【正文】 式；對于吊大噸位且要求速度比較高時用主副卷揚泵合流吊的方式；對于吊比較長的物體時用單獨共同吊重方式。在實際的工作中根據實際的需要選擇工作方式。 回轉系統(tǒng)回轉回路起到使吊臂回轉，實現(xiàn)重物水平移動的作用。回轉回路主要由液壓泵、換向閥、平衡閥、液壓離合器和液壓馬達組成，由于回轉力比較小所以其結構沒有起升回路復雜。回轉機構使重物水平移動的范圍有限，但所需功率小，所以一般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?；剞D系統(tǒng)還具有獨立的工作能力，工作過程中可防止打?，F(xiàn)象的出現(xiàn)，并通過加裝電磁浮動閥使其能夠自由的擺動，具有良好的微動性能。 變幅系統(tǒng)絕大部分工程起重機為了滿足重物裝、卸工作位置的要求，充分利用其起吊能力（幅度減小能提高起重量），需要經常改變幅度。變幅回路則是實現(xiàn)改變幅度的液壓工作回路，用來擴大起重機的工作范圍，提高起重機的生產率。，變幅回路主要由液壓泵、換向閥、平衡閥和變幅液壓缸組成。 變幅系統(tǒng)1可調平衡閥；2液控單向閥；3變幅液壓油缸工程起重機變幅按其工作性質可分為非工作性變幅和工作性變幅兩種。非工作性變幅指只是在空載條件下改變幅度。它在空載時改變幅度，以調整取物裝置的位置，而在重物裝卸移動過程中，幅度不改變。這種變幅次數一般較少，而且采用較低的變幅速度，以減少變幅機構的驅動功率，這種變幅的變幅機構要求簡單。工作性變幅能在帶載的條件下改變幅度。為了提高起重機的生產率和更好地滿足裝卸工作的需要，常常要求在吊裝重物時改變起重機的幅度，這種類型的變幅次數頻繁，一般采用較高的變幅速度以提高生產率。工作性變幅驅動功率較大，而且要求安裝限速和防止超載的安全裝置。與非工作性變幅相比，這種變幅要求的變幅機構較復雜，自重也較大，但工作機動性卻大為改善。汽車起重機由于使用了支腿，除了吊非常輕的重物之外，必須帶載變幅。 伸縮系統(tǒng)伸縮回路可以改變吊臂的長度，從而改變起重機吊重的高度。伸縮回路主要由液壓泵、換向閥、液壓缸和平衡閥組成，根據伸縮高度和方式不同其液壓缸的節(jié)數結構也就大不相同。 伸縮系統(tǒng)1電液換向閥組；2平衡閥；3梭閥；4一級液壓油缸；5二級液壓油缸；6三級液壓油缸；7二位四通電磁換向閥；8三位四通液控換向閥汽車起重機的伸縮方式主要有同步伸縮和非同步伸縮兩種，同步伸縮就是各節(jié)液壓缸相對于基本臂同時伸出，采用這種伸縮方式不僅可以提高臂的伸出效率，而且可以使臂的結構大大簡化，提高起重機的吊重。伸縮回路只能在起重機吊重之前伸出。非同步伸縮方式一般是不常用的。對于特殊的起重機械中會用到這種方式。 支腿系統(tǒng)支腿回路是用來驅動支腿，支撐整臺起重機的。支腿回路主要由液壓泵、水平液壓缸、垂直液壓缸和換向閥組成。汽車起重機設置支腿可以大大提高起重機的起重能力。為了使起重機在吊重過程中安全可靠，支腿要求堅固可靠，伸縮方便。在行駛時收回，工作時外伸撐地。還可以根據地面情況對各支腿進行單獨調節(jié)。 轉向系統(tǒng)工程機械在行駛和作業(yè)中，需要利用轉向系統(tǒng)改變其形式方向或保持直線行駛。轉向系統(tǒng)的基本組成是液壓泵、控制回路、換向閥、計量馬達、轉向液壓缸。隨著生產率的不斷提高，工程機械重量和操作速度亦相應增加，加之使用條件復雜以及采用了寬基或超寬基的低壓輪胎，這就要求轉向系統(tǒng)能克服更大的轉向阻力矩，并要求轉向過程中具有相當的速度，這就意味著要求提高轉向的功率。由于工程機械，在作業(yè)中需要頻繁地轉向，轉向系統(tǒng)是否靈便靈活，對生產率影響很大，而采用液壓能驅動轉向機構是實現(xiàn)這一要求的理想途徑。