汽车起重机是工程建设施工中应用最广泛的工程机械之一,主要包括卷扬、伸缩、变幅和回转四个动作。国内汽车起重机在吊装作业时不允许进行伸缩动作,因此变幅成为了唯一可以改变作业半径的动作,变幅系统的性能直接影响汽车起重机的作业效率和安全,因此对变幅系统进行研究具有重要的现实意义和工程价值。变幅系统根据落幅方式可分为重力变幅系统和动力变幅系统。重力变幅系统在变幅大角度或轻载时,落幅角速度过慢,作业效率低;而在变幅小角度或重载时,落幅角速度过快,易引发安全事故。动力变幅系统受到负载波动的影响较大,落幅平稳性差,降低了作业效率和安全。另外,采用LUDV系统的汽车起重机在进行起幅落钩组合动作时,易出现起幅冲击的现象,降低了作业效率和安全。为了提高汽车起重机的落幅操控性和组合动作的抗冲击性能,提高作业效率和安全,论文的主要研究工作如下:(1)针对传统变幅系统落幅操控性存在的不足,提出了一种加压变幅方法。建立了加压变幅系统的数学模型,获得变幅液压系统的负载特性以及落幅角速度的变化规律。提出了落幅操控性的评价方法,分析了变幅液压系统主要元件和参数对落幅操控性的影响。利用MATLAB软件进行数值分析,结果表明加压变幅系统在各工况的落幅均匀性均明显提高。利用AMESim软件进行变幅液压系统仿真,结果表明加压变幅系统在没有明显降低落幅平稳性的前提下,提高了落幅均匀性。(2)针对变幅小角度或重载工况下落幅角速度较大的问题,研究了变幅平衡阀的流量饱和特性,得到了变幅平衡阀对落幅角速度的影响规律。数值仿真和台架试验结果表明,控制压力越大,流量饱和点越大,达到流量饱和的压差先减小,然后逐渐增大;过流面积越小,流量饱和点越小,达到饱和流量的压差越大;在阀芯行程相同的前提下,流量饱和点随着弹簧刚度的降低而降低,达到流量饱和的压差也随之降低。通过改进变幅平衡阀的结构,限制了落幅角速度,提高了汽车起重机的落幅均匀性。(3)提出了一种变幅平衡阀特性参数的数值算法。利用变幅平衡阀的三维模型,按照一定的规律选择不同的阀芯位移间隔,计算各位移的离散阀口参数,然后采用三次样条差值法得到整个阀芯位移所对应的连续阀口参数。将参数用于变幅平衡阀流量饱和特性研究,仿真和实验结果基本一致,验证了数值算法的可行性。(4)研究了组合动作下汽车起重机的起幅抗冲击性能。提出了抗冲击性能的评价方法,分析了LUDV系统在组合动作下的响应特性和起幅冲击产生的原因,提出了改善起幅流量突变的技术措施,AMESim仿真结果表明,技术措施可以有效地减弱起幅流量突变,抑制起幅冲击,提高汽车起重机在组合动作下的起幅抗冲击性能。(5)对加压变幅系统的落幅操控性和组合动作下的起幅抗冲击性能进行了试验研究。落幅均匀性试验结果显示,加压变幅系统存在流量峰值,落幅角速度存在明显的减小趋势,表明加压变幅系统可以对变幅小角度或重载工况的落幅角速度进行限制,提高汽车起重机的落幅均匀性。落幅平稳性试验结果显示,各工况下系统压力和流量平稳,变幅角度的波动范围很小,表明加压变幅系统具有良好的落幅平稳性。对改进前后的汽车起重机进行了起幅落钩组合动作试验。试验结果显示,改进后汽车起重机的起幅流量突变显著改善,垂直方向的振动加速度明显减小,起幅抗冲击性能得到提高。