河北省煤炭研究院 河北邢台 054000
摘要：汽车起重机是装在普通汽车底盘或特制汽车底盘上的一种起重机，其行驶驾驶室与起重操纵室分开设置。这种起重机的优点是机动性好，转移迅速。缺点是工作时须支腿，不能负荷行驶，也不适合在松软或泥泞的场地上工作。汽车起重机的底盘性能等同于同样整车总重的载重汽车，符合公路车辆的技术要求，因而可在各类公路上通行无阻。此种起重机一般备有上、下车两个操纵室，作业时必需伸出支腿保持稳定。
关键词：柴油机；汽车起重机；底盘；匹配设计
1汽车起重机的工作特点
1.1环境条件
环境温度-35~40!海拔高度2000m以下起吊作业在灰尘较大的施工现场2最大作业工况起重性能使用支腿360"全回转最大起重量达到20t/3m3行驶工况最高车速70km/h最大爬坡度不小于20#3柴油机的匹配设计。
1.2柴油机主要性能参数的选择和确定
标定转速nrnr是表示柴油机升功率的一个重要参数考虑到柴油机的性能特征柴油机同整车和液压泵的匹配使用可靠性等因素参照工程机械同类机型柴油机的标定转速确定为2200r/min3.1.2标定功率Pr根据汽车理论可得到相关计算公式如下1汽车阻力功率
牵引工况时柴油机的标定功率根据阻力功率进行计算。根据公式(1)\(3)\(4)计算在标定转速(2200r/min)下,五档(即直接档,Ig=1)阻力功率为126.3kW,六档(即超速档,Ig=0.875)阻力功率为165.7kW。考虑到柴油机带附件时的功率损失,以及在海拔2000m地区使用时,功率匹配余量不能太小,实际标定功率需增加20%"30%。由于超速档使用频率较少,考虑到负荷率太低对油耗不利,根据上柴发动机型谱选取柴油机标定功率为170kW。此时,比功率为170#0.95/26.4$6.1>5.0(kW/t),符合国家标准规定。另外,起重机起吊作业时所需功率P=ni=12pigi60!i小于牵引工况的阻力功率,因此柴油机标定功率按照牵引工况选取(其中pi为各工作泵标定工作压力,gi为各工作泵理论流量,!i为各工作泵效率)。(3)最大扭矩Me和对应转速n根据柴油机与液压泵的匹配特性,柴油机大部分工况在50%%70%的负荷率下运行,而且要求随着转速的降低,柴油机的扭矩值应增大。根据变速箱能承受的最大扭矩,以及扭矩适应系数应在#t=1.1~1.4之间和转速适应系数#n=1.3~2.0之间的要求,确定最大扭矩Ttg=830Nm,最大扭矩时转速n=1400r/min。从上柴公司的产品型谱中选取SC8DK230G3型柴油机,扭矩适应系数#t=1.12,转速适应系数#n=1.6,稳定调速率$=15%。SC8DK230G3柴油机的外特性参数如表1所示。
2起重机的其它特殊要求
2.1怠速及怠速提升柴油机设计
怠速为700r/min。起重机上车作业时,需切换到变速箱上的取力器进行工作,当切换到取力器时柴油机怠速提升至850r/min。起重机下车驾驶室内空调机工作时也设置了怠速提升功能,当空调机开关打开时柴油机怠速提升至850r/min;上车驾驶室因用电空调无需设置怠速提升功能。
伸缩支腿时柴油机转速通常为加快起重机支腿的伸缩速度,在支腿操纵按钮附近增设了一个转速提升按钮,该发动机设置了按下转速提升按钮时,发动机转速由怠速提升至1400r/min,提高了工作效率。
最高转速按照柴油机稳定调速率$=15%可知,在行使工况柴油机的最高空载转速为2500r/min但在起重作业时对柴油机最高转速有限制本柴油机设置了在取力器开关打开时起重机上车工作时油门到底柴油机最高空载转速为1900r/min3.3动力因数和爬坡度的计算下面计算出动力因数和爬坡度以此来验证牵引工况最大扭矩选取的正确性在表2表3和表4中分别列出了变速器参数驱动桥参数和汽车的其它主要参数。
表5中给出了在第1档时不同转速下的动力因数和爬坡度的计算结果可见最大动力因数为0.2761最大爬坡度为27.1%均能满足设计要求因起重机的液压泵上有溢流阀起吊作业时无需对柴油机最大扭矩值作限制
2.2底盘燃油经济性计算
根据公式12并从万有特性曲线查出油耗后计算出汽车起重机等速百公里燃油消耗量六档即超速档"!:0.875等速行驶百公里的燃油消耗量#见表6满足了设计要求
2.3附件选型
附件选型对柴油机的正常运转起了很重要的作
用通常需要将柴油机和附件的基本实验数据结合起来进行合理匹配综合分析表7为柴油机的基本参数。
根据以前同等功率柴油机配套经验选用直径为!570mm塑料风扇起重机制造厂根据柴油机的基本参数并参考目前同等功率档次起重机已经合理匹配相关附件的经验进行空滤器消声器水箱中冷器等的选型参数如表8所示。
在实际应用和通过热平衡试验a冷却系统达到了要求。
3匹配设计优化
设计的优化是指柴油机对汽车起重机良好的适应性。要从柴油机的性能指标\结构布置\可靠性\经济性等方面以及与相关附件的合理匹配方面进行综合分析a对不足之处进行改进。柴油机在起重机底盘上的布置考虑了冷却系统的通风性a保养和修理柴油机时的方便性a附件安装和连接的合理性等因素。柴油机的零部件及整机都经过耐久可靠性试验的考核a并在严格的质量控制体系下形成了批量生产的能力a保证了可靠性。上柴SCSDK系列电控柴油机的成功开发a意味着对起重机的匹配又上升到了一个新台阶。SCSDK系列电控柴油机在外形结构上与原6C和6CL系列柴油机非常接近a主机厂仅做很小改动就可对上柴老产品进行切换。由于采用了先进的电控高压共轨系统a柴油机性能有了明显改善a排放达到欧!标准a柴油机的加速性和动力性比以前老产品有显著的提高;噪音仅为113dB(A)a明显低于国家标准117dB(A)。由于采用电控技术a取消了老产品中的停车电磁阀\油门开关\机械式怠速提升装置和油门拉线等零部件a而通过一些开关(按钮)的逻辑信号a统一在ECU中进行设置来完成这些功能a提高了产品的可靠性。起重机在不同工况下所需的转速也都通过相应的开关(按钮)来进行设置aECU根据设置信号进入相应的工作模式。此外a该起重机还增设了巡航功能a方便了驾驶员的操作。以上这些功能a都是目前国内起重机产品所没有的。
4结论
在走向国际市场的过程中，中国汽车式起重机产业近几年品质水平的快速提高，也得到了国际用户的高度肯定，由于产品使用规范，用户的专业素质较高，出口产品的质量反馈比在国内有了明显的减少，产品反映较好。这都为中国汽车式起重机行业的发展打下了良好的基础。
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论文作者:宋坤昊,王湾湾,于保硕
论文发表刊物:《建筑科技》2017年9期
论文发表时间:2017/10/12
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