【正文】 、新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝為了減輕起重機(jī)的自重，提高起重性能，保證起重機(jī)高效可靠地工作，各國非常重視采用新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)和新工藝。5)廣泛采用液壓技術(shù)由于液壓傳動(dòng)具有體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，能無極調(diào)速，容易布置，操縱輕便，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)和工作安全等優(yōu)點(diǎn)，因此，近年來國內(nèi)外各種類型的起重機(jī)廣泛采用液壓傳動(dòng)。6)一機(jī)多能，擴(kuò)大工作范圍為了充分發(fā)揮起重機(jī)的作用，擴(kuò)大其使用范圍，有的國家在設(shè)計(jì)起重機(jī)時(shí)重視了產(chǎn)品的多用性。例如在工作裝置設(shè)計(jì)方面，除了使用吊鉤外，還設(shè)計(jì)了配備有電磁吸盤、抓斗、拉鏟和木料抓取器等取物裝置。有的還設(shè)計(jì)成用于建筑基礎(chǔ)工程中，如裝設(shè)鉆孔裝置和掀動(dòng)打樁拔樁裝置等一機(jī)多用的產(chǎn)品。 汽車起重機(jī)上液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)汽車起重機(jī)由于它是利用汽車底盤，所以具有汽車的行駛通過性能，機(jī)動(dòng)靈活，行駛速度高，可快速轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移到作業(yè)場后能迅速投入工作，因此特別適用于流動(dòng)性大，不固定的作業(yè)場所。由于汽車底盤通常是由專業(yè)廠生產(chǎn)的，因而在現(xiàn)成的汽車底盤上改裝成起重機(jī)比較容易和經(jīng)濟(jì)。汽車起重機(jī)由于具有上述這些特點(diǎn)，因此隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，近年來各國汽車起重機(jī)的品種和產(chǎn)量都有很大發(fā)展。但汽車起重機(jī)也有其弱點(diǎn)，主要是起重機(jī)總體布置受汽車底盤的限制，一般車身都較長，轉(zhuǎn)彎半徑大，并且只能在起重機(jī)左右兩側(cè)和后方作業(yè)。1)在起重機(jī)的結(jié)構(gòu)和技術(shù)性能上的優(yōu)點(diǎn)： 來自汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)油泵轉(zhuǎn)換到工作機(jī)構(gòu)，其間可以獲得很大的傳動(dòng)比，省去了機(jī)械傳動(dòng)所需的復(fù)雜而笨重的傳動(dòng)裝置。不但使結(jié)構(gòu)緊湊，而且使整機(jī)重量大大的減輕，增加了整機(jī)的起重性能。同時(shí)還很方便的把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)槠揭七\(yùn)動(dòng)，易于實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的變幅和自動(dòng)伸縮。各機(jī)構(gòu)使用管路聯(lián)結(jié)，能夠得到緊湊合理的速度，改善了發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)特性。便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作，改善了司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度和條件。由于元件操縱可以微動(dòng)，所以作業(yè)比較平穩(wěn)，從而改善了起重機(jī)的安裝精度，提高了作業(yè)質(zhì)量。采用液壓傳動(dòng)，在主要機(jī)構(gòu)中沒有劇烈的干摩擦副，減少了潤滑部位，從而減少了維修和技術(shù)準(zhǔn)備時(shí)間。2)在經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)點(diǎn)液壓傳動(dòng)的起重機(jī)，結(jié)構(gòu)上容易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，通用化和系列化，便于大批量生產(chǎn)時(shí)采用先進(jìn)的工藝方法和設(shè)備。此種起重機(jī)作業(yè)效率高，輔助時(shí)間短，因而提高了起重機(jī)總使用期間的利用率，對加速實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化大有好處。