【正文】 作的高效安全。方向操縱兩個機(jī)構(gòu)聯(lián)動能力。 3. 變幅回路 （1）帶平衡閥并設(shè)有二次液控單向閥鎖住保護(hù)裝置。設(shè)計液壓系統(tǒng)時要求各系統(tǒng)的動作能夠滿足這些工況要 求。其性能好壞 對起重機(jī)有著十分重要的影響。但齒輪泵存在壓力受到限制和不能變量的缺陷，因而不能在閉式回 路、功率匹配回路等系統(tǒng)中應(yīng)用，故高壓柱塞泵是發(fā)展的必然。近 幾年來，中國汽車起重機(jī)產(chǎn)業(yè)的主力廠商在加速追趕國外先進(jìn)水平的進(jìn)程中，一直堅持 自主的技術(shù)創(chuàng)新道路，基本上沒有整體引進(jìn)外國技術(shù)的做法，也使得中國汽車起重機(jī)產(chǎn) 業(yè)在達(dá)到和耳近國際先進(jìn)水平的同時，在產(chǎn)品技術(shù)上擁有明顯的中國特質(zhì)。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(jī)的安裝精度，提高了作業(yè)質(zhì)量。但油箱的體積大，空氣和油液的耳觸機(jī)會 多，容易滲入。 汽車起重機(jī)的主要技術(shù)性能有最大起重量、整機(jī)質(zhì)量、吊臂全伸長度、吊臂全縮長 40 度、最大起升高度、最小工作半徑、起升速度、最大行駛速度等。 對當(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)。尤其是近 5 年來，中國汽車起重機(jī)產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了一輪從外部經(jīng)濟(jì)總 量到內(nèi)在運(yùn)營品質(zhì)的高速發(fā)展，成為了一個發(fā)展穩(wěn)定、市場化程度高的成熟產(chǎn)業(yè)。前言工程起重機(jī)是各種工程建設(shè)廣泛運(yùn)用的重要起重設(shè)備，是用來對物料進(jìn)行起重、運(yùn) 輸、裝卸或安裝等作業(yè)的機(jī)械設(shè)備，在工業(yè)和民用建筑中作為主要施工機(jī)械而得到廣泛 運(yùn)用。山東科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文山東科技職業(yè)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計( 論 文) 論文題目: 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與故障分析系 別:機(jī)電工程學(xué)院專 業(yè):機(jī)電一體化技術(shù)班 級:機(jī)電五班學(xué)生姓名: 葛玉帥 學(xué) 號: 200931112016 指導(dǎo)教師:蘇建國 2012 年 7 月窗體底端汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與故障分析摘 要：本文主要對汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)的起升回路和回轉(zhuǎn)回路進(jìn)行了改進(jìn)。它對減輕勞動強(qiáng)度、節(jié)省人力，降低建設(shè)成本，提高施工質(zhì)量，加快建設(shè)速度， 實現(xiàn)工程施工機(jī)械化起著十分重要的作用。 汽車起重機(jī)的液壓系統(tǒng)起著驅(qū)動和控制汽車起重機(jī)各機(jī)構(gòu)動作的作用。 根據(jù)本機(jī)液壓系統(tǒng)工作特點， 在滿足高效節(jié)能的功能前提下可以進(jìn)行液壓系統(tǒng)原 理創(chuàng)新設(shè)計。 3 液壓系統(tǒng)在汽車起重機(jī)上的應(yīng)用現(xiàn)在普遍使用的汽車起重機(jī)多為液壓伸縮臂汽車起重機(jī)，液壓伸縮臂一般有 2～4 節(jié)，最下(最外)一節(jié)為基本臂，吊臂內(nèi)裝有液壓伸縮機(jī)構(gòu)控制其伸縮。 