【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 構(gòu)成作業(yè)車主要工作機(jī)構(gòu)的液壓回路分成起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) GKZ 高空作業(yè)車液壓 和 電氣 控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、吊臂伸縮機(jī)構(gòu)和支腿收放這幾部分。其中起升機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由液壓馬達(dá)控制，吊臂伸縮機(jī)構(gòu)和上下吊臂的動(dòng)作由液壓缸控制 ,在此次設(shè)計(jì)中主要是對(duì)這兩部分進(jìn)行液壓設(shè)計(jì)，而支腿是用于支撐整機(jī)，同時(shí)調(diào)整整機(jī)平衡，支腿收放部分在此次設(shè)計(jì)中不予考慮。重點(diǎn)對(duì)上車液壓系統(tǒng)進(jìn)行分析，各主要回路功能如下： （ 1）起升回路 液壓馬達(dá)和起升減速機(jī)組成。起升液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)起升減速機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)滾筒將鋼絲繩收進(jìn)或放出，實(shí)現(xiàn)重物 的提升和下降。在液壓馬達(dá)的回油路上設(shè)有平衡回路，以防止重物自由下落，此外采用馬達(dá)制動(dòng)器控制，考慮到由于液壓馬達(dá)存在內(nèi)泄，平衡閥不能鎖住停在空中的重物，必須靠制動(dòng)器使重物可靠地停在空中。 （ 2）伸縮回路 起重吊臂有基本臂和伸縮臂組成，伸縮臂套在基本臂之中，用一個(gè)由三位四通手動(dòng)換向閥控制的伸縮液壓缸來改變驅(qū)動(dòng)吊臂的伸出和縮回。為防止因自重而使吊臂下落，油路中設(shè)有平衡回路。 （ 3）回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用液壓作為執(zhí)行元件，液壓馬達(dá)通過蝸輪蝸桿減速箱和一對(duì)內(nèi)嚙合的齒輪來驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤。系統(tǒng)中一個(gè)由三位四通手動(dòng)換向 閥控制轉(zhuǎn)盤的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和不動(dòng)三種工況。 （ 4）變幅回路 變幅就是用液壓缸來改變上下臂的角度。變幅液壓缸由三位四通電磁換向閥來控制，為防止在變幅作業(yè)時(shí)因自重而使吊臂下落，在油路中設(shè)有平衡回路。 （ 5）支腿回路 關(guān)于支腿回路這里省略。 主要機(jī)構(gòu)液壓回路的設(shè)計(jì)與分析 起升機(jī)構(gòu)的回路設(shè)計(jì) 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) GKZ 高空作業(yè)車液壓 和 電氣 控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 圖 起升機(jī)構(gòu)的回路 1液壓泵 2油缸 3換向閥 4梭閥 5平衡閥 6制動(dòng)器液壓缸 7液壓馬達(dá) (1) 動(dòng)作分析 如圖 ()所示 開始分析動(dòng)作控制過程： 換向閥 3 置于右位 液壓泵 ?單向閥 ?換向閥 ? 梭閥 4? 液壓缸 6? 制動(dòng)器松開 平衡閥 7? 液壓馬達(dá) ? 吊重起升 換向閥 3 置于左位 液壓泵 ?單向閥 ?換向閥 ? 梭閥 4? 液壓缸 6? 制動(dòng)器松開 液壓馬達(dá) 換向閥 3 置于中位 馬達(dá)不工作，整個(gè)回路卸荷，制動(dòng)器鎖緊實(shí)現(xiàn)空中可靠懸停或就位。 （ 2）性能分析 本回路采用制動(dòng)器恒壓外控，如果馬達(dá)制動(dòng)器控制采用的為內(nèi)控，制動(dòng)器壓力隨徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) GKZ 高空作業(yè)車液壓 和 電氣 控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 負(fù)載變化而變化，在負(fù)載壓力小于制動(dòng)器開啟壓力時(shí)，起升會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象。