及起重量、工作幅度、

起重力矩、起升高度、工作速度、自重、通过性能

等。

1.额定起重量:汽车起重机额定起重量是在各种_L

况下安全作业所允许起吊重量的最大质量值，涉及取

物装置重量。

2.工作幅度:在额定起重量下，起重机回转中心的

轴线距吊钩中心的距离。工作幅度决定起重机的工作

范围。

3.起重力矩：起重机的工作幅度与相应起重量的

乘积为起重力矩，它是综合起重量与幅度两个因数的

参数，能比较全面和确切地反映起重机的起重能力。

4.起升高度：吊钩起升到最高位置时，钩口中心

到支撑地面的距离。在标定起重机性能参数时，通常

以额定起升高度表达。额定起升高度是指满载时吊钩

上升到最高极限位置时从钩口中心至支撑地面的距

离。对于动臂式起重机，当吊臂长度一定期，起升高

度随幅度的减小而增长。

5.工作速度：汽车起重机的工作速度重要指起

升、回终、变幅、伸缩臂机构及支腿收放的速度。起

升速度指吊钩平稳运动时，起吊物品的垂直位移速

度；回转速度指起重机转台每分钟转数；变幅速度指

变幅时，

5.工作速度：汽车起重机的工作速度重要指起

升、回转、变幅、伸缩臂机构及支腿收放的速度。起

升速度指吊钩平稳运动时，起吊物品的垂直位移速

度；回转速度指起重机转台每分钟转数；变幅速度指

变幅时，

计算项目计算与说明结果

幅度从最大（最小）变到最小（最大）所用的时间；伸缩

臂速度指起重臂伸缩时，其头部沿伸缩臂轴线的移动

速度。

6.自重:指起重机处在工作状态时起重机自身的所有

质量，它是评价起重机的综合指标，反映了起重机设

计、制造和材料的技术水平。

参数的拟

定7.通过性能：是汽车起重机正常行使通过各种道路的

能力。汽车起重机通过性能接近一般公路车辆。接近

角、拜别角、离地间隙越大，最小转弯直径越小，说

明整机通过性能越好。

2.1.2QY10型汽车起重机参数设定

及所选底盘的参数情况初定重要技术参数为：

最大额定起重量（kN）:100

最大起重量力矩（kN-m）:300

基本臂长度（m）:7.5

全伸缩臂长度（m）：18.7

主臂最大起升高度（m）:19.9

基本臂最大起升高度（m）:10.0

最大回转速度（r/min）:3.0

底盘的选

择最大到最小幅度变幅时间（s）:35

支腿跨距（纵X横）（m）:3.8X4.1

主臂节数：3

2.2汽车起重机底盘类型的选择

2.2.1底盘的选择

汽车起重机底盘按总体性能可分为通用汽车底

盘、专用汽车底盘二种。通用汽车底盘指通用汽车的

二类底盘。由于原汽车车架的强度和刚度满足不了起

重机在起重作业时的规定，故需要在原汽车底盘上增

设带有固定支腿和回转支撑连接的副车架以实现对上

汽车起重机底盘按总体性能可分为通用汽车底

盘、专用汽车底盘二种。通用汽车底盘指通用汽车的

二类底盘。由于原汽车车架的强度和刚度满足不了起

重机在起重作业时的规定，故需要在原汽车底盘上增

设带有固定支腿和回转支撑连接的副车架以实现对上

计算项目计算与说明结果

车的支撑，所以整个起重机的重心较高，重量也较

