【文章內容簡介】 ... 44 高空作業(yè)車的液壓系統(tǒng)設計 1 1 緒論 引 言 高空作業(yè)車是用來運送工作人員和工作裝備到指定高度進行作業(yè)的特種車輛，是將高空作業(yè)裝置安裝在汽車底盤上組成的。高空作業(yè)裝置包括工作臂、回轉平臺、副車架、工作斗、液壓系統(tǒng)和操縱裝置等?，F(xiàn)在的高空作業(yè)裝置具有操作平順、工作穩(wěn)定、自動調速、安全可靠等優(yōu)點，大大提高了空中作業(yè)的工作效率。高空作業(yè)車是利用汽車底盤作為行走機構，具有汽車的行駛通過性能，機動靈活，行駛速度高，可快速轉移，轉 移到作業(yè)場地后能迅速投入工作，因此被越來越多的應用在工程建設、工業(yè)安裝、設備檢修、物業(yè)管理、航空、船舶、石化、電力、影視、市政、園林等許多行業(yè)，是近幾年來國內發(fā)展最快的專用汽車產品之一。 高空作業(yè)車按工作臂的型式，有四種基本型式，分別為：垂直升降式、 折疊臂式、伸縮臂式和混合臂式。垂直升降式高空作業(yè)車的升降機構只能在垂直方向上進行運動。它的主要特點是結構簡單，承載能力強，但作業(yè)范圍小，作業(yè)高度低，這種結構型式應用比較少。折疊臂式高空作業(yè)車工作臂之間的連接全部采用鉸接型式，所以國外又把它叫做鉸接式高空作業(yè) 車。折疊臂高空作業(yè)車結構適合于較低作業(yè)高度的車型，如要加大作業(yè)高度，必然要增加臂長或增加工作臂數(shù)量，增加臂長會使作業(yè)車體積龐大，降低靈活性；增加工作臂數(shù)量會造成操作繁瑣，安全性降低。伸縮臂式的高空作業(yè)車在行駛狀態(tài)時，工作臂縮回套疊，工作時伸出，可以有效增大作業(yè)高度，同時具有工作效率高、操作簡單、動作平穩(wěn)等特點?；旌媳凼礁呖兆鳂I(yè)車工作臂之間既有鉸接，也有伸縮，無錫太湖學院學士學位論文 2 是折疊臂式和伸縮臂式高空作業(yè)車的結合，它綜合了兩種結構型式的優(yōu)點，工作性能最好，但結構也最為復雜。 高空作業(yè)車的發(fā)展概況 概況 高空作業(yè)機械是在工程起重機械基礎上發(fā)展起來的產業(yè)系統(tǒng)，只有二十幾年的歷史。盡管我國在高空作業(yè)車設計制造上取得了一些成績，但是國內生產制造的高空作業(yè)機械同國外同類型高空作業(yè)機械產品相比仍有一定差 ,主要表現(xiàn)為技術含量低、大型的較少、結構笨重、作業(yè)時微動性能差等問題。 高空作業(yè)車在世界上已有近四十年的發(fā)展歷史，現(xiàn)已形成一個完整的專用產品研發(fā)、生產體系。如美國的 CROVE(格洛夫 )、 GENIE(吉尼 )、英國的 COLES (西蒙 )， 意大利的 RICO (利高 )，芬蘭的 BRONTO(布朗托 )公司等，并且它們各有側重，如 BRONTO側重于高空消防車系列， COLES側重于車載高空作業(yè)平臺等。高空作業(yè)車發(fā)展到現(xiàn)在，其作業(yè)高度最高已到達 72m(BRONTO公司生產 )，作業(yè)車的可靠性、安全性、舒適性、操作方便和簡單的直接性等方面都有較大提高，而且隨著電子計算機的普及和發(fā)展以及機、電、液一體化研究的進展，國外各大公司競相采用電腦 (電子 )操控系統(tǒng)，提高整機性能，減少整機液壓元件的使用，減小整機體積及重量，提高操控的靈敏度。 在我國，雖然對高空作業(yè)車的研制、生產起步較晚，但是隨著我國經濟的快速發(fā)展，高空作業(yè)車的使用面、服務領域不斷擴大， 現(xiàn)正處于較快的發(fā)展階段，特別是各生產廠家積極引進和消化國外先進技術，開發(fā)新品種，提高產品技術和質量水平，已有部分達到或接近國際同類產品的水平。