【正文】 。哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） QY20B汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 1 緒論 1. 1 汽車起重機(jī)簡介 汽車起重機(jī)是 將起重機(jī)構(gòu)部分安 裝在普通 汽車或 特制汽車底盤上的一種起重機(jī)，其駕駛室與起重操縱室分開設(shè)置。 汽車起重機(jī)種類繁多，按起重量分類：有輕型（ 15t 以下）、中型（ 1525t）、重型（ 2550t）、超重型起重機(jī)（ 50t 以上）。 國內(nèi)外汽車起重機(jī)研究動態(tài) 國內(nèi)發(fā)展趨勢 隨著中國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，汽車起重機(jī)的市場需求也在不斷的增大，對汽車起重機(jī)的要求也在不斷地提高，國內(nèi)的汽車式起重機(jī)的生產(chǎn)企業(yè)要想在本領(lǐng)域生存與發(fā)展，需要做的事情還很多，在保證 起重機(jī)性能的基礎(chǔ)上還要不斷開發(fā)出更大噸位的新產(chǎn)品。起重機(jī)采用模塊單元化設(shè)計(jì)，新產(chǎn)品的研制速度都將大大加快，增強(qiáng)了競爭力；起重機(jī)控制元件的革新與應(yīng)用以提高起重機(jī)的定位精度；采用遙控系統(tǒng)來控制汽 車式起重機(jī)作業(yè)，以節(jié)省人力，提高工作效率，同時使操作者的工作條件有所改善；研究設(shè)計(jì)起重機(jī)的距離檢測防撞裝置，降低事故發(fā)生率。 汽車起重機(jī)的主要動力源是液壓泵，能量通過油管和液壓閥等傳輸控制裝置輸送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)液壓馬達(dá)或液壓缸。 使得結(jié)構(gòu)緊湊，整機(jī)重量減輕，增加了整機(jī)的起重性能 。 （ 4） 液壓傳動中可方便的控制壓力閥來控制系統(tǒng)壓力，通過壓力計(jì)很容易了解各 處的工作情況和負(fù)載大小，從而容易防止過載事故的發(fā)生。 東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 2 液壓系統(tǒng)功能分析與原理設(shè)計(jì) QY20B 汽車起重機(jī)工況簡述 QY20B 汽車起重機(jī)屬于中型起重機(jī)，其需要完成的作業(yè)動作比較復(fù)雜， 根據(jù)起重機(jī)試驗(yàn)規(guī)范，以及很多操作者的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，確定了表 21 中五個作業(yè)工況。 圖 21 QY20B汽車起重機(jī)示意圖 1— 變幅液壓缸 2— 伸縮臂機(jī)構(gòu) 3— 起省機(jī)構(gòu) 4— 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 5— 支腿 （ 1）支腿 5為 H型支腿，用于起重作業(yè)時 承受整車負(fù)載，使得輪胎不與地面接觸， 從而避免了彈性支承。 （ 4）單變幅缸 1 為腹置式，可改變吊臂仰角，以實(shí)現(xiàn)不同工作半徑要求。以下是對個回路的初步擬定： （ 1）支腿回路： 起重機(jī)設(shè)置支腿機(jī)構(gòu)，目的是用于在作業(yè)時承受整機(jī)的自重和吊重，要求在作業(yè)時能獨(dú)立調(diào)整單個支腿，以調(diào)整整車平衡。 同時可以初步確定其油路如圖 22 和圖 23。 回轉(zhuǎn)回路動 作比較簡單，結(jié)合以上條件可知，回轉(zhuǎn)回路由液壓泵、液壓馬達(dá)、換向閥和溢流閥等組成。臂架采用液壓伸縮機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)無級伸縮和帶載伸縮。此外，為了保證整個回路的壓力在允許值范圍內(nèi)，可以添設(shè)溢流閥。變幅回路則是實(shí)現(xiàn)改變伸縮臂工作幅度的液壓回路，此回路采用液壓缸作為液壓執(zhí)行原件，通過變幅液壓缸的伸縮來控制伸縮臂的幅值變化，擴(kuò)大了起重機(jī)的工作范圍，提高起重機(jī)的工作效率。