【正文】 示為安裝在專用汽車底盤上的伸縮臂式液壓汽車起重機(jī)。1 緒論 汽車起重機(jī)概述在底盤上裝設(shè)起重設(shè)備完成吊裝任務(wù)的汽車稱為汽車起重機(jī)。目錄前言 11 緒論 2 汽車起重機(jī)概述 2 國(guó)外汽車起重機(jī)發(fā)展概況及發(fā)展趨勢(shì) 2 國(guó)外汽車起重機(jī)發(fā)展概況 2 國(guó)外汽車起重機(jī)發(fā)展趨勢(shì) 4 國(guó)內(nèi)汽車起重機(jī)的發(fā)展概況和發(fā)展趨勢(shì) 5 國(guó)內(nèi)汽車起重機(jī)的發(fā)展概況 5 國(guó)內(nèi)汽車起重機(jī)發(fā)展趨勢(shì) 6 汽車起重機(jī)上液壓系統(tǒng)的特點(diǎn) 7 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)的運(yùn)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 8 課題意義和主要研究任務(wù) 92 QY25K汽車起重機(jī)工況分析 10 QY25K汽車起重機(jī)簡(jiǎn)介 10 QY25K汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)組成及特點(diǎn) 11 11 11 QY25K汽車起重機(jī)的各組合、分配及控制 12 QY25K 汽車起重機(jī)的整機(jī)技術(shù)參數(shù) 13 QY25K汽車起重機(jī)的工作等級(jí) 15 典型工況分析及對(duì)系統(tǒng)要求 16 16 副臂的作業(yè)情況 16 三個(gè)以上機(jī)構(gòu)的組合作業(yè)情況 16 典型工況的確定 16 系統(tǒng)要求 17 QY25K汽車起重機(jī)主機(jī)的工況分析 18 運(yùn)動(dòng)分析 18 動(dòng)力分析 19 液壓馬達(dá)的負(fù)載 203 QY25K汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 QY25K汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)額定壓力的確定 22 QY25K汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)的基本回路設(shè)計(jì) 22 起升機(jī)構(gòu)回路的設(shè)計(jì) 22 變幅、伸縮機(jī)構(gòu)回路的設(shè)計(jì) 23 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)回路的設(shè)計(jì) 24 支腿機(jī)構(gòu)回路的設(shè)計(jì) 25 液壓系統(tǒng)的控制分析 27 負(fù)荷傳感 27 恒功率控制 28 QY25K汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖 294 QY25K汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)參數(shù)的計(jì)算 30 變幅機(jī)構(gòu) 30 變幅液壓缸的受力分析 30 變幅機(jī)構(gòu)鉸點(diǎn)三角形 31 變幅液壓缸的推力計(jì)算 33 變幅液壓缸性能參數(shù)的確定 34 38 按三點(diǎn)支撐的壓力計(jì)算 38 40 液壓缸尺寸的確定 40 液壓缸伸縮速度及流量的計(jì)算 435 液壓系統(tǒng)元件選型 45 液壓馬達(dá)和液壓泵的選擇計(jì)算 45 主、副卷?yè)P(yáng)馬達(dá)和泵的選擇 45 回轉(zhuǎn)回路、支腿回路馬達(dá)和回轉(zhuǎn)泵的選擇 46 伸縮變幅回路泵的選擇 48 液壓閥的選擇 49 51 51 油箱選擇 53 濾油器的選擇 55 液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)（液壓油）的選擇 55 QY25K汽車起重機(jī)主要元件明細(xì)表 556 系統(tǒng)各回路性能計(jì)算 56 56 管路系統(tǒng)容積效率及壓力效率計(jì)算 56 壓力損失 56 管路系統(tǒng)總效率 57 57 起升回路 57 58 59 597 QY25K汽車起重機(jī)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性分析 618 結(jié) 論 62致 謝 63參考文獻(xiàn) 64附錄A 65附錄B 7159 / 63前言工程起重機(jī)是各種工程建筑廣泛應(yīng)用的重要起重設(shè)備,是用來(lái)對(duì)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。我國(guó)新一代汽車起重機(jī)產(chǎn)品，起重作業(yè)的操作方式，大面積應(yīng)用先導(dǎo)比例控制，具有良好的微調(diào)性能和精控性能，操作力小，不易疲勞。圖12為QY25K型汽車起重機(jī)。