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汽车起重机综述论文答辩
汽车起重机综述
【摘要】随着经济建设的迅速发展，我国的基础建设力度正逐渐加大，道路交通，机场，港口，水利水电，市政建设等基础设施的建设规模也越来越大，市场汽车起重机的需求也随之增加。
汽车起重机为安装在标准式或特制汽车底盘上的起重设备。
本篇论文根据工程中常用的汽车起重机，以QY40k液压起重机为例，对其系统组成、功能、工作原理进行介绍，并重点对其液压结构惊醒了详细介绍，并对当前国内外的知名汽车起重机制造厂家，与此同时，结合当前汽车起重机的发展状况，对未来汽车起重机国内外的发展动态与趋势做一下简单描述。
【关键字】汽车起重机液压系统发展状况发展趋势
【正文】
一、汽车起重机的介绍
1.1什么是汽车起重机
汽车起重机是装在普通汽车底盘或特制汽车底盘上的一种起重机，其行驶驾驶室与起重操纵室分开设置。
这种起重机的优点是机动性好，转移迅速。
缺点是工作时须支腿，不能负荷行驶，也不适合在松软或泥泞的场地上工作。
1.2我国汽车起重机的发展
中国的汽车式起重机诞生于上世纪的10年代，经过了近30年的发展，期间有过3次主要的技术改进，分别为70年代引进苏联的技术，80年代引进日本的技术，90年代引进德国的技术。
但是总体来说，中国的汽车式起重机产业始终走着自主创新的道路，有着自己清晰的发展脉络，尤其是进几年，中国的汽车式起重机产业取得了长足的发展，虽然与国外相比还有一定的差距，但是这个差距正在逐渐的缩小。
而且我国目前在中小吨位的汽车式起重机的性能已经完好，能够满足现实生产的要求。
在不久的将来，我国的汽车式起重机行业一定会发展成为一个发展稳定，市场化程度高的成熟产业。
许多专家认为，高速发展的市场，是中国汽车式起重机产业各个厂商有利的技术创新基础和环境。
近几年，中国汽车式起重机产业除了一家较小的公司与日本起重机品牌厂家合资以外，其余厂家一直在追赶国外先进水平的进程中，一直坚持自主的技术创新道路，基本上没有整体引进国外技术的做法，也使的中国汽车式起重机产业在达到和接近国际先进水平的同时，在产品技术上有明显的中国特质。
中国汽车式起重机已经大量使用PLC可编程集成控制技术，带有总线接口的液压阀块，液压马达，油泵等控制和执行元件已较为成熟，液压和电器已实现了紧密的结合。
可通过软件实现控制性能的调整，大幅度简化控制系统，减少液压元件，提高系统的稳定性，具备了实现故障自动诊断，远程控制的能力。
当前我国新一代汽车起重机产品，起重作业的操作方式，大面积应用先导比例控制，具有良好的微调性能和精控性能，操作力小，不易疲劳。
通过先导比例手柄实现比例输送多种负荷的无级调速，有效防止起重作业时的二次下滑现象，极大的提高了起重作业的安全性、可靠性和作业效率。
部分大型汽车式起重机还在伸缩臂上使用了单缸插销的伸缩技术，通过液压销作用，以单个液压油缸可完成多节伸臂的运动，并达到各种工况的程度控制和自动伸缩，改变了以往能不油缸加内部绳排的作业方式，使起重机相对更轻，拓展了起重机向更高工作高度发展的空间。
在走向国际市场的过程中，我国汽车式起重机产业近几年品质水平的快速提高，也得到了国际⑶拥护的高度肯定，由于产品使用规范，用户的专业素质较高，出口产品的质量反馈比在过内有了明显的减少，产品反映较好。
这都为中国汽车式起重机行业的发展打下了良好的基础。
1.3汽车起重机的分类
⑴汽车起重机按其起重质量不同，可分为小型、中型、大型和特大型四类。
其中起重量在12t以下者为小型；起重量16t-50t者为中型；起重量65t-125t者为大型；起重量125t以上者为特大型。