同時為了保證真?zhèn)€油路的油壓處于一 個安全值以內(nèi)，還應(yīng)當(dāng)設(shè)置溢流閥。 QY20B 汽車起重機(jī)的吊重起升和下降作業(yè)由一個大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)驅(qū)動主、副卷揚(yáng)工作來完成。同時為了控制整個起升回路的油壓值穩(wěn)定，在回路中應(yīng)設(shè)有溢流閥。下圖 27 是起升回路油路圖。液壓泵從油箱中吸油，輸出的液壓油經(jīng)手動閥組 4和 14 輸送到各個執(zhí)行元件。 支腿回路構(gòu) 離合器缸 回轉(zhuǎn)回路 泵 3 泵 1 分動箱 泵 2 起升回路回路 變幅回路 伸縮回路回路 東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 圖 29 QY20B汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖 1三聯(lián)齒輪泵 2中心回轉(zhuǎn)接頭 3油箱 4支腿操縱閥 5轉(zhuǎn)閥 6支腿水平缸 7支腿垂直缸 8液壓鎖 9會有精濾器 10順序閥 11組合閥 12蓄能器 13操縱閥 14多路換向閥 15溢流閥 16回轉(zhuǎn)馬達(dá) 17伸縮臂缸 1 22平衡閥 19變幅缸 20起升馬達(dá) 23梭閥 24制動器缸 25離合器缸 26單向阻尼閥 27~34管道 東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 QY20B 汽車起重機(jī)各液壓回路工作原理分析 （ 1）支腿回路 垂直支腿伸出 進(jìn)油路：泵 →支腿控制閥 （中位）→支腿操縱閥 （上位）→轉(zhuǎn)閥 5→液壓鎖 8→支腿垂直缸 7（無桿腔）； 回油路：支腿垂直 缸 7（有桿腔 )→液壓鎖 8→支腿操縱閥 （上位）→油箱； 垂直支腿收回 進(jìn)油路：泵 →支腿控制閥 （中位）→支腿操縱閥 （下位）→轉(zhuǎn)閥 5→液壓鎖 8→支腿垂直缸 7（有桿腔）； 回油路：支腿垂直缸 7（無桿腔 )→液壓鎖 8→轉(zhuǎn)閥 5→支腿操縱閥 （下位）→油箱； 水平支腿伸出 進(jìn)油路：泵 →支腿控制閥 （上位）→閥 （上位）→支腿水平缸 6（無桿腔）； 回油路：支腿水平缸 6（有桿腔）→閥 （上位）→支腿操縱閥 （中位）→油箱 水平支腿收回 進(jìn)油路：泵 →支腿控制閥 （上位） →閥 （下位）→支腿水平缸 6（有桿腔）； 回油路：支腿水平缸 6（無桿腔）→閥 （下位）→支腿操縱閥 （中位）→油箱； 整個支腿液壓回路的壓力由溢流閥 控制，其調(diào)定壓力為 16MPa。 （ 5）起升回路 進(jìn)油路：泵 →中心回轉(zhuǎn)接頭 2→換向閥 （上 /下位一檔）→平衡閥 22→起升馬達(dá)（慢速）； 泵 →中心回轉(zhuǎn)接頭 2 泵 →中心回轉(zhuǎn)接頭 2→換向閥 （中位） →換向閥 （上 /下位二檔）→平衡閥 22→起升馬達(dá)（快速）； 東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 3 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及計(jì)算 QY20B 汽車起重機(jī)工作機(jī)構(gòu)參數(shù)和液壓系統(tǒng)參數(shù) 工作結(jié)構(gòu)主要參數(shù) 支腿機(jī)構(gòu) 垂直支腿： 吊重時支腿油缸最大反力 650 行程 335mm 速比 水平支腿： 水平支腿伸出最大反力 170 行程 1915mm 速比 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 回轉(zhuǎn)速度 3 r/min 回轉(zhuǎn)阻力矩 110 減速器速比 變幅機(jī)構(gòu) 最大行程 2020mm 變幅油缸最大軸向阻力 650 KN 變幅時間 75 Sec 伸縮機(jī)構(gòu) 伸縮臂有五節(jié)，四節(jié)為伸縮臂，采用兩套油缸和鋼絲繩進(jìn)行驅(qū)動。 （ 4）支腿油缸的選擇 無桿腔缸徑： 垂直支 腿 mmmP FD 1065044 6311 ????? ???? ?? 