移动式举升机结构及液压系统设计文献综述

文献综述

1.课题研究的现状

随着汽车产业的不断发展,汽车维修与保养逐渐成为一个新兴行业。其中举升机作为汽车维修与保养过程中的重要工具,也得到了较快的发展。20世纪初期,早期汽车维修特别是汽车底盘维修时,维修技师们通过钻到车底下进行故障诊断与维修。这种方法操作空间狭小、光线阴暗,且不利于维修人员长时间作业,维修效率很低。最初出现的由电力驱动的举升机可以把汽车升到空中,但举升的高度不高。20世纪20年代,Weaver和Manley等生产的举升机最大举升高度达到4英尺,并且可以根据工作需求在极限高度下任意调整举升高度,通过支撑车轴把汽车举升起来,保证了汽车被举起后车轮可以自由转动。1925年美国印第安纳州麦迪逊市的一家小工厂里,几名机械师受理发椅的启发,发明了世界第一台汽车液压举升机,它使修理汽车变得更加容易。而上世纪80年代初，汽车刚刚进入我们中国大陆,当时我们的汽车工业还很落后, 汽车修理厂多采用的都是地沟式的修理方式,满地的油污、杂物、污浊的空气、黑暗的环境hellip;hellip;随着我国改革开放的深入,中国加入WTO,世界各大汽车公司纷纷抢滩中国,一夜间中国成了世界的制造基地,我国的汽车工业得到空前繁荣,越来越多富裕起来的中国家庭拥有了自己的私家车hellip;hellip;伴随着一个庞大的汽车后市场的形成。液压举升机的市场随之迅速扩大，并在汽车设计制造企业、大型停车场、4S店、私家存车库hellip;hellip;等等市场得到了更广泛的应用。同时，液压举升机设计理念更是日新月异、结构形式也发展成多种多样^[1-2]。

汽车举升机的作用是将需要维修的汽车水平提升到合适的高度，以便于维修工人在汽车底盘下方对汽车进行维修。汽车举升机要求其能够从两侧将汽车水平同步举升，不能发生侧偏。而汽车底盘下方必须为空的，以方便工人进行维修作业，要求汽车举升机两侧的举升装置必须是分离的，且两侧的上升或下降又必须是完全同步的。由于汽车的重量一般都较大，再加上举升装置自身的重量，要求举升力较大，而且升降时要求非常平稳。它能否正常运转会直接影响到维修车辆、维修人员的安全，甚至会直接影响到汽车维修业务的兴衰。举升机一定要安全可靠、维护简单，否则在一定程度上会影响工作效率。根据传动方式一般可分为机械传动和液压传动，其主要性能对比见表1。其中机械传动举升机由于其结构特点容易发生丝杠或工作螺母滑扣,导致所举汽车跌落或丝杠卡死等故障,存在很大的安全隐患。液压传动举升机由于其性能优势成为目前主流的举升机产品类型。

表1 根据传动方式的举升机分类^[3]

种类名称	性能优势	性能劣势
机械传动举升机	结构简单，价格便宜	举升质量有限，易发生汽车跌落或丝杆卡死等故障
液压传动举升机	安全性能好，运行平稳，维护简单以及工作效率高	成本高

目前,举升机的选择范围很大,有地基式、托举式、剪式、平行四边形式、便携式、单柱式、双柱式、四柱式、驱动式、接触车架式、对称式、非对称式、小行程、大升程、队列式以及其它的各种举升机设计方案。某些举升机可能同时具有这些设计方案中的几个特点^[4]。市场上常见的液压式举升机有单柱式、双柱式、四柱式和剪式举升机。

早期的单柱地基式液压举升机，如图1,大大地提高了比它问世还早的千斤顶和台架的功能,这种早期举升机的旋转功能可以在举起汽车以后,将其旋转360°。目前一些汽车维修厂仍然利用这种举升机为客户提供日常的汽车维修服务。单柱举升机操作容易、美观、不占用空间便能将重物方便省力的举起。具有省时省力的效果,不用时完全放置于地面，方便汽车倒车和放置物品,是汽车修理不可缺少的机具。单柱式举升机又可分为移动式的和固定式的两种型号。单柱移动式举升机适用于室内外场地，单柱固定式举升机适用于室内面积较为紧凑的场所。但随着汽车工业的发展,单柱式举升机设计上的局限性很快就显露出来了。如果只是在汽车四周进行检测维修工作的话,这种举升机也就足够了,但是这种举升机的起重臂和中央立柱会妨碍检修汽车底部的大部分区域。

