【正文】 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。老8噸汽車起重機(jī)都是采用單泵單馬達(dá)（定量式)、串聯(lián)油路、開式系統(tǒng)，所有的工作機(jī)構(gòu)都靠一個油源供油，難于同時滿足不同機(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。(式11)如下式所示[9]：式中：卷筒直徑 液壓馬達(dá)的容積效率 液壓油泵的排量 卷揚(yáng)機(jī)的減速比 鋼絲繩的倍率 液壓馬達(dá)的排量 液壓油泵的容積效率 發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速 由上式可見，起升速度的大小，主要靠發(fā)動機(jī)的油門調(diào)節(jié)，當(dāng)油門過小時，發(fā)動機(jī)的動力特性較差，容易滅火，輕載及空載時，速度太慢，生產(chǎn)率低。本課題主要針對汽車起重機(jī)的功能、組成和工作特點(diǎn)，結(jié)合國內(nèi)外汽車起重機(jī)的運(yùn)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，設(shè)計一款能夠適應(yīng)國內(nèi)外工程建設(shè)的輕型汽車起重機(jī)（QY8）液壓系統(tǒng)。在做好以上兩點(diǎn)的基礎(chǔ)上。 對當(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)。對設(shè)計好的液壓原理系統(tǒng)進(jìn)行計算，選擇合適的液壓元件，并對其性能進(jìn)行驗算，包括壓力損失和系統(tǒng)發(fā)熱等。選取變幅液壓缸進(jìn)行計算設(shè)計，提高其可靠性。第2章 液壓系統(tǒng)性能分析與原理設(shè)計 QY8典型工況分析及對液壓系統(tǒng)要求 QY8典型工況的分析根據(jù)起重機(jī)試驗規(guī)范，以及很多操作者的實際經(jīng)驗，作為輕型汽車起重機(jī)的典型工況。 汽車起重機(jī)典型工況表序號工 況一次循環(huán)內(nèi)容特 點(diǎn) 1基本臂；相應(yīng)的工作幅度吊重起升－回轉(zhuǎn)－下降－起升－回轉(zhuǎn)－下降（中間制動一次）起重噸位大，動作單一，很少與回轉(zhuǎn)等機(jī)構(gòu)組合動作 2全長臂相應(yīng)的工作幅度卷揚(yáng)起升－回轉(zhuǎn)－卷揚(yáng)下降－卷揚(yáng)起升－回轉(zhuǎn)－卷揚(yáng)下降（中間制動一次）運(yùn)用較多的情況，能滿足小噸位的工作 3最長臂；主臂加副臂；相應(yīng)的工作幅度； （起升＋回轉(zhuǎn)）－變幅－下降－（起升＋回轉(zhuǎn)）－下降（中間制動一次）起重噸位小，一般在一到兩噸之間 對液壓系統(tǒng)要求根據(jù)汽車起重機(jī)的典型工作狀況對系統(tǒng)的要求主要反映在對以下幾個液壓回路的要求上。（2）要求卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)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(zhuǎn)制動應(yīng)兼有常閉制動和常開制動（可以自由滑轉(zhuǎn)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(yīng)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)臂能按順序伸縮，但不能實現(xiàn)同步伸縮。（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(qiáng)的自鎖能力（不軟腿）。（3）要求支腿能夠承載最大起重時的壓力，并且有足夠的防傾翻力矩。 對QY8液壓系統(tǒng)各主要回路的分析汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)一般由起升、變幅、伸縮、回轉(zhuǎn)、支腿和控制六個主回路組成。 汽車起重機(jī)各回路工作狀態(tài)： 起升回路起到使重物升降的作用。：回轉(zhuǎn)回路起到使吊臂回轉(zhuǎn)，實現(xiàn)重物水平移動的作用。回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使重物水平移動的范圍有限， 但所需功率小，所以一般汽車起重機(jī)都設(shè)計成全回轉(zhuǎn)式的，即可在左右方向任意進(jìn)行回轉(zhuǎn)。