全地麵起重機的關鍵技術

 全路麵起重機的發源地在德國，“技術第一
，質量至上”是德國製造業的核心價值觀
，表現出其對產品技術和質量的狂熱追求。

   美國格魯夫公司的強項是越野輪胎起重機和汽車起重機。20世紀80年代

，歐洲全地麵起重機如火如荼地發展，逐漸把格魯夫擠出了歐洲市場。此後，格魯夫幾經研究，於1983年(nian)收(shou)購(gou)了(le)英(ying)國(guo)老(lao)牌(pai)企(qi)業(ye)科(ke)爾(er)斯(si)，企(qi)圖(tu)以(yi)科(ke)爾(er)斯(si)為(wei)橋(qiao)頭(tou)堡(bao)，重(zhong)新(xin)打(da)入(ru)歐(ou)洲(zhou)市(shi)場(chang)。格(ge)魯(lu)夫(fu)投(tou)巨(ju)資(zi)開(kai)發(fa)全(quan)地(di)麵(mian)起(qi)重(zhong)機(ji)在(zai)英(ying)國(guo)生(sheng)產(chan)
，雖(sui)然(ran)產(chan)品(pin)發(fa)展(zhan)到(dao)300t，還hai是shi沒mei有you能neng夠gou分fen得de歐ou洲zhou市shi場chang足zu夠gou的de份fen額e。痛tong定ding思si痛tong，格ge魯lu夫fu認ren識shi到dao德de國guo全quan地di麵mian起qi重zhong機ji在zai歐ou洲zhou市shi場chang的de地di位wei不bu可ke撼han動dong，於yu是shi動dong用yong資zi本ben的de力li量liang
，於yu1999年收購了德國的克虜伯輪式起重機公司，才真正成為全地麵起重機市場上三足鼎立的一支。

德國已成為全地麵起重機事實上的霸主，它在全地麵起重機上所采用的技術也成為無冕的標準。本文似從底盤設計技術

、吊臂製造技術、CAN總線控製技術等3個方麵探析全地麵起重機的主要關鍵技術所在。

底盤設計技術

底盤設計技術中的關鍵是油氣懸架係統和多橋轉向係統設計
，這兩項技術是全地麵起重機的獨有技術。下麵對油氣懸架係統進行探討。

油氣懸架係統多橋底盤的必要條件，除了能起到多軸平衡的作用外，還能起到增加整機側傾剛度、克服製動前傾、tiaojiechejiagaoduhesuosixuanjiadenggongneng。youqixuanjiaxitongyouyouqidanhuanghepeiliuxitongzucheng。youqidanhuangshiyongqitizuoweidanxingyuanjian，zaiqitiyuhuosaizhijianyinruyouyezuoweizhongjianjiezhi

；而配流係統則利用油液的流動
，平衡軸荷、阻尼振動、調節車身高度等。油氣懸架係統有以下優點。

增強承壓能力　

油氣彈簧以鋼筒蓄能器作為彈性元件
，能夠承受很高的壓力，通常可達20MPa
，因而體積小、質量輕

，用於重載軸荷時質量比鋼板彈簧輕50%以上。

提高行駛的平順性　

油you氣qi彈dan簧huang可ke以yi獲huo得de很hen好hao的de彈dan性xing特te性xing曲qu線xian和he較jiao低di的de固gu有you頻pin率lv，因yin而er汽qi車che的de行xing駛shi平ping順shun性xing和he舒shu適shi性xing大da大da優you於yu鋼gang板ban彈dan簧huang懸xuan架jia，並bing減jian小xiao了le整zheng車che對dui地di麵mian的de衝chong擊ji力li。油you氣qi懸xuan架jia的de變bian剛gang度du彈dan性xing特te性xing曲qu線xian可ke以yi防fang止zhi發fa生sheng懸xuan架jia擊ji穿chuan

，對dui於yu越yue野ye行xing駛shi非fei常chang重zhong要yao。

有效地平衡軸荷　

油氣懸架係統可以通過管路的連接
，將不同車軸的油氣彈簧油缸連接起來

，起到平衡軸荷作用。

增加整機的側傾剛度　

當車輛轉彎時，由於離心力的作用，重心轉移，因而整車明顯傾斜。油氣懸架係統將左、右油氣彈簧串聯，可以大大加強整車的側傾剛度。選擇油氣懸架液壓缸最佳大
、小腔麵積比可以獲得理想的側傾剛度。同理，如果將前
、後油氣彈簧油缸串聯，可以提高整機縱角向剛度，克服製動點頭現象。