⑵按传动装置的形式分，分为机械传动，电力传动和液压传动三种。
液压传动汽车起重机是发展最快，使用最方便，应用最广泛的一种，特别是液压技术和液压元件日臻完善，液压汽车起重机的优势更加突出。
⑶按起重装置在汽车水平面的转动范围分（或转台的回转范围）可分为全回转式和非全回转式两种。
前者的转台可在360度内任意转动，后者的转台回转角度小于270度。
二、汽车起重机的基本构造
以QY40型为例，简述其构造。
QY40全液压汽车起重机外形图
包括发动机，变矩器，变速箱，前、后驱动桥，简称四大件
1.发动机
2.变矩器上有三个泵，工作泵（供应举升，反斗压力油）转向泵（供应转向压力油）变速泵也称行走泵（供应变矩器，变速箱压力油），有些机型转向泵上还装有先导泵（供应操纵阀先导压力油）
3..工作液压油路，液压油箱，工作泵，多路阀，举升油缸和翻斗油缸
4.行走油路：
变速箱油底壳油，行走泵，一路进变矩器一路进档位阀，变速箱离合器
5.驱动：
传动轴，主差速器，轮边减速器
6.转向油路：
油箱，转向泵，稳流阀（或者优先阀）转向器，转向油缸
7.变速箱有一体的（行星式）和分体的（定轴式）两种
2.1QY40型主要参数表
最大起重量Max.RatedLiftingCapacity
kg
40000
最大起升高度Max.LiftingHeight
m
46.8
主臂MainBoom
m
4节11-33.5
副臂Jib
m
2节8.5-13.5
M最大起升力矩ax.HoistingMoment
kN.m
1401
最大起升速度（单绳）Max.LiftingRopeSpeed
m/min
118
回转速度SlewingSpeed
r/min
≤2
外形尺寸QutlineDimension
m
13.65×2.75×3.46
整机重量WeightData
t
37.51
底盘号ChassisModel
自制XZ40
发动机型号DieselModel
斯太尔WD615.61
发动机功率Max.Powerofengline
kw/rpm
191/2600
最大扭矩Max.Torqueofengine
N.m/rpm
828/1600
最小转弯半径Min.TuringRadius
m
12
最大爬坡度Max.Gradeabilitg
%
37
最高行驶速度Max.TraveLingSpeed
km/h
68
接近角ApproachAngle
16
离去角AngleofDeparture
10
支腿距离（纵向×横向）QutriggersDiStance
m
5.45×6.2
2.2工作机构
2.2.1起升机构
图2-1汽车起重机起升结构
起升机构由定量液压马达、减速器、离合器、制动器及主、副卷筒等组成，如图1所示。
主、副卷筒轴前后并列安置，由同一液压马达及闭式圆柱齿轮减速器驱动。
在卷筒轴上装有蹄式离合器，当离合器作用液压缸中通入高压油后，离合器张开使制动毂涨住，并通过制动鼓带动卷筒旋转。
正常情况下，制动器可在制动油钢弹簧力作用下将卷筒刹住。
在吊钩动力升降时，各制动油缸的左腔同时进入压力油，压缩弹簧，使制动器松开。
当吊钩作重力下降时，控制回路的压力油经重力下降操纵阀进入制动油缸左腔，将弹簧压缩，制动器松闸，同时离合器油缸和回油路联通，使离合器脱开。
此时，制动力矩完全靠踏下制动踏板获得。
因此，在扳动重力下降操纵阀时，必须先踏下相应的制动踏板，否则会使吊重失控而掉下。
2.2.2回转机构
图2-2汽车起重机回转结构构造
回转机构由定量液压马达、减速器机会转滚动支撑等组成，如图2所示。
2.2.3起重臂伸缩机构
图2-3汽车起重机起重臂伸缩机构构造