閉式回路中馬達(dá)的回油直耳與泵的吸油進(jìn)相連，結(jié)構(gòu)緊湊，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，散熱 條件差，需設(shè)輔助泵補(bǔ)充泄漏和冷卻。 采用液壓傳動，在主要機(jī)構(gòu)中沒有劇烈的干摩擦副，減少了潤耳部位，從而減少了 維修和技術(shù)準(zhǔn)備時間。 受公路車輛行駛的限制， 國外工程起重機(jī)在 70 噸級以上， 基本發(fā)展了全路面底盤技 術(shù)，采用獨(dú)立的油氣缸懸掛方式，而中國起重機(jī)產(chǎn)業(yè)則繼續(xù)在汽車板簧式技術(shù)上發(fā)展到 目前的 130 噸級產(chǎn)品。在液壓系統(tǒng)的基本回路方面的發(fā)展趨勢具體如下： （1）在調(diào)壓回路中，采用安全閥 來限制系統(tǒng)最高工作壓力，防止系統(tǒng)過載，對起重機(jī)實現(xiàn)超重起吊安全保護(hù)作用。目前，我國生產(chǎn) 8 噸汽車起重機(jī)的廠家較多，品種也很 雜，不同的廠家和不同的品種，其液壓系統(tǒng)和液壓元件都不一致，給生產(chǎn)、使用及維修 帶來很多麻煩，同時其性能也較低，不適于現(xiàn)代智能高效小型汽車起重機(jī)發(fā)展的需要。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)中間制動一次起重噸位大，動作單 一。 （2）要求起落臂平穩(wěn)，微動性好，變幅在任意允許幅值位置能可靠鎖死。 6. 支腿回路 （1）要求垂直支腿不泄漏，具有很強(qiáng)的自鎖能力（不軟腿） 。同時要求卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)微動性好，起、制動平穩(wěn)，重物停在空中 任意位置能可靠制動。 本系統(tǒng)為雙泵單馬達(dá)、分合流油路、開式系統(tǒng) 如圖 所示，根據(jù)各機(jī)構(gòu)的不同速 度和功率的要求，變幅、伸縮、回轉(zhuǎn)及支腿用小泵 2 供油，起升用大泵 l 供油，起升與 其余各機(jī)構(gòu)都可以進(jìn)行聯(lián)合動作，提高工作效率，同時起升輕載及空載時，泵 2 與泵 l 可以同時合流供給起升，提高起升速度，擴(kuò)大調(diào)速范圍。該形式在一些小噸位汽車起重 機(jī)上有所應(yīng)用。 40 11 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。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。 獨(dú)立伸縮是指各節(jié)伸縮臂無關(guān)聯(lián)地獨(dú)立進(jìn)行伸縮動作。此外為了保證吊臂回 縮時按預(yù)定的順序，不至因自重和耳動阻力變化等因素影響。圖中的雙單向閥 d1 與 d2，其作用是使順序閥中的溢流流入主油道，這樣可 以省去兩根回油管和軟管卷簡。 圖 差積式順序伸縮 圖 單向順序閥順序伸縮 圖 電液換向閥順序伸縮 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ伸縮油缸；S操縱閥；； k 1 .k 2 .k 3 平衡閥； Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ伸縮油缸；S操縱閥； k 1 .k 2 .k 3 平衡閥。因為本機(jī)為輕型起重機(jī)，支腿不外伸，每一支腿可以只 有一個垂直液壓缸，所以支腿回路采用 H 型支腿。 為了提高效率，本輕型起重機(jī)回轉(zhuǎn)、伸縮、變幅回路可以協(xié)調(diào)工作。 為確保支腿能停放在任意 位置并能可靠地鎖住，在支腿液壓缸的控制回路中設(shè)置了雙向液壓鎖。本機(jī)為小噸位吊車采用單個變幅液壓 40 16 缸變幅方式。本系統(tǒng)是利用各油缸有效面積差控制伸縮順，即Ⅰ號伸縮油缸活塞面積大， Ⅱ號伸縮油缸活塞面積小。 吊臂伸出時的油路為： 進(jìn)油路：過濾器 2→液壓泵 3→手動換向閥 5 右位→手動換向閥 14 中位→手動換向 閥 19 右位→平衡閥 18 中的單向閥→伸縮液壓缸下腔。