此外，油氣懸架係統通過對油液流動的調節，可以起到阻尼作用（即減振作用），還右以調節車身高度和鎖死懸架

，後者在輪式起重機的起重作業中非常有用。
　
要製造全地麵起重機，就要開發油氣懸架係統；yekeyishuo，meiyouyouqixuanjiaxitong，jiumeiyouquandimianqizhongji。quandimianqizhongjidipandeshejiyaoyouqizhongjichangzijijinxing，erbunengkaozhuanyeqichechangtigongxianchengdedipan，qiyuanyinyouyixiajidian。

機構不同　

全地麵起重機的關鍵技術是油氣懸架機構及其相應係統。這是專有技術，載重汽車上不用，所以汽車廠不會投資研究該項技術。

使用工況和設計方法不同　

起qi重zhong機ji底di盤pan的de使shi用yong工gong況kuang永yong遠yuan是shi滿man載zai，但dan行xing駛shi裏li程cheng遠yuan遠yuan低di於yu載zai重zhong汽qi車che。因yin此ci，兩liang者zhe在zai設she計ji方fang法fa和he計ji算suan機ji原yuan理li上shang有you很hen大da區qu別bie，尤you其qi是shi大da噸dun位wei起qi重zhong機ji底di盤pan。例li如ru
，汽qi車che設she計ji中zhong傳chuan動dong機ji構gou齒chi輪lun的de破po壞huai形xing式shi是shi點dian蝕shi，因yin此ci設she計ji計ji算suan機ji以yi疲pi勞lao載zai荷he為wei主zhu；而起重機底盤設計中傳動機構齒輪的破壞形式是斷裂
，因此設計計算時以輪齒抗彎度為主。

生產方式與批量不同　

汽車工業的生產方式是典型的單一品種批量生產
，即使是批量較小的載重汽車也均以萬台為單位。而起重機的生產方式是多品種、小批量，一個型號的產品往往隻生產百十台。因此要求汽車廠按起重機廠的批量供應產品非常困難。

值得一提的是格魯夫的Mega Track滑柱式油氣獨立懸架係統。獨立懸架無論從行駛的舒適性、操作的穩定性和越野的通過性上均優於整體懸架
，因此廣泛用於轎車、越野汽車和裝甲運兵車上。但由於其結構的複雜性，除太脫拉（Tatra）外(wai)
，很(hen)少(shao)有(you)民(min)用(yong)載(zai)重(zhong)卡(ka)車(che)采(cai)用(yong)這(zhe)種(zhong)結(jie)構(gou)。最(zui)常(chang)用(yong)的(de)獨(du)立(li)懸(xuan)架(jia)是(shi)滑(hua)柱(zhu)擺(bai)臂(bi)式(shi)懸(xuan)架(jia)
，又(you)稱(cheng)麥(mai)克(ke)弗(fu)遜(xun)懸(xuan)架(jia)，它(ta)是(shi)美(mei)國(guo)通(tong)用(yong)汽(qi)車(che)公(gong)司(si)工(gong)程(cheng)師(shi)麥(mai)克(ke)弗(fu)遜(xun)（Earle S MacPherson）於1947年受飛機起落架的啟發而發明的
，並以他的名字命名。這種懸架的優點是結構簡單、布(bu)置(zhi)緊(jin)湊(cou)

，減(jian)振(zhen)器(qi)活(huo)塞(sai)杆(gan)兼(jian)做(zuo)轉(zhuan)向(xiang)主(zhu)銷(xiao)，車(che)輪(lun)跳(tiao)動(dong)時(shi)沿(yan)主(zhu)銷(xiao)軸(zhou)線(xian)運(yun)動(dong)
，前(qian)輪(lun)定(ding)位(wei)變(bian)化(hua)小(xiao)，具(ju)有(you)良(liang)好(hao)的(de)行(xing)駛(shi)穩(wen)定(ding)性(xing)。同(tong)其(qi)他(ta)獨(du)立(li)懸(xuan)架(jia)比(bi)較(jiao)
，它(ta)沒(mei)有(you)其(qi)他(ta)拉(la)杆(gan)，因(yin)而(er)增(zeng)大(da)了(le)兩(liang)輪(lun)間(jian)的(de)內(nei)部(bu)空(kong)間(jian)，給(gei)發(fa)動(dong)機(ji)和(he)其(qi)他(ta)部(bu)件(jian)的(de)布(bu)置(zhi)帶(dai)來(lai)了(le)方(fang)便(bian)。

