【正文】 海爾公司生產(chǎn)的LTM11000D型。2)微型起重機大量涌現(xiàn)汽車起重機的微型化是適應現(xiàn)代建設工作的需要而出現(xiàn)的一種新的發(fā)展趨勢。目前，下俯式臂架已成為“迷你”起重機的重要標志。如利勃海爾公司生產(chǎn)的LTL1160型越野輪胎起重機就是為了維修龐大的斗輪挖掘機而專門研制的。4)采用新技術、新材料、新結構、新工藝為了減輕起重機的自重，提高起重性能，保證起重機高效可靠地工作，各國非常重視采用新技術、新材料、新結構和新工藝。6)一機多能，擴大工作范圍為了充分發(fā)揮起重機的作用，擴大其使用范圍，有的國家在設計起重機時重視了產(chǎn)品的多用性。有的還設計成用于建筑基礎工程中，如裝設鉆孔裝置和掀動打樁拔樁裝置等一機多用的產(chǎn)品。由于汽車底盤通常是由專業(yè)廠生產(chǎn)的，因而在現(xiàn)成的汽車底盤上改裝成起重機比較容易和經(jīng)濟。但汽車起重機也有其弱點，主要是起重機總體布置受汽車底盤的限制，一般車身都較長，轉彎半徑大，并且只能在起重機左右兩側和后方作業(yè)。不但使結構緊湊，而且使整機重量大大的減輕，增加了整機的起重性能。各機構使用管路聯(lián)結，能夠得到緊湊合理的速度，改善了發(fā)動機的技術特性。由于元件操縱可以微動，所以作業(yè)比較平穩(wěn)，從而改善了起重機的安裝精度，提高了作業(yè)質量。2)在經(jīng)濟上的優(yōu)點液壓傳動的起重機，結構上容易實現(xiàn)標準化，通用化和系列化，便于大批量生產(chǎn)時采用先進的工藝方法和設備。3）液壓傳動的主要缺點液壓傳動的主要缺點是漏油問題難以避免。油液粘度和溫度的變化會影響機構的工作性能。 從液壓傳動的優(yōu)缺點來看，優(yōu)點大于缺點，根據(jù)國際上起重機的發(fā)展來看，不論大小噸位都采用液壓傳動系統(tǒng)。所以QY25K型汽車起重機決定采用液壓傳動的形式。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)中應用，故高壓柱塞泵是發(fā)展的必然。起升系統(tǒng)節(jié)能、高效、可靠以及微動性、平穩(wěn)性更好。這種系統(tǒng)將能有效地達到輕載高速、重載低速和節(jié)能等效果。3)伸縮液壓系統(tǒng): 對于具有5節(jié)以下伸縮臂的伸縮液壓系統(tǒng)，國內一般采用同步或順序加同步的伸縮方式，當采用2級液壓缸時，上下2液壓缸實現(xiàn)內部溝通，一般采用插裝式平衡閥。4)回轉液壓系統(tǒng): 起重機的回轉所需功率最少，因而回轉系統(tǒng)的要求是: 回轉平穩(wěn)，起重作業(yè)無側載。5)操縱、控制系統(tǒng): 機械式操縱是汽車起重機簡單、廣泛使用的一種操縱方式，而最有發(fā)展前途的還是電比例操縱系統(tǒng)，借助于計算機技術和可編程技術，汽車起重機將向智能化發(fā)展。生產(chǎn)廠家把生產(chǎn)的起重機所能夠吊的噸位作為生產(chǎn)能力的主要標志，而忽視中小型起重機的技術發(fā)展，從某種方面來說是不完美的。這樣，才能使自己設計出來的產(chǎn)品具有一定的先進性，很高的性價比，才能在市場中具有很強的競爭能力。本課題主要針對汽車起重機的功能、組成和工作特點，結合國內外汽車起重機的運用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，設計一款能夠適應國內外工程建設的中型汽車起重機液壓系統(tǒng)。