大，从而导致整机性能下降。但由于通用底盘的价格

较低，在中小吨位的汽车起重机上比较常用。

专用的汽车底盘是按起重机规定专门设计制造

的。专用底盘轴距较长，车架刚性好，其驾驶室的布

置有三种形式，一是正置驾驶室（与通用汽车同样），

如图2-1-1,二是侧置的偏头式驾驶室（图2-1-2）,

三是前悬下沉式驾驶室（图2-1-3;o正置平头驾驶室

的汽车起重机行驶状态时，臂架放置在驾驶室上面，

所以整车重心较高；侧置偏头式驾驶室的汽车起重

机，其臂架位于驾驶室侧方，行驶状态整机重心大大

减少，但驾驶室视野不良；前悬下沉式驾驶室的汽车

起重机，尽管臂架置于驾驶室上方，但臂架位置不

高，故起重机重心低，其驾驶室悬挂在前桥前面，使

车身较长，适合使用较长臂架，巨乘坐舒适、视野开

阔；局限性之处在于驾驶室悬挂在前桥前，故前桥轴

荷大，同时使车身增长，接近角减小，通过性稍差。

综上所述，我在设计中将优先考虑第一种底盘。

汽车起重机选用通用底盘时，要根据通用载重汽

车的承载能力和最大总质量来选择。中、小型汽车起

汽车起重机选用通用底盘时，要根据通用载重汽

车的承载能力和最大总质量来选择。中、小型汽车起

计算项目计算与说明结果

重机总质量分别约为120%和140%的起重量，即

将汽车满载后的总重量乘上0.70-0.83得到的数值为

改装后的起重机最大额定起重量。为了保持原车轴荷

的合理分派，在总布置时可通过改变上车三较点位置

及配重的重量和距回转中心的位置来调整。

当选用专用底盘时，按起重机总质量和底盘的桥

荷来拟定桥数，按发动机取力器扭矩来选择传动系各

总成。专用底盘的变速箱、传动轴、主传动和桥箱一

般都选用现有的通用汽车底盘部件。汽车起重机的桥

荷受到道路、桥梁标准的限制。在一般双桥起重机底

盘中，若前后桥都是单胎，则前、后桥荷各为总重的

50%:若后桥为双胎，则后桥为70%的总重。在三桥汽

车底盘中，双胎后双桥总载荷为2X40冬的总重，这

QY10汽车重要是按轮胎数目来拟定。

起重机的由于本起重机的额定起重量是10t,属于较小吨

参数

位汽车起重机。

汽车起重机满载时总重为

10X120%〜10X140机即：12t〜14t

工作半径：2m-4m

最大移动速度74km/h

根据以上数据初选通用底盘型号为柳工生产的

QY10汽车起重机底盘，型号为CA5115JQZ:

驱动形式：4X2-1+(1)公路

型

满载总重(t)：11.14

轴距L(mm):4400

桥荷(t)分派前桥/后桥:3.48/7.85

最高车速(km/h):74

最小转弯半径(m)：8

最小转弯半径(m)：8

计算项目计算与说明结果

发动机型号：CA4DE216

发动机额定功率(KW/rpm):117/2400

最大扭矩(N・m/RPM):580/1600

底盘参数

专用底盘型号：CA5115JQZ

驱动形式：4X2

起重能力：12tx3

轴距L(【mn):4400

车辆外型尺寸(长X

宽X高)(mm):

