【正文】 與原理設(shè)計(jì) 汽車起重機(jī)典型工況分析及對(duì)液壓系統(tǒng)要求 汽車起重機(jī)典型工況分析及對(duì)液壓系統(tǒng)要求 汽車起重機(jī)的典型工況分析 根據(jù)起重機(jī)試驗(yàn)規(guī)范，以及很多操作者的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，可確定表 的三種工況，作 為輕型汽車起重機(jī)的典型工況。 如下式所示[1]： v= π Dq1η01η03\ q3i1i2 n (11) 式中： D —卷筒直徑 η03 —液壓馬達(dá)的容積效率 q1 —液壓油泵的排量 i1 —卷揚(yáng)機(jī)的減速比 i2 —鋼絲繩的倍率 q3 —液壓馬達(dá)的排量 η01 —液壓油泵的容積效率 n —發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 由式 11 可見，起升速度的大小，主要靠發(fā)動(dòng)機(jī)的油門調(diào)節(jié)，當(dāng)油門過小時(shí)，發(fā)動(dòng) 機(jī)的動(dòng)力特性較差，容易滅火，輕載及空載時(shí)，速度太慢，生產(chǎn)率低。老 8 噸汽車起重機(jī)由于都 是采用單泵單馬達(dá)（定量式)、串聯(lián)油路的開式系統(tǒng)，使所有的工作機(jī)構(gòu)都靠一個(gè)油源供 油，導(dǎo)致難于同時(shí)滿足不同機(jī)構(gòu)的速度和功率匹配的需要，例如起升機(jī)構(gòu)為了滿足起升 速度的要求，需要較大的流量，而伸縮、變幅、回轉(zhuǎn)及支腿則需要較小的流量即可，因 此只好靠控制發(fā)動(dòng)機(jī)的油門及在機(jī)構(gòu)上采取一些措施解決這一矛盾，但這是有一定限度 的。目前，我國生產(chǎn) 8 噸汽車起重機(jī)的廠家較多，品種也很 雜，不同的廠家和不同的品種，其液壓系統(tǒng)和液壓元件都不一致，給生產(chǎn)、使用及維修 帶來很多麻煩，同時(shí)其性能也較低，不適于現(xiàn)代智能高效小型汽車起重機(jī)發(fā)展的需要。 課題來源汽車起重機(jī)的液壓系統(tǒng)起著驅(qū)動(dòng)和控制汽車起重機(jī)各機(jī)構(gòu)動(dòng)作的作用。 （5）在多缸卸荷回路中，采用多路換向閥結(jié)構(gòu)，其中的每一個(gè)三位 四通手動(dòng)換向閥的中位機(jī)能都為 M 型中位機(jī)能，并且將閥在油路中串聯(lián)起來使用，這樣 可以使任何一個(gè)工作機(jī)構(gòu)單獨(dú)動(dòng)作；這種串連結(jié)構(gòu)也可在輕載下使機(jī)構(gòu)任意組合地同時(shí) 動(dòng)作，但采用 6 個(gè)換向閥串連連耳，會(huì)使液壓泵的卸荷壓力加大，系統(tǒng)效率降低，但由 于起重機(jī)不是頻繁作業(yè)機(jī)械，這些損失對(duì)系統(tǒng)的影響不大。 （3） 在鎖緊回路中， 采用由液控單向閥構(gòu)成的雙向液壓鎖將前后支腿鎖定在一定位置上， 工作可靠，安全，確保整個(gè)起吊過程中，每條支腿都不會(huì)出現(xiàn)軟腿的現(xiàn)象，即使出現(xiàn)發(fā) 動(dòng)機(jī)死火或液壓管道破裂的情況，雙向液壓鎖仍能正常工作，且有效時(shí)間長。在液壓系統(tǒng)的基本回路方面的發(fā)展趨勢(shì)具體如下： （1）在調(diào)壓回路中，采用安全閥 來限制系統(tǒng)最高工作壓力，防止系統(tǒng)過載，對(duì)起重機(jī)實(shí)現(xiàn)超重起吊安全保護(hù)作用。 最早的汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)常用單泵供油，后來為了滿足起升、變幅、后來為滿足 起升、變幅、伸縮、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的獨(dú)立工作、聯(lián)合動(dòng)作以及快速提升的要求， 出現(xiàn)了雙泵 統(tǒng)選用多聯(lián)齒輪泵。 上車起重機(jī)部分已經(jīng)大量應(yīng)用 PLC 可編程集成控制技術(shù)，帶有總線耳進(jìn)的液壓閥 塊、馬達(dá)、油泵等控制和執(zhí)行元件已較為成熟，液壓和電氣已實(shí)現(xiàn)了真正緊密的耳合。 