【正文】 12 總體變形圖從圖412中可以看到最大變形處在缸筒的中間部位，變形后液壓缸筒呈腰鼓形，變形值不是很大，并不影響安裝使用。圖411 受力和約束ANSYS后處理部分是將結(jié)果可視化，可幫助用戶有效、快捷地分析計(jì)算結(jié)果。由于液壓缸的實(shí)際工作壓力為25MPa，根據(jù)國家規(guī)定的試驗(yàn)加載方式，分別對(duì)缸體內(nèi)表面、下表面及活塞底端施加載荷?？紤]到HSG工程用型液壓缸在實(shí)際工程中的具體應(yīng)用情況，法蘭處添加固定約束。采用自由網(wǎng)格(free)劃分，其網(wǎng)格模型如圖410所示。187單元。該液壓缸采用Tet能夠增強(qiáng)汽車起重機(jī)工作時(shí)的穩(wěn)定性。最大正應(yīng)力最大切應(yīng)力 總裝支腿的整體裝配采用較為普遍的焊接方式，就是支腿架和汽車底盤的連接采用焊接的方式。)； 已知條件：懸臂梁總長 l = m集中載荷 P = 580KN彈性模量 E = 212GPa截面的長、寬，壁厚 h=b= 計(jì)算結(jié)果：懸臂梁一的危險(xiǎn)截面B處的: 支座反力 Rb = 580 KN反力矩 Mb = 1044 KN9各種液壓缸尺寸各液壓尺寸如表41所示：表41 各種液壓缸的尺寸 液壓缸 作用力（KN） 缸筒內(nèi)徑(mm） 活塞桿直徑（mm） 活塞厚度（mm） 液壓缸行程（mm） 導(dǎo)向套長度（mm） 缸底厚度（mm） 法蘭厚度（mm） 螺栓大小壁厚（mm） 垂直液壓缸5801801251204001002525M3020 水平液壓缸4063454018002102020M107水平液壓缸結(jié)構(gòu)如圖44所示，豎直液壓缸結(jié)構(gòu)如圖45所示：圖44 水平液壓缸結(jié)構(gòu)圖圖45豎直液壓缸結(jié)構(gòu)圖 支腿梁的設(shè)計(jì)與校核水平梁為箱型，材料為35號(hào)鋼，水平伸出梁為600x600mm，厚度為15mm，水平固定梁為615x615mm，厚度為15mm。壓蓋中間有防塵圈。 因?yàn)樨Q直液壓缸壓力大，水平液壓缸壓力小。 （5）Yx形密封圈 Yx形密封圈是截面高度與寬度之比大于２并且工作唇于非工作唇不等高的Ｙ形密封圈，它分為孔用Yx形密封圈和軸用Yx形密封圈，其密封性能一樣，除具有Ｙ形密封圈的一切優(yōu)點(diǎn)外，Yx形密封圈單獨(dú)使用時(shí)決不翻滾，進(jìn)一步提高了其耐壓性及工作穩(wěn)定性。 （4）Ｙ形密封圈 Ｙ形密封圈是依靠其張開的唇部緊貼于密封表面而保持密封的，通?？蓡为?dú)使用，其密封性能較好，摩擦阻力較小，耐壓性能好，工作穩(wěn)定性好，使用壽命長。 （3）Ｕ形密封圈 Ｕ形密封圈的密封性能較好，但單獨(dú)使用是極易翻滾，因此需與錫青銅質(zhì)支承環(huán)配套使用，其摩擦阻力較大并隨工作壓力的升高而增大。（2）Ｖ形密封圈 Ｖ形密封圈的密封性能較好，可根據(jù)工作壓力的大小來確定所用密封圈的數(shù)目，通常須借助于壓蓋的調(diào)整來補(bǔ)償密封圈的磨損量，其致命的弱點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通常須由支承環(huán)、密封圈和壓環(huán)三部分組成，其摩擦阻力較大并隨工作壓力和密封圈數(shù)目的增大而增大。水平液壓缸的活塞厚度為40mm。6 .活塞桿直徑的設(shè)計(jì)及校核活塞桿直徑為 (47)式中——速比由于系統(tǒng)壓力大于20MPa，取2所以d=127取標(biāo)準(zhǔn)值125mm，=同樣的方法得到水平液壓缸的活塞桿直徑為45mm。代入數(shù)得H110mm導(dǎo)向套滑動(dòng)面的長度A,在缸徑大于80mm時(shí)取A=（—）d=75—125mm，取100mm。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證液壓缸有一定的最小導(dǎo)向長度。當(dāng)活塞桿全部伸出時(shí)，從活塞支撐面中點(diǎn)到導(dǎo)向套滑動(dòng)面中點(diǎn)的距離稱為最小導(dǎo)向長度。由離地間隙和液壓缸的行程系列表確定豎直液壓缸的行程為400mm。