{管理信息化信息化知識}汽車起重機液壓系統畢業設計1.2.1國外汽車起重機發展概況21.2.2國外汽車起重機發展趨勢41.3.1國內汽車起重機的發展概況51.3.2國內汽車起重機發展趨勢62.2.1下車液壓系統112.2.2上車液壓系統112.6.1伸縮機構的作業情況162.6.2副臂的作業情況162.6.3三個以上機構的組合作業情況162.6.4典型工況的確定162.7.2動力分析192.7.3液壓馬達的負載203.2.1起升機構回路的設計223.2.2變幅、伸縮機構回路的設計233.2.3回轉機構回路的設計243.2.4支腿機構回路的設計253.3.2恒功率控制284.1.1變幅液壓缸的受力分析304.1.2變幅機構鉸點三角形314.1.3變幅液壓缸的推力計算334.1.4變幅液壓缸性能參數的確定344.2.1按三點支撐的壓力計算384.2.3液壓缸尺寸的確定404.2.4液壓缸伸縮速度及流量的計算435.1.1主、副卷揚馬達和泵的選擇455.1.2回轉回路、支腿回路馬達和回轉泵的選擇465.1.3伸縮變幅回路泵的選擇485.3.1油路的選擇515.3.2油箱選擇535.3.3濾油器的選擇556.1.1管路系統容積效率及壓力效率計算566.1.2壓力損失566.1.3管路系統總效率576.2.1起升回路576.2.3伸縮回路591工程起重機是各種工程建筑廣泛應用的重要起重設備,是用來對物料進行起量，加快建設速度，實現工程施工機械化起著十分重要的作用。同位置的吊裝等優點，而且對其進行驅動和控制的液壓系統易于實現改進設計。對象。），的設計的研究，努力創新和借鑒外國經驗是當務之急。2式，使起重機相對更輕，拓展了起重機向更高工作高度發展的空間。力傳動三種。因其機動靈活性好，能夠迅速轉移場地，廣泛用于土木工程。2~4節，最下(最外)一節為基本臂，吊臂1.2.1國外汽車起重機發展概況3產，標準化程度高和一機多用。品。(3)技術先進，及時采用世界最新的技術成果。(4)專用配套件多，這以為歐洲發展汽車起重機的得天獨厚的條件。(2)多系列生產，中大噸位居多。(3)注重適應性和經濟性。在保證產品性能和功能提下，大量采用通用配套件，而不強調追趕新技術，故產品可靠性較好。目前，世界汽車起重機的生產，從技術上講，德國利勃海爾公司略占優司等。4勢。1.2.2國外汽車起重機發展趨勢的模塊形式，組合成不同規格的起重機，滿足市場的需求，增強了競爭力。2)起重機控制元件的革新與應用53)新材料、新工藝的應用。可使用較高的許用應力，而不需要較高的安全系數，以便減少起重機材料用量，產生，使得起重機向更輕，更好的方向發展。1.3.1國內汽車起重機的發展概況進日本多田野，加藤，美國格魯夫和德國利勃海爾,克虜伯的起重機產品技術，6品技術上擁有明顯的中國特質。受公路車輛行駛的限制，國外工程起重機在70噸級以上，基本發展了全路技術，解決了多橋車輛在設計中的橋荷平衡，以及行駛過程中單橋過載等問題，立懸掛相當的行駛能力。車起重機行業達到國際最先進水平已經是一個時間和進度問題。點對多點（成組）及全局廣播集中方式傳送和接受數據，達到了防抱死防滑轉、電噴發動機控制、自動變速，扭矩實時控制、經濟運行速度等的自動計算控制，信息集成和智能化。7件、提高系統的可靠性，具備了實現故障自動珍斷、遠程控制的能力。1.3.2國內汽車起重機發展趨勢術資料的分析，近年來汽車起重機的發展趨勢主要體現在以下幾個方面。