3）液壓傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)液壓傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是漏油問題難以避免。為了防止漏油問題，元件的制造精度要求比較高。油液粘度和溫度的變化會(huì)影響機(jī)構(gòu)的工作性能。液壓元件的制造和系統(tǒng)的調(diào)試需要較高的技術(shù)水平。 從液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)來看，優(yōu)點(diǎn)大于缺點(diǎn)，根據(jù)國際上起重機(jī)的發(fā)展來看，不論大小噸位都采用液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。縱觀眾多用戶的反饋意見，液壓式汽車起重機(jī)深受他們的歡迎和好評(píng)。所以QY25K型汽車起重機(jī)決定采用液壓傳動(dòng)的形式。 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)的運(yùn)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢最早的汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)常用單泵供油，后來為了滿足起升、變幅、后來為滿足起升、變幅、伸縮、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的獨(dú)立工作、聯(lián)合動(dòng)作以及快速提升的要求，出現(xiàn)了雙泵統(tǒng)選用多聯(lián)齒輪泵。但齒輪泵存在壓力受到限制和不能變量的缺陷，因而不能在閉式回路、功率匹配回路等系統(tǒng)中應(yīng)用，故高壓柱塞泵是發(fā)展的必然。1)起升液壓系統(tǒng): 目前最常用的起升液壓系統(tǒng)為定量泵、定量或變量馬達(dá)開式液壓系統(tǒng)，然而，現(xiàn)代施工要求。起升系統(tǒng)節(jié)能、高效、可靠以及微動(dòng)性、平穩(wěn)性更好。為了適應(yīng)這些新的要求，以前的定量泵將逐步被先進(jìn)可靠的具有負(fù)載反饋和壓力切斷的恒功率變量泵所取代，定量馬達(dá)或液控變量馬達(dá)也將被電控變量馬達(dá)所取代。這種系統(tǒng)將能有效地達(dá)到輕載高速、重載低速和節(jié)能等效果。2)變幅液壓系統(tǒng): 變幅液壓系統(tǒng)更趨節(jié)能高效，目前最先進(jìn)的為變幅下降時(shí)充分利用吊臂和重物的重力勢能，實(shí)現(xiàn)重力下放，下放的速度由先導(dǎo)手柄來無級(jí)控制，變幅平穩(wěn)沒有沖擊。3)伸縮液壓系統(tǒng): 對于具有5節(jié)以下伸縮臂的伸縮液壓系統(tǒng)，國內(nèi)一般采用同步或順序加同步的伸縮方式，當(dāng)采用2級(jí)液壓缸時(shí)，上下2液壓缸實(shí)現(xiàn)內(nèi)部溝通，一般采用插裝式平衡閥。 對于具5節(jié)以上伸縮臂的液壓系統(tǒng)，采用單缸插銷伸縮機(jī)構(gòu)，這種伸縮機(jī)構(gòu)自重輕，能大幅提高起重機(jī)的起重性能，能有效地控制整機(jī)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(zhuǎn)液壓系統(tǒng): 起重機(jī)的回轉(zhuǎn)所需功率最少，因而回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的要求是: 回轉(zhuǎn)平穩(wěn)，起重作業(yè)無側(cè)載。 回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢為通過小馬達(dá)、大傳動(dòng)比來實(shí)現(xiàn)操作平穩(wěn)，通過設(shè)立回轉(zhuǎn)緩沖閥和自由滑轉(zhuǎn)機(jī)能來實(shí)現(xiàn)吊重的自動(dòng)對中功能，從而有效防止側(cè)載的產(chǎn)生。5)操縱、控制系統(tǒng): 機(jī)械式操縱是汽車起重機(jī)簡單、廣泛使用的一種操縱方式，而最有發(fā)展前途的還是電比例操縱系統(tǒng)，借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)和可編程技術(shù)，汽車起重機(jī)將向智能化發(fā)展。 課題意義和主要研究任務(wù)QY25K汽車起重機(jī)屬于中型起重機(jī)，是工程建設(shè)中較常用的一款汽車起重機(jī)。生產(chǎn)廠家把生產(chǎn)的起重機(jī)所能夠吊的噸位作為生產(chǎn)能力的主要標(biāo)志，而忽視中小型起重機(jī)的技術(shù)發(fā)展，從某種方面來說是不完美的。