【文章內(nèi)容簡介】 ... 44 高空作業(yè)車的液壓系統(tǒng)設(shè)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(jìn)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(zhuǎn)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(diào)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(jī)構(gòu)，具有汽車的行駛通過性能，機(jī)動靈活，行駛速度高，可快速轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn) 移到作業(yè)場地后能迅速投入工作，因此被越來越多的應(yīng)用在工程建設(shè)、工業(yè)安裝、設(shè)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(nèi)發(fā)展最快的專用汽車產(chǎn)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(jī)構(gòu)只能在垂直方向上進(jìn)行運動。它的主要特點是結(jié)構(gòu)簡單，承載能力強(qiáng)，但作業(yè)范圍小，作業(yè)高度低，這種結(jié)構(gòu)型式應(yīng)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(jié)構(gòu)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(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 是折疊臂式和伸縮臂式高空作業(yè)車的結(jié)合，它綜合了兩種結(jié)構(gòu)型式的優(yōu)點，工作性能最好，但結(jié)構(gòu)也最為復(fù)雜。 高空作業(yè)車的發(fā)展概況 概況 高空作業(yè)機(jī)械是在工程起重機(jī)械基礎(chǔ)上發(fā)展起來的產(chǎn)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(shè)計制造上取得了一些成績，但是國內(nèi)生產(chǎn)制造的高空作業(yè)機(jī)械同國外同類型高空作業(yè)機(jī)械產(chǎn)品相比仍有一定差 ,主要表現(xiàn)為技術(shù)含量低、大型的較少、結(jié)構(gòu)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(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)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(cè)重，如 BRONTO側(cè)重于高空消防車系列， COLES側(cè)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(dá) 72m(BRONTO公司生產(chǎn) )，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(jī)的普及和發(fā)展以及機(jī)、電、液一體化研究的進(jìn)展，國外各大公司競相采用電腦 (電子 )操控系統(tǒng)，提高整機(jī)性能，減少整機(jī)液壓元件的使用，減小整機(jī)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(chǎn)起步較晚，但是隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高空作業(yè)車的使用面、服務(wù)領(lǐng)域不斷擴(kuò)大， 現(xiàn)正處于較快的發(fā)展階段，特別是各生產(chǎn)廠家積極引進(jìn)和消化國外先進(jìn)技術(shù)，開發(fā)新品種，提高產(chǎn)品技術(shù)和質(zhì)量水平，已有部分達(dá)到或接近國際同類產(chǎn)品的水平。如浦沅集團(tuán)公司已能生產(chǎn)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(jī)械廠引進(jìn)日本先進(jìn)技術(shù)和管理經(jīng)驗，在近幾年內(nèi)開發(fā)出適合國內(nèi)用戶需要的 l0多個新品種，能生產(chǎn) 26m 內(nèi)的各種絕緣及通用高空作業(yè)車，形成年產(chǎn)350臺以上的生產(chǎn)能力，占有國內(nèi)中小高度高空作業(yè)車市場 50％左右的份額，并有部分產(chǎn)品出口；撫順起重機(jī)總廠錦州重型機(jī)械股份有限公司和徐州重型機(jī)械廠針 對國內(nèi)大高度消防救援作業(yè)車依賴進(jìn)口狀況，先后開發(fā)了 30m 以上的高空消防作業(yè)車，產(chǎn)銷良好，深受用戶歡迎；徐工集團(tuán)生產(chǎn)非常適合路燈、隧道維護(hù)使用的 20m 以內(nèi)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(guān)專家預(yù)測，我國高空作業(yè)車在未來幾年仍將保持較高的產(chǎn)銷增長率，特別是大中城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和維護(hù)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(chǎn)品單一，型號老化，產(chǎn)量小，企業(yè)規(guī)模??； 部分企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力較差，技術(shù)儲備明顯不足，市場經(jīng)營范圍窄，企業(yè)效益差； 國內(nèi) 基礎(chǔ)材料的質(zhì)量參差、研發(fā)水平又較低，基礎(chǔ)零部件配套水平較差，許多原材料依賴進(jìn)口； 基礎(chǔ)零部件配套廠家少，規(guī)格品種少，產(chǎn)品質(zhì)量、性能可靠性不高，不穩(wěn)定； 專業(yè)化、機(jī)械化生產(chǎn)水平低，工藝落后，裝配水平較低； 主機(jī) (底盤 )型號單一，不能滿足生產(chǎn)廠的組裝要求，直接影響新產(chǎn)品的開發(fā)； 產(chǎn)品的售后服務(wù)水平較差，缺乏專業(yè)的檢測和維修設(shè)備，維修人員專業(yè)技能不足，未形成善的售后服務(wù)體系； 對高空作業(yè)車等專用車的管理上，有關(guān)政策滯后，不利于特種高空作業(yè)車的小批量改裝、生產(chǎn)。 