【正文】 28 變幅液壓缸的受力分析 27 4 變幅液壓缸設(shè)計(jì). 27 液壓油的選擇 22 計(jì)算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率 20 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)參數(shù)的初定 17 3 液壓系統(tǒng)計(jì)算 14 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)的工作原理總成 7 對(duì)汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)各主要回路的分析 6 汽車起重機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的要求 2 汽車起重機(jī)簡介 作者簽名： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保障、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向 有關(guān)學(xué)位論文管理部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。從一開始的無從 下手，到資料的查閱，到設(shè)計(jì)方案的擬定，到設(shè)計(jì)方案的具體實(shí)施，到液壓系統(tǒng)圖的繪 制，無疑是對(duì)我查閱資料的能力、設(shè)計(jì)報(bào)告的能力、電腦繪圖等能力的一次很好的鍛煉， 對(duì)理論知識(shí)與實(shí)際的應(yīng)用也有了很大的提高。理清設(shè)計(jì) 思路，但是在方案的具體實(shí)施中難免會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤，這就需要在設(shè)計(jì)的過程中利用所 掌握的知識(shí)認(rèn)真的排查錯(cuò)誤的原因，查閱相關(guān)資料，進(jìn)行多方面的思考，不斷的改正自 己的設(shè)計(jì)不足之處。 （8）液壓缸的缸底厚度 hb 計(jì)算 設(shè)計(jì)此缸為平行缸底，查[3]得 hb = AL py [δ ] (46) 式中：hb—缸底厚度，m； φ AL —液壓缸內(nèi)徑，m； [δ ] —缸底材料的許用應(yīng)力， MPa 。（單位mm） （摘自GB234880） 8 63 10 80 12 100 16 125 20 160 25 200 32 250 40 320 50 400 （3）變幅液壓缸活塞桿直徑 d 的計(jì)算 由于活塞桿受到壓力作用，且 PN =22 MPa ＞7 MPa ，故d== 160mm=112mm。時(shí)，力臂h=p。 設(shè)變幅油缸全縮時(shí)為單位長，即 l0 = 1 ，則一般全伸時(shí) l = λ = ，吊臂仰角 α 由0176。當(dāng)在工作幅度 R 吊 40 起載荷 Q 時(shí)，對(duì)吊臂后鉸點(diǎn) C 的平衡方程式為： FP h = Q( R + a ) + GB lB cos α ? Se FP h = Ql cos α + GB lB cos α ? Se 式中： FP —變幅油缸推力； Q—工作負(fù)載的重量； h—變幅油缸推力對(duì)吊臂鉸點(diǎn)C的力臂； 29 (41) α —吊臂的仰角； l —吊臂的長度； GB —吊臂的重量； lB —吊臂的重心距C點(diǎn)的距離； S—起升繩的拉力； e—隨 α 角變的起升繩到鉸點(diǎn)C的距離。 4 變幅液壓缸設(shè)計(jì) 變幅液壓缸設(shè)計(jì). 變幅液壓缸的受力分析 全液壓汽車起重機(jī)的變幅機(jī)構(gòu)使用液壓缸來驅(qū)動(dòng)動(dòng)臂變幅。則各個(gè)回 路的操縱閥（7/11/14/19/20/32） ，型號(hào)為 4WMM16T50B10。 濾油器的選擇 查[3]表 《過濾精度與液壓系統(tǒng)壓力的關(guān)系》得到顆粒大?。?5 ? m 。 