任務(wù)書(shū)： 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)（論文）題目 QY40 起重機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算與關(guān)鍵技術(shù)研究 學(xué)院、專(zhuān)業(yè) 機(jī)械學(xué)院、 機(jī)械制造及自動(dòng)化 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師姓名、職稱(chēng) （任務(wù)起止日期： ）設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容與要求及其主要技術(shù)指標(biāo)：主要內(nèi)容：以 QY40 汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)作為設(shè)計(jì)研究對(duì)象，根據(jù)總體技術(shù)指標(biāo)，在確定各工作機(jī)構(gòu)型式和參數(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算，并對(duì)該液壓系統(tǒng)進(jìn)行分析與研究。設(shè)計(jì)要求：1. 繪制 QY40 汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖（零號(hào)） ；2. 編制 QY40 汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)；3. 撰寫(xiě) QY40 汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究報(bào)告。設(shè)計(jì)（論文）的主要技術(shù)指標(biāo)：1． 整機(jī)基本參數(shù)應(yīng)符合《汽車(chē)起重機(jī)基本參數(shù)》標(biāo)準(zhǔn)。2． 各工作機(jī)構(gòu)既能單獨(dú)單獨(dú)作業(yè)又能復(fù)合作業(yè)，其中主卷?yè)P(yáng)單獨(dú)作業(yè)時(shí)能實(shí)現(xiàn)合流。3． 發(fā)動(dòng)機(jī)功率 80KW(2500r/min),最大扭矩 300Nm(1650r/min),液壓系統(tǒng)壓力 250Mpa.4． 液壓系統(tǒng)采用多泵多回路變量液壓系統(tǒng)，主、副卷?yè)P(yáng)和回轉(zhuǎn)采用閉式回路，變幅、伸縮和支腿采用開(kāi)式回路。操作方式為先導(dǎo)伺服操作。5． 所設(shè)計(jì)的汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)構(gòu)成合理，技術(shù)性能先進(jìn)，在滿足可靠性前提下具有一定的創(chuàng)新性。技術(shù)資料完整、正確。6． 撰寫(xiě)的汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究報(bào)告具有一定的理論性、使用性和獨(dú)創(chuàng)性。進(jìn) 度 安 排序號(hào) 設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度 日期（起止周數(shù)） %1 查閱資料，撰寫(xiě)實(shí)習(xí)報(bào)告，文獻(xiàn)綜述和譯文 4-5 102 系統(tǒng)方案和元件選擇，繪制液壓系統(tǒng)圖 5-7 203 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算，編制設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū) 8-11 204 結(jié)合設(shè)計(jì)難點(diǎn)，選擇專(zhuān)題，資料檢索 12 105 撰寫(xiě)液壓系統(tǒng)專(zhuān)題研究報(bào)告 13-16 40主要參考文獻(xiàn)：1． 《工程起重機(jī)》2． 《工程機(jī)械液壓與液力傳動(dòng)》3． 《起重運(yùn)輸與工程機(jī)械液壓傳動(dòng)》4． 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 （液壓部分）5． 《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》6. 《工程機(jī)械》雜志（2000 年以后）6. 《建筑機(jī)械》雜志（2000 年以后）同組設(shè)計(jì)（論文）者：楊保成系負(fù)責(zé)人意見(jiàn)：簽字： 年 月 日學(xué)院負(fù)責(zé)人意見(jiàn)：簽字： 年 月 日注：1.此任務(wù)書(shū)由指導(dǎo)教師填寫(xiě)。2.此任務(wù)書(shū)最遲必須在第七學(xué)期（五年制第九學(xué)期）15 周前下達(dá)給學(xué)生。教務(wù)處制翻譯：譯文 1： 隨車(chē)液壓起重機(jī)的軌跡控制問(wèn)題描述這項(xiàng)方案是根據(jù)如圖1所示的多自由度隨車(chē)液壓起重機(jī)控制問(wèn)題提出來(lái)的。控制隨車(chē)起重機(jī)要求操作人員技術(shù)相當(dāng)高，它的操作機(jī)動(dòng)范圍很小。如果可以讓現(xiàn)代的起重機(jī)實(shí)現(xiàn)遙控控制的話，操作人員只需要控制他手中的遙控器就可以控制起重機(jī)把重物放在他要求的任何地方。一個(gè)按鈕控制一個(gè)自由度方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)。因此只需要讓操作人員得到熟練的訓(xùn)練他就可以每次控制更多的按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)多個(gè)自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)。圖 1 所示為一臺(tái)隨車(chē)液壓裝載起重機(jī)部分液壓系統(tǒng)控制圖實(shí)例這項(xiàng)工程的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一臺(tái)非熟練操作人員都能夠控制的移動(dòng)式液壓起重機(jī)。操作人員根據(jù)吊具總成的合成軌跡控制一根操縱桿。這樣不同的自由度就可以同時(shí)被控制。多數(shù)隨車(chē)液壓起重機(jī)的結(jié)構(gòu)就像圖1所示的那樣，大多數(shù)都是非常柔性化的，因此當(dāng)受載時(shí)它們就會(huì)彎曲。這樣做可以使起重機(jī)吊重比最低。事實(shí)上吊重頂端位置也是制約控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)偏差的因素。這種問(wèn)題可以通過(guò)一個(gè)好的位置偏差補(bǔ)償控制系統(tǒng)解決，這個(gè)系統(tǒng)還可以消除操作初期結(jié)構(gòu)上發(fā)生的擺動(dòng)。繼續(xù)使結(jié)構(gòu)軌跡偏差補(bǔ)償控制系統(tǒng)在起重機(jī)上進(jìn)一步發(fā)展，起重機(jī)的裝載能力將可以大大得到提高。當(dāng)這種在起重機(jī)里的擺動(dòng)可以被控制系統(tǒng)抑制的方法能夠得到充分證明，在一個(gè)長(zhǎng)的期限里可能有一個(gè)降低動(dòng)力學(xué)安全系數(shù)的機(jī)會(huì)。這將使起重機(jī)生產(chǎn)商和用戶節(jié)省一大筆費(fèi)用。方案內(nèi)容現(xiàn)以一臺(tái)如圖 2 所示的 HMF 680-4 型隨車(chē)液壓起重機(jī)來(lái)分析這些問(wèn)題。