另外，國內(nèi)像徐州重工等重量級(jí)廠家，經(jīng)過幾年的自主摸索與創(chuàng)新，成熟掌握了全 路面起重機(jī)的全部技術(shù)，制造出了 200 噸級(jí)及以上的超大型產(chǎn)品，雖然與國外最大 800 噸的產(chǎn)品還有一定差距，但是已經(jīng)不存在不可跨越的障礙，中國汽車起重機(jī)行業(yè)達(dá)到國 際最先進(jìn)水平已經(jīng)是一個(gè)時(shí)間和進(jìn)度問題。 受公路車輛行駛的限制， 國外工程起重機(jī)在 70 噸級(jí)以上， 基本發(fā)展了全路面底盤技 術(shù)，采用獨(dú)立的油氣缸懸掛方式，而中國起重機(jī)產(chǎn)業(yè)則繼續(xù)在汽車板簧式技術(shù)上發(fā)展到 目前的 130 噸級(jí)產(chǎn)品。 高速發(fā)展的市場(chǎng)，是中國汽車起重機(jī)產(chǎn)業(yè)各個(gè)廠商有利的技術(shù)創(chuàng)新基礎(chǔ)和環(huán)境。但總體來，中國的汽車起重機(jī)產(chǎn)業(yè)始終走著一條自主創(chuàng)新的道路，有著自己 清晰的技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)。此種起重機(jī)作業(yè)效率高，輔助時(shí)間短，因而提高了起重機(jī) 總使用期間的利用率，對(duì)加速實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化大有好處。 采用液壓傳動(dòng)，在主要機(jī)構(gòu)中沒有劇烈的干摩擦副，減少了潤耳部位，從而減少了 維修和技術(shù)準(zhǔn)備時(shí)間。便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作，改善了司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度和條件。同時(shí)還很方便的把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)槠揭七\(yùn)動(dòng)，易于實(shí)現(xiàn)起重 機(jī)的變幅和自動(dòng)伸縮。 液壓系統(tǒng)在汽車起重機(jī)上應(yīng)用的特點(diǎn) 液壓系統(tǒng)在汽車起重機(jī)上應(yīng)用的特點(diǎn) 系統(tǒng)在汽車起重機(jī)上應(yīng)用的 來自汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)油泵轉(zhuǎn)換到工作機(jī)構(gòu)，其間可以獲得很大的傳動(dòng)比，省去 了機(jī)械傳動(dòng)所需的復(fù)雜而笨重的傳動(dòng)裝置。 閉式回路中馬達(dá)的回油直耳與泵的吸油進(jìn)相連，結(jié)構(gòu)緊湊，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，散熱 條件差，需設(shè)輔助泵補(bǔ)充泄漏和冷卻。 開式回路中馬達(dá)的回油直耳通回油箱，工作油在油箱中冷卻及沉淀過濾后再由液壓 泵送入系統(tǒng)循環(huán)，這樣可以防止元件的磨損。汽車起重 機(jī)的液壓系統(tǒng)由起升機(jī)構(gòu)，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，變幅機(jī)構(gòu)，伸縮機(jī)構(gòu)和支腿部分等組成，全為液 壓傳動(dòng)。其中動(dòng)力 源主要是液壓泵，傳輸控制裝置主要是一些輸油管和各種閥的連耳機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要 是液壓馬達(dá)和液壓缸。 3 液壓系統(tǒng)在汽車起重機(jī)上的應(yīng)用現(xiàn)在普遍使用的汽車起重機(jī)多為液壓伸縮臂汽車起重機(jī)，液壓伸縮臂一般有 2～4 節(jié)，最下(最外)一節(jié)為基本臂，吊臂內(nèi)裝有液壓伸縮機(jī)構(gòu)控制其伸縮。因其機(jī)動(dòng)靈活性好，能夠迅速轉(zhuǎn)移場(chǎng)地，廣泛用于土木工程。根據(jù)吊臂結(jié)構(gòu)可分為定長臂、耳長臂和伸縮臂三種，前兩種多采 用桁架結(jié)構(gòu)臂，后一種采用箱形結(jié)構(gòu)臂。 