【正文】 是液壓馬達(dá)和液壓缸。但油箱的體積大，空氣和油液的接觸機(jī)會(huì)多，容易滲入。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。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。 缺點(diǎn) 液壓傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是漏油問(wèn)題難以避免。 從液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)點(diǎn)大于缺點(diǎn)，根據(jù)國(guó)際上起重機(jī)的發(fā)展來(lái)看，不論大小噸位都采用液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。 汽車起重機(jī)市場(chǎng)的規(guī)模 全球起重機(jī)市場(chǎng)（包括叉車、工程起重機(jī)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(guó)、 俄羅斯、西歐等幾個(gè)主要區(qū)域。其中，徐州工程機(jī)械集團(tuán)有限公司、長(zhǎng)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(guò)幾年的發(fā)展，汽車起重機(jī)市場(chǎng)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€(gè)體用戶為主。 本課題來(lái)源 汽車起重機(jī)的液壓系統(tǒng)起著驅(qū)動(dòng)和控制汽車起重機(jī)各機(jī)構(gòu)動(dòng)作的作用。老 8 噸汽車起重機(jī)都是采用單泵單馬達(dá)（定量式 )、串聯(lián)油路、開式系統(tǒng)，所有的工作機(jī)構(gòu)都靠一個(gè)油源供油，難于同時(shí)滿足不同機(jī)構(gòu)的速度和功率匹配的需要，例如起升機(jī)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(dòng)機(jī)的油門及在機(jī)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(duì)汽車起重機(jī)的功能、組成和工作特點(diǎn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外汽車起重機(jī)的運(yùn)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨 勢(shì)，設(shè)計(jì)一款能夠適應(yīng)國(guó)內(nèi)外工程建設(shè)的輕型汽車起重機(jī)（ QY8）液壓系統(tǒng)。 對(duì) 當(dāng)下具有成熟技術(shù)的 液壓回路 進(jìn)行 分析 研究和學(xué)習(xí) 。 選取變幅液壓缸進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì) ，提高其可靠性 。 表 汽車起重機(jī)典型工況表 序號(hào) 工 況 一次循環(huán)內(nèi)容 特 點(diǎn) 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(dòng)一次） 起重噸位大，動(dòng)作單一，很少與回轉(zhuǎn)等機(jī)構(gòu)組合動(dòng)作 2 全長(zhǎng)臂 相應(yīng)的工作幅度 卷?yè)P(yáng)起升－回轉(zhuǎn)－卷?yè)P(yáng)下降－卷?yè)P(yáng)起升－回轉(zhuǎn)－卷?yè)P(yáng)下降 （中間制動(dòng)一次） 運(yùn)用較多的情況，能滿足小噸位的工作 3 最長(zhǎng)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(dòng)一次） 起重噸位小，一般在一到兩噸之間 對(duì)液壓系統(tǒng)要求 根據(jù)汽車起重機(jī) 的典型工作狀況對(duì)系統(tǒng)的要求主要反映在對(duì)以下幾個(gè)液壓回路的要求上。 （ 2）回轉(zhuǎn)制動(dòng)應(yīng)兼有常閉制動(dòng)和常開制動(dòng)（可以自由滑轉(zhuǎn)對(duì)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(cè)星號(hào)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(shí)的壓力，并且有足夠的防傾翻力矩。 圖 汽車起重機(jī)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(jī)構(gòu)使重物水平移動(dòng)的范圍有限， 但所需功率小，所以一般汽車起重機(jī)都設(shè)計(jì)成全回轉(zhuǎn)式的，即可在左右方向任意進(jìn)行回轉(zhuǎn)。該形式在一些小噸位汽車起重機(jī)上有所應(yīng)用。綜上所述， QY8回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為高速液壓馬達(dá)加裝制動(dòng)器的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其基本回路如下圖 。 圖 變幅回路 工程起重機(jī)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(jī)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(dú)立伸縮是指各節(jié)伸縮臂無(wú)關(guān)聯(lián)地獨(dú)立進(jìn)行伸縮動(dòng)作。下面介紹實(shí)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(shí)還可以防止因泄漏或管道破裂而造成吊臂回落。扳動(dòng)操縱閥 S，使 A與 P 接通，同時(shí)B 與 O也通，此時(shí)伸縮油缸 I伸出。與前一方案比較，此方案對(duì)油缸面積無(wú)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(jìn)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(jī)構(gòu)在作業(yè)時(shí)承受整機(jī)的自重和吊重，要求結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，動(dòng)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(dòng)腿 汽車起重機(jī)設(shè)置支腿可以大大提高起重機(jī)的起重能力。 液壓系統(tǒng)類型 的擬定 本機(jī)液壓系統(tǒng)分析 根據(jù)開式和閉式系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)、典型工況，結(jié)合國(guó)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(jī)的變幅機(jī)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(lái)實(shí)現(xiàn)各種控制。各機(jī)構(gòu)組合情況如圖 所示。整個(gè)系統(tǒng)由支腿收放、吊臂變幅、吊臂伸縮、轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)和吊重起升五個(gè)工作回路所組成，且各部分都具有一定的獨(dú)立性。支腿收放回路和其他動(dòng)作回路采用一個(gè)二位三通手動(dòng)換向閥進(jìn)行切換。前支腿兩個(gè)液壓缸同時(shí)用一個(gè)三 位四通手動(dòng)換向閥（ 52）控制其收、放動(dòng)作，而后支腿兩個(gè)液壓缸則用另一個(gè)三位四通手動(dòng)換向閥（ 53）控制其收、放動(dòng)作。 