如浦沅集團公司已能生產作業(yè)高空 6m到 60m共 12種規(guī)格近 30個品種的高空作業(yè)車，杭州園林機械廠引進日本先進技術和管理經驗，在近幾年內開發(fā)出適合國內用戶需要的 l0多個新品種，能生產 26m 內的各種絕緣及通用高空作業(yè)車，形成年產350臺以上的生產能力，占有國內中小高度高空作業(yè)車市場 50％左右的份額，并有部分產品出口；撫順起重機總廠錦州重型機械股份有限公司和徐州重型機械廠針 對國內大高度消防救援作業(yè)車依賴進口狀況，先后開發(fā)了 30m 以上的高空消防作業(yè)車，產銷良好，深受用戶歡迎；徐工集團生產非常適合路燈、隧道維護使用的 20m 以內的高空作業(yè)車，并完成了53m大高度高空消防車的研制。有關專家預測，我國高空作業(yè)車在未來幾年仍將保持較高的產銷增長率，特別是大中城市基礎設施建設和維護等方面的需求增長更快。 然而現(xiàn)階段我國高空作業(yè)車發(fā)展中還存在許多 問題： 大多數(shù)廠家產品單一，型號老化，產量小，企業(yè)規(guī)模小； 部分企業(yè)技術創(chuàng)新能力較差，技術儲備明顯不足，市場經營范圍窄，企業(yè)效益差； 國內 基礎材料的質量參差、研發(fā)水平又較低，基礎零部件配套水平較差，許多原材料依賴進口； 基礎零部件配套廠家少，規(guī)格品種少，產品質量、性能可靠性不高，不穩(wěn)定； 專業(yè)化、機械化生產水平低，工藝落后，裝配水平較低； 主機 (底盤 )型號單一，不能滿足生產廠的組裝要求，直接影響新產品的開發(fā)； 產品的售后服務水平較差，缺乏專業(yè)的檢測和維修設備，維修人員專業(yè)技能不足，未形成善的售后服務體系； 對高空作業(yè)車等專用車的管理上，有關政策滯后，不利于特種高空作業(yè)車的小批量改裝、生產。 高空作業(yè)車的液壓系統(tǒng)設計 3 為了適應我國高空作業(yè)車發(fā)展的需求，筆者認為 ，要著眼于長遠目標，走規(guī)?；?、標準化、集約化、產品配套化、系列化的道路；要盡快地培養(yǎng)高素質的專業(yè)人才，要建立一套適合國際標準的生產體系和質量體系， 在高空作業(yè)機械國際標準化組織 (TC214)已有的標準范圍之外，建立適合我國的標準化質量體系，以防止國外技術壟斷；各廠家要做到強強聯(lián)合，在研發(fā)上與高校及專業(yè)研究機構聯(lián)合研發(fā)，加快相關產品的研制和研究成果的生產轉化，提高產品質量，避免各自為營的現(xiàn)象；要能帶動國內基礎零件配套產品的發(fā)展，使之形成完整的生產體系、配套體系，同時，形成幾家在技術力量、產品質量、人才儲備上能 達到國際先進水平的配套件生產廠家。 尤其在現(xiàn)階段， 筆者認為要優(yōu)先做好以下產品和技術的研發(fā)： l、建筑用自行式作業(yè)平臺和蜘蛛式作業(yè)平臺； 帶電作業(yè) (10KV 以上 )的絕緣高空作業(yè)車； 25m 以上多功能消防救援高空作業(yè)車； 室內外輕型作業(yè)平臺； 大作業(yè)幅度平臺及新型多功能高空作業(yè)車； 高空作業(yè)機械的自動控制和安全保護技術的研制； 機、電、液一體化技術在高空作業(yè)車上的應用。 國外趨勢與動向 國外高空作業(yè)機械屬新興行業(yè)，是在工程起重機械基礎上發(fā)展起來的高新技術產業(yè)系統(tǒng)，只有二十幾年的 歷史。目前，專業(yè)生產高空作業(yè)機械的公司比較少。近年來，由于汽車起重機銷售量下降及市場平淡，一批汽車起重機制造公司，相繼發(fā)展高空作業(yè)機械，但總計年產量仍不能滿足市場需求，正處于發(fā)展時期。 國外 高 空 作業(yè)機械，發(fā)展迅速，技術水平不斷提高。