在這臺(tái)起重機(jī)的不同位置安裝了傳感器來(lái)監(jiān)視系統(tǒng)上的不同參數(shù)值，它們都是一些起重機(jī)上很重要的不同連接位置的壓力、流量、應(yīng)變參數(shù)值。實(shí)驗(yàn)測(cè)試可以證實(shí)起重機(jī)性能，所以可以通過(guò)精確的模型來(lái)測(cè)試起重機(jī)的性能。為了使所含蓋的幾個(gè)問(wèn)題能夠描述得更清楚，這些問(wèn)題被簡(jiǎn)略的表述如下：吊具總成圖 2 測(cè)試起重機(jī)圖片1. 分析系統(tǒng)要求說(shuō)明書(shū)系統(tǒng)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)分析已被完成?；谙到y(tǒng)的這種要求連同確保系統(tǒng)的執(zhí)行的檢驗(yàn)程序?qū)⒈涣腥肭鍐巍?. 機(jī)械子系統(tǒng)模型許多技術(shù)模型已經(jīng)存在，因此這些部件包括研究明確的模型局部動(dòng)力學(xué)的表達(dá)方法。機(jī)械子系統(tǒng)的分析與局部模型偏差的詳細(xì)分析相同。這樣做是為了使計(jì)算的有效性能夠明確表達(dá)出來(lái)，同時(shí)使系統(tǒng)的動(dòng)作在控制過(guò)程中能夠十分精確?；谶@種非常有前景的用公式表示一個(gè)數(shù)學(xué)子系統(tǒng)模型的方法已經(jīng)完成，它將從起重機(jī)試驗(yàn)臺(tái)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中得到校驗(yàn)。3. 液壓子系統(tǒng)模型跟機(jī)械子系統(tǒng)建模一樣，液壓子系統(tǒng)模型由液壓泵、不同的液壓閥、激勵(lì)源和液壓導(dǎo)管組成。然而，并不是這些都要建模，只是那些對(duì)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)部件影響比較大的成分才建模。液壓子系統(tǒng)模型也需要用實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)證明。除此之外是否在對(duì)偏差進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，系統(tǒng)中用了比重比較大的電液比例控制閥都必須被分析，即對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的擺動(dòng)進(jìn)行分析?；谏鲜鲂拚?，對(duì)液壓系統(tǒng)如果有必要都要做。4.分析和標(biāo)準(zhǔn)的解決反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)起重機(jī)相對(duì)于底部有一個(gè)可以操作的特定空間，即吊具總成能達(dá)到的范圍。這是公認(rèn)的起重機(jī)工作范圍。有的部位要通過(guò)不同的路線才可以達(dá)到。因此有必要在這些區(qū)域確定最佳的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)。有不同的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，習(xí)慣上用起重機(jī)上總負(fù)荷的最小值，也就是在臨界狀態(tài)點(diǎn)的最小壓力值。為了做這個(gè)重要的結(jié)構(gòu)壓力分析，基于實(shí)現(xiàn)這個(gè)運(yùn)算法則的控制系統(tǒng)將進(jìn)一步得到發(fā)展。5.載荷判斷方案的發(fā)展為了實(shí)現(xiàn)起重機(jī)結(jié)構(gòu)偏轉(zhuǎn)補(bǔ)償，需要知道起重機(jī)承受的有效載荷。因此，有必要進(jìn)行不同的載荷在線可能情況分析，這樣就可以判斷哪一個(gè)傳感器需要進(jìn)行載荷復(fù)合鑒定?；谶@種鑒定方案分析，可以實(shí)現(xiàn)最終的運(yùn)算法則。6. 控制運(yùn)算法則的發(fā)展基于這種機(jī)械液壓子系統(tǒng)模型，一種吊具總成位置軌跡控制的控制規(guī)律將會(huì)得到發(fā)展。這種控制規(guī)律可以保證系統(tǒng)按照吊臂頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)軌跡運(yùn)行，并且系統(tǒng)在工作情況下保持穩(wěn)定。這包含在載荷判斷和運(yùn)動(dòng)學(xué)最佳參數(shù)方案的分析中。7. 控制系統(tǒng)的執(zhí)行最后系統(tǒng)的控制規(guī)律已經(jīng)通過(guò)仿真試驗(yàn)得出，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)通過(guò)處理器或者數(shù)據(jù)信號(hào)處理檢驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)物了，即測(cè)試起重機(jī)。用這種測(cè)試方法將可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)制定測(cè)試，到測(cè)試結(jié)束的整個(gè)過(guò)程。這種測(cè)試技術(shù)還可以對(duì)一些典型系統(tǒng)進(jìn)行控制。譯文 2： 隨車(chē)液壓起重機(jī)的控制摘 要：本文主要是描述隨車(chē)液壓起重機(jī)的控制過(guò)程。這篇論文分為五個(gè)部分：需求分析，液壓系統(tǒng)以及存在的問(wèn)題的分析，不同結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同問(wèn)題的分析，基于更加先進(jìn)復(fù)雜電液比例控制閥的新技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)的分析。本文的研究工作是和實(shí)際的工業(yè)相結(jié)合的，比純粹的研究理論更有意義。關(guān)鍵字：隨車(chē)液壓起重機(jī)，控制策略，電液比例控制閥1.引言本文主要敘述的是對(duì)隨車(chē)起重機(jī)控制系統(tǒng)的改進(jìn)方法隨車(chē)汽車(chē)起重機(jī)可以看成是一種大型柔性控制機(jī)械結(jié)構(gòu) 。這種控制系統(tǒng)把操作人員的命令由機(jī)械結(jié)構(gòu)變?yōu)閳?zhí)行動(dòng)作。這樣定義這種控制系統(tǒng)是為了避免在設(shè)計(jì)它事產(chǎn)生模糊的思想這是一種通過(guò)人的命令把能量轉(zhuǎn)化成機(jī)械動(dòng)作的控制系統(tǒng) 。本文所寫(xiě)的就是這種控制系統(tǒng)。以這個(gè)目標(biāo)為指導(dǎo)方針來(lái)分析怎樣設(shè)計(jì)出新的控制系統(tǒng)。文章分為五個(gè)部分：1.分析這種控制系統(tǒng)必須據(jù)有易操作性，高強(qiáng)度，高效性，穩(wěn)定性，安全性。2.分析目前這種操作系統(tǒng)所存在的問(wèn)題。3.從不同的方面分析這種控制系統(tǒng)：不同的操作方式，不同的控制方法，不同的組織結(jié)構(gòu)。4.介紹一種適合于未來(lái)工業(yè)的比較經(jīng)濟(jì)的新的控制系統(tǒng)。5.分析一種據(jù)有高性能，高效率，易控制等的比較好的控制系統(tǒng)。它將成為今后研究的比較經(jīng)濟(jì)高效的一種方案。2. 論文部分2.1 對(duì)控制系統(tǒng)必備條件的分析在一種新的操作系統(tǒng)開(kāi)始正式投入工作之前，對(duì)這種控制系統(tǒng)據(jù)有嚴(yán)格的要求。對(duì)控制系統(tǒng)的影響有很多因素。