【導(dǎo)讀】起重機(jī)液壓系統(tǒng)主要用來(lái)控制起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等。本設(shè)計(jì)對(duì)輪胎起重。一定的介紹與總結(jié)。按照液壓性能參數(shù)進(jìn)行元件的選擇計(jì)算，對(duì)變幅、伸縮、支腿油缸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)并

　　

【正文】 了制動(dòng) 器。當(dāng)起升機(jī)構(gòu)工作時(shí)，在系統(tǒng)油壓的作用下，制動(dòng)器液壓缸使閘塊松開(kāi)，當(dāng)液壓馬達(dá)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在制動(dòng)器彈簧的作用下，閘塊將軸抱死進(jìn)行制動(dòng)。當(dāng)重物在空中停留的過(guò)程中重新起升時(shí)，有可能出現(xiàn)在液壓馬達(dá)的進(jìn)油路還未建立起足夠的壓力以支撐重物時(shí)，制動(dòng)器便解除了制動(dòng)，造成重物短時(shí)間失控而向下滑落。為避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，在制動(dòng)器油路中設(shè)置了單向節(jié)流閥。通過(guò)調(diào)節(jié)該節(jié)流閥開(kāi)口的大小，能使制動(dòng)器抱閘迅速，而松閘則能緩慢 地進(jìn)行。 液壓系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 起重機(jī)液壓系統(tǒng)是用來(lái)控制起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)（在起重機(jī)中 ，用來(lái)改變臂蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (論文 ) 19 架的位置，增加主機(jī)的工作范圍。）、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、伸縮的系統(tǒng)。 液壓系統(tǒng)包括吊臂的伸縮、重物的起升、上車的回轉(zhuǎn)、吊臂的變幅和支腿的收放等部分。 本設(shè)計(jì)中輪胎式起重機(jī)得便最大重量為 8 噸（幅度為 3米時(shí)）具有三節(jié)伸縮臂，其最大幅度為 （這時(shí)允許吊重為 噸），最大起升高度為 ，起升速度為 米 /分，平臺(tái)回轉(zhuǎn)速度為最大 3 轉(zhuǎn) /分。 工作幅度：指起重機(jī)回轉(zhuǎn)中心軸線至吊鉤中心的距離。 該起重機(jī)行走部分采用 EQ1092 型通用汽車底盤，起重部分要求全液壓傳動(dòng)。 確定對(duì)起重機(jī)液壓系統(tǒng)的 工作要求： 系統(tǒng)構(gòu)成 根據(jù)主機(jī)設(shè)計(jì)需要，對(duì)吊臂的伸縮、變幅、起升，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用液壓傳動(dòng)。同時(shí)，起重機(jī)支腿的收放亦采用液壓傳動(dòng)，以縮短作業(yè)前的準(zhǔn)備時(shí)間，在滿足機(jī)器要求和使用要求條件的要求的前提下，系統(tǒng)構(gòu)成的先進(jìn)性主要表現(xiàn)在系統(tǒng)簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊，元件選擇合理，三化（標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化）程度高，便于安裝、調(diào)試、使用、維護(hù)、工作安全可靠，應(yīng)急能力強(qiáng)的方面。要達(dá)到這些要求，僅有良好的元件是不夠的，還必須有良好的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。 經(jīng)濟(jì)性 經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)包括系統(tǒng)的造價(jià)和使用費(fèi)，系統(tǒng)傳動(dòng)效率和功率利用等。