另一方面，為了彌補(bǔ)回路的開啟壓力。這種回路特別在空鉤時(shí)會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象。在回路上增加背壓閥解決抖動(dòng)現(xiàn)象會(huì)使系統(tǒng)效率降低。采用制動(dòng)器恒壓外控方法，這樣還可以進(jìn)一步降低平衡閥的開啟壓力，提高 回路效率。 吊重放下此時(shí)，平衡閥 5 的遠(yuǎn)控口受到壓力油的作用，推動(dòng)平衡閥的閥芯，調(diào)節(jié)其開度，使吊重平穩(wěn)下落。 但這種液壓回路只能靠調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和換向閥開度的節(jié)流作用來調(diào)速，調(diào)速范圍小，能耗大，但它簡(jiǎn)單，容易配置，適宜用于這種中小型起重車。 伸縮機(jī)構(gòu)回路設(shè)計(jì) 圖 伸縮機(jī)構(gòu)回路 (1) 動(dòng)作分析 換向閥置于左位 液壓泵 ?單向閥 ?換向閥 ? 液壓缸（ 伸縮臂伸出） ? 平衡閥 ? 油箱 換向閥置于右位 液壓泵 ?單向閥 ?換向閥 ? 平衡閥中的單向閥 ? 液壓缸 ? 油箱 換向閥置于中位 伸縮臂不伸縮工作 （ 2）性能分析 該高空作業(yè)車工作下臂兼做起重基本臂，伸縮臂由伸縮油缸控制，不工作時(shí)，回縮至基本臂內(nèi)部，進(jìn)行起重作業(yè)時(shí)，伸縮臂根據(jù)需要的起重幅度和 起升高度進(jìn)行伸縮。該伸縮臂式起重機(jī)采用單液壓缸 . 伸出時(shí)，平衡閥的遠(yuǎn)控口受到壓力油的作用，推動(dòng)平衡閥的閥芯，調(diào)節(jié)其開度，使伸出平穩(wěn)。 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) GKZ 高空作業(yè)車液壓 和 電氣 控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)回路設(shè)計(jì) 圖 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)回路 （ 1）動(dòng)作分析 換向閥置于左位 液壓泵 ?換向閥 ?梭閥 ? 液壓缸 ? 制動(dòng)器松開 左節(jié)流閥 ? 液壓馬達(dá) 換向 閥置于右位 液壓泵 ?換向閥 ?梭閥 ? 液壓缸 ? 制動(dòng)器松開 右節(jié)流閥 ? 液壓馬達(dá) 換向閥置于中位 整個(gè)回路卸荷，制動(dòng)器液壓缸在自身彈簧的作用下迅速剎住液壓馬達(dá)。 （ 2）性能分析 進(jìn)行回轉(zhuǎn)時(shí)，液壓馬達(dá)輸出動(dòng)力，通過回轉(zhuǎn)減速機(jī)減速后帶動(dòng)輸出軸上的小齒輪旋轉(zhuǎn)，小齒輪與回轉(zhuǎn)支承的齒圈嚙合，由于回轉(zhuǎn)支承的齒圈與車架剛性連接，因而回轉(zhuǎn)減速機(jī)帶動(dòng)與之相連的轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn) 。 如圖 ()所示， 換向閥處在中位時(shí)，整個(gè)回路卸荷，制動(dòng)器液壓缸在自身彈簧的作用下迅速剎住液壓馬達(dá)。這樣，即使液壓馬達(dá)有內(nèi)泄露也能保證吊臂被迅速制動(dòng)住 ,保證了安全性。 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) GKZ 高空作業(yè)車液壓 和 電氣 控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 變幅機(jī)構(gòu)回路設(shè)計(jì) 圖 變幅機(jī)構(gòu)回路 (1) 動(dòng)作分析 由于上下臂機(jī)構(gòu)相似，所以只需要分析其中之一即可。 當(dāng)電磁換向閥置于左位 液壓泵 ?換向閥 ?左向節(jié)流閥 ? 左平衡閥 ? 液壓缸 ? 右平衡閥 ? 右節(jié)流閥 ? 換向閥 ?油箱 當(dāng)電磁換向閥置于右位 液壓泵 ?換向閥 ?右向節(jié)流閥 ? 右平衡閥 ? 液壓缸 ? 左平衡閥 ? 左節(jié)流閥 ? 換向閥 ?油箱 當(dāng)電磁換向閥處于中位時(shí)，液壓缸不運(yùn)動(dòng)。 （ 2）性能分析 行駛狀態(tài)時(shí)，兩節(jié)工作臂折疊在一起，進(jìn)行高空作業(yè)時(shí)，兩節(jié)工作臂分別由上下臂油缸舉升升展至一定高度，將工作人員送至工作位置。