3）導(dǎo)向套（環(huán)）的材料和加工要求導(dǎo)向套（環(huán)）外圓與端蓋內(nèi)孔配合多為H8/f7，內(nèi)孔與活塞桿的配合多為H9/f9。本課題選用金屬導(dǎo)向套。（4）活塞桿的導(dǎo)向在液壓缸的前端蓋的內(nèi)部，安裝有對(duì)活塞桿導(dǎo)向的導(dǎo)向套（環(huán)）和對(duì)缸筒有桿腔進(jìn)行密封的密封件及防止活塞桿內(nèi)縮時(shí)將灰塵、水分和雜質(zhì)帶入密封圈的防塵圈?；钊麠U端部最常用的結(jié)構(gòu)形式為螺紋式、單耳環(huán)式和帶球鉸的單式環(huán)式。（2）活塞桿的材料和技術(shù)要求實(shí)心活塞桿多采用優(yōu)碳素鋼冷拔料35號(hào)鋼、45號(hào)鋼、55號(hào)鋼制成，以減少切削加工?？招幕钊麠U多用于活塞桿與缸徑比值d/D較大的大型液壓缸中，以減輕活塞桿的重量，或用于缸筒帶動(dòng)工作機(jī)構(gòu)的場合如機(jī)床中，或用于活塞桿必須帶有傳感器的伺服液壓缸中。本文選用螺紋連接。另外有卡環(huán)式，這種結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，活塞借助徑向間隙有少量浮動(dòng)，不易卡滯，但活塞與活塞桿之間有軸向公差，該軸向公差會(huì)造成活塞與活塞桿的不必要的竄動(dòng)。還有焊接型，這在結(jié)構(gòu)簡單，施工比較方便，但不易拆除，而且，對(duì)活塞內(nèi)外徑、活塞桿直徑及斷面接合處的四個(gè)面的同軸度。選用分體式，其材料選用45號(hào)鋼。對(duì)于有支承環(huán)的活塞，常用20號(hào)、35號(hào)及45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼。在通常情況下，支承環(huán)是活塞件的不可缺少的結(jié)構(gòu)原件，它不但可以精確雕像，還可以吸收活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)隨時(shí)產(chǎn)生的側(cè)向力，因而大多數(shù)密封件都與支承環(huán)聯(lián)合使用，大大降低了活塞加工成本。整體式活塞要在活塞圓周上開溝槽以安裝密封件和支承環(huán)，結(jié)構(gòu)簡單，零件活塞加工困難，另外，密封件安裝時(shí)也容易拉傷和扭曲，影響密封性能和密封件使用壽命。 活塞組件設(shè)計(jì)（1）活塞的結(jié)構(gòu)形式和密封件形式活塞的密封件形式要根據(jù)液壓缸的設(shè)計(jì)（額定）壓力、速度和溫度等工作條件來選擇，而選擇的密封件形式則決定了活塞的結(jié)構(gòu)形式。 (45)式中——液壓缸負(fù)載()；——螺紋擰緊系數(shù)，k=—；——固定螺栓個(gè)數(shù)；——螺栓材料許用應(yīng)力，為材料屈服點(diǎn)。選擇螺釘連接法蘭，法蘭厚度 為 （44）式中 ——法蘭厚度() ；——法蘭受力總和，()； ；——密封環(huán)平均直徑，() ； ；——工作壓力，；——密封環(huán)內(nèi)徑,= ；——密封環(huán)外徑,= ；——附加密封壓力(),若采用金屬材料時(shí)， 值即屈服極限點(diǎn)；——螺釘孔分布圓直徑,=；——法蘭材料的許用應(yīng)力,=。代入數(shù)據(jù)得h=，圓整為h=25mm。因小于10，故為薄壁缸。 ——缸筒材料的許用應(yīng)力，=MPa，其中為缸筒材料的屈服強(qiáng)度，缸筒材料為45鋼無縫鋼管，故=600MPa，為安全系數(shù)，取=2。缸筒內(nèi)徑可由以下公式求得：= （41）式中:——垂直液壓油缸的作用力，=580KN；——系統(tǒng)壓力，=25MPa；則有 查標(biāo)準(zhǔn)，將其圓整為D=180mm，無桿腔面積為。缸筒的毛坯普遍采用退火的冷拔或熱軋的無縫鋼管，市場上已有內(nèi)孔經(jīng)過珩磨或內(nèi)孔經(jīng)過精加工的半成品，只需要按所要求的長度切割無縫鋼管，材料有345號(hào)鋼和27SiMn合金鋼。選用法蘭式連接。