全地面起重機(jī)簡(jiǎn)介

全地面起重機(jī)，又稱全路面起重機(jī)，英文名All terrain crane。

我國(guó)已實(shí)現(xiàn)行業(yè)內(nèi)的千噸級(jí)全地面起重機(jī)的研發(fā)生產(chǎn)，這將使國(guó)內(nèi)的全地面起重機(jī)市場(chǎng)控制在中國(guó)企業(yè)自己的手中。

底盤設(shè)計(jì)技術(shù)中的關(guān)鍵是油氣懸架系統(tǒng)和多橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)，這兩項(xiàng)技術(shù)是全地面起重機(jī)的獨(dú)有技術(shù)。下面對(duì)油氣懸架系統(tǒng)進(jìn)行探討。

油氣懸架系統(tǒng)多橋底盤的必要條件，除了能起到多軸平衡的作用外，還能起到增加整機(jī)側(cè)傾剛度、克服制動(dòng)前傾、調(diào)節(jié)車架高度和鎖死懸架等功能。油氣懸架系統(tǒng)由油氣彈簧和配流系統(tǒng)組成。油氣彈簧是用氣體作為彈性元件，在氣體與活塞之間引入油液作為中間介質(zhì)；而配流系統(tǒng)則利用油液的流動(dòng)，平衡軸荷、阻尼振動(dòng)、調(diào)節(jié)車身高度等。油氣懸架系統(tǒng)有以下優(yōu)點(diǎn)。

增強(qiáng)承壓能力油氣彈簧以鋼筒蓄能器作為彈性元件，能夠承受很高的壓力，通?？蛇_(dá)20MPa，因而體積小、質(zhì)量輕，用于重載軸荷時(shí)質(zhì)量比鋼板彈簧輕50%以上。

提高行駛的平順性油氣彈簧可以獲得很好的彈性特性曲線和較低的固有頻率，因而汽車的行駛平順性和舒適性大大優(yōu)于鋼板彈簧懸架，并減小了整車對(duì)地面的沖擊力。油氣懸架的變剛度彈性特性曲線可以防止發(fā)生懸架擊穿，對(duì)于越野行駛非常重要。

有效地平衡軸荷油氣懸架系統(tǒng)可以通過管路的連接，將不同車軸的油氣彈簧油缸連接起來，起到平衡軸荷作用。

增加整機(jī)的側(cè)傾剛度當(dāng)車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于離心力的作用，重心轉(zhuǎn)移，因而整車明顯傾斜。油氣懸架系統(tǒng)將左、右油氣彈簧串聯(lián)，可以大大加強(qiáng)整車的側(cè)傾剛度。選擇油氣懸架液壓缸最佳大、小腔面積比可以獲得理想的側(cè)傾剛度。同理，如果將前、后油氣彈簧油缸串聯(lián)，可以提高整機(jī)縱角向剛度，克服制動(dòng)點(diǎn)頭現(xiàn)象。

在技術(shù)方面已經(jīng)達(dá)到一個(gè)新的高度了，不過也不能利用技術(shù)去做一些比較危險(xiǎn)的項(xiàng)目，不要挑戰(zhàn)臨界值，最好能在保證安全的情況下工作。從安全的角度講完全不可以不支腿吊重，這樣很危險(xiǎn)，尤其是車身是使用彈簧鋼板的吊車更不行。

1、 制動(dòng)系統(tǒng)選型分析

1.1 制動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

行車制動(dòng)采用雙管路氣制動(dòng)，連續(xù)制動(dòng)采用液力阻尼器，手制動(dòng)采用氣控彈簧加載來實(shí)現(xiàn)，行車制動(dòng)器采用氣壓驅(qū)動(dòng)楔塊式張開裝置的雙向雙領(lǐng)蹄制動(dòng)器結(jié)構(gòu)。

1.2 制動(dòng)系統(tǒng)主要元器件選型分析

1.2.1 制動(dòng)器

行車制動(dòng)采用楔塊式制動(dòng)器有以下優(yōu)越性：①效率高；②有間隙自調(diào)機(jī)構(gòu)，保證使用過程中有良好的制動(dòng)力匹配以及良好的方向穩(wěn)定性；③熱穩(wěn)定性及高速制動(dòng)性能好。該制動(dòng)器的另一個(gè)顯著特點(diǎn)是，氣室可以直接安裝在制動(dòng)器的底架上，以達(dá)到“凈化”車橋的目的。