操作人員之需用極小的操作力和一般的操作速度操縱控制元件，就可以實現(xiàn)高速，克服轉向阻力矩的轉向能量則由發(fā)動機提供，這種轉向形式稱為液壓轉向。它使作業(yè)時操作的操作的繁重程度大為改善，并進一步提高了生產率，同時也提高了行駛的安全性。 本課題來源、設計要求和整機性能參數 課題來源QY16全液壓汽車起重機屬于中型起重機，是工程建設中較常用的一款汽車起重機?，F(xiàn)在國內很多廠家不斷的向生產大型起重機邁進。隨著“神州第一吊”的QY300液壓汽車起重機2004年在中聯(lián)浦沅成功下線，這是引進國外技術才生產出來的，代表了中國汽車起重機制造的最高水平，而不是設計的最高水平。本機液壓系統(tǒng)采用的液壓元件主要是電液比例液壓元件。這種元件具有操作方便，微調性能好，可以對油路實現(xiàn)連續(xù)控制等特點，是目前世界上比較先進的技術。采用這種技術設計出來的液壓系統(tǒng)操作性能和各機構的控制性能都比較高，不僅各機構的定位準確，安全可靠，穩(wěn)定，而且操作靈活方便。為了使設計出來的起重機具有高的性能，設計時不必要采用一些國內外的先進技術，也要有自己的創(chuàng)新技術,對產品進行了優(yōu)化設計。這樣，才能使自己設計出來的產品具有一定的先進性，很高的性價比，才能在市場中具有很強的競爭能力。因此，設計這樣一款汽車起重機不僅很有必要而且是可行的。 任務要求1．整機基本參數應符合《汽車起重機基本參數》標準。2．各工作機構既能單獨單獨作業(yè)又能復合作業(yè)。 3．液壓系統(tǒng)采用多泵多回路變量液壓系統(tǒng)，主、副卷揚和回轉采用閉式回路，變幅、伸縮和支腿采用開式回路。操作方式為先導伺服操作。4．所設計的汽車起重機液壓系統(tǒng)構成合理，技術性能先進，在滿足可靠性前提下具有一定的創(chuàng)新性。技術資料完整、正確。5．撰寫的汽車起重機液壓系統(tǒng)關鍵技術研究報告具有一定的理論性、使用性和獨創(chuàng)性。 整機主要性能參數： QY16主要性能參數表項 目數 值備 注工作性能參數最大額定總起重量 kg16000主臂最大起升高度 m副臂最大起升高度 m工作速度單繩最大速度 m/min120尺寸參數外形尺寸(長寬高) mm1205025003300支腿跨距（縱橫） m主臂長 m～主臂仰角 176。2 ～ 80質量參數行駛狀態(tài)自重(總質量) kg23560發(fā)動機參數發(fā)動機最大功率 kw/r/min154/2100 本課題主要研究工作本課題主要針對汽車起重機的功能、組成和工作特點，結合國內外汽車起重機的運用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，設計一款中型汽車起重機（QY16）下車液壓系統(tǒng)。在設計本機液壓系統(tǒng)時，在明確設計任務和設計要求；仔細研究設計方案，理清設計思路，使設計過程清晰化，這兩點的基礎上。進行以下研究工作：1．對各工作機構液壓系統(tǒng)進行設計，對個回路的組成原理和性能進行分析。2．分析已有的汽車起重機，結合本機特點，并根據液壓系統(tǒng)優(yōu)化方案，對液壓元件進行選擇。3．根據本機液壓系統(tǒng)工作參數和各機構主要參數對液壓系統(tǒng)進行設計計算，即對各種類型的主要元件進行設計計算，并且對其進行選擇。4．液壓元件選好以后需要對各回路進行性能計算，其中包括系統(tǒng)各回路功率計算，各回路性能驗算以及對整個系統(tǒng)的發(fā)熱進行驗算。第2章 QY16型液壓系統(tǒng)工況分析及元件選擇根據分析確定QY16型汽車起重機的典型工況，并根據汽車起重機的典型工況確定對液壓系統(tǒng)的要求，并合理確定各液壓系統(tǒng)的類型，選擇所需的執(zhí)行元件。 