单缸多节臂伸缩插销技术及控制技术可靠性研究

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1、单缸多节伸缩臂插销技术及控制技术可靠性研究一、总体思路当全路面起重机发展到一定阶段，整机重量受到限制，吊重量和作业高度成为设备的重要性能指标，怎样在一定设备重量下使吊臂的长度更长，吊臂的吊重量最大，成为我们全路面产品设计的追求，必须对原来的传统技术进行技术突破，最直接方案就是能够改变传统伸缩方式，通过一个仲缩油缸和PLC编程控制手段完成伸缩臂的控制。随着科技的进步和计算机技术、微电子技术、机电液一体化技术在产品中的运用，起重机制造技术在最近二十年得到了迅速的发展。欧美的知名起重机制造企业已经完成了从汽车起重机到全地面起重机的技术发展历程，汽车起重机向大吨位全地面型发展应是必然的

2、趋势，适合中国国情的大型移动式起重机的研制开发，是国内起重机行业所面临的迫切任务。起重臂作为轮式起重机的主要承载部件，其重量占整机重量的13%〜20%,而大型起重机所占比例则更大，是制约起重机发展最关键的技术。随着液压技术、材料技术、计算机技术和板材成型技术等的发展和应用，轮式起重机起重臂也取得了快速的进步，从二十世纪六、七十年代的液压一机械动力驱动伸缩方式到八十年代的液压一气动插销仲缩方式，再到九十年代的单缸自动插销式仲缩技术，起重臂技术的不断革新一直推动着轮式起重机整机性能的提升。仲缩机构的技术直接影响起重臂的自重、整机的性能，也是制约起重臂乃至起重机发展的关键技术。因而国

3、外知名企业对伸缩机构的研究都很重视，都研制出了自己的专利技术。目前流行的仲缩机构主耍有两大类：油缸加绳排式仲缩机构和单缸插销式全自动伸缩机构。油缸加绳排式仲缩机构，对于五节起重臂的伸缩机构一般分为以下三种：A油缸+油缸+油缸+绳排，B油缸+油缸+绳排+绳排，C油缸+绳排+油缸+绳排。DEMAG和TADAN0部分产品采用多级缸加一级绳排的仲缩机构，这种伸缩机构的特点是最末一节仲缩臂采用钢丝绳伸缩,其它伸缩臂采用多级缸或多个单级缸或多级缸和单级缸套用等方式直接用油缸仲缩。因而最末伸缩臂的截面变化较大，其它臂节截面的变化则较小，此种方式中轴向力较小，油缸受力小，但整机重量重，吊重稳定

4、性能较差；目前我国中等吨位的汽车起重机多采用B方式，此方式由于绳排布置较多，故轴向力较大，并且绳排布置需要较大空间，导致吊臂截面缩减较快，所以这种方式伸缩机构强度和吊臂强度决定的性能较低；C方式需要配备软管卷筒为油缸供油，吊重稳定性能较差。由于油缸加绳排式伸缩机构受油缸技术的限制，因而对五节臂以上中大吨位起重机的起重臂使用存在较大困难。受制于当期的技术水平所限，以前的伸缩技术都没能摆脱“有绳”伸缩的观念，这种“有绳”的伸缩方式的思想就是前述的每节伸缩臂的伸缩都需要油缸或伸缩绳排来实现，每节臂的伸缩都是独立的，而单缸自动插销式伸缩技术则突破了这种观念，各节臂共用一个伸缩缸，这样大

5、大简化了伸缩机构，减轻了吊臂的重量，也引领了轮式起重机的技术进步。这种伸缩技术成功使用了其他领域的最新成果，是液压技术、电子传感技术、数据总线控制技术、计算机编程技术的成果结晶。它的伸缩原理是：伸缩油缸缸筒上的销轴即缸销不再是固定的，是可控伸缩的，油缸上装有多个传感器，每节臂的尾部设计有感应装置，油缸可以找到需要伸缩的吊臂，活动的缸销锁住该节吊臂后可实现该节臂的伸缩，而臂与臂之间的固定则是通过安装在其尾部上的弹性插销即臂销来实现的，吊重作业时臂销参与受力，除非带载伸缩，伸缩油缸在吊重时一般不受力。该项伸缩技术的核心技术为：机械、液压、控制技术的一体化、伸缩动作的逻辑控制、缸销臂

6、销的互锁、传感信息的传输和数据处理等。上述技术的采用使整个起重臂具有吊重能力强、作业幅度大、可靠性高、操作简便、高效、安全、舒适等优点。单缸插销伸缩及控制技术是当今起重机领域最先进最前沿的核心技术，该项技术的研究始于二十世纪九十年代,德国德马格公司率先进行该技术的研究,利勃海尔与格鲁夫公司紧随其后，并在技术应用方面有很大的突破，利勃海尔已将单缸插销伸缩技术成功地运用于50吨以上的LTM系列起重机，格鲁夫公司也在其GMK系列起重机上广泛使用该技术。日本的多田野从2004年推出的ATF160G全地面起重机上开始使用单缸插销技术，其后在100吨以上的全地面起重机推广使用。利渤海尔和德

7、马格的区别在于：利勃海尔将臂销置于起重臂上平面，其优点是结构简单，自锁性强，便于实现；德马格将臂销置于两侧，结构布置上比较困难，对制造精度要求更高。格鲁夫和多田野的单缸插销伸缩结构原理同德马格相似，知识所依赖的控制系统有所不同。由于单缸插销式伸缩机构是利用单个油缸将各节臂依次伸缩，其优点是重量最轻，对整机稳定性的影响最小，较易做成多节臂（五节以上）。因其伸缩臂截面变化小，能够极大提高在大幅度长臂长下的起重性能。重型机械有限公司于2003年8刀研制成功QAY125全地面起重机，在这台起重机上成