為了使設(shè)計(jì)出來的起重機(jī)具有高的性能，設(shè)計(jì)時(shí)不僅要采用一些國內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，也要有自己的創(chuàng)新技術(shù)。這樣，才能使自己設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品具有一定的先進(jìn)性，很高的性價(jià)比，才能在市場中具有很強(qiáng)的競爭能力。因此，設(shè)計(jì)這樣一款汽車起重機(jī)不僅很有必要而且是可行的。本課題主要針對汽車起重機(jī)的功能、組成和工作特點(diǎn)，結(jié)合國內(nèi)外汽車起重機(jī)的運(yùn)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，設(shè)計(jì)一款能夠適應(yīng)國內(nèi)外工程建設(shè)的中型汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)。設(shè)計(jì)時(shí)，首先明確設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)要求，仔細(xì)研究設(shè)計(jì)方案，理清設(shè)計(jì)思路，使設(shè)計(jì)過程清晰化，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行以下研究工作：分析已有的汽車起重機(jī)，結(jié)合設(shè)備特點(diǎn)，明確液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，并進(jìn)行工況分析；確定汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)；對各工作機(jī)構(gòu)液壓回路進(jìn)行設(shè)計(jì)，擬定液壓系統(tǒng)原理圖；根據(jù)整機(jī)工作參數(shù)和各機(jī)構(gòu)主要參數(shù)對液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算，并且對主要液壓元件進(jìn)行選型；對各回路及整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行性能計(jì)算，其中包括各回路功率計(jì)算、各回路性能驗(yàn)算以及系統(tǒng)的發(fā)熱驗(yàn)算等。對液壓油缸進(jìn)行設(shè)計(jì)與圖紙繪制。2 QY25K汽車起重機(jī)工況分析 QY25K汽車起重機(jī)簡介采用全頭大視野豪華型駕駛室、新型太空型操縱室，整機(jī)造型美觀采用5節(jié)八邊形雙缸，加繩排伸縮主臂和1節(jié)桁架式副臂，提高了整機(jī)的作業(yè)范圍，配置了大功率環(huán)保型發(fā)動(dòng)機(jī)。提高底盤的動(dòng)力和通過性能可供先導(dǎo)操縱和非先導(dǎo)操縱兩種配置，使用戶具有更大的選擇空間。經(jīng)國家工程機(jī)械質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心型式試驗(yàn)和國家汽車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的強(qiáng)制性目檢，整機(jī)各項(xiàng)指標(biāo)完全達(dá)到了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，安全環(huán)保項(xiàng)目符合國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，經(jīng)用戶使用動(dòng)力強(qiáng)勁起吊性能優(yōu)良。如圖21所示汽車起重機(jī)主要由2回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、3支腿機(jī)構(gòu)，4變幅機(jī)構(gòu)、5伸縮機(jī)構(gòu)和7起升機(jī)構(gòu)組成。圖21 汽車起重機(jī)外形簡圖Figure 21 truck crane dimension sketchQY25K型汽車起重機(jī)是一種中小型起重機(jī)，這種起重機(jī)的作業(yè)操作，主要通過手動(dòng)操縱來實(shí)現(xiàn)多缸各自動(dòng)作。起重作業(yè)時(shí)一般為單個(gè)動(dòng)作，少數(shù)情況下有兩個(gè)缸的復(fù)合動(dòng)作，為簡化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)采用一個(gè)液壓泵給各執(zhí)行元件串聯(lián)供油方式。