全地面起重机

1、 制动系统选型分析

1.1 制动系统简介

行车制动采用双管路气制动，连续制动采用液力阻尼器，手制动采用气控弹簧加载来实现，行车制动器采用气压驱动楔块式张开装置的双向双领蹄制动器结构。

1.2 制动系统主要元器件选型分析

1.2.1 制动器

行车制动采用楔块式制动器有以下优越性：①效率高；②有间隙自调机构，保证使用过程中有良好的制动力匹配以及良好的方向稳定性；③热稳定性及高速制动性能好。该制动器的另一个显著特点是，气室可以直接安装在制动器的底架上，以达到“净化”车桥的目的。

1.2.2 液力阻尼器

液力阻尼器是利用油液的粘滞阻力来产生制动力矩的装置。该元件的特点是，车速越高，产生的阻力越大。其持续制动能力可由下式来确定：

G×V×(i-f)×3600/778=Hrad×Arad×(Trad (1)

式中，Arad──散热器的冷却面积，m2；i—道路坡度，°；Hrad──发动机散热器的传递系数，Kcal/h·　(F·m2；f—滚动阻力系数；V—车速，m/s；G—车重，N；(Trad—散热器中水和空气的平均温差，(F；

通过式（1）可以确定在给定的道路坡度、路面状况且不使用主制动器时，该车的最大安全行驶速度。

2油气悬挂对制动性能的影响

2.1 静不定问题

为六轴车，采用油气悬架后，克服一一般悬架结构带来的静不定问题，使得该车各车轴上的轴荷与路面结构形状无关。

2.2 纵向尺寸为16900mm，整备质量约72000kg，采用油气悬挂并作适当布置，使制动过程中轴荷转移较小（道路附着系数(=0.8时其转移量约为4.5%），而且第三、四轴轴荷基本恒定不变。

2.3 制动点头现象

油气悬挂的刚度（C）可用下式来表示：

Vk0 dA Vk0 dV

c=(P0── —1) ── —AKP0── ── (2)

Vk df Vk 1 df

式中，P、V、P0、V0分别为任意位置及静平衡时，气体的绝对压力和容积；K—多变系数；V=A×H，H—折算高度，A—有效面积，这里A为常数；f—高度位移。

对车辆多制动工况下悬架变形分析和计算表明，由制动产生的轴荷转移不引起点头现象。

3 整车制动安全性能分析

3.1 制动效能分析

3.1.1 制动时间t

制动系统可作简化：制动时间由两部分组成。其一：辅助时间t1，为制动管路气压由0上升到90%最大压力所消耗的时间；其二：为制动持续时间t2。

1）制动辅助时间t1

t1=t11 t12 t13 (3)

式中，t11──滞后时间，t11=l2/c,s；l2──制动阀与制动气室间的距离，m；c──制动液中声速，m/s；t12──由制动气室推杆克服间隙所需位移引起的时间。

t12=(V0 Vs)(0.007l1 0.025l2),s

式中，V0──在活塞或膜片产生任何位移之前需充满的制动气室的容积，m3；Vs──消除间隙所需充满的制动气室的容积，m3；t13──制动管路压力达到储气筒最大压力90%所需的时间,s，t13=0.042(l1 l2)(Vs V0 V2),s，V2──连杆制动阀与制动气室的制动管路的容积，m3。式中未列参数，由此根据给定的条件可得出辅助时间值。

2）制动持续时间t2

制动过程中，制动器开始发生作用至车辆停止所用的时间t2：

t v2 1

t2=∫dt=∫ —dv,s (4)

0 V1 j

式中，V1──制动初速度，m/s；V2──制动末速度，m/s；j──制动减速度，m/s2；

3.1.2 制动距离S

分别由对应于上述制动时间所产生的距离组成。

t13 V2 t

S=(t11 t12 —)V1 ,∫ ∫jdvdt,m (5)

2 0 0

式中参数如前所述

3.2 制动时车辆的方向稳定性

由于该车采用多轴转向（第1、2、3、5轴）和多桥驱动（越野行驶时，第1、2、3、5、6轴驱动；公路行驶时，第5、6轴驱动），故在制动过程中为保证良好的方向稳定性，要求做到：

1）防止在干燥路面上以高减速度制动时，后轮过早抱死，失去稳定性。

2）防止在滑溜路面上以低减速度制动时，前轮过早抱死，失去转向能力。

车辆制动过程中，各车轮被利用附着系数（f）与制动强度（q）的关系，可以明确反映出制动过程各工况各车轴的抱死情况，即制动稳定性能。

3.2.1 制动过程中受力分析

制动过程中受力分析力学模型。

3.2.2 确立数学模型

六根桥中，第1和2轴、3和4轴、5和6轴各组成一个独立的油气悬挂系统，通过“释放自由度法”，借助整车受力分析模型建立子力学模型和相应的数学模型。经分析计算，可以得出该机在各种制动强度（qi）下的各轴轴荷

3.2.3 确定被利用附着系数

各轴在各种制动工况下被利用附着系数（fi）可以用下式来确定：

fi=β(i)×qi×G/Zi (6)

式中，β(i)—第i轴制动力分配系数，i=1，2……6；Zi—第i轴轴荷，N；G—整机重量，N；

3.3 试验及计算结果

汽车起重机制动效能的计算值及试验结果。

利用附着系数计算值及表2试验表明，该机无论在干燥路面或滑溜路面，其方向稳定性均满足要求。

4 结论

1）试验结果和分析均表明，该车的制动效能及方向稳定性良好。制动元器件适合并满足了该车的各种工况。该车制动系统的设计选型是成功的。

2）本文提出的制动性能计算结果与试验相吻合。该方法可以用来预测多轴车辆的制动性能并为制动系统元器件选型提供可操作的方法。

3）车辆的制动安全性能，除取决于制动系统的结构组成、整车的制动状态及相关条件外，与车辆的行走系统结构型式及其布置方式是密不可分的。

4）全地面汽车起重机集众多工程车辆的特点于一体。其制动安全性能的分析，具有典型的代表意义。

全地面起重机，又称全路面起重机，英文名All terrain crane。

我国已实现行业内的千吨级全地面起重机的研发生产，这将使国内的全地面起重机市场控制在中国企业自己的手中。

底盘设计技术中的关键是油气悬架系统和多桥转向系统设计，这两项技术是全地面起重机的独有技术。下面对油气悬架系统进行探讨。

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。

起升高度 主臂（m） 62.5

京城重工QAY160E全地面起重机性能参数

整机工作重量(kg) 60000

回转速度(rpm) 1.5

最大额定总起重量（t） 160

转台尾部回转半径（mm） 4690

起升高度 基本臂（m） 14.5

起升高度 主臂（m） 62.5

京城重工QAY160E全地面起重机底盘

爬坡能力(%) 60

最小离地间隙(mm) 355

最小转弯半径（mm） 9500

行驶速度（km/h） 80

制动距离（m） 10

发动机

废气排放标准 国4标准

京城重工QAY160E全地面起重机整机尺寸

轮距（mm） 2543

总长（mm） 15320

总宽（mm） 3000

总高（mm） 40002100433B