高速液壓馬達(dá)的驅(qū)動形式，在汽車式、輪胎式和鐵路起重機(jī)上應(yīng)用廣泛。該形式在一些小噸位汽車起重機(jī)上有所應(yīng)用。 采用低速大扭矩液壓馬達(dá)可以省去或減小減速裝置，因此機(jī)構(gòu)很緊湊。綜上所述，QY8回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計為高速液壓馬達(dá)加裝制動器的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。變幅回路則是實現(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。 變幅回路工程起重機(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。它在空載時改變幅度，以調(diào)整取物裝置的位置，而在重物裝卸移動過程中，幅度不改變。工作性變幅能在帶載的條件下改變幅度。工作性變幅驅(qū)動功率較大，而且要求安裝限速和防止超載的安全裝置。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。臂架全部縮回以后，起重機(jī)外形尺寸減小，提高了機(jī)動性和通過性。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。順序伸縮就是各節(jié)伸縮臂按一定先后次序完成伸縮動作。獨(dú)立伸縮是指各節(jié)伸縮臂無關(guān)聯(lián)地獨(dú)立進(jìn)行伸縮動作。 臂架伸縮方式 （a）順序伸縮 （b）同步伸縮為了使起重機(jī)各節(jié)伸縮臂伸出后的載荷和起重機(jī)的起重量特性相適應(yīng)，伸臂的順序為2（二節(jié)臂）→3（三節(jié)臂）的順序伸出，1為基本臂，而縮回按相反的順序，即3→2的順序縮回。,即Ⅰ號伸縮油缸活塞面積大，Ⅱ.Ⅲ號伸縮油缸活塞面積逐次減小。很顯然I號伸縮油缸先伸出，其次是Ⅱ號和Ⅲ號伸縮油缸伸出。此外為了保證吊臂回縮時按預(yù)定的順序，不至因自重和滑動阻力變化等因素影響。油缸I伸出到位后，隨著活塞腔油壓力的升高，單向順序閥S1被打開，于是伸縮油缸Ⅱ伸出。該機(jī)構(gòu)縮回過程同前一方案。圖中的雙單向閥d1與d2，其作用是使順序閥中的溢流流入主油道，這樣可以省去兩根回油管和軟管卷簡。扳動操縱閥S，A和P、B和O接通。若電液換向閥Cl換位，則壓力油改道上行，經(jīng)電液換向閥C2及平衡閥K2進(jìn)入伸縮油缸Ⅱ，于是伸縮油缸E開始伸出。與前述方案比較，由于該機(jī)構(gòu)裝有電液閥，從而需要設(shè)置電線和電線卷簡，但該方案的伸縮順序有可靠保證。 差積式順序伸縮原理 單向順序閥順序伸縮原理 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ伸縮油缸；S操縱閥； ；平衡閥； Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ伸縮油缸；S操縱閥； 平衡閥。起重機(jī)設(shè)置支腿機(jī)構(gòu)，目的是增加起重機(jī)的穩(wěn)定性及起重能力。目前支腿大都采用液壓支腿。蛙式支腿結(jié)構(gòu)簡單，跨距小，只適用于中小噸位起重機(jī)上使用。為了使起重機(jī)在吊重過程中安全可靠，支腿要求堅固可靠，伸縮方便。還可以根據(jù)地面情況對各支腿進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)。為了使液壓系統(tǒng)更加易于檢修和使結(jié)構(gòu)更簡單明了，在起升、回轉(zhuǎn)、伸縮、變幅、支腿和控制6個液壓回路中全部采用開式油路。伸縮回路有兩節(jié)伸縮臂和兩個液壓缸，液壓缸與鋼繩組合實現(xiàn)同時伸縮。為了提高效率，本輕型起重機(jī)回轉(zhuǎn)、伸縮、變幅回路可以協(xié)調(diào)工作。支腿回路采用H式支腿，因為本機(jī)為輕型起重機(jī)，支腿不外伸，每一支腿只有一個垂直液壓缸，支腿伸出后成H形。回路中支腿油路液控單向閥可以防止支腿軟腿現(xiàn)象。、分配及控制1. 各機(jī)構(gòu)組合情況起伸機(jī)構(gòu)伸縮機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)變幅機(jī)構(gòu)支腿機(jī)構(gòu)圖2．