【正文】 易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，當(dāng)采用電液聯(lián)合控制甚至計(jì)算機(jī)控制后，可實(shí)現(xiàn)大負(fù)載、高精度、遠(yuǎn)程自動控制。 (3)由于流體流動的阻力損失和泄漏較大，所以效率較低。 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟與設(shè)計(jì)要求 液壓傳動系統(tǒng)是液壓機(jī)械的一個組成部分，液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要同主機(jī)的總體設(shè)計(jì)同時進(jìn)行。 1）確定液壓執(zhí)行元件的形式； 2）進(jìn)行工況分析，確定系統(tǒng)的主要參數(shù)； 3）制定基本方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖； 4）選擇液壓元件； 5）液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算； 6）繪制工作圖，編制技術(shù)文件。 制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖 （ 1）制定基本方案 1）制定調(diào)速方案 液壓執(zhí)行元件確定之后，其運(yùn)動方向和運(yùn)動速 度的控制是擬定液壓回路的核心問題。 速度控制通過改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量或者利用密封空間的容積變化來實(shí)現(xiàn)。 容積調(diào)速是靠改變液壓泵或液壓馬達(dá)的排量來達(dá)到調(diào)速的目的。 容積節(jié)流調(diào)速一般是用變量泵供油，用流量控制閥調(diào)節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量，并使其供油量與需油量相適應(yīng)。 調(diào)速回路一 經(jīng)確定，回路的循環(huán)形式也就隨之確定了。 容積調(diào)速大多采用閉式循環(huán)形式。在容積調(diào)速系統(tǒng)中，用變量泵供油，用安全閥起安全保護(hù)作用。 3）制定順序動作方案 主機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的順序動作，根據(jù)設(shè)備類型不同，有的按固定程序運(yùn)行，有的則是隨機(jī)的或人為的。 另外還有時間控制、壓力控制等。 4）選擇液壓動力源 液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。對在工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的情況，一般采用多泵供油或變量泵供油。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設(shè)置磁性過濾器或其他型式的過濾器。注意各元件間的聯(lián)鎖關(guān)系，避免誤動作發(fā)生。 大型設(shè)備的關(guān)鍵部位，要附設(shè)備用件，以便意外事件發(fā)生時能迅速更換，保證主要連續(xù)工作。 課題簡介 本課題的目的是通過對折疊臂高空作業(yè)車各項(xiàng)技 術(shù)的研究，設(shè)計(jì)一種折疊臂型式的高空作業(yè)車的液壓系統(tǒng)。而液壓系統(tǒng)是高空作業(yè)車的主要部分，故重點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和相應(yīng)的計(jì)算。電信和有線電視系統(tǒng)使用的高空作業(yè)車要求小巧靈活，能走街穿巷，操作方便、乘坐舒適。 總之，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)一種既滿足人機(jī)工程學(xué)又能夠運(yùn)用于多種場合下的新 型的高空作業(yè)車是極為必要的。 通過本課題的研究和設(shè)計(jì)，可以進(jìn)一步熟悉機(jī)械設(shè)計(jì)的流程，加深對工程機(jī)械的了解，尤其是對高空作業(yè)設(shè)備的發(fā)展歷史和國內(nèi)外的現(xiàn)狀都有了全面的認(rèn)識。 工作 環(huán)境：風(fēng)力六級以下，溫度 20～ 30 ℃，無腐蝕性極易爆易燃性氣體。 起升和旋轉(zhuǎn)可以同時互不干涉的動作。 技術(shù)性能要求 動作平穩(wěn)、安全可靠、操作方便、體積小、自重輕。一般，連續(xù)回轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)用液壓馬達(dá)，直線動作機(jī)構(gòu)用液壓缸。其中，水平支腿用來將液壓缸推出，直至適當(dāng)位置，從而擴(kuò)大液壓支腿的支承范圍。 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)：采用液壓馬達(dá)。 