對液壓油缸進行設計與圖紙繪制。提高底盤的動力和通過性能可供先導操縱和非先導操縱兩種配置，使用戶具有更大的選擇空間。如圖21所示汽車起重機主要由2回轉機構、3支腿機構，4變幅機構、5伸縮機構和7起升機構組成。起重作業(yè)時一般為單個動作，少數(shù)情況下有兩個缸的復合動作，為簡化結構，系統(tǒng)采用一個液壓泵給各執(zhí)行元件串聯(lián)供油方式。汽車起重機液壓系統(tǒng)中液壓泵的動力，都是由汽車發(fā)動機通過裝在底盤變速箱上的取力箱提供。 QY25K汽車起重機液壓系統(tǒng)組成及特點下車油路采用手動多路換向閥控制水平支腿和垂直支腿的運動方向，車架兩側均可操作，用戶可根據(jù)實際情況進行選擇。四個水平支腿或垂直支腿既可以單獨伸縮也可以同時伸縮。四個垂直支腿缸上裝有雙向液壓鎖，用于防止在起重作業(yè)時垂直支腿缸活塞桿回縮或在行車時活塞桿自動伸出。先導閥采用進口比例式液壓閥，先導閥手柄移動的角度與輸出壓力成正比，主操縱閥的閥芯位移與先導閥輸出壓力也成正比，所以整機具有良好的微動性。起升油路分主卷揚油路和副卷揚油路，液壓泵采用具有壓力切斷功能的雙向電液比例排量調節(jié)泵，此泵能實現(xiàn)排量與輸入電壓信號成正比的控制功能，用手動比例電壓控制閥來進行調節(jié)，它與變量馬達構成了兩個獨立的容積調速回路。副卷揚油路可通過合流閥向主卷揚油路自動合流。QY25K型起重機屬于中型起重機，回轉比較頻繁，所以回轉油路由雙向電液比例排量調節(jié)泵和定量馬達組成，除采用緩沖補油和冷熱油自動交換措施外，還采用了防止“打?，F(xiàn)象”（在回轉過程中出現(xiàn)打停后再回轉現(xiàn)象）和防止臂桿因外力（風力等）引起的自由擺動的特殊閥?；芈分?，電磁閥僅通過推動液動閥所需的流量，流量較小，而流動閥才是通過工作機構所需的大流量。液動閥可通過很大流量，從而提高伸縮速度。本機采用液控單向閥來鎖緊臂自動下滑，才用了一平衡閥來防止在變幅下降時產(chǎn)生超速現(xiàn)象。本機采用了一個二位六通轉閥來切換伸縮、變幅油路，這樣不但可以實現(xiàn)一個操作手柄單獨操作伸縮、變幅工作，而且用一個二位六通轉閥替換了一個電液比例換向閥和一個電路切換開關降低了生產(chǎn)成本。主、副卷揚回路，回轉回路都用了電液比例排量調節(jié)泵，它們都帶有副泵，此副泵負責給自己所在閉式回路補油和提供控制油。這此機構應能完成重物的提升和下降,改變作業(yè)的高度和方位及作業(yè)半徑等其本作業(yè)運動外,即其必須完成的動作外,在液壓系統(tǒng)設計中還必須保證:(1) 在提升和下放改變方位負載時,應防止由于負載和落臂自重而導致失速降落。(3) 支腿在起重和汽車起重機行進中,不得因重物負載而自行伸縮。各機構組合情況如圖22所示。圖24 手動控制閥手柄的工作位置搭配情況Figure 24 manual control valve handle position match situation QY25K 汽車起重機的整機技術參數(shù)表21為汽車起重機行駛狀態(tài)主要技術參數(shù)[12]，表22為汽車起重機起重作業(yè)狀態(tài)主要參數(shù)。16離去角176。m1000支腿距離縱 向m橫 向m起升高度基 本 臂m最 長 主 臂m最 長 主 臂+副 臂m起重臂長度基 本 臂m最 長 主 臂m33最 長 主 臂+副 臂m工作速度參數(shù)起重臂變幅時間起 臂s75落 臂s45起重臂伸縮時間全 伸s100全 縮s60最 大 回 轉 速 度r/min起 升速 度主起升機構滿載m/min75空載m/min120副起升機構滿載m/min75空載m/min120 QY25K汽車起重機的工作等級起重機在有效工作期間有一定總工作循環(huán)數(shù)，起重機作業(yè)的工作循環(huán)是從準備其吊物品開始到下一次其吊物品為止的過程。