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 （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)，選擇專題，資料檢索 12 105 撰寫(xiě)液壓系統(tǒng)專題研究報(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?？刂齐S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。基于上述修正，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)上的支持開(kāi)題報(bào)告： 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告1. 課題的目的及意義（含國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀）隨著國(guó)家現(xiàn)代化建設(shè)的飛速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代施工項(xiàng)目對(duì)汽車(chē)起重機(jī)的要求也越來(lái)越高，高、深、尖液壓技術(shù)在汽車(chē)起重機(jī)上的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)展示了強(qiáng)大的發(fā)展趨勢(shì)。汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)一般由起升、變幅、伸縮、回轉(zhuǎn)、控制、支腿六個(gè)主回路組成。 為了使起重機(jī)能夠滿足高性能、高可靠性、操作更方便、舒適、安全的要求，以及使起重機(jī)能夠向智能、高性能、靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、多功能、吊重量大、起升高度、幅度更大的大噸位方向發(fā)展方向發(fā)展，設(shè)計(jì)者不但要改進(jìn)起重機(jī)的結(jié)構(gòu)和提高材料的強(qiáng)度，更重要的是在這六個(gè)液壓系統(tǒng)上下工夫。這六個(gè)回路分別有以下發(fā)展趨勢(shì)：起升液壓系統(tǒng)工作最為頻繁。目前最常用的起升液壓系統(tǒng)為定量泵、定量或變量馬達(dá)開(kāi)式液壓系統(tǒng)，然而，現(xiàn)代施工對(duì)起升系統(tǒng)提出了新的要求：節(jié)能、高效、可靠以及微動(dòng)性、平穩(wěn)性好。為了適應(yīng)這些新的要求，以前的定量泵將逐步被先進(jìn)可靠的具有負(fù)載反饋和壓力切斷的恒功率變量泵所取代，先前的定量馬達(dá)或液控變量馬達(dá)也將被電控變量馬達(dá)所取代。這種系統(tǒng)將能有效的達(dá)到輕載高速、重載低速和節(jié)能的效果。變幅液壓系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)也體現(xiàn)為節(jié)能高效，目前最先進(jìn)的為變幅下降時(shí)充分利用吊臂和重物的重力勢(shì)能，實(shí)現(xiàn)重力下放，下放的速度由先導(dǎo)手柄來(lái)無(wú)級(jí)控制，變幅平穩(wěn)沒(méi)有沖擊。對(duì)于具有五節(jié)以下伸縮臂的伸縮液壓系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)一般采用同步或順序加同步的伸縮方式，當(dāng)采用兩級(jí)油缸時(shí)，上下兩油缸實(shí)現(xiàn)內(nèi)部溝通，一般采用插裝式平衡閥；對(duì)于具有五節(jié)以上伸縮臂的液壓系統(tǒng)，采用單缸插銷(xiāo)伸縮機(jī)構(gòu)，這種伸縮機(jī)構(gòu)自重輕，能大幅提高起重機(jī)的起重性能，能有效的控制整機(jī)的重量，通過(guò)采用多油口和多平衡閥的油路來(lái)提高伸縮的效率。回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)使用也頻繁，但相對(duì)而言，回轉(zhuǎn)所需功率最少，因而回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的最高要求是：回轉(zhuǎn)平穩(wěn)，起重作業(yè)無(wú)側(cè)載；回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)為通過(guò)小馬達(dá)、大傳動(dòng)比來(lái)實(shí)現(xiàn)操作平穩(wěn)，通過(guò)設(shè)立回轉(zhuǎn)緩沖閥和自由滑轉(zhuǎn)機(jī)能來(lái)實(shí)現(xiàn)吊重的自動(dòng)對(duì)中功能，從而有效防止側(cè)載的產(chǎn)生。機(jī)械式操縱是汽車(chē)起重機(jī)最簡(jiǎn)單、最廣泛使用的一種操縱方式，液比例操縱系統(tǒng)也己廣泛得到使用并相當(dāng)成熟，操作性能得到了很大的提高；然而，最有發(fā)展前途的還是電比例操縱系統(tǒng)，借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)和可編程技術(shù)，汽車(chē)起重機(jī)將向智能化發(fā)展。為增大輪胎起重機(jī)在起重工作是的起重能力，起重機(jī)設(shè)有支腿。支腿要求堅(jiān)固可靠，伸縮方便，在行駛時(shí)收回，工作時(shí)外伸撐地。因此，輪胎起重機(jī)的支腿必須做成可伸縮的。在老式的起重機(jī)上支腿的伸縮都是人力的，極為不便。在現(xiàn)代的液壓起重機(jī)中，支腿的伸縮也是液壓傳動(dòng)的。目前支腿結(jié)構(gòu)主要有蛙式、H 式、X 式輻射式和鉸接式五種。在對(duì) QY40 起重機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，本人主要對(duì)這六個(gè)回路進(jìn)行設(shè)計(jì)，并根據(jù)國(guó)內(nèi)外起重機(jī)液壓系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)這六個(gè)主要回路的部分進(jìn)行改進(jìn)。取其精華去其不足，選擇更加合理的方案，最終設(shè)計(jì)出滿足市場(chǎng)需求、經(jīng)濟(jì)、可靠、性能更強(qiáng)的中型起重機(jī)液壓系統(tǒng)。2. 主要任務(wù)：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。3. 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。4. 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。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。5．實(shí)現(xiàn)途徑及設(shè)計(jì)規(guī)劃：閱讀起重機(jī)方面的書(shū)籍（工程起重機(jī)） ，對(duì)起重機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理等有一定的認(rèn)識(shí)；閱讀液壓傳動(dòng)方面的書(shū)籍（液壓傳動(dòng)及控制） ，了解各種液壓部件的工作原理及其作用，同時(shí)挑選出一些可以運(yùn)用在起重機(jī)液壓系統(tǒng)上的各種液壓部件和子系統(tǒng)；查閱一些相關(guān)的國(guó)內(nèi)外最新期刊，了解汽車(chē)起重機(jī)發(fā)展情況和相關(guān)技術(shù)；閱讀一些相關(guān)書(shū)籍，根據(jù)自己的知識(shí)水平，結(jié)合比較先進(jìn)的技術(shù)設(shè)計(jì)出比較經(jīng)濟(jì)合理的 QY40 汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)。4-5 周：查閱資料，撰寫(xiě)實(shí)習(xí)報(bào)告，文獻(xiàn)綜述和譯文。5-7 周：系統(tǒng)方案和元件選擇，繪制液壓系統(tǒng)圖。8-11 周：液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算，編制設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)。12 周：結(jié)合設(shè)計(jì)難點(diǎn)，選擇專題，資料檢索。13-16 周：撰寫(xiě)液壓系統(tǒng)專題研究報(bào)告。18 周：論文答辯報(bào)告人簽名：年 月 日指導(dǎo)教師意見(jiàn)：導(dǎo)師簽名：年 月 日文獻(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)該類產(chǎn)品的空白，打破了此類產(chǎn)品完全依賴進(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：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。總斷路器剛合閘的瞬間，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)。現(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?？傊梢哉f(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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