图1单柱地基式液压举升机

两柱式举升机的特点是同步性好,但最早的两柱举升机由于机械传动因而磨损维护成本高(定期需更换螺母以及轴承)。一般而言,每年一台举升机的维修更换成本需要元左右,客户最终将会采用维护成本低的液压举升机。液压式举升机维护成本低,油缸使用寿命为至年。液压举升机分为两种:一种是单缸举升机,一种是双缸举升机。单缸举升机在年使用量比较多,由于单缸举升机力量较小,不适合大型车辆维修,因而年后出现了双缸举升机。双缸举升机依照外形结构可分为普通型和龙门式,也可依解锁方式分为单边解锁和双边解锁。其中,单边解锁形式较方便,有机械式和电子式,电子式更为智能,便于实现整个举升系统的自动化操作。双边解锁要求维修人员在举升机两侧锁定机械保险栓,因而不利于实现自动化。

图2龙门式双柱液压举升机

两柱举升机发展历程：1992-1998年：主要是机械式举升机；1998-2001年：主要为液压单缸举升机；2001-2008年：主要为液压双缸举升机，双边解锁式，缸直立式，普遍为3-4吨；2008年以后，主要为液压双缸举升机，单边解锁，缸倒立式，普遍为4-5吨。主要生产产家为高昌、宝得宝、衡臣、中大、申侠等^[5]。目前龙门式举升机正逐渐成为举升机的发展趋势^[6],如图2。

四柱举升机，如图3，按结构分为上油缸式以及下油缸式。上油缸式举升机是指油缸置于立柱顶部,下油缸式举升机是指油缸置于平板下面。上油缸四柱举升机主要依靠4根链条拉起4个角,拉力油缸置于顶部。这种举升机结构简单,但容易增加自重;二次举升为手动或气动,修理人员需跑到车底下操作,这对于经常使用二次举升的用户非常不方便且存在安全隐患;同时保险装置为气动装置,如无气源则使用起来比较麻烦。该机型也适合四轮定位结构的使用,容易调节,使用方便。下油缸四柱举升机主要依靠4根粗钢索拉起4个角,拉力油缸置于平板下面,通过6个圆盘将力传至四面。这种举升机结构比较紧凑,自重降低。二次举升一般为电动液压,由于与主泵连接在一起,只要转动转换阀即可进行升降,且升降速度快;保险装置为楔块式,4个楔块利用拉杆联动,扳动拉杆就可打开保险装置,方便耐用^[7]。

图3四柱式液压举升机

剪式举升机分为大剪(子母式)、小剪(单剪式)、超薄系列，如图4。小剪式举升机主要用于小型汽车维修保养,安全性高,操作方便;挖槽后与地面相平。大剪举升机应用比较广泛,是配合四轮定位仪的最佳设备,不但可以用于汽车维修,还可以用于轮胎更换与底盘检修。既可采用挖槽形式,也可以直接安装在地面。超薄系列剪式举升机无需挖槽,适用于任何修理厂,即使因厂房空间不足而不适合安装两柱举升机或者普通四柱举升机,也可以采用该类型举升机。该类型举升机与楼板接触面广,可以安装在任何可以开车的楼板上面,解决客户场地问题。这类机器是今后的主流产品,国外已大规模使用该类产品。

图4大剪、小剪及超薄剪式举升机

国内最早研究剪式举升机的企业是上海宝得宝。但是由于举升机行业的发展迅速,许多举升机企业也正在开展剪式举升机产品的研究,但是由于技术原因,大规模的产品上市还有待时日。其中比较有实力的厂家:广州高昌、福州强伦、广州广力、营口雷卡等厂家。

剪式举升机为精密仪器,常因设计和制造工艺的原因而导致产品的举升台面不平衡、单边升降等问题^[8]。由于剪式举升机主要被用作四轮定位仪的平台,因此其设计与制造要求更加严格。同时,在举升机产品的制造标准方面,许多厂家单纯地追求生产的高速度,不严格按照汽车举升机的检测标准生产,造成许多举升机在使用过程中出现安全事故。比如:操作装置控制电源电压应为以下安全电压而厂家生产的汽车举升机均为这样就造成了极大的用电安全隐患;滑轮直径与钢丝绳直径之比应大于而许多厂家的抽查结果是;举升机的拖臂或升降台在上升、下降至最大行程位置时应有自动停机装置但现在均没有这种停机装置^[9]。