例如：機(jī)械結(jié)構(gòu)的可實(shí)行性因素，可操作性因素，效率因素，符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。工業(yè)需求必須放在第一位。這與在控制系統(tǒng)中導(dǎo)管破裂保護(hù)和超載保護(hù)有同等的地位。其次穩(wěn)定性要求也很重要；系統(tǒng)不穩(wěn)定就沒(méi)法正常工作。一旦穩(wěn)定性要求得以確定，控制系統(tǒng)性能要求就可以進(jìn)一步確定。機(jī)械結(jié)構(gòu)決定了起重機(jī)的可操作性。機(jī)械機(jī)構(gòu)是隨車(chē)起重機(jī)中可以往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)固有頻率低的大型柔性結(jié)構(gòu)。為了防止起重機(jī)振動(dòng)，必須使起重機(jī)在固有頻率下工作，或者提高起重機(jī)的固有頻率。如果它的固有頻率太低或者太高，操作人員將無(wú)法給它進(jìn)行操作。最后傳動(dòng)效率可以在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，穩(wěn)定性，執(zhí)行機(jī)構(gòu)確定的基礎(chǔ)上得到最優(yōu)的方案。2.2 對(duì)目前這種控制系統(tǒng)的分析在設(shè)計(jì)一種新的起重機(jī)之前，研究目前起重機(jī)存在的問(wèn)題是很有必要的。當(dāng)前液壓隨車(chē)起重機(jī)主要存在以下三個(gè)問(wèn)題：1.不穩(wěn)定性2.不經(jīng)濟(jì)性3.低效性2.2.1 不穩(wěn)定性不穩(wěn)定性是一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題，他可能會(huì)損傷操作人員或者會(huì)是設(shè)備受到毀壞。當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)不穩(wěn)定時(shí)通常產(chǎn)生嚴(yán)重振動(dòng)。為了消除當(dāng)前系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)人員既花費(fèi)了很多時(shí)間來(lái)研究又花費(fèi)了很多財(cái)力設(shè)計(jì)出更加復(fù)雜的機(jī)構(gòu)。如圖1所示為一種起重機(jī)，它適合于在高速下工作。但是為了可以安全的工作必須合理控制其運(yùn)行速度。要提高它的控制速度又必須增加更加昂貴復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)的參數(shù)，如溫度或壓力同樣影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。一個(gè)參數(shù)合理的液壓系統(tǒng)比一個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)不合理的液壓系統(tǒng)穩(wěn)定，為了使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，有時(shí)必須降低次要的參數(shù)值。2.2.2 不經(jīng)濟(jì)性目前的液壓系統(tǒng)是純液壓的機(jī)械系統(tǒng)，因此如果用戶想實(shí)現(xiàn)一個(gè)功能，他就必須買(mǎi)一個(gè)能使現(xiàn)這個(gè)功能的液壓機(jī)械組件。因?yàn)榇蠖鄶?shù)用戶又不同的使用要求，要求同一個(gè)設(shè)備可以進(jìn)行升級(jí)。這就意味著這些標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備可以人為的改造，這就增加了組件升級(jí)費(fèi)用。2.2.3 低效性液體在液壓系統(tǒng)的兩個(gè)液壓缸之間流動(dòng)時(shí)效率較低。這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)液壓閥都是用一個(gè)閥心來(lái)控制兩個(gè)節(jié)流口，由于這個(gè)鏈接不可能使閥芯兩側(cè)的壓力相等，因此在流出端就產(chǎn)生一個(gè)與液流方向相反的背壓力，同時(shí)也增加了流入端的壓力。由激勵(lì)源產(chǎn)生的這個(gè)背壓力與閥芯兩端的壓力差成正比的，給油缸的實(shí)際壓力沒(méi)有被有效的作用在油缸上。例如，給液壓缸的壓力為1000psi/1600psi 傳到液壓缸時(shí)就只有 0psi/600 psi 了。無(wú)論如何，這樣的話，提供的電量必須高于有效電量，這些額外的電量就被白白的浪費(fèi)了2.3 控制系統(tǒng)不同的控制方法目前主要用電液比例控制閥來(lái)控制液壓閥的運(yùn)動(dòng)。然而對(duì)控制筒有不同的控制方法。電液比例控制閥對(duì)閥的關(guān)/開(kāi)，公共汽車(chē)系統(tǒng)，電源的智能激勵(lì)，泵的調(diào)節(jié)方案控制精度都較高。必須對(duì)這種系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，找出合理的方案。2.4 近期方案即使這種十分新的系統(tǒng)最佳外形的布局已經(jīng)得以證明是可行的，但是起重機(jī)制造商和配件商還不能立刻就接受這種技術(shù)。這是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程，所以提出了一種臨時(shí)解決的方案。這種方案是由微型計(jì)算機(jī)和升縮機(jī)構(gòu)組成。這種離合閥可使這種更加高效穩(wěn)定的執(zhí)行控制機(jī)構(gòu)得以實(shí)現(xiàn)。微型計(jì)算機(jī)可以對(duì)閥進(jìn)行柔性控制?？梢园堰@些變量編入軟件。這樣就消除了制造商許許多多不同的變量問(wèn)題。起重機(jī)制造廠家可以根據(jù)產(chǎn)品功能選擇不同型號(hào)的液壓閥。配件商也將不得不生產(chǎn)這種型號(hào)的閥，這樣不僅降低了制造成本，而且使起重機(jī)的性能得到提高。2.5 更高效方案的分析這種分析依賴(lài)于不同布局結(jié)果，液壓泵控制的區(qū)域決定將要用的控制方法，再依次對(duì)這個(gè)區(qū)域進(jìn)行分析。不同的區(qū)域?qū)⒂貌煌姆椒ㄌ接懀貌煌牡毒呶恢每刂啤?. 實(shí)驗(yàn)設(shè)備本文的中心是研究發(fā)展中的經(jīng)濟(jì)型機(jī)械控制方案的可實(shí)現(xiàn)問(wèn)題，更多重點(diǎn)是先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果由兩種方法獲得。第一種是通過(guò)研究單自由起重機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)獲得，第二種是通過(guò)研究一臺(tái)由丹麥一家起重機(jī)廠送給英國(guó)的一所軍校的起重機(jī)獲得。如圖 1 所示圖1系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái) 左：?jiǎn)巫杂啥绕鹬貦C(jī)模型 右：隨車(chē)起重機(jī)實(shí)物雖然目前這種升縮分離機(jī)構(gòu)在生產(chǎn)商中沒(méi)有被普遍接受，但是兩分離閥將會(huì)被逐漸取代。如圖2所示是一種幅度-脈沖變換液壓缸，它是通過(guò)數(shù)字信息處理器/奔騰雙信息處理器運(yùn)行程序來(lái)控制液壓閥的。由數(shù)字信號(hào)處理器運(yùn)行控制代碼，奔騰處理器來(lái)判斷并提供圖形用戶界面。4. 當(dāng)前工作4.1 直線軸流控琺當(dāng)今市場(chǎng)常見(jiàn)的直線流控器都需要壓力補(bǔ)償。