后端蓋即缸底一端封閉，通常起著將液壓缸與其他機(jī)件連接的作用。 缸筒設(shè)計(jì)與計(jì)算端蓋分為前端蓋和后端蓋。液壓缸的行程應(yīng)根據(jù)工作需要設(shè)定，為簡化制造工藝和節(jié)約制造成本，應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)化行程尺寸系列參數(shù)。 液壓缸的設(shè)計(jì)活塞外徑D和活塞桿直徑d是液壓缸的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)，D與d的選擇與液壓缸的負(fù)載和速度要求相關(guān)；選擇出適當(dāng)?shù)墓ぷ鲏毫凸┮毫髁繚M足負(fù)載和速度要求后，D和d可初步確定下來。 液壓缸作用力的計(jì)算圖43 支腿受力分析圖起重機(jī)工作時(shí)，當(dāng)?shù)跗鹱畲蟮闹匚飼r(shí)，吊臂的轉(zhuǎn)矩M=1401KNm,，自重G=367598N,當(dāng)?shù)醣坜D(zhuǎn)到與A點(diǎn)或B點(diǎn)重合時(shí)，支腿的受力最大。水平支腿伸出工況有兩種位置：全伸和不伸。其特點(diǎn)是支腿跨距大，對(duì)地面適應(yīng)性好垂支腿液壓缸可以單獨(dú)操縱，易于調(diào)平廣泛應(yīng)用在中、大型汽車起重機(jī)上。支腿外伸后呈H形。H式支腿對(duì)地面適應(yīng)性好，易于調(diào)平，所以選H式支腿。:此結(jié)構(gòu)適合大型輪胎起重機(jī)上，由于大型起重機(jī)支腿反力大，所以車架結(jié)構(gòu)的高度大。3. X式支腿:X式支腿的垂直支承液壓缸作用在活動(dòng)支腿的中間，活動(dòng)支腿外伸端直接支承在地面上，使支承更加穩(wěn)定。H式支腿對(duì)地面適應(yīng)性好，易于調(diào)平，廣泛采用在中、大型起重機(jī)上。2. H式支腿:此支腿外伸距離大，每一支腿有兩個(gè)液壓缸，即水平伸縮和垂直支承液壓缸，支腿呈H形。現(xiàn)代輪式起重機(jī)支腿主要有蛙式支腿、H式支腿、X式支腿和輻射式支腿等四種形式::特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單，液壓缸數(shù)量少(一條腿一個(gè)液壓缸)、重量輕。而且采用單獨(dú)的液壓系統(tǒng)可以在保證支腿工作需要的前提下簡化下車液壓構(gòu)造，大大減少不必要的高工作壓力而造成的成本浪費(fèi)和能量的損失。第五種：垂直同步縮，液壓油經(jīng)吸油濾油器過濾后被32號(hào)泵吸入下車主供油路，經(jīng)壓力表測試，多余的油液會(huì)經(jīng)溢流閥流回下車主回油路，另一部分油液經(jīng)手動(dòng)三位四通換向閥的下位（此時(shí)三位四通閥A2,B2，A3，B3，A4，B4，A5，B5采用的是并聯(lián)的方式連接）分別進(jìn)入四個(gè)垂直液壓缸的有桿腔，實(shí)現(xiàn)垂直缸收縮，此時(shí)有桿腔受液壓雙向鎖控制可防止靜態(tài)時(shí)動(dòng)臂自然你那下降同時(shí)無桿腔中的油液匯集后經(jīng)V,H手動(dòng)換向閥的上位進(jìn)入主回油路再由回油濾油器過濾后回油箱。第三種：水平同步縮，液壓油經(jīng)吸油濾油器過濾后被32號(hào)泵吸入下車主供油路，經(jīng)壓力表測試，多余的油液會(huì)經(jīng)溢流閥流回下車主回油路，另一部分油液經(jīng)手動(dòng)三位四通換向閥的下位（此時(shí)三位四通閥A2,B2，A3，B3，A4，B4，A5，B5采用的是并聯(lián)的方式連接）分別進(jìn)入四個(gè)水平液壓缸的有桿腔，實(shí)現(xiàn)水平缸縮回，同時(shí)無桿腔中的油液匯集后經(jīng)V,H手動(dòng)換向閥的下位進(jìn)入主回油路再由回油濾油器過濾后回油箱。：（1）無工作（2）水平同步伸（3）水平同步縮（4）垂直同步伸（5）垂直同步縮、3. 