這幾項(xiàng)指標(biāo)不 是相互獨(dú)立的，需做綜合分析。 技術(shù)性能 技術(shù)性能包括調(diào)速范圍、微動(dòng)性能、啟動(dòng)、制動(dòng)及換向動(dòng)作靈敏性，傳動(dòng)平穩(wěn)性，限速性能，緩沖、鎖緊、補(bǔ)油、限壓、缸荷等完善的功能及振動(dòng)、噪聲和外泄大小等。 根據(jù)以上三點(diǎn)，設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)具體應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求： a: 能夠調(diào)速。當(dāng)空鉤或輕載時(shí)，吊鉤可以快速升降；當(dāng)滿載就位時(shí)，應(yīng)滿足緩慢升降。 b :可以微動(dòng)，微動(dòng)是為了在工作機(jī)構(gòu)起動(dòng)或停止時(shí)，不至于引起吊重的振動(dòng)與沖擊，以保證起重機(jī)作業(yè)的安全。 c :當(dāng)?shù)踔卦诳罩型Ｖ箷r(shí)，不得產(chǎn)生下滑現(xiàn)象。這對(duì)吊裝作業(yè)，以及使吊重長(zhǎng)時(shí)間停留在 空中都是必要的。 d :能同時(shí)對(duì)幾個(gè)動(dòng)作聯(lián)合操作。起重機(jī)的主要?jiǎng)幼鳛槠鹕?、回轉(zhuǎn)、變幅、吊臂伸縮、要求這四種動(dòng)作可以單獨(dú)或前一種與后三種任意一種組合進(jìn)行，以提高作業(yè)效率。在聯(lián)合操作中，希望各機(jī)構(gòu)的工作速度一定。 e :液壓系統(tǒng)應(yīng)結(jié)構(gòu)緊湊，安全可靠，使用維修方便。 擬定起重機(jī)的液壓系統(tǒng)原理圖 選擇執(zhí)行元件 吊臂伸縮、變幅及四個(gè)腿，都采用雙作用液壓缸驅(qū)動(dòng)。 為了使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，布置方便，起重機(jī)的回轉(zhuǎn)與起升機(jī)構(gòu)直接采用低速大扭矩馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。 確定液壓系統(tǒng)的基本形式 為了使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，油 液冷卻條件盡可能改善，該機(jī)構(gòu)采用開(kāi)式液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (論文 ) 20 考慮到各機(jī)構(gòu)同時(shí)動(dòng)作的需要，以及合理分配功率，采用大小泵供油的液壓雙泵系統(tǒng)，即起升液壓馬達(dá)單獨(dú)由大泵供油?；剞D(zhuǎn)液壓馬達(dá)變幅、吊臂伸縮與支腿液壓缸等組成串連系統(tǒng)，由小泵供油。 調(diào)速抉擇方案 對(duì)于小型起重機(jī)，可以采用定量泵，通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，以改變液壓泵的輸出流量，從而達(dá)到調(diào)速的目的。同時(shí)，再配合以換向閥節(jié)流調(diào)速，基本上能滿足該機(jī)對(duì)調(diào)速性能方面的要求，這種調(diào)速方法具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單，工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。 選擇擬定液壓基本回路，并組成整機(jī)液壓傳動(dòng)系統(tǒng) a、 工程起重機(jī)需要的起升機(jī)構(gòu)，即卷筒 —— 吊索機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)垂直起升和下放重物。液壓起升機(jī)構(gòu)用‘、液壓馬達(dá)通過(guò)減速器驅(qū)動(dòng)卷筒。為了保證起重作業(yè)中的平穩(wěn)性和穩(wěn)平的衡動(dòng)性，防止吊重超載下降，在該機(jī)構(gòu)的起升油路中設(shè)置起升平衡閥，以組成平衡回路。