9569X2400X3240

轮距前/后(mm):2023/1823

底盘整体质量(kg):6600

最高车速(km/h):74

最小转弯半径(m)：8

最大爬坡度：30%

发动机型号：CA4DE2-16

发动机最大功率(kw):117(r/min):2400

最大扭矩(N・m):580(r/min):1600

设备组成

车桥载荷(kg):3483/7852

及其功能

分析驾驶室位置：左侧

2.3设备组成及其功能分析

汽车起重机的金属结构以回转平台为界，分为上

车和下车两部分。上车部分由起重臂架、人字架、配

重、回转平台和起重司机室组成；下车部分由车架、

汽车司机室和支腿组成。上车部分可以相对下车部分

旋转。起重机的金属结构将起重机连接成一个整体，

承受起重机的自重以及作业时的各种外载荷。它是多

个结构件的组合，涉及吊臂、转台、底架、支腿等结

构件，以及回转、变幅、伸缩、起升等机构。在作业

汽车起重机的金属结构以回转平台为界，分为

上车和下车两部分。上车部分由起重臂架、人字架、

配重、回转平台和起重司机室组成；下车部分由车

架、汽车司机室和支腿组成。上车部分可以相对下车

部分旋转C起重机的金属结构将起重机连接成一个整

体，承受起重机的自重以及作业时的各种外载荷。它

是多个结构件的组合，涉及吊臂、转台、底架、支腿

等结构件，以及回转、变幅、伸缩、起升等机构。在

作业

计算项目计算与说明结果

过程中，吊臂相对于转台可以变幅与伸缩C而吊

臂与转台的组合结构可绕回转中心36（）度转动。因

此,对整机系统的分析不仅需要将所有的结构件及机

构加以考虑,并且需要将作业过程中的不同载荷工况

加以考虑。为了控制整机分析的规模,模型的建立既

要尽量抱负化、简朴化、典型化，乂要较客观的反映

出整机（特别是结构件连接部位）的应力分布、变形

及失效等问题。汽车起重机最危险的工况是起重作业

工况。它的传力路线是:重物■吊臂-变幅油缸支撑一转

台-回转支撑-底架一支腿-垂直油缸-地面。

汽车起重机重要由支腿装置、回转机构、伸缩机

构、变幅机构、起升机构组成，如图1所示：

（1）支腿装置起重作业时使汽车轮胎离开地

面,架起整车,不使载荷压在轮胎上,并可调节整车的

水平度，一般为四腿结构。

（1）支腿装置起重作业时使汽车轮胎离开地

面，架起整车，不使载荷压在轮胎上，并可调节整车

的水平度，一•般为四腿结构。

计算项目计算与说明结果

（2）回转机构使吊臂实现360度任意回转，在

任何位置可以锁定停止。

（3）伸缩机构使吊臂在一定尺寸范围内可调，

并可以定位,用以改变吊臂的工作长度。一般为2节

或3节套筒。

（4）变副机构使吊臂在150—800之间角度任

纵向行驶意可调，用以改变吊臂倾角.

稳定性

（5）起降机构使重物在起吊范围内任意升降，并

在任意位置负重停止，起吊和下降速度在一定范围内

无级可调。

2.4汽车起重机移动性能分析

2.4.1移动性能分析

2.4.1.1纵向行驶稳定性

汽车起重机在行驶过程中，由于某种因素（如上坡）

使其前轮（转向轮）对地面的法向作用力为零时，则

起重机前轮的偏转不能拟定起重机的行驶方向。此

时，可以认为车辆已失去稳定性，无^去控制其行驶方

向。当后轮（驱动轮）对地面的法向作用力所引起的

牵引力为零时（被下滑力抵消），车辆失去了形式能

力，也破坏了行驶稳定性。

计算项目计算与说明结果

图111为起重机上坡行驶图。此时也许失稳，

地面的反作用力Z1=G1=O,由于上大坡，行驶速度

低，不能做加速运动，故可以忽视一切惯性力和风阻

力。其各作用在后轮与地面接触点02为中心的力矩

平衡如下：Z1L+Ghgsina-GLcosa=0

式中，G为机械总重量，L2为重心离后轴的距

离。当Zl=0时，则Ghgsina-GL2cosa=0.

因此也许失去操纵稳定的极限坡度为

ao=arctanL2/hg

此外，当车辆下滑力接近于驱动轮上的附着力时,

车辆就不能上坡,驱动轮就开始打滑，即

Gsina=Z2(p(当后轮为驱动轮时)

Gsina=(Zi+Z2)(p=(Gccsa)(p(当全轮驱

动时)

综上所知，a3=arctan<l>

横向行驶式中，6为附着系数,此处可用0.7——0.8

稳定性代入。将上式综合可得，汽车起重机行驶的稳

定条件为：

Lyhg>(p

一般汽车起重机重心较低，均能满足上述条

件。

2.4.L2横向行驶稳定性

汽车起重机在弯道上或直线上转向时常受到侧向

力，如离心力、横向风力等。起重机在侧风力作用下

有时克服了车轮的附着力。从而产生侧滑移，或将车

辆横向倾覆。

图11-2为起重机在横向坡上等速转向行驶受力

图

在车辆重心上作用有两个力，起重机自重力G

和；离心力Pjy=GV2/gR,若Zr=0,则车向左倾覆的极

限条件为

22

Tanpo=[(V/gR)hg-B/2|/|hg+V/gR

(B/2)]

