【導(dǎo)讀】為了設(shè)計(jì)出符合汽車起重機(jī)性能要求的液壓系統(tǒng)，主要做了以下四項(xiàng)工。動(dòng)在汽車起重機(jī)應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，本文參考一些同類產(chǎn)品的液。結(jié)合工程實(shí)際，最終設(shè)計(jì)出了功能完善、性能良好，適合我國(guó)

　　

【正文】 ： S —— 制動(dòng)液壓缸行程， 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取 S =20mm； t —— 液壓缸全部伸出的時(shí)間， t =1s。 則 制動(dòng)液壓缸工作所需流量為： i n/0 0 2 341 ?????? ? mvAq L/min 離合器液壓缸的確定 在本設(shè)計(jì)中，離合器液壓缸的尺寸及工作所需流量均與制動(dòng)器液壓缸的相同，不再進(jìn)行計(jì)算。 河 南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 167。 回轉(zhuǎn)回路計(jì)算及主要元件 選擇 一、回轉(zhuǎn)回路的基本參數(shù) 最大回轉(zhuǎn)速度 2r/min 減速器速比 140 二、回轉(zhuǎn)馬達(dá)的選擇計(jì)算 回轉(zhuǎn)總阻力矩 的確定 在不考慮風(fēng)壓及機(jī)械不水平引起的回轉(zhuǎn)阻力矩的情況下，回轉(zhuǎn)總阻力矩maxHM 可按 以 下公式近似計(jì)算： )( a x ifH MMM ?? （ 31） 式中 ： fM —— 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)摩擦阻力矩； iM —— 回路機(jī)構(gòu)起動(dòng)時(shí)，回轉(zhuǎn)慣性阻力矩。 在工程機(jī)械回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中，慣性阻力矩 iM 占整個(gè)阻力矩比重較大。慣性阻力矩 iM 可由下式確定： )( 2 ??? igi JRgGtnM 式中 ： n —— 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速， ?n rad/s； t —— 起動(dòng)時(shí)間， t =4s； gG —— 吊物重量， m =392021N； g —— 重力加速度， 2s/?g ； R —— 吊物到回轉(zhuǎn)中心水平距離， R =3m； ?iJ —— 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)所驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)部件對(duì)回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量總和，參考同類設(shè)計(jì) 取 ?iJ =334924N m s 2 。 則有 )( 2 ?????iM Nm 河 南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的摩擦阻力矩 fM 由下式確定： NDM f ?? 20? 式中 ： 0D —— 回轉(zhuǎn)支承中心滾道直徑， 0D =1m； ? —— 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)摩擦系數(shù)， ?? ； N? —— 回轉(zhuǎn)支承上的總壓力， N? =。 則 有 ????fM Nm 由公式（ 31）可得， 回轉(zhuǎn)總阻力矩為： .250741).( a x ????HM Nm 回轉(zhuǎn)馬達(dá)阻力矩 的計(jì)算 回轉(zhuǎn)馬達(dá)阻力矩 mM 為： m a x 5 0 7 4 1 . 2 4 0 2 . 71 4 0 0 . 9Hm MM i ?? ? ???Nm 式中： maxHM —— 回轉(zhuǎn)總阻力矩， .250741m ax ?HM Nm； i —— 回轉(zhuǎn)減速器速比， 140?i ； ? —— 回轉(zhuǎn)機(jī)械傳動(dòng)效率， .90?? 。 回轉(zhuǎn)馬達(dá)的排量 的計(jì)算 回轉(zhuǎn)馬達(dá)的排量 mV 為 662 2 4 0 2 . 7 1 1 3 . 6 1 02 4 . 2 1 0 0 . 9 2mmmmMV p? ?? ??? ? ? ?? ? ?m3/r= cm3/r 式中 ： 河 南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 mp? —— 回轉(zhuǎn)馬達(dá)工作壓差， ?????? ppp MPa，其中 1p 為馬達(dá)進(jìn)口壓力，初選壓力為 251?p MPa； 2p 為液壓馬達(dá)的回油背壓，取 ?p MPa； m? —— 回轉(zhuǎn)馬達(dá)機(jī)械效率， .920?m? 。 