2)微型起重機大量涌現汽車起重機的微型化是適應現代建設工作的需要而出現的一種新的發展趨成為“迷你”起重機的重要標志。3)混合型起重機在發展混合型起重機是為了特定用途而開發出來的。如利勃海爾公司生產的84)采用新技術、新材料、新結構、新工藝非常重視采用新技術、新材料、新結構和新工藝。5)廣泛采用液壓技術泛采用液壓傳動。6)一機多能，擴大工作范圍工程中，如裝設鉆孔裝置和掀動打樁拔樁裝置等一機多用的產品。一般車身都較長，轉彎半徑大，并且只能在起重機左右兩側和后方作業。1)在起重機的結構和技術性能上的優點：9度，提高了作業質量。減少了維修和技術準備時間。2)在經濟上的優點提高了起重機總使用期間的利用率，對加速實現四個現代化大有好處。造和系統的調試需要較高的技術水平。從液壓傳動的優缺點來看，優點大于缺點，根據國際上起重機的發展來看，1)起升液壓系統:目前最常用的起升液壓系統為定量泵、定量或變量馬達開量馬達所取代。這種系統將能有效地達到輕載高速、重載低速和節能等效果。2)變幅液壓系統:變幅液壓系統更趨節能高效，目前最先進的為變幅下降時控制，變幅平穩沒有沖擊。3)伸縮液壓系統:對于具有5節以下伸縮臂的伸縮液壓系統，國內一般采用通，一般采用插裝式平衡閥;對于具5節以上伸縮臂的液壓系統，采用單缸插銷整機的重量，通過采用多油口和多平衡閥的油路來提高伸縮的效率。4)回轉液壓系統:起重機的回轉所需功率最少，因而回轉系統的要求是:回轉平穩，起重作業無側載;回轉系統的發展趨勢為通過小馬達、大傳動比來實現操有效防止側載的產生。5)操縱、控制系統:機械式操縱是汽車起重機簡單、廣泛使用的一種操縱方式，而最有發展前途的還是電比例操縱系統，借助可行的。計思路，使設計過程清晰化，在此基礎上，進行以下研究工作：4、根據整機工作參數和各機構主要參數對液壓系統進行設計與計5、對各回路及整個系統進行性能計算，其中包括各性能驗算以及系統的發熱驗算等。性能優良。縮和回轉，或伸縮和變幅同時進行等。送到各執行元件，當起重機不工作時，液壓系統處于卸荷狀態。2.2.1下車液壓系統桿自動伸出。2.2.2上車液壓系統動強度。動比例電壓控制閥來進行調節，它與變量馬達構成了兩個獨立的容積調速回路。升下墜，緩沖補油和自動冷熱油交換等裝置。外力（風力等）引起的自由擺動的特殊閥。流量，從而提高伸縮速度。閥來鎖緊臂自動下滑，才用了一平衡閥來防止在變幅下降時產生超速一個電液比例換向閥和一個電路切換開關降低了生產成本。節泵，它們都帶有副泵，此副泵負責給自己所在閉式回路補油和提供控制油。構應能完成重物的提升和下降,改變作業的高度和方位及作業半徑等其本作業運動外,即其必須完成的動作外,在液壓系統設計中還必須保證:(1)在提升和下放改變方位負載時,應防止由于負載和落臂自重而導致失速(2)各方位都應有良好的微動性能,防止重物就位時發生沖擊碰撞;(3)支腿在起重和汽車起重機行進中,不得因重物負載而自行伸縮。1.各機構組合情況Figure2-2institutionsactionbination2.動力分配情況業狀態主要參數。率m°°m%l類別主要性能參數tm3mmm6.0mmmmmm工作速度參數ssss2.5升機構升機構和環境等因素，同時還要考慮設備老化的影響。工作循環次數除了可根據經驗確定，還可根據下式根據以上計算所得出的數據，(次)重機的利用等級為，起重機的使用情況為，經常中等的使用。