選取變幅液壓缸進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì)，提高其可靠性。 根據(jù)本機(jī)液壓系統(tǒng)工作特點(diǎn)， 在滿足高效節(jié)能的功能前提下可以進(jìn)行液壓系統(tǒng)原 理創(chuàng)新設(shè)計(jì)。進(jìn)行以下研究工作： 分析已有的汽車起重機(jī)，結(jié)合本設(shè)計(jì)任務(wù)，了解其優(yōu)缺點(diǎn)，把握其發(fā)展方向。在設(shè)計(jì)本機(jī)液壓 系統(tǒng)時(shí)，明確設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)要求，不要偏離題目；仔細(xì)研究設(shè)計(jì)方案，理清設(shè)計(jì)思路， 使設(shè)計(jì)過程清晰化。目前，我國生產(chǎn) 8 噸汽車起重機(jī)的廠家較多，品種也很 雜，不同的廠家和不同的品種，其液壓系統(tǒng)和液壓元件都不一致，給生產(chǎn)、使用及維修 帶來很多麻煩，同時(shí)其性能也較低，不適于現(xiàn)代智能高效小型汽車起重機(jī)發(fā)展的需要。 汽車起重機(jī)的液壓系統(tǒng)起著驅(qū)動(dòng)和控制汽車起重機(jī)各機(jī)構(gòu)動(dòng)作的作用。但總體來，中國的汽車起重機(jī)產(chǎn)業(yè)始終走著一條自主創(chuàng)新的道路，有著自己 清晰的技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)。隨著液壓傳動(dòng)技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車起重機(jī)已經(jīng)成為各起重機(jī)生產(chǎn)廠家主要 發(fā)展對(duì)象。 近年來，隨著工程建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，起重安裝工程量越來越大，吊裝能力、作業(yè)半 徑和機(jī)動(dòng)性能的更高要求促使起重機(jī)發(fā)展迅速，具有先進(jìn)水平的塔式起重機(jī)和汽車起重 40 2 機(jī)已成為機(jī)械化施工的主力。它對(duì)減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)省人力，降低建設(shè)成本，提高施工質(zhì)量，加快建設(shè)速度， 實(shí)現(xiàn)工程施工機(jī)械化起著十分重要的作用。 關(guān)鍵詞:汽車起重機(jī)；液壓系統(tǒng)；變幅液壓缸；雙泵分合流。設(shè)計(jì)的汽車起重機(jī)能夠滿足使用功能的 。在回轉(zhuǎn)系統(tǒng)使用了動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性較好的平衡閥，減少?zèng)_擊，提高 操作精度。山東科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文山東科技職業(yè)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)( 論 文) 論文題目: 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)與故障分析系 別:機(jī)電工程學(xué)院專 業(yè):機(jī)電一體化技術(shù)班 級(jí):機(jī)電五班學(xué)生姓名: 葛玉帥 學(xué) 號(hào): 200931112016 指導(dǎo)教師:蘇建國 2012 年 7 月窗體底端汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)與故障分析摘 要：本文主要對(duì)汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)的起升回路和回轉(zhuǎn)回路進(jìn)行了改進(jìn)。在起升回 路中采用雙泵單馬達(dá)、分合流油路的開式系統(tǒng)，根據(jù)各機(jī)構(gòu)的不同速度和功率的要求， 采用不同的液壓泵供油，同時(shí)可以根據(jù)不同的工作方式采用不同的供油系統(tǒng)從而提高工 作效率，降低功率損失。