壓力補(bǔ)償器可以使閥芯突然受壓時(shí)保持恒定的壓力。但是新增加的壓力補(bǔ)償器會(huì)使閥的結(jié)構(gòu)比簡(jiǎn)單的隨動(dòng)閥更加復(fù)雜。另一種解決方法是用流控器測(cè)量閥的壓力降來(lái)調(diào)整閥芯的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種想法雖然簡(jiǎn)單，但是由于壓力傳感器和微控器的費(fèi)用比較高，想普遍運(yùn)用于商品上是很難的。然而目前這種利用微控器和壓力傳感器的思想對(duì)于生產(chǎn)商來(lái)說(shuō)是可以接受的。雖然依據(jù)方程來(lái)看很簡(jiǎn)單，但是要實(shí)現(xiàn)卻很難。流控器的位置精度取決于位置傳感器的精度壓力傳感器的精度。噪聲會(huì)影響位置傳感器和壓力傳感器的穩(wěn)定性。采用延時(shí)控制可以消除影響穩(wěn)定性的噪聲，這樣，超過(guò)閥的運(yùn)行范圍的特征值用就不能用柏努力方程計(jì)算，應(yīng)用更復(fù)雜的方程來(lái)計(jì)算。圖2升縮分離機(jī)構(gòu)4.2 液壓缸控制方法根據(jù)不同的受力方向和速度方向這種液壓缸有四種工作情形。如圖3所示：多數(shù)是普通的隨動(dòng)液壓閥，它這種控制方法已經(jīng)在文獻(xiàn)中可以找到，依靠一般的測(cè)量法測(cè)液壓缸的速度位移相當(dāng)復(fù)雜。它們也需要相當(dāng)復(fù)雜的運(yùn)算法則來(lái)控制。本文主要分析基于簡(jiǎn)單的PI控制器和沒(méi)有嚴(yán)格速度位移要求的液壓缸的控制方法。這種系統(tǒng)的控制方法比復(fù)雜的控制方法簡(jiǎn)單得多，由于它不需要特殊的傳感器而且容易被大多數(shù)工程師理解所以比較容易被廠商采用。在設(shè)計(jì)一種控制方法時(shí)另一種特別的控制方法也需要了解，它也是液控中常用的一種方法。移動(dòng)液壓閥要求低泄漏，以前的液壓閥大們通常有很大的交迭。然而，使生產(chǎn)商能夠接受的這種線軸式液壓缸的驅(qū)動(dòng)性能相當(dāng)慢。這種具有很大交迭的重合以及激發(fā)很慢的液壓閥很難滿足現(xiàn)在的要求。交迭和較慢的驅(qū)動(dòng)使壓力控制變得相當(dāng)困難。圖 3 起重機(jī)工作的不同情形圖 4 減壓控制器新的控制方法可以用一個(gè)例子清楚簡(jiǎn)單的描述出來(lái)。從入口端實(shí)行流控制，出口端就實(shí)現(xiàn)液壓力。流控制符合柏努力方程。液壓控制過(guò)程中PI控制器維持較小的壓力來(lái)提高效率并且可以防止氣穴現(xiàn)象。這些都是為了解決大交迭和較低的驅(qū)動(dòng)所做的工作，壓力控制器僅僅能排除控制中的一點(diǎn)問(wèn)題。這就意味著如果控制人員想提高壓力，卻不能使液壓缸移動(dòng)，只能夠降低控制口的開(kāi)口量。這樣做的作用只能使操作人員想改變活塞的方向時(shí)使它準(zhǔn)時(shí)脫離零位。這種情況下外力方向和活塞運(yùn)動(dòng)仍然不能改變，這種方式需要改進(jìn)。既然這樣，需要壓力控制器在出口變大時(shí)提供與外力方向相反的有用壓力，當(dāng)已知入口端的壓力下降的時(shí)候，它可以增加與外力相反的壓力。這個(gè)壓力也受PI控制器控制，如圖4所示就是是一個(gè)這種控制系統(tǒng)的控制模型結(jié)構(gòu)。在寫(xiě)本文的時(shí)候這種控制的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)在圖1所示的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上完成了，由于起重機(jī)上安裝了載荷單向閥，所以穩(wěn)定性沒(méi)有達(dá)到要求。然而，用液壓?jiǎn)蜗蜷y取代這種載荷單向閥，可以使系統(tǒng)的穩(wěn)定。在液壓系統(tǒng)中，載荷閉式閥可以實(shí)現(xiàn)超載保護(hù)和卸載保護(hù)兩種功能。由于在這種控制方法中使用伸縮閥機(jī)構(gòu)對(duì)卸載保護(hù)很起作用，因此在起升機(jī)構(gòu)中很有必要使用有這種功能的單向閥。一個(gè)操作單向閥的駕駛員可以做這一點(diǎn)，沒(méi)有增加復(fù)雜的動(dòng)力來(lái)阻止起重機(jī)的傾。安裝了這種單向閥，起重機(jī)操作人員不需要再增加更復(fù)雜的外力來(lái)防止起重機(jī)產(chǎn)生傾翻。5. 結(jié)束語(yǔ)即使沒(méi)有大量的實(shí)驗(yàn)設(shè)施，但是實(shí)驗(yàn)還是完成了，一個(gè)好的開(kāi)始是成功的一半。這個(gè)論文題的大輪闊已經(jīng)確定，它是有意義而且合理的。這個(gè)工作分為需求分析、目前的系統(tǒng)分析、不同布局分析、近期的解決辦法的分析和最優(yōu)解決方案的發(fā)展趨勢(shì)分析五個(gè)部分。在本論題的最后，液壓隨車(chē)起重機(jī)的控制模將會(huì)被修改。6. 感謝語(yǔ)感謝 Danfoss Fluid Power A/S為這個(gè)研究提供了部分基金。也感謝H?jbjerg Maskinfabrik (HMF) A/S愿意為這種起重機(jī)的測(cè)試提供技術(shù)上的支持文獻(xiàn)綜述： 汽車(chē)式起重機(jī)液壓系統(tǒng)—技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)摘要∶本文對(duì)目前國(guó)內(nèi)外汽車(chē)起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了對(duì)比分析，列舉了一些國(guó)內(nèi)外汽車(chē)起重機(jī)常用的新技術(shù)∶解決汽車(chē)起重機(jī)安全問(wèn)題的技術(shù)；起重機(jī)電子控制技術(shù)。最后還提了自己對(duì)起重機(jī)技術(shù)發(fā)展過(guò)程的一點(diǎn)看法。[關(guān)鍵字] 汽車(chē)起重機(jī) 液壓系統(tǒng) 智能超載限制器 負(fù)荷傳感系統(tǒng) 載荷力矩限制器 反力感知系統(tǒng) 一、行業(yè)背景（一）國(guó)外工程汽車(chē)起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)近 20 年世界工程起重機(jī)行業(yè)發(fā)生了很大變化。RT(越野輪胎起重機(jī))和AT(全地面起重機(jī))產(chǎn)品的迅速發(fā)展，打破了原有產(chǎn)品與市場(chǎng)格局，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展及市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)沖擊下，導(dǎo)致世界市場(chǎng)進(jìn)一步趨向一體化。為與 RT 和 AT 產(chǎn)品抗衡，汽車(chē)起重機(jī)新技術(shù)、新產(chǎn)品也在不斷發(fā)展。近年來(lái)汽車(chē)起重機(jī)在英、美等國(guó)市場(chǎng)的復(fù)興，使人們對(duì)汽車(chē)起重機(jī)產(chǎn)生新的認(rèn)識(shí)。幾年前某些工業(yè)界人士曾預(yù)測(cè)，RT和 AT 產(chǎn)品的興起將導(dǎo)致汽車(chē)起重機(jī)的衰退。日本汽車(chē)起重機(jī)在世界各地日益流行，以及最近格魯夫、特雷克斯、林克．貝爾特、德馬泰克等公司汽車(chē)起重機(jī)的產(chǎn)品進(jìn)展，已向上述觀念提出挑戰(zhàn)。隨著工程起重機(jī)各機(jī)種間技術(shù)的相互滲透與競(jìng)爭(zhēng)，汽車(chē)起重機(jī)會(huì)在世界市場(chǎng)中繼續(xù)占有一席之地。