級總的工作循環起重機使用情況級總的工作循環起重機使用情況5經常中等的使用3.21不經常繁忙使用6.3242.5經常清閑的使用42.6.1伸縮機構的作業情況吊臂伸縮循環僅占試驗基本工況作業循環次數的5故伸縮及帶載伸縮不是典型工況。2.6.2副臂的作業情況過它可以增加最大起升高度，用于特殊場合。2.6.3三個以上機構的組合作業情況有些大型汽車起重機要求有三、四個動作同時組合功能，是靈活穩定，因此，對操作人員要求不是很高。2.6.4典型工況的確定要求各系統的動作能夠滿足這些工況要求。Fig.2-4Typicalworkingconditiontabletruckcrane1基本臂；額定起重量的80%;相應的工作幅度。起重噸位大，動作2基本臂；主卷揚起升－回轉－下降－停頓主卷揚組合動作主額定起重量的80%;要用于平吊安裝或相應的工作幅度。3中長臂最大額定起重量的（主卷揚起升＋回轉變幅-起重機在額定起重相應的工作幅度。4主卷揚起升－回轉－變幅－下降中長臂中等起重量中長臂最大額定起重相應的工作幅度。-停頓—起升－回轉－下降（中工況出現機率大，此時平吊安裝或空5最長臂最大額定起重相應的工作幅度。主卷揚起升－回轉－變幅-(中間制動一次）利用它臂長特點起吊小起重量高2.6.5系統要求根據汽車起重機的典型工作狀況對系統的要求主要反映在對以下幾個液壓(1)主、副卷揚既能單動，又能同時動作，要求自動分流合流并將保證低壓合流高壓自動分流。(2)副卷揚只要求單泵供油。(3)要求卷揚機構微動性好，起、制動平穩，重物停在空中任意位置能可靠題。2)回轉回路(1)具有獨立工作能力。），3)變幅回路(1)帶平衡閥并設有二次液控單向閥鎖住保護裝置。(2)要求起落臂平穩，微動性好，變幅在任意允許幅值位置能可靠鎖死。(3)要求在有載荷情況下能微動。(4)平衡閥應備有下腔壓力傳感器接口，作為力矩限制器檢測星號源。4)伸縮回路本機伸縮機構采用四節臂（含有三個液壓缸由于本機為中型起重機為了伸縮的選擇性，但不能實現同部伸縮。5)控制回路(1)為了使操縱方便總體要求操縱手柄限制為兩個。(2)操縱元件必須具有45°方向操縱兩個機構6)支腿回路(2)要求各支腿可以進行單獨調整。(3)要求水平支腿伸出距離足夠大，能夠滿足最大吊重而不至于整機傾翻。(4)要求垂直支腿能夠承載最大起重時的壓力。(5)起重機行走時不產生掉腿現象。向定位精度以及對系統的效率、溫升等的要求；液壓系統的工作環境，如溫度、濕度、振動沖擊以及是否有腐蝕性和易燃物質存在等情況。的負載和速度隨時間變化的規律，以下對工況分析的內容作具體介紹。2.7.1運動分析環圖(v—t)，或速度與位移循環圖表示，由此對運動規律進行分析。1)位移循環圖s—t了汽車起重機的主液壓缸的工作循環分別由快速下行、減速下行、壓制、保壓、泄壓慢回和快速回程六個階段組成。2)速度循環圖v—t(或v—s)工程中液壓缸的運動特點可歸納為三種類型。圖2-6為三種類型液壓缸的最后勻減速運動到終點；第二種，液壓缸在總行程的前了三種工況的動力特性。2.7.2動力分析2)液壓缸的負載力計算(2-2)3)液壓缸運動循環各階段的總負載力液壓缸運動循環各階段的總負載力計算，一般包括啟動加速、快進、工進、快退、減速制動等幾個階段，每個階段的總負載力是有區別的。(1)啟動加速階段：這時液壓缸或活塞處于由靜止到啟動并加速到一定速度，和慣性力等項，即：(2-3)(2)快速階段：(2-4)(3)工進階段：(2-5)(4)減速：(2-6)快速階段和工進階段的總負載力。