[科普中国]-汽车起重机

发展历程

中国的汽车式起重机诞生于上世纪的60年代，经过了近50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，尤其是近几年，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。而且中国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，中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。

当前中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，改变了以往油缸不能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，中国汽车式起重机产业近几年品质水平的快速提高，也得到了国际用户的高度肯定，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国内有了明显的减少，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

特点1.豪华全驾驶室和操纵室具有现代流线型风格；

2.功率大，油耗小，噪音符合国家标准要求；

3.走台板为全覆盖式，便于在车上工作与检修；

4.支腿系统采用双面操纵，方便实用；

5.产品各项性能指标基本达到了多田野50吨产品性能指标；

工作原理在起重臂里面的下面有一个转动卷筒，上面绕钢丝绳，钢丝绳通过在下一节臂顶端上的滑轮，将上一节起重臂拉出去，依此类推。缩回时，卷筒倒转回收钢丝绳，起重臂在自重作用下回缩。这个转动卷筒采用液压马达驱动，因此能看到两根油管，但千万别当成油缸。

另外有一些汽车起重机的伸缩臂里面安装有套装式的柱塞式油缸，但此种应用极少见。因为多级柱塞式油缸成本昂贵，而且起重臂受载时会发生弹性弯曲，对油缸寿命影响很大。

种类构造种类汽车起重机的种类很多，其分类方法也各不相同，主要有：

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5-50吨），超重型汽车起重机（起重量在50吨以上）。由于使用要求，其起重量有提高的趋势，如已生产出50-1200吨的大型汽车起重机。

按支腿型式分：蛙式支腿、x型支腿、h型支腿。蛙式支腿跨距较0?仅适用于较小吨位的起重机；x型支腿容易产生滑移，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，所以中国生产的液压汽车起重机多采用h型支腿。

按传动装置的传动方式分：机械传动、电传动、液压传动三类。

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°）和非全回转汽车起重机（转台回转角小于270°）。

按吊臂的结构形式分：折叠式吊臂、伸缩式吊臂和桁架式吊臂汽车起重机。

基本构造汽车起重机主要由起升、变幅、回转、起重臂和汽车底盘组成。由于液压技术，电子工业，高强度钢材和汽车工业的发展，促进了汽车起重机的发展。自重大，工作准备时间长的机械传动式汽车起重机已被液压式汽车起重机所代替。液压汽车起重机的液压系统采用液压泵、定量或变量马达实现起重机起升回转、变幅、起重臂伸缩及支腿伸缩并可单独或组合动作。马达采用过热保护，并有防止错误操作的安全装置。大吨位的液压汽车起重机选用多联齿轮泵，合流时还可实现上述各动作的加速。在液压系统中设有自动超负荷安全阀、缓冲阀及液压锁等，以防止起重机作业时过载或失速及油管突然破裂引起的意外事故发生。汽车起重机装有幅度指示器和高度限位器，防止超载或超伸距，卷筒和滑轮设有防钢丝绳跳槽的装置。

对于16t以下的起重机要求设置起重显示器，16t及16t以上的起重机设置力矩限制器，且有报警装置。液压汽车起重机的起重臂由多节臂段组成，可以根据对起升高度的不同要求设计。起重臂的伸缩方式一种是顺序伸缩，另一种是同步伸缩。大吨位的起重机为了提高起重能力大多数都采用同步伸缩。各臂段的伸缩由油压控制，伸缩自如。带副臂的起重机，在行驶状态时，副臂一般安置于主臂的侧方或下方。转台主要用来布置起升机构、回转机构、起重臂及变幅油缸的下支点和操纵装置。对于中、大吨位的起重机，有的还在转台上安置发动机。转台与底架之间用能承受垂直载荷、水平载荷及倾覆力矩的回转支承联接。为了防止在行驶时转台发生滑转，设有转台锁定装置。回转机构由定量马达驱动。回转机构的输出齿轮与回转支承齿轮啮合。实现起重机转台沿回转中心作360°回转。起重臂的变幅，由单只或双只液压油缸通过油液控制完成。起重机构由油液控制变量或定量马达通过减速机驱动卷筒。由于采用液力变矩器，起重机各机构的运动能无级变速，可使载荷在微动速度下由动力控制下降。为了防止过卷，设有钢丝绳三圈保护装置及报警装置。中、大吨位的汽车起重机可根据市场需要配置副起升机构，以供双钩作业。