起重臂是由钢板焊制的箱型结构，共三节（基本臂、二节臂、三节臂），汽车起重机起重臂伸缩机构工作原理如图3所示。
二节臂采用一个单级双作用液压缸实现伸缩。
液压缸倒置安装，活塞杆端头用销轴固定在基本臂根部，液压缸中部绞点将缸体连接在二节臂后端。
因此，当从活塞杆端头通入压力油后，二节臂随同液压缸体一同伸出或缩进。
三节臂采用钢丝绳系统进行伸缩。
伸缩钢丝绳一端固定在基本臂前端一侧，然后穿过立装在二节臂前端同一侧的滑轮及平装在三节臂后端的滑轮，再穿过立装在二节臂前端另一侧的滑轮，最后固定在基本臂前端另一侧。
缩臂钢丝绳一端固定在基本臂前端，然后穿过固定在基本臂前端及二节臂尾部的导向滑轮，在固定在三节臂尾部。
这样，但二节臂在液压缸的作用下向外推出时，通过伸臂钢丝绳同时将三节臂拉出；同样，二节臂端回时，通过伸臂钢丝绳将三节臂拉回。
伸缩臂钢丝绳端部均装有调节螺栓，用以调节钢丝绳的长度，使之松紧适当。
各节起重臂相对滑动部位（上、下方及两侧），都装有滑块，以减少磨损。
起重臂全部滑轮均安装在滚动轴承上，以减少伸缩臂事的阻力。
2.2.4变幅机构
起重臂的变幅是由一个前倾安装的双作用液压缸驱动。
液压缸铰接在回转台上，活塞杆铰接在基本臂上，以活塞杆的伸缩改变起重臂仰角，实现变幅动作。
液压缸上装有平衡阀，以保持平稳的便服速度，以及防止液压软管突然破裂时起重臂跌落。
2.2.5支腿机构
支腿为“H”形。
支腿由型钢焊成，两个一组，焊接在车架主梁下表面上。
装有升降液压缸的四个支腿横梁分别装在支腿箱的四个空腹中，可在水平液压缸作用下伸缩。
升降液压缸上端装有双向液压锁，可将活塞杆锁止在任意位置上，以确保支腿的可靠性。
三、液压系统
QY40型起重机液压系统图
各液压回路组成原理和性能分析
3.1主副卷扬回路
主副卷扬回路如图3-1所示：
图3-1主副卷扬回路
主副卷扬油路由双向电液比例排量调节泵和双向定量马达构成两个容积调速闭式油路，在主卷扬单动情况下，副卷扬泵通过一电磁换向驱动一液压换向阀向主卷扬油路供油，两泵合流，提高主卷扬作业速度。
通过操作先导手柄可以双向改变油泵排量，调节马达转速。
回路中设置有功率限制器，从而限制油泵最大功率，防止发动机过载。
为避免二次起升下滑和下降下滑，回路中设置有压力记忆阀。
3.1.1性能要求
副卷扬不工作或低压轻负载时，主泵合流工作；起、制动平稳，微动性好；重物停在空中任意位置能可靠制动。
3.1.2主要元件
泵1
（2）、马达5（6）、冷却阀13-1（13-2）、益流阀12-1（12-2）、压力记忆阀8-1（8-2）、单向可调节流阀9-1（9-2）、制动油缸10-1（10-2）、二位三通液压先导换向阀11-1（11-2）、或门型梭阀16-1（16-2）、功率限制器17-1（17-2）、三位四通液压先导换向阀14、三位六通电磁换向阀15。
3.1.3主要回路
油主路（含补油油路）、冷却油路、防过载油路、记忆阀油路、合流控制油路、防二次下滑油路。
3.1.4功能实现和工作原理
1.主卷扬泵与副卷扬泵合流工作状态（起升）
如图3-1所示
A）控制油路（含电路）
37-3（左移）电流1-4（下）（1-4上移）
1-4油箱
泵11-21-41-3（下）
1-3（上）油箱（1-1输出流量）
38-3（左移）电流2-4（下）（2-4上移）
泵22-4油箱
2-22-42-3（下）
2-3（上）油箱（2-1输出流量）
制动器打开：
1211-1（上）9-110-1（10-1制动打开）
B路（↑）8-1（+）
B）主油路
主泵：
115
泄油13-1（左）12-1油箱
副泵2-114（下）5
2-2DF2（+）泄油13-1（左）12-1油箱
2.主卷扬泵与副卷扬泵合流状态（下降）
A）路（含电路）