(3)技術(shù)先進(jìn)，及時(shí)采用世界最新的技術(shù)成果。市場(chǎng)總的趨勢(shì)式供大于求，面對(duì)激烈競(jìng)爭(zhēng)，國(guó)外各大公司除了紛紛增加投資、擴(kuò)大生產(chǎn)、提高自身的競(jìng)爭(zhēng)能力外，還通過(guò)聯(lián)合或兼并來(lái)提高在國(guó)際市場(chǎng)的份額。起重機(jī)采用模塊單元化設(shè)計(jì)，不僅是一種設(shè)計(jì)方法的改革，而且將影響整個(gè)起重機(jī)行業(yè)的技術(shù)、生產(chǎn)和管理水平，老產(chǎn)品的更新?lián)Q代，新產(chǎn)品的研制速度都將大大加快。許多專家認(rèn)為，高速發(fā)展的市場(chǎng)，是中國(guó)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。 國(guó)內(nèi)汽車起重機(jī)發(fā)展趨勢(shì)近年來(lái)隨著建筑工程規(guī)模不斷擴(kuò)大，起重安裝工程量越來(lái)越大，尤其是現(xiàn)代化大型石油、化工、冶煉、電站以及高層建筑的安裝作業(yè)逐年增多。最大額定起重量為1000T 。5)廣泛采用液壓技術(shù)由于液壓傳動(dòng)具有體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，能無(wú)極調(diào)速，容易布置，操縱輕便，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)和工作安全等優(yōu)點(diǎn)，因此，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外各種類型的起重機(jī)廣泛采用液壓傳動(dòng)。1)在起重機(jī)的結(jié)構(gòu)和技術(shù)性能上的優(yōu)點(diǎn)： 來(lái)自汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)油泵轉(zhuǎn)換到工作機(jī)構(gòu)，其間可以獲得很大的傳動(dòng)比，省去了機(jī)械傳動(dòng)所需的復(fù)雜而笨重的傳動(dòng)裝置。此種起重機(jī)作業(yè)效率高，輔助時(shí)間短，因而提高了起重機(jī)總使用期間的利用率，對(duì)加速實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化大有好處。 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)的運(yùn)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)最早的汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)常用單泵供油，后來(lái)為了滿足起升、變幅、后來(lái)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。 對(duì)于具5節(jié)以上伸縮臂的液壓系統(tǒng)，采用單缸插銷伸縮機(jī)構(gòu)，這種伸縮機(jī)構(gòu)自重輕，能大幅提高起重機(jī)的起重性能，能有效地控制整機(jī)的重量，通過(guò)采用多油口和多平衡閥的油路來(lái)提高伸縮的效率。因此，設(shè)計(jì)這樣一款汽車起重機(jī)不僅很有必要而且是可行的。圖21 汽車起重機(jī)外形簡(jiǎn)圖Figure 21 truck crane dimension sketchQY25K型汽車起重機(jī)是一種中小型起重機(jī)，這種起重機(jī)的作業(yè)操作，主要通過(guò)手動(dòng)操縱來(lái)實(shí)現(xiàn)多缸各自動(dòng)作。新型下車多路換向閥由于增加了限壓閥，可有效防止水平液壓缸活塞桿彎曲。主副卷?yè)P(yáng)回路中設(shè)有壓力記憶閥，防止二次起升下墜，緩沖補(bǔ)油和自動(dòng)冷熱油交換等裝置。伸縮、變幅回路在工作時(shí)只能一個(gè)單獨(dú)工作，用電液比例換向閥來(lái)控制它們的伸縮速度。 QY25K汽車起重機(jī)的各組合、分配及控制1. 各機(jī)構(gòu)組合情況圖22 各機(jī)構(gòu)動(dòng)作組合情況Figure 22 institutions action bination支腿機(jī)構(gòu)在起升過(guò)程中不能動(dòng)作，但是支腿回路不工作時(shí)其他的回路均不能工作，起升與變幅，伸縮、回轉(zhuǎn)回路要有組合動(dòng)作功能，回轉(zhuǎn)、伸縮、變幅回路之間不需要組合動(dòng)作。工作循環(huán)次數(shù)表征起重機(jī)的利用程度，是起重機(jī)分級(jí)的基本參數(shù)之一。