设计外包定义汽车起重机设计外包服务：是指企业客户聘请专业的汽车起重机设计服务商，为企业客户提供全方位的CMD技术服务，来增强企业技术优势、降低开发成本的行为。

分类开发性设计：应用成熟设计经验或具有可行的新技术，设计新型汽车起重机，主要包括功能设计和机构设计。

升级性设计：根据使用经验和技术发展对已有的汽车起重机设计更新升级，以提高性能、降低制造成本或减少运行费用。

衍生性设计：为适应新的需要对已有的汽车起重机作部分的修改或增删，从而发展出不同于标准型的衍生产品。

系列化设计：以一种汽车起重机为母本，设计出一系列与之功能相同外形相似，但功率、吨位、尺寸有所不同的一系列产品。

流程一、制定需求分析。根据功能、性能、作业环境等因素，与客户共同制定详细的用户需求说明书，进而确定开发目标。

二、初步方案设计。根据需求分析，进行方案制定，包括功能及参数设定、基础计算、绘制初步三维总等工作，进而与客户进行初步审查。

三、详细方案设计。听取初审意见，实施方案设计。修改细化三维模型总图，绘制零件三维图，对结构部件进行有限元分析及动态模拟。进而与客户进行二次审查。

四、最终方案确定及图纸绘制。听取二审意见，修改方案设计。绘制平面图（如零件图、部件装配图和总装配图，涂装图等），出零件表、易损件清单。

五、制作全部技术文件，包括宣传及技术样本、产品使用说明书。

限速安全1、制动锁紧

汽车起重机换向阀的阀芯与阀体之间多采用间隙密封，在其自身重力及起吊载荷重力的双重作用下，制动时高压油液常会通过换向阀阀芯与阀体之间的微小间隙缓慢泄漏，不能对各机构液压缸或液压马达实现有效地锁紧，因而极易发生吊重下降、吊臂内缩、幅度增大、支腿下沉的事故，轻则使汽车起重机无法正常工作，重则导致车辆倾覆、人员伤亡等恶性事故的发生。消除隐患的安全措施至少有以下4条。

（1）在回油路中串联液压锁

液控单向阀的反向油路只有当其控制油路输入一定压力油液之后才可能连通。它是一种能对油路实现通断控制的开关元件，通常人们又称之为液压锁。将液压锁反向串接在液压缸（液压马达）的回油路中，并将其控制油路与液压缸（液压马达）的进油路相连，就能使回油路在制动状态下因控制油路无压力油作用而切断，对液压缸（液压马达）起到应有的锁紧作用。

液压锁的锁紧效果取决于阀芯形状和阀的结构型式。

阀芯如果采用球阀式或滑阀式，其泄漏仍将是难免的，即油液有可能通过因阀芯冲击而产生的沟槽或阀芯与阀体间的间隙泄漏。因此，用在汽车起重机中的液压锁阀芯应该选用密封性能好的锥芯，即使长久使用也能保证滴油不漏。

根据汽车起重机的工况特点，应选用带有卸荷阀芯的IY-F型高压液压锁。

对支腿油路，有支撑锁紧和悬挂锁紧两项锁紧要求。根据不同油路，每个支腿可采用仅为一个液控单向阀、仅能起单向锁紧作用的单向液压锁，或由两个液控单向阀交叉连接而成的双向液压锁。一般采用的是后一种方案。每个支腿锁紧装置都必须独立设置。

（2）在回油路中串联平衡阀

平衡阀实质上是单向阀与外控内泄式顺序阀组合而成的组合阀，它在汽车起重机中的安装位置和锁紧原理与液压锁的完全相同，即安装在回油路中，制动后切断回油路。如果对油路无其他特殊要求，还是应尽量采用价格相对低的液压锁。

