【正文】 閥，交流液壓技術(shù)，還出現(xiàn)了大量的機(jī)、電、液、計(jì)算機(jī)一體化的現(xiàn)代化設(shè)備）。 總之，幾乎所有工程領(lǐng)域，凡是有機(jī)械設(shè)備的場合，均可利用液壓技術(shù)。 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟及要求 液壓傳動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng) [3]是液壓機(jī)械的一個(gè)組成部分，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要同主機(jī) 10 的總體設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行。 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟 設(shè)計(jì)步驟液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟并無嚴(yán)格的順序，各步驟間往往要相互穿插進(jìn)行。 （ 1）確定液壓執(zhí)行元件的形式； （ 2）進(jìn)行 工 況分析，確定系統(tǒng)的主要參數(shù) ； （ 3）制定基本方案，擬定液壓系統(tǒng)有原理圖； （ 4）選擇液壓元件； （ 5）液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算； （ 6）繪制工程圖，編制技術(shù)文件。在制定基本方案并進(jìn)行進(jìn)一步著手液壓系統(tǒng)各部分設(shè)計(jì)之前，必須把設(shè)計(jì)要求以及與該設(shè)計(jì)內(nèi)容有關(guān)的其他方面了解清楚。 液壓系統(tǒng)圖的擬定 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定 通過工況分析，可以看出液壓執(zhí)行元件在工作過程中速度和載荷變化情況，為確定系統(tǒng)及各執(zhí)行元件的參數(shù)提供依據(jù)。壓力決定于外載荷。 本次設(shè)計(jì)所 11 參數(shù)來源于 ZLJ5281THB37 混凝土泵車主要技術(shù)參數(shù)如表 。 臂節(jié)數(shù)量 4 臂節(jié)長度 mm 8650/7860/7980/8080 展臂角度 100176。/180176。 12 輸送管直徑 mm 125 末端軟管長度 mm 3000 臂架最小打開高度 mm 8500 支腿跨距（前 后 縱向） mm 745069007100 底盤及整車 底盤型號 CYZ51Q 驅(qū)動(dòng)方式 64 軸距 mm 4595+1310 發(fā)動(dòng)機(jī)型號 6WF1A 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 kW/(r/min) 265/1800 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩 (r/min) 1422/1100 發(fā)動(dòng)機(jī)排量 cc 14256 燃料種類 柴油 燃油箱容積 L 380 鋁質(zhì) 尾氣排放標(biāo)準(zhǔn) 歐 Ⅲ 整車最高行駛速度 km/h 85 整車質(zhì)量 kg 28190 整車外形尺寸 (長 寬 高 )mm 1165025003870 其它 潤滑方式 節(jié)能式自動(dòng)潤滑 液壓油箱容積 L 650 控制方式 手動(dòng) +遙控 水泵最大壓力 MPa 7 水箱容量 L 550 混凝土管清洗方式 水洗 /干洗 13 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) （ 1）制定調(diào)速方案 液壓執(zhí)行元件確定之后，其運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度的控制是擬定液壓回路的核心問題。對于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多通過換向閥的有機(jī)組合實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。 速度控制通過改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量或者利用密封空間的容積變化來實(shí)現(xiàn) [4]。 節(jié)流調(diào)速一般采用定量泵供油，用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來調(diào)節(jié)速度。 容積調(diào)速是靠改變液壓泵或液壓馬達(dá)的排量來達(dá)到調(diào)速的目的。