同時(shí)在卷筒上安裝起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)器，以防止因馬達(dá)內(nèi)漏而造成的吊重打滑。 液壓起升機(jī)構(gòu)不靠平衡閥來(lái)鎖住液壓馬達(dá)，而是利用閘瓦制動(dòng)。所以平衡閥的承重靜止能力沒(méi)有嚴(yán)格要求，固此用于液壓馬達(dá)系統(tǒng)的平衡結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)便宜。 b、伸縮臂機(jī)構(gòu)液壓回路和變幅機(jī)構(gòu) 伸縮臂機(jī)構(gòu)也是一種舉升和下放重物的機(jī)構(gòu)， 伸縮臂可以用不同的方法，即不采用電磁閥而用順序閥，液壓缸差動(dòng)，機(jī)械結(jié)構(gòu)等辦法實(shí)現(xiàn)多個(gè)液壓缸的順序動(dòng)作，還可以采用同步措施實(shí)現(xiàn)液壓缸的同時(shí)動(dòng)作。本設(shè)計(jì)起重機(jī)的變幅和吊臂伸縮機(jī)構(gòu)均采用雙作用液壓缸，為了使變幅和伸縮動(dòng)作平衡，以及停止動(dòng)作后能保持固定的位置，在其油路安裝平衡閥，以構(gòu)成平衡回路。 c、回轉(zhuǎn)油路 變幅機(jī)構(gòu)在起重機(jī)中，用改變臂架的位置，增加主機(jī)的工作范圍，回轉(zhuǎn)油路使作業(yè)架作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，也是為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。起重機(jī)的回轉(zhuǎn)動(dòng)作要求平穩(wěn)、準(zhǔn)確，為了回轉(zhuǎn)動(dòng)作平穩(wěn)，以及停止動(dòng)作后的工作位置能保持固定，在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)內(nèi)安 裝回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)制動(dòng)器，以防止因馬達(dá)內(nèi)漏而造成滑移，對(duì)于回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，緩沖是非常重要的，必須設(shè)置一對(duì)緩沖閥。 d、 支腿機(jī)構(gòu)液壓回路 對(duì)于汽車起重機(jī)來(lái)說(shuō)，為了擴(kuò)大作業(yè)面積和提高整體穩(wěn)定性需要在車架上向輪胎外測(cè)伸出支腿，將整體支撐起來(lái)，使重心可以在輪胎覆蓋范圍以外，支腿覆蓋范圍內(nèi)變化。支腿種類有整式、 H式、 X 式和輻射式等。本設(shè)計(jì)選用 H 式， H式支腿由四組液壓缸組成，每組包括一個(gè)水平缸和一個(gè)垂直缸，四個(gè)雙向液壓鎖分別控制一個(gè)垂直液壓缸，當(dāng)支腿支撐車架靜止時(shí)，垂直液壓缸上腔液體承受重力負(fù)載，為了避免車架沉降，故需用連通上 腔的液控單向閥起鎖緊作用，防止俗稱的“軟腿現(xiàn)象”。當(dāng)輪胎支撐車架時(shí)，垂直液壓缸下腔液體承受支腿本身的重量，為了避免支腿降到地面，防止俗稱的“掉腿”現(xiàn)象，故需要連通下腔的液控單向閥起鎖緊作用，組合操作閥可使四個(gè)支腿同時(shí)動(dòng)作，亦使每個(gè)支腿單獨(dú)動(dòng)作。 將上列的基本的回路有機(jī)的組合起來(lái)，即可組成液壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖，為了使回轉(zhuǎn)馬達(dá)工作平穩(wěn)，利用單向阻尼閥產(chǎn)生背壓（背壓為 2～ 3Mpa） e、設(shè)置輔助元件 考慮到管路使用壽命和布置緊湊起見(jiàn)，液壓系統(tǒng)中主要管路均采用無(wú)縫鋼管。在液壓泵的吸油管路，安裝網(wǎng)式濾油器，以防止較大的機(jī)械 雜質(zhì)進(jìn)入液壓泵內(nèi)，在系統(tǒng)回路中安裝精濾油器，以防止回油中的雜質(zhì)。 