工業(yè)發(fā)達國家，一般都有專門的跨國公司和集團主營和兼營高空作業(yè)機械，如美國 GROVE公司 (格魯夫 )和 GENIE(吉尼公司 )、英國 COLES公司、 STMON公司 (西蒙 )、意大利 RICO(利高 )、芬蘭 BRONTO公司 (波浪濤公司 )、日本的多田野和愛知株式會社等。高空作業(yè)機械的底 盤分通用型和專用型，采用通用汽車底盤的高空作業(yè)機械，機動靈活，能快速轉移，作業(yè)高度較高，采用專用底盤的高空作業(yè)機械，即自行式高空平臺車，適用于固定場所作業(yè)，具有微動行駛，擴大作業(yè)半徑等特點。 為了滿足實際工程的需要，高空作業(yè)車的作業(yè)高度越來越高，隨之作業(yè)半徑也越來越大。如西蒙公司 S600高度已達 62 m、芬蘭 BROTO公司產品最高己達 72 m，自命為“天梯”，高空作業(yè)車的下車、工作斗均采用微機進行操縱。 操作越來越簡單可靠，自動化程度不斷提高。如 GENIE〔吉尼公司 )的自行式直臂式高空作業(yè)車、自行式曲臂式高 空作業(yè)車、自行式剪型高空作業(yè)車。由于采用自動化控制，高空作業(yè)車的微動性能好，定位也來越來越準確。 但根據(jù)不同的工況條件，考慮到造價等原因，拖動式和手動式很有實用價值，目前在一些場所仍被廣泛使用。此類高空作業(yè)車有拖動式曲臂高空作業(yè)車和手動式物料升降機。 高空作業(yè)車的發(fā)展主要動向是實現(xiàn)六化、三性，以提高高空作業(yè)機械的適用性。六化 : 即液壓化、最優(yōu)化 (采用計算機輔助設計 )、輕量化 (采用高強度材料、減輕構件重量 )、機電液一體化 (如安全保護、報警裝置等 )、通用化、系列化。三性 :可靠性、安全性和舒適性。 為了滿足高層建 筑的復雜情況，要求人們不斷改進舉高車，以適應施工、滅火等需要，無錫太湖學院學士學位論文 4 以及舉高車制造公司間日趨激烈的競爭，促進了舉高車技術的發(fā)展。新技術的采用，使發(fā)達國家 80年代的舉高車在性能和安全上有較大的提高，這主要體現(xiàn)在三個方面 : (1) 在公安消防上，提高救生和滅火能力。在 80年代，發(fā)達國家通過改進舉高消防車的臂架結構和液壓系統(tǒng)，使其救人和滅火能力有了大幅度的提高。登高平臺消防車， 70年代的最大工作高度是 40m, 80年代后期，芬蘭波浪濤公司又推出 ，而且這兩種車的登高平臺載重能力達 450比，顯著地 提高了救生能力。 (2 )提高應付不利環(huán)境的能力。在高層建筑火場上或在施工現(xiàn)場上，有時會遇到地面不平、場地狹窄等情況。如何在這些不利情況下使舉高車充分發(fā)揮救生和滅火能力或載人施工的能力，也是舉高車新技術開發(fā)的主要方向之一。在這方面比較突出的日本森田泵公司，在新一代云梯消防車上采用了電子計算機調平技術。 (3) 提高安全性。如在 80年代德國的馬基路斯、麥茨、森田和芬蘭的波浪濤公司等紛紛采用了靠電子計算機控制舉高消防車的支腿梯架的操作和顯示等技術，這種技術提高了云梯操作自動化程度，從而避免了因操作人員的失誤而導 致的危險。 國內現(xiàn)狀、差距與如何提高的方法 國內高空作業(yè)機械發(fā)展剛剛起步，只有十幾年的發(fā)展歷史，雖然起步晚，由于高空作業(yè)機械制造企業(yè)的努力，已逐步走向穩(wěn)定的發(fā)展軌道。 現(xiàn)狀 我國高空作業(yè)機械的生產于 20世紀 70年代末開始起步，發(fā)展較快， 目前生產經營企業(yè)已由原來的幾家迅速增加到 40余家，其中與國外合資或合作生產的企業(yè)有 5家。