【正文】 量可概略地確定為： （無表頭）系統(tǒng)類型低壓系統(tǒng)（）中壓系統(tǒng)（）中高壓或大功率系統(tǒng)（）2～45～76～12根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)需要，選擇的，所以此系統(tǒng)屬于中高壓系統(tǒng)，所以?。? 式中 －液壓油箱有效容量；－液壓泵額定流量。 液壓油箱的作用是貯存液壓油、充分供給液壓系統(tǒng)一定溫度范圍的清潔油液，并對(duì)回油進(jìn)行冷卻，分離出所含的雜質(zhì)和氣泡。考慮到維修，散熱等方面的要求。但安裝維修不方便，散熱條件不好。其安裝方式為立式和臥式兩種。本次設(shè)計(jì)采用集中式。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，泄漏油回收，節(jié)省占地面積，但安裝維修方便。例如，利用機(jī)床或底座作為液壓油箱存放液壓油。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是安裝維修方便，液壓裝置的振動(dòng)、發(fā)熱都與機(jī)床隔開；缺點(diǎn)是液壓站增加了占地面積。 液壓站的結(jié)構(gòu)型式機(jī)床液壓站的結(jié)構(gòu)型式有分散式和集中式兩種類型。液壓油箱裝有空氣濾清器，濾油器，液面指示器和清洗孔等?；钊和ǔＳ描T鐵和鋼；也有用鋁合金制成的活塞桿：35號(hào)鋼、45號(hào)鋼的空心桿或?qū)嵭臈U。防塵方式常用J形或三角形防塵裝置活塞及活塞桿處密封圈的選用活塞及活塞桿處的密封圈的選用，應(yīng)根據(jù)密封的部位、使用的壓力、溫度、運(yùn)動(dòng)速度的范圍不同而選擇不同類型的密封圈。蓋與桿的密封常采用Y形、V形密封裝置。機(jī)床和工程機(jī)械中一般采用裝在內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)，有利于導(dǎo)向套的潤(rùn)滑；而油壓機(jī)常采用裝在外側(cè)的結(jié)構(gòu)，在高壓下工作時(shí)，使密封圈有足夠的油壓將唇邊張開，以提高密封性能。后者導(dǎo)向套磨損后便于更換，所以應(yīng)用較普遍?；钊麠U導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)包括活塞桿與端蓋、導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)以及密封、防塵和鎖緊裝置等。通常是在缸蓋上裝一個(gè)防塵圈。導(dǎo)向套不應(yīng)太短，以保證受力良好。對(duì)于缸前蓋還應(yīng)該考慮導(dǎo)向與防塵問題導(dǎo)向的作用是保證活塞的運(yùn)動(dòng)不偏離軸線，以免產(chǎn)生“拉缸”現(xiàn)象，并保證活塞桿的密封件能正常工作。而螺紋連接又有外螺紋連接和內(nèi)螺紋連接兩種形式，其外形尺寸和重量較小，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外徑加工時(shí)要求保證與內(nèi)徑同心，裝拆要使用專用工具。其中常用半環(huán)連接式和螺紋連接式。、缸體材料以及工作條件有關(guān)。由于工作條件不同，結(jié)構(gòu)形式也各不相同。液壓缸主要尺寸確定以后，就進(jìn)行各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。液壓缸：缸體內(nèi)部長(zhǎng)度L=B+l=156+2655=2811mm當(dāng)液壓缸支承長(zhǎng)度LB(1015)d時(shí)，需考慮活塞桿彎度穩(wěn)定性并進(jìn)行計(jì)算。缸體外形長(zhǎng)度還要考慮到兩端端蓋的厚度。為保證最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H，若過分增大和B都是不適宜的，必要時(shí)可在缸蓋與活塞之間增加一隔套K來增加H的值。對(duì)一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H應(yīng)滿足以下要求：設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 過 程 式中 L——液壓缸的最大行程； D——液壓缸的內(nèi)徑。液壓缸：無孔時(shí) 取 t=65mm有孔時(shí) 取 t’=50mm當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支承面中點(diǎn)的距離H稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。液壓缸工作行程選 l?=2655mm l?=2455mm一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強(qiáng)度要求可用下面兩式進(jìn)行近似計(jì)算。因此一般不作計(jì)算，按經(jīng)驗(yàn)選取，必要時(shí)按上式進(jìn)行校核。