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (論文 ) 21 液壓系統(tǒng)概況 當(dāng)起重機(jī)工作機(jī)構(gòu)處于非工作狀態(tài)時(shí)， CBQL— F40/F32 齒輪油泵由取力箱通過(guò)傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)后，吸油口通過(guò)精濾油器從液壓油箱吸油， 32泵輸出的工作油經(jīng)過(guò)下車操縱組合閥后，再通過(guò)中心回轉(zhuǎn)接頭進(jìn)入上車組合操縱閥流出，通過(guò)中心回轉(zhuǎn)接頭流回液壓油箱， 40 泵輸出的工作油直接通過(guò)中心回轉(zhuǎn)接頭進(jìn)入上車組合操縱閥，再?gòu)纳宪嚱M合操縱 閥流出，通過(guò)中心回轉(zhuǎn)接頭流入油箱。 當(dāng)操縱下車組合操縱閥的換向閥時(shí)， 32 泵輸出的工作油不再進(jìn)入上車，而進(jìn)入下車操縱閥的綻閥中，再操縱實(shí)現(xiàn)下車水平支腿的伸縮及垂直支腿的收放動(dòng)作。 當(dāng)下車工作完畢后（即支腿打起后），上車即可工作，上車工作時(shí)，回轉(zhuǎn)、變幅、伸縮時(shí)由 32 泵供油，起升由 40泵供油，同時(shí) 40 泵和 32 泵還可以同時(shí)供起升機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)快速起升和快速下降， 40 泵和 32 泵的分流是靠起升操縱閥的機(jī)能來(lái)實(shí)現(xiàn)的，回轉(zhuǎn)油路可實(shí)現(xiàn)滑轉(zhuǎn)功能，即回轉(zhuǎn)操縱閥處于過(guò)渡位置時(shí)，回轉(zhuǎn)制動(dòng)器在回油備壓下打開(kāi)，并將回轉(zhuǎn)馬達(dá)的進(jìn)油口連通，使 回路馬達(dá)處于浮動(dòng)狀態(tài)，避免回路和停止時(shí)的慣性沖擊。 確定液壓系統(tǒng)的工作壓力 輪胎式起重機(jī)時(shí)以 EQ1092 通用汽車底盤為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，為了減輕汽車承載量，要求液壓傳動(dòng)裝置機(jī)構(gòu)緊湊，重量輕，參考其他液壓汽車起重機(jī)的系統(tǒng)工作壓力，初定該機(jī)構(gòu)的圖 31 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖 （圖 11 液壓系統(tǒng)圖） 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (論文 ) 22 液壓系統(tǒng)工作壓力在 16M～ 25MPa 范圍內(nèi)，根據(jù)初定壓力，選用 CBQL— F40/F32 聯(lián)齒輪油泵，該泵額定工作壓力為 20MPa，為了保證液壓泵的使用壽命，系統(tǒng)壓力應(yīng)控制在不超過(guò)液壓泵工作壓力以下，因此，最后確定系統(tǒng)工作壓力為 20MPa。 確定起升和回轉(zhuǎn)馬達(dá)的計(jì)算依 據(jù) 確定起升馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的最大載荷力矩 起升馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的最大載荷力矩，可按下式確定： ()1 2Q q D niac ???? （ ） 式中： nD —— 鋼絲繩繞卷筒直徑，當(dāng)多層卷繞， dnDDn )12( ??? ，而 n為卷繩最多層數(shù)，D為卷筒槽底直徑， d為鋼絲繩直徑 qQ? —— 起重機(jī)最大額定起重量與吊具重量 ci —— 卷筒至離合器軸間的傳動(dòng)比 a —— 起重滑輪倍率 η —— 機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)效率 注： (D＝ 250mm； n=3。 d=13mm。 Q+q=。 ? 。 ?η 。 a=4 ) 則： dnDDn )12( ??? （ ） 根據(jù)已知， 2 5 0 ( 2 3 1 ) 1 3 3 1 5nD m m? ? ? ? ? ? 所以有： 331 () 8 . 