【文章內(nèi)容簡介】 吊噸位大的特點，而是利用它臂長特點進(jìn)行高空作業(yè) 。 167。 對液壓系統(tǒng)的要求 根據(jù)汽車起重機(jī)的典型工作狀況對系統(tǒng)的要求主要反映在對以下幾個液壓回路的要求上。 起升回路 （ 1）主、副卷揚(yáng)既能單動，又能同時動作，要求高速動作時能實現(xiàn)合流。 （ 2）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，即二次下滑問題，以及二次下降時的重物或空鉤下滑問題，即二次下降問題。 回轉(zhuǎn)回路 （ 1）具有獨立工作能力。 （ 2）回轉(zhuǎn)制動應(yīng)兼有常閉制動和常開制動（可以自由滑轉(zhuǎn)對中），兩種情況。 變幅回路 （ 1）帶平衡閥保護(hù)裝置。 （ 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。 （ 3）要求在有載荷情況下能微動。 （ 4）平衡閥應(yīng)備有下腔壓力傳感器接口，作為力矩限制器檢測星號源。 伸縮回路 河 南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 本機(jī)伸縮機(jī)構(gòu)采用三節(jié)臂（含有兩個液壓缸 ），本機(jī)采用液壓缸和鋼絲繩相結(jié)合的方式實現(xiàn)同步伸縮，使伸縮機(jī)構(gòu)具有較好的工作特性。 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）。 （ 2）要求各支腿可以進(jìn)行單獨調(diào)整。 （ 3）要求水平支腿伸出距離足夠大，能夠滿足最大吊重而不至于整機(jī)傾翻。 （ 4）要求垂直支腿能夠承載最大起重時的壓力。 （ 5）起重機(jī)行走時不產(chǎn)生掉腿現(xiàn)象。 167。 液壓系統(tǒng)類型的擬定 167。 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、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系統(tǒng)。為了使液壓系統(tǒng)更加易于檢修和使結(jié)構(gòu)更簡單明了，在起升、回轉(zhuǎn)、伸縮、變幅、支腿五個液壓回路中全部采用開式油路。 起升 回 路 設(shè)置 主 、 副 兩套卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)，且由同一液壓馬達(dá)驅(qū)動。兩套卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)可單獨工作，也可共同工作。回路中設(shè)置了平衡閥可防止吊物無控制下降。在卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的控制回路中設(shè)置了重力下降裝置。該回路能實現(xiàn)向液壓馬達(dá)合流供油。起升回路工作頻繁，因此采用單獨液壓泵供油。 由于本機(jī)屬于中型起重機(jī)，回轉(zhuǎn)比較頻繁，所以回轉(zhuǎn)回路采用定量馬達(dá)來實現(xiàn)回轉(zhuǎn)動作，回轉(zhuǎn)回路有單獨的定量泵供油。 伸縮回路有兩節(jié) 伸縮臂和兩個液壓缸，液壓缸與鋼繩組合實現(xiàn)同時伸縮。 起重機(jī)的變幅機(jī)構(gòu)，采用了單缸回路。 支腿回路采用 H 式支腿，此支腿外伸距離大，每一支腿有兩個液壓缸，一個水平的，一個垂直的，支腿外伸后成 H 形。支腿回路的各油缸 回路上 均有一個兩位兩通電磁 換向閥 ，與總回路上的三位四通電液換向閥配合 來實現(xiàn)對各支腿進(jìn)行單獨調(diào)節(jié)和共同伸縮，液控單向閥可以防止支腿軟腿現(xiàn)象。 根據(jù)汽車起重機(jī)的工況，支腿回路、伸縮回路和變幅回路通常單獨工作，河 南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 所以可以采用同一個液壓泵串聯(lián)組合供油。 167。 各機(jī)構(gòu)動作組合、分配及控制 各機(jī)構(gòu)組合情 況 各機(jī)構(gòu)組合情況如圖 21 所示： 圖 21 各機(jī)構(gòu)動作組合情況 支腿機(jī)構(gòu)在起升過程中不能動作，但是支腿回路不工作時其他的回路均不能工作，起升與變幅，伸縮、回轉(zhuǎn)回路要有組合動作功能，回轉(zhuǎn)、伸縮、變幅回路之間不需要組合動作。 