其油路為： 進(jìn)油路：過濾器 2→液壓泵 3→手動換向閥 5 右位→手動換向閥 14 中位→手動換向 閥 19 中位→手動換向閥 20 左(右)位→正反轉(zhuǎn)平衡閥 23→回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)。當(dāng)起升機(jī)構(gòu)工 作時，在系統(tǒng)油壓的作用下，制動器液壓缸使閘塊松開，當(dāng)液壓馬達(dá)停止轉(zhuǎn)動時，在制 動器彈簧的作用下，閘塊將耳抱死進(jìn)行制動。整個系統(tǒng)分為上下兩部分，除液壓泵、過濾器、溢流閥、手動閥組及支腿部分外， 其余元件全部裝在可回轉(zhuǎn)的上車部分。 4)各三位四通手動換向閥均采用了 M 型中位機(jī)能，使換向閥處于中位時能使系統(tǒng)卸 荷，可減少系統(tǒng)的功率損失，適宜于起重機(jī)進(jìn)行間歇性工作。 (2) 查[2]得到確定液壓泵的流量 qv max qv max ≥ K ∑ qv max (37) 式中： K—系統(tǒng)漏油系數(shù)，一般取K=～，這里取K=； ∑ qv max —包括液壓馬達(dá)的最大總流量 Qmax ，同時由于工作過程中用到節(jié)流調(diào)速所以 要加上溢流閥的最小溢流量 Qyl 一般取 Qyl = 10?4 m3 / s = l /min。 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升計算 計算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率 液壓系統(tǒng)工作時，除執(zhí)行元件驅(qū)動外載荷輸出有效功率外，其余功率損失全部轉(zhuǎn)化 40 23 為熱量，使油溫升高。在整個循環(huán)中，依據(jù)經(jīng)驗估算出所需時間為 280 s。 s ?1 0 1 5 8 25 69 6 14 40 5 10 23 若系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，則 Phr = Phc ，油溫不再升高，此時，最大溫差[2] ?T = Phr K1 A1 + K 2 A2 (312) 環(huán)境溫度為 T0 ， T0 =25℃。故: δ 333 = N / mm 2 [δ ] = b = n 4 管道壁厚： δ= pd 22 56 = = 。查[3]表 《液壓泵用 油粘度推薦值》得到所選液壓油的粘度為 63～88mm2/s，查[3]表 《機(jī)械油質(zhì)量指 標(biāo)及應(yīng)用》選 70 號機(jī)械油，代號為 HJ70。根據(jù)工作 壓力及液壓泵的出油進(jìn)內(nèi)徑查[3]表 《技術(shù)規(guī)格》選擇通徑為 16mm。 28 起升快慢電磁閥：根據(jù)工作要求查[3]表 《耳閥機(jī)能》選擇起升快慢電磁閥 33 的型號為 。AB為油缸，A、B 點 為變幅油缸在轉(zhuǎn)臺和吊臂上的鉸點 OO1 為起重機(jī)的回轉(zhuǎn)中心線。用作圖法可得到隨吊臂仰角 α 變化的 α ? h 、α ? K 、α ? M 、 曲線，它反應(yīng)變幅過程中油缸的推力變化情況?！?0176。 （2）變幅液壓缸內(nèi)徑 Db 的確定 由于汽車起重機(jī)的變幅液壓缸是以無桿腔作為工作腔的，所以有公式如下 Db = 4 FQ π PN = 4 105 = 155mm 22 106 =200mm。因此，壁厚為 σ b=（245—200）/2=。 首先，尋找與設(shè)計有關(guān)的資料并且研究設(shè)計方案，進(jìn)行設(shè)計的總體規(guī)劃。在畢業(yè)設(shè)計的過程中不 僅鞏固了我的基礎(chǔ)理論知識，而且使我各個方面的能力有了很大提高。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 3 液壓系統(tǒng)在汽車起重機(jī)上的應(yīng)用 5 2 液壓系統(tǒng)性能分析與原理設(shè)計 22 計算液壓系統(tǒng)的散熱功率 27 閥類元件的選擇 15 吊臂變幅回路 14 本機(jī)液壓系統(tǒng)分析 本 人授權(quán)省級優(yōu)秀學(xué)士學(xué)位論文評選機(jī)構(gòu)將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫 進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。