典型工況分析及對液壓系統(tǒng)要求分析各機構的實際作業(yè)情況，起重機的試驗規(guī)范，確定QY16汽車起重機的典型工況。根據汽車起重機的典型工況確定對液壓系統(tǒng)的要求。 伸縮機構的作業(yè)情況汽車起重機工作中主要用到的機構是主、副卷揚機構，回轉機構；在重物下降定位時常常用到變幅機構。帶載伸縮是比較危險的，在實際作業(yè)中很少使用，空載吊臂伸縮循環(huán)僅占試驗基本工況作業(yè)循環(huán)次數的5％，故伸縮及帶載伸縮不是典型工況。 副臂的作業(yè)情況大多數汽車起重機都帶有副臂，它的作用是增加起重機的最大起升高度。很多大型汽車起重機主臂前都有一個突出滑輪，在副卷揚工作時，順著滑輪吊下副鉤，用于主、副卷揚的組合動作，而很少用副臂與主卷揚進行組合動作。本機屬于中型起重機，不提倡采用副臂，不過可以增加臂的節(jié)數來增大最大起升高度。 三個以上機構的組合作業(yè)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，是靠手柄的45176。聯(lián)動功能實現(xiàn)的，即一個手柄同時控制兩個機構的運動，這種操作方式對司機的操作水平要求很高，且有危險，實際作業(yè)中很少使用。本機為中型起重機實現(xiàn)功能沒有大型的多，操作也沒大型的那么復雜，采用電液比例伺服系統(tǒng)來控制，操作靈活穩(wěn)定，因此，對操作人員要求不是很高。對于QY16型汽車起重機屬于中型起重機，所以，決定在液壓系統(tǒng)中多采用電液比例伺服系統(tǒng)來控制，以實現(xiàn)精準控制和穩(wěn)定的工作。 典型工況的確定根據以上原則，各機構的實際作業(yè)情況，起重機試驗規(guī)范，以及很多操作者的實際經驗，作為大中型汽車起重機的典型工況。設計液壓系統(tǒng)時要求各系統(tǒng)的動作能夠滿足這些工況要求[4]。 汽車起重機典型工況表序號工 況一次循環(huán)內容特 點1基本臂；額定起重量80％；相應的工作幅度；吊重起升－回轉－下降－起升－回轉－下降（中間制動一次）起重噸位大，動作單一，很少與回轉等機構組合動作2基本臂；額定起重量80％；相應的工作幅度；（主+副）卷揚起升－回轉－（主＋副）卷揚下降－（主＋副）卷揚起升－回轉－（主＋副）卷揚下降（中間制動一次）主、副卷揚組合動作主要用于平吊安裝或空中翻轉3中長臂；中長臂最大額定起重量1/2；相應的工作幅度；（起升＋回轉）－變幅－下降－（起升＋回轉）－下降（中間制動一次）起重機在額定起重量的（50～60）％的作業(yè)工況最多4中長臂；中長臂最大額定起重量1/2；相應的工作幅度；（主+副）卷揚起升－回轉－變幅－（主＋副）卷揚下降－（主＋副）卷揚起升－回轉－（主＋副）卷揚下降（中間制動一次）中長臂，中等起重量工況出現(xiàn)機率大，此時的臺裝作業(yè)或空中翻轉作 業(yè)也很常用5最長臂；最長臂最大額定起重量1/2；相應的工作幅度；（主＋副）卷揚起升－回轉－變幅－（主+副）卷揚下降－（主＋副）卷揚 下降（中間制動一次）很多工況并不是利用汽車起重機起吊噸位大的特點，而是利用臂長特點高空作業(yè) 對液壓系統(tǒng)要求根據汽車起重機的典型工作狀況對系統(tǒng)的要求主要反映在對以下幾個液壓回路的要求上：1．起升系統(tǒng)：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(wěn)，重物停在空中任意位置能可靠制動，即二次下滑問題，以及二次下降時的重物或空鉤下滑問題，即二次下降問題。2．回轉系統(tǒng)：1）具有獨立工作能力。2）回轉制動應兼有常閉制動和常開制動（可以自由滑轉對中），兩種情況。