全路面起重机底盘关键技术浅析

　　姜楠谢冰李呼
　　摘要：全路面起重机是一种兼有汽车起重机和越野起重机特点的高性能产品。它既能像汽车起重机一样快速转移、长距离行驶，又可满足在狭小和崎岖不平或泥泞场地上作业的要求，即行驶速度快，多桥联动离地间隙大，爬坡能力高等功能，是一种极有发展前途的产品。
　　关键词：全路面起重机；多桥驱动；多桥联动
　　全地面起重机，又称全路面起重机，英文名Allterraincrane。国内首台500吨全地面起重机由徐工集团徐州重型机械有限公司自主研发出来。该产品的投入使用及规模化生产，打破了国外巨头在高端起重机产品技术上的垄断，使得大吨位汽车起重机国产化步伐进一步加快。三一重工研发的全路面起重机SAC12000，起重性能则达到了国际领先水平，可靠性更高，更安全。三一重工专业从事高端，大吨位起重机的研发制造，打破国外垄断，国际一流品质。实现了我国移动式起重机行业的跨越式发展，改变了全球轮式起重机的市场格局，大幅提升了我国轮式起重机行业的全球竞争力。同时打破了欧美对我国起重机产业的技术和市场垄断。徐工集团与三一重工均已实现行业内的千吨级全地面起重机的研发生产，这将使国内的全路面起重机市场控制在中国企业自己的手中。
　　一、全地面起重机底盘特点
　　底盘设计技术中的关键是油气悬架系统和多桥联动技术设计，这两项技术是全地面起重机的独有技术。油气悬架系统多桥底盘的必要条件，除了能起到多轴平衡的作用外，还能起到增加整机侧倾刚度、克服制动前倾、调节车架高度和锁死悬架等功能。油气悬架系统由油气弹簧和配流系统组成。油气弹簧是用气体作为弹性元件，在气体与活塞之间引入油液作为中间介质；而配流系统则利用油液的流动，平衡轴荷、阻尼振动、调节车身高度等。油气悬架系统有以下优点。增强承压能力油气弹簧以钢筒蓄能器作为弹性元件，能够承受很高的压力，通常可达20MPa，因而体积小、质量轻，用于重载轴荷时质量比钢板弹簧轻50以上。提高行驶的平顺性油气弹簧可以获得很好的弹性特性曲线和较低的固有频率，因而汽车的行驶平顺性和舒适性大大优于钢板弹簧悬架，并减小了整车对地面的冲击力。油气悬架的变刚度弹性特性曲线可以防止发生悬架击穿，对于越野行驶非常重要。有效地平衡轴荷油气悬架系统可以通过管路的连接，将不同车轴的油气弹簧油缸连接起来，起到平衡轴荷作用。增加整机的侧倾刚度当车辆转弯时，由于离心力的作用，重心转移，因而整车明显倾斜。油气悬架系统将左、右油气弹簧串联，可以大大加强整车的侧倾刚度。选择油气悬架液压缸最佳大、小腔面积比可以获得理想的侧倾刚度。同理，如果将前、后油气弹簧油缸串联，可以提高整机纵角向刚度，克服制动点头现象。在技术方面已经达到一个新的高度了，不过也不能利用技术去做一些比较危险的项目，不要挑战临界值，最好能在保证安全的情况下工作。从安全的角度讲完全不可以不支腿吊重，这样很危险，尤其是车身是使用弹簧钢板的吊车更不行。
　　二、全路面起重机底盘技术
　　（一）油气悬架技术
　　当前油气悬架系统主要分为联通式油气悬架系统和独立式油气悬架系统两种。与独立式油气悬架系统相比，联通式油气悬架系统可以更好地降低全路面起重机的固有频率，使车辆在行驶过程中获得更好的抗俯仰和抗侧倾刚度，改善行驶的稳定性，因此，全路面起重机的悬挂装置多数采用联通式油气悬架。但是，联通式油气悬架系统中的左右悬架油缸通过一定长度的液压管道相连，液压管道会受到来自悬架系统的液压冲击的破坏，特别是在恶劣的路面条件下行驶时，液压冲击对液压油管的破坏会更大，会使液压管道产生疲劳损伤，进而系统会产生油液泄露、管道破裂等问题，而且维修困难，如果一旦在吊重行驶作业的情况下出现问题，会产生巨大的经济损失，甚至会造成人员伤亡。另外，整个油气悬架系统中的阻尼孔位于悬架油缸的内部，不能根据路面的情况调整阻尼孔直径的大小，使系统产生的阻尼不能满足特殊路况的要求，在这些特殊路况下，全路面起重机的阻尼减震效果达不到最佳，也会对整个油气悬架系统产生很大的损害。
　　（二）多桥联动技术
　　通过上述对现有油气悬架系统的分析，对全路面起重机的油气悬架系统进行了一定的改进，此改进主要是为现有油气悬架系统添加了换向阀、阻尼调节阀、锁紧阀和单向阀等液压元件。当全路面起重机在路面上行驶时，改进的油气悬架系统可以分为两种工作情况：第一种情况可以选择使两个换向阀位于上位，此时左右悬架油缸联通，可以使全路面起重机获得很好的阻尼减震效果，使全路面起重机获得良好的通过性和平顺性；第二种情况可以选择使两个换向阀位于下位，此时左右悬架油缸独立工作，液压油管不参加工作，可以减少液压冲击对液压管道的破坏，防止液压油管断裂。如果在第一种工作情况下，液压管道突然破裂或者发生液压油泄露现象，可以立即将两个换向阀换到下位，保证全路面起重机不受液压管道损坏的影响，继续进行工作。另外，在上述两种工作情况下，都可以通过调整阻尼调节阀，改变整个悬架系统的阻尼，使得悬架系统能更好地适应路面情况，使车辆获得较好的阻尼减震效果，并减少路面激励对系统的损害。最后，当全路面起重机在吊重行使作业的情况下，可以同时关闭两个锁紧阀，使悬架油缸的无杆腔与蓄能器完全断开，此时油气悬架系统变为刚性悬架，可以提高吊重行使作业的安全性和稳定性。
　　三、小结
　　油气悬挂拥有极好的行驶平顺性，平衡性、高通过性，支撑作业和吊重行驶；悬架多桥联动技术提高了越野性能和通过性能。正是上述这两项区别于其他底盘的技术，为全路面起重机大幅度提高行驶性能，向大吨位发展提供必要条件。这两项关键技术，将引领全路面起重机朝着高端技术方向发展。
　　参考文献：
　　〔1〕吴智钊。全路面起重机油气悬架液压系统技术分析〔J〕。中国机械学报，2015（4）：12。
　　〔2〕路羁祥。车辆与工程机械中的液压技术进展〔J〕。浙江大学学报：自然科学版，2014（4）：17。