在以上的設(shè)計(jì)步驟中，前五項(xiàng)屬于性能設(shè)計(jì)，它們相互影響 ，相互滲透，本章將扼要敘述這些內(nèi)容；最后一項(xiàng)屬于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)行時須先查明液壓元件的結(jié)構(gòu)和配置形式，仔細(xì)查閱有關(guān)產(chǎn)品樣本、設(shè)計(jì)手冊和資料。 執(zhí)行元件是兩對水平支腿液壓缸、兩隊(duì)垂直支腿液壓缸、一對支臂液壓缸和一個回轉(zhuǎn)馬達(dá)以及用于制動的制動馬達(dá)。水平支腿液壓缸控制支腿的伸展范圍，垂直支腿液壓缸用于控制四個支腿的伸出收回。 一對平衡閥 —— 分別用于控制支臂的變幅的平穩(wěn)和單向鎖緊。 根據(jù)高空作業(yè)車的工作性質(zhì)和作業(yè)要求，液壓系統(tǒng)完成下列的工作循環(huán)：車身支撐、調(diào)平、支臂的變幅、回轉(zhuǎn)。同時，操縱換向閥 2處于左位，則前水平支腿液壓缸伸出；操縱換向閥 2處于右位，則后水平支腿液壓缸伸出，從而在將高空作業(yè)車的車身調(diào)平。 狀態(tài)一：如圖 41 所示，產(chǎn)生的附加力矩為： 121 2 1 m a x 1 2( c o s ) ( ) ( c o s )2 2 2 DDl l dM m g m g l m m g l l??? ? ? ? ? ? ? ? ? 4 . 5 4 6 5 . 3 4 68 0 0 9 . 8 8 0 0 9 . 8 ( 4 . 5 4 6 c o s 7 0 )22? ? ? ? ? ? ? ? ? 0 . 7( 1 0 0 2 0 0 ) 9 . 8 ( 4 . 5 4 6 5 . 3 4 6 c o s 7 0 )2?? ? ? ? ? ? ? 53254Nm?? 產(chǎn)生的附加支承反力為 1 53254 58392 2 4 . 5 6HMRNL? ? ? ?? 狀態(tài)二：如圖 42 所示，產(chǎn)生的附加力矩為： 4 . 5 4 6 5 . 3 4 68 0 0 9 . 8 c o s 8 0 8 0 0 9 . 8 ( 4 . 5 4 6 c o s 8 0 )22M ??? ? ? ? ? ? ? ? ? 0 . 7( 1 0 0 2 0 0 ) 9 . 8 ( 5 . 3 4 6 4 . 5 4 6 c o s 8 0 )2 ?? ? ? ? ? ? ? 3 0 9 4 1 4 7 5 7 1 4 4 2 5 2 6 0 9 8 Nm? ? ? ? ? ? 附加支承反力為 22 26098 28622 2 4 . 5 6HMRNL? ? ? ?。若處于右位，則上支臂液壓缸收回，支臂下降。操縱換向閥 1處于左邊，這時的工作油液進(jìn)入水平支腿液壓缸內(nèi)，使水平液壓缸 伸出，從而擴(kuò)大或者縮小支腿的支撐范圍。整個液壓系統(tǒng)除了液壓泵、濾油器、前后支腿及油箱外，其他工作機(jī)構(gòu)都在平臺上面，因而有的稱為上車油路和下車油路。 壓力控制閥包括： 一對溢流閥 —— 這里用做安全閥，安全閥 1用于控制支承、穩(wěn)定工作回路免于過載，其調(diào)定壓力為 8 MPa；安全閥 2用于控制支臂的變幅、回轉(zhuǎn)回路免于過載，其調(diào)定壓力為 16～20 MPa。 方向閥包括以下幾個部分： 六個三位四通 M型機(jī)能的電磁換向閥 —— 用于控制各組液壓缸運(yùn)動。在熟悉液壓系統(tǒng)主要元件的作用的情況下，可直接對系統(tǒng)的工作循環(huán)和工作回路進(jìn)行分析。其中回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中采用渦輪蝸桿和一對直齒輪進(jìn)行變速，從而實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行。 兩支支臂：采用液壓缸（ 2）。 本例中 11米高空作業(yè)車： 四只支腿：采用 8個液壓缸。 采用兩節(jié)折疊臂形式。 水平支腿在高空作業(yè)車非工作狀態(tài)下可以自由的擴(kuò)放支腿的支承范圍。 額定平臺載荷： 200kg 操作方式： 下操作、上操作可以任意選擇。 通過本課題的研究和設(shè)計(jì)，尤其可以對液壓泵站的設(shè)計(jì)和制造有一個較為全面的了解，能夠從中學(xué)會一些比較簡單的液壓泵站的設(shè)計(jì)方法，同時加強(qiáng)對液壓系統(tǒng)的認(rèn)識，提高了獨(dú)立思考問題和解決問題的能力。建立起數(shù)學(xué)模型和液壓系統(tǒng)模型，然后針對具體的參數(shù)給出實(shí)例計(jì)算。應(yīng)該特別注意的是，高空作業(yè)車新產(chǎn)品的開發(fā)不能限制在汽車上，應(yīng)該考慮它是一種工程機(jī)械，以適應(yīng)用戶的需要為前提，行走方式可以采用電動自行式、液控自行式、輪胎自行式、履帶自行式等。 隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，停電對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活帶來的損失不可估量，國家已經(jīng)開始實(shí)行《電力法》，對供電可靠性要求越來越高，在電力系統(tǒng)創(chuàng)一流企業(yè)活動中要求供電可靠率達(dá)到 99． 9 ，所以如何解決不停電檢修 —— 帶電作業(yè)的問題已經(jīng)非常突出。作業(yè)車通過工作臂的舉升能夠?qū)⒐ぷ魅藛T安全送至 12米高空進(jìn)行工作，作業(yè)車的作業(yè)半徑不小于 12米，可以進(jìn)行 360176。對于自行設(shè)計(jì)的非標(biāo)準(zhǔn)元件可用結(jié)構(gòu)原理圖繪制。提高系統(tǒng)的工 作效率。 （ 2）繪制液壓系統(tǒng)圖 整機(jī)的液壓系統(tǒng)圖由擬定好的控制回路及液壓源組合而成。 高空作業(yè)車的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。容積調(diào)速系統(tǒng)多數(shù)是用變量泵供油，用安全閥限定系統(tǒng)的最高壓力。壓力控制多用在帶有液壓夾具的機(jī)床、擠壓機(jī)壓力機(jī)等場合。加工機(jī)械的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的順序動作多采用行程控制，當(dāng)工作部件移動到一定位置時，通過電氣行程開關(guān)發(fā)出電信號給電磁鐵推動電磁閥或直接壓下行程閥來控制接續(xù)的動作。液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中，某段時間不需要供油，而又不便停泵的情況下，需考慮選擇卸荷回路。其結(jié)構(gòu)緊湊，但散熱條件差。在開式系統(tǒng)中，液壓泵從油箱吸油，壓力油流經(jīng)系統(tǒng)釋放能量后，再排回油箱。 節(jié)流調(diào)速又分別有進(jìn)油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。但為了散熱和補(bǔ)充泄漏，需要有輔助泵。 節(jié)流調(diào)速一般采用定量泵供油，用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來調(diào)節(jié)速度。對于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多通過換向閥的有機(jī)組合實(shí)現(xiàn)所要求的動作。在制定基本方案并進(jìn)一步著手液壓系統(tǒng)各部分設(shè)計(jì)之前，必須把設(shè)計(jì)要求以及與該設(shè)計(jì)內(nèi)容有關(guān)的其他方面了解 清楚。 設(shè)計(jì)步驟 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟并無嚴(yán)格的順序，各步驟間往往要相互穿插進(jìn)行。 (4)為了減少泄漏，液壓元件在制造精度上要求較高，因此它的造價高，且對油液的污染比較敏感。 液壓傳動系統(tǒng)的主要缺點(diǎn) (1)液壓傳動不能保證嚴(yán)格的傳動比，這是由于液壓油的可壓縮性和泄漏造成的。 液壓傳動的優(yōu)缺點(diǎn) 液壓傳動系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn) 液壓傳動與機(jī)械傳動、電氣傳動相比有以下主要優(yōu) 點(diǎn)： (1) 在同等功率情況下，液壓執(zhí)行元件體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 (2) 執(zhí)行元件 ：把液體壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能以驅(qū)動工作機(jī)構(gòu)的元件，執(zhí)行元件包括液壓缸和液壓馬達(dá)。戰(zhàn)后，液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用，并隨著各種標(biāo)準(zhǔn)的不斷制訂和完善及各類元件的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化、系列化而在機(jī)械制造，工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車制造等行業(yè)中推廣開來 。 液壓傳動的發(fā)展概況 液壓傳動相對于機(jī)械傳動來說，它是一門新學(xué)科，從 17 世紀(jì)中葉帕斯卡提出靜壓傳動原理， 18 世紀(jì)末英國制成第一臺水壓機(jī)算起，液壓傳動已有 2～ 3 百年的歷史，只是由于早期技術(shù)水平和生產(chǎn)需求的不足，液壓傳動技術(shù)沒有得到普遍地應(yīng)用。 液壓傳動和液力傳動均是以液體作為工作介質(zhì)來進(jìn)行能量傳遞的傳動方式。