國(guó)外工程起重機(jī)從整體情況分析，領(lǐng)先國(guó)內(nèi) 10～20 年(不同類(lèi)型產(chǎn)品有所不同)。隨著國(guó)外經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度趨于平穩(wěn)，工程起重機(jī)向智能、高性能、靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、多功能方向發(fā)展。25t 以下基本上不生產(chǎn)，產(chǎn)品向高附加值、大噸位發(fā)展，住友建機(jī)、多田野和加藤公司曾于 1989 年相繼推出 360t 汽車(chē)起重機(jī)。住友建機(jī)在 90 年代開(kāi)發(fā)出 80t～250t 共 4 種 AT 產(chǎn)品。多田野也在 90 年代相繼推出100t～550t 共 6 種特大型 AT 產(chǎn)品。加藤公司則研制成 NK5000 型 500t 汽車(chē)起重機(jī)。行業(yè)配套也與國(guó)內(nèi)有所不同：1、下車(chē)主要是 300kW 以上柴油大功率發(fā)動(dòng)機(jī)，與之配套的液力變矩器和自動(dòng)換檔變速箱、12 噸級(jí)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向橋及越野輪胎。2、上車(chē)：高強(qiáng)度材料、大扭矩的起升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)支承。3、液壓系統(tǒng)：變量泵、變量馬達(dá)、電磁換向先導(dǎo)閥及主閥、平衡閥、懸掛系統(tǒng)閥、液壓鎖、液壓缸及管路標(biāo)準(zhǔn)配套件。4、智能控制系統(tǒng)：力限器顯示控制、記憶通訊及單缸順序伸縮自動(dòng)控制。（二）國(guó)內(nèi)工程汽車(chē)起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)國(guó)內(nèi)工程機(jī)械產(chǎn)品近十年來(lái)隨著技術(shù)的引進(jìn)、消化、吸收，有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，產(chǎn)品性能、可靠性、外觀都有較大幅度的提高，但同國(guó)外工程機(jī)械比較來(lái)看，還存在較大差距。國(guó)內(nèi)工程起重機(jī)行業(yè)在 94～99 年是發(fā)展低谷，5 年中行業(yè)幾個(gè)主要的生產(chǎn)廠家，苦練內(nèi)功，積極組織產(chǎn)品變型和換代，在產(chǎn)品外觀上下功夫。從 99 年以來(lái)，隨經(jīng)濟(jì)建設(shè)新一輪啟動(dòng)，工程起重機(jī)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局發(fā)生巨大變化，各企業(yè)不斷調(diào)整思路、更新觀念、轉(zhuǎn)換機(jī)制、提高核心競(jìng)爭(zhēng)力，努力開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，開(kāi)拓市場(chǎng)。產(chǎn)品重心也從 8t、12t 向 16t、25t、50t 中大噸位發(fā)展，25t 增速最快，產(chǎn)量不斷翻新，基本占據(jù)主導(dǎo)地位。50t 產(chǎn)品由于需求面較廣，技術(shù)逐漸成熟，也大批量進(jìn)入市場(chǎng)。20 世紀(jì)末期國(guó)內(nèi)主要產(chǎn)品系列汽車(chē)起重機(jī)為8t、12t、16t、20t、25t、35t、50t、65t、80t、l00t、125t。整體技術(shù)風(fēng)格是：下車(chē)有全頭和半頭兩種不同風(fēng)格，多年來(lái)半頭車(chē)因總體布置的方便性及價(jià)格因素一直被廣泛采用。但近年來(lái)隨著物質(zhì)條件的改善，人們的生活條件和質(zhì)量提高，操作方便、舒適、可靠逐漸成為用戶關(guān)注的焦點(diǎn)，中大噸位向全頭方向發(fā)展。上車(chē)操縱從傳統(tǒng)的機(jī)械操作向液比例和電液比例方向發(fā)展，起重吊臂也從傳統(tǒng)的三節(jié)向四節(jié)、五節(jié)方向發(fā)展，產(chǎn)品的起重性能和起重高度有了較大提高，產(chǎn)品的外觀和可靠性有了較大幅度提高。加入世貿(mào)組織后，雖然國(guó)內(nèi)市場(chǎng)(特別是配套件)受到了較大沖擊，但同時(shí)也給我們帶來(lái)新技術(shù)的應(yīng)用，使國(guó)內(nèi)主機(jī)和配套件企業(yè)更清晰認(rèn)識(shí)到差距，更多地了解國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品存在的致命問(wèn)題，迫使國(guó)產(chǎn)主機(jī)和配套件企業(yè)不得不進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步。經(jīng)過(guò)幾年的努力，國(guó)內(nèi)起重機(jī)廠家取得了巨大進(jìn)步。被譽(yù)為神州第一吊的QY300輪式液壓汽車(chē)起重機(jī)2004年在中聯(lián)浦沅成功下線。它代表了中國(guó)汽車(chē)起重機(jī)制造的最高水平．填補(bǔ)了我國(guó)自主研制生產(chǎn)該類(lèi)產(chǎn)品的空白，打破了此類(lèi)產(chǎn)品完全依賴(lài)進(jìn)口的慣例。縮短了我國(guó)起重機(jī)行業(yè)與國(guó)外的差距，但差距還很大，很多廠家主要還是靠購(gòu)買(mǎi)國(guó)外的“落后”技術(shù)，缺乏自主研發(fā)能力。這讓國(guó)人感到擔(dān)憂。二、國(guó)內(nèi)外汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)新技術(shù)（一）關(guān)于汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)安全問(wèn)題的諸多研究1. 代智能超載限制器在汽車(chē)起重機(jī)中的運(yùn)用第三代微電腦超載限制器(XT一Ⅲ 型)，是具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)機(jī)電一體化裝置。該裝置由主機(jī)部分和傳感器部分組成，微電腦控制，模塊化結(jié)構(gòu)。安裝調(diào)試全部采用按鍵操作、大屏幕液晶點(diǎn)陣顯示，在參數(shù)設(shè)置及顯示上非常簡(jiǎn)明，不用調(diào)整任何電位器，使調(diào)試變得簡(jiǎn)單直觀，界面友好。限制器采用了數(shù)字和大規(guī)模集成電路，減少了故障，增加了抗干擾能力，從而提高了可靠性；當(dāng)起重機(jī)超過(guò)額定起重量或超行程時(shí)，能自動(dòng)報(bào)警并切斷起重機(jī)向危險(xiǎn)方向運(yùn)動(dòng)的回路，但允許其向安全方向動(dòng)作；系統(tǒng)故障自動(dòng)檢測(cè)，結(jié)果顯示；低功耗(整機(jī)功耗小于10W)，數(shù)字電路全部采用CMOS芯片；黑匣子功能，自動(dòng)記錄超載時(shí)間及當(dāng)時(shí)的各工況參數(shù)；數(shù)據(jù)及參數(shù)顯示全部圖形漢字提示，數(shù)值準(zhǔn)確，直觀方便，操作人員一目了然，無(wú)需操作人員熟記提示符；密碼設(shè)定功能，防止參數(shù)誤設(shè)定；通用性好，在不改變主機(jī)的情況下，只要修改軟件，就能夠滿足各種類(lèi)型重機(jī)機(jī)械的要求；機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)了多組額定載荷曲線，滿足了各種工況無(wú)級(jí)報(bào)警要求；對(duì)傳感器的“溫度漂移”和“零點(diǎn)漂移”可進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)補(bǔ)償；具有聲光報(bào)警功能。