11 各機(jī)構(gòu)動作組合情況支腿機(jī)構(gòu)在起升過程中不能動作，但是支腿回路不工作時其他的回路均不能工作，起升與變幅，伸縮、回轉(zhuǎn)回路要有組合動作功能，回轉(zhuǎn)、伸縮、變幅回路之間不需要組合動作。該系統(tǒng)為中壓系統(tǒng)，動力源采用雙聯(lián)齒輪泵，由汽車發(fā)動機(jī)通過底盤上的分動箱驅(qū)動。整個系統(tǒng)由支腿收放、吊臂變幅、吊臂伸縮、轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)和吊重起升五個工作回路所組成，且各部分都具有一定的獨(dú)立性。油箱裝在上車部分，兼作配重。支腿收放回路和其他動作回路采用一個二位三通手動換向閥進(jìn)行切換。在行駛時又必須將支腿收起，輪胎著地。前支腿兩個液壓缸同時用一個三位四通手動換向閥（52）控制其收、放動作，而后支腿兩個液壓缸則用另一個三位四通手動換向閥（53）控制其收、放動作。 當(dāng)三位四通手動換向閥（52）工作在左位時，前支腿放下，其油路為： 進(jìn)油路：過濾器0→液壓泵（11）→手動換向閥（51）左位→手動換向閥（52）左位→前支腿液壓缸上腔。當(dāng)三位四通手動換向閥（52）工作在右位時，前支腿收回，其油路為： 進(jìn)油路：過濾器0→液壓泵（11）→手動換向閥（51）左位→手動換向閥（52）右位→前支腿液壓缸下腔。后支腿液壓缸用三位四通手動換向閥（53）控制，其油路流動情況與前支腿油路類似。吊臂的變幅運(yùn)動由變幅液壓缸驅(qū)動，變幅要求能帶載工作，動作要平穩(wěn)可靠。為防止吊臂在停止階段因自重而減幅，在油路中設(shè)置了平衡閥13,提高了變幅運(yùn)動的穩(wěn)定性和可靠性。 吊臂增幅時，三位四通手動換向閥（101）左位工作，其油路為： 進(jìn)油路：過濾器0→液壓泵（11）→手動換向閥（51）右位→手動換向閥（101）左位→平衡閥（13）中的單向閥→變幅液壓缸下腔。 吊臂減幅時，三位四通手動換向閥（101）右位工作，其油路為 進(jìn)油路：過濾器0→液壓泵（11）→手動換向閥（51）右位→手動換向閥（101）右位→變幅液壓缸上腔。 吊臂由基本臂和伸縮臂組成，伸縮臂套裝在基本臂內(nèi)，由吊臂伸縮液壓缸驅(qū)動進(jìn)行伸縮運(yùn)動。各活塞腔是聯(lián)通的，各油缸活塞桿腔也是聯(lián)通的。 平衡閥Ki可以保證吊臂在載荷下平穩(wěn)收縮，同時還可以防止因泄漏或管道破裂而造成吊臂回落。平衡閥的開啟壓力應(yīng)該設(shè)定為足K1大，K2小。吊臂伸縮運(yùn)動由三位四通手動換向閥（102）控制，當(dāng)三位四通手動換向閥（102）工作在左位或右位時，分別驅(qū)動伸縮液壓缸伸出或縮回?；赜吐罚荷炜s液壓缸上腔→手動換向閥（102）左位→手動換向閥（103）中位→油箱?；赜吐罚荷炜s液壓缸下腔→平衡閥11→手動換向閥（102）右位→手動換向閥（103）中位→油箱。通過行星減速機(jī)構(gòu)減速，轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)速度為0~5r／min?；剞D(zhuǎn)液壓馬達(dá)的回轉(zhuǎn)由三位四通手動換向閥（103）控制，當(dāng)三位四通手動換向閥（103）工作在左位或右位時，分別驅(qū)動回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)正向或反向回轉(zhuǎn)。回油路：回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)→正反轉(zhuǎn)平衡閥（153）（154）→手動換向閥（103）左(右)位→油箱。吊重的起吊和落下作業(yè)由一個大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)驅(qū)動卷揚(yáng)機(jī)來完成。馬達(dá)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)(即起吊速度) 主要通過改變泵一二分合流方式來實現(xiàn)，還可以通過調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速及手動換向閥（103）的開口來調(diào)節(jié)。由于液壓馬達(dá)的內(nèi)泄漏比較大，當(dāng)重物吊在空中時，盡管回路中設(shè)有平衡閥，重物仍會向下緩慢滑落，為此，在液壓馬達(dá)的驅(qū)動軸上設(shè)置了制動器。