1.2.2 液力阻尼器

液力阻尼器是利用油液的粘滯阻力來產(chǎn)生制動(dòng)力矩的裝置。該元件的特點(diǎn)是，車速越高，產(chǎn)生的阻力越大。其持續(xù)制動(dòng)能力可由下式來確定：

G×V×(i-f)×3600/778=Hrad×Arad×(Trad (1)

式中，Arad──散熱器的冷卻面積，m2；i—道路坡度，°；Hrad──發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器的傳遞系數(shù)，Kcal/h·　(F·m2；f—滾動(dòng)阻力系數(shù)；V—車速，m/s；G—車重，N；(Trad—散熱器中水和空氣的平均溫差，(F；

通過式（1）可以確定在給定的道路坡度、路面狀況且不使用主制動(dòng)器時(shí)，該車的最大安全行駛速度。

2油氣懸掛對(duì)制動(dòng)性能的影響

2.1 靜不定問題

為六軸車，采用油氣懸架后，克服一一般懸架結(jié)構(gòu)帶來的靜不定問題，使得該車各車軸上的軸荷與路面結(jié)構(gòu)形狀無關(guān)。

2.2 縱向尺寸為16900mm，整備質(zhì)量約72000kg，采用油氣懸掛并作適當(dāng)布置，使制動(dòng)過程中軸荷轉(zhuǎn)移較?。ǖ缆犯街禂?shù)(=0.8時(shí)其轉(zhuǎn)移量約為4.5%），而且第三、四軸軸荷基本恒定不變。

2.3 制動(dòng)點(diǎn)頭現(xiàn)象

油氣懸掛的剛度（C）可用下式來表示：

Vk0 dA Vk0 dV

c=(P0── —1) ── —AKP0── ── (2)

Vk df Vk 1 df

式中，P、V、P0、V0分別為任意位置及靜平衡時(shí)，氣體的絕對(duì)壓力和容積；K—多變系數(shù)；V=A×H，H—折算高度，A—有效面積，這里A為常數(shù)；f—高度位移。

對(duì)車輛多制動(dòng)工況下懸架變形分析和計(jì)算表明，由制動(dòng)產(chǎn)生的軸荷轉(zhuǎn)移不引起點(diǎn)頭現(xiàn)象。

3 整車制動(dòng)安全性能分析

3.1 制動(dòng)效能分析

3.1.1 制動(dòng)時(shí)間t

制動(dòng)系統(tǒng)可作簡(jiǎn)化：制動(dòng)時(shí)間由兩部分組成。其一：輔助時(shí)間t1，為制動(dòng)管路氣壓由0上升到90%最大壓力所消耗的時(shí)間；其二：為制動(dòng)持續(xù)時(shí)間t2。

1）制動(dòng)輔助時(shí)間t1

t1=t11 t12 t13 (3)

式中，t11──滯后時(shí)間，t11=l2/c,s；l2──制動(dòng)閥與制動(dòng)氣室間的距離，m；c──制動(dòng)液中聲速，m/s；t12──由制動(dòng)氣室推桿克服間隙所需位移引起的時(shí)間。

t12=(V0 Vs)(0.007l1 0.025l2),s

式中，V0──在活塞或膜片產(chǎn)生任何位移之前需充滿的制動(dòng)氣室的容積，m3；Vs──消除間隙所需充滿的制動(dòng)氣室的容積，m3；t13──制動(dòng)管路壓力達(dá)到儲(chǔ)氣筒最大壓力90%所需的時(shí)間,s，t13=0.042(l1 l2)(Vs V0 V2),s，V2──連桿制動(dòng)閥與制動(dòng)氣室的制動(dòng)管路的容積，m3。式中未列參數(shù)，由此根據(jù)給定的條件可得出輔助時(shí)間值。

2）制動(dòng)持續(xù)時(shí)間t2

制動(dòng)過程中，制動(dòng)器開始發(fā)生作用至車輛停止所用的時(shí)間t2：

t v2 1

t2=∫dt=∫ —dv,s (4)

0 V1 j

式中，V1──制動(dòng)初速度，m/s；V2──制動(dòng)末速度，m/s；j──制動(dòng)減速度，m/s2；

3.1.2 制動(dòng)距離S

分別由對(duì)應(yīng)于上述制動(dòng)時(shí)間所產(chǎn)生的距離組成。

t13 V2 t

S=(t11 t12 —)V1 ,∫ ∫jdvdt,m (5)