（3）提高液压元件的密封性

在油路中安装液压锁或平衡阀后，并不一定能完全保证机构制动后能锁紧，液压缸（液压马达）的密封性也是制约锁制效果的关键因素。

液压元件的漏油分内泄和外泄漏两种。液压缸内泄漏不易察觉，将导致支腿收放、吊臂伸缩及变幅3机构无法锁紧而发生下沉现象。因此，提高液压缸的密封效果，关键是解决发生在其内部的内泄漏问题。

一般来说，对汽车起重机液压缸内部的漏油量应严格限制。安全检查时，规定额定压力下活塞的移动距离为10min内不应大于0.5min。超过此值，说明密封性能不好，要及时更换新的Y形圈。

（4）吊重升降液压马达外抱制动器

欲使液压缸、液压马达长久地不产生内泄漏是很难察现的，其密封件磨损后泄漏会在不知不觉中产生。这样，若锁紧牢固就只有安装制动器一种方法了，且只能在使吊重升降的液压马达上采用，其他的如对吊臂伸缩、变幅等则无法采用。

对吊重升降机构起作用的制动器实际上是一只小型的单杆单作用液压缸，制动器为常闭式，制动力取决于缸内的弹簧力。为了获得理想的锁紧效果，当然希望弹簧力越大越好，但过大的弹簧力又会使制动器松闸能耗加大，所以外抱制动器是其锁紧方案的辅助手段。

2、运动限速

由于汽车起重机吊重升降、吊臂伸缩、吊臂变幅的行程都较长，机构或载荷下行过程中因重力作用而产生的加速现象也是一个比较突出的问题。汽车起重机限速通常采用以下两种方法。

（1）在回油路中串联平衡阀

平衡阀的作用不但能锁紧，还能限速。当机构或载荷下降时，平衡阀内的顺序阀能借助阀芯的平衡作用，使液压缸（液压马达）的回油流量保持稳定状态，从而使液压缸（液压马达）保持均速运动。为了获得均匀的下降速度，设计系统时要注意两点：一是不能为了节省成本，就简单地用一般的单向阀与外控内泄漏式顺序阀并接组合来代替平衡阀。这是因为平衡阀虽然也是单向阀与外控内泄漏式顺序阀的组合，但其顺序阀已经增加了双层弹簧、阻尼小孔等使阀芯减振的装置；二是平衡阀的控制油路要串联节流阀，以使顺序阀的阀芯动作“迟滞”，不因外部压力的微小变化而使其速度有所改变。在限速方案中，使用平衡阀的效果是最理想的，是首选的方法。

（2）用手动换向阀限速

在所有的换向阀中，只有手动换向阀在换向的同时，通过控制阀口开度的大小可以兼有限速和节流调速的作用。因此，当汽车起重机机构或载荷发生下行加速现象时，可通过驾驶员减小手动换向阀手柄的拉动程度来减小阀口开度的办法加以解决。当然，由于驾驶员手的抖动会使手动换向阀的限速效果不甚理想，但因为汽车起重机的装卸作业速度往往要根据施工现场的具体情况不断地调整，机构的运动常常为不连续的间歇作业，因此熟练驾驶员操纵手动换向阀还是能够收到一定限速效果的。

总之，对汽车起重机吊重升降、吊臂伸缩、吊臂变幅3机构既有锁紧又有限速要求，应当采用能同时满足锁紧和限速两项要求的平衡阀，再加以机械制动。

性能检验（1）汽车起重机的强度、刚度、稳定性、结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）汽车起重机基本参数应符合jb/t1375-2010《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gb6067-85《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gb3811-2008《起重机设计规范》的规定进行。

（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试验规范稳定性的确定》的规定。

（6）额定起重量表，起升高度曲线和性能参数标牌的要求及表示方法应符合jb4031-85《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置和调试按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《汽车起重机和轮胎起重机技术要求》的规定。