2 [δ ] 2 交貨狀態(tài) 冷加工/硬（Y） 抗拉強(qiáng)度 牌號(hào) 冷加工/軟（R） 抗拉強(qiáng)度 伸長率 /% 消除應(yīng)力退火(T) 抗拉強(qiáng)度 δb /（N/mm2） δb /（N/mm2） 伸長率 /% δb /（N/mm2） 伸長率 /% 不小于 10 20 30 40 412 510 588 647 6 5 4 4 373 451 549 628 2 2 10 8 6 5 3 333 432 520 608 2 12 10 8 7 管道散熱面積 A2 =（56247。查下表 可知 T≤90，則△T≤T T0 =75℃。 Pr = 1500r / min 280 min ( + )ml / r 60 = Kw 280 s 20 80 + 1600 60 60 = Pc = 105 1 + 105 8 + 80 1200 280 總發(fā)熱功率： Phr = Pr ? Pc = ? = 。油溫過高，不僅使油的性質(zhì)發(fā)生變化，影響系統(tǒng)工作，而且會(huì)引 起容積效率的下降，因此，油溫必須控制在一定的范圍內(nèi)。 Q max = nmax Qm = 1720 = / min = / min 液壓泵的流量： qv max = （+）= l /min (3) 液壓泵的選擇液壓泵主要有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵三種。 注：平衡閥主要的功能不是鎖定執(zhí)行元件的位置，是用來防止執(zhí)行器失速或慣性沖 擊的。油箱裝在上車部分，兼作配重。當(dāng)重物在空中停留的過程中重新起升時(shí)， 有可能出現(xiàn)在液壓馬達(dá)的進(jìn)油路還未建立起足夠的壓力以支撐重物時(shí)，制動(dòng)器便解除了 制動(dòng)，造成重物短時(shí)間失控而向下耳落。 回油路：回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)→正反轉(zhuǎn)平衡閥 23→手動(dòng)換向閥 20 左(右)位→電磁閥 33 左 位→油箱。 回油路：伸縮液壓缸上腔→手動(dòng)換向閥 19 右位→手動(dòng)換向閥 20 中位→電磁閥 33 左位→油箱。各活塞腔是聯(lián)通的，各油缸活塞桿腔也是聯(lián)通的。 為防止吊臂在停止階段因自重而減幅， 如圖 在油路中設(shè)置了平衡閥 15， 提高了變幅運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性和可靠性。 當(dāng)三位四通手動(dòng)換向閥 7 工作在右位時(shí)，前支腿放下，其油路為： 進(jìn)油路： 過濾器 2→液壓泵 3→手動(dòng)換向閥 5 左位→手動(dòng)換向閥 7 右位→前支腿液壓 缸上腔。因此采用了三 個(gè)三位四通換向閥來分別控制三個(gè)動(dòng)作，這樣操作起來十分方便，簡單。 40 圖 H 型支腿 1水平液壓缸；2垂直液壓缸 14 圖 X 型支腿 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)液壓系統(tǒng)類型的擬定 汽車起重機(jī) 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)。； Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ伸縮油缸；S操縱閥； ： 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。 圖 是電液操縱閥控制順序的一種方案。平衡閥的開啟壓力應(yīng)該設(shè) 定為足 K1 最大，K3 最小。 顯然，獨(dú)立伸縮機(jī)構(gòu)同樣也可以完成順序伸縮或同步伸縮的動(dòng)作如圖 所示。 ： 具有臂架伸縮機(jī)構(gòu)的起重機(jī)，不需要耳臂和拆臂，縮短了輔助作業(yè)時(shí)間。非工作性變 幅指只是在空載條件下改變幅度?？梢栽谝簤厚R達(dá)輸出耳上加裝制動(dòng)器。當(dāng)重載時(shí)，用分流方式，即泵 2 不工作，此時(shí)提升速度為低速；當(dāng)空載或輕載時(shí)用合流方式，此時(shí)提升速度為高速。 液壓傳動(dòng)起升機(jī)構(gòu)的調(diào)速，通常是采用調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)油門改變液壓泵流量和控制換向 閥改變通道面積大小進(jìn)行節(jié)流的聯(lián)合調(diào)速法。