1. 研究目的与意义（文献综述）

武汉理工大学

本科生毕业设计开题报告

一、文献综述

轮胎式起重机是把起重机构安装在加重型轮胎和轮轴组成的特制底盘上的一种全回转式起重机。为了保证安装作业时机身的稳定性，起重机一般装有四个支腿，前后左右两侧布置。为了补偿作业场地地面的倾斜和不平，增大起重机的抗倾覆稳定性，支腿应能单独调节高度。工作时支腿外伸着地，起重机抬起。行驶时将支腿收回，减小外形尺寸，提高通过性。起重机由上车和下车两部分组成。上车为起重作业部分，设有动臂、起升机构、变幅机构、平衡重和转台等；下车为支承和行走部分。上、下车之间用回转支承连接。

它是将起重部分安装在特制的充气轮胎底盘上的起重机。行驶速度一般不是很高，车辆宽度也较宽，因此不宜在公路上长距离行驶。具有一定范围内可不使用支腿吊重及吊重行驶的功能，适用于货物、码头、工地等移动距离有限的场所的吊重作业。

轮胎式起重机的优点：

1、轮胎式起重机的行驶速度低于汽车起重机，高于履带起重机，转弯半径小，越野性能好，上坡能力达到17%～20%；

2、一般情况下使用支腿吊重，在平坦地面可以不使用支腿。可以四面作业，还可以吊重慢速行走；

3、稳定性能比较好。

轮胎式起重机的缺点：

1、机动性比汽车式差，不便经常长距离行走；

2、行驶速度慢，对路面要求较高，不适于在松软泥泞的地面上工作。

起重机的性能和结构特点在很大程度上取决于驱动装置。而驱动装置本身的重量和成本，对起重机的技术经济指标也起着显著的影响，因此设计起重机时，合理选择驱动装置和确定驱动形式是很重要的。

应用于起重机的驱动形式主要有内燃机-机械驱动、电力-机械驱动、内燃机-电力驱动和内燃机-液压驱动这几种。本次设计的轮胎式起重机驱动形式采用内燃机-液压驱动。

这种驱动方式主要优点是：

1、减少了齿轮、轴等机械传动件，而代之以重量轻、体积小的液压元件和油管，使起重机的重量大为减轻，结构紧凑，外形尺寸小；

2、可以在很大范围实现无极调速，而且容易切换运动方向；

3、传动平稳，因为作为传动介质的液压油具有弹性，通过液压阀平稳渐进地操作可获得平稳的工作特性；

4、易于防止过载；

5、操作简单、省力。

这种驱动方式主要缺点是：

1、传动效率低；

2、液压元件加工精度要求高，因而加工成本大；

3、对密封要求较高。

国际上，由于各种重点工程项目向大型化发展，所需构件和配套设备的重量在不断增加，对超大型起重设备的需求越来越多，生产超大起重设备的企业也在不断发展。在大吨位产品开发方面，我国距国际水平相差甚远。在我国一些重大工程中，大型起重设备仍然依赖进口。几乎在每次举办的国际工程机械博览会上，著名生产企业都会展示出更为先进、令人耳目一新的新产品。产商为了能迅速制造和装配出品种多样化的产品，走的都是专业化、标准化和系列化的道路。而我国轮胎起重机的产品改造和新产品开发相对落后。改造的项目主要是更换底盘、更换发动机、更换吊臂（二节臂换成三节臂、四边形吊臂换成五边形吊臂）等。产品质量、性能和外观设计等方面虽有一定的改进和提高，但实质性的发展很少，总体来说进步较慢。

加入WTO后，我国工程起重机行业在竞争中，主要具备以下三方面的优势：一是国内工程机械市场需求潜力巨大。二是中小吨位产品稳中有进。中国工程起重机行业经过40多年的发展，已经建立了一个比较完整的生产体系。三是国内劳动力资源丰富。我国出口的工程机械产品近年来虽然技术含量有所增加，但仍属于劳动密集型产品。而我国工程机械产品成本中劳动成本所占的比重远远低于国际水平。

起重机根据其构造和性能的不同，一般可分为轻小型起重设备、桥式类型起重机械和臂架类型起重机，缆索式起重机四大类。轻小型起重设备如：千斤顶、气动葫芦、电动葫芦、平衡葫芦（又名平衡吊）、卷扬机等。桥架类型起重机械如梁式起重机、龙门起重机等。臂架类型起重机如固定式回转起重机、塔式起重机、汽车起重机、轮胎起重机、履带起重机等。缆索式起重机如升降机等。而以

上所介绍的轮胎式起重机属于臂架类型起重机，如图1所示。通过查阅文献了解

图1 轮胎式起重机

到一种轮胎式船艇搬运起重机^[1]，这种起重机应该是属于流动式门式起重机，如图2所示。这种起重机能够实现原地 360°转向、直行、阿克曼转向、原地转向等行走模式^[2]，因此其液压系统设计更为复杂。本次对轮胎式起重机行走机构液压系统设计的大致流程是行走工况分析，建立液压系统方案，用AMESim进行系统建模、仿真与分析^[3]，不断完善优化系统。