计算项目计算与说明结果

x=230〃"〃

图11-2起重机横坡行驶图

就是说横向坡度角不得小于B0,若在水平路面上

（P0=0）,则当转弯半径为R时，车辆转向所允许的

最大速度为VBmax二

若在水平路面上（B0=0）,当转弯半径为R时车辆

牵引计算不致侧滑的允许最大速度为

为了行驶安全,应使侧滑发生在翻车前,故应使

从动轮受>4）,这就是横向行驶稳定性的基本条件.式中，R

力分析

是轮距，一般硬路面的小取0.7——0.8.因此一般汽车

起重机均能满足此公式。

2.5对整机进行牵引计算

1.对从动轮进行受力分析

Pm—

式中：

Pfn一一从动轮上的滚动阻力；

一一从动轮上的轴荷；按照底盘上所给的前桥轴荷

计算，；

一一从动轮上的轴荷；按照底盘上所给的前桥轴

荷计算，Q”=[R]=34.13）W；

计算项目计算与说明结果

fn一—从动轮滚动摩擦系数；

查《工程起重机结构与设计》P224表97,选轮胎型

号：B-d/in12.00-20,起重机桥负荷大，通常采用

高压轮胎。查《起重机设计手册》P363表3-8-17,

断面宽度280mm,外直径1073nim,充气压力

0.32Mpa©

查《工程起重机械底盘构造与设计》PH6表2-

%=24572

1-1,选择密实非粘性土质，通过插入法可查得从动

积极轮受轮滚动摩擦系数黏着系数

力分析则Pfn=Qnfn=34130x0.072=2457/V

2.对积极轮进行受力分析

Pk=T+PfkPfl:=Qk•fk

式中

Pk切线牵引力；

T——牵引力；

外一一积极轮上的滚动摩擦力；P/k=554ON

一一积极轮上的轴荷，按底盘上给的最大轴荷

计算一一积极轮上滚动摩擦系数，

则Pjk=Qk・fk=76950x0.072=5540N

i=2457/V

对整机进行受力分析：尸e=49556N

式中:TVP@

一一工作阻力,对于汽车起宣。

故：

Pk=T+P侬—T=P-%%=2457N

液压系统k

型式粘着力_%=Q0p=76950x0.644=49556N

••T

"第三章液压系统的设计

3.1液压系统型式

3.1.1开式、闭式系统

按油液循环方式不同，液压系统可分为开式

系统和闭式系统。

按油液循环方式不同，液压系统可分为开式

系统和闭式系统。

计算项目计算与说明结果

开式系统是指液用泵从油箱吸油，把用力油输给

执行元件，执行元件排出的油则直接流回油箱（图3-

la）o开式系统结构简朴，液压油可以得到较好的冷

却，油液中杂质易沉淀，但油箱尺寸较大，空气、脏

物容易进入系统中去，会导致工作机构运动的不平

稳。在实际应用中多用于发热较多的液压系统，如具

有节流调速回路的系统。

选用定量一单

闭式系统是指液压泵的排油腔直接与执行元件的进油泵一开式系统

管相连，执行元件的回油管直接与液压泵的吸油管相

连，油液在系统的管路中进行封闭循环（图3-lb）o

闭式系统油箱尺寸小、结构紧凑、执行元件回油管和

液压泵吸油腔直接连通，减少了空气及脏物进入系统

的机会，但油液的冷却条件差，需要辅助泵进行换油

冷却和补偿漏油，结构比较复杂。一般情况下，闭式

系统中的执行元件若采用双作用单活塞杆液压缸时，

由于两腔流量不等，在工作中会使功率运用下降。所

以闭式系统的执行元件一般为马达。

闭式系统

图3-1液压系统图

计算项目计算与说明结果

3.1.2单泵、多泵系统

单泵多泵

按系统中的液压泵数量，液压系统可分为单泵系

系统

统和多泵系统。

单泵系统是指由一个液压泵向一个或一组执行元件供

油的液压系统单泵系统适合于不需要进行多种复合动

作的工程机械，如推土机等铲土运送机械的

液压系统。

多泵系统是多个单泵系统的组合。每台泵可以分别向

各自回路中的执行元件供油。每台泵的功率是根据各

自回路中的功率而定。例如：当系统中只需要进行单

个动作而又要充足运用发动机功率时，可采用合流供

油方式，即几个液压泵流量同时供应一个执行元件，

这样可使工作机构的运动速度加快。

节流控制

系统3.2液压系统的控制

3.2.1定量节流控制系统

定量系统是指采用定量泵的液压系统。定量系统

所用的液压泵为齿轮泵、叶片泵或柱塞泵。由于定量

泵，当发动机转速一定期，流量也一定。而压力是根

据工作循环中需要克服的最大阻力拟定的，因此液压

系统工作时，液压泵功率是随工作阻力变化而变化

