自行式液压载重车. 理论基础卷

十几年前，大型液压载重车关键技术被国外垄断，装备依赖进口，造价高，交货期长，维修差。必须自主创新研制，建立自主知识产权。随着国家重大工程和重点项目的快速发展，笔者带领燕山大学科研团队，作为国内早进入此研究领域的产学研协同创新团队，面向国家重大工程项目的特殊要求，历时15年，经过研究—设计—制造—应用—产业化攻关，依托团队机电液系统理论和技术创新成果，建立大型工程运输车辆数字化的可靠性设计平台，解决了引进产品载重车设计开发理论、电液驱动系统、多车协调控制、可靠性设计等存在的低可靠、难协调等问题；完善了国产新产品研发的加工、制造、安装和调试阶段的工艺规范和质量管理体系；开发了具有自主知识产权的巷道大型设备的分体式快速搬运车、大型精密设备快速运输车、高速公路快速换桥施工的联合作业的驼桥车、千吨级跨海大桥运架提成套架桥施工装备等大型工程运输车辆及其配套装备关键技术；形成了自主设计制造能力并实现产业化，产品走向世界。

2010年10月，笔者将相关技术和经验总结提炼后在化学工业出版社出版了国内部全面介绍大型液压载重车设计理论与工程技术车的专著——《大型自行式液压载重车》（以下简称“该书”）。该书获得了2009年度“国家科学技术学术著作出版基金”的资助，出版后受到了从事大型自行式液压载重车研究、设计、生产、制造、使用、维护和再制造领域的相关科研工作者、技术人员及学生的广泛关注和好评。先后荣获2012年度“中国石油和化学工业联合会优秀图书奖”一等奖、2014年度“中国机械工业科学技术奖”三等奖。

该书在大型工程运载施工装备这一工程机械崭新领域里，推动了行业的技术进步，培养了受企业行业欢迎的技术人员。由于该书具有实用性、新颖性和简约性等诸多鲜明特点，因此在许多高校相关专业，成为研究生教材和本科生课程参考书。

考虑到该书出版至今已超过10年，在此期间，大型自行式液压载重车的相关理论和技术也在不断更新和进步；此外，广大读者在使用该书过程中，也提出了许多宝贵的意见和建议。因此，笔者在该书基础上，进一步编写了《大型自行式液压载重车 理论基础卷》和《大型自行式液压载重车 工程应用卷》 。在这两本书中主要增加了作者科研团队2010年以来主持和参与所完成的国家863重点项目(2010AA044401)、国家自然科学基金项目（51175448、51405424、51675461、11673040）、*和河北省基金等项目及与国内数十家企业委托合作项目的研究成果，引用了笔者部分学生的相关博士学位论文和硕士学位论文，另外还参考了一些国内外企业的产品相关资料。并就大型工程运输车创新设计理论，多车联合作业高精度协调控制技术，大型工程运载装备安全性和可靠性理论，现代液压元件与系统轻量化设计理论与技术，应用于高铁公路桥梁建设急需的运架提成套设备、海外跨海大桥的运架提成套设备、高速公路快速换桥施工装备等居水平的产品，进行了介绍。

本书为《大型自行式液压载重车 理论基础卷》，主要结合实例介绍不同应用领域相关大型液压载重车的国内外发展现状、分类特点、相关关键技术和设计理论。

感谢笔者所在单位燕山大学，为科研团队提供了良好的工作平台；感谢多年一起攻关的同事们，共同开拓了具有自主知识产权的新型液压载重车核心技术工程机械新领域；感谢团队近二十年来毕业的姚成玉、王智勇、孙炳玉、李侃、程斐、曾辉、陈逢雷、刘雅俊、飞、黄子斋、郭锐、王昕煜、张春辉、康绍鹏、杨成刚、覃艳明和蔡伟等博士研究生及上百名硕士研究生在完成相关研究课题时付出的辛勤劳动，是他们富有聪明才智的努力，才创造了一系列辉煌成果。

感谢浙江大学、哈尔滨工业大学、吉林大学、北京航空航天大学、同济大学、石家庄铁道大学、上海交通大学、北京理工大学、浙江工业大学、大连理工大学、太原理工大学的专家学者们，大家共同建立了大型液压载重车的关键技术交流平台。

感谢十多年来的产学研用合作伙伴，秦皇岛天业通联重工科技有限公司、郑州新大方重工科技有限公司、湖北三江航天万山特种车辆有限公司、江苏天明特种车辆有限公司、江苏海鹏特种车辆有限公司、北京百善重工科技有限公司、北京优益重工有限公司、北京华德液压工业集团有限责任公司和博世力士乐（中国）有限公司等四十余家企业在技术交流和推广方面作出的重大贡献，为燕山大学科研团队的博士和硕士研究生提供了坚实的科研平台和良好的工作条件，推动了我国大型特种运载装备和工程运输车辆制造业的科技进步，缩小与国外先进水平的差距，促进行业共同发展，发明、设计和制造出满足复杂条件和恶劣工况需求的大型液压载重车，不仅广泛满足国内市场，还远销海外地区，占领了国际市场。目前基于大型工程运输车创新设计理论研发设计的多种产品均达到国际先进水平，部分达到国际领先水平。