2.7.3液壓馬達的負載工作機構作旋轉運動時，液壓馬達必須克服的(2-7)析。(2-8)(2-9)式中：ε為角加速度(r/s2)；Δω為角速度的變化(r/s)；Δt為加速或減速時間(s)；J為旋轉部件的轉動慣量()。為回轉部件的飛輪效應()。量越輕.結構越緊湊。但由此導致對密封、制造加工精度和元件材質的要越嚴，有輪式起重機采用的工作壓力為:3.2.1起升機構回路的設計機構簡圖如圖3.1所示。Figure3-2liftingmechanismhydrauliccircuitdiagr3.2.2變幅、伸縮機構回路的設計因此，在此機構中必須設置限速裝置。國內外太都采用使用平衡閥(限速閥)的限速回路。平衡閥不僅能防止超速下行，也能保證整個下降過程為勻2)伸縮機構回路的設計(或鏈條鏈輪）實現第三節臂的伸縮以代替一只液壓缸，這就形成了液壓—機械轉，利用螺桿和螺母間的相互運動推動下級吊臂移動,這種方法自重較輕，可以壓作為動力伸縮吊臂的最大優點在于可以實現無級伸縮以及不同程度上實現帶所示。Figure3-4'stretchinghydrauliccircuitcircuitdiagram3.2.3回轉機構回路的設計轉。全回轉的回轉機構由三部分組成:(1)回轉機構的原動機，是整機的傳動分流裝置中的一個傳動元件，它可以力源所決定的。(2)回轉機構的機械傳動裝置，一般起減速作用。(3)回轉機構小齒輪通過和回轉支承裝置上的大齒圈嚙合，以實現回轉平臺汽車起重機都設計成全回轉式的，即可在左右方向任意進行回轉。動換向閥工作在左位或右位時，分別驅動液壓馬達正向或反向回轉。3.2.4支腿機構回路的設計力的，極為不便。在現代的液壓起重機中，支腿的伸縮也是液壓傳動的。有兩個液壓缸，一水平的(或略帶傾斜的)易于調平，廣泛采用在中、大型起重機上。對于支腿跨距的確定,所示，汽車起重機支腿是前后設置的，并向兩側方向臂強度允許的起重量時，其穩定度達到規定的要求即可。支腿全部外伸時可將起重機作業區域分四塊:即右側方作業區、前方作業區、力矩處于平衡狀態。Figure3-6truckcraneoutriggerhydrauliccircuitprinciplediagram壓缸都有一個雙向液壓鎖。2)下車液壓支腿共有五個工作狀態：(1)無工作(2)水平同步伸(3)水平同步縮(4)垂直同步伸(5)垂直同步縮3)五個不同的工作狀態的過程分析：第一種：無動作，液壓油經過吸油濾清器過濾被32號泵吸入下車主油路，用的是并聯的方式連接）分別進入四個水平液壓缸的無桿腔，實現水平缸伸長，同時有桿腔中的油液匯集后經V,H手動換向閥的上位進入主回油路再由回油濾油器過濾后回油箱。時無桿腔中的油液匯集后經V,H手動換向閥的下位進入主回油路再由回油濾油器過濾后回油箱。用的是并聯的方式連接）分別進入四個垂直液壓缸的無桿腔，實現水平缸伸長，此時有桿腔受液壓雙向鎖控制可防止靜態時動臂自然你那下降同時有桿腔中的油液匯集后經V,H手動換向閥的上位進入主回油路再由回油濾油器過濾后回油箱。用的是并聯的方式連接）分別進入四個垂直液壓缸的有桿腔，實現垂直缸收縮，此時有桿腔受液壓雙向鎖控制可防止靜態時動臂自然你那下降同時無桿腔中的油液匯集后經V,H手動換向閥的上位進入主回油路再由回油濾油器過濾后回油箱。