37-4（右移）电流1-4（上）（1-4下移）
1-4油箱
泵11-21-41-3（上）
1-3（下）油箱（1-1输出流量）
（由于利用换向阀14可以在下降时不必对副泵进行换向控制）
38-3（左移）电流2-4（下）（2-4上移）
泵22-4油箱
2-22-42-3（下）
2-3（上）油箱（2-1输出流量）
制动器打开油路与起升状态相同。
B）主油路
主泵：
115
泄油13-1（右）12-1油箱
副泵2-114（上）5
2-2DF1（上）泄油13-1（右）12-1油箱
3.主卷扬回路分流状态
主卷扬回路分流起升、控制都和合流时的相同，下降时的工作状态跟起升时的操作方式基本相同，只是泵的操作方式跟起升时相反而已。
4.副卷扬回路分流状态（起升）
A）控制油路（含电路）
38-3（左移）电流2-4（下）（2-4上移）
泵22-4油箱
2-22-42-3（下）
2-3（上）油箱（2-1输出流量）
制动器打开：
2215（常）11-2（上）9-210-2（10-2的刹车打开）
B路（↑）8-2（+）
A）主油路
泵2：
216
泄油13-2（左）12-2油箱
5.副卷扬回路分流状态（下降）
下降时跟起升时相同，只是泵的操作方向跟起升时相反。
6.恒功率控制
如3-2所示：
图3-2功率控制回路
压力过高17-1-1左移17-1-2开口变大控制油压力降低泵的倾角变小，流量降低；
压力过低17-1-1右移17-1-2开口减小控制油压力升高泵的倾角变大，流量变大；
3.2回转回路
回转回路如图3-3所示：
图3-3回转回路
回转油路所需功率较小，因此采用小排量的双向电液比例排量调节泵和双向定量马达构成闭式容积调速回路。
油泵中设置有电液比例伺服变量机构，辅助泵，缓冲补油阀，马达两腔并联有冲洗阀，其作用和工作原理与主副卷扬油路中的有关分析相同。
由于回转功率小，回转油路没有设置功率限制装置。
回路中装有电磁浮动阀，DF4通电后，二位四通阀换向，锥阀控制腔与油箱接通，锥阀开启，回转马达两腔连通形成短路，上车部分在回转方向上可以浮动，从而避免了起重机因起升高度大、起吊重物不易对中而使臂架和卷扬机构承受的不必要的侧向偏载。
3.2.1性能要求
具有独立工作能力；工作过程中可防止“打停现象”和自由摆动；微动性能好。
3.2.2主要元件
泵3、电磁浮动阀19、冷却阀13-3、益流阀12-3、马达7、二位三通电磁阀18、制动油缸10-3
3.2.3主要回路
主油路（含补油油路）、冷却油路、制动油路、变量操纵控制油路
3.2.4功能实现和工作原理
1.向左旋转
A）控制油路
38-1（左移）电流3-4（下）（3-4上移）
泵33-4油箱
3-23-43-3（下）
3-3（上）油箱（2-1输出流量）
制动器控制油路
3-2DF3（+）10-3（右）（制动器18打开）
B）主油路
37
泄油13-3（左）12-3油箱
2.向右旋转
A）控制油路
38-2（右移）电流3-4（上）（3-4下移）
3-4油箱
泵33-23-43-3（上）
3-3（下）油箱（2-1输出流量）
制动器控制油路跟向左转相同。
B）主油路
37
泄油13-3（右）12-3油箱
3.自由滑转对中
19-2（+）19-1（+）（马达7处于浮动状态）
3.3伸缩回路
伸缩回路如图3-4所示：
图3-4伸缩回路
此伸缩回路采用电磁液动阀组来控制各臂的伸缩，除了不能同步伸缩外，其他的伸缩方式都可以。
3.3.1性能要求
起、制动平稳，各缸应具有一定的伸缩选择性能；
3.3.2主要元件
单向定量泵（4与变幅、支腿回路共用）、电液比例换向阀（24）、二位六通转阀（23）、缸（25、26、27）、电磁-液控组阀（30、31）、平衡阀（29）、单向阀组（28）