的。在一个工作循环中液压泵达成满功率的情况是很

少的，这就导致了发动机的功率损耗。在定量系统

中，执行元件的速度是由控制元件以节流方式控制

的，如图3la,泵输出的流量一定，进入油缸的油

液流量大小由换向阀控制，当需要控制液压缸的速度

时，操纵换向阀使阀芯与阀体之间的流油通道变小，

从而减少

定量系统是指采用定量泵的液压系统。定量系统

所用的液压泵为齿轮泵、叶片泵或柱塞泵。由于定量

泵，当发动机转速一定期，流量也一定。而压力是根

据T作循环中需要克服的最大阻力拟定的，因此液压

系统工作时，液压泵功率是随工作阻力变化而变化

的。在一个工作循环中液压泵达成满功率的情况是很

少的，这就导致了发动机的功率损耗。在定量系统

中，执行元件的速度是由控制元件以节流方式控制

的，如图3-la,泵输出的流量一定，进入油缸的油

液流量大小由换向阀控制，当需要控制液压缸的速度

时，操纵换向阀使阀芯与阀体之间的流油通道变小，

从而减少

计算项目计算与说明结果

流入液压缸的油量，减少的部分通过溢流阀流回油

箱，从而不可避免的导致能量损耗。定量节流控制系

统特点：结构简朴、控制方便、价格便宜、发动机的

功率有一定的损耗。

变量系统

3.2.2变量系统

变量系统是指采用变量泵的液压系统。如变量系

统中用到的恒功率控制的轴向柱塞泵。柱塞泵的功率

调节器中控制活塞右面布•压力油作用，控制活塞左面

有弹簧力作用，当泵的出口压力低于弹簧装置的预紧

压力时，弹簧装置未被压缩，液压泵摆角处在最大摆

用位置，此时泵的排量最大。随着液压泵出口压力的

增高，弹簧被压缩，液压泵的摆角也就随之减小，排

量也随之减少。当液压泵出口压力大于起调压力时，

由于调节器中弹簧压缩力与其行程有近似双曲线的变

化关系，因而在转数恒定的情况下，液压泵与流量也

呈近似双曲线关系，这样液压泵在调节范围之内始终

保持恒功率特性。由于液压泵工作压力随外载荷大小

而变化，因此，可使工作机构的速度随外载荷的增大

而变小，或随外载荷的减小而I曾人，使发动机功率在

液压泵调定范围内得到充足的运用。其缺陷是结构和

各机构油制造工艺复杂、成本高。

路组成及

3.3液压系统设计

其特点

（一）各机构油路组成及其特点

QY10型汽车起重机工作机构涉及起升机构、臂

架变幅机构、臂架伸缩机构、回转机构、液压支腿

等。各工作机构油路组成及特点如下：

QY10型汽车起重机工作机构涉及起升机构、臂

架变幅机构、臂架伸缩机构、回转机构、液压支腿

等。各工作机构油路组成及特点如下：

计算项目计算与说明结果

1.起升油路：用以提高和放下重物C应具有：

(1)一定的提高能力和提高速度。通常单绳速度

在48-160m/min,卷筒的力矩应能从零逐步增长到最

大值。

(2)工作平稳，特别重物下降时，应防止由于载

荷的自重作用导致超速降落。

(3)微动性能好，防止载荷就位时发生冲击，微

动速度不大于0.25-0.4m/minc

(4)调速方便，可以实现重载低速、轻载高速的

起升、下落功能。

为满足上述规定，起升油路应具有下列特点：

(1)在重物下降时有限速措施

目前重要有两种方法，用平衡阀限速及用单向节

流阀和液控单向阀限速。平衡阀限速特点是工作平

稳，安全可靠，但能量损失大，并转换成热能使液压

系统油温

升高。单向节流阀和液控单向阀限速特点是元件

简朴，体积小，安全可靠，能量损失低；但起闭动作

较快，使工作平稳性较差。现国内重要采用平衡阀限

速。

(2)速度可调节

调速方法有三种：一、调节发动机油门改变转

速，控制液压泵输出流量和控制换向阀节流开度的联

合调速。二、运用变量液压马达调速。三、通过多泵

有级调速。

(3)起升机构用液压马达

驱动起升机构的液压马达有高速和低速马达之

分，两者各有利弊。目前国内多采用前一种，由于其

工艺性好、性能稳定、工作寿命长、制动器尺寸小、

价格较低。低速马达因历史较短、工艺性较差、国内

制造经验局限性、容积效率较低、价格较高等因素使

用的较少，但它可直接驱动卷筒，使起升机构大为简

化。

2.变幅油路：变幅机构用以改变作业幅度和作业

高度。规定能带负载变幅，变幅动作要平稳可靠，变

幅速度在1.08-2.5rad/min左右。由于落臂时与负

载运动方向一致，有自动增速的趋势，要采用限速措

施"变幅液压缸有单缸、双缸之分，单缸使用一个平

衡阀，容易调整，结构简朴；双缸采用两个平衡阀不

易调整一致，很难保证