但為了散熱和補(bǔ)充泄漏，需要有輔助泵。 容積節(jié)流調(diào)速一般是用變量泵供油，用流量控制閥調(diào)節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量，并使其供油量與需油量相適應(yīng)。 節(jié)流調(diào)速又分別有進(jìn)油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。 調(diào)速回路一經(jīng)確定，回路的循環(huán)形式也就隨之確定了。在開式系統(tǒng)中，液壓泵從油箱吸油，壓力油流經(jīng)系統(tǒng)釋放能量后，再排回油箱。 容積調(diào)速大多采用閉式循環(huán)形式。其結(jié)構(gòu)緊湊，但散熱條 件差。 （ 2）制定壓力控制方案 14 液壓執(zhí)行元件工作時(shí)，要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力或在一定壓力范圍內(nèi)工作，也有的需要多級或無級連續(xù)地調(diào)節(jié)壓力，一般在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，通常由定量泵供油，用溢流閥調(diào)節(jié)所需壓力，并保持恒定。 在有些液壓系統(tǒng)中，有時(shí)需要流量不大的高壓油，這時(shí)可考慮用增壓回路得到高壓，而不用單設(shè)高壓泵。 在系統(tǒng)的某個(gè)局部，工作壓力需低于主油源壓力時(shí)，要考慮采用減壓回路來獲得所需的工作壓力。工程機(jī)械的操縱機(jī)構(gòu)多為手動(dòng)，一般用手動(dòng)的多路換向閥控制。行程開關(guān)安裝比較方便，而用行程閥需連接相應(yīng)的油路，因此只適用于管路聯(lián)接比較方便的場合。例如液壓泵無載啟動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間，當(dāng)泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，延時(shí)繼電器發(fā)出電信號使卸荷閥關(guān)閉，建立起正常的工作壓力。當(dāng)某一執(zhí)行元件完成預(yù)定動(dòng)作時(shí)，回路中的壓力達(dá)到一定的數(shù)值，通過壓力繼電器發(fā)出電信號或打開順序閥使壓力油通過，來啟動(dòng)下一個(gè)動(dòng)作。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)一般用定量泵供油，在無其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱，溢 流閥同時(shí)起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。 為節(jié)省能源提高效率，液壓泵的供油量要盡量與系統(tǒng)所需流量相匹配。對長時(shí)間所需流量較小的情況，可增設(shè)蓄能器做輔助油源。一般泵的入口要裝有粗過濾器，進(jìn)入系 15 統(tǒng)的油液根據(jù)被保護(hù)元件的要求，通過相應(yīng)的精過濾器再次過濾。根據(jù)液壓設(shè)備所處環(huán)境及對溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。 本次設(shè)計(jì)全面滿足要求的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求，同時(shí)參考國際標(biāo)準(zhǔn)，對產(chǎn)品進(jìn)行全面的優(yōu)化設(shè)計(jì)。各回路相互組合時(shí)要去掉重復(fù)多余的元件，力求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。要盡量減少能量損失環(huán)節(jié)。 為便于液壓系統(tǒng)的維護(hù)和監(jiān)測，在系統(tǒng)中的主要路段要裝 設(shè)必要的檢測元件（如壓力表、溫度計(jì)等）。 各液壓元件盡量采用國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)件，在圖中要按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的液壓元件職能符號的常態(tài)位置繪制。 系統(tǒng)圖中應(yīng)注明各液壓執(zhí)行元件的名稱和動(dòng)作，注明各液壓元件的序號以及各電磁鐵的代號，并附有電磁鐵、行程閥及其他控制元件的動(dòng)作表。 