3.3.3主要回路
缸25、26、27伸出、缩回油路，控制油路
3.3.4功能实现和工作原理
1.缸25伸出
A）控制回路
35-1（常）35-4（下位）（向伸缩臂油路通油）
37-2（右移）电流24（右）油油箱（24左移）
23右转（切换成伸缩状态）
B）主油路
435-4（下位）24（右）23（左）B2530-1（上）
29-1（开）25（无杆腔）（缸25伸出）
25（无杆腔）A23（左）24（右）油箱（回油）
2.缸25缩回
A）控制回路
35-1（常）35-4（下位）（向伸缩臂油路通油）
37-1（左移）24（左）油箱（24右移）
23右转（切换成伸缩状态）
B）主油路
435-4（下位）24（左）23（左）A25（有杆腔）（缩回）
25（无）29-1（开）30-1（上）2523（左）24（左）油箱（回油）
3.缸26伸出
A）控制回路
35-1（常）35-4（下位）（向伸缩臂油路通油）
37-2（右移）电流24（右）油油箱（24左移）
23右转（切换成伸缩状态）
DF5（+）30-2（上位）30-1（下位）（连通缸26油路）
B）主油路
435-4（下位）24（右）23（左）2530-1（下）31-1（上）
29-2（开）26（无杆腔）（缸26伸出）
26（有杆腔）25（有杆腔）23（左）24（右）油箱（回油）
4.缸26缩回
A）控制回路
37-1（左移）24（左）油箱（24右移）
其它的跟伸出相同
B）主油路
435-4（下）24（左）23（左）25（有杆腔）26（有杆腔）（26缩回）
26（无杆腔）29-2（开）31-1（上）2630-1（下）2523（左）
24（左）油箱（回油）
5.缸27伸出
A）控制油路
DF6（+）31-1（下位）
其它的跟缸26伸出控制一样
B）主油路
跟缸26伸出相似
6.缸27缩回
控制和主油路跟缸26缩回相似
3.4变幅回路
变幅回路如图3-5所示：
3.4.1性能要求
起落臂平稳，微动性好，变幅在任意值允许位置能可靠锁死
设有二次液控单向阀锁住保护装置
3.4.2主要元件
泵（4）、电液比例换向阀（24）、二位六通转阀（23）、平衡阀（22）、单向阀（21）、变幅缸（20）
3.4.3主要回路
变幅缸起臂、变幅缸落臂
3.4.4功能实现和工作原理
图3-6变幅回路
1.变幅缸起臂
A）控制回路
35-1（常）35-4（下位）
23（常）（变幅状态）
37-2（右转）24（右）油缸（24左移）
B）主油路
435-4（下）24（右）23（右）222120（无杆腔）（起臂）
20（有杆腔）2324油箱（回油）
2.变幅缸落臂
A）控制回路
35-1（常）35-4（下位）
23（常）（变幅状态）
37-2（左转）24（左）油缸（24右移）
B）主油路
435-4（下）24（左）20（有杆腔）（变幅缩回）
20（无杆腔）21（开）22（开）23（右）24（左）油箱（回油）
3.5支腿回路
支腿回路如图3-7所示：
本机采用H式支腿回路，具有防软腿、掉腿和单独调节各支腿伸缩的装置，操作方便，工作安全可靠等特点。
3.5.1性能要求
要求水平液压缸和竖直液压缸伸缩方便；支撑平稳；可防止软腿现象；可单独对各支腿进行调节；在锁死的时候油缸不发生油液泄露。
3.5.2主要元件
泵4、益流阀12、水平液压缸（32）、竖直液压缸（33）、液控单向阀（34）、支腿油路控制阀组（35-1～35-4）、支腿油路转阀（36）
3.5.3主要回路
水平伸缩油路；竖直伸缩油路
图3-8支腿回路
3.5.4功能实现和工作原理
1.支腿伸出
A）控制回路
35-2（左位）（水平伸缩液压缸打开）