3.3液壓系統的控制分析3.3.1負荷傳感(包括回轉閥)節流點前后的壓差保持不變，即泵的壓力總是等于負荷壓力與此節具有良好的復臺操作性。對起重機而言，操作者要求的流量(與操縱桿的動作幅度成比例)往往設定的比泵的可能排量大，當幾個操縱桿同時動作時，速度穩定·陛有較高要求的工作場合。閥等。為簡化起見，用手動二位二通閥表示換向閥。2)負荷傳感系統工作原理在泵出口和負載壓力之間維持一個相應的恒定壓差△P0，以保證泵的供油壓力僅△P0；當壓差下降時，負荷傳感閥閥芯反方向移動，使控制活塞的壓力油釋放，3.3.2恒功率控制率可調、控制精度較高的恒功率控制系統的實現方法。度較短，對臂受力有利大多數全液壓汽車起重機都采用此布置形式。4.1.1變幅液壓缸的受力分析(4-2)決定油缸推力。4.1.2變幅機構鉸點三角形由汽車起重機吊臂的根部鉸點和變幅油缸上下鉸點所組成的變幅機構三鉸合的方法得到的，這種方法對變幅油缸受力、油缸參數是否合理以及整機重量、橋荷分配和起重性能的影響均不清楚。變幅液壓缸能夠具有良好的工作環境和合理的機構鉸點形狀。為了方便制造，(4-5)4.1.3變幅液壓缸的推力計算(4-6)N(4-8)4.1.4變幅液壓缸性能參數的確定[6]Fig.4-1Serieshydrauliccylinderdiametersize(unit/mm)83)變幅液壓缸活塞桿直徑d的計算[6]Fig.4-2Thepistonroddiametersizeseri4568Figure4-6pistonrodstres應滿足：故有：按薄壁計算缸筒壁厚，其計算公式[5]為：8)導向套長度的計算設計此缸為平行缸底，查[3]得壞。(4-17)計算臨界壓力，現采用等截面計算法。(4-18)材料為中碳鋼，m為柔性系數、fc為材料強度實驗值、α為實驗常數，依據N4.2.1按三點支撐的壓力計算Figure4-7legstressanalysisdiagram4.2.2支腿液壓缸作用力的確定4.2.3液壓缸尺寸的確定(3)活塞桿強度得驗算按薄壁計算缸筒壁厚，其計算公式為：故為薄壁缸。2)水平液壓油缸尺寸的確定(2)水平液壓缸活塞桿直徑d的計算(3)垂直液壓油缸缸筒壁厚的計算Fig.4-3Thesizeofthevariouskindsofhydrauliccylinder活塞桿直徑有桿腔面27.58假設液壓缸回油壓力為零，則液壓缸的工作壓力差可由公式計算得到：Fig.4-4Thehydrauliccylinderworkpressuredifference4.2.4液壓缸伸縮速度及流量的計算(1)平均伸縮速度為：(2)垂直液壓缸流量的計算：2)水平液壓缸伸縮速度及流量的計算(1)水平液壓缸平均伸縮速度為：(4-40)5.1液壓馬達和液壓泵的選擇計算5.1.1主、副卷揚馬達和泵的選擇(1)主卷揚卷筒力矩(5-1)(5-2)機設計手冊》[10]表8-7得ηj=0.95(5-3)(2)主卷揚馬達扭矩(5-4)(3)主卷揚馬達排量(5-5)η(4)主卷揚馬達型號2)主卷揚泵的選擇(1)主卷揚卷筒的轉速(5-6)(2)主卷揚馬達轉速(5-7)(3)主卷揚馬達流量(5-8)(4)主卷揚泵排量(5-9)η(5)主卷揚泵的型號性能參數為：/r5.1.2回轉回路、支腿回路馬達和回轉泵的選擇(1)回轉馬達阻力矩(5-10)Η——回轉機械傳動效率，η=0.95(2)回轉馬達的排量(5-11)η(3)回轉馬達的型號/r2)回轉油泵的選擇(1)馬達最大轉速(5-12)(2)回轉馬達流量(5-13)(3)回轉油泵的輸出流量(5-14)(4)回轉油泵排量(5-14)η(5)回轉油泵的型號性能參數為：/r5.1.3伸縮變幅回路泵的選擇(1)伸縮缸平均伸出速度(2)伸縮缸平均輸入流量機械及其他行走機械，以進行多個工作機構（液壓缸、液壓馬達）的集中控制。