（9）汽车起重机检验方法：按jb/sq1-87《汽车起重机和轮胎起重机产品质量分等》，jb4030.3-85《汽车起重机和轮起重机试验规范》，gb6068.1-85《汽车起重机和轮胎起重机试验规范一般要求》，gb6068.2-85《汽车起重机和轮胎起重机试验规范合格试验》等标准规定进行。产品定型试验按jb4030.1-85《汽车起重机和轮胎起重机规范作业可靠性试验》，jb4030.2-85《汽车起重机和轮胎起重机试验规范行驶可靠性试验》，gb6068.4-85《汽车起重机和轮胎起重机试验规范结构试验》等标准规定进行。

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。

包装汽车起重机的包装一般为裸装，但出口时要涂防锈油以防止在储运中出现锈蚀现象，有关的唛头、标记，均挂在或印刷在汽车起重机外表的木板上或铁板上。出口汽车起重机在签订具体出口合同时，内容应包括：产品型号、数量、技术规格、特殊使用要求、包装运输条件、交货期、付款方式、质量保证、索赔及仲裁等条款。

发展趋势国内中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：

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。

增大起重力矩

中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。

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。

全力打造自己的品牌

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。

开创自我空间占领市场

中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。

目前国产品牌发展情况

近来，随着汽车起重机制造商不断地摸索和技术的提升，在国外市场开始占据一席之地，据中国海关总署统计，2013年中国汽车起重机对巴西的出口额突破14000万美元。中国品牌的汽车起重机已占巴西当地85%的市场份额，其中，三一起重机的市场占有率达37%，连续两年位居第一。

国外设计、制造的计算机化、自动化

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（CAD），提高到应用计算机进行起重机的模块设计。起重机采用模块单元化设计，不仅是一种设计方法的改革，而且将影响整个起重机行业的技术、生产和管理水平，老产品的更新换代，新产品的研制速度都将大大加快。对起重机的改进，只需更改几个模块；设计新的起重机只需新的不同模块进行组合，提高了通用化程度，可使单件小批量的产品，改成相对批量的模块生产，能使较少的模块形式，组合成不同规格的起重机，满足市场的需求，增强了竞争力。

起重机控制元件的革新与应用

起重机的定位精度是对起重机的重要要求，多数采用转角码盘，齿轮链，激光头与钢板孔带来保证，定位精度通常为±3㎜，高于1mm的精度需另加定位系统。在起重机起升速度和制动器方面的改进，则使用低速运行的起重机吊钩精确定位，起重机的刹车系统也应用微处理进行控制和监视工作。

遥控系统用于汽车式起重机及其他移动式起重机械，这种系统包括在控制者身上的控制器，和安装在起重机上的接收器 ，控制器具有电磁辐射发生器，接收器与作用在起重机传动装置的操纵机械的转换部分相连。遥控器的使用不仅节省人力，提高工作效率，而且使操作者的工作条件有所改善。

起重机的距离检测防撞装置，采用无线电信号型的防撞装置，防撞系统由三相系统组成，用来监控起重机前端行使距离，一般首先发出信号警示，接着将大车车速减小到50%，最后切断电机电源，将大车制动。

材料工艺由于钢铁工业新技术的应用，钢材质量得以提高，在设计起重机主梁强度时，可使用较高的许用应力，而不需要较高的安全系数，以便减少起重机材料用量，从而降低设备的重量和价格，起重机配套的零部件如万达回转支承的制造也得益于新材料的不断产生，使得起重机向更轻，更好的方向发展。

在机加工方面，大量采用少切削的精密铸件，尤其是铝合金铸件见多，加工设备大量采用高精度，高效的加工中心，数控自动机床等，及保证了质量，又提高了劳动生产率，降低了成本，同时在机械线使用机械代替人工操作如焊接机械手和配用机械手等。

国外起重机的未来发展之路是走向专业化，标准化，和系列化，只有这样才能最快的制造和装配出品种多样化的产品。2