2 0 0

式中參數(shù)如前所述

3.2 制動(dòng)時(shí)車輛的方向穩(wěn)定性

由于該車采用多軸轉(zhuǎn)向（第1、2、3、5軸）和多橋驅(qū)動(dòng)（越野行駛時(shí)，第1、2、3、5、6軸驅(qū)動(dòng)；公路行駛時(shí)，第5、6軸驅(qū)動(dòng)），故在制動(dòng)過程中為保證良好的方向穩(wěn)定性，要求做到：

1）防止在干燥路面上以高減速度制動(dòng)時(shí)，后輪過早抱死，失去穩(wěn)定性。

2）防止在滑溜路面上以低減速度制動(dòng)時(shí)，前輪過早抱死，失去轉(zhuǎn)向能力。

車輛制動(dòng)過程中，各車輪被利用附著系數(shù)（f）與制動(dòng)強(qiáng)度（q）的關(guān)系，可以明確反映出制動(dòng)過程各工況各車軸的抱死情況，即制動(dòng)穩(wěn)定性能。

3.2.1 制動(dòng)過程中受力分析

制動(dòng)過程中受力分析力學(xué)模型。

3.2.2 確立數(shù)學(xué)模型

六根橋中，第1和2軸、3和4軸、5和6軸各組成一個(gè)獨(dú)立的油氣懸掛系統(tǒng)，通過“釋放自由度法”，借助整車受力分析模型建立子力學(xué)模型和相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。經(jīng)分析計(jì)算，可以得出該機(jī)在各種制動(dòng)強(qiáng)度（qi）下的各軸軸荷

3.2.3 確定被利用附著系數(shù)

各軸在各種制動(dòng)工況下被利用附著系數(shù)（fi）可以用下式來確定：

fi=β(i)×qi×G/Zi (6)

式中，β(i)—第i軸制動(dòng)力分配系數(shù)，i=1，2……6；Zi—第i軸軸荷，N；G—整機(jī)重量，N；

3.3 試驗(yàn)及計(jì)算結(jié)果

汽車起重機(jī)制動(dòng)效能的計(jì)算值及試驗(yàn)結(jié)果。

利用附著系數(shù)計(jì)算值及表2試驗(yàn)表明，該機(jī)無論在干燥路面或滑溜路面，其方向穩(wěn)定性均滿足要求。

4 結(jié)論

1）試驗(yàn)結(jié)果和分析均表明，該車的制動(dòng)效能及方向穩(wěn)定性良好。制動(dòng)元器件適合并滿足了該車的各種工況。該車制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選型是成功的。

2）本文提出的制動(dòng)性能計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)相吻合。該方法可以用來預(yù)測(cè)多軸車輛的制動(dòng)性能并為制動(dòng)系統(tǒng)元器件選型提供可操作的方法。

3）車輛的制動(dòng)安全性能，除取決于制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、整車的制動(dòng)狀態(tài)及相關(guān)條件外，與車輛的行走系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式及其布置方式是密不可分的。

4）全地面汽車起重機(jī)集眾多工程車輛的特點(diǎn)于一體。其制動(dòng)安全性能的分析，具有典型的代表意義。

起升高度 主臂（m） 62.5

京城重工QAY160E全地面起重機(jī)性能參數(shù)

整機(jī)工作重量(kg) 60000

回轉(zhuǎn)速度(rpm) 1.5

最大額定總起重量（t） 160

轉(zhuǎn)臺(tái)尾部回轉(zhuǎn)半徑（mm） 4690

起升高度 基本臂（m） 14.5

起升高度 主臂（m） 62.5

京城重工QAY160E全地面起重機(jī)底盤

爬坡能力(%) 60

最小離地間隙(mm) 355

最小轉(zhuǎn)彎半徑（mm） 9500

行駛速度（km/h） 80

制動(dòng)距離（m） 10

發(fā)動(dòng)機(jī)

廢氣排放標(biāo)準(zhǔn) 國(guó)4標(biāo)準(zhǔn)

京城重工QAY160E全地面起重機(jī)整機(jī)尺寸

輪距（mm） 2543

總長(zhǎng)（mm） 15320

總寬（mm） 3000

總高（mm） 40002100433B