【正文】 是液壓馬達和液壓缸。但油箱的體積大，空氣和油液的接觸機會多，容易滲入。不但使結(jié)構(gòu)緊湊，而且使整機重量大大的減輕，增加了 整機的起重性能。由于元件操縱可以微動，所以作業(yè)比較平穩(wěn)，從而改善了起重機的安裝精度，提高了作業(yè)質(zhì)量。 缺點 液壓傳動的主要缺點是漏油問題難以避免。 從液壓傳動的優(yōu)缺點來看，優(yōu)點大于缺點，根據(jù)國際上起重機的發(fā)展來看，不論大小噸位都采用液壓傳動系統(tǒng)。 汽車起重機市場的規(guī)模 全球起重機市場（包括叉車、工程起重機械在內(nèi)）總銷售額約為 1350 億美元左右，主要分布在北美、日本、中國、 俄羅斯、西歐等幾個主要區(qū)域。其中，徐州工程機械集團有限公司、長沙中聯(lián)重工科技發(fā)展股份有限公司是行業(yè)內(nèi)規(guī)模較大的企業(yè)。 經(jīng)過幾年的發(fā)展，汽車起重機市場用戶群體發(fā)生了較大的變化，由最初的以施工單位用戶為主逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐詡€體用戶為主。 本課題來源 汽車起重機的液壓系統(tǒng)起著驅(qū)動和控制汽車起重機各機構(gòu)動作的作用。老 8 噸汽車起重機都是采用單泵單馬達（定量式 )、串聯(lián)油路、開式系統(tǒng)，所有的工作機構(gòu)都靠一個油源供油，難于同時滿足不同機構(gòu)的速度和功率匹配的需要，例如起升機構(gòu)為了滿足起升速度的要求，需要較大的流量，而伸縮、變幅、回轉(zhuǎn)及支腿則需要較小的流量即可，因此只好靠控制發(fā)動機的油門及在機構(gòu)上采取一些措施解決這一矛盾，但這是有一定限度的。 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(jié)合國內(nèi)外汽車起重機的運用現(xiàn)狀和發(fā)展趨 勢，設(shè)計一款能夠適應(yīng)國內(nèi)外工程建設(shè)的輕型汽車起重機（ QY8）液壓系統(tǒng)。 對 當(dāng)下具有成熟技術(shù)的 液壓回路 進行 分析 研究和學(xué)習(xí) 。 選取變幅液壓缸進行計算設(shè)計 ，提高其可靠性 。 表 汽車起重機典型工況表 序號 工 況 一次循環(huán)內(nèi)容 特 點 1 基本臂； 相應(yīng)的工作幅度 吊重起升－回轉(zhuǎn)－下降－起升－回轉(zhuǎn)－下降（中間制動一次） 起重噸位大，動作單一，很少與回轉(zhuǎn)等機構(gòu)組合動作 2 全長臂 相應(yīng)的工作幅度 卷揚起升－回轉(zhuǎn)－卷揚下降－卷揚起升－回轉(zhuǎn)－卷揚下降 （中間制動一次） 運用較多的情況，能滿足小噸位的工作 3 最長臂； 主臂加副臂；相應(yīng)的工作幅度； （起升＋回轉(zhuǎn)）－變幅－下降－（起升＋回轉(zhuǎn)）－下降（中間制動一次） 起重噸位小，一般在一到兩噸之間 對液壓系統(tǒng)要求 根據(jù)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。 （ 2）回轉(zhuǎn)制動應(yīng)兼有常閉制動和常開制動（可以自由滑轉(zhuǎn)對中），兩種情況。 （ 4）平衡閥應(yīng)備有下腔壓力傳感器接口，作為力矩限制器檢測星號源。 （ 2）操縱元件必須具有 45176。 （ 3）要求支腿能夠承載最大起重時的壓力，并且有足夠的防傾翻力矩。 圖 汽車起重機各回路工作狀態(tài) ： 起升回路起到使重物升降的作用。 回轉(zhuǎn)機構(gòu)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(shè)計成全回轉(zhuǎn)式的，即可在左右方向任意進行回轉(zhuǎn)。