無縫鋼管：。液壓缸的內(nèi)徑D與其壁厚的比值的圓筒稱為薄壁圓筒。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律應(yīng)壁厚的不同而各異。第5章 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來計(jì)算。一般情況下，工進(jìn)時(shí)做功的功率損失大引起發(fā)熱量較大，所以只考慮工進(jìn)時(shí)的發(fā)熱量，然后取其值進(jìn)行分析。 系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算在整個(gè)工作循環(huán)中，工進(jìn)階段所占的時(shí)間最長(zhǎng)，且發(fā)熱量最大?；芈飞系膲毫p失要折算到進(jìn)油路上去。 系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算液壓系統(tǒng)壓力損失包括管道內(nèi)的沿程損失和局部損失等。估算液壓系統(tǒng)性能的目的在于評(píng)估設(shè)計(jì)質(zhì)量或從幾種方案中評(píng)選最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。. 管道壁厚的計(jì)算 式中： p——管道內(nèi)最高工作壓力 Pa d——管道內(nèi)徑 m——管道材料的許用應(yīng)力 Pa，——管道材料的抗拉強(qiáng)度 Pan——安全系數(shù)，對(duì)鋼管來說，時(shí)，取n=8；時(shí)，取n=6； 時(shí)，取n=4。. 管道內(nèi)徑計(jì)算 式中 Q——通過管道內(nèi)的流量 v——管內(nèi)允許流速 ，見表：表44：液壓系統(tǒng)各管道流速推薦值油液流經(jīng)的管道推薦流速 m/s液壓泵吸油管～液壓系統(tǒng)壓油管道3～6，壓力高，管道短粘度小取大值液壓系統(tǒng)回油管道～ (1). 液壓泵壓油管道的內(nèi)徑： 取v=4m/s 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得：取d=20mm,鋼管的外徑 D=28mm； 管接頭聯(lián)接螺紋M272。管路旋入端用的連接螺紋采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)米制錐螺紋（ZM）和普通細(xì)牙螺紋（M）。 管接頭的選用管接頭是油管與油管、油管與液壓件之間的可拆式聯(lián)接件，它必須具有裝拆方便、連接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、壓降小、工藝性好等各種條件。低壓膠管是麻絲或棉絲編織體為骨架的膠管，多用于壓力較低的油路中。膠管分高、低壓兩種。尼龍管用在低壓系統(tǒng)；塑料管一般用在回油管用。本設(shè)計(jì)中油管采用鋼管，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中所須的壓力是高壓，P= ， 鋼管能承受高壓，價(jià)格低廉，耐油，抗腐蝕，剛性好，但裝配是不能任意彎曲，常在裝拆方便處用作壓力管道一中、高壓用無縫管，低壓用焊接管。4．連接件的選擇連接件包括油管和管接頭。液壓系統(tǒng)如果依靠自然冷卻不能保證油溫保持在限定的最高溫度之下，就需要裝設(shè)冷卻器進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。濾油器應(yīng)根據(jù)其在系統(tǒng)中所處部位及被保護(hù)元件對(duì)工作介質(zhì)的過濾精度要求、工作壓力、過流能力及其他性能要求而定。外泄式液控單向閥與內(nèi)泄式相比，其控制壓力低，工作可靠，選用時(shí)優(yōu)先考慮。選擇三位換向閥時(shí)，應(yīng)特別注意中位機(jī)能。70L/min以下時(shí)用電磁換向閥（一般為6,10mm通徑），否則需要選用電液換向閥。一般中、低壓流量閥的最小穩(wěn)定流量為50~100ml/min，~20ml/min。流量控制元件流量調(diào)節(jié)范圍，流量壓力特性曲線，最小穩(wěn)定流量，壓力與溫度的補(bǔ)償要求，對(duì)工作介質(zhì)清潔度的要求，閥進(jìn)口壓差的大小以及閥的內(nèi)泄漏大小等方向控制元件性能特點(diǎn)，換向頻率，閥口壓力損失的大小以及閥的內(nèi)泄漏大小等 各閥的選擇直動(dòng)式溢流閥的響應(yīng)快，一般用于流量較小的場(chǎng)合，宜做制動(dòng)閥、安全閥用；先導(dǎo)式溢流閥的啟閉特性好，用于中、高壓和流量較大的場(chǎng)合，宜做調(diào)壓閥、背壓閥用，~1Mpa范圍內(nèi)。結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、調(diào)整、使用、維護(hù)方便，通用性大。油液流過時(shí)壓力損失小。 選用1000r/min的電動(dòng)機(jī)，則驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率為：選擇電動(dòng)機(jī) 。