周玉龍，王 靜

（徐工集團工程機械股份有限公司 建設(shè)機械分公司，江蘇 徐州 221004）

履帶起重機為了提高其起重能力，通常配有超起配重系統(tǒng)。目前履帶起重機超起配重系統(tǒng)有兩種型式，一種是托盤型式，一種是超起配重小車型式。國產(chǎn)履帶起重機常用托盤型式，國外履帶起重機小車型式應(yīng)用較廣。

托盤式超起配重是將超起配重放置于特制的托盤上，該托盤結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，在國內(nèi)外產(chǎn)品中應(yīng)用最多。但履帶起重機整機行走、回轉(zhuǎn)時，超起配重托盤必須離地，因此在吊裝施工前，需要對吊裝工況進行詳細的核算，并準確的確定超起配重使用數(shù)量。如超起配重用量太多，吊裝時超起配重無法離地，整機無法實現(xiàn)行走、回轉(zhuǎn)動作；如超起配重用量太少，會使桅桿與超起桅桿之間拉力很大或無法滿足整機穩(wěn)定性的要求而發(fā)生危險。在長臂工況時，往往起臂工況需要的超起配重數(shù)量較大，而實際吊載時的超起配重數(shù)量很少或根本就不需要，此時完成起臂動作后必須卸除多余的超起配重才能滿足吊載作業(yè)時超起配重用量的要求。有些工程要求履帶起重機在某一位置吊起目標物通過帶載行走或臂架變幅的方式將目標物放置于另一位置，并多次重復以上操作，此時需要不斷調(diào)整超起配重數(shù)量以滿足工程應(yīng)用。因此超起配重托盤型式在實際工況應(yīng)用較為費時費力，效率較低。

小車式超起配重是將超起配重放置在帶輪胎（不局限）的小車上，該小車可以懸浮離地實現(xiàn)整車回轉(zhuǎn)行走動作，也可不離地實現(xiàn)整車回轉(zhuǎn)行走動作。該型式既兼顧了超起配重托盤懸浮工作狀態(tài)時的回轉(zhuǎn)行走動作，也實現(xiàn)了非懸浮工作狀態(tài)時回轉(zhuǎn)行走動作，可以適應(yīng)履帶起重機所有超起工況吊裝應(yīng)用，具有廣泛的實用性。但小車結(jié)構(gòu)復雜，成本高。

1 超起配重小車構(gòu)造與蟹形行走方案

1.1 基本構(gòu)造

超起配重小車主要由行走裝置、支撐裝置、連接架、托盤裝置、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)六大部分構(gòu)成（見圖1）。行走裝置由連接架與輪胎組成，上側(cè)通過回轉(zhuǎn)支承和配重托盤連接，整個配重小車再通過連接架與轉(zhuǎn)臺連接；支撐裝置上設(shè)有油缸，通過油缸可以將超起配重小車支撐起，通過液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)之間配合實現(xiàn)行走裝置中輪胎的不同角度調(diào)節(jié)并進行固定，進而完成超起配重小車回轉(zhuǎn)、直線行走、蟹形行走等各種動作。

圖1 超起配重小車結(jié)構(gòu)

1.2 工作原理

小車式超起配重可在懸浮狀態(tài)實現(xiàn)回轉(zhuǎn)動作和行走動作，這與托盤式超起配重實現(xiàn)方式一樣，在此不做過多闡述。

小車式超起配重在落地狀態(tài)實現(xiàn)行走方式有兩種：（1）履帶起重機拖動超起配重小車行走。此時超起配重小車處于自由行走狀態(tài)，即超起配重小車無動力；（2）履帶起重機與超起配重小車各自驅(qū)動行走裝置行走，即超起配重小車有動力。本文主要論述超起配重小車無動力行走方式的相關(guān)問題。

無動力超起配重小車在落地狀態(tài)實現(xiàn)回轉(zhuǎn)動作、直線行走動作比較簡單，不再贅述。本文重點討論超起配重小車蟹形行走方式，見圖2。

圖2 超起配重小車蟹形行走方式

超起配重小車蟹形行走時，前車履帶行駛方向與超起配重小車輪胎行駛方向平行。前車處于自由回轉(zhuǎn)狀態(tài)，超起配重小車車輪回轉(zhuǎn)處于鎖止狀態(tài)。通過前車拖動超起配重小車行走，實現(xiàn)整車蟹形行走。