感谢中国工程机械学会对大型液压载重车这一崭新工程机械领域的关注和支持，委托燕山大学牵头创立了特大型工程运输车辆分会，为国内外的学者、企业家提供了学术交流和促进产学研用技术进步的联系纽带。

感谢中国工程院院士、中国工程机械学会副理事长、浙江大学杨华勇教授和中国工程机械学会理事长、同济大学石来德教授在百忙之中为本书的出版作序。

感谢笔者所在燕山大学团队的郭锐副教授，王昕煜博士、康绍鹏博士、杨成刚博士、蔡伟博士、王建军博士、李文雷博士，以及硕士生刘昊轩、秦亚璐、卢子帅、侯家兵、赵晨、王柏岚、蔺级申、李志博、唐海鸥、关畅等在本书图表和电子文档方面所做的工作。

不同的环境条件、不同的应用领域、不同的结构尺寸，需要不同的施工工法，对大型液压载重车的多样性提出要求，需要根据工程要求定制。基于各种原因本书不能面面俱到，不能解决大型液压载重车设计和选用的所有问题，但希望可以为读者提供解决问题的思路。

由于笔者水平有限，书中难免有不足之处，望广大读者进一步提出宝贵意见和建议。

赵静一

抗击新型冠状病毒肺炎时写于燕山大学校园

  《大型自行式液压载重车》 理论基础卷 主要阐述大型自行式液压载重车的关键技术理论基础知识，如机电液一体化、节能、可靠性及安全性等。全书结合实例介绍了不同应用领域相关大型液压载重车的国内外发展现状、分类特点、相关关键技术和设计理论，内容涵盖大型自行式液压载重车的车身结构设计、驱动系统设计、安全控制、仿真与试验、故障诊断和信息化、可靠性设计、悬挂系统设计、转向系统设计、模块化设计、节能设计等。

    本书还就大型工程运输车创新设计理论、多车联合作业高精度协调控制技术，大型工程运载装备安全性和可靠性理论，现代液压元件与系统轻量化设计理论与技术，应用于高铁公路桥梁建设急需的运架提成套设备、海外跨海大桥的运架提成套设备、高速公路快速换桥施工装备等居*水平的产品，进行了介绍。

    本书内容新颖、系统、实用，适合液压工程技术人员使用，也可作为工科高校机械、车辆工程相关专业本科生和研究生的参考用书。

赵静一：燕山大学教授、博士生导师，国家优秀教学团队骨干教师,主要从事机电液一体化、流体传动与控制、液压系统及元件可靠性等研究工作。现任中国工程机械学会副理事长、中国工程机械学会特大型工程运输车辆分会理事长、中国工程机械学会液压技术分会副理事长、中国机械工程学会高级会员、流体传动与控制分会第四～六届委员、中国金属学会冶金设备专业委员会液压与气动学委会副主任委员、中国国家标准制订专家组成员，中国工程机械行业标准化技术专家。

先后荣获河北省有突出贡献中青年专家、河北省优秀博士后、全国重型机械行业优秀科技工作者、"十二五"机械工业先进科技工作者、河北省优秀科技工作者、中国工业TCO创新任务"终身成就奖"。

荣获第四届出版政府奖（图书奖）、中国机械工业科学技术奖（一等奖）和河北省科学技术奖（一等奖）共3项，省部级科技进步奖二、三等奖9项；完成多项重大科学研究项目，其中包括国家863子课题1项、国家自然科学基金项目5项、*及河北省自然科学基金9项、企业委托科研攻关项目59项；撰写专著、手册以及教材14部，其中国家科学技术出版基金资助3部、十二五重点图书2部；发表论文300余篇，其中三大检索170余篇；授权专利113项，其中发明专利57项、实用新型专利56项；主持和参与15个国家标准和行业标准的制定工作。