图2 轮胎式船艇搬运起重机

开式液压系统结构较为简单，由于系统工作完的油液回油箱，因此可以发挥油箱的散热、沉淀杂质的作用。但因油液常与空气接触，使空气易于渗入系统，导致路上需设置背压阀，这将引起附加的能量损失，使油温升高。闭式系统结构较为紧凑，不口空气接触机会较少，空气不易渗入系统，故传动的平稳性好。工作机构的变速和换向靠调节泵或马达的变量机构实现，避免了在开式系统换向过程中所出现的液压冲击和能量损失。但闭式系统较开式系统复杂，由于闭式系统工作完的油液不回油箱，油液的散热和过滤的条件较开式系统差。为了补偿系统中的泄漏，通常需要一个小容量的补液泵进行补油和散热，因此这种系统实际上是一个半闭式系统。大型履带起重机回转作业具有转动惯量大、惯性大、启制动冲击载荷大等特点，其液压系统一般为单泵供油闭式回路^[4]。行走机构采用闭式液压回路，选用电液比例变量泵和电液比例变量马达可以实现行走过程中的无级调速^[1]。

近年来，轮胎式起重机经常发生下列故障：1、起升机构不动作，回转动作时有时无；2、支腿不能自由伸缩；3、起升机构出现溜钩现象。通过分析排查知道油液污染是故障的原因，因此，在设备使用中，要注意保持液压油的清洁度，只有这样才能减少液压系统故障，延长使用寿命^[5]。目前国内仅看重起重机的安全性能和起重能力，而忽略了环保，导致国内生产的起重机质量大，功率配置高，运行效率低，能源消耗大。以 LQD60 型轮胎式起重机为研究对象，周波等人分析轮胎式起重机起升机构、变幅机构工作中能量转换特性的基础上，提出了基于超级电容的混合动力系统节能的初步方案，对节能系统提出了控制方案，设计了基于PLC 和DSP的联合控制系统^[6]。

二、与选题有关的调研报告

在学习了液压与气压传动，液压元件与系统和液压控制原理这几门课程的基础上，查阅了与此设计相关的国内外文献，然后结合自己的实习经历，对本次设计有了一个初步了解和认识。

主要收获：通过实习，将理论与实践有机结合起来，加深了对本专业的认识，明确工程实际中对专业能力的要求，为提高专业工程素养奠定了基础。通过实践，进一步巩固并掌握了液压气动系统和元件的工作原理、结构构造、作用、性能及加工过程、方法和工艺要求等，并且培养了我们实际动手和解决本专业实际问题的能力。

三、课题设计的目的、意义

工程起重机对驱动装置的要求，主要应从起重机本身的工作特点来考虑，主要的有以下几点:适应外载荷多变的要求；适应迅速改变运动方向的要求；适应工作速度频繁变换的要求；适应冲击振动的要求；对于需要经常转移作业场地的工程起重机，要求有独立的动力能源装置；为了避免噪声的危害，要求低噪声的驱动装置。

通过内燃机-机械驱动、电力-机械驱动、内燃机-电力驱动和内燃机-液压驱动这四种驱动方式的优缺点比较，我们采用内燃机-液压驱动形式。其主要原因，一是由于机械能转化为液压能后，实现液压传动与许多优越性；二是由于液压技术本身发展很快，使起重机液压传动技术日趋完善。这种驱动形式不仅广泛应用于汽车起重机和轮胎起重机，近年来也应用于履带起重机代替以往的内燃机—机械驱动形式。由于履带式起重机的动力装置装设在上车回转平台上，因此在以往的内燃机—机械驱动系统中，履带行走机构所需的动力，需要从上车通过逆转机构等复杂的动力传送机构传到下车。而应用液压传动，只要通过高压油管和中心回转接头，就可把上车的动力容易而又方便地传到下车。本次轮胎式起重机行走机构液压系统的设计为未来起重机的创新设计提供了参考依据和技术支撑。

2. 研究的基本内容与方案

四、设计目标、设计内容和技术方案

设计目标：通过给定功能要求和主要参数对轮胎式起重机进行行走工况分析，然后选择合理的传动方案并初步设计符合要求的液压系统，根据液压原理图进行建模仿真，通过仿真结果可以得知系统工作状况，在此基础上不断完善液压系统。

设计内容：

3. 研究计划与安排

六、设计进度安排

1、2017.2.20～2017.2.26 查阅文献资料；撰写不少于15篇中英文摘要，其中中文摘要不少于10篇，英文摘要不少于5篇。

2、2017.2.27～2017.3.5 完成不少于2万印刷符，且与选题相关的英文资料翻译。

4. 参考文献（12篇以上）

七、参考文献

[1] 张鑫.1100t全液压轮胎式船艇搬运起重机的设计[j]. 起重运输机械，2016（8）：44-47.