該技術(shù)現(xiàn)已被國(guó)內(nèi)很多起重機(jī)廠家用于大型起重機(jī)上面，效果良好。2. 重機(jī)負(fù)荷傳感系統(tǒng)分析負(fù)荷傳感系統(tǒng)可分為兩大類(lèi)：泵控負(fù)荷傳感系統(tǒng)和閥控負(fù)荷傳感系統(tǒng)，前者必須采用變量泵，后者可用于定量泵。目前我國(guó)所引進(jìn)的日本、德國(guó)技術(shù)常用的是閥控負(fù)荷傳感系統(tǒng)。閥控負(fù)荷傳感系統(tǒng)的原理：閥控負(fù)荷傳感系統(tǒng)是由泵、負(fù)荷傳感控制閥(壓力補(bǔ)償閥)和可變節(jié)流口(換向閥閥口)等組成。泵提供的工作油液流經(jīng)可變節(jié)流口后，形成負(fù)載壓力作用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)。負(fù)荷傳感控制閥接受負(fù)載壓力傳感信號(hào)，通過(guò)壓力補(bǔ)償作用保持可變節(jié)流口兩端壓差基本不變，并使系統(tǒng)壓力僅高于負(fù)載壓力一個(gè)壓差。這樣，既使得流過(guò)節(jié)流口的流量?jī)H與節(jié)流口開(kāi)度面積成正比而與負(fù)載大小無(wú)關(guān)，保證了執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度良好的調(diào)節(jié)性和穩(wěn)定性；又減少了系統(tǒng)激流的壓力損失，提高了系統(tǒng)效率。 負(fù)荷傳感控制閥作為負(fù)荷傳感系統(tǒng)的核心元件，有多種結(jié)構(gòu)類(lèi)型。在加藤、多田野和利勃海爾汽車(chē)起重機(jī)閥控負(fù)荷傳感系統(tǒng)中，采用了定差勝流閥式、優(yōu)先分流閥式及其組合形式。圖1負(fù)荷傳感控制閥壓力補(bǔ)償作用原理圖1為定差溢流閥和優(yōu)先分流閥的壓力補(bǔ)償作用原理圖。如圖中所示，當(dāng)可變節(jié)流口(換向閥閥口)FC處于某一開(kāi)度位置， 定差溢流閥及RC或優(yōu)先分流閥PF達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，F(xiàn)C兩端壓差△Pt(Po—Pr或P1—Pr)對(duì)閥芯所產(chǎn)生的液壓作用力與閥芯左端彈簧力將保持平衡。來(lái)自泵的工作油液(Po)一部分直接或經(jīng)閥口h1去FC支路，另一部分剩余油液經(jīng)閥口h2去油箱或旁通支路(Pz)。若FC支路負(fù)載壓力Pr隨執(zhí)行機(jī)構(gòu)負(fù)載增加(減小)時(shí)，閥芯右移(左移)，減小(增大)閥口h2和增大(減小)閥口h1，結(jié)果系統(tǒng)壓力Po和優(yōu)先支路壓力Pl增加(減小)，于是閥芯重新平蘅在一個(gè)新的閥口位置處。由于彈簧設(shè)計(jì)得較弱，且閥芯平衡位置變化的位移量很小，因此彈鱉力的變化可以忽略不計(jì)，從而保證與彈簧力相平衡的換向閥節(jié)流口FC兩端壓差將基本上保持不變。同時(shí)，系統(tǒng)壓力僅略高于負(fù)載壓力。對(duì)定差溢流閥而言，系統(tǒng)壓力Po高于負(fù)載壓力Pr一個(gè)定值，即由彈簧設(shè)定的換向閥節(jié)流口兩端壓差△Pt對(duì)優(yōu)先分流閥而言，優(yōu)先支路壓力P1=Pr+△Pt;系統(tǒng)壓力Po則略高于支路壓力P1與P2中的大者。3. 重機(jī)的拘停保護(hù)起重機(jī)電動(dòng)機(jī)的控制接觸器常常是密集通斷的，因此易發(fā)生觸頭熔焊故障。當(dāng)起重機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中需要準(zhǔn)確定位或緊急停止時(shí)，如果因觸頭熔焊導(dǎo)致起重機(jī)拒停，就有可能發(fā)生碰撞事故。為解決這個(gè)問(wèn)題，提出一個(gè)起重機(jī)升降機(jī)構(gòu)拒停保護(hù)設(shè)計(jì)。圖2 QRIS型控制柜拘停保護(hù)設(shè)計(jì)從三個(gè)方面著手解決這個(gè)問(wèn)題，其一是接觸器觸頭熔焊導(dǎo)致其動(dòng)作不合邏輯，這可增加一個(gè)中間繼電器來(lái)判斷；其二是為避免接觸器、繼電器動(dòng)作競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致保護(hù)誤起動(dòng)，為此拒停保護(hù)設(shè)置短暫延時(shí)，即需要一個(gè)時(shí)間繼電器；第三是一旦接觸器拒跳時(shí)，由總斷路器分勵(lì)脫扣動(dòng)作執(zhí)行保護(hù)。從電氣角度看，防止起重機(jī)拒停的關(guān)鍵措施是監(jiān)視制動(dòng)器接觸器觸頭是否熔焊。圖2是QRIS型升降機(jī)構(gòu)控制柜采用拒停保護(hù)的設(shè)計(jì)電路圖。這個(gè)設(shè)計(jì)電路由三個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成。第一個(gè)是監(jiān)視環(huán)節(jié)，由與制動(dòng)器接觸器K07線圈并聯(lián)的中間繼電器構(gòu)成，K07與K1 正常情況下是同步動(dòng)作的。如果K7因觸頭熔焊不能釋放，那么兩者動(dòng)作就不一致，這就將起動(dòng)延時(shí)環(huán)節(jié)。第二環(huán)節(jié)，即延時(shí)環(huán)節(jié)是借用原設(shè)計(jì)中的K03時(shí)間繼電器，由并聯(lián)的K7 常閉接點(diǎn)和K07常開(kāi)接點(diǎn)控制。K7、K07 并聯(lián)接點(diǎn)在正常情況下總是接通的，只有在停止時(shí)K7觸頭發(fā)生熔焊的情況下并聯(lián)接點(diǎn)才斷開(kāi)。K03時(shí)間繼電器通電立即吸合，斷電延時(shí)釋放，延時(shí)0.6s，因此只要控制電路一得電，K03立即吸合。而且主令控制器S40 。在起動(dòng)、停止的切換過(guò)程中，即使K7、K07 接點(diǎn)動(dòng)作競(jìng)爭(zhēng)，瞬時(shí)斷開(kāi) 線圈回路，K03延時(shí)閉合的常閉接點(diǎn)仍保持?jǐn)嚅_(kāi)，因此K7、K07 并聯(lián)接點(diǎn)接入 K03線圈回路不會(huì)影響K03 的正常工作。在未接入并聯(lián)接點(diǎn)前，只有在主令控制器轉(zhuǎn)到上升2擋或下降3擋后，因加速級(jí)接觸器K42得電，K42常閉接點(diǎn)斷開(kāi)，K03才斷電釋放，其常閉接點(diǎn)延時(shí)閉合，使加速級(jí)接觸器K41能夠吸合，切除第3級(jí)起動(dòng)電阻。在主令控制下降2擋一0擋一上升1擋之間切換時(shí)，由于主令控制器17、18和19、20接點(diǎn)均是斷開(kāi)的，加速級(jí)接觸器K42不能吸合，K03不可能斷電，此時(shí)常閉接點(diǎn)也不起作用，即K03在升降機(jī)構(gòu)起動(dòng)和停止階段實(shí)際上是不工作的。而拒停保護(hù)正是工作在起重機(jī)停止和起動(dòng)階段，因此可以在K03不工作的時(shí)間將其借來(lái)為拒停保護(hù)工作，為此，在K03線圈回路中插入并聯(lián)接點(diǎn)。一旦因K7觸頭熔焊導(dǎo)致起重機(jī)拒停，并聯(lián)接點(diǎn)立即斷開(kāi)，K03繼電器斷電，其常閉接點(diǎn)經(jīng)0．