【文章內容簡介】 構成作業(yè)車主要工作機構的液壓回路分成起升機構、變幅機徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 GKZ 高空作業(yè)車液壓 和 電氣 控制 系統(tǒng)設計 14 構、回轉機構、吊臂伸縮機構和支腿收放這幾部分。其中起升機構和回轉機構由液壓馬達控制，吊臂伸縮機構和上下吊臂的動作由液壓缸控制 ,在此次設計中主要是對這兩部分進行液壓設計，而支腿是用于支撐整機，同時調整整機平衡，支腿收放部分在此次設計中不予考慮。重點對上車液壓系統(tǒng)進行分析，各主要回路功能如下： （ 1）起升回路 液壓馬達和起升減速機組成。起升液壓馬達驅動起升減速機旋轉，帶動滾筒將鋼絲繩收進或放出，實現(xiàn)重物 的提升和下降。在液壓馬達的回油路上設有平衡回路，以防止重物自由下落，此外采用馬達制動器控制，考慮到由于液壓馬達存在內泄，平衡閥不能鎖住停在空中的重物，必須靠制動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，用一個由三位四通手動換向閥控制的伸縮液壓缸來改變驅動吊臂的伸出和縮回。為防止因自重而使吊臂下落，油路中設有平衡回路。 （ 3）回轉機構 回轉機構采用液壓作為執(zhí)行元件，液壓馬達通過蝸輪蝸桿減速箱和一對內嚙合的齒輪來驅動轉盤。系統(tǒng)中一個由三位四通手動換向 閥控制轉盤的正轉、反轉和不動三種工況。 （ 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)時因自重而使吊臂下落，在油路中設有平衡回路。 （ 5）支腿回路 關于支腿回路這里省略。 主要機構液壓回路的設計與分析 起升機構的回路設計 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 GKZ 高空作業(yè)車液壓 和 電氣 控制 系統(tǒng)設計 15 圖 起升機構的回路 1液壓泵 2油缸 3換向閥 4梭閥 5平衡閥 6制動器液壓缸 7液壓馬達 (1) 動作分析 如圖 ()所示 開始分析動作控制過程： 換向閥 3 置于右位 液壓泵 ?單向閥 ?換向閥 ? 梭閥 4? 液壓缸 6? 制動器松開 平衡閥 7? 液壓馬達 ? 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? 制動器松開 液壓馬達 換向閥 3 置于中位 馬達不工作，整個回路卸荷，制動器鎖緊實現(xiàn)空中可靠懸?；蚓臀弧? （ 2）性能分析 本回路采用制動器恒壓外控，如果馬達制動器控制采用的為內控，制動器壓力隨徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 GKZ 高空作業(yè)車液壓 和 電氣 控制 系統(tǒng)設計 16 負載變化而變化，在負載壓力小于制動器開啟壓力時，起升會出現(xiàn)抖動現(xiàn)象。另一方面，為了彌補回路的開啟壓力。這種回路特別在空鉤時會出現(xiàn)抖動現(xiàn)象。在回路上增加背壓閥解決抖動現(xiàn)象會使系統(tǒng)效率降低。采用制動器恒壓外控方法，這樣還可以進一步降低平衡閥的開啟壓力，提高 回路效率。 吊重放下此時，平衡閥 5 的遠控口受到壓力油的作用，推動平衡閥的閥芯，調節(jié)其開度，使吊重平穩(wěn)下落。 但這種液壓回路只能靠調節(jié)發(fā)動機轉速和換向閥開度的節(jié)流作用來調速，調速范圍小，能耗大，但它簡單，容易配置，適宜用于這種中小型起重車。 伸縮機構回路設計 圖 伸縮機構回路 (1) 動作分析 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，回縮至基本臂內部，進行起重作業(yè)時，伸縮臂根據需要的起重幅度和 起升高度進行伸縮。該伸縮臂式起重機采用單液壓缸 . 伸出時，平衡閥的遠控口受到壓力油的作用，推動平衡閥的閥芯，調節(jié)其開度，使伸出平穩(wěn)。 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 GKZ 高空作業(yè)車液壓 和 電氣 控制 系統(tǒng)設計 17 回轉機構回路設計 圖 回轉機構回路 （ 1）動作分析 換向閥置于左位 液壓泵 ?換向閥 ?梭閥 ? 液壓缸 ? 制動器松開 左節(jié)流閥 ? 液壓馬達 換向 閥置于右位 液壓泵 ?換向閥 ?梭閥 ? 液壓缸 ? 制動器松開 右節(jié)流閥 ? 液壓馬達 換向閥置于中位 整個回路卸荷，制動器液壓缸在自身彈簧的作用下迅速剎住液壓馬達。 （ 2）性能分析 進行回轉時，液壓馬達輸出動力，通過回轉減速機減速后帶動輸出軸上的小齒輪旋轉，小齒輪與回轉支承的齒圈嚙合，由于回轉支承的齒圈與車架剛性連接，因而回轉減速機帶動與之相連的轉臺回轉 。 如圖 ()所示， 換向閥處在中位時，整個回路卸荷，制動器液壓缸在自身彈簧的作用下迅速剎住液壓馬達。這樣，即使液壓馬達有內泄露也能保證吊臂被迅速制動住 ,保證了安全性。 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 GKZ 高空作業(yè)車液壓 和 電氣 控制 系統(tǒng)設計 18 變幅機構回路設計 圖 變幅機構回路 (1) 動作分析 由于上下臂機構相似，所以只需要分析其中之一即可。 當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 當電磁換向閥處于中位時，液壓缸不運動。 （ 2）性能分析 行駛狀態(tài)時，兩節(jié)工作臂折疊在一起，進行高空作業(yè)時，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、下臂和轉臺鉸接處均設有專門的滑動軸承，保證工作臂轉動時阻力小，運動平穩(wěn)。 . 整體液壓回路設計 結合以上能滿足起升機構、回轉機構、伸縮機構、變幅機構、動作要求的液壓回路 ,完成整體液壓回路設計。如下圖所示： 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 GKZ 高空作業(yè)車液壓 和 電氣 控制 系統(tǒng)設計 19 支 腿 部 分 省 略 圖 整體液壓回路 （ 1）系統(tǒng)分析 系統(tǒng)中只有當單向閥的電磁線圈 Y1 接通，變幅機構和回轉機構才能進行工作 .回轉機構和卷揚機構的馬達外控口都與油箱直接相連，起到一定的保護作用，在每個液壓缸的進回油回路中都設節(jié)流閥調速，在整個系統(tǒng)中安全閥作為系統(tǒng)的安全保證。整個系統(tǒng)設置合理，采用模塊設計。 （ 2）性能分析 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 GKZ 高空作業(yè)車液壓 和 電氣 控制 系統(tǒng)設計 20 系統(tǒng)的設計除應滿足主機要求的功能和性能外，還考慮符合質量輕、體積小、成本低、效率高、結構簡單、使用維護方便等一般要求及工作可靠這一特別重要的要求。 系統(tǒng)設計的出發(fā)點，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)的絕對可靠。前者著眼于效能，后者著眼于安全；實際的設計工作則常常是這兩種觀點不同程度的組合。 在整個液壓系統(tǒng)設計中，考慮到由于液壓馬達存在內泄，平衡閥不能鎖住停在空中的重物，必須靠制動器使重物可靠地停在空中。在開式回路中再次提升重物時，當制動器打開先與系統(tǒng)建立起負載壓力或制動器開啟雖與系統(tǒng)建立起負載同步，但流向馬達的流量如小于馬達的泄露流量，會產生二次下滑。采用壓力記憶回路雖可保證制動器開啟與系統(tǒng)建立起負載壓力同步，但系統(tǒng)復雜。采用負荷傳感回路，可使制動器打開的同時系統(tǒng)壓 力也建立起來，有效地消除因馬達內泄產生的二次下滑現(xiàn)象。 馬達制動器控制采用的為內控，制動器壓力隨負載變化而變化，在負載壓力小于制動器開啟壓力時，起升會出現(xiàn)抖動現(xiàn)象。另一方面，為了彌補回路的開啟壓力。這種回路特別在空鉤時會出現(xiàn)抖動現(xiàn)象。在回路上增加背壓閥解決抖動現(xiàn)象會使系統(tǒng)效率降低。最好的解決辦法是制動器采用恒壓外控。這樣還可以進一步降低平衡閥的開啟壓力，提高回路效率。 [4] 主要液壓元氣件的選擇與計算 液壓泵的確定 根據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) 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 GKZ 高空作業(yè)車液壓 和 電氣 控制 系統(tǒng)設計 21 K 系統(tǒng)泄漏系數，取 ?K ； ?maxQ 同時動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 根據以上求得的 pP 和 Qp ，按系統(tǒng)中擬定的確液壓泵形式，從產品樣本選擇 CBFE型外嚙合單級齒輪泵，它的額定壓力為 16Mpa,額定轉速為 11800/ .minr ? 。 上下臂液壓缸確定 設計液壓缸時，要在分析液壓缸 系統(tǒng)工作情況的基礎上，根據液壓缸在機構中所要完成任務來選擇液壓缸的結構形式，然后按負載、運動要求、最大行程來確定主要尺寸。 ? 上臂液壓缸確定 [5] ①液壓缸內徑 D 的確定 根據載荷力的大小和選定的系統(tǒng)壓力來計算液 壓缸內徑 D 計算公式： D =? 210?pF (3) D 液壓缸內徑（ 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 ,由計算為 ? 105 N S 上臂長度，為 1F 高空作業(yè)車吊籃最大承受力，由計算知為 610? N h 為力距，由計算得 h =。 可得： F ?? 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 GKZ 高空作業(yè)車液壓 和 電氣 控制 系統(tǒng)設計 22 所以 MP akND 16 32 ??? ? ? 按 《 機械設計手冊 4》表 給出的缸筒內徑尺寸系列圓整 D 成標準值 即取 : mmD 80? ② 活塞 桿直徑 d 的確定 根據速度比 的要求來計算活塞桿直徑 ?? 1??Dd (4) d 活塞桿直徑 (m )。 D 液壓缸直徑 (m )。 ? 速度比 液壓缸的往復運動速度比，一般有 和 等幾種，這里取 ? 為 ， 由 《 機械設計手冊 4》表 (P23191)查得 : ? 將 mmD 80? 代入式 (4) 得 : 36d mm? 查 《 機械設計手冊 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，上臂油缸伸出為最大。代入相關數據 可求出此長度為 ： 022 C O Sab ?????? ? 油缸的最大行程一般取此長度的一半 ，參照 (GB2349—1980)如下： 25 50 80 100 125 160 200 250 320 400 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 GKZ 高空作業(yè)車液壓 和 電氣 控制 系統(tǒng)設計 23 500 630 800 1000 1250 1600 2021 2500 3200 4000 取 1250S mm? ④液壓缸結構參數的確定 [5] a) 缸筒壁厚的確定 ? ??? 2 Dpy?