根據(jù) 2020年和 2020年《中國工程機械年鑒》， 2020年高空作業(yè)機械工業(yè)總產值為 32139萬元，生產各類高空作業(yè)平臺 1906臺，高空作業(yè)車 740臺； 2020年高 空作業(yè)機械工業(yè)總產值為 36340萬元，生產各類高空作業(yè)平臺 2500臺，高空作業(yè)車 800臺。行業(yè)幾個骨干企業(yè)通過近幾年的技術改造，其生產規(guī)模不斷擴大，形成了各自特色的產品系列，基本能滿足國內市場高空作業(yè)機械的需要，企業(yè)的各項主要經濟指標逐步上升，經濟效益也逐年提高。 從 80 年 代開始撫順起重機總廠、武漢起重機廠、四川度巖機械廠、四川長江起重機有限責任公司、杭州園林機械廠、北京攀尼高空作業(yè)車有限公司、徐州重型機械廠等開始著手研制高空作業(yè)車和登高平臺消防車，投放市場。撫順市起重機總廠生產的 CDZ32型登高平臺消 防車已出口泰國。最近四川長江起重機有限責任公司，研制的 QZC5120JGKS25型高空作業(yè)車是最近向推向市場的一種新產品。該產品采用現(xiàn)代設計手段設計，填補了國內 25m伸縮臂式高空作業(yè)車的空白。 差距 盡管我國在高空作業(yè)車設計制造上取得了一些成績，但是國內生產制造的高空作業(yè)機械同國外同類型高空作業(yè)機械產品相比仍有一定差距，主要表現(xiàn)為技術含量低、大型的較少、結構笨重、作業(yè)時微動性能差等問題。在開發(fā)研制過程中，應采取有效措施、試驗研究，逐項加以解決，以縮小差距。同時對目前存在的技術關鍵，有待于組織 力量攻關解決，其關鍵是電液比例操縱、微動性能問題，支腿調平技術問題，數(shù)顯微機自動程序控制以及機電 — 航天、導彈發(fā)射等。 高空作業(yè)車的液壓系統(tǒng)設計 5 綜上所述，在目前的高空作業(yè)車的生產水平上，改進高空作業(yè)車的工作性能，開發(fā)研制機動靈活、技術含量高安全、可靠的高空作業(yè)機械具有重大的意義。 液壓傳動概況 液壓傳動的定義 一部完整的機器是由原動機、傳動機構及控制部分、工作機 (含輔助裝置 )組成。原動機包括電動機、內燃機等。工作機即完成該機器之工作任務的直接工作部分，如剪床的剪刀，車床的刀架、車刀、卡盤等。由于原動機的功率和 轉速變化范圍有限，為了適應工作機的工作力和工作速度變化范圍較寬，以及其它操縱性能的要求，在原動機和工作機之間設置了傳動機構，其作用是把原動機輸出功率經過變換后傳遞給工作機。 傳動機構通常分為機械傳動、電氣傳動和流體傳動機構。流體傳動是以流體為工作介質進行能量轉換、傳遞和控制的傳動。它包括液壓傳動、液力傳動和氣壓傳動。 液壓傳動和液力傳動均是以液體作為工作介質來進行能量傳遞的傳動方式。液壓傳動主要是利用液體的壓力能來傳遞能量；而液力傳動則主要是利用液體的動能來傳遞能量。由于液壓傳動有許多突出的優(yōu)點，因此，它被 廣泛地應用于機械制造、工程建筑、石油化工、交通運輸、軍事器械、礦山冶金、輕工、農機、漁業(yè)、林業(yè)等各方面。同時，也被應用到航天航空、海洋開發(fā)、核能工程和地震預測等各個工程技術領域。 液壓傳動的發(fā)展概況 液壓傳動相對于機械傳動來說，它是一門新學科，從 17 世紀中葉帕斯卡提出靜壓傳動原理， 18 世紀末英國制成第一臺水壓機算起，液壓傳動已有 2～ 3 百年的歷史，只是由于早期技術水平和生產需求的不足，液壓傳動技術沒有得到普遍地應用。隨著科學技術的不斷發(fā)展，對傳動技術的要求越來越高，液壓傳動技術自 身也在不斷發(fā)展，特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間及戰(zhàn)后，由于軍事及建設需求的刺激，液壓技術日趨成熟。 第二次世界大戰(zhàn)前后，成功地將液壓傳動裝置用于艦艇炮塔轉向器，其后出現(xiàn)了液壓六角車床和磨床，一些通用機床到本