6s延時(shí)后閉合，接通總斷路器Q0的分勵(lì)脫扣線圈YA—OFF，使總斷路器跳閘，升降機(jī)構(gòu)制動(dòng)器斷電制動(dòng)，達(dá)到拒停保護(hù)的目的。第三個(gè)環(huán)節(jié)是拒停保護(hù)起動(dòng)環(huán)節(jié)，它由K03延時(shí)閉合的常閉接點(diǎn)、K7常開(kāi)接點(diǎn)、K07常閉接點(diǎn)與總斷路器分勵(lì)脫扣線圈串聯(lián)而成?？倲嗦菲鲃偤祥l的瞬間，K07的常閉接點(diǎn)尚未斷開(kāi)，為此必須在串聯(lián)電路中接入K7常開(kāi)接點(diǎn)，否則將導(dǎo)致分勵(lì)脫扣線圈得電，使總斷路器剛合閘就立即跳閘。K07常閉接點(diǎn)的作用是防止K03在執(zhí)行原設(shè)計(jì)的功能，即延時(shí)切除第3級(jí)起動(dòng)電阻時(shí)，導(dǎo)致總斷路器誤跳閘。因?yàn)樵谄鹬貦C(jī)加速階段，K07常閉接點(diǎn)是斷開(kāi)的，因此分勵(lì)脫扣線圈不會(huì)因K03常閉接點(diǎn)閉合而得電，導(dǎo)致誤跳閘。如果起重機(jī)起動(dòng)前制動(dòng)接觸器K7觸頭已經(jīng)熔焊，那么一合上總斷路器Q0由于并聯(lián)接點(diǎn)斷開(kāi)，使K03處于斷電狀態(tài)，K03常閉接點(diǎn)閉合，而此時(shí)K7常開(kāi)接點(diǎn)、K07常閉接點(diǎn)均閉合，這樣分勵(lì)脫扣線圈得電，使剛合上的總斷路器立即跳閘，阻止起重機(jī)在不能制動(dòng)的狀態(tài)下起動(dòng)，消除了事故隱患。為檢修安全，將原設(shè)計(jì)中升降機(jī)構(gòu)控制電源的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)Q3由二極改為四極，這樣Q3斷開(kāi)時(shí)，就切斷了升降控制電路與總斷路器分勵(lì)脫扣電路的連接，確保升降控制電路完全斷電。Q3可以選用HZ5—10型四極組合開(kāi)關(guān)。因利用了原設(shè)計(jì)中的時(shí)間繼電器，起重機(jī)升降機(jī)構(gòu)的拒停保護(hù)只需要增加一個(gè)中間繼電器，并將一個(gè)二極組合開(kāi)關(guān)改為四極組合開(kāi)關(guān)，所需費(fèi)用不大。(二) 起重機(jī)電子控制技術(shù)為了提高工程起重機(jī)作業(yè)效率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、防止事故、保障人身和設(shè)備安全，采用了多種多樣的控制裝置。操縱與控制已成為起重機(jī)的重要問(wèn)題。要解決操縱與控制問(wèn)題，僅靠機(jī)械和液壓是很不夠的，因?yàn)椴倏v與控制實(shí)際上是信息處理問(wèn)題。機(jī)械和液壓信息處理能力低，控制性能差，必須引進(jìn)信息處理能力強(qiáng)、控制性能良好的電子技術(shù)?，F(xiàn)就當(dāng)前工程起重機(jī)上采用得電子控制裝置作一一概述。1. 載荷力矩限制為了防止由于過(guò)大的載荷所引起的傾翻和折臂等事故，在工程起重機(jī)上設(shè)置了載荷力矩限制器。微機(jī)控制力矩限制器的工作原理如如 3 所示。它是由吊臂角度，長(zhǎng)度，起重量，支腿跨矩等檢測(cè)裝置，微機(jī)控制裝置，顯示，報(bào)警及執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。其基本工作原理是，由檢測(cè)裝置通過(guò)傳感器將吊臂的長(zhǎng)度，角度，支腿跨矩等信號(hào)，送如微機(jī)控制裝置。微機(jī)控制裝置計(jì)算出在當(dāng)前的情況下，起重機(jī)允許起吊的最大重量，與傳感器測(cè)出的起重機(jī)實(shí)際起吊重量進(jìn)行比較，如果實(shí)際起吊重量達(dá)到允許起吊重量的 90%，則微機(jī)系統(tǒng)通過(guò)顯示器和蜂音器發(fā)出預(yù)報(bào)警，提醒操作人員小心操作。當(dāng)比值達(dá)到 100%時(shí)，微機(jī)系統(tǒng)通過(guò)顯示器和蜂音器指示作業(yè)人員停止當(dāng)前作業(yè)并通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)限制起重機(jī)只能進(jìn)行安全方向操作，停止一切危險(xiǎn)方向的操作。圖 3 微機(jī)控制力矩限制器原理簡(jiǎn)圖2. 反力感知系統(tǒng)起重作業(yè)時(shí)，作業(yè)人員用眼睛往往不能正確估計(jì)吊重的重量，特別目前采用先導(dǎo)液壓操縱，減輕了操縱力在操縱時(shí)荷重的變化，載荷的起吊下落等情況，司機(jī)沒(méi)有手感，在進(jìn)行建筑構(gòu)件吊裝和機(jī)器設(shè)備安裝時(shí)感到操縱困難。為此，在有些起重機(jī)采用了電子感知系統(tǒng)。裝置了反力感知系統(tǒng)后，由于有負(fù)荷力反饋，司機(jī)在操縱桿上可感知吊重的大小，有助于高精度微動(dòng)操縱。同時(shí)可避免由于起吊過(guò)猛，吊重?cái)[動(dòng)等原因引起的人身和設(shè)備事故。反力感知系統(tǒng)如圖 4 所示?；竟ぷ髟硎菣z出卷?yè)P(yáng)馬達(dá)的壓力，通過(guò)控制器發(fā)出控制電信號(hào)，控制電液比例閥產(chǎn)生相應(yīng)的液壓，作用于反力活塞上，使操縱桿上產(chǎn)生負(fù)荷反力感覺(jué)。圖 4 反力感知系統(tǒng)反力感知系統(tǒng)可以通過(guò)反力設(shè)定裝置，根據(jù)司機(jī)的個(gè)人特點(diǎn)和作業(yè)類(lèi)型來(lái)設(shè)定反力的大小，當(dāng)認(rèn)為不需要時(shí)，還可以將反力感知系統(tǒng)解除。3. 防碰撞控制工程起重機(jī)在狹窄的場(chǎng)地工作時(shí)，需要控制其作業(yè)范圍，即限制起重機(jī)的旋轉(zhuǎn)及度及動(dòng)臂伸縮和變幅范圍。常采用示教再先方式來(lái)進(jìn)行控制，先由操作人員按允許工作范圍操作一遍，由危機(jī)系統(tǒng)記下其軌跡，通過(guò)此方式設(shè)定作業(yè)范圍。防碰撞控制裝置的原理如圖5 所示。也可用超聲波障礙物檢測(cè)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)房碰撞控制。其工作原理如圖 6 所示。圖 8 自動(dòng)水平移動(dòng)圖 5 防碰撞控制裝置原理圖圖 6 超聲波障礙物檢測(cè)裝置為了防止碰撞高壓線，引起觸電事故和造成供電故障，采用接近高壓線自動(dòng)報(bào)警裝置，如圖 7 所示。圖 7 接近高壓線自動(dòng)報(bào)警裝置原理圖檢測(cè)裝置一般采用球形電極，通過(guò)靜電感應(yīng)，檢測(cè)電網(wǎng)的電聲強(qiáng)度，然后將微弱信號(hào)經(jīng)前置放大后，通過(guò)靈敏度裝換處理得出與電網(wǎng)的距離，再與控制基準(zhǔn)比較，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。4. 吊重控制裝置在高層建筑和高架道路的建設(shè)工程中，為了提高作業(yè)效率，縮短工期，使操作簡(jiǎn)便和提高安全性，常采用以下吊重控制裝置——自動(dòng)水平移動(dòng)控制裝置。在起重作業(yè)中往往需要吊重作水平移動(dòng)，通常是靠司機(jī)操作技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，司機(jī)目視吊重的高度，同時(shí)操縱變幅和起升兩個(gè)手柄，又要觀察注意周?chē)闆r，操作難度相當(dāng)大。