35-1（左位）35-4（下位）35-1油箱（向支腿回路通油）
35-3（左位）（竖直伸缩液压缸打开）
36（旋转）（对各支腿进行竖直方向调节）
B）主油路
435-4（上位）35-2（左）32（无杆腔）（水平油缸伸出）
32（有杆腔）35-235-3（常）油箱（回油）
435-4（上位）35-2（常）35-3（左）3633（无杆腔）（支腿伸出）
33（有杆腔）35-3油箱（回油）
为了提高支腿伸缩速度也可以同时打开35-2和35-3使水平和竖直液压缸同时伸出，不过为了安全还是常采用分步伸出的方式。
2.支腿缩回
支腿缩回跟伸出基本相同，只是把35-2、35-3换成右位就行了。
对各支腿进行调节时，只需要把36转向相应的支腿位，把35-3打开就行了。
四、汽车起重机的安全操作
起重机前方禁止作业，即吊钩重心在起重作业时不得超过回转中心与前支腿（左右）接地中心线的连线。
在起重量指示装置有故障不能使用的情况下，应按起重性能表规定确定起重量，必须规范汽车起重机操作行为，确保安全无误。
起吊重物时不准落臂；必须落臂时应将重物放下重新升起作业；落臂时油门要小，抬臂时油门要大；回转动作要平稳，不准突然停转；作业前要认真检查，禁止使用不合格的钢丝绳和起重链；起吊重物时不准落臂；必须落臂时应将重物放下重新升起作业；落臂时油门要小。
五、汽车起重机生产公司
5.1国内汽车起重机生产公司
中联重科、三一重工、河南郑起、京城重工、柳工、徐工、龙工等。
5.2国外国内汽车起重机生产公司
卡特彼勒美国，小松制作所、日立建机日本，科勃海尔德国，沃尔沃建筑设备瑞典，山特维克瑞典，特雷克斯英国，阿特拉斯·科普柯瑞典。
六、汽车起重机的发展趋势
6.1国内汽车起重机发展趋势
我国的汽车式起重机的生产企业要想在本领域生存与发展，需要做的事情还很多，由于市场需求的增大，也要求生产企业不断创新，在保证起重机性能的基础上还要不断开发出更大吨位的新产品，满足市场的需求。
只有这样才能从市场中获得养分和活力使自己生存，在生存中发展，在发展中壮大。
主要的发展趋势应该有以下几点：
6.1.1扩大产品的品种。
在企业内部应建立完善的产品研究和开发体系，使产品系列化，品种齐全，要形成大中小完整系列，增多产品数量，使生产规模不断的扩展。
6.1.2增大起重力矩。
目前我国生产的汽车式起重机大多是50吨以下的中小吨位的起重机，大吨位生产的很少，而，
随着社会的发展，对机动灵活的大型起重机械的需求越来越大，这都是汽车式起重机发展的养分，
所以增大其中力矩迫在眉睫。
6.1.3增加起重机功能。
随着国民经济的快速发展，用户对汽车式起重机的使用上的要求越来越多，希望能够一机多用，已经不仅仅是在搬运重物时使用，而是满足在不同环境和工种的使用，这些都为未来发展
找清了方向。
6.1.4全力打造自己的品牌。
目前中国的汽车起重机生产企业，缺少自己的专业研究人员和开发队伍，而是去模仿别人生
产的成品，没有发展方向和竞争力。
未来经济的全球化以及由此引发的一系列问题，使得竞争手段从传统的产品，价格等层次转嫁到品牌的竞争上来。
所以各大汽车式生产企业应该努力打造自己的品牌，从而使自己发展壮大。
6.1.5开创自我空间占领市场。
我国的各大汽车式起重机生产企业要不断创新，大胆进行运行急智的改革，面向市场，结构
优化，人员重组，引进设备，进行刻苦的技术研发，在不断完善自我的前提下，占领市场。
6.2国外汽车起重机发展趋势
6.2.1设计、制造的计算机化、自动化
近年来，随着电子计算机的广泛应用，许多国外起重机制造商从应用起重机辅助设计系统（C
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