在 主油 泵壓力油作用下，一缸前進(jìn)，另一缸后退，當(dāng)活塞運(yùn)行到行程終點(diǎn)時(shí)，從泵送油缸前端邏輯閥拾取液壓信號，控制分配液動(dòng)閥換向，從而改變油泵進(jìn)出油口方向，使泵送缸活塞運(yùn)動(dòng)方向改變，實(shí)現(xiàn)泵送油缸活塞交替前進(jìn)后退。 主油泵 A11VLO 主油泵為大排量軸向柱塞變量泵，帶有恒功率控制裝置、壓力截流閥和電控變量 17 控制閥。壓力截流閥設(shè)定為 32MPa，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的壓力值時(shí)，它使泵的排量向最小擺回。 當(dāng)電液換向閥電磁鐵不通電時(shí)，滑閥處于中位，主泵輸出的液壓油經(jīng)過液控?fù)Q向閥后直接流往散熱器或背壓閥回至郵箱，泵送油缸不動(dòng)作?；钊说筋^時(shí)，被安裝在水箱中的接近開關(guān)感應(yīng)到，引起電磁換向閥另一個(gè)電磁鐵得電，電液換向閥換向，導(dǎo)致兩個(gè)泵送 油缸活塞反向運(yùn)動(dòng)。 18 1) 泵送的高低壓切換 當(dāng)兩主油缸兩無桿腔由高低壓切換閥連通時(shí)，此時(shí)屬于低壓泵送，要轉(zhuǎn)換為高壓泵送只要旋轉(zhuǎn)高低壓轉(zhuǎn)換開關(guān)，此時(shí)高低壓轉(zhuǎn)換的電磁閥另一端得電，控制油進(jìn)入高低壓切換閥的相反方向，此時(shí)兩有桿腔相連通為高壓泵送。恒壓泵輸出的少部分壓力油，經(jīng)電磁比例減壓閥減壓后，與主泵上的 Y 口連通，作用在行程限制器的閥芯上，油泵的排量由加在油口 Y 的壓力來設(shè)定，隨著壓力的提高，泵的排量變大。 主泵恒功率控制回路 工作壓力油在活塞上施加一個(gè)推力 ,控制活塞推動(dòng)搖臂，使得恒功率控制閥芯發(fā)生位移。如果共作壓力超過設(shè)定的彈簧力，則恒功率閥被搖臂操作，使泵朝零輸出擺動(dòng)。 恒功率控制越權(quán)于液控變量控制，即低于功率曲線時(shí)排量受液控壓力的調(diào)整。 19 2) 主泵壓力切斷控制回路 壓力切斷是一種壓力控制功能。壓力切斷功能越權(quán)于恒功率控制與液控變量控制，即在低于壓力切斷的預(yù)設(shè)壓力時(shí)，恒功率控制與液控變量控制起作用。 當(dāng)電液換向閥不通電時(shí)，閥芯處于中位，油路不通，恒壓泵泵出的油經(jīng)單向閥進(jìn)入蓄能器，當(dāng)蓄能器內(nèi)壓力達(dá)到卸荷溢流閥設(shè)定壓力時(shí)，卸荷溢流閥開啟，油回郵箱。 當(dāng)電液換向閥一端電磁鐵得電時(shí)閥芯移動(dòng)，一擺動(dòng)油缸油路 接通，蓄能器內(nèi)儲存的壓力油匯同恒壓泵泵出的油一起進(jìn)入擺動(dòng)油缸，推動(dòng) S 管分配閥擺動(dòng)。 （ 3） 攪拌冷卻液壓回路 20 圖 攪拌冷卻液壓回路 攪拌冷卻液壓回路是一個(gè)典型的速度控制回路，它由吸油過濾器，齒輪泵，手動(dòng)換向閥，溢流閥，回油過濾器，以及散熱器組成。 當(dāng)手動(dòng)換向閥閥芯左移時(shí)，壓力油從右側(cè)進(jìn) 入液壓馬達(dá)，馬達(dá)正轉(zhuǎn)，當(dāng)換向閥閥芯右移時(shí)馬達(dá)反轉(zhuǎn)。 （ 4） 吸油濾油器 [5] 過濾精度為 100μ。 （ 5） 回油濾油器 過濾精度為 20μ。 21 （ 6） 泵車臂架部分液壓系統(tǒng) 泵車臂架部分液壓系統(tǒng)原理圖如圖 所示， 臂架部分液壓系統(tǒng)主要液壓元件由主油泵、平衡閥、回轉(zhuǎn)緩沖制動(dòng)閥、 比例多路閥、液壓鎖等組成 。 37 米以下泵車臂架液壓系統(tǒng)一般采用的是定量泵 A2F023 加負(fù)載感應(yīng)閥系統(tǒng)； 47m 泵車液壓系統(tǒng)采用的是變量泵A7V005DRS 加負(fù)載感應(yīng)系統(tǒng)。 A2F023 的 參數(shù)如表 所示 。 r1? 壓力 /MPa 閉式系統(tǒng) 35MPa 開式系統(tǒng) 35MPa 轉(zhuǎn)矩/(N min1? 流量/L min1? 流量/L 臂架向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，起到限速作用，防止臂架下滑和抖動(dòng)。 360176。 也有回轉(zhuǎn)限位閥是通過裝在轉(zhuǎn)臺上的微動(dòng)開關(guān)使主閥溢流的。同樣，還有過載功能和限速功能。從原理圖我們可以知道多路閥有安全閥（起壓力保護(hù)和卸荷作用）、減壓閥（給出控制油）、負(fù)載感應(yīng)閥（流量條節(jié)）的作用，可以較好的控制執(zhí)行元件的動(dòng)作（不取決于負(fù)載，可多個(gè)執(zhí)行元件同時(shí)獨(dú)立動(dòng)作）。 5) 液壓鎖 支腿液壓系統(tǒng)中也有一個(gè)很重要的液壓元件就是液壓鎖，它的具體結(jié)構(gòu)類似液控單向閥作用用是保證油缸伸出后容積腔閉鎖，防止油缸位移。 