但本機(jī)型工作負(fù)載較大，且在組合動作時對操作者要求較高， 因此在實際工作中，不提倡采用組合動作。 動力分配情況 根據(jù)設(shè)計要求、工作情況、起重量等，本機(jī)的動力分配如圖 22 所示。動力元件：兩個定量齒輪泵， 1 個軸向柱塞泵 。 圖 22 動力分配情況 各機(jī)構(gòu)控制情況 河 南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 對于 起升 回路 、 回轉(zhuǎn)回路、變幅回路、 伸縮回路、 支腿 回路都采用了電磁 控制方式，用 手動操作 手柄做操縱工具，其搭配情況如圖 23 所示。 組合動作由 45176。聯(lián)動完成（支腿電液 換向 閥單獨控制，它與支腿油路 電磁換向閥一起安裝在底盤上 ；卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)有手動操 縱 閥控制。 ） 圖 23 操作手柄的工作位置搭配情況 167。 各液壓回路設(shè)計原理及性能分析 167。 起升回路 汽車起重機(jī) 起升 機(jī) 構(gòu)的作用是實現(xiàn)重物的升降運動，控制重物的升降速度，并可使重物停止在空中某一位置，以便進(jìn)行裝卸和 安 裝作業(yè)。 本文所設(shè)計的 液壓傳動 式 起升機(jī)構(gòu)通常由液壓馬達(dá) 、平衡閥、減速器、卷筒、制動器、離合器、滑輪組和吊鉤等組成。 起升回路 的 原理圖如圖 24 所示： 圖 24 起升回路原理圖 河 南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 為了擴(kuò)大起重機(jī)起重機(jī)的應(yīng)用范圍， 起升機(jī)構(gòu) 設(shè)置了主、副卷揚(yáng)兩套裝置。起升機(jī)構(gòu) 由一個液壓馬達(dá)通過機(jī)械減速器驅(qū)動。主、副卷筒支承在同一根傳動軸上，但并不和傳動軸固定連接，而是通過兩套常開式離合器分別與傳動軸聯(lián)系起來。兩卷筒上各有一套常閉式 制動器。 當(dāng)打開制動器，合上離合器時，液壓馬達(dá)才能帶動卷簡轉(zhuǎn)動。若同時松開制動器和離合器，卷筒便可在支承軸上自由轉(zhuǎn)動，進(jìn)行重力下降。 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)如圖 25 所示。 這 種型式結(jié)構(gòu)緊湊，有利于整個機(jī)構(gòu)的布置 。 圖 25 雙卷筒式起升機(jī)構(gòu) 1液壓馬達(dá) 2減速器 3主卷揚(yáng)離合器 4主卷揚(yáng)制動器 5主卷筒 6副卷筒 7副卷揚(yáng)制動器 8副卷揚(yáng)離合器 本文起升回路的工作原理如下： 如圖 24 所示 ， 開機(jī)后 ，液壓泵 7 首先通過液動閥 342 及單向閥 35 向蓄能器 30 供油。當(dāng)蓄能器壓力達(dá)到設(shè)定值后，液動閥 341 左位工作，使順序閥 33 打開，液壓泵 7 可以向起升馬達(dá)供油，同時也使液動閥 342 處于左位，切斷液壓泵向蓄能器供油。操作電液換向閥3 可控制起升馬達(dá)的轉(zhuǎn)向 ，使重物起升或下降 。 操縱制動器和離合器 操縱 閥28 使 處于右位，則制動器液壓缸和離合器液壓缸均與控制油路 壓 力油相 通，離合器接合， 制動器松開，卷筒在起升液壓馬 達(dá)驅(qū)動下轉(zhuǎn)動。 閥 28 處于左位時，卷筒與離合器分開， 同時制動器夾緊，卷筒 不工作。 控制油路的壓力油由蓄能器提供。起升回路的主、副卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)可單獨工作，也可同時工作。通過兩個 制動器和離合器 操縱 閥 可進(jìn)行工作形式的控制。 設(shè)計起升回路時，在滿足起升回路功能的前提下，主要針對以下問題進(jìn)行設(shè)計的。 關(guān)于限速油路問題 河 南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)作帶載下降運動時，如果無控制，必然在重力作用下加快運動速度 ，產(chǎn)生超速下降，造成事故。因此，必須設(shè)置限速油路。目前主要有兩種方法，用平衡閥限速及用單向節(jié)流閥和液控單向閥限速。 兩種方法均是將閥 串聯(lián)在重物下降時的回油路 。使用平衡閥 方法 特點是工作平穩(wěn)，安全可靠，但能量損失較大， 會 使系統(tǒng)油溫升高 。 