在整個(gè)工作循環(huán)中，若液壓泵的壓力和流量比較穩(wěn)定，即工況圖曲線變化比較平穩(wěn)時(shí)，則驅(qū)動(dòng)泵的電動(dòng)機(jī)功率為Np=PpQp/ηｐ式中 Pp—液壓泵的最高供油壓力Qp—液壓泵的實(shí)際輸出流量液壓泵的總效率。根據(jù)以上算得的和在查閱相關(guān)手冊(cè)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》成大先P20195得：現(xiàn)選用，排量63ml/r，額定壓力32Mpa，額定轉(zhuǎn)速1500r/min，容積效率，重量71kg，容積效率達(dá)92%。但柱塞式變量泵的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。3） 改變柱塞的行程就能改變流量，容易制成各種變量型。2） 流量范圍較大。柱塞變量泵適用于負(fù)載大、功率大的機(jī)械設(shè)備（如龍門刨床、拉床、液壓機(jī)），柱塞式變量泵有以下的特點(diǎn)：1） 工作壓力高。系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取，現(xiàn)取。= 液壓元件的選擇 由前面工況分析，由最大壓制力和液壓主機(jī)類型，初定上液壓泵的工作壓力取為，考慮到進(jìn)出油路上閥和管道的壓力損失為（含回油路上的壓力損失折算到進(jìn)油腔），則液壓泵的最高工作壓力為式中 P?執(zhí)行元件的最高工作壓力ΔP?從液壓泵出口到執(zhí)行元件入口之間的總的壓力損失該值較為準(zhǔn)確的計(jì)算需要管路和元件的布置圖確定后才能進(jìn)行，初步計(jì)算可按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取。= Q?=10179。=Q?=10179。=同理，可求得重鐵掛放油缸Q?=10179。=③ 工作缸回程時(shí)所需流量 Q?=10179。=② 工作缸壓制時(shí)所需流量Q?=10179。① 工作快速空程時(shí)所需流量其中 液壓缸的容積效率，取Q?=10179。同理可求得重鐵掛放油缸D=160mm,d=100mm.由此求得掛放油缸缸面積的實(shí)際有效面積為：A?= m178。D====當(dāng)按GB234880將這些直徑圓整成進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)得：D=260mm,d=200mm. 由此求得伸縮油缸缸面積的實(shí)際有效面積為：A?= m178。以單活塞桿液壓缸（伸縮油缸）為例來說明其計(jì)算過程。快進(jìn)時(shí)采用差動(dòng)連接，并通過充液補(bǔ)油法來實(shí)現(xiàn)，這種情況下液壓缸無桿腔工作面積A?應(yīng)為有桿腔工作面積A?的6倍，即活塞桿直徑與缸筒直徑滿足： 的關(guān)系。一般的做法是先選定液壓執(zhí)行元件的類型及其工作壓力P，在按照最大負(fù)載和預(yù)估的液壓執(zhí)行元件的機(jī)械效率求出A或Vm，并通過各種必要的驗(yàn)算、修正和圓整成標(biāo)準(zhǔn)值后定下這些結(jié)構(gòu)參數(shù)，最后，再算出最大流量Qmax來。液壓執(zhí)行元件的工作壓力可以根據(jù)負(fù)載圖中的最大負(fù)載來選取，見表41也可以根據(jù)主機(jī)的類型來選取，見表42最大流量則由液壓執(zhí)行元件速度圖中最大速度計(jì)算出來。平衡閥的作用是在起重機(jī)重鐵下降時(shí)，防止在載荷或重鐵自重的作用下，其下降速度過快，引起機(jī)構(gòu)失控，而造成事故。當(dāng)操縱手動(dòng)換向閥時(shí)，液壓油經(jīng)手動(dòng)換向閥、雙向液壓鎖進(jìn)入掛放油缸，實(shí)現(xiàn)掛放油缸的掛放動(dòng)作。 圖33 重鐵系統(tǒng)液壓原理圖圖33為重鐵系統(tǒng)液壓原理圖。 ——液壓缸的機(jī)械效率，一般取=～。在系統(tǒng)方案及液壓缸結(jié)構(gòu)尚未確定之前，其無法計(jì)算，在負(fù)載計(jì)算時(shí)，可暫時(shí)不考慮。一般用液壓缸的機(jī)械效率加以考慮，一般取=～。Fs的計(jì)算公式詳見有關(guān)手冊(cè)。液壓缸上行時(shí)重力取正值，反之取負(fù)值。=840KN垂直或傾斜放置的運(yùn)動(dòng)部件，在沒有平衡的情況下，其自重也成為一種負(fù)載?！?輕載低速時(shí)取較小值。各種形式導(dǎo)軌的摩擦負(fù)載計(jì)算公式可查閱有關(guān)手冊(cè)。FW=16010179。工作負(fù)載FW與液壓缸運(yùn)動(dòng)方向相反時(shí)為正值，方向相同時(shí)為負(fù)值。 重鐵機(jī)構(gòu)工況分析，即為.1. 工作負(fù)載FW 不同的機(jī)器有不同的工作負(fù)載。 （5）起重機(jī)行走時(shí)不產(chǎn)生掉腿現(xiàn)象。 （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。