汽车起重机伸缩机构的改进设计策略

汽车起重机伸缩机构的改进设计策略
摘要大型汽车起重机的伸缩机构通常采用单缸插销伸缩技术实现吊臂伸缩。

起重机使用插销将吊臂逐级的固定，这种机构对吊臂截面形状和尺寸做出了改善，减小了吊臂自身重量，增强了起重机的起重能力。

文章简要分析了大吨位汽车起重机的伸缩机构和起重原理，针对使用过程中的不足，做出了改进分析。

关键词单缸插销伸缩机构；工作原理；改进设计
随着我国经济建设的发展，大型起重机的技术也逐渐提升，为建筑工程做出了不小的贡献。

汽车起重机的承重构件是伸缩臂，伸缩臂技术能保障大型起重机的工作性能。

伸缩臂的核心技术在于起重机的伸缩机构。

大型起重机通常采用单缸插销机构的形式，这种伸缩形式结构简单，受到的局限性很小。

但在实际应用中仍存在一些问题，需要做出进一步的改进。

1 起重机单缸插销伸缩机构的工作原理
该机构由吊臂、臂销、缸销、伸缩缸等多种部件组成的。

单缸插销伸缩机构液压系统由换向阀、平衡阀等组成，系统结构如图（一）。

其中，①A8V0主泵；②先导控制油泵及双联齿轮泵；③远程控制阀块；④多级溢流阀；⑤缸臂销控制阀；⑥伸缩平衡阀；⑦缸销缸；⑧臂销缸；⑨缸臂销切换控制阀；⑩主泵变量机构。

大吨位起重机伸缩机构液压系统包括卷扬系统、伸缩系统等4个系统[1]。

伸缩臂依靠液压油缸，并结合控制缸销、臂销间的切换进行伸缩，伸缩臂有七节，最粗的是一节基本臂，和伸缩缸连接。

伸臂时，七节臂会首先伸出去，七节臂上带有吊钩，之后是六节臂、五节臂、四节臂，按照顺序伸缩。

缩臂时的顺序和伸臂的顺序正好相反。

伸缩缸的动力源来自A8V0变量双泵，通过改变主轴和缸体轴线的角度，能使变量泵的排量发生改变。

液压系统中不同泵的作用也不一样，卷扬泵是为液压系统当中主、副卷扬供油。

伸变泵是为变幅系统和伸缩系统供油。

单缸插销伸缩臂依靠臂销切换的配合，供油泵结合电磁阀使得缸销、臂销在不同工况下完成动作切换，系统中安装应急控制阀块以防止系统失灵[2]。

2 伸缩机构的不足和原因
该伸缩机构在运行时容易出现一些故障，如插销、拔销困难、伸臂速度比较慢、不能完全伸展、效率较低等。

这些故障极大降低了施工效率，影响施工进程。

起重机伸缩机构出现故障原因可能是机械本身的原因，除此之外，伸缩机构的液压系统可能存在着问题。

发动机转速怠速时，伸缩臂时泵流量过小，伸缩速度也相应减小。

转速和伸缩控制电流不匹配，导致伸臂速度较慢，伸臂时耗费的时间较长。

插销困难原因可能是伸缩缸内的芯管位置形成了推动力，也可能是回油背
压的原因，伸缩缸活塞的两面产生了差动推力[3]。

拔除臂销时，臂销缸有一定的油压。

油压推动缸筒运动，伸缩缸自动排油和补油。

我们用F1表示芯管位置处生成的推力，用字母D来表示芯管的半径，取40mm；用字母P来表示芯管处受到的压力大小，取8MPa。

通过计算得到芯管位置生成的推力大小是：
伸缩缸形成回油油路后，伸缩缸内的压力相同。

伸缩缸因为有杆腔和无杆腔面积不同，产生了差动推力，推动伸缩缸运动。

这个时候我们用F2表示差动推力，用字母d表示伸缩缸活塞杆的直径，取150mm；用P背表示回油背压，取0.4MPa。

这时我们计算差动推力：
差动推力的出现，使得臂销销孔内出现了反作用力。

当销孔中的摩擦力逐渐增大，超过弹簧产生的弹力时，这个时候臂销就不能再弹出，臂销也插不到位。

拔臂销时，芯管处产生压力。

伸缩缸在差动推力下运动，臂销手动较大的作用力和反作用力。

当摩擦力超过臂销缸的拉力时，臂销就会出现拔不出来的现象。

3 起重机伸缩机构的改进设计
通过相应的分析，找出了起重机伸缩机构在运行过程中发生故障的原因有伸缩缸发生窜动等。

为了防止起重机运行过程中伸缩缸发生窜动现象，就要将插销、拔销的问题解决掉，对伸缩机构的液压系统的设计做出相应的改进。

伸缩系统自动伸臂效率低下问题，要在伸缩程序中加入不同参数，发动机转速和电流相匹配，让伸缩速度保持在一定范围内。

建立仿真模型对液压系统伸缩臂效率低问题研究，对控制程序进行改进，加入发动机转速程序，利用模型再次仿真，验证出引入发动程序后，能提升自动臂的伸缩效率。

综上所述，大型汽车起重机伸缩机构液压系统中在改进前存在着一些弊端。

运转时会出现一些故障，如插销或者拔销不完全，自动臂伸缩效率低、伸缩缸发生窜动等。

故障的出现影响起重机的正常运转，严重会造成工程事故的发生，带来了巨大的经济损失。

针对起重机伸缩机构液压系统中存在的不足之处，我们对此做出了改进，保障了起重机插销、拔销的顺利，使得吊臂能够自由伸缩，对施工安全有著重要的意义。

参考文献
[1] 李杰，徐伟，黄迎春，等.一种新型六节箱型伸缩臂机构研究[J].建筑机械，2017，（03）：72-75.
[2] 金雯，商晓恒，张茂仪，等.随车起重机伸缩臂技术的研究[J].建设机械技术与管理，2017，30（Z1）：128-130.
[3] 朱燕，郁大猛.直臂式随车起重机臂架伸缩油缸[J].建筑机械，2016，（12）：64-67.。