回轉(zhuǎn)馬達(dá)的選擇 根據(jù)初選的系統(tǒng)壓力為 25MPa，所需液壓馬達(dá)的排量為 ，故回轉(zhuǎn)馬達(dá) 選 定為 低速大扭矩定量馬達(dá) INM05130。 其 性能參數(shù) 如下 ： 排量 130cm3/r 額定壓力 25 MPa 最大壓力 MPa 連續(xù)轉(zhuǎn)速 1600r/min 最高 轉(zhuǎn)速 1100r/min 三、回轉(zhuǎn)回路液壓泵的選擇計(jì)算 液壓泵額定壓力的計(jì)算 （ 1） 液壓馬達(dá)的最大工作壓力 61 102 ???? mV Mp ? ? 式中 ： M —— 起升馬達(dá)所受最大扭矩 ， M = m； V —— 起升馬達(dá)排量 (cm3/r), V = 113cm3/r； m? —— 起升馬達(dá)機(jī)械效率 ， m? = 。 則 有 . .74022 61 ??? ??? ??p MPa （ 2）液壓泵的額定工作壓力 液壓泵的額定工作壓力 p 可按下式求得： )( 11 ppAp p ????? 式中： 河 南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 A —— 儲(chǔ)備系數(shù)，一般取 A =～ ； 1p? —— 回轉(zhuǎn) 馬達(dá)的工作壓力， 1p? =； 1p?? —— 沿程壓力損失和局部壓力損失之和 ,一般取 ～ ，取1p?? =。 則有 ~)(1 .4~ ???? ）（pp MPa 液壓泵額定流量的計(jì)算 （ 1）、回轉(zhuǎn) 馬達(dá)最大轉(zhuǎn)速 回轉(zhuǎn) 馬達(dá)最大轉(zhuǎn)速 mn 為： mHn i n?? 140 2 280? ? ? r/min 式中 : Hn —— 回轉(zhuǎn)速度， Hn =2r/min。 （ 2） 、 回轉(zhuǎn)馬達(dá)流量 回轉(zhuǎn)馬達(dá) 所需 流量 mq 為： 31 2 9 1 0 2 8 0 3 6 . 50 . 9 9mmm mVVnq ??? ??? ? ?L/min 式中 ： mV? — 回轉(zhuǎn)馬達(dá)容積效率， mV? =。 （ 3）、液壓泵的額定流量 液壓泵 的 額定 流量為： pq mKq 式中 ： K —— 系統(tǒng)泄漏系統(tǒng) ,其值為 ～ ,現(xiàn)取 K = ； mq —— 液壓馬達(dá)所需最大流量 , mq =。 則 有 . ???pq L/min 河 南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 液壓泵的選擇 根據(jù)液壓泵的額定工作壓力和額定流量的計(jì)算值，可選擇定量齒輪泵GPC420 為回路液壓泵。該泵性能參數(shù)如下： 排量 21 cm3/r 額定壓力 25 MPa 最大壓力 30 MPa 最低 轉(zhuǎn)速 900r/min 最高 轉(zhuǎn)速 3300r/min 液壓 泵的實(shí)際輸入流量的計(jì)算 在本設(shè)計(jì)中，液壓泵由發(fā)動(dòng)機(jī) 斯太爾 直接驅(qū)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為 發(fā)n =2200r/min，故此泵輸入流量為： ?q . 5 L / m i 2 0 0 3 ????? ?VVn ?發(fā) 式中 ： V —— 液壓泵的排量， V =21cm3/r； V? —— 液壓泵的容積效率， V? =。 167。 變幅 、伸縮、支腿 回路計(jì)算及主要元件選擇 因變幅、伸縮、支腿回路的執(zhí)行元件均為液壓缸， 且工作時(shí)均由同一液壓泵供油， 因此可在一起進(jìn)行計(jì)算。 一、 各種 液壓 缸 作用力 的 確定 變幅液壓缸 作用力 的計(jì)算 剛性變幅機(jī)構(gòu)受力簡(jiǎn)圖如圖 31所示： 由靜力學(xué)可知對(duì)臂轉(zhuǎn)動(dòng)鉸 0??M ，在最小幅度 3m 的工況下， 則變幅缸 作用 力 變副F 為： )s i n( c osc osc osc os 2 111 ?? ???? ? ????? l ShlWlWGlQLF Qb變幅 式中 ： Q —— 工作負(fù)載， G =392021N； L —— 工作臂長(zhǎng)度， 基本臂為 ； ? —— 工作臂和水平線的夾角， 吊鉤到鉸點(diǎn) A 的水平距離設(shè)為 ,則河 南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 ? os ?? ar? ； G —— 臂架自重，包括伸縮機(jī)構(gòu)的重量，由《工程起重機(jī)》可知臂架自重占整機(jī)重量 的 15%~20%。參考同類產(chǎn)品，整機(jī)重量為 37510Kg。因此 ， G = . ?? =。 1l —— 鉸點(diǎn) A 到臂重心的距離， 1l = .4265 .710353 ???L m； bW —— 作用在臂架上的風(fēng)負(fù)載 ； QW —— 作用在 負(fù)載 上的風(fēng)負(fù)載 ； S —— 起升鋼繩拉力， 3920210392021 ??? aGS N。 2l —— 鉸點(diǎn) A 到鉸點(diǎn) B 的距離， 2l = .710252 ???L m； h —— 鋼繩到鉸點(diǎn) A 的 垂直距離，取 h =； ? —— 變幅缸的軸線和水平線夾角，取 ?85?? 