6. 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）。5. 控制回路 （1）為了使操縱方便總體要求操縱手柄限制為兩個(gè)。4. 伸縮回路本機(jī)伸縮機(jī)構(gòu)采用四節(jié)臂（含有三個(gè)液壓缸），由于本機(jī)為中型起重機(jī)為了使本機(jī)運(yùn)用廣泛，采用電液閥控制液壓缸實(shí)現(xiàn)各節(jié)臂順序伸縮。 （3）要求在有載荷情況下能微動(dòng)。3. 變幅回路 （1）帶平衡閥并設(shè)有二次液控單向閥鎖住保護(hù)裝置。2. 回轉(zhuǎn)回路 （1）具有獨(dú)立工作能力。 （2）副卷揚(yáng)只要求單泵供油。 工作狀況對(duì)系統(tǒng)的要求根據(jù)汽車起重機(jī)的典型工作狀況對(duì)系統(tǒng)的要求主要反映在對(duì)以下幾個(gè)液壓回路的要求上。聯(lián)動(dòng)功能實(shí)現(xiàn)的，即一個(gè)手柄同時(shí)控制兩個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，這種操作方式對(duì)司機(jī)的操作水平要求很高，且有危險(xiǎn)，實(shí)際作業(yè)中很少使用。本機(jī)屬于中型起重機(jī)，不提倡采用副臂，不過可以增加臂的節(jié)數(shù)來增大最大起升高度。副臂的作業(yè)情況大多數(shù)汽車起重機(jī)都帶有副臂，它的作用是增加起重機(jī)的最大起升高度。 本課題的性能參數(shù)配重總重量35t起重機(jī)最大起重量 160t第3章 液壓系統(tǒng)工況分析 典型工況的分析及對(duì)系統(tǒng)的要求伸縮機(jī)構(gòu)的作業(yè)情況汽車起重機(jī)工作中主要用到的機(jī)構(gòu)是主、副卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；在重物下降定位時(shí)常常用到變幅機(jī)構(gòu)。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。伸縮回路只能在起重機(jī)吊重之前伸出。伸縮回路主要由液壓泵、換向閥、液壓缸和平衡閥組成，根據(jù)伸縮高度和方式不同其液壓缸的節(jié)數(shù)結(jié)構(gòu)也就大不相同。汽車起重機(jī)由于使用了支腿，除了吊非常輕的重物之外，必須帶載變幅。工作性變幅驅(qū)動(dòng)功率較大，而且要求安裝限速和防止超載的安全裝置。工作性變幅能在帶載的條件下改變幅度。它在空載時(shí)改變幅度，以調(diào)整取物裝置的位置，而在重物裝卸移動(dòng)過程中，幅度不改變。工程起重機(jī)變幅按其工作性質(zhì)可分為非工作性變幅和工作性變幅兩種。變幅回路則是實(shí)現(xiàn)改變幅度的液壓工作回路，用來擴(kuò)大起重機(jī)的工作范圍，提高起重機(jī)的生產(chǎn)率。回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使重物水平移動(dòng)的范圍有限，但所需功率小，所以一般汽車起重機(jī)都設(shè)計(jì)成全回轉(zhuǎn)式的，即可在左右方向任意進(jìn)行回轉(zhuǎn)。2．回轉(zhuǎn)回路回轉(zhuǎn)回路起到使吊臂回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)重物水平移動(dòng)的作用。起升回路是起重機(jī)液壓系統(tǒng)的主要回路，對(duì)于大、中型汽車起重機(jī)一般都設(shè)置主、副卷揚(yáng)起升系統(tǒng)。起升回路起升回路起到使重物升降的作用。油箱體積卻比較小，空氣不容易滲入油中，工作比較平穩(wěn)。然而油箱的體積比較大，空氣和油液的接觸機(jī)會(huì)增多，空氣容易進(jìn)入油箱。泵—馬達(dá)回路是起重機(jī)液壓系統(tǒng)比較重要的回路，根據(jù)不同的泵循環(huán)方式有開式回路和閉式回路兩種類型。其中主要的動(dòng)力源是液壓泵；主要的傳輸控制裝置是一些輸油管和各種閥的連接機(jī)構(gòu)；主要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是液壓馬達(dá)和液壓缸。涉及內(nèi)容為：液壓系統(tǒng)的研究，包括液壓系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，液壓元件的規(guī)格計(jì)算與選擇；重鐵機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；液壓缸的設(shè)計(jì)與選擇。本文主要論述液壓起重機(jī)重鐵機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。工作介質(zhì)——液壓油。根據(jù)控制方式不同，液壓閥可分為開關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。通