表23 起重機(jī)利用等級(jí) Crane by grade 利用等級(jí)總的工作循環(huán)次數(shù)/N起重機(jī)使用情況利用等級(jí)總的工作循環(huán)次數(shù)/N起重機(jī)使用情況5經(jīng)常中等的使用1不經(jīng)常繁忙使用不經(jīng)常使用24繁忙的使用經(jīng)常清閑的使用4 典型工況分析及對(duì)系統(tǒng)要求 汽車起重機(jī)工作中主要用到的機(jī)構(gòu)是主、副卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；在重物下降定位時(shí)常常用到變幅機(jī)構(gòu)。本機(jī)為中型起重機(jī)實(shí)現(xiàn)功能沒(méi)有大型的多，操作也沒(méi)大型的那么復(fù)雜，采用電液比例伺服系統(tǒng)來(lái)控制，操作靈活穩(wěn)定，因此，對(duì)操作人員要求不是很高。主卷?yè)P(yáng)起升－回轉(zhuǎn)－變幅－下降(中間制動(dòng)一次）利用它臂長(zhǎng)特點(diǎn)起吊小起重量高空作業(yè) 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。(3)要求在有載荷情況下能微動(dòng)。(2)要求各支腿可以進(jìn)行單獨(dú)調(diào)整。該圖清楚的表明了汽車起重機(jī)的主液壓缸的工作循環(huán)分別由快速下行、減速下行、壓制、保壓、泄壓慢回和快速回程六個(gè)階段組成。例如采用單定量泵供油，只需計(jì)算工進(jìn)階段的總負(fù)載力，若簡(jiǎn)單系統(tǒng)采用限壓式變量泵或雙聯(lián)泵供油，則只需計(jì)算快速階段和工進(jìn)階段的總負(fù)載力。3 QY25K汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) QY25K汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)額定壓力的確定系統(tǒng)工作壓力應(yīng)按整機(jī)性能要求，考慮經(jīng)濟(jì)性和液壓技術(shù)現(xiàn)有水平確定。 QY25K汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)的基本回路設(shè)計(jì) 起升機(jī)構(gòu)回路的設(shè)計(jì)起升機(jī)構(gòu)是起重機(jī)械的主要機(jī)構(gòu)，用以實(shí)現(xiàn)重物的升降運(yùn)動(dòng)。最常見(jiàn)的液壓變幅機(jī)構(gòu)是用雙作用液壓缸作液動(dòng)機(jī)，也有采用液壓馬達(dá)和柱塞缸。平衡閥不僅能防止超速下行，也能保證整個(gè)下降過(guò)程為勻速過(guò)程。stretching hydraulic circuit circuit diagram 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)回路的設(shè)計(jì) 工程起重機(jī)能將起重物送到指定工作范圍內(nèi)的任意空間位置，除了依靠起升機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)重物的垂直位移外，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是實(shí)現(xiàn)水平位移的方法之一，盡管此種運(yùn)動(dòng)形式的水平移動(dòng)范圍有限，但所需功率小，要求也比較簡(jiǎn)單，故在大多數(shù)工程起重機(jī)中被采用，而且一般還都設(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)。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)。H式支腿，此支腿外伸距離大，每一支腿有兩個(gè)液壓缸，一水平的(或略帶傾斜的)，一垂直的支承液壓缸，支腿外伸后呈H形。也就是要使支腿中心連線內(nèi)、外的力矩處于平衡狀態(tài)。負(fù)荷傳感系統(tǒng)可根據(jù)負(fù)載的變化，對(duì)泵流量作相應(yīng)的調(diào)節(jié)，使換向閥(包括回轉(zhuǎn)閥)節(jié)流點(diǎn)前后的壓差保持不變，即泵的壓力總是等于負(fù)荷壓力與此節(jié)流壓差之和，使泵流量始終與換向閥上調(diào)節(jié)的流量需求相適應(yīng)。2)負(fù)荷傳感系統(tǒng)工作原理變量泵通過(guò)檢測(cè)和維持泵出口壓力和負(fù)載壓力之差，使泵的流量?jī)H決定于系統(tǒng)回路中換向閥開(kāi)口大小，與負(fù)荷壓力無(wú)關(guān)。目前，國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)的恒功率控制方案按提供的控制力可分為：液壓力——彈簧力平衡方式；電磁力——彈簧力平衡方式。因臂的懸臂長(zhǎng)度較短，對(duì)臂受力有利大多數(shù)全液壓汽車起重機(jī)都采用此布置形式。通常在設(shè)計(jì)三鉸點(diǎn)時(shí)，是通過(guò)作圖和計(jì)算相結(jié)合的方法得到的，這種方法對(duì)變幅油缸受力、油缸參數(shù)是否合理以及整機(jī)重量、橋荷分配和起重性能的影響均不清楚。= =4027mm。有油缸力臂L=1338mm。