在輕載情況下，各串聯(lián)的執(zhí)行元件可任意組合，使幾個(gè)執(zhí)行元件同時(shí)動(dòng)作，如伸縮和回轉(zhuǎn)，或伸縮和變幅同時(shí)進(jìn)行等。汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)中液壓泵的動(dòng)力，都是由汽車發(fā)動(dòng)機(jī)通過裝在底盤變速箱上的取力箱提供。液壓泵為斜軸式柱塞泵，由于發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可以通過油門人為調(diào)節(jié)控制，其輸出的流量可以在一定的范圍內(nèi)通過控制汽車油門開度的大小來人為控制，從而實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速；液壓泵通過中心回轉(zhuǎn)接頭、開關(guān)和過濾器從油箱吸油；輸出的壓力油經(jīng)回轉(zhuǎn)接頭多路換向閥手動(dòng)閥組的操作，將壓力油串聯(lián)地輸送到各執(zhí)行元件，當(dāng)起重機(jī)不工作時(shí)，液壓系統(tǒng)處于卸荷狀態(tài)。 QY25K汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)組成及特點(diǎn)下車油路采用手動(dòng)多路換向閥控制水平支腿和垂直支腿的運(yùn)動(dòng)方向，車架兩側(cè)均可操作，用戶可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。支腿回路采用H式支腿，此支腿外伸距離大，每一支腿有兩個(gè)液壓缸，一個(gè)水平的，一個(gè)垂直的，支腿外伸后成H形。四個(gè)水平支腿或垂直支腿既可以單獨(dú)伸縮也可以同時(shí)伸縮。新型下車多路換向閥由于增加了限壓閥，可有效防止水平液壓缸活塞桿彎曲。四個(gè)垂直支腿缸上裝有雙向液壓鎖，用于防止在起重作業(yè)時(shí)垂直支腿缸活塞桿回縮或在行車時(shí)活塞桿自動(dòng)伸出。上車液壓系統(tǒng)主要由液控先導(dǎo)操縱的多路換向閥控制系統(tǒng)，主操縱閥為負(fù)荷傳感式比例多路換向閥，各聯(lián)換向閥均設(shè)有抗沖擊閥和防氣蝕閥。先導(dǎo)閥采用進(jìn)口比例式液壓閥，先導(dǎo)閥手柄移動(dòng)的角度與輸出壓力成正比，主操縱閥的閥芯位移與先導(dǎo)閥輸出壓力也成正比，所以整機(jī)具有良好的微動(dòng)性。同時(shí)負(fù)荷傳感閥使執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度與負(fù)載無關(guān)，降低了操作者的操作難度，減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。起升油路分主卷揚(yáng)油路和副卷揚(yáng)油路，液壓泵采用具有壓力切斷功能的雙向電液比例排量調(diào)節(jié)泵，此泵能實(shí)現(xiàn)排量與輸入電壓信號(hào)成正比的控制功能，用手動(dòng)比例電壓控制閥來進(jìn)行調(diào)節(jié)，它與變量馬達(dá)構(gòu)成了兩個(gè)獨(dú)立的容積調(diào)速回路。卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)采用變量馬達(dá)使整機(jī)具有輕載高速、重載低速的特點(diǎn)。副卷揚(yáng)油路可通過合流閥向主卷揚(yáng)油路自動(dòng)合流。主副卷揚(yáng)回路中設(shè)有壓力記憶閥，防止二次起升下墜，緩沖補(bǔ)油和自動(dòng)冷熱油交換等裝置。QY25K型起重機(jī)屬于中型起重機(jī)，回轉(zhuǎn)比較頻繁，所以回轉(zhuǎn)油路由雙向電液比例排量調(diào)節(jié)泵和定量馬達(dá)組成，除采用緩沖補(bǔ)油和冷熱油自動(dòng)交換措施外，還采用了防止“打停現(xiàn)象”（在回轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)打停后再回轉(zhuǎn)現(xiàn)象）和防止臂桿因外力（風(fēng)力等）引起的自由擺動(dòng)的特殊閥。伸縮回路有四級(jí)液壓缸，使用電液閥控制使液壓缸實(shí)現(xiàn)順序伸縮和各節(jié)臂單獨(dú)伸縮?；芈分?，電磁閥僅通過推動(dòng)液動(dòng)閥所需的流量，流量較小，而流動(dòng)閥才是通過工作機(jī)構(gòu)所需的大流量。這樣電磁閥可靠性大大提高。液動(dòng)閥可通過很大流量，從而提高伸縮速度。大中型起重機(jī)的變幅機(jī)構(gòu)，為了減小變幅缸的缸徑，通常采用雙缸并聯(lián)回路，即兩個(gè)等直徑的變幅缸分別置于臂的兩側(cè)跟臂一起剛性連接。本機(jī)采用液控單向閥來鎖緊臂自動(dòng)下滑，才用了一平衡閥來防止在變幅下降時(shí)產(chǎn)生超速現(xiàn)象。