上述举升机均可按需要灵活调整举升高度,使用方便,但受场地及承载能力所限,在外出维修或者野外作业时，则需要采用大吨位承载能力的移动式液压举升系统。该举升系统以多个举升立柱为组合,采用一个立柱为一个举升单元,可根据需要组合成两柱、四柱、六柱等组合举升机,具有设计先进、结构新颖、举升吨位大、坚固耐用、移动灵活、使用车型广泛、操作维修方便、运行安全可靠等优点;结构上将液压泵站、控制阀门、管路和油缸等都组合在移动柱上,既兼顾了移动式液压举升机的灵活性又减少了管路的泄露污染。由于它采用移动作业方式,因此所需动力要完全靠24V/48V电池驱动，室内室外均可安装使用，是汽车维修、制造行业提高生产效率,增强保修质量,改善劳动环境的理想的汽车举升设备。

而举升机作为一种综合多项技术的产品,其影响举升机性能的因素很多,主要影响因素有举升机的制造工艺、保险装置、同步装置等。

在制造工艺方面，目前很多生产厂家在设计举升机时主要采用经验类比法,对不同举升吨位的举升机按照一定的经验公式进行比例加大或缩小相应构件的尺寸。这种设计方法不仅难以保障产品的性能和安全,而且设计制造周期长,成本高^[10]。

举升机的关键制造工序包括板材切割、板材焊接。

板材切割方面,国内举升机的下料技术和下料方式过于陈旧落后,基本上处于传统的手工切割生产方式,主要采用的切割方法为气割和数控切割,其中气割主要依靠熟练的放样工人和放样经验,由于手工放样效率低,且工厂缺乏熟练的放样工人,使得企业经常发生放样错误,导致返工、窝工而延误工期。同时,手工气割的切割效率低,从而导致钢材浪费严重,严重制约企业的发展。许多企业未能较好地管理和重复利用剩余钢材,使得剩余钢材堆积如山,导致钢材浪费严重。

板材焊接方面,由于举升机的机械结构设计未能考虑到后续焊接工艺而使得焊接后工件容易出现变形和裂纹,使得产品性能不稳定。

因此合理的举升机结构设计、切割、焊接工艺、工装及设备等对举升机产品的质量具有重要影响。

在保险装置方面，举升机升到预定高度后,必须采用锁紧装置将维修汽车锁定,使其在维修过程中不会因液压系统的干扰、维修过程中的振动而使汽车掉落或剧烈振动。举升机的稳定性以及合理的保险装置设计,对维修人员的安全具有重要的保护作用。能否设计出经济且安全的保险装置是举升机生产厂家提高市场竞争力的又一因素^[11]。

同步装置方面，举升机的同步性及升降是否平稳,是衡量举升机性能的重要标准。汽车举升机的作用是将需要维修的汽车水平地提升到合适的位置,这要求举升机两侧的上升或下降必须是完全同步的,且升降要求非常平稳。目前大多数厂家采用的是链条牵引、钢丝绳平衡两侧升降架的举升高度。但存在的问题主要有:液压缸爬行现象严重钢丝绳和导轮有咯咯作响的声音,钢丝绳磨擦严重,车辆举升时有抖动^[12-14]。

2.课题研究的发展趋势

（1）安全系数更高

中国交通部于2007/2008年对交通产品质量监督抽查^[15],其中包括举升机产品抽查,结果如图5。数据显示:举升机这个行业的产品合格率竟然只有多,都没有及格。虽然抽检不合格并不意味发生事故,但这个结果不免让所有的维修工人都额头冒汗,因此汽车维修行业对高安全系数的举升机需要更加迫切^[16]。

提高举升机安全的关键在于合理的材料选型与产品检验标准^[17]。首先是制造材料,厂家对钢丝绳、链条以及关键的轴承部件^[18]的刚度、强度以及安装精度等方面的制造管理与出厂产品的检测方面必须严格把关。同时作为产品的直接使用者在选择举升机产品的时候尤其要重视产品的质量。同时还要提升产品技术含量与制造水平,在举升机的专利申请方面,我国举升机的制造厂家重点应该在立柱承载、液压控制、安全保护装置等方面开展研究。

（2）升降速度更快

许多维修人员认为一台举升机慢上几秒钟并不碍事,但汽修的顾客也许就因为多那么几秒钟的等待而离去,这就是慢的代价。对于进车辆数较多的维修厂,或者进车高峰时段,快速解决问题是提升客户满意度的重要手段,也是为维修厂创造财富的重要途径。

图5交通部交通产品质量监督抽查（举升机产品）

同时对维修厂而言,可能在购买高价格的举升机产品时会因为价格原因而受到影响,但是购买快速型的举升机可以提高汽车维修的速度,从而可以节约时间、提高了维修效率,因此开发升降速度更快的举升机具有较大的市场。

（3）空间更加紧凑

汽车维修厂常常会因为空间不够而发愁,而举升机的结构庞大,如何优化结构来节约空间就是行业面临的一个问题,是举升机进化的一个自然选择条件。对于汽修行业来说,最适合的举升机结构组合是空间和赚钱能力最大化唯一选择,也是行业的发展趋势。