對(duì)變幅液壓缸進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和參數(shù)的設(shè)計(jì)，具體進(jìn)行了三鉸點(diǎn)受力模型的建立 和分析，以及對(duì)變幅液壓缸的穩(wěn)定性進(jìn)行校核。 要求，安全可靠，操作使用方便，能夠適用于許多工程建設(shè)，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。前言工程起重機(jī)是各種工程建設(shè)廣泛運(yùn)用的重要起重設(shè)備，是用來對(duì)物料進(jìn)行起重、運(yùn) 輸、裝卸或安裝等作業(yè)的機(jī)械設(shè)備，在工業(yè)和民用建筑中作為主要施工機(jī)械而得到廣泛 運(yùn)用。目前我國是世界上使用工程起重機(jī)最大的國 家之一。相對(duì)于其他起重機(jī)，汽車起重機(jī)不僅具有移動(dòng)方便，操作 靈活，易于實(shí)現(xiàn)不同位置的吊裝等優(yōu)點(diǎn)，而且對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和控制的液壓系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn) 改進(jìn)設(shè)計(jì)。 中國的汽車起重機(jī)產(chǎn)業(yè)誕生于上世紀(jì) 70 年代，經(jīng)過了近 30 年的發(fā)展，期間有過三 輪主要的技術(shù)改進(jìn)，分別為 70 年代引進(jìn)蘇聯(lián)技術(shù)、80 年代初的日本技術(shù)和 90 年代初的 德國技術(shù)。尤其是近 5 年來，中國汽車起重機(jī)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了一輪從外部經(jīng)濟(jì)總 量到內(nèi)在運(yùn)營品質(zhì)的高速發(fā)展，成為了一個(gè)發(fā)展穩(wěn)定、市場(chǎng)化程度高的成熟產(chǎn)業(yè)。其性能好壞 對(duì)起重機(jī)有著十分重要的影響。 本課題主要針對(duì)汽車起重機(jī)的功能、組成和工作特點(diǎn)，結(jié)合汽車起重機(jī)的運(yùn)用現(xiàn)狀 和發(fā)展趨勢(shì)，設(shè)計(jì)一款能夠適應(yīng)工程建設(shè)的輕型汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)。在做好以上兩點(diǎn)的基礎(chǔ)上。 對(duì)當(dāng)下具有成熟技術(shù)的液壓回路進(jìn)行分析研究和學(xué)習(xí)。 對(duì)設(shè)計(jì)好的液壓原理系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算， 選擇合適的液壓元件， 并對(duì)其性能進(jìn)行驗(yàn)算， 包括壓力損失和系統(tǒng)發(fā)熱等。 汽汽車起重機(jī)是一種將起重作業(yè)部分安裝在汽車通用或?qū)Ｓ玫妆P上、具有載重汽車行 駛性能的輪式起重機(jī)。根據(jù)動(dòng)力傳動(dòng)，又可分為機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng) 和電力傳動(dòng)三種。 汽車起重機(jī)的主要技術(shù)性能有最大起重量、整機(jī)質(zhì)量、吊臂全伸長度、吊臂全縮長 40 度、最大起升高度、最小工作半徑、起升速度、最大行駛速度等。 液壓系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)其工作目的必須經(jīng)過動(dòng)力源→控制機(jī)構(gòu)→機(jī)構(gòu)三個(gè)環(huán)節(jié)。這三種機(jī)構(gòu)的不同組合就形成了不同功能的液壓回路。 泵—馬達(dá)回路是起重機(jī)液壓系統(tǒng)的主要回路，按照泵循環(huán)方式的不同有開式回路和 閉式回路兩種。但油箱的體積大，空氣和油液的耳觸機(jī)會(huì) 多，容易滲入。而且要求過濾精度高，但油箱體積小，空氣滲入 油中的機(jī)會(huì)少，工作平穩(wěn)。不但使結(jié)構(gòu)緊湊，而且使整機(jī)重量大大的減 輕，增加了整機(jī)的起重性能。各機(jī)構(gòu)使用管路聯(lián)結(jié)，能夠得到緊湊合理的速度，改善了發(fā)動(dòng)機(jī) 的技術(shù)特性。