使 用單向節(jié)流閥和液控單向閥 方法的特點是， 元件簡單，體積小，安全可靠 ，但穩(wěn)定性較差?？紤]到汽車起重機(jī)起升回路的重要性，本文采用平衡閥進(jìn)行限速。 關(guān)于重力下降問題 起重機(jī)為了提高作業(yè)效率，縮短工序間的準(zhǔn)備時間，要求空鉤或帶載 25%的情況下，進(jìn)行重力 下 降，因此一 般 都設(shè)置重力下降裝置。 重力下降的方法有很多 。主要方法有， 使用機(jī)械離合器脫開的方法 、 使用蓄能器控制油路的方法 、 使用腳踏泵控制重力 下 降的方法 、 使用控制油路液壓泵來控制重力下降的方法 等等。 經(jīng)過綜合考慮，結(jié)合起升回路特點，本文采用 腳踏泵 來 控制重力 下 降 。該方法 能夠 控制重物的下降速度， 可 保證重力下降時的安全可靠。也可實現(xiàn)點動下降 ，或者完全 重 力下降 。 關(guān)于合流問題 起重機(jī)向起升回路合流供油，可提高起升速度，擴(kuò)大調(diào)速范圍。本文采用閥內(nèi)合流的方式進(jìn)行設(shè)計。如圖 24 中， 當(dāng) 需要合流 時，電磁閥 4210 處于右位，切斷溢流閥遠(yuǎn)控口。 液壓泵 7 與液壓泵 9 合流。 當(dāng)不合流時，電磁閥 4210 處于左位，使溢流閥遠(yuǎn)控口通油箱，液壓泵 9 卸荷。單向閥 4 的作用是防止液壓泵 7 倒流。 關(guān)于制動器、離合器的控制油路問題 起升回路中制動器與離合器的控制油路比較復(fù)雜， 本文采用了兩個特制的專用操縱閥進(jìn)行油路控制，這樣簡化了回路。回路的壓力油由蓄能器提供，蓄能器具有壓力穩(wěn)定，不受液壓泵影響，使執(zhí)行元件動作穩(wěn)定，安全可靠。 此外，起升回路還設(shè)置了行程限制裝置 。當(dāng)重物上升到極限位置是，電磁閥 429 通電，溢流閥 24 的遠(yuǎn)控口與 與回油路相通，變成卸荷閥，于是主油路 形成短路，停止起升。 回路中還設(shè)置了單向補(bǔ)油閥 133，當(dāng)液壓馬達(dá)制動時，可向其補(bǔ)油。 本文 起升液壓回路的特點是由一個液壓馬達(dá)驅(qū)動的 主、副起升回路 ，由河 南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 帶蓄能器的控制油路對制動器和離合器進(jìn)行控制。由腳踏泵靜壓控 制重力下降，并且可以雙泵閥內(nèi)合流。 167。 回轉(zhuǎn)回路 液壓系統(tǒng)中，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的起動和制動比較頻繁 ，發(fā)熱量較大。因此，對回轉(zhuǎn)回路的設(shè)計及其性能有較高的要求。圖 26 所示的為本文回轉(zhuǎn)回路的原理圖。 為了提高工作效率和整機(jī)的機(jī)動性，汽車起重機(jī) 一般都有回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)， 本文 所 設(shè)計的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)為全回轉(zhuǎn) 式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，即可進(jìn) 行多圈回轉(zhuǎn)運動的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)?；? 圖 26 回轉(zhuǎn)回路原理圖 轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用低速大扭矩液壓馬達(dá)通過減速比較小的減速裝置來驅(qū)動，這種傳動方式結(jié)構(gòu)簡單， 便于布置，同時也可實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。 因回轉(zhuǎn)回路的功率較其他回路較小，故回轉(zhuǎn)回路采用單泵供油的開式回路，可實現(xiàn)功率較好匹配。并且開式回路具有較好的散熱性。 本文回轉(zhuǎn)回路的工作原理如下：開機(jī)后，當(dāng)需要回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)工作時，可通過操縱三位四通電磁換向閥 2 控制液壓馬達(dá)動作。當(dāng)不工作時，閥 2 處于中位，液壓泵 8 通過閥 2 的 M 型中位機(jī)能構(gòu)成的卸荷回路經(jīng)單向閥 41 卸荷，將低能量損失。 