高空作業(yè)車的液壓系統(tǒng)設(shè)計 3 為了適應(yīng)我國高空作業(yè)車發(fā)展的需求，筆者認(rèn)為 ，要著眼于長遠(yuǎn)目標(biāo)，走規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化、集約化、產(chǎn)品配套化、系列化的道路；要盡快地培養(yǎng)高素質(zhì)的專業(yè)人才，要建立一套適合國際標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)體系和質(zhì)量體系， 在高空作業(yè)機(jī)械國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 (TC214)已有的標(biāo)準(zhǔn)范圍之外，建立適合我國的標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)量體系，以防止國外技術(shù)壟斷；各廠家要做到強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，在研發(fā)上與高校及專業(yè)研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合研發(fā)，加快相關(guān)產(chǎn)品的研制和研究成果的生產(chǎn)轉(zhuǎn)化，提高產(chǎn)品質(zhì)量，避免各自為營的現(xiàn)象；要能帶動國內(nèi)基礎(chǔ)零件配套產(chǎn)品的發(fā)展，使之形成完整的生產(chǎn)體系、配套體系，同時，形成幾家在技術(shù)力量、產(chǎn)品質(zhì)量、人才儲備上能 達(dá)到國際先進(jìn)水平的配套件生產(chǎn)廠家。 尤其在現(xiàn)階段， 筆者認(rèn)為要優(yōu)先做好以下產(chǎn)品和技術(shù)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(nèi)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(jī)械的自動控制和安全保護(hù)技術(shù)的研制； 機(jī)、電、液一體化技術(shù)在高空作業(yè)車上的應(yīng)用。 國外趨勢與動向 國外高空作業(yè)機(jī)械屬新興行業(yè)，是在工程起重機(jī)械基礎(chǔ)上發(fā)展起來的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)，只有二十幾年的 歷史。目前，專業(yè)生產(chǎn)高空作業(yè)機(jī)械的公司比較少。近年來，由于汽車起重機(jī)銷售量下降及市場平淡，一批汽車起重機(jī)制造公司，相繼發(fā)展高空作業(yè)機(jī)械，但總計年產(chǎn)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(jī)械，發(fā)展迅速，技術(shù)水平不斷提高。工業(yè)發(fā)達(dá)國家，一般都有專門的跨國公司和集團(tuán)主營和兼營高空作業(yè)機(jī)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(jī)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(jī)械，機(jī)動靈活，能快速轉(zhuǎn)移，作業(yè)高度較高，采用專用底盤的高空作業(yè)機(jī)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(kuò)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(dá) 62 m、芬蘭 BROTO公司產(chǎn)品最高己達(dá) 72 m，自命為“天梯”，高空作業(yè)車的下車、工作斗均采用微機(jī)進(jìn)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(zhǔn)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(jī)。 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(jī)械的適用性。六化 : 即液壓化、最優(yōu)化 (采用計算機(jī)輔助設(shè)計 )、輕量化 (采用高強(qiáng)度材料、減輕構(gòu)件重量 )、機(jī)電液一體化 (如安全保護(hù)、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(fù)雜情況，要求人們不斷改進(jìn)舉高車，以適應(yīng)施工、滅火等需要，無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 以及舉高車制造公司間日趨激烈的競爭，促進(jìn)了舉高車技術(shù)的發(fā)展。新技術(shù)的采用，使發(fā)達(dá)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(dá)國家通過改進(jìn)舉高消防車的臂架結(jié)構(gòu)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(dá) 450比，顯著地 提高了救生能力。 (2 )提高應(yīng)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(shù)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(jī)調(diào)平技術(shù)。 (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(jī)控制舉高消防車的支腿梯架的操作和顯示等技術(shù)，這種技術(shù)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(dǎo) 致的危險。 