3．變幅系統(tǒng)：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(wěn)，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信號源。4．伸縮系統(tǒng)：本機伸縮機構采用四節(jié)臂（含有三個液壓缸），由于本機為中型起重機為了使本機運用廣泛，采用電液閥控制液壓缸實現(xiàn)各節(jié)臂順序伸縮。各節(jié)臂具有任意伸縮的選擇性，但不能實現(xiàn)同部伸縮。5．控制系統(tǒng)：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45176。方向操縱兩個機構聯(lián)動能力。6．支腿系統(tǒng)：1）要求垂直支腿不泄漏，具有很強的自鎖能力（不軟腿）。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(xiàn)象。 發(fā)動機與液壓油泵的功率匹配優(yōu)化方案汽車起重機能量的總利用率一般僅為20%左右，能量損失巨大，因而節(jié)能技術便成為衡量汽車起重機先進性的重要指標。目前國外的技術大多是采用電子功率優(yōu)化系統(tǒng)，對發(fā)動機和液壓油泵系統(tǒng)進行綜合控制，使二者達到最佳匹配以獲得節(jié)能效果。該系統(tǒng)由單片機控制的無級調速的電控油門和電磁比例閥使挖掘機的機電一體化程度大大提高。可以根據發(fā)動機負荷的變化，由微處理器控制調節(jié)液壓泵所吸收的功率和油門的開啟度，使發(fā)動機始終保持在額定轉速附近以全功率投入工作；同時電控油門還可以使發(fā)動機轉速在很大的范圍內任意設定。由此電控系統(tǒng)控制的起重機工作性能將會更穩(wěn)定，操作起來更加精細，平滑可靠，沒有沖擊感，能量利用率更高，更節(jié)省燃料，節(jié)能效果自然更明顯。另外，還可實現(xiàn)對發(fā)動機轉速的實時監(jiān)控及自動怠速、自動升速和自動穩(wěn)速等的控制功能。 電控系統(tǒng)主控對象 汽車起重機主要由起重臂、地盤部分、轉臺和支腿部分四部分組成，它的重物起吊、控制室轉動動作都是在液壓系統(tǒng)的油缸和馬達的驅動下完成的。而液壓系統(tǒng)的油源又是由發(fā)動機帶動的液壓油泵提供的，因此發(fā)動機和液壓油泵就是汽車起重機整車的動力源，功率優(yōu)化控制系統(tǒng)的主控對象也就是發(fā)動機和液壓油泵。這里配置的發(fā)動機是康明斯柴油發(fā)動機；而液壓油泵則是斜盤式柱塞變量泵。斜盤式柱塞變量泵的排量和流量可以通過改變斜盤傾角來改變。柱塞泵的斜盤前后有兩根耳軸支承在變量殼體的兩個圓弧導軌上，斜盤可以耳軸中心線為軸心擺動，使傾角改變。斜盤中部裝有銷軸，其左側球形端部插入變量活塞的孔內。當變量活塞頂部的負載變大超過彈簧彈力時，變量活塞會向下移動，使斜盤傾角變大，泵的流量就會變大，液壓泵吸收的發(fā)動機的功率也會跟著變大。只要能控制好液壓油泵變量活塞所受壓力的大小就可以控制液壓油泵的吸收功率。 電控系統(tǒng)控制原理 1．對發(fā)動機轉速控制柴油機基本上是恒扭矩調節(jié)的，其輸出功率的變化表現(xiàn)為輸出轉速的變化，即不同的油門開度對應著不同的柴油機輸出轉速，也就是說我們可以通過對油門開度大小的控制來實現(xiàn)對發(fā)動機輸出轉速的控制。門開度大時，噴油泵有效供油行程大，循環(huán)供油量大，發(fā)動機轉速提高；反之，轉速就低。只要我們能使油門開度微動調節(jié)，供油行程一點一點變化，就可對發(fā)動機進行無級調速。 2．對液壓油泵的控制 由柴油機