1 6 1 0 9 . 8 3 1 5 1 0 1 0 4 . 2 .2 2 3 1 . 8 4 0 . 9 5ncQ q DM N mia ??? ? ? ? ?? ? ?? ? ? 查液壓手冊(cè)選馬達(dá)型號(hào)為 ZM40 斜盤式柱塞馬達(dá)。 確定回轉(zhuǎn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的最大載荷力矩 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的工作載荷就是回轉(zhuǎn)阻力矩，起重機(jī)在回轉(zhuǎn)起動(dòng)時(shí)，回轉(zhuǎn)阻力矩 SWM 有下列阻力矩組成： PWSfsw MMMMM ???? （ ） 式中： fM —— 回轉(zhuǎn)支撐裝置的摩擦阻力矩； 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (論文 ) 23 SM —— 由回轉(zhuǎn)平臺(tái)傾斜所引起的回轉(zhuǎn)阻力矩； WM —— 風(fēng)壓力所引起的阻力矩； PM —— 回轉(zhuǎn)起動(dòng)所引起的回轉(zhuǎn)阻力矩。 回轉(zhuǎn)支撐裝置的摩擦阻力矩 fM ： 回轉(zhuǎn)支撐受回轉(zhuǎn)平臺(tái)上的全部載荷（圖 32），作用在回轉(zhuǎn)支撐方面的垂直力有吊臂自重 bG ，配重 3G ,上車其它部分重量 1G 以及考慮到超載的重物和吊具重量 )( qQK ? 。 同時(shí)，除作用在回轉(zhuǎn)部分上的垂直力外，還有沿著吊臂方向的水平風(fēng)力。吹在重物的是 1W ，吹在起重機(jī)上的是 2W ,水平方向的作用力還有回轉(zhuǎn)時(shí)的離心力和垂直于吊臂面內(nèi)的制動(dòng)切向慣性力，重物的離心力為 1P ，切向慣性力為 39。1P ，起重機(jī)回轉(zhuǎn)部分自重的離心力為 2P ，切向慣性力為 39。2P ，由于回轉(zhuǎn)部分的重心靠近回轉(zhuǎn)中心，故 1P 和 2P ?？珊雎?。作用在回轉(zhuǎn)支撐裝置上的水平力還有回轉(zhuǎn)齒輪的嚙合力 rP ，它的大小由小齒輪所傳遞的扭矩所決定，它的方向由小齒輪離吊臂軸線水平投影的位置而定，若回轉(zhuǎn)中心有兩個(gè)并成對(duì)布置，則此力相互抵消。 圖 32 回轉(zhuǎn)支撐裝置荷載作用圖 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (論文 ) 24 現(xiàn)將上述載荷集合成垂直力，彎矩和水平力三部分。顯然，沿臂變幅面內(nèi)（ Z— X平面）的彎矩大，而在與吊臂變幅平面垂直的面內(nèi)（ Z— Y 平面）的水平力和彎矩較小，在綜合時(shí)，Z— Y 平面內(nèi)的力矩和力可不予考慮。則： 31)( GGGqQKG br ????? （ ） wbb hWhWPLGLGLGRqQKM 2113311 )()( ???????? （ ） ?c o s211 rPWPWH ???? （ ） 符號(hào)見(jiàn)圖 32所示，必須指出，在確定回轉(zhuǎn)支撐裝置載荷時(shí)，是要選取受力最不利的工況，即起重機(jī)力矩為最大時(shí)的工況。 式中 K 為超載系數(shù)，考慮到正常試驗(yàn)載荷為 110％的額定載荷，故取 K＝ 。而在汽車起重機(jī)上離心力 1P 和風(fēng)力 W引起的彎矩一般占重物引起的彎矩的 10％，若簡(jiǎn)化計(jì)算可?。? 3311)( LGLGLGRqQM bb ????? （ ） 由于水平力一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)不到 10％的 pG ，故在計(jì)算回轉(zhuǎn)支撐時(shí)，也往往可以不計(jì)及水平力的影響，故， 31)( GGGqQKG bp ????? （ ） 所以有： 3( 1 . 1 8 1 6 0 1 7 5 5 3 5 4 4 1 1 8 1 ) 9 . 8 1 0 1 5 1 . 4 7PG K N?? ? ? ? ? ? ? ? 33( 1 . 2 8 . 1 6 3 1 . 7 5 5 1 . 5 3 . 5 4 4 0 . 8 1 . 1 8 1 2 . 1 ) 9 .