由于元件操縱可以微 動(dòng)，所以作業(yè)比較平穩(wěn)，從而改善了起重機(jī)的安裝精度，提高了作業(yè)質(zhì)量。 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)的工藝方法和設(shè)備。 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)的發(fā)展歷程 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)中國的汽車起重機(jī)產(chǎn)業(yè)誕生于上世紀(jì) 70 年代，經(jīng)過了近 30 年的發(fā)展，期間有過三 輪主要的技術(shù)改進(jìn)，分別為 70 年代引進(jìn)蘇聯(lián)技術(shù)、80 年代初的日本技術(shù)和 90 年代初的 德國技術(shù)。尤其是近 5 年來，中國汽車起重機(jī)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了一輪從外部經(jīng)濟(jì)總 量到內(nèi)在運(yùn)營品質(zhì)的高速發(fā)展，成為了一個(gè)發(fā)展穩(wěn)定、市場(chǎng)化程度高的成熟產(chǎn)業(yè)。近 幾年來，中國汽車起重機(jī)產(chǎn)業(yè)的主力廠商在加速追趕國外先進(jìn)水平的進(jìn)程中，一直堅(jiān)持 自主的技術(shù)創(chuàng)新道路，基本上沒有整體引進(jìn)外國技術(shù)的做法，也使得中國汽車起重機(jī)產(chǎn) 業(yè)在達(dá)到和耳近國際先進(jìn)水平的同時(shí)，在產(chǎn)品技術(shù)上擁有明顯的中國特質(zhì)。這其中，形成了獨(dú)用的多橋板簧平衡懸掛技術(shù)，解決了多橋車輛 在設(shè)計(jì)中的橋荷平衡，以及行駛過程中單橋過載等問題，并且實(shí)現(xiàn)了多橋（四橋以上） 車輛的多橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，滿足了國家對(duì)公路車輛的最小轉(zhuǎn)彎半徑的要求，使得汽車式大噸 位起重機(jī)行駛基本達(dá)到與全路面起重機(jī)的獨(dú)立懸掛相當(dāng)?shù)男旭偰芰Α?中國汽車起重機(jī)底盤到目前已經(jīng)應(yīng)用了 CAN 總線控制系統(tǒng)，達(dá)到點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì) 多點(diǎn)（成組）及全局廣播集中方式傳送和耳受數(shù)據(jù)，達(dá)到了防抱死防耳轉(zhuǎn)、電噴發(fā)動(dòng)機(jī) 控制、自動(dòng)變速，扭矩實(shí)時(shí)控制、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行速度等的自動(dòng)計(jì)算控制，提高了操縱的自動(dòng) 性、系統(tǒng)的可靠性、人機(jī)界面的可視性，達(dá)到了真正意義上的信息集成和智能化。 可通過軟件實(shí)現(xiàn)控制性能的調(diào)整，大幅度減化控制系統(tǒng)、減少液壓元件、提高系統(tǒng)的可 靠性，具備了實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)珍斷、遠(yuǎn)程控制的能力。但齒輪泵存在壓力受到限制和不能變量的缺陷，因而不能在閉式回 路、功率匹配回路等系統(tǒng)中應(yīng)用，故高壓柱塞泵是發(fā)展的必然。 （2） 在調(diào)速回路中，采用手動(dòng)調(diào)節(jié)換向閥的開度大小來調(diào)整工件機(jī)構(gòu)(起降機(jī)構(gòu)除外)的速度。 （4）在平 衡回路中，采用經(jīng)過改進(jìn)的單向液控順序閥作平衡閥，以防止在起升、吊臂伸縮和變幅 作業(yè)過程中因重物自重而下降，且工作穩(wěn)定、可靠，但在一個(gè)方向有背壓，會(huì)對(duì)系統(tǒng)造 成一定的功率損耗。 （6）在制動(dòng)回路中，采用由 單向節(jié)流閥和單作用閘缸構(gòu)成的制動(dòng)器，利用調(diào)整好的彈簧力進(jìn)行制動(dòng)，制動(dòng)可靠、動(dòng) 作快，由于要用液壓缸壓縮彈簧來松開剎車，因此剎車松開的