就举升机的结构而言,移动式举升机由于可折叠,使用方便,已经逐渐成为汽车维修行业的使用热点。同时针对汽车制造和维修厂空间布局规划而言,合理高效的利用有限的空间、最适合的举升机组合等都是举升机行业的一个重要发展问题。

（4）节能环保

可持续发展成为当今社会的主题,举升机应在节能方面尽一份力,朝着更节能的方向进化。对于汽车维修行业而言,节能不应该是简单地通过选择低能耗的举升机来节能。应该根据所维修的车辆的重量、型号选择合适的举升机,不要一味地追求大型的举升机。移动式举升机因其靠电池驱动以及可组合使用而逐渐成为趋势。同时在举升机的研发过程中,如何实现举升机的功能复合化、多样化以及资源回收利用^[19]也是一个重要方向。

（5）专业化和数字化

随着汽车数量、型号的不断多样化,作为其配套设施的举升机器材也应该逐渐向着多样化、专业化方向发展。根据实际维修经验了解,不同车辆的举升支点不同。如举升支点选择不当,就可能带来事故。

举升机的多样化发展将大大提升整个汽车维修行业的工作效率、专业化水平。改善举升机的机械结构、安全保险装置以及数字化智能水平，也是举升机产品发展的重要方向。目前，随着汽车产业的不断发展，一些新车型不断出现，使得举升机产品在维修时适应性有所下降。影响其适应性的主要原因在于举升机的机械结构单一化、自动化程度不够。因此研制具有复合结构功能、数字化的移动式举升机^[20]，对提升整个汽车维修行业的工作效率是极其重要的。

3.参考文献

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资料编号：[681230]

文献综述

1.课题研究的现状

随着汽车产业的不断发展,汽车维修与保养逐渐成为一个新兴行业。其中举升机作为汽车维修与保养过程中的重要工具,也得到了较快的发展。20世纪初期,早期汽车维修特别是汽车底盘维修时,维修技师们通过钻到车底下进行故障诊断与维修。这种方法操作空间狭小、光线阴暗,且不利于维修人员长时间作业,维修效率很低。最初出现的由电力驱动的举升机可以把汽车升到空中,但举升的高度不高。20世纪20年代,Weaver和Manley等生产的举升机最大举升高度达到4英尺,并且可以根据工作需求在极限高度下任意调整举升高度,通过支撑车轴把汽车举升起来,保证了汽车被举起后车轮可以自由转动。1925年美国印第安纳州麦迪逊市的一家小工厂里,几名机械师受理发椅的启发,发明了世界第一台汽车液压举升机,它使修理汽车变得更加容易。而上世纪80年代初，汽车刚刚进入我们中国大陆,当时我们的汽车工业还很落后, 汽车修理厂多采用的都是地沟式的修理方式,满地的油污、杂物、污浊的空气、黑暗的环境hellip;hellip;随着我国改革开放的深入,中国加入WTO,世界各大汽车公司纷纷抢滩中国,一夜间中国成了世界的制造基地,我国的汽车工业得到空前繁荣,越来越多富裕起来的中国家庭拥有了自己的私家车hellip;hellip;伴随着一个庞大的汽车后市场的形成。液压举升机的市场随之迅速扩大，并在汽车设计制造企业、大型停车场、4S店、私家存车库hellip;hellip;等等市场得到了更广泛的应用。同时，液压举升机设计理念更是日新月异、结构形式也发展成多种多样^[1-2]。

汽车举升机的作用是将需要维修的汽车水平提升到合适的高度，以便于维修工人在汽车底盘下方对汽车进行维修。汽车举升机要求其能够从两侧将汽车水平同步举升，不能发生侧偏。而汽车底盘下方必须为空的，以方便工人进行维修作业，要求汽车举升机两侧的举升装置必须是分离的，且两侧的上升或下降又必须是完全同步的。由于汽车的重量一般都较大，再加上举升装置自身的重量，要求举升力较大，而且升降时要求非常平稳。它能否正常运转会直接影响到维修车辆、维修人员的安全，甚至会直接影响到汽车维修业务的兴衰。举升机一定要安全可靠、维护简单，否则在一定程度上会影响工作效率。根据传动方式一般可分为机械传动和液压传动，其主要性能对比见表1。其中机械传动举升机由于其结构特点容易发生丝杠或工作螺母滑扣,导致所举汽车跌落或丝杠卡死等故障,存在很大的安全隐患。液压传动举升机由于其性能优势成为目前主流的举升机产品类型。

表1 根据传动方式的举升机分类^[3]