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)負(fù)載慣性較大，起、制動頻繁。因此，如何制動顯得格外重要。由于回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用液壓馬達(dá)驅(qū)動，由制動引起的 緩沖補(bǔ)油問題也同樣需要注意。 在滿足回轉(zhuǎn)回路功能的前提下，同時針對這兩個問題了進(jìn)行設(shè)計的。 制動問題 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)制動的方法有兩種，即液壓制動和機(jī)械制動。液壓制動是利用液壓換向閥如 M 型和 O 型 的中位機(jī)能進(jìn)行制動的。液壓 制動的形式 結(jié)構(gòu)簡單，瞬時制動能力大，且可靠，但定位精度不高。 由于液壓馬達(dá) 的內(nèi)漏是不可避免的， 液壓制動形式不能長時間進(jìn)行制動。機(jī)械制動是利用制動器進(jìn)行制動的。這種形式 制動精度較高 ，但操作較費力 。本文采用了液壓制動和機(jī)械制動相結(jié)合的方式進(jìn)行制動，這樣就克服兩者之短，發(fā)揮兩者之長。如圖26 所示，電磁換向閥 2 的 M 型中位機(jī)能形成液壓制動。制動液壓缸 1腳河 南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 踏泵 17 及油箱 44 構(gòu)成了機(jī)械制動裝置。 緩沖補(bǔ)油問題 由于制動過程時間較短，會產(chǎn)生很大沖擊，制動非常猛烈。故需要設(shè)置緩沖裝置，已解決沖擊問題。 液壓馬達(dá)在制動時，有一腔會產(chǎn)生真空，因此需要進(jìn)行補(bǔ)油。如圖 26 所示：單向閥 13 及溢流閥 14 組成了緩沖補(bǔ)油裝置。這種形式的組合可實現(xiàn)雙向緩沖，利用單向閥可以實現(xiàn)完全補(bǔ)油。單向閥 41為補(bǔ)油單向閥 13 提供補(bǔ)油 壓力。 該回轉(zhuǎn)回路工作安全可靠，具有良好的制動性能，同時設(shè)置了緩沖和補(bǔ)油裝置，保證了回路的制動性能。 167。 變幅 回路 為適應(yīng)工作的需要，要求 汽車起重機(jī) 工作臂的位置 (主要是幅角和幅度 )能任意改變，都設(shè)有變幅機(jī)構(gòu)。 本文采用的是液壓傳動的變幅機(jī)構(gòu)。 液壓傳動的變幅機(jī)構(gòu)具有工作平穩(wěn)、結(jié)構(gòu) 輕 便、造型優(yōu)美和易于布置等優(yōu)點 。本文設(shè)計的變幅回路的原理圖如 27 所示 。 變幅回路采用了液壓缸完成變幅動作，按前傾式變幅機(jī)構(gòu)布置（如圖 28所示 ）。 因液壓缸前傾，其對 臂 作用力臂較長，變幅缸推力可小些，故臂的懸臂長度較短，對臂 受力有利 。為了便于布置，采用了單缸變幅的形式。 圖 27 變幅回路原理圖 圖 28 前傾式變幅機(jī)構(gòu) 1臂 2液壓缸 3機(jī)架 本文變幅回路的工作原理如下：開機(jī)后，當(dāng)電液換向閥 13 處于右位時，油液經(jīng)過平衡閥進(jìn)入變幅缸的無桿腔，液壓缸伸出。同理，當(dāng) 電液換向閥 13處于左位時，液壓缸縮回。 汽車起重機(jī)的 變幅機(jī)構(gòu)在吊臂 作業(yè)時，其液壓缸常處于閉鎖狀態(tài)，受負(fù)河 南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 載較大，要求不能無控制自動縮回。 但 變幅缸的內(nèi)漏和外漏會使工作幅度變大而造成重大事故。另外，變幅機(jī)構(gòu)落臂時，因載荷的重力作用，會產(chǎn)生 重力超速現(xiàn)象，需有限速措施。 本文在回路中設(shè)置了平衡閥 202，平衡閥可以保證臂架準(zhǔn)確可靠地停留在某一位置。在變幅缸縮回時，油液需經(jīng)平衡閥 202回油箱，此時閥 202 又起到限速的作用。因此，利用平衡閥 202 可以很好的解決 停留和限速的問題。 為保證工作臂下放到支架上，不致因 缸 有桿腔 受 力過大，使臂拉彎。在變幅缸有桿腔回路上，安裝低壓溢流閥 63。 其調(diào) 定 壓力低于泵的工作壓力，但略高于縮回阻力。以保證工作臂和支架接觸時，臂架和支架受力不致過大。溢流 閥 63 還有 一 個 作用 。 在下降時， 若平衡閥 202 的過流 能力不足，而 使有桿腔 壓力升高， 溢 流閥 63 還可限制 其 壓力值，避免功率