（2）要求前后組支腿可以進(jìn)行單獨(dú)調(diào)整。 （3）要求在有載荷情況下能微動(dòng)。很少與回轉(zhuǎn)等機(jī)構(gòu)組合動(dòng)作240 1 卷揚(yáng)起升回轉(zhuǎn)下降卷揚(yáng)起升回 全長臂 2 相應(yīng)的工作幅度 中間制動(dòng)一次 起升+回轉(zhuǎn)變幅下降起升+回轉(zhuǎn) 最長臂；主臂加副臂 3 相應(yīng)的工作幅度 中間制動(dòng)一次 下降 轉(zhuǎn)下降下降 7。 為此對(duì)傳統(tǒng)汽車起重機(jī)的液壓系統(tǒng)進(jìn)行了如下幾方面的研究。 （2） 在調(diào)速回路中，采用手動(dòng)調(diào)節(jié)換向閥的開度大小來調(diào)整工件機(jī)構(gòu)(起降機(jī)構(gòu)除外)的速度。這其中，形成了獨(dú)用的多橋板簧平衡懸掛技術(shù)，解決了多橋車輛 在設(shè)計(jì)中的橋荷平衡，以及行駛過程中單橋過載等問題，并且實(shí)現(xiàn)了多橋（四橋以上） 車輛的多橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，滿足了國家對(duì)公路車輛的最小轉(zhuǎn)彎半徑的要求，使得汽車式大噸 位起重機(jī)行駛基本達(dá)到與全路面起重機(jī)的獨(dú)立懸掛相當(dāng)?shù)男旭偰芰Α?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。而且要求過濾精度高，但油箱體積小，空氣滲入 油中的機(jī)會(huì)少，工作平穩(wěn)。 液壓系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)其工作目的必須經(jīng)過動(dòng)力源→控制機(jī)構(gòu)→機(jī)構(gòu)三個(gè)環(huán)節(jié)。 對(duì)設(shè)計(jì)好的液壓原理系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算， 選擇合適的液壓元件， 并對(duì)其性能進(jìn)行驗(yàn)算， 包括壓力損失和系統(tǒng)發(fā)熱等。其性能好壞 對(duì)起重機(jī)有著十分重要的影響。目前我國是世界上使用工程起重機(jī)最大的國 家之一。在起升回 路中采用雙泵單馬達(dá)、分合流油路的開式系統(tǒng)，根據(jù)各機(jī)構(gòu)的不同速度和功率的要求， 采用不同的液壓泵供油，同時(shí)可以根據(jù)不同的工作方式采用不同的供油系統(tǒng)從而提高工 作效率，降低功率損失。 關(guān)鍵詞:汽車起重機(jī)；液壓系統(tǒng)；變幅液壓缸；雙泵分合流。但總體來，中國的汽車起重機(jī)產(chǎn)業(yè)始終走著一條自主創(chuàng)新的道路，有著自己 清晰的技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)。進(jìn)行以下研究工作： 分析已有的汽車起重機(jī)，結(jié)合本設(shè)計(jì)任務(wù)，了解其優(yōu)缺點(diǎn)，把握其發(fā)展方向。因其機(jī)動(dòng)靈活性好，能夠迅速轉(zhuǎn)移場(chǎng)地，廣泛用于土木工程。 開式回路中馬達(dá)的回油直耳通回油箱，工作油在油箱中冷卻及沉淀過濾后再由液壓 泵送入系統(tǒng)循環(huán)，這樣可以防止元件的磨損。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。 高速發(fā)展的市場(chǎng)，是中國汽車起重機(jī)產(chǎn)業(yè)各個(gè)廠商有利的技術(shù)創(chuàng)新基礎(chǔ)和環(huán)境。 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。 課題來源汽車起重機(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。 