裝有麥克弗遜懸架的車輪跳動時，轉向主銷略有擺動，前輪變位角有變動，和麥克弗遜懸架極為相似的滑柱式懸架（也稱燭式懸架）可(ke)以(yi)避(bi)免(mian)這(zhe)一(yi)缺(que)點(dian)。燭(zhu)式(shi)懸(xuan)架(jia)車(che)輪(lun)跳(tiao)動(dong)時(shi)主(zhu)銷(xiao)傾(qing)角(jiao)和(he)車(che)輪(lun)定(ding)位(wei)角(jiao)不(bu)變(bian)
，這(zhe)對(dui)於(yu)車(che)輛(liang)的(de)操(cao)縱(zong)生(sheng)和(he)穩(wen)定(ding)性(xing)非(fei)常(chang)有(you)利(li)，這(zhe)一(yi)優(you)點(dian)是(shi)其(qi)他(ta)形(xing)式(shi)的(de)獨(du)立(li)懸(xuan)架(jia)所(suo)不(bu)及(ji)的(de)。同(tong)其(qi)他(ta)獨(du)立(li)懸(xuan)架(jia)比(bi)較(jiao)，其(qi)車(che)輪(lun)跳(tiao)動(dong)時(shi)輪(lun)距(ju)的(de)改(gai)變(bian)也(ye)較(jiao)小(xiao)。滑(hua)柱(zhu)式(shi)油(you)氣(qi)懸(xuan)架(jia)體(ti)積(ji)小(xiao)、質量輕、總體布置簡單，因此32t以上的重型自卸車上普遍采用此種懸架。

1988年，德國克虜伯輪式起重機公司在分析了各種懸架的優缺點，研究了越野汽車
、自卸車和飛機起落架等各種油氣懸架的結構特點後，果斷地投資200萬馬克
，耗時2萬工時，成功研製出滑柱式獨立油氣懸架，並應用於3-8橋qiao全quan地di麵mian起qi重zhong機ji上shang，由you於yu塑su造zao出chu惟wei一yi通tong過guo德de國guo坦tan克ke車che試shi驗yan場chang越yue野ye路lu麵mian考kao驗yan的de起qi重zhong機ji底di盤pan，被bei人ren們men稱cheng為wei跨kua世shi紀ji的de新xin技ji術shu。這zhe上shang點dian也ye許xu是shi格ge魯lu夫fu收shou購gou克ke虜lu伯bo的de原yuan因yin之zhi一yi。利li勃bo海hai爾er和he德de馬ma格ge則ze采cai用yong整zheng橋qiao懸xuan掛gua的de傳chuan統tong設she計ji。

吊臂製造技術

為提高起重機的起重作業性能，最直接的辦法就是減輕起重吊臂的質量。為達此目的
，首先要有先進的吊臂設計理論


，設計出剛度大

、質量量輕的吊臂，目前德國全地麵起重機的吊臂截麵形狀全部為橢圓形。其次要采用高強度鋼材，國外吊臂普遍采用960 MPa以上的鋼材
，有些100t級的起重機為減輕質量
，吊臂上甚至使用了僅4mm厚的瑞典SSAB生產的Weldox1100型鋼板。SSAB目前正在研製1300MPa的超高強鋼板。

這樣高度的鋼板，不但焊接要求非常高，成形也十分困難。一般鋼板的彎形，反彈角度隻有1°，如彎一個90°的彎，需要將鋼板彎到89°而像Weldox960型的鋼板，彎90°的彎時，需要將鋼板彎到65°才行。

橢圓形截麵吊臂的設計要用到最先進的力學理論和強大功能的計算機。筆者參觀利勃海爾工廠時，曾為巨大截麵的吊臂震憾。500t的LTM 1500型全地麵起重機的7節吊臂全伸時的長度為84m

，基本臂截麵高度為1.65m


，個子不高的人為用彎腰即可從臂筒中通過。這樣大截麵的臂筒由4塊鋼板焊接而成，如第三節臂，臂筒長14.5m
，上蓋板是1塊板，彎2道90°折彎；下蓋板由3塊鋼板焊接成型

，分別為8.6mm厚、8m長

、9.5mm厚、4.5m長
；10mm厚、2m長，每塊板折30道彎形
，截麵形狀近似橢圓，然後將3塊鋼板焊接在一起，再和上蓋板焊接成整個臂筒。3塊下蓋板厚度雖然不同