當(dāng)三位四通 手動(dòng)換向閥（ 52）工作在右位時(shí)，前支腿收回，其油路為： 進(jìn)油路：過(guò)濾器 0→液壓泵（ 11）→手動(dòng)換向閥（ 51）左位→手動(dòng)換向閥（ 52）右位→前支腿液壓缸下腔。吊臂的變幅運(yùn)動(dòng)由變幅液壓缸驅(qū)動(dòng)，變幅要求能帶載工作，動(dòng)作要平穩(wěn)可靠 。 吊臂增幅時(shí)，三位四通手動(dòng)換向閥（ 101）左位工作，其油路為： 進(jìn)油路：過(guò)濾器 0→液壓泵（ 11）→手動(dòng)換向閥（ 51）右位→手動(dòng)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(dòng)進(jìn)行伸縮運(yùn)動(dòng)。 平衡閥 Ki可以保證吊臂在載荷下平穩(wěn)收縮，同時(shí)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(yùn)動(dòng)由三位四通手動(dòng)換向閥（ 102）控制，當(dāng)三位四通手動(dòng)換向閥（ 102）工作在左位或右位時(shí)，分別驅(qū)動(dòng)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(dòng)換向閥（ 102）右位→手動(dòng)換向閥（ 103）中位→油箱。回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)的回轉(zhuǎn)由三位四通手動(dòng)換向閥（ 103）控制，當(dāng)三位四通手動(dòng)換向閥（ 103）工作在左位或右位時(shí)，分別驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)正向或反向回轉(zhuǎn) 。吊重的起吊和落下作業(yè)由一個(gè)大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)來(lái)完成。由于液壓馬達(dá)的內(nèi)泄漏比較大，當(dāng)重物吊在空中時(shí)，盡管回路中設(shè)有平衡閥，重物仍會(huì)向下緩慢滑落，為此，在液壓馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)軸上設(shè)置了制動(dòng)器。通過(guò)調(diào)節(jié)該節(jié)流閥開口的大小，能使制動(dòng)器抱閘迅速，而松閘則能緩慢地進(jìn)行。在起升工作中，除了 分合流油路可方便實(shí)現(xiàn)高低速切換外， 將節(jié)流調(diào)速方法與控 制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法結(jié)合使用，可以實(shí)現(xiàn)各工作部件微速動(dòng)作。下面僅以起升馬達(dá)和液壓泵為例。軸向柱塞式液壓馬達(dá)除具有轉(zhuǎn)速范圍寬、扭矩大的優(yōu)點(diǎn)外 ,還具有結(jié)構(gòu)緊湊、徑向尺寸小 、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小等優(yōu)點(diǎn) ,故選用之。對(duì)于汽車起重機(jī) ,其液壓系統(tǒng)負(fù)載大、功率大、精度要求不高。型號(hào)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(dá)的數(shù)量 iP 、 iQ 、 pi? 分別為第 i臺(tái)泵的實(shí)際輸出壓力、流量、效率 it 為第 i臺(tái)泵工作時(shí)間 s WjT 、 j? 、 jt 為液壓馬達(dá)的外載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、工作時(shí)間 Nm? 、 rad/s、 s WiF 、 is 為液壓缸外載荷及此載荷時(shí)的行程， N、 m 起重機(jī)的一個(gè)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(zhǎng) a=、寬 b=、高 h=。 變幅液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(zhǎng)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(shí)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(qiáng)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(jī)械振動(dòng)較大時(shí)螺紋易松動(dòng)，故必須采取防松措施。焊接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(diǎn)時(shí)，活塞桿端部的排油只能通過(guò)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(yùn)動(dòng)時(shí)爬行和振動(dòng)，產(chǎn)生噪聲和發(fā)熱，甚至使整個(gè)系統(tǒng)不能正常工。對(duì)于大型雙作用液壓缸，排氣結(jié)構(gòu)設(shè)置在往復(fù)運(yùn)動(dòng)行程終點(diǎn)附近；對(duì)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(duì)應(yīng)圖 ， AB AB2分別為變幅缸未伸出和伸出時(shí)的長(zhǎng)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(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。為了方便制造， 21/LL在 到 之間，現(xiàn)取 。 因?yàn)橛透资芰υ趧蛩匐A段是不變的，我們所計(jì)算的油缸的受力是以當(dāng)起重為最大的時(shí)候油缸所受的力為最大力。時(shí)，這樣所計(jì)算出的結(jié)果是較為 安全可靠的，此時(shí)?？傻贸鋈缦玛P(guān)系式 ： 計(jì)算得，當(dāng) AB =2313mm 時(shí)， max? =176。= =2850mm 為方便計(jì)算和制造，將 AB、 AB180。設(shè)機(jī)架為單位長(zhǎng)， drm /? , dLn /? , ? = 21/LL= 12/nn 為油缸伸長(zhǎng)系數(shù)。三鉸點(diǎn)布置的合理與否，對(duì)總體設(shè)計(jì)影響很大。一般利空氣密度小的特點(diǎn)，在液壓缸內(nèi)腔的最高部位設(shè)置進(jìn)、出油口；對(duì)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(shí)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(jī)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(jī)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(jiǎn)單、拆裝方便，外徑較??；缺點(diǎn)是連接強(qiáng)度差，當(dāng)液壓缸工作壓力較高或受到較大沖擊載荷時(shí)，導(dǎo)向套的環(huán)槽易被壓壞而使卡簧脫出。在工程機(jī)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(jì)時(shí)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(jì)算 在以上章節(jié)計(jì)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(jì)算出來(lái)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(lái)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(jī)選擇了 40/32 型雙聯(lián)齒輪泵 ,型號(hào)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