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(wú)桿腔作為工作腔的，所以有公式如下 m2 （49）式中：F1—變幅油缸最大軸向阻力，F(xiàn)1=150KN。 ——缸筒材料的許用應(yīng)力，MPa.其中為缸筒材料的屈服強(qiáng)度，缸筒材料為45鋼無(wú)縫鋼管，故=600MPa，n為安全系數(shù)，取n=2。液壓缸的穩(wěn)定性條件為 (417)式中：F——為液壓缸的活塞桿最大載荷， ——為活塞桿縱向彎曲破壞的臨界載荷 nk——為穩(wěn)定安全系數(shù)，一般取n=2~4,現(xiàn)取3。(5)導(dǎo)向套長(zhǎng)度A和活塞B的計(jì)算B==88mmA==140mm2)水平液壓油缸尺寸的確定(1)水平液壓缸內(nèi)徑Db的確定由于汽車起重機(jī)的變幅液壓缸是以無(wú)桿腔作為工作腔的，所以有公式如下 m2 （434）式中：F1—水平液壓缸最大軸向阻力，F(xiàn)1=100KN。額定壓力 40 Mpa。允許轉(zhuǎn)速 6300r/min。 mm （435）參考表41 液壓缸尺寸系列取液壓缸內(nèi)徑Db=100mm。當(dāng)活塞桿細(xì)長(zhǎng)比時(shí)， (418)當(dāng)活塞桿細(xì)長(zhǎng)比時(shí)， (419）材料為中碳鋼，m為柔性系數(shù)、fc為材料強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)值、α為實(shí)驗(yàn)常數(shù)，依據(jù)表，取值分別為8490 MPa、1/5000；n為末端條件系數(shù)，依據(jù)表，為兩端鉸接形式，取值為1；活塞桿細(xì)長(zhǎng)比L/k=2800/125==85；所以 （420） =108 N 有FK/nk=108/3=107 N≥F=105N即穩(wěn)定性良好。因此A==130mm9)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 （415）式中：hb—缸底厚度； —液壓缸內(nèi)徑； —試驗(yàn)壓力； —缸底材料的許用應(yīng)力。 mm （410）參考表41 液壓缸尺寸系列取液壓缸內(nèi)徑Db=160mm。 ～3m，此時(shí)=67176。分別取為2600mm、4000mm。設(shè)r為動(dòng)搖桿OB的長(zhǎng)度，d為機(jī)架OA長(zhǎng)度，L為AB長(zhǎng)度，為搖桿OB的擺角，為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)角，符號(hào)角碼1和2分別表示機(jī)構(gòu)處于初始位置和終止位置，=現(xiàn)取18176。AB為油缸，A、B點(diǎn)為變幅油缸在轉(zhuǎn)臺(tái)和吊臂上的鉸點(diǎn)OO1為起重機(jī)的回轉(zhuǎn)中心線。本機(jī)提出一種包含壓力反饋與位移反饋修正、輸出功率可調(diào)、控制精度較高的恒功率控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。工作時(shí)，泵出口壓力油連續(xù)不斷地進(jìn)入偏置活塞，使偏置活塞推動(dòng)變量泵斜盤向全排量方向擺動(dòng)。另外，負(fù)荷傳感系統(tǒng)使起重機(jī)具有良好的復(fù)臺(tái)操作性。2)下車液壓支腿共有五個(gè)工作狀態(tài)：(1)無(wú)工作(2)水平同步伸(3)水平同步縮(4)垂直同步伸(5)垂直同步縮3)五個(gè)不同的工作狀態(tài)的過(guò)程分析：第一種：無(wú)動(dòng)作，液壓油經(jīng)過(guò)吸油濾清器過(guò)濾被32號(hào)泵吸入下車主油路，油壓超過(guò)規(guī)定的壓力值時(shí)（液壓表控制）一部分經(jīng)溢流閥流回主回油路經(jīng)回油濾油器回油箱，另一部分經(jīng)K3進(jìn)入起重機(jī)上車，循環(huán)一周后經(jīng)K2回油箱。H式支腿對(duì)地面適應(yīng)性好，易于調(diào)平，廣泛采用在中、大型起重機(jī)上。通過(guò)齒輪、蝸桿機(jī)構(gòu)減速，轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)速度為1r/min～3 r/min。一般來(lái)說(shuō)，原動(dòng)機(jī)的選擇是由起重機(jī)的總動(dòng)力源所決定的。采用液壓驅(qū)動(dòng)時(shí)，執(zhí)行元件選用液壓油缸，利用缸體和活塞桿的相對(duì)運(yùn)動(dòng)推動(dòng)下級(jí)吊臂的伸縮。液壓油路設(shè)計(jì)原理圖如圖33所示。圖31 起升機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖Figure 31 lifting mechanism diagram起升液壓油路回路起到使重物升降的作用。系統(tǒng)的工作壓力越高，各液壓元件及管路系統(tǒng)的尺寸就越小。 工作負(fù)載力矩可能是定值，也可能隨時(shí)間變化，應(yīng)根據(jù)機(jī)器工作條件進(jìn)行具體分析。圖26為三種類型液壓缸的v—