伸縮、變幅回路在工作時(shí)只能一個(gè)單獨(dú)工作，用電液比例換向閥來控制它們的伸縮速度。本機(jī)采用了一個(gè)二位六通轉(zhuǎn)閥來切換伸縮、變幅油路，這樣不但可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)操作手柄單獨(dú)操作伸縮、變幅工作，而且用一個(gè)二位六通轉(zhuǎn)閥替換了一個(gè)電液比例換向閥和一個(gè)電路切換開關(guān)降低了生產(chǎn)成本。根據(jù)汽車起重機(jī)的工況，支腿回路、伸縮回路和變幅回路只能一個(gè)單獨(dú)工作，所以采用同一個(gè)液壓泵供油。主、副卷揚(yáng)回路，回轉(zhuǎn)回路都用了電液比例排量調(diào)節(jié)泵，它們都帶有副泵，此副泵負(fù)責(zé)給自己所在閉式回路補(bǔ)油和提供控制油。25噸液壓汽車起重機(jī)還另外聯(lián)接和驅(qū)動(dòng)各機(jī)構(gòu)的還有液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。這此機(jī)構(gòu)應(yīng)能完成重物的提升和下降,改變作業(yè)的高度和方位及作業(yè)半徑等其本作業(yè)運(yùn)動(dòng)外,即其必須完成的動(dòng)作外,在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中還必須保證:(1) 在提升和下放改變方位負(fù)載時(shí),應(yīng)防止由于負(fù)載和落臂自重而導(dǎo)致失速降落。(2) 各方位都應(yīng)有良好的微動(dòng)性能,防止重物就位時(shí)發(fā)生沖擊碰撞。(3) 支腿在起重和汽車起重機(jī)行進(jìn)中,不得因重物負(fù)載而自行伸縮。 QY25K汽車起重機(jī)的各組合、分配及控制1. 各機(jī)構(gòu)組合情況圖22 各機(jī)構(gòu)動(dòng)作組合情況Figure 22 institutions action bination支腿機(jī)構(gòu)在起升過程中不能動(dòng)作，但是支腿回路不工作時(shí)其他的回路均不能工作，起升與變幅，伸縮、回轉(zhuǎn)回路要有組合動(dòng)作功能，回轉(zhuǎn)、伸縮、變幅回路之間不需要組合動(dòng)作。各機(jī)構(gòu)組合情況如圖22所示。2. 動(dòng)力分配情況 根據(jù)設(shè)計(jì)要求、工作情況、起重量等，本機(jī)的動(dòng)力分配如圖23所示： 圖23 上車動(dòng)力分配情況Figure 23 on power distribution各機(jī)構(gòu)組合控制情況對于支腿回路伸縮速度控制、伸縮回路、變幅回路、回轉(zhuǎn)回路、主副卷揚(yáng)回路都采用了電液比例控制方式，用手動(dòng)比例電壓控制閥手柄做操縱工具，其搭配情況如圖24所示。圖24 手動(dòng)控制閥手柄的工作位置搭配情況Figure 24 manual control valve handle position match situation QY25K 汽車起重機(jī)的整機(jī)技術(shù)參數(shù)表21為汽車起重機(jī)行駛狀態(tài)主要技術(shù)參數(shù)[12]，表22為汽車起重機(jī)起重作業(yè)狀態(tài)主要參數(shù)。表21 起重機(jī)行駛狀態(tài)主要技術(shù)參數(shù) Crane running status, main technical parameters類別項(xiàng) 目單 位參 數(shù)尺寸參數(shù)整 機(jī) 全 長mm12550整 機(jī) 全 寬mm2500整 機(jī) 全 高mm3380軸 距第一軸距mm4425第二軸距mm1350重量參數(shù)行駛狀態(tài)總質(zhì)量kg29400軸 荷前 軸kg6200后 軸kg23200發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率kw/rpm206/2200發(fā)動(dòng)機(jī)額定扭矩1112/1400行駛參數(shù)最高行駛速度km/h75最小轉(zhuǎn)彎直徑m22最小離地間隙mm260接近角176。16離去角176。13制動(dòng)距離（車速為30km/h）m≤10最大爬坡度%30百公里油耗l≤37表22 起重作業(yè)狀態(tài)主要技術(shù)參數(shù) Lifting operation status of main technology parameters類別項(xiàng) 目單 位參 數(shù)主要性能參數(shù)最 大 額 定 總 起 重 量t25最 小 額 定 工 作 幅 度m3轉(zhuǎn) 臺(tái) 尾 部 回 轉(zhuǎn) 半 徑m最大起重力矩基 本 臂kNm1000支腿距離縱