五個(gè)不同的工作狀態(tài)的過程分析：第一種：無動(dòng)作，液壓油經(jīng)過吸油濾清器過濾被32號(hào)泵吸入下車主油路，油壓超過規(guī)定的壓力值時(shí)（液壓表控制）一部分經(jīng)溢流閥流回主回油路經(jīng)回油濾油器回油箱，另一部分經(jīng)K3進(jìn)入起重機(jī)上車，循環(huán)一周后經(jīng)K2回油箱。（此時(shí)單項(xiàng)順序閥可防止動(dòng)臂靜態(tài)時(shí)自動(dòng)下垂）。第四種：垂直同步伸，液壓油經(jīng)吸油濾網(wǎng)過濾后被泵吸入下車主供油路，此時(shí)電磁換向閥—Y2，Y4，Y6，Y8，的b端帶電，使換向閥右位接通，液壓油經(jīng)換向閥右位經(jīng)液控單向閥進(jìn)入垂直液壓缸上側(cè)的無桿腔，實(shí)現(xiàn)垂直伸的動(dòng)作，有桿腔的回油經(jīng)過單項(xiàng)順序閥經(jīng)多路閥被過濾后回油箱（此時(shí)單項(xiàng)順序閥可防止動(dòng)臂靜止時(shí)自動(dòng)下垂）。第二種：水平同步伸，液壓油經(jīng)吸油濾網(wǎng)過濾后被泵吸入下車主供油路，此時(shí)電磁換向閥Y3，Y5，Y7，Y9的b端帶電，使換向閥右位接通，液壓油經(jīng)換向閥右位進(jìn)入水平液壓缸右側(cè)的無桿腔，實(shí)現(xiàn)水平伸的動(dòng)作，有桿腔的回油經(jīng)多路閥被過濾后回油箱。圖31 QY40K液壓系統(tǒng)原理圖如圖31所示支腿液壓系統(tǒng)還包括:一個(gè)從變速箱取力的齒輪泵、二位二通換向閥、三位四通電磁換向閥、液控單向閥、12MPa的可調(diào)溢流閥、吸油濾網(wǎng)、回油濾油器和兩條主油路，供油路、回油路，垂直液壓缸有液壓雙向鎖組成（可防止動(dòng)臂自然下垂）。 QY40K液壓系統(tǒng)原理說明 (1)本次設(shè)計(jì)的液壓支腿它屬于QY40K， 根據(jù)汽車起重機(jī)的工作情況QY40K汽車起重機(jī)上下采用單獨(dú)的供油系統(tǒng)，所以下車支腿回路可以采用單獨(dú)液壓泵供油。（4）要求垂直支腿能夠承載最大起重時(shí)的壓力。（2）要求各支腿可以進(jìn)行單獨(dú)調(diào)整。還可以根據(jù)地面情況對(duì)各支腿進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)。為了使起重機(jī)在吊重過程中安全可靠，支腿要求堅(jiān)固可靠，伸縮方便。支腿回路主要由液壓泵、水平液壓缸、垂直液壓缸和換向閥組成。結(jié)合實(shí)際情況，本文在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，初選系統(tǒng)壓力為25MPa。由《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知現(xiàn)有輪式起重機(jī)采用的工作壓力為: (1)中壓:10MPa~25MPa，用于中小型輪式起重機(jī)； (2)高壓:25MPa~32MPa,用于大中型輪式起重機(jī)；(3)超高壓:32MPa以上，用于特大型或有特殊要求的輪式起重機(jī)。但由此導(dǎo)致對(duì)密封、制造加工精度和元件材質(zhì)的要越嚴(yán)，維護(hù)和修理也越困難。在給定外負(fù)載下。 本章小結(jié)分析了液壓系統(tǒng)在起重機(jī)中的應(yīng)用，及其優(yōu)缺點(diǎn)。(4)為了減少泄漏，液壓元件在制造精度上要求較高，因此它的造價(jià)高，且對(duì)油液的污染比較敏感。(3)由于流體流動(dòng)的阻力損失和泄漏較大，所以效率較低。 主要缺點(diǎn)(1)液壓傳動(dòng)不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比，這是由于液壓油的可壓縮性和泄漏造成的。 在經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)點(diǎn)液壓傳動(dòng)的起重機(jī)，結(jié)構(gòu)上容易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，通用化和系列化，便于大批量生產(chǎn)時(shí)采用先進(jìn)