國內(nèi)現(xiàn)狀、差距與如何提高的方法 國內(nèi)高空作業(yè)機(jī)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(jī)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(jī)械的生產(chǎn)于 20世紀(jì) 70年代末開始起步，發(fā)展較快， 目前生產(chǎn)經(jīng)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(chǎn)的企業(yè)有 5家。根據(jù) 2020年和 2020年《中國工程機(jī)械年鑒》， 2020年高空作業(yè)機(jī)械工業(yè)總產(chǎn)值為 32139萬元，生產(chǎn)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(jī)械工業(yè)總產(chǎn)值為 36340萬元，生產(chǎn)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(shù)改造，其生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，形成了各自特色的產(chǎn)品系列，基本能滿足國內(nèi)市場高空作業(yè)機(jī)械的需要，企業(yè)的各項主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)逐步上升，經(jīng)濟(jì)效益也逐年提高。 從 80 年 代開始撫順起重機(jī)總廠、武漢起重機(jī)廠、四川度巖機(jī)械廠、四川長江起重機(jī)有限責(zé)任公司、杭州園林機(jī)械廠、北京攀尼高空作業(yè)車有限公司、徐州重型機(jī)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(jī)總廠生產(chǎn)的 CDZ32型登高平臺消 防車已出口泰國。最近四川長江起重機(jī)有限責(zé)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(chǎn)品。該產(chǎn)品采用現(xiàn)代設(shè)計手段設(shè)計，填補(bǔ)了國內(nèi) 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(shè)計制造上取得了一些成績，但是國內(nèi)生產(chǎn)制造的高空作業(yè)機(jī)械同國外同類型高空作業(yè)機(jī)械產(chǎn)品相比仍有一定差距，主要表現(xiàn)為技術(shù)含量低、大型的較少、結(jié)構(gòu)笨重、作業(yè)時微動性能差等問題。在開發(fā)研制過程中，應(yīng)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(shù)關(guān)鍵，有待于組織 力量攻關(guān)解決，其關(guān)鍵是電液比例操縱、微動性能問題，支腿調(diào)平技術(shù)問題，數(shù)顯微機(jī)自動程序控制以及機(jī)電 — 航天、導(dǎo)彈發(fā)射等。 高空作業(yè)車的液壓系統(tǒng)設(shè)計 5 綜上所述，在目前的高空作業(yè)車的生產(chǎn)水平上，改進(jìn)高空作業(yè)車的工作性能，開發(fā)研制機(jī)動靈活、技術(shù)含量高安全、可靠的高空作業(yè)機(jī)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(jī)器是由原動機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)及控制部分、工作機(jī) (含輔助裝置 )組成。原動機(jī)包括電動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等。工作機(jī)即完成該機(jī)器之工作任務(wù)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(jī)的功率和 轉(zhuǎn)速變化范圍有限，為了適應(yīng)工作機(jī)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(jī)和工作機(jī)之間設(shè)置了傳動機(jī)構(gòu)，其作用是把原動機(jī)輸出功率經(jīng)過變換后傳遞給工作機(jī)。 傳動機(jī)構(gòu)通常分為機(jī)械傳動、電氣傳動和流體傳動機(jī)構(gòu)。流體傳動是以流體為工作介質(zhì)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)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(zhì)來進(jìn)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(yīng)用于機(jī)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(nóng)機(jī)、漁業(yè)、林業(yè)等各方面。同時，也被應(yīng)用到航天航空、海洋開發(fā)、核能工程和地震預(yù)測等各個工程技術(shù)領(lǐng)域。 液壓傳動的發(fā)展概況 液壓傳動相對于機(jī)械傳動來說，它是一門新學(xué)科，從 17 世紀(jì)中葉帕斯卡提出靜壓傳動原理， 18 世紀(jì)末英國制成第一臺水壓機(jī)算起，液壓傳動已有 2～ 3 百年的歷史，只是由于早期技術(shù)水平和生產(chǎn)需求的不足，液壓傳動技術(shù)沒有得到普遍地應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對傳動技術(shù)的要求越來越高，液壓傳動技術(shù)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(shè)需求的刺激，液壓技術(shù)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(zhuǎn)向器，其后出現(xiàn)了液壓六角車床和磨床，一些通用機(jī)床到本