上臂和下臂、下臂和轉(zhuǎn)臺(tái)鉸接處均設(shè)有專門的滑動(dòng)軸承，保證工作臂轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)阻力小，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。 . 整體液壓回路設(shè)計(jì) 結(jié)合以上能滿足起升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、伸縮機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、動(dòng)作要求的液壓回路 ,完成整體液壓回路設(shè)計(jì)。如下圖所示： 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) GKZ 高空作業(yè)車液壓 和 電氣 控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 支 腿 部 分 省 略 圖 整體液壓回路 （ 1）系統(tǒng)分析 系統(tǒng)中只有當(dāng)單向閥的電磁線圈 Y1 接通，變幅機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)才能進(jìn)行工作 .回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的馬達(dá)外控口都與油箱直接相連，起到一定的保護(hù)作用，在每個(gè)液壓缸的進(jìn)回油回路中都設(shè)節(jié)流閥調(diào)速，在整個(gè)系統(tǒng)中安全閥作為系統(tǒng)的安全保證。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)置合理，采用模塊設(shè)計(jì)。 （ 2）性能分析 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) GKZ 高空作業(yè)車液壓 和 電氣 控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)除應(yīng)滿足主機(jī)要求的功能和性能外，還考慮符合質(zhì)量輕、體積小、成本低、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用維護(hù)方便等一般要求及工作可靠這一特別重要的要求。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)，可以是充分發(fā)揮其組成元件的 工作性能，也可以是著重追求其工作狀態(tài)的絕對(duì)可靠。前者著眼于效能，后者著眼于安全；實(shí)際的設(shè)計(jì)工作則常常是這兩種觀點(diǎn)不同程度的組合。 在整個(gè)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，考慮到由于液壓馬達(dá)存在內(nèi)泄，平衡閥不能鎖住停在空中的重物，必須靠制動(dòng)器使重物可靠地停在空中。在開式回路中再次提升重物時(shí)，當(dāng)制動(dòng)器打開先與系統(tǒng)建立起負(fù)載壓力或制動(dòng)器開啟雖與系統(tǒng)建立起負(fù)載同步，但流向馬達(dá)的流量如小于馬達(dá)的泄露流量，會(huì)產(chǎn)生二次下滑。采用壓力記憶回路雖可保證制動(dòng)器開啟與系統(tǒng)建立起負(fù)載壓力同步，但系統(tǒng)復(fù)雜。采用負(fù)荷傳感回路，可使制動(dòng)器打開的同時(shí)系統(tǒng)壓 力也建立起來，有效地消除因馬達(dá)內(nèi)泄產(chǎn)生的二次下滑現(xiàn)象。 馬達(dá)制動(dòng)器控制采用的為內(nèi)控，制動(dòng)器壓力隨負(fù)載變化而變化，在負(fù)載壓力小于制動(dòng)器開啟壓力時(shí)，起升會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象。另一方面，為了彌補(bǔ)回路的開啟壓力。這種回路特別在空鉤時(shí)會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象。在回路上增加背壓閥解決抖動(dòng)現(xiàn)象會(huì)使系統(tǒng)效率降低。最好的解決辦法是制動(dòng)器采用恒壓外控。這樣還可以進(jìn)一步降低平衡閥的開啟壓力，提高回路效率。 [4] 主要液壓元?dú)饧倪x擇與計(jì)算 液壓泵的確定 根據(jù)泵的壓力和流量選取適合的液壓泵 1．確定液壓泵最大工作壓力 pP PPPp ???? 