該形式在一些小噸位汽車起重機上有所應(yīng)用。綜上所述， QY8回轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)計為高速液壓馬達加裝制動器的回轉(zhuǎn)機構(gòu)，其基本回路如下圖 。 圖 變幅回路 工程起重機變幅 按其工作性質(zhì)可分為非工作性變幅和工作性變幅兩種。工作性變幅能在帶載的條件下改變幅度。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。 伸縮回路主要由液壓泵、換向閥、液壓缸和平衡閥組成，根據(jù)伸縮高度和方式不同其液壓缸的節(jié)數(shù)結(jié)構(gòu)也就大不相同 。獨立伸縮是指各節(jié)伸縮臂無關(guān)聯(lián)地獨立進行伸縮動作。下面介紹實現(xiàn)順序伸縮的幾種方案。平衡閥 Ki 可以保證吊臂在載荷下平穩(wěn)收縮，同時還可以防止因泄漏或管道破裂而造成吊臂回落。扳動操縱閥 S，使 A與 P 接通，同時B 與 O也通，此時伸縮油缸 I伸出。與前一方案比較，此方案對油缸面積無特殊要求，有利于減輕自重。壓力油經(jīng)電液換向閥 Cl 及平衡閥 Kl 進入到伸縮油缸 I 活塞腔，伸縮油缸 I開始伸出。綜上所述 QY8 伸縮回路選擇差積式順序伸縮回路。支腿機構(gòu)在作業(yè)時承受整機的自重和吊重，要求結(jié)構(gòu)堅固，動作可靠。 圖 H 型支腿 圖 X 型支腿 1水平液壓缸； 2垂直液壓缸 1垂直液壓缸； 2車架； 3伸縮液壓缸； 4固定腿； 5活動腿 汽車起重機設(shè)置支腿可以大大提高起重機的起重能力。 液壓系統(tǒng)類型 的擬定 本機液壓系統(tǒng)分析 根據(jù)開式和閉式系統(tǒng)的優(yōu)缺點、典型工況，結(jié)合國內(nèi)外同類產(chǎn)品的具體情況，液壓系統(tǒng)決定選用多泵多回路和多種型式的高壓變量系統(tǒng)。 輕型起重機的變幅機構(gòu)，采用單缸回路。支腿回路的各油缸均采用手柄操縱換向閥來實現(xiàn)各種控制。各機構(gòu)組合情況如圖 所示。整個系統(tǒng)由支腿收放、吊臂變幅、吊臂伸縮、轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)和吊重起升五個工作回路所組成，且各部分都具有一定的獨立性。支腿收放回路和其他動作回路采用一個二位三通手動換向閥進行切換。前支腿兩個液壓缸同時用一個三 位四通手動換向閥（ 52）控制其收、放動作，而后支腿兩個液壓缸則用另一個三位四通手動換向閥（ 53）控制其收、放動作。 當(dāng)三位四通 手動換向閥（ 52）工作在右位時，前支腿收回，其油路為： 進油路：過濾器 0→液壓泵（ 11）→手動換向閥（ 51）左位→手動換向閥（ 52）右位→前支腿液壓缸下腔。吊臂的變幅運動由變幅液壓缸驅(qū)動，變幅要求能帶載工作，動作要平穩(wěn)可靠 。 吊臂增幅時，三位四通手動換向閥（ 101）左位工作，其油路為： 進油路：過濾器 0→液壓泵（ 11）→手動換向閥（ 51）右位→手動換向閥（ 101）左位→平衡閥（ 13）中的單向閥→變幅液壓缸下腔。 吊臂伸縮回路 吊臂由基本臂和伸縮臂組成，伸縮臂套裝在基本臂內(nèi)，由 吊臂伸縮液壓缸驅(qū)動進行伸縮運動。 平衡閥 Ki可以保證吊臂在載荷下平穩(wěn)收縮，同時還可以防止因泄漏或管道破裂而造成吊臂回落。吊臂伸 縮運動由三位四通手動換向閥（ 102）控制，當(dāng)三位四通手動換向閥（ 102）工作在左位或右位時，分別驅(qū)動伸縮液壓缸伸出或縮回。 回油路：伸縮液壓缸下腔→平衡閥 11→手動換向閥（ 102）右位→手動換向閥（ 103）中位→油箱?