由于原動機(jī)的功率和 轉(zhuǎn)速變化范圍有限，為了適應(yīng)工作機(jī)的工作力和工作速度變化范圍較寬，以及其它操縱性能的要求，在原動機(jī)和工作機(jī)之間設(shè)置了傳動機(jī)構(gòu)，其作用是把原動機(jī)輸出功率經(jīng)過變換后傳遞給工作機(jī)。 高空作業(yè)車的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 綜上所述，在目前的高空作業(yè)車的生產(chǎn)水平上，改進(jìn)高空作業(yè)車的工作性能，開發(fā)研制機(jī)動靈活、技術(shù)含量高安全、可靠的高空作業(yè)機(jī)械具有重大的意義。該產(chǎn)品采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)手段設(shè)計(jì)，填補(bǔ)了國內(nèi) 25m伸縮臂式高空作業(yè)車的空白。行業(yè)幾個骨干企業(yè)通過近幾年的技術(shù)改造，其生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，形成了各自特色的產(chǎn)品系列，基本能滿足國內(nèi)市場高空作業(yè)機(jī)械的需要，企業(yè)的各項(xiàng)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)逐步上升，經(jīng)濟(jì)效益也逐年提高。如在 80年代德國的馬基路斯、麥茨、森田和芬蘭的波浪濤公司等紛紛采用了靠電子計(jì)算機(jī)控制舉高消防車的支腿梯架的操作和顯示等技術(shù)，這種技術(shù)提高了云梯操作自動化程度，從而避免了因操作人員的失誤而導(dǎo) 致的危險(xiǎn)。在高層建筑火場上或在施工現(xiàn)場上，有時會遇到地面不平、場地狹窄等情況。新技術(shù)的采用，使發(fā)達(dá)國家 80年代的舉高車在性能和安全上有較大的提高，這主要體現(xiàn)在三個方面 : (1) 在公安消防上，提高救生和滅火能力。 高空作業(yè)車的發(fā)展主要動向是實(shí)現(xiàn)六化、三性，以提高高空作業(yè)機(jī)械的適用性。如 GENIE〔吉尼公司 )的自行式直臂式高空作業(yè)車、自行式曲臂式高 空作業(yè)車、自行式剪型高空作業(yè)車。高空作業(yè)機(jī)械的底 盤分通用型和專用型，采用通用汽車底盤的高空作業(yè)機(jī)械，機(jī)動靈活，能快速轉(zhuǎn)移，作業(yè)高度較高，采用專用底盤的高空作業(yè)機(jī)械，即自行式高空平臺車，適用于固定場所作業(yè)，具有微動行駛，擴(kuò)大作業(yè)半徑等特點(diǎn)。目前，專業(yè)生產(chǎn)高空作業(yè)機(jī)械的公司比較少。 然而現(xiàn)階段我國高空作業(yè)車發(fā)展中還存在許多 問題： 大多數(shù)廠家產(chǎn)品單一，型號老化，產(chǎn)量小，企業(yè)規(guī)模?。?部分企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力較差，技術(shù)儲備明顯不足，市場經(jīng)營范圍窄，企業(yè)效益差； 國內(nèi) 基礎(chǔ)材料的質(zhì)量參差、研發(fā)水平又較低，基礎(chǔ)零部件配套水平較差，許多原材料依賴進(jìn)口； 基礎(chǔ)零部件配套廠家少，規(guī)格品種少，產(chǎn)品質(zhì)量、性能可靠性不高，不穩(wěn)定； 專業(yè)化、機(jī)械化生產(chǎn)水平低，工藝落后，裝配水平較低； 主機(jī) (底盤 )型號單一，不能滿足生產(chǎn)廠的組裝要求，直接影響新產(chǎn)品的開發(fā)； 產(chǎn)品的售后服務(wù)水平較差，缺乏專業(yè)的檢測和維修設(shè)備，維修人員專業(yè)技能不足，未形成善的售后服務(wù)體系； 對高空作業(yè)車等專用車的管理上，有關(guān)政策滯后，不利于特種高空作業(yè)車的小批量改裝、生產(chǎn)。高空作業(yè)車發(fā)展到現(xiàn)在，其作業(yè)高度最高已到達(dá) 72m(BRONTO公司生產(chǎn) )，作業(yè)車的可靠性、安全性、舒適性、操作方便和簡單的直接性等方面都有較大提高，而且隨著電子計(jì)算機(jī)的普及和發(fā)展以及機(jī)、電、液一體化研究的進(jìn)展，國外各大公司競相采用電腦 (電子 )操控系統(tǒng)，提高整機(jī)性能，減少整機(jī)液壓元件的使用，減小整機(jī)體積及重量，提高操控的靈敏度。 高空作業(yè)車的發(fā)展概況 概況 高空作業(yè)機(jī)械是在工程起重機(jī)械基礎(chǔ)上發(fā)展起來的產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)，只有二十幾年的歷史。折疊臂式高空作業(yè)車工作臂之間的連接全部采用鉸接型式，所以國外又把它叫做鉸接式高空作業(yè) 車。高空作業(yè)車是利用汽車底盤作為行走機(jī)構(gòu)，具有汽車的行駛通過性能，機(jī)動靈活，行駛速度高，可快速轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn) 移到作業(yè)場地后能迅速投入工作，因此被越來