2 蟹形行走分析

蟹形行走不同于直線行走，蟹形行走本質(zhì)上是兩個鉸接行走裝置之間的一種運動。蟹形行走時如果前后車角度控制不當，在行走過程中無法按照預定的軌跡行走，容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)件間掣肘，發(fā)生結(jié)構(gòu)件破壞，甚至出現(xiàn)超起配重車被拉側(cè)翻的危險?，F(xiàn)有技術(shù)主要通過增強結(jié)構(gòu)件的剛度來適應(yīng)前后車的掣肘，或在行走過程中不斷的人為調(diào)整超起配重車的角度及輪胎位置。該方法帶來整機成本的增加，且操控實現(xiàn)繁瑣，控制方案實現(xiàn)較困難。

蟹形行走分析主要通過對主機及超起配重小車蟹形行走時受力模型簡化，分析行走過程中各部件受力狀態(tài)，及超起配重車與主機的角度范圍，得出蟹形行走時整機需要滿足的條件，為超起配重小車設(shè)計及蟹形行走操作提供理論依據(jù)。

2.1 模型簡化

蟹形行走本質(zhì)上可簡化為兩個鉸接行走裝置，具體見圖3。將超起配重小車系統(tǒng)中主機部分轉(zhuǎn)臺與車架之間通過回轉(zhuǎn)支承鉸接在一起，該點等效為鉸接點。超起配重小車中的行走裝置與配重托盤之間也等效為鉸接點。兩個鉸接點之間通過轉(zhuǎn)臺和連接架剛性連接。

圖3 超起配重小車蟹形行走受力簡化圖

2.2 受力分析

超起配重小車牽引分力和側(cè)傾力之間滿足如下關(guān)系

超起配重小車前進阻力和最大側(cè)向摩擦力如下

式中 F—— 轉(zhuǎn)臺施加給超起配重小車的總牽引力，N；

F1—— 總牽引力在超起配重小車輪胎行走方向上的牽引分力，N；

F2—— 總牽引力在超起配重小車輪胎側(cè)向方向上的側(cè)向力，N；

Fp——超起配重小車坡道阻力，N；

α—— 轉(zhuǎn)臺相對于主機行走方向的偏角，°；

W——超起配重小車輪胎前進阻力，N；

Q——輪胎所受正壓力，N；

Wf—— 超起配重小車輪胎與地面最大靜摩擦力，N；

μ1—— 輪胎前進阻力系數(shù)，推薦μ1=0.015～0.02（瀝青和混凝土路面）；

μ2—— 輪胎與地面的靜摩擦系數(shù)，推薦μ2=0.7～0.9（瀝青和混凝土路面）。

2.3 蟹形行走可行性分析

蟹形行走的實現(xiàn)方案有多種，本文中只討論前車拖動超起配重小車行走方案及實現(xiàn)該方案滿足的條件。蟹形行走需滿足下列條件

式中 Fzr—— 主機回轉(zhuǎn)支承可承受的最大徑向力，N；

Ftr—— 超起配重小車回轉(zhuǎn)支承可承受的最大徑向力，N；

Fr——輪胎可承受的最大側(cè)向力，N。

蟹形行走時，牽引力F1要大于等于行走阻力W；輪胎所受側(cè)向力要小于輪胎最大靜摩擦力；總牽引力F小于主機回轉(zhuǎn)支承承受的徑向力Fzr；總牽引力F小于小車回轉(zhuǎn)支承承受的徑向力Ftr；側(cè)向力F2小于輪胎可承受的最大側(cè)向力。

2.4 蟹形行走操控步驟

蟹形行走操控步驟主要有4步：

（1）履帶起重機工作前，調(diào)整超起配重小車與主機至指定角度。其中，回轉(zhuǎn)角度［α］＜min{atan（F2/F1），asin（F2/min（Fzr，F(xiàn)tr））}。

（2）通過支撐裝置中的油缸將超起配重小車整體支撐離地，調(diào)整超起配重小車輪胎角度至α角度，并鎖死回轉(zhuǎn)減速機。

（3）通過支撐裝置中的油缸將超起配重小車整體降落至地面，使輪胎著地。

（4）前車開始前行，用前車帶動后超起配重小車，超起配重小車被動實現(xiàn)蟹形行走。

3 結(jié)束語

超起配重小車系統(tǒng)具有自行走功能，拓展了履帶起重機超起工況的應(yīng)用范圍和適應(yīng)性，起重量與超起配重的匹配關(guān)系不必像托盤式那么嚴格，即使安裝所有的超起配重，在起重范圍內(nèi)也可以不受限制地起升、變幅、行走及回轉(zhuǎn)，操作簡單。而蟹形行走是履帶起重機吊裝過程中比較常用的工況。本文對超起配重小車系統(tǒng)的受力進行了分析，提出了起重機無動力超起配重車蟹形行走時超起配重小車系統(tǒng)應(yīng)滿足的條件，得出了超起配重小車系統(tǒng)蟹形行走操作方法，為履帶起重機超起配重小車系統(tǒng)設(shè)計及實際蟹形行走操作方法提供了借鑒。