。 不考慮風(fēng)的作用， bW = QW =0， 則 有 1411220)7185s i n( ??? ???????? ?? ??變幅F N 圖 31 剛性變幅受力簡(jiǎn)圖 伸縮液壓缸作用力的計(jì)算 河 南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 當(dāng) 工作幅度為 3m，即 主臂仰角為 ?71 ，時(shí)，主臂最大載荷為 G =392021N。此時(shí)，伸縮缸承受最大負(fù)載伸縮F可進(jìn)行 如下簡(jiǎn)化計(jì)算 ： .34 8 1 8 3 671s i n3 9 2 0 0 i ????? ??GF 伸縮 N 垂直支腿液壓缸 作用力的計(jì)算 垂直支腿液壓缸的作用是撐起起重機(jī)，并且在吊重作業(yè)時(shí)，仍然能保持撐起狀態(tài)。為安全起見，對(duì)垂直支腿液壓缸的支腿反力進(jìn)行如下計(jì)算，假定起重機(jī)及吊物的重量只有兩個(gè)垂直支腿液壓缸來(lái)承受， 如圖 32 所示。 則垂直支腿液壓缸的 作用 力 R 為： ba bGGR ??? )( 10 式中 ： 0G —— 起 重機(jī)整車自重， 0G =367598N； 1G —— 計(jì)算吊重， 4 3 1 2 0 03 9 2 0 0 ???? gGG ? N gG —— 最大額定起重量， gG =392021N； a —— 前支腿到重心的距離， 參考同類設(shè)計(jì)取 a =； b —— 后支腿到重心的距離， 參考同類設(shè)計(jì)取 b =。 則有 . )431202167598( ?????R N 圖 32 垂直支腿受力情況 河 南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 水平支腿液壓缸作用力的確定 水平支腿液壓缸的作用是將垂直支腿液壓缸推出， 其作用力較小，參考同類設(shè)計(jì)， 這里假定其所受的最大外負(fù)載力為 F =120KN。 二、各種液壓缸尺寸的確定 變幅液壓缸缸筒內(nèi)徑 及活塞桿直徑 的計(jì)算 缸筒內(nèi)徑 D 可由以下公式求得： D = )]1([ 4 221 ?? ?? ppF （ 32） 式中 : F —— 變幅液壓缸的作用力 ， F =1411220N； 1p —— 系統(tǒng)壓力， 1p =25MPa； 2p —— 液壓缸回油 背壓， 2p =； ? —— 活塞桿直徑與液壓缸內(nèi)徑之比 ，高壓系統(tǒng)取 ? =。 則有 ? ?? ? 62 14112204 ????? ?? ?D ==271mm 查標(biāo)準(zhǔn)，將其圓整為 D=280mm， 無(wú)桿腔面積為 1A = 2cm 。 活塞桿直徑為 ???d mm。 取標(biāo)準(zhǔn)值 200?d mm， 2A = 2cm 。 變幅液壓缸缸筒壁厚的計(jì)算 按薄壁計(jì)算缸筒壁厚 ? ，其計(jì)算公式為： ? ??? 2maxDp? （ 33） 式中 ： maxp —— 最 高允許壓力， maxp = ???np MPa； D —— 缸筒內(nèi)徑， D =280mm。 ??? —— 缸筒材料的許用應(yīng)力， ??? = 3002600 ??ns? MPa，其中 s? 為 缸筒材河 南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 料的屈服強(qiáng)度，缸筒材料為 45 鋼無(wú)縫鋼管，故 s? =600MPa， n 為 安全系數(shù)，取 n =2。 .5m m173002 ????? 圓整為 ? =18mm。 因 ??D? ，故為薄壁缸。 各種液壓缸尺寸的確定 因?yàn)?各缸 工作條件相同，其余液壓缸尺寸的計(jì)算過(guò)程與變幅液壓缸的相同。由公式 32,及公式 33 可得各液壓缸尺寸。各液壓尺寸如表 31 所示： 表 31 各種液壓缸的尺寸 液壓缸 作用力（ N） 缸筒內(nèi)徑（ mm） 活塞桿直徑（ mm） 無(wú)桿腔面積（ 2cm ） 有桿腔面積（ 2cm ） 壁厚（ mm） 變幅缸 1411220 280 200 18 伸縮缸 160 110 12 垂直 支腿缸 160 110 12 水平支腿缸 120210 80 56 6 三、各種液壓缸流量的計(jì)算 變幅液壓缸流量的計(jì)算 （ 1） 、 變幅液壓缸平均伸縮速度 為： 32 5 0 0 1 0 0 .0 3 1 380SV t ??? ? ?m/s=式中 ： S —— 變幅液壓缸的行程， S =2500mm； t —— 升臂變幅時(shí)間， t =80s。 （ 2） 、 變 幅液壓缸平均輸入流量 為： 41 61 5 10 17q VA ?? ? ? ? ?m3/min=117L/min 河 南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 式中 ： 1A —— 變幅液壓缸無(wú)桿腔面積， 1A = 2cm 。 伸縮液壓缸流量的計(jì)算 （ 1） 、 伸縮液壓缸平均伸縮速度 為： 38 0 0 0 1 0 0 .0 5 7 1140SV t ??? ? ?m/s=式中 ： S —— 伸縮液壓缸的工作行