當(dāng)重物在空中停留的過程中重新起升時，有可能出現(xiàn)在液壓馬達(dá)的進(jìn)油路還未建立起足夠的壓力以支撐重物時，制動器便解除了制動，造成重物短時間失控而向下滑落。通過調(diào)節(jié)該節(jié)流閥開口的大小，能使制動器抱閘迅速，而松閘則能緩慢地進(jìn)行。 2)系統(tǒng)中采用了平衡回路、縮緊回路和制動回路，保證了起重機(jī)的工作可靠，操作安全。在起升工作中，除了分合流油路可方便實現(xiàn)高低速切換外，將節(jié)流調(diào)速方法與控制發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的方法結(jié)合使用，可以實現(xiàn)各工作部件微速動作。注：平衡閥主要的功能不是鎖定執(zhí)行元件的位置,是用來防止執(zhí)行器失速或慣性沖擊的。下面僅以起升馬達(dá)和液壓泵為例。 　起升馬達(dá)的計算和選擇(式31)(1) 作用于鋼絲繩上的最大靜拉力[9] 式中: — 起重量(N) =8000kg=8000kg(2) 起升馬達(dá)所受最大扭矩[9](式32)式中: — 動力系數(shù)= 1+ V 則 = 1+ =V — 最高起升速度V =15m/min =(式33)(3) 液壓馬達(dá)的排量[9] —液壓馬達(dá)機(jī)械效率,通常取= (式34)(4) 液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速[9](5) 液壓馬達(dá)的選擇齒輪式和葉片式輸出扭矩較小, 且不適于低速傳動, 因此, 一般情況下均采用柱塞式液壓馬達(dá)。軸向柱塞式液壓馬達(dá)除具有轉(zhuǎn)速范圍寬、扭矩大的優(yōu)點(diǎn)外,還具有結(jié)構(gòu)緊湊、徑向尺寸小、轉(zhuǎn)動慣量小等優(yōu)點(diǎn),故選用之。m,其詳細(xì)數(shù)據(jù)見附錄1。對于汽車起重機(jī),其液壓系統(tǒng)負(fù)載大、功率大、精度要求不高。根據(jù)系統(tǒng)的要求以及壓力、流量的需要,8 噸液壓汽車起重機(jī)選擇了40/32 型雙聯(lián)齒輪泵,型號為：CBG40/32H，其最高工作壓力25,最高轉(zhuǎn)速2500r/min ,兩泵的理論排量分別為40cm3/r 和32cm3/r，合流最大流量為180L/min。型號為：CBG40/32H。（見[1]）。 (式37) (式38)式中為工作周期 s z、n、m分別為液壓泵、液壓缸、液壓馬達(dá)的數(shù)量、分別為第i臺泵的實際輸出壓力、流量、效率為第i臺泵工作時間 s、為液壓馬達(dá)的外載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、工作時間 、rad/s、s、為液壓缸外載荷及此載荷時的行程，N、m 起重機(jī)的一個工作循環(huán)包括起升、回轉(zhuǎn)、變幅、伸縮臂、下降、空載、回轉(zhuǎn)、裝料等工序。油箱散熱面積的計算，據(jù)[1]，V=現(xiàn)假設(shè)油箱底面為正方形a=b=，=(a+b)+==+25=計算出來的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于所限制的溫度，現(xiàn)在采用安裝冷卻器的方法來降低溫度。油箱的尺寸基本確定如下：長a=、寬b=、高h(yuǎn)=。由于各種液壓缸的用途和工作要求不同，其主要參數(shù)間又互有聯(lián)系，故設(shè)計時需要反復(fù)比較，綜合考慮才能得到較理想的結(jié)果。 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計包括缸筒和缸蓋的連接形式、活塞和活塞桿的連接形式排氣裝置的選擇和最小導(dǎo)向長度的確定。 。 。 (又稱半環(huán)連接)結(jié)構(gòu)緊湊，加工容易，裝卸方便，能承受較大的沖擊載荷，避免了卡簧連接安全可靠性差的缺點(diǎn)。這是液壓缸設(shè)計中應(yīng)注意的。其加工、裝卸方便，連接強(qiáng)度高，安全可靠；但缸體外徑和質(zhì)量都比較大。綜上所述，缸體連接形式選用無縫鋼管焊接配合導(dǎo)向套螺栓連接形式。結(jié)構(gòu)簡單、實用，應(yīng)用較為普遍。 ，這種連接比較可靠，可以承受較大的工作壓力和機(jī)械振動，且結(jié)構(gòu)簡單、裝卸方便。此外，也有采用焊接方式的。 活塞桿頭部直接與工作機(jī)構(gòu)連接，根據(jù)與負(fù)載連接的要求不同，活塞桿頭部主要有以下幾種結(jié)構(gòu)。 活塞桿頭部結(jié)