采用自動(dòng)水平移動(dòng)控制裝置，只需操縱動(dòng)臂變幅一個(gè)操縱桿，就能平穩(wěn)、迅速作高精度的水平移動(dòng)，如圖 8 所示。自動(dòng)水平移動(dòng)控制裝置的組成如圖 9 所示。由傳感器，操縱裝置控制微機(jī)和電液變換執(zhí)行裝置等組成。傳感器包括：角度檢測(cè)器檢出住臂或副臂的角度；旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)住卷筒或副卷筒的轉(zhuǎn)動(dòng)量；壓力檢測(cè)器檢出住臂變幅操縱閥的先導(dǎo)操縱壓力，作為前反饋輸入控制微機(jī)；發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器檢出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)改變系統(tǒng)的增益。由主臂角度可算出主臂上支點(diǎn)的高度，為保持吊圖 11 電子多路信號(hào)傳遞示意圖重水平移動(dòng)可算出起升卷筒所需的轉(zhuǎn)動(dòng)量，來(lái)控制卷筒的轉(zhuǎn)動(dòng)，與旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)得的卷筒實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)量作比較進(jìn)行修正。壓力前反饋和根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)改變?cè)娴哪康?，是為了得到高精度平穩(wěn)的水平移動(dòng)。此裝置采用手動(dòng)優(yōu)先原則，主要起升卷筒一操縱，就自動(dòng)地從自動(dòng)切換至手動(dòng)，當(dāng)突然遇到障礙物時(shí)可避開(kāi)。圖 9 自動(dòng)水平移動(dòng)控制裝置組成另外為了防止起吊時(shí)側(cè)位，產(chǎn)生吊重?fù)u擺而引起翻車(chē)、碰撞和折臂等事故，采用吊重中心追隨控制機(jī)構(gòu)，如圖 10a 所示，只要按一下卷筒操縱桿的按鈕，就能實(shí)現(xiàn)吊重中心自動(dòng)追隨。還有旋轉(zhuǎn)急停和旋轉(zhuǎn)緩?fù)＾D(zhuǎn)換控制裝置(圖 10b 和圖10c)等圖 10 吊重中心追隨和旋轉(zhuǎn)控制機(jī)構(gòu)5. 多路信號(hào)傳送裝置在單司機(jī)室的越野起重機(jī)上，一個(gè)技術(shù)上困難問(wèn)題是如何在有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的上下之間傳遞大量的操縱控制信息（多達(dá)幾十個(gè)） 。駕駛室在上車(chē)，而發(fā)動(dòng)機(jī)，變速器，轉(zhuǎn)向，制動(dòng)和支腿等在下車(chē)，如何操縱和來(lái)控制它們，解決的辦法是盡量將液壓控制信號(hào)改為電控制信號(hào)，同時(shí)為了減少通路，希望一條通路傳遞多路信號(hào)，這就需要利用微機(jī)電子技術(shù)，其原理如圖 11 所示。 除了上述介紹的電子控制裝置以外，還有許多控制裝置。在發(fā)動(dòng)機(jī)，泵和閥的控制方面：需要適應(yīng)負(fù)載變化和多個(gè)液壓作動(dòng)器同時(shí)動(dòng)作復(fù)合操作時(shí)的功率控制，實(shí)現(xiàn)高載低速和減輕高速，與發(fā)動(dòng)機(jī)功率相匹配，充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)功率；微機(jī)操作時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)和泵的控制，與負(fù)載無(wú)關(guān)和同時(shí)動(dòng)作十相互無(wú)干擾，僅取決于手柄操縱的速度控制，以改善其操縱性能；帶負(fù)載感應(yīng)補(bǔ)償?shù)墓?jié)能控制，降低燃料消耗量。目前這些方面還大量采用液壓控制，可以預(yù)計(jì)不久將來(lái)將被控制性能優(yōu)越的電子控制所取代。另外。這些控制系統(tǒng)目前大多是發(fā)動(dòng)機(jī)，泵和閥分開(kāi)單獨(dú)控制，今后預(yù)計(jì)將實(shí)現(xiàn)聯(lián)合控制。在全路面起重機(jī)和越野起重機(jī)上，目前已有不少采用了微機(jī)控制自動(dòng)換檔變速器。另外，還有電子監(jiān)視和故障自動(dòng)診斷裝置等。總之，可以說(shuō)操縱與控制，起重機(jī)內(nèi)的信息處理已成為當(dāng)前起重機(jī)進(jìn)一步發(fā)展的焦點(diǎn)。雖然目前電子控制尚存在不少為體，例如傳感器技術(shù)和電液轉(zhuǎn)換技術(shù)收納感不夠成熟，微機(jī)控制系統(tǒng)的抗干擾，包括電磁輻射干擾，溫度，濕度，振動(dòng)和沖擊等引起的環(huán)境干擾，確實(shí)電子控制的可能性尚存一定問(wèn)題，但是電子控制是不抗拒的技術(shù)潮流，機(jī)電信一體化是工程機(jī)械產(chǎn)品更新?lián)Q代的必然發(fā)展方向。三、展望未來(lái)目前起重機(jī)的控制系統(tǒng)主要是機(jī)械液壓控制，隨著電液比例控制技術(shù)和電子技術(shù)在控制系統(tǒng)中的比重越來(lái)越大以及它的優(yōu)越性，電液控制將是主要發(fā)展潮流。隨著液壓元件、微機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，智能液壓起重機(jī)即將出現(xiàn)。那時(shí)這種“巨人”可以替代人們做更多的繁重工作，為人類(lèi)的發(fā)展起到無(wú)法估計(jì)的作用。參考文獻(xiàn)[1] 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Munzer · Control Of Mobile Hydraulic Cranes 附錄1 QY40液壓汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖附錄2 QY40液壓汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)電磁鐵動(dòng)作順序表附錄3 QY40液壓汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)元件明細(xì)表1.主卷?yè)P(yáng)泵 21.液控單向閥2.副卷?yè)P(yáng)泵 22.可調(diào)平衡閥3.回轉(zhuǎn)泵 23.二位六通轉(zhuǎn)閥4.變幅、伸縮、支腿泵 24.三位四通電液比例換向閥5.主卷?yè)P(yáng)馬達(dá) 25.I 級(jí)液壓缸6.副卷?yè)P(yáng)馬達(dá) 26. II 級(jí)液壓缸7.回轉(zhuǎn)馬達(dá) 27.Ⅲ級(jí)液壓缸 8.壓力記憶閥(2 只) 28.梭閥(2 只) 9.單向節(jié)流閥(2 只) 29.平衡閥(三只) 10.制動(dòng)油缸（3 只） 30.電液換向閥組11.二位三通液控?fù)Q向閥(2 只) 31.電液換向閥組12.益流閥(5 只) 32.水平液壓缸(4 只) 13.三位三通液控?fù)Q向閥(3 只) 33.垂直液壓缸(4 只)14.三位四通液控?fù)Q向閥 34.液控單向閥(4 只)15.三位五通電磁閥 35.支腿油路控制閥組16.梭閥(2 只) 36.支腿油路轉(zhuǎn)閥17.功率限制器(2 只) 37.手動(dòng)比例電壓控制閥 18.二位三通電磁換向閥(帶節(jié)流閥) 38.手動(dòng)比例電壓控制閥(副卷?yè)P(yáng)、回轉(zhuǎn))19.電磁浮動(dòng)閥 39.濾油器(6 只) 20.變幅液壓缸 40.油箱41.壓力傳感器