閥由2～5個三位六通手動換向閥、溢流閥、單向閥組成。根據不同用途，閥在置時壓力油短路卸荷。2)主副卷揚合流閥3)功率限制閥防止發動機過載。4)先導比例閥時執行元件的復合動作。5)變幅伸縮多路閥通轉閥基本相同。Figure5-1twosixrotaryvalve6)平衡閥7)梭閥交替供壓力油，而較高壓力的油口應打開，此時使用梭閥。Figure5-2shuttlevalve5.3液壓輔助元件選擇5.3.1油路的選擇2)卷揚油路(1)主卷揚泵的工作油路(2)主卷揚馬達的工作管路3)回轉工作管路4)變幅、伸縮、支腿管路(1)變幅缸小腔管路(2)伸縮缸管路(3)支腿缸管路(4)變幅伸縮泵吸排油管路5.3.2油箱選擇油箱制造容易，箱上易于安放液壓器件，所以被廣泛采用重量輕，易于清掃，但制造較難，占地空間較大，在大型冶金設備中經常采用。(1)油箱必須有足夠大的容積。一方面盡可能地滿足散熱的要求，另一方面的液位。(2)吸油管及回油管應插入最低液面以下，以防止吸空和回油飛濺產生氣泡。式或線隙式過濾器，安裝位置要便于裝卸和清并面向箱壁，以防止回油沖擊油箱底部的沉積物，同時也有利于散熱。(3)吸油管和回油管之間的距離要盡可能地遠些，之間應設置隔板，以加大(4)為了保持油液清潔，油箱應有周邊密封的蓋板，蓋板上裝有空氣過濾器，油箱內部的清理。(6)對油箱內表面的防腐處理要給予充分的注意。常用的方法有：①酸洗后磷化。適用于所有介質，但受酸洗磷化槽限制，油箱不能太大。液。因不受處理條件限制，大型油箱較多采用此方法。③噴砂后熱噴涂氧化鋁。適用于除水-乙二醇外的所有介質。④噴砂后進行噴塑。適用于所有介質。但受烘干設備限制，油箱不能過大。銹鋼制油箱無疑是最理想的選擇。2)油箱有效容積液溫度一般推薦在30～50℃,最高不應超過75℃。歸于工具及其他固定裝置，工作溫度可允許在40～55℃;對于行走機械，如裝載車輛、工高溫度允許到75℃,在特殊情況下允許達到85℃;對于高壓系統，為減少泄漏，工作溫度不應超過50℃,建議當油溫超過65℃時，就應采用冷卻裝置對油液進再考慮冷卻器散熱后，從熱平衡角度計算出油箱容量。5.3.3濾油器的選擇1)回油路上采用線隙式過濾器，查《液壓技術手冊》得，型號為RS-110×5.3.4液壓傳動的工作介質（液壓油）的選擇正確的選用液壓油對起重機液壓系統適應各種環境條件和工作狀況的能力、很大影響，主要有石油基液壓油和難燃液壓液兩大類。1234徐工徐州液壓件廠、張家口長城液壓油缸廠、杭州西子液5徐工徐州液壓件廠、張家口長城液壓油缸廠、杭州西子液678北京華德液壓工業集團有限責任公司、貴州力源液壓有限9A型6.1.1管路系統容積效率及壓力效率計算2)伸縮、變幅、支腿回路6.1.2壓力損失6.2.2回轉回路式中：ηLV—管路損失效率，ηLV=0.92)系統的工作壓力6.2.4變幅回路起臂時間：速比：所以變幅時間滿足要求。2)變幅速度起臂速度：結論：變幅速度沒做要求，根據實際情況，此速度可以滿足要求。的起重機廣泛采用液壓傳動。常工作。