確定適當?shù)氖褂脡勖鼤r要考慮經(jīng)濟，技術和環(huán)境等因素，同時還要考慮設備老化的影響。 由于本設計為25噸，參見《起重機設計手冊》[11]不同類型起重機使用壽命表，如表23所示，可知Y=13年。 H—起重機每天工作小時數(shù)，取H=8小時。根據(jù)以上計算所得出的數(shù)據(jù)，(次)參見《起重機設計手冊》[7]起重機利用等級表，如表23所示，可以選擇起重機的利用等級為，起重機的 使用情況為，經(jīng)常中等的使用。帶載伸縮是比較危險的，在實際作業(yè)中很少使用，空載吊臂伸縮循環(huán)僅占試驗基本工況作業(yè)循環(huán)次數(shù)的5％，故伸縮及帶載伸縮不是典型工況。很多大型汽車起重機主臂前都有一個突出滑輪，在副卷揚工作時，順著滑輪升降副吊鉤，用于幅臂單獨起吊較小起重量，很少使用。本機屬于中型起重機，一般不提倡采用副臂工作，不過它可以增加最大起升高度，用于特殊場合。聯(lián)動功能實現(xiàn)的，即一個手柄同時控制兩個機構的運動，這種操作方式對司機的操作水平要求很高，且有危險，實際作業(yè)中很少使用。 典型工況的確定根據(jù)各機構的實際作業(yè)情況，起重機試驗規(guī)范，以及很多操作者的實際經(jīng)驗，可確定表24的五種工況，作為大中型汽車起重機的典型工況。表24 汽車起重機典型工況表 Typical working condition table truck crane序號工 況一次循環(huán)內容特 點 1基本臂；額定起重量的80％；相應的工作幅度。主卷揚起升－回轉－下降－停頓—起升－回轉－下降 （中間制動一次）主卷揚組合動作主要用于平吊安裝或空中翻轉 3中長臂；中長臂最大額定起重量的1/2；相應的工作幅度。主卷揚起升－回轉－變幅－下降－停頓—起升－回轉－下降（中間制動一次）中長臂中等起重量工況出現(xiàn)機率大，此時平吊安裝或空中翻轉作業(yè)也常用 5最長臂；最長臂最大額定起重量的1/2；相應的工作幅度。1)起升回路(1) 主、副卷揚既能單動，又能同時動作，要求自動分流合流并將保證低壓合流高壓自動分流。(3) 要求卷揚機構微動性好，起、制動平穩(wěn)，重物停在空中任意位置能可靠制動，即二次下滑問題，以及二次下降時的重物或空鉤下滑問題，即二次下降問題。(2)回轉制動應兼有常閉制動和常開制動（可以自由滑轉對中），兩種情況。(2)要求起落臂平穩(wěn)，微動性好，變幅在任意允許幅值位置能可靠鎖死。(4)平衡閥應備有下腔壓力傳感器接口，作為力矩限制器檢測星號源。各節(jié)臂具有任意伸縮的選擇性，但不能實現(xiàn)同部伸縮。(2)操縱元件必須具有45176。6)支腿回路(1)要求垂直支腿不泄漏，具有很強的自鎖能力（不軟腿）。(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傾翻。(5)起重機行走時不產(chǎn)生掉腿現(xiàn)象。在上述工作的基礎上，應對主機進行工況分析，工況分析包括運動分析和動力分析，對復雜的系統(tǒng)還需編制負載和動作循環(huán)圖，由此了解液壓缸或液壓馬達的負載和速度隨時間變化的規(guī)律，以下對工況分析的內容作具體介紹。