2 液壓系統(tǒng)性能分析與原理設(shè)計(jì) 汽車起重機(jī)典型工況分析及對(duì)液壓系統(tǒng)要求 汽車起重機(jī)典型工況分析及對(duì)液壓系統(tǒng)要求 汽車起重機(jī)的典型工況分析 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)，可確定表 的三種工況，作 為輕型汽車起重機(jī)的典型工況。 （2）回轉(zhuǎn)制動(dòng)應(yīng)兼有常閉制動(dòng)和常開制動(dòng)（可以自由耳轉(zhuǎn)對(duì)中） ，兩種情況。 （2）操縱元件必須具有 45176。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。在變量系統(tǒng)中可用變量馬達(dá)調(diào)速。高速液壓馬達(dá)的驅(qū)動(dòng) 40 10 形式，在汽車式、輪胎式和鐵路起重機(jī)上應(yīng)用廣泛。 ， 變幅回路則是實(shí)現(xiàn)改變幅度的液壓工作回路， 用來擴(kuò)大起重機(jī)的工作范圍，提高起重機(jī)的生產(chǎn)率。工作性變幅驅(qū)動(dòng)功率較大，而且要求安裝限速和防止超載的安全裝置。 順序伸縮就是各節(jié)伸縮臂按一定先后次序完成伸縮動(dòng)作。很顯然 I 號(hào)伸縮油缸先伸出，其次是Ⅱ號(hào)和Ⅲ號(hào)伸縮油缸伸出。 該機(jī)構(gòu)縮回過程同前一方案。 與前述方案比較，由于該機(jī)構(gòu)裝有電液閥，從而需要設(shè)置電線和電線卷簡，但該方 案的伸縮順序有可靠保證。支腿機(jī)構(gòu)有三種基本 形式：蛙式支腿、H 型支腿和 X 型支腿如圖 、。支腿回路的各油缸均采用手柄操縱換向閥來實(shí)現(xiàn)各種控制。為此，在汽車的前、后兩端各設(shè)置兩條支腿，每條支腿均配置有液壓缸。 吊臂變幅回路 吊臂變幅是通過改變吊臂的起落角度來改變作業(yè)高度。 回油路： 變幅液壓缸下腔→平衡閥 15→手動(dòng)換向閥 14 左位→手動(dòng)換向閥 19 中位→ 手動(dòng)換向閥 20 中位→電磁閥 33 左位→油箱。為使其伸縮運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)可靠，并防 止在停止時(shí)因自重而下耳， 如圖 在油路中設(shè)置了平衡閥 18。為了提高工作效率，并且確保安全，本系統(tǒng)加裝由平衡閥、二次溢 流閥、制動(dòng)器組成的回轉(zhuǎn)緩沖裝置?；芈分性O(shè)有平衡閥 30，用以防止重物因自 重而下耳。液壓泵從油 箱中吸油，輸出的液壓油經(jīng)手動(dòng)閥組輸送到各個(gè)執(zhí)行元件。 3)采用了三位四通手動(dòng)換向閥換向，不僅可以靈活方便地控制換向動(dòng)作，還可通過 手柄操縱來控制流量，實(shí)現(xiàn)節(jié)流調(diào)速。 液壓泵的計(jì)算與選擇 （1）液壓泵的工作壓力[1] P= 1 2π M max N / m2 Qmηm1 (35) 40 式中： P —液壓馬達(dá)的最大工作壓力 1 M max —起升馬達(dá)所受最大扭矩 M max = N ? m Qm —起升馬達(dá)排量(cm3/r)，Qm = —起升馬達(dá)機(jī)械效率，η m1 = P= 1 2 = 18MPa 查[2]得到液壓泵的最大工作壓力 Pmax ： Pmax ≥ p1 + ∑ ?p (36) 式中 ∑?p1 — 從液壓泵出進(jìn)到液壓馬達(dá)入進(jìn)之間總的管路損失，由于管路復(fù)雜故取 ∑ ?p =～ Pa 。滿足以上 的設(shè)計(jì)參數(shù)。m?！?] 2 24 冷卻條件 通風(fēng)條件很差 通風(fēng)條件良好 用風(fēng)扇冷卻 循環(huán)水強(qiáng)制冷卻表 管道散熱系數(shù) K 2 /[W/( m 管道 液壓泵吸油管道 液壓系統(tǒng)壓油管道 液壓系統(tǒng)回油管道 液壓泵吸油管道內(nèi)徑 推薦流速/（m/s） ～，一般常取1以下 3～6，壓力高，管道短，粘度小取大值 ～ db = 4 = = 56mm 40 管道壁厚 δ 的計(jì)算[2]: 26 δ= pd 2 [δ ] (315) 式中 p —管道內(nèi)最高工作壓力， p =22M Pa ； d —管道內(nèi)徑，m； [δ ] —管道材料的許用應(yīng)力， Pa ， [δ ] = δ b —管道材料的抗拉強(qiáng)度， Pa ； M