分析汽車修理中起升機構的設計與應用

久有亮

摘 要：文章簡單介紹了汽車修理中起升機構的設計和應用，分析了起升機構的工作原理和常見形式，并設計了一套液壓起升裝置和頂升小車配合的汽車修理頂升機構，結構簡單，維修方便，頂升性能穩定，值得在汽修單位進行推廣。

關鍵詞：汽車修理；齊升機構；設計；應用

我國汽車起升機構的發展脈絡十分清晰，在五十年代至六十年代中期主要以5t小型機械汽車起重機為主，六十年代以后主要是小型液壓起重機，之后中大噸位的液壓起升裝置也逐漸發展起來。然而盡管我國的大中噸位液壓起升裝置逐漸發展起來，關鍵液壓件仍然主要依靠進口。后來通過和外企的合作，引進了先進的生產技術，經過長期消化，取得了較為顯著的提高，起升裝置在汽車修理中應用設計也得到了明顯的進步。

1 起升機構原理

起升機構是起重機中的基本工作機構，主要結構有驅動裝置、制動器、減速器、卷筒、滑輪組、鋼絲繩和吊鉤等。起升機構的主要作用是在起升高度范圍內按照一定的速度實現起升載荷的提升、懸停和下降，目前起升裝置的驅動系統多為液壓馬達，這種通過液壓馬達啟動的起升機構稱為液壓傳動起升系統。

液壓傳動起升系統主要有低速大扭矩以及高速小扭矩兩種形式。液壓馬達體積小、重量小，能夠和標準減速器匹配，還能夠和驅動油泵交換使用，在起重機中應用廣泛。

起升裝置的取物裝置主要有吊鉤、抓斗、吊環等多種形式，用于安全保護的裝置主要有負載限制器、起升高度限制器和超速保護裝置等，視實際需要進行配用。

2 起升機構常見形式

2.1 液壓缸驅動

液壓缸驅動是一種較為常見的驅動源類型。常見的有直立液壓缸頂升機構和塔式起重機頂升機，液壓缸驅動由于伸縮行程和最大工作壓應力的存在限制了頂升重量和起升高度。

2.1.1 低速大扭矩液壓馬達。低速大扭矩液壓馬達工作轉速小，輸出扭矩大，省去了減速傳動裝置，傳動結構簡單穩定，安全可靠。簡化后的結構液壓馬達直接驅動卷筒工作，相同功率下低速大扭矩液壓馬達結構體積以及重量小于普通齒輪，轉速較低時輸出扭矩穩定，比較適宜用在大重量的頂升中。

2.1.2 高速小扭矩液壓馬達驅動高速液壓馬達能夠和液壓泵交換，和配套減速器聯合使用擁有良好的穩定性，成本較低并且擁有較高的工作效率，一般在液壓起重機中應用。

2.2 起升機液壓系統分類

2.2.1 開式液壓回路。閥芯和閥體相對開口量，滑閥處于中立機能時換向閥液壓油出口聯通油箱，滑閥處于左位或者右位時聯通泵和負載油路，系統內壓增高，進而驅動馬達開始工作。這是一種多路閥調速的形式，工作原理是利用旁路節流調速。開放式液壓回路有很多優勢，能夠利用同一個液壓泵實現對多個執行元件的供油，如果起重機構中子系統較多時采用開放回路能夠減少液壓泵數量，降低成本。利用液壓先導控制能夠實現二次起升和重物下放控制，簡單可靠。同時系統的安全性能通過液壓系統實現，無需過于復雜的電氣控制，進一步節約成本，提高可靠性，液壓系統中的閥塊等更換方便，維修方便，成本低。

2.2.2 閉式液壓回路。滑閥在中位時中位機能夠保證液壓油不通過閥芯，油路壓力增加達到溢流閥調節壓力后經過溢流閥流回郵箱。滑閥在左位置或者右位時溢流閥油路切斷，控制閥芯控制液壓油，控制液壓馬達癥狀或者反轉，達到調定壓力后工作油液溢流。閉式回路會出現抖動，采用背壓閥能夠解決，控制器采用恒壓外控，降低平衡閥開啟壓力，提高回路效率。