；剞D(zhuǎn)液壓馬達的回轉(zhuǎn)由三位四通手動換向閥（ 103）控制，當(dāng)三位四通手動換向閥（ 103）工作在左位或右位時，分別驅(qū)動回轉(zhuǎn)液壓馬達正向或反向回轉(zhuǎn) 。吊重的起吊和落下作業(yè)由一個大轉(zhuǎn)矩液壓馬達驅(qū)動卷揚機來完成。由于液壓馬達的內(nèi)泄漏比較大，當(dāng)重物吊在空中時，盡管回路中設(shè)有平衡閥，重物仍會向下緩慢滑落，為此，在液壓馬達的驅(qū)動軸上設(shè)置了制動器。通過調(diào)節(jié)該節(jié)流閥開口的大小，能使制動器抱閘迅速，而松閘則能緩慢地進行。在起升工作中，除了 分合流油路可方便實現(xiàn)高低速切換外， 將節(jié)流調(diào)速方法與控 制發(fā)動機轉(zhuǎn)速的方法結(jié)合使用，可以實現(xiàn)各工作部件微速動作。下面僅以起升馬達和液壓泵為例。軸向柱塞式液壓馬達除具有轉(zhuǎn)速范圍寬、扭矩大的優(yōu)點外 ,還具有結(jié)構(gòu)緊湊、徑向尺寸小 、轉(zhuǎn)動慣量小等優(yōu)點 ,故選用之。對于汽車起重機 ,其液壓系統(tǒng)負(fù)載大、功率大、精度要求不高。型號為： CBG40/32H。 11 z i i irit piPQ tp T ??? ? (式 37) 111 nmc W i i W j j jijtp F s T tT ????????????? (式 38) 式中 tT 為工作周期 s z、 n、 m分別為液壓泵、液壓缸、液壓馬達的數(shù)量 iP 、 iQ 、 pi? 分別為第 i臺泵的實際輸出壓力、流量、效率 it 為第 i臺泵工作時間 s WjT 、 j? 、 jt 為液壓馬達的外載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、工作時間 Nm? 、 rad/s、 s WiF 、 is 為液壓缸外載荷及此載荷時的行程， N、 m 起重機的一個工作循環(huán)包括起升、回轉(zhuǎn)、變幅、伸縮臂、下降、空載、回轉(zhuǎn)、裝料等工序。 油箱的尺寸基本確定如下： 長 a=、寬 b=、高 h=。 變幅液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計包括缸筒和缸蓋的連接形式、活塞和活塞桿的連接形式排氣裝置的選擇和最小導(dǎo)向長度的確定。缸體 1 的端部加工有外螺紋與缸蓋 2 連接，螺紋連接質(zhì)量輕，外徑小，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，裝卸時要有專用工具，同心度要求高。這種連接要在缸體上開環(huán)形槽，在一定程度上削弱了缸體的強度。因此，在液壓缸工作壓力高，或經(jīng)常受到?jīng)_擊載 荷的情況下選用法蘭連接才較為適宜。當(dāng)工作機械振動較大時螺紋易松動，故必須采取防松措施。焊接結(jié)構(gòu)簡單、軸向尺寸緊湊，但不能拆換。單耳球鉸形能更好地保證液壓缸為軸心受力。 圖 液壓缸的安裝形式 液壓缸的緩沖裝置 一般的液壓缸可不考慮緩沖裝置。當(dāng)活塞將近行程終點時，活塞桿端部的排油只能通過柱塞與導(dǎo)向孔形成的環(huán)形間隙流出。 圖 液壓缸間隙緩沖裝置 排氣裝置 液壓缸中如果有殘留空氣，將引起活塞低速運動時爬行和振動，產(chǎn)生噪聲和發(fā)熱，甚至使整個系統(tǒng)不能正常工。對于大型雙作用液壓缸，排氣結(jié)構(gòu)設(shè)置在往復(fù)運動行程終點附近；對于單作用液壓缸設(shè)置在靠近缸蓋的位置。 圖 吊臂及油缸安裝圖 如圖 所示，分別對應(yīng)圖 ， AB AB2分別為變幅缸未伸出和伸出時的長度， OBOB2分別表 示吊臂處于不同位置， B1CB2表示隨著起升高度的增加 圖 吊臂及油缸安裝圖 B 點的運動軌跡。