章绪论001

节自行式液压载重车概述001

第二节液压载重车主要应用领域007

第三节液压载重车发展现状022

第四节自行式液压载重车发展面临的主要问题030

第二章自行式液压载重车技术特点与关键技术033

节液压载重车的技术特点033

第二节大型液压载重车的关键技术045

第三节液压载重车的技术发展趋势054

第三章自行式液压载重车车身结构设计057

节液压载重车车身结构的基本要求057

第二节液压载重车的整体结构设计058

第三节模块车整体结构设计063

第四节挂车结构设计及强度和刚度分析071

第四章自行式液压载重车液压驱动系统设计081

节液压载重车的液压驱动系统设计要求081

第二节自行式框架车液压驱动系统设计092

第三节闭式液压驱动系统参数匹配分析097

第四节闭式液压驱动系统伺服超驰控制的实现103

第五节模块式运输车行走驱动系统设计112

第五章自行式液压载重车转向系统设计120

节液压载重车的液压转向系统设计要求120

第二节液压载重运输车转向系统分析129

第三节自行式液压载重车多车并车转向控制技术141

第四节模块车转向系统设计153

第六章自行式液压载重车悬挂系统设计159

节液压载重车液压悬挂系统技术特点159

第二节悬挂系统方案165

第三节自行式框架车悬挂升降电液同步驱动控制171

第七章自行式液压载重车制动系统设计182

节液压载重车的制动系统182

第二节湿式与盘式组成的混合全液压制动系统186

第三节制动系统实验及分析194

第四节制动系统改进方案200

第八章自行式液压载重车的模块化设计206

节液压载重车模块划分206

第二节液压模块载重车发展状况210

第三节自行式液压载重车型谱及主要技术参数214

第四节4000t模块式动力平板运输车方案217

第九章自行式液压载重车安全控制228

节负载重心允许装载区域的确定228

第二节液压载重车调平控制234

第三节调平安全控制策略的对比与选取241

第四节悬架液压系统的顺应性描述及其评价指标244

第五节自行式液压载重车安全监测系统248

第十章自行式液压载重车的节能设计255

节发动机与液压系统功率匹配节能255

第二节液压载重车全局功率匹配节能264

第三节减轻液压载重车自重节能266

第四节智能化趋势下微小型液压元件和EHA279

第十一章液压载重车电液控制系统仿真与试验289

节液压驱动系统仿真289

第二节液压转向系统仿真299

第三节转向系统协调控制试验研究305

第四节相关试验的基础与类型307

第五节可定制多类液压元件并行可靠性试验309

第十二章自行式液压载重车可靠性设计316

节大型自行式液压载重车液压系统的可靠性研究316

第二节液压载重车可靠性分析与研究321

第三节液压载重车液压悬挂可靠性测定试验329

第四节液压载重车电液悬挂系统的模糊可靠性分析342

第十三章自行式液压载重车故障诊断与信息化348

节故障诊断概述348

第二节故障诊断模型和任务分解策略354

第三节载重车电液控制系统故障分析及建模356

第四节载重车电液系统故障定位策略研究360

第五节载重车远程故障监测与诊断系统367

第六节载重车新一代信息技术的应用374

参考文献378

  《大型自行式液压载重车》 理论基础卷 主要阐述大型自行式液压载重车的关键技术理论基础知识，如机电液一体化、节能、可靠性及安全性等。全书结合实例介绍了不同应用领域相关大型液压载重车的国内外发展现状、分类特点、相关关键技术和设计理论，内容涵盖大型自行式液压载重车的车身结构设计、驱动系统设计、安全控制、仿真与试验、故障诊断和信息化、可靠性设计、悬挂系统设计、转向系统设计、模块化设计、节能设计等。

    本书还就大型工程运输车创新设计理论、多车联合作业高精度协调控制技术，大型工程运载装备安全性和可靠性理论，现代液压元件与系统轻量化设计理论与技术，应用于高铁公路桥梁建设急需的运架提成套设备、海外跨海大桥的运架提成套设备、高速公路快速换桥施工装备等居*水平的产品，进行了介绍。

    本书内容新颖、系统、实用，适合液压工程技术人员使用，也可作为工科高校机械、车辆工程相关专业本科生和研究生的参考用书。

赵静一：燕山大学教授、博士生导师，国家优秀教学团队骨干教师,主要从事机电液一体化、流体传动与控制、液压系统及元件可靠性等研究工作。现任中国工程机械学会副理事长、中国工程机械学会特大型工程运输车辆分会理事长、中国工程机械学会液压技术分会副理事长、中国机械工程学会高级会员、流体传动与控制分会第四～六届委员、中国金属学会冶金设备专业委员会液压与气动学委会副主任委员、中国国家标准制订专家组成员，中国工程机械行业标准化技术专家。

先后荣获河北省有突出贡献中青年专家、河北省优秀博士后、全国重型机械行业优秀科技工作者、"十二五"机械工业先进科技工作者、河北省优秀科技工作者、中国工业TCO创新任务"终身成就奖"。

荣获第四届出版政府奖（图书奖）、中国机械工业科学技术奖（一等奖）和河北省科学技术奖（一等奖）共3项，省部级科技进步奖二、三等奖9项；完成多项重大科学研究项目，其中包括国家863子课题1项、国家自然科学基金项目5项、*及河北省自然科学基金9项、企业委托科研攻关项目59项；撰写专著、手册以及教材14部，其中国家科学技术出版基金资助3部、十二五重点图书2部；发表论文300余篇，其中三大检索170余篇；授权专利113项，其中发明专利57项、实用新型专利56项；主持和参与15个国家标准和行业标准的制定工作。