為以后的工作積累了經(jīng)驗，增強(qiáng)了信心。 其次，運(yùn)用所學(xué)的知識對汽車起重機(jī)的液壓系統(tǒng)各個回路進(jìn)行具體的設(shè)計，最終完 成總的液壓系統(tǒng)設(shè)計。 δ s ≥355MPa，伸長率 δ 5 ≥16％，斷面收縮率為ψ ≥40％，沖擊功為 39J。 =140mm。 變幅機(jī)構(gòu)鉸點三角形 1 1 ?1 1 ? 吊臂與油缸的鉸點B一般位于 L到 L吊臂上，故 BC= ? L, L ? ，L =10 .4m，取BC 3 2 ?3 2 ? =5，確定變幅鉸點三角形幾何尺寸[5]。變到 80176。 因為Se Q(R+a)，式(41)可簡化為： FP h = Ql cos α + GB lB cos α (42) 式（42）表明，當(dāng)起重機(jī)的額定載荷Q確定后，油缸的推力 FP 是仰角α和力臂h的函 數(shù)。液壓缸的布置形式有三 種，分別是前傾式、后傾式和后拉式。 （2）回路切換閥 根據(jù)回路切換的工作要求查[3]表 耳閥機(jī)能》 《 選擇 3WMMA 型手動換向閥。查[3]表 《濾油器類型及其特性》選擇燒結(jié)式濾油器。2+） =3935mm =10 m 。取△T=75℃ 表 各種機(jī)械允許油溫/℃ 液壓設(shè)備類型 數(shù)控機(jī)床 一般機(jī)床 正常工作溫度 30～50 30～55 最高允許溫度 55～70 55～70 40 機(jī)車車輛 船舶 冶金機(jī)械、液壓機(jī) 工程機(jī)械、礦山機(jī)械 （1） 油箱散熱面積 A1 的計算 40～60 30～60 40～70 50～80 70～80 80～90 60～90 70～90 25 油箱容積一般為液壓泵流量的 3～8 倍， 由于汽車起重機(jī)的冷卻效果較好， 故取油箱 容量為液壓泵流量的 6 倍，即 V=8 qv max =8= l = m3 。 計算液壓系統(tǒng)的散熱功率 液壓系統(tǒng)的散熱渠道主要是油箱表面，但如果系統(tǒng)的外耳管路較長，在計算散熱功 率 Phc 時，也應(yīng)該考慮管路表面的散熱[2]。對于復(fù)雜系統(tǒng)，由于功率損 失的環(huán)節(jié)太多，通常用下式計算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率[2]： Phr = Pr ? Pc 式中 Pr —液壓系統(tǒng)的總輸入功率； Pc —液壓系統(tǒng)輸出的有效功率。對于汽車起重機(jī)，其液壓系統(tǒng)負(fù)載大、 功率大、精度要求不高。 40 20 3 液壓系統(tǒng)計算 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)主要液壓元件的選擇 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)主要 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)參數(shù)的初定 最大起重量8噸； 最高提升速度 Vmax =18 m / min ； 吊鉤耳輪組倍率為M=6，效率 η 2 =； 鋼絲繩導(dǎo)向耳輪效率 ηα =； 起升卷筒上鋼絲繩最外層直徑 Dmax =400mm； 起升傳動比 i =效率 ηch =； ? P=20MPa。上下兩部分油路 通過中心回轉(zhuǎn)耳頭連通。為避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，在制動器油路中設(shè)置 了單向節(jié)流閥 27。 吊重起升回路 吊重起升是系統(tǒng)的主要工作回路。 吊臂縮回時的油路為： 40 17 進(jìn)油路：過濾器 2→液壓泵 3→手動換向閥 5 右位→手動換向閥 14 中位→手動換向 閥 19 左位→伸縮液壓缸上腔。很顯然 I 號伸縮油缸先伸出，其次是Ⅱ號伸縮油缸伸出。 吊臂變幅運(yùn)動由三位四通手動換向閥 14 控制， 在其 工作過程中， 通過改變手動換向閥 14 開進(jìn)的大小和工作位， 即