式中： 1F — 吊重時支腿油缸最大軸向阻力， 1F =650KN； P— 吊重時支腿油缸最大工作壓力， P=20MPa； 水平支腿 mmmP FD 1017044 6322 ????? ???? ?? 式中： 2F — 伸出時支腿油缸最大軸向阻力， 2F =170KN； P— 伸出時支腿油缸最大工作壓力， P=16MPa； 查《液壓傳動設(shè)計(jì)指南》 180P 表 713 得： 1D =200mm； 2D =100mm。 16Bn — 油泵工作轉(zhuǎn)速， m in/250016 rnB ? ； VB16? — 油泵容積效率， ?VB? 泵 ： 查 《液壓傳動設(shè)計(jì)指南》表 81，選取外嚙合齒輪泵 CBZ240，可組成三聯(lián)泵，適用于起重運(yùn)輸。 性能參數(shù)為 :最大排量 140 ml/r 額定壓力 25MPa 最大壓力 40MPa 允許轉(zhuǎn)速 2500r/min （ 3）泵 泵 ，泵 的最大排量需滿足伸縮回路和變幅回路同時工作。 二位三通手動換向閥 ：選用 WMM 型手動換向閥，型號 3WMM10B/F,通徑 10mm，最高工作壓力 ，流量 100L/min， F 是指帶定位裝置。 （ 3）溢流閥 、 、 和 15：選用 DBD 型直動式溢流閥，型號 DBDS25G10NG25. （ 4）三位六通手動換向閥 、 和 ：選用 Z系列多路閥，型號 ZFSL25CYTO通徑 25，流量 130L/min，額定壓力 。最大控制壓力 。 查《液壓傳動設(shè)計(jì)指南》 182P 表 721，油箱容量為 400L。 高壓管允許流速 2V =。 系統(tǒng)主要性能驗(yàn)算 （ 1）液壓系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算 液壓系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算主要在于了解執(zhí)行原件能否得到所需的工作壓力。 東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 4 變幅液壓缸設(shè)計(jì)及計(jì)算 變幅缸的選型及其主要尺寸參數(shù)的確定 （ 1）液壓缸類型及安裝連 接方式的選擇 液壓缸的類型繁多，按工作特點(diǎn)可分為單作用缸、雙作用缸與組合式缸三大類，各類液壓缸的特性及使用場合各有所不同。液壓缸在垂直面內(nèi)可擺動，活塞桿受彎曲作用較大。 F— 活塞桿上的作用力， 650KN。結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，重量小。 （ 3）缸筒和缸蓋的結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算 缸筒壁厚 ? ： 查《液壓傳動設(shè)計(jì)指南》表 46，可得 mm10?? 缸筒外徑 1D 的計(jì)算： mDD ?????? ? 查《液壓傳動設(shè)計(jì)手冊》表 47可得，變幅缸缸筒外徑選用 F 型 245mm。 東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 （ 6） 缸筒和缸蓋的加工技術(shù)要求 缸筒和缸蓋的加工技術(shù)要求主要包括尺寸精度、形狀精度、表面粗糙度等，詳細(xì)設(shè)計(jì)如下： 缸筒內(nèi)徑配合精度采用 H9 級精度。缸筒與缸底的焊接應(yīng)安排在半精加工之前，以防止精加工后引起內(nèi)控變形。導(dǎo)向孔的表面粗糙度 mRa ?? 。 查《液壓傳動設(shè)計(jì)指南》表 49可得耳環(huán)有關(guān)尺寸如下： 耳環(huán)寬度 EW==； MS==； L==。 （ 3） 活塞與活塞桿的連接計(jì)算 活塞桿危險截面 (螺紋退刀槽）處的拉應(yīng)力為： M P adKF 44 23211 ?????? ??? 切應(yīng)力為： 東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 MP ad dFKK 2 321 011 ?? ??????? 合成應(yīng)力為： ? ????? ?????? M P an 2222 式中： 1F — 液壓缸輸出拉力， N； NpdDF 3622221 )(4)(4 ????????? ??