23 當(dāng)臂架需要工作（支腿已操縱完畢，油路已轉(zhuǎn)至上車）時(shí)，操縱多路閥的操縱桿，可以控制對應(yīng)的臂架動(dòng)作和臂架回轉(zhuǎn)。 （ 8） 支腿部分液壓原理 臂架支腿液壓系統(tǒng)如原理圖所示，泵車支腿液壓系統(tǒng)工作原理大同小異，主要是考慮油缸閉鎖密封和收放自如。 臂架需要展開時(shí)，必須先打開個(gè)支腿。 24 3 液壓缸的設(shè)計(jì)和計(jì)算 液壓油缸的方案選擇 液壓缸的種類很多下面分別介紹幾種常用的液壓缸 : (1).活塞式液壓缸 活塞式液壓缸根據(jù)其使用要求不同可分為雙桿式和單桿式兩種。根據(jù)安裝方式不同可分為缸筒固定式和活塞桿固定式兩種。 3)差動(dòng)油缸單桿活塞缸 在其左右兩腔都接通高壓油時(shí)稱為： “ 差動(dòng)連接 ” 。若需要實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)動(dòng)，則必須成對使用。 (3)其他液壓缸 1)增壓液壓缸。它有單作用和雙作用兩種型式， 顯然增壓能力是在降低有效能量的基礎(chǔ)上得到的，也就是說增壓缸僅僅是增大輸出的壓力，并不能增大輸出的能量。伸縮缸由兩個(gè)或多個(gè)活塞缸套裝而成，前一級活塞缸的活塞桿內(nèi)孔是后一級活塞缸的缸筒，伸出時(shí)可獲得很長的工作行程，縮回時(shí)可保持很小的結(jié)構(gòu)尺寸，伸縮缸被廣泛用于起重運(yùn)輸車輛上。首先是最大直徑的缸筒以最低的油液壓力開始外伸，當(dāng)?shù)竭_(dá)行程終點(diǎn)后，稍小直徑的缸筒開始外伸，直徑最小的末級最后伸出。 3)齒輪缸。 根據(jù)泵車的工作需要臂液壓缸應(yīng)選用缸體固定的單桿式活塞缸 ,即 HSG 型工程液壓缸 ， HSG 型工程液壓缸為雙作用單活塞桿式液壓缸 ,具有安裝連接方式多樣以及 25 可帶緩沖裝置等特點(diǎn) 。承載力按下式計(jì)算 [6]： PN=Pn+Pm+Pg () 式中 PN ? ? ? ? 液壓缸總承載力 (N) Pn ? ? ? ? 工作負(fù)載 (N) Pm? ? ? ? 外摩擦負(fù)載 (N) Pg? ? ? ? 液壓缸運(yùn)動(dòng)速度變化時(shí)產(chǎn)生的慣性負(fù)載 (N) 泵車臂架結(jié)構(gòu)圖如圖 所示： 圖 臂架結(jié)構(gòu)圖 26 臂工作負(fù)載的分析 舉升 油缸下端與 下臂 鉸接 ，上端與滑架鉸接，其作用力主要用于舉升臂架，改變臂架與地面的角度，從而使之適應(yīng)不同的工作要求。首先正確地確定作用在液壓缸上的力。此液壓缸在力臂處于 水平位置時(shí)，作用在支承液壓軸線上的分力為最大，所以此時(shí)受 力最大（圖 ）。 27 慣性負(fù)載的分析 液壓缸和運(yùn)動(dòng)過程并不是勻速運(yùn)動(dòng) ,它必須經(jīng)過啟動(dòng) ? 加速運(yùn)動(dòng) ? 勻速運(yùn)動(dòng) ? 減速運(yùn)動(dòng) ? 制動(dòng)這樣一個(gè)過程 ,在變速過程必然會產(chǎn)生慣性力 ,即慣性負(fù)載。 總承載力的計(jì)算 液壓缸在啟動(dòng)時(shí)承載力最大 ,因?yàn)樗坏朔ぷ髫?fù)載、靜摩擦力 ,而且還要克服慣性力。所以只受重力和慣性力的影響。 通過以上對舉升油缸作用力的計(jì)算，得出了舉升油缸的主要技術(shù)數(shù)據(jù)，間接的為下面的舉升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)部分作基礎(chǔ)。 液壓缸內(nèi)徑尺寸與活塞桿直徑的確定 工作壓力是確定執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)參數(shù)的主要依據(jù)，它的大小影響執(zhí)行元件的尺寸和成本，乃至整個(gè)系統(tǒng)性能。所以應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選取適當(dāng)?shù)墓ぷ鲏毫Α? 由負(fù)載值大小查表 ，參考同類型混凝土泵車，取各臂液壓缸工作壓力。液壓缸的缸筒內(nèi)徑 D 是根據(jù)負(fù)載的大小來選定工作壓力或往返運(yùn)動(dòng)速度比，求得液壓缸的有效工作面積，從而得到缸筒內(nèi)徑 D，再從 GB2348— 80 標(biāo)準(zhǔn)中選取最近的標(biāo)準(zhǔn)值作為所設(shè)計(jì)的缸筒內(nèi)徑。 應(yīng)為臂架上升時(shí)工作腔為無桿腔，又已知油缸受的最大載荷，根據(jù)公式 和表 可得缸筒的內(nèi)徑分別為表 所示： 表 臂架 4液壓缸 臂架 3液壓缸 臂架 2液壓缸 臂架 1液壓缸 缸筒內(nèi)徑 D（ mm） 105 128 163 176 30 2） 缸筒壁厚 對于高壓系統(tǒng)或 ?