，但是分別折30道彎形後，對接得嚴絲合縫，真可謂巨大的鋼鐵藝術品。7節吊臂的臂筒一共用了24塊鋼板，最小厚度6mm，最大厚度12mm。

正是由於橢圓形截麵吊臂製造的複雜性，使起重機製造廠很難掌握吊臂的加工工藝，設備利用率低，製造成本高。因此，利渤海爾
、德馬格、格魯夫等伸縮臂起重機製造廠已完全放棄橢圓形截麵吊臂的製造，外協給專業製造廠生產。最著名的吊臂專業製造廠是比利時的Vlassenroot公司

，行業內稱它為“比利時小子”。Vlassenroot公司位於布魯塞爾郊區，成立於1926年

，現在專門切割、彎形、焊接各種伸縮吊臂。公司擁有2台5軸數控激光切割機，激光4kW
，可以切割30m×7m、最大厚度為20mm的鋼板和各種各樣的焊接坡口；有12台折彎機，最大折彎長度為24m(960)t、最大壓力為4000t(15m)。這些機器每天工作24h、每周工作7天
，一年消耗鋼材11000t，生產出世界上20%的起重機吊臂
，用戶有利渤海爾、德馬格、格魯夫
、多田野、加藤、PPM、Link-Belt、Luna等世界各國的起重機製造廠。Vlassenroot隻按照用戶的圖紙製造吊臂，提供吊臂總成或將一套吊臂的臂筒套在一起交貨。

CAN總線控製係統

傳(chuan)統(tong)起(qi)重(zhong)機(ji)的(de)電(dian)器(qi)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)是(shi)一(yi)對(dui)一(yi)的(de)控(kong)製(zhi)，控(kong)製(zhi)是(shi)直(zhi)接(jie)且(qie)惟(wei)一(yi)的(de)，導(dao)線(xian)內(nei)流(liu)動(dong)的(de)是(shi)模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)。隨(sui)著(zhe)起(qi)重(zhong)機(ji)的(de)電(dian)氣(qi)係(xi)統(tong)越(yue)來(lai)越(yue)複(fu)雜(za)，特(te)別(bie)是(shi)大(da)量(liang)ECU （Electric Control Unit）的使用
，使對一的通信幾乎不可能實現。CAN總線控製係統有效地解決了這個問題。

CAN(Control Area Network)即控製器局域網絡，是計算機網絡技術的現代控製技術領域的應用和發展。隨著零部件智能化的提高，發動機、變速器、液壓泵／馬達、電液控製閥等眾多ECU之間的通訊

，起重機力矩限製係統、支腿壓力檢測及車架調平係統
、單缸插銷吊臂伸縮係統、風力檢測係統等共用大量的傳感器、底盤傳動係的防抱死、防滑轉，都需要大量信號的傳遞和交流。CAN總zong線xian控kong製zhi係xi統tong的de基ji礎chu是shi數shu字zi信xin號hao的de傳chuan遞di
，通tong俗su地di講jiang，各ge個ge控kong製zhi單dan元yuan和he傳chuan感gan器qi都dou要yao將jiang控kong製zhi和he檢jian測ce信xin號hao數shu字zi化hua編bian碼ma，以yi一yi定ding的de頻pin率lv不bu斷duan地di發fa送song到dao總zong線xian上shang，而er執zhi行xing元yuan件jian則ze從cong總zong線xian上shang各ge取qu所suo需xu，並bing把ba執zhi行xing情qing況kuang反fan饋kui到dao總zong線xian上shang。數shu字zi化hua的de編bian碼ma使shi所suo有you信xin號hao互hu不bu幹gan涉she，理li論lun上shang一yi根gen大da容rong量liang的de主zhu線xian即ji可ke傳chuan遞di所suo有you信xin號hao。有you了le數shu字zi化hua的de總zong線xian，CAN才能有效地工作。

CAN總線控製係統廣泛地應用於汽車的控製係統，上汽的POLPshiyiliangcaiyongzongxiankongzhideguochanjiaoche。biqiqiche

，lunshiqizhongjicaiyongzongxiankongzhixitongjuyougengdadeyouyuexing
，takeyijiejuexuduochuantongkongzhifangshijiejuebuledewenti。

簡化電路通道　

起重機是回轉作業機械，上下車間的通訊量非常大。一台越野輪胎起重機的駕駛員在上車要操作下車的發動機油門、製動和轉向模式
、車橋驅動模式


、差速器鎖死

、變速器換擋、懸架鎖死、水平和垂直支腿動作，並要了解發動機
、變速器的水溫、油溫
、油壓等情況。傳統的控