1 (1) pP 液壓泵最大工作壓力 1P 液壓缸的最大工作壓力， MpaP 161 ? ??P 管路損失。取 MpaP ??? 則 M p aPPP p ??????? 2．確定液壓泵 的流量 Qp )( m ax?? QKQP (2) 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) GKZ 高空作業(yè)車液壓 和 電氣 控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 K 系統(tǒng)泄漏系數(shù)，取 ?K ； ?maxQ 同時(shí)動(dòng)作液壓缸最大總流量，取 m in/113m ax LQ ?? )( m ax?? QKQP m in/ L??? 系統(tǒng)中有溢流閥 等，取溢流量等總和 3 min/L 。 即： 113 3 138 .6PQ ? ? ? ?min/L 根據(jù)以上求得的 pP 和 Qp ，按系統(tǒng)中擬定的確液壓泵形式，從產(chǎn)品樣本選擇 CBFE型外嚙合單級(jí)齒輪泵，它的額定壓力為 16Mpa,額定轉(zhuǎn)速為 11800/ .minr ? 。 上下臂液壓缸確定 設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)，要在分析液壓缸 系統(tǒng)工作情況的基礎(chǔ)上，根據(jù)液壓缸在機(jī)構(gòu)中所要完成任務(wù)來選擇液壓缸的結(jié)構(gòu)形式，然后按負(fù)載、運(yùn)動(dòng)要求、最大行程來確定主要尺寸。 ? 上臂液壓缸確定 [5] ①液壓缸內(nèi)徑 D 的確定 根據(jù)載荷力的大小和選定的系統(tǒng)壓力來計(jì)算液 壓缸內(nèi)徑 D 計(jì)算公式： D =? 210?pF (3) D 液壓缸內(nèi)徑（ m） F 液壓缸推力（ kM） p 選定的工作壓力 16MP SFSGFh ????? 1)21( G上臂自重 ,由計(jì)算為 ? 105 N S 上臂長(zhǎng)度，為 1F 高空作業(yè)車吊籃最大承受力，由計(jì)算知為 610? N h 為力距，由計(jì)算得 h =。 可得： F ?? 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) GKZ 高空作業(yè)車液壓 和 電氣 控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 所以 MP akND 16 32 ??? ? ? 按 《 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 4》表 給出的缸筒內(nèi)徑尺寸系列圓整 D 成標(biāo)準(zhǔn)值 即取 : mmD 80? ② 活塞 桿直徑 d 的確定 根據(jù)速度比 的要求來計(jì)算活塞桿直徑 ?? 1??Dd (4) d 活塞桿直徑 (m )。 D 液壓缸直徑 (m )。 ? 速度比 液壓缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度比，一般有 和 等幾種，這里取 ? 為 ， 由 《 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 4》表 (P23191)查得 : ? 將 mmD 80? 代入式 (4) 得 : 36d mm? 查 《 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 4》表 液壓缸活塞桿外徑尺寸系列 取液壓缸活塞桿外徑尺寸 36d mm? ③ 液壓缸行程 S 的確定 由于上下臂工作狀態(tài)最大夾角為 0752? 時(shí)，上臂油缸伸出為最大。代入相關(guān)數(shù)據(jù) 可求出此長(zhǎng)度為 ： 022 C O Sab ?????? ? 油缸的最大行程一般取此長(zhǎng)度的一半 ，參照 (GB2349—1980)如下： 25 50 80 100 125 160 200 250 320 400 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) GKZ 高空作業(yè)車液壓 和 電氣 控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 500 630 800 1000 1250 1600 2021 2500 3200 4000 取 1250S mm? ④液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 [5] a) 缸筒壁厚的確定 ? ??? 2 Dpy?