閉式起升系統的液壓泵元件的集成結構減少了連接管路，系統結構布置更加容易，利用了電控系統能夠獲得更好的控制性能。閉式泵系統能夠依靠發動機吸收重物下降勢能，發熱量小，傳動效率高。

3 汽車修理中的起升機構設計應用

汽車修理通常都在地溝上進行，前后輪抬起，輪胎懸空便于進行底盤修理和輪胎的更換。傳統的修理方式是借助人工，通過千斤頂進行頂升。這種方式的人工勞作強度大，頂升效率不高，安全性差。為了改善汽車修理的這種現狀，我們嘗試把起重機中的起升機構應用到汽車修理中，通過起升機構提供動力進行汽車底盤的頂升。經過實踐經驗證明，汽車頂升機構在汽修工作中應用能夠取得較好的效果，值得推廣。

汽修起升機構由電動地溝舉升器和移動式頂升小車兩部分組成，舉升器實現汽車的后輪起升，頂升小車頂升前輪。

汽修中的起升機構要求盡量簡單、安全、運行可靠且成本低，同時還能夠擁有較好的頂升效果。汽車修理要求汽車的前后輪能夠同時起升的同時還可以分別起升。這兩種起升形式要求起升裝置能夠有兩套起升結構，而不同車型的前后輪之間的距離是不等的，這要求汽修頂升機構至少有一套頂升機構是不能固定的，需要具有水平移動和垂直地面的升降兩個方向的位移能力，我們采用了固定后輪頂升裝置，而把前輪頂升裝置設置成移動頂升小車，具體設計結構形式參考圖1。

后輪起升裝置設計要保證頂升機構的結構簡單合理，能夠安裝在地溝中，停止工作時不宜凸出地面，以免影響正常行走。舉升力要足夠大，能夠滿足各種車型。兩個著力點需要能夠動作同步，起升過程中不使汽車歪斜。舉升機構雙柱子一體，三角皮帶和渦輪蝸桿兩級減速傳動，采用絲杠傳動螺母實現升降，運行平穩。舉升重量達到了30噸，舉升速度240mm/min，舉升高度在1200mm。

頂升小車。頂升小車用于汽車前輪舉升。考慮到不同車型之間的不同，頂升小車要具有可調的高度，用以滿足前輪不同中心高的要求。頂升小車本身無動力驅動，依靠汽車開進地溝時前進的動力，推動小車在高低差軌道上前進，移動中把前輪頂升。

頂升小車最大舉力5t，自重150kg，結構簡單維修方便。

地溝和軌道。地溝是汽車修理的必備，是為方便修理人員而設計的，地溝為了適應起升機構需要進行適當的改造，在設計的地溝下端安裝電動地溝舉升器，地溝上部安裝頂升小車的行駛軌道。

頂升小車移至曲折軌道低平面軌道上，把需要修理的汽車開至地溝上，小車頂升絲杠支撐托架對準前橋，用托架頂住前橋。開動汽車，頂升小車沿軌道隨汽車前進，小車在曲折軌道低平面上升到曲折軌道高平面，汽車前輪被舉升。前輪舉升之后去汽車停止，舉升器開動頂起大梁，后輪舉起，輪子懸空，修理完成后采用和頂升相反的步驟離開修理場地。

4 結束語

我們采用了地溝舉升器和移動頂升小車聯合的汽車頂升機構，同時一段時間的實踐檢驗證明結構簡單、維修方便并且造價低廉，運行可靠，減輕了汽修人員的勞動強度，并通過使用液壓設備獲得了較為良好的控制性能，節省了一定成本的同時還達到滿意的汽車頂升效果。

參考文獻

[1]胡德森.國外起重機應用高科技的成就[J].建筑機械技術與管理，2013，2：7-9.

[2]馬永輝，徐寶富，劉紹華.工程機械液壓系統設計計算[M].北京：機械工業出版社，2012.

[3]林夫奎，趙霞，王欣.我國起重機械產業發展狀況及標準化現狀分析[J].機械工業標準化與質量，2011.

[4]鄭世山.基于虛擬樣機技術的橋式起重機動力學仿真[D].太原科技大學，2012.

[5]李云仙，周銀龍.起重機起升機構動載荷特性分析研究[J].機械制造，2011（9）.