為了方便制造， 21/LL在 到 之間，現(xiàn)取 。 因為油缸受力在勻速階段是不變的，我們所計算的油缸的受力是以當(dāng)起重為最大的時候油缸所受的力為最大力。時，這樣所計算出的結(jié)果是較為 安全可靠的，此時。可得出如下關(guān)系式 ： 計算得，當(dāng) AB =2313mm 時， max? =176。= =2850mm 為方便計算和制造，將 AB、 AB180。設(shè)機架為單位長， drm /? , dLn /? , ? = 21/LL= 12/nn 為油缸伸長系數(shù)。三鉸點布置的合理與否，對總體設(shè)計影響很大。一般利空氣密度小的特點，在液壓缸內(nèi)腔的最高部位設(shè)置進、出油口；對于要求較高的液壓缸還要安裝排氣閥。通常取 (d＝ ~)。 液壓缸緩沖都是利用油液的節(jié)流作用實現(xiàn)的，形式很多，常用的有間隙緩沖裝置和閥式緩沖裝置。鉸軸可根據(jù)卞機的要求焊接在缸體的任意中間部位。其中圖 )、 )為單耳環(huán)不帶襯套的結(jié)構(gòu)；圖 )為單耳環(huán)帶襯套的結(jié)構(gòu)；圖 )為雙耳環(huán)結(jié)構(gòu)；圖 )為球頭結(jié)構(gòu)；圖 )、 )分別為外螺紋及內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)。多用于工程機械。 圖 外螺紋連接 圖 卡簧連接 1 缸體， 2 缸蓋， 3 導(dǎo)向套， 4 緊固螺釘 ， 5 活塞桿 1 缸蓋， 2 卡簧， 3 導(dǎo)向套， 4 缸體 圖 內(nèi)卡鍵連接 圖 法蘭連接 圖 活塞與活塞桿的連接結(jié)構(gòu) 1 缸體， 2 導(dǎo)向套， 3 內(nèi)卡鍵 1 缸體， 2 O 型密封圈， （ a）螺紋連接，（ b）卡環(huán)連接 （平環(huán)）， 4 套筒， 5 軸向彈簧擋圈， 3 Y 型密封圈， 4 螺栓， 6 活塞桿， 7 防塵圈， 8 Y 型密封圈， 5 法蘭盤， 6 活塞桿 9 O 型密封圈 活塞與活塞桿的連接方式 活塞與活塞桿的連接方式一般采用螺紋連接和卡環(huán)連接。 圖 所示為法蘭連接。其結(jié)構(gòu)簡單、拆裝方便，外徑較小；缺點是連接強度差，當(dāng)液壓缸工作壓力較高或受到較大沖擊載荷時，導(dǎo)向套的環(huán)槽易被壓壞而使卡簧脫出。在工程機械常用的連接形式如圖 至 。由于各種液壓缸的用途和工作要求不同，其主要參數(shù)間又互有聯(lián)系，故設(shè)計時需要反復(fù)比較，綜合考慮才能得到較理想的結(jié)果。 油箱散熱面積的計算 在以上章節(jié)計算油箱的容量為 3m ，據(jù) [1]， V= 現(xiàn)假設(shè)油箱底面為正方形 a=b=，求得 h為 1A =(a+b)+= 2m Kws rmlrM p aP r /)3240(m in60280m in/?? ?????KwP c2806060 55??????????????? CKwt ? 2 ??????? 0T T T?? ? =+25= C 計算出來的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于所限制的溫度，現(xiàn)在采用安裝冷卻器的方法來降低溫度。（見 [1]）。根據(jù)系統(tǒng)的要求以及壓力、流量的需要 ,8 噸液壓汽車起重機選擇了 40/32 型雙聯(lián)齒輪泵 ,型號為： CBG40/32H，其最高工 作壓力 25Mpa ,最高轉(zhuǎn)速 2500r/min ,兩泵的理論排量分別為 40cm3/r 和 32cm3/r，合流最大