1)位移循環(huán)圖s—t圖25為液壓機的液壓缸位移循環(huán)圖，縱坐標s表示活塞位移，橫坐標t表示從活塞啟動到返回原位的時間，曲線斜率表示活塞移動速度。圖25 位移循環(huán)圖Figure 25 displacement cycle diagram2)速度循環(huán)圖v—t(或v—s) 工程中液壓缸的運動特點可歸納為三種類型。v—t圖的三條速度曲線，不僅清楚地表明了三種類型液壓缸的運動規(guī)律，也間接地表明了三種工況的動力特性。1)液壓缸的負載及負載循環(huán)圖圖27 負載循環(huán)圖Figure 27 load cycle diagram2)液壓缸的負載力計算工作機構作直線往復運動時，液壓缸必須克服的負載由六部分組成 (22) 式中：Fc為切削阻力；Ff為摩擦阻力；Fi為慣性阻力；Fg為重力；Fm為密封阻力；Fb為排油阻力。 (1)啟動加速階段：這時液壓缸或活塞處于由靜止到啟動并加速到一定速度，其總負載力包括導軌的摩擦力、密封裝置的摩擦力(按缸的機械效率計算)、重力和慣性力等項，即： (23)(2)快速階段： (24)(3)工進階段： 　 (25)(4)減速： (26)對簡單液壓系統(tǒng)，上述計算過程可簡化。 液壓馬達的負載工作機構作旋轉運動時，液壓馬達必須克服的外負載為： 　 (27)1)工作負載力矩Me。2)摩擦力矩Mf。3)慣性力矩Mi。為回轉部件的飛輪效應()。在給定外負載下。但由此導致對密封、制造加工精度和元件材質的要越嚴，維護和修理也越困難。由《起重機設計手冊》可知現(xiàn)有輪式起重機采用的工作壓力為: 1)中壓:10MPa~25MPa，用于中小型輪式起重機；2)高壓:25MPa~32MPa,用于大中型輪式起重機；3)超高壓:32MPa以上，用于特大型或有特殊要求的輪式起重機。結合實際情況，本文在進行系統(tǒng)設計計算時，初選系統(tǒng)壓力為20MPa。起升機構通常由原動機、減速器、卷筒、制動器、離合器、鋼絲繩滑輪組和吊鉤等組成。起升液壓油路回路主要由液壓泵、換向閥、平衡閥、液壓離合器、液壓制動器和液壓馬達組成。圖32 起升機構液壓回路圖Figure 32 lifting mechanism hydraulic circuit diagram起升回路是起重機液壓系統(tǒng)的主要回路，對于大、中型汽車起重機一般都設置主、副卷揚起升系統(tǒng)。 變幅、伸縮機構回路的設計1)變幅機構回路的設計變幅回路主要由液壓泵、換向閥、平衡閥和變幅液壓缸組成。因此本設計采用雙作用液缸作液動機。變幅機構在工作裝置作業(yè)時，其液壓缸處于閉鎖狀態(tài)，受負載較大，要求不能無控制自動回縮。另外，變幅機構落臂時，因載荷的重力作用，會產(chǎn)生重力超速現(xiàn)象，需要限速措施。國內外太都采用使用平衡閥(限速閥)的限速回路。圖33 變幅機構回路Figure 33 luffing mechanism circuit2)伸縮機構回路的設計吊臂伸縮機構是一種多級式伸縮起重臂伸出與縮回的機構。通常，n節(jié)吊臂則相應要有（n1）個液壓缸一活塞組。液壓—機械驅動還有另一種形式，即采用液壓馬達減速后驅動螺桿旋轉，利用螺桿和螺母間的相互運動推動下級吊臂移動 , 這種方法自重較輕，可以提高大幅度時的起重量，另外還大大減少了漏油部位，維修也比較方便。圖34 伸縮機構液壓油路回路圖Figure 34 39。全回轉的回轉機構由三部分組成:(1)回轉機構的原動機，是整機的傳動分流裝置中的一個傳動元件，它可以是電機、液壓馬達，或者是某根軸。 (2)回轉機構的機械傳動裝置，一般起