【正文】 和控制等主回路組成。起升回路主要由液壓泵、換向閥、平衡閥、液壓離合器和液壓馬達(dá)組成。它們的工作方式有單獨(dú)吊重、合流吊重以及單獨(dú)共同吊重三種方式，其中對于吊大噸位且要求速度不太高時用主卷揚(yáng)吊的方式，對于吊小噸位且要求速度不太高時用副卷揚(yáng)吊的方式；對于吊大噸位且要求速度比較高時用主副卷揚(yáng)泵合流吊的方式；對于吊比較長的物體時用單獨(dú)共同吊重方式?；剞D(zhuǎn)回路主要由液壓泵、換向閥、平衡閥、液壓離合器和液壓馬達(dá)組成，由于回轉(zhuǎn)力比較小所以其結(jié)構(gòu)沒有起升回路復(fù)雜。 3．變幅回路絕大部分工程起重機(jī)為了滿足重物裝、卸工作位置的要求，充分利用其起吊能力（幅度減小能提高起重量），需要經(jīng)常改變幅度。變幅回路主要由液壓泵、換向閥、平衡閥和變幅液壓缸組成。非工作性變幅指只是在空載條件下改變幅度。這種變幅次數(shù)一般較少，而且采用較低的變幅速度，以減少變幅機(jī)構(gòu)的驅(qū)動功率，這種變幅的變幅機(jī)構(gòu)要求簡單。為了提高起重機(jī)的生產(chǎn)率和更好地滿足裝卸工作的需要，常常要求在吊裝重物時改變起重機(jī)的幅度，這種類型的變幅次數(shù)頻繁，一般采用較高的變幅速度以提高生產(chǎn)率。與非工作性變幅相比，這種變幅要求的變幅機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，自重也較大，但工作機(jī)動性卻大為改善。4．伸縮回路伸縮回路可以改變吊臂的長度，從而改變起重機(jī)吊重的高度。汽車起重機(jī)的伸縮方式主要有同步伸縮和非同步伸縮兩種，同步伸縮就是各節(jié)液壓缸相對于基本臂同時伸出，采用這種伸縮方式不僅可以提高臂的伸出效率，而且可以使臂的結(jié)構(gòu)大大簡化，提高起重機(jī)的吊重。5．支腿回路支腿回路是用來驅(qū)動支腿，支呈整臺起重機(jī)的。汽車起重機(jī)設(shè)置支腿可以大大提高起重機(jī)的起重能力。在行駛時收回，工作時外伸撐地。6．重鐵回路伸縮式重鐵掛放平衡機(jī)構(gòu)位于后轉(zhuǎn)臺，重鐵伸縮臂一端與后轉(zhuǎn)臺固定，另一端上安裝有重鐵掛放機(jī)構(gòu)，配重鐵為便于回送時保持整機(jī)軸重均衡，分為前活動配重鐵及后配重鐵兩部分，回送時前活動配重鐵放置在底架前端，吊重時通過轉(zhuǎn)車，將兩塊配重鐵疊加，并由掛放機(jī)構(gòu)（掛放油缸）吊起，起重作業(yè)時，根據(jù)實(shí)際吊重情況配重伸縮臂內(nèi)的伸縮油缸進(jìn)行伸縮，從而使配重伸縮臂進(jìn)行一定長度的伸縮，配重機(jī)構(gòu)連同配重鐵的重量作用于伸縮臂這一懸臂梁結(jié)構(gòu)上，形成一定的力矩與前轉(zhuǎn)臺吊重所產(chǎn)生的力矩相平衡，保證整車重心在安全支承范圍內(nèi)。帶載伸縮是比較危險(xiǎn)的，在實(shí)際作業(yè)中很少使用，空載吊臂伸縮循環(huán)僅占試驗(yàn)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(jī)主臂前都有一個突出滑輪，在副卷揚(yáng)工作時，順著滑輪吊下副鉤，用于主、副卷揚(yáng)的組合動作，而很少用副臂與主卷揚(yáng)進(jìn)行組合動作。三個以上機(jī)構(gòu)的組合作業(yè)情況有些大型汽車起重機(jī)要求有三、四個動作同時組合功能，是靠手柄的45176。本機(jī)為中型起重機(jī)實(shí)現(xiàn)功能沒有大型的多，操作也沒大型的那么復(fù)雜，采用電液比例伺服系統(tǒng)來控制，操作靈活穩(wěn)定，因此，對操作人員要求不是很高。1. 起升回路 （1）主、副卷揚(yáng)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(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)臂具有任意伸縮的選擇性，但不能實(shí)現(xiàn)同部伸縮。 （2）操縱元件必須具有45?方向操縱兩個機(jī)構(gòu)聯(lián)動能力。 （2）要求各支腿可以進(jìn)行單獨(dú)調(diào)整。 （4）要求垂直支腿能夠承載最大起重時的壓力。7. 重鐵回路 伸縮式重鐵掛放平衡機(jī)構(gòu)位于后轉(zhuǎn)臺，重鐵伸縮臂一端與后轉(zhuǎn)臺固定，另一端上安裝有重鐵掛放機(jī)構(gòu)，配重鐵為便于回送時保持整機(jī)軸重均衡，分為前活動配重鐵及后配重鐵兩部分，回送時前活動配重鐵放置在底架前端，吊重時通過轉(zhuǎn)車，將兩塊配重鐵疊加，并由掛放機(jī)構(gòu)（掛放油缸）吊起，起重作業(yè)時，根據(jù)實(shí)際吊重情況配重伸縮臂內(nèi)的伸縮油缸進(jìn)行伸縮，從而使配重伸縮臂進(jìn)行一定長度的伸縮，配重機(jī)構(gòu)連同配重鐵的重量作用于伸縮臂這一懸臂梁結(jié)構(gòu)上，形成一定的力矩與前轉(zhuǎn)臺吊重所產(chǎn)生的力矩相平衡，保證整車重心在安全支承范圍內(nèi)。對于液壓起重機(jī)來說，工件的壓制抗力即為工作負(fù)載。工作負(fù)載既可以為定值也可以為變值，其大小根據(jù)具體情況加以計(jì)算，有時還要由樣機(jī)實(shí)測確定。=1568KN2. 導(dǎo)軌摩擦負(fù)載Ff導(dǎo)軌摩擦負(fù)載是指液壓缸驅(qū)動運(yùn)動部件時所受的導(dǎo)軌摩擦力，其值與運(yùn)動部件的導(dǎo)軌形式、放置情況及運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)。靜摩擦阻力： Ffs=10?=動摩擦阻力： Ffd=10?= 3. 慣性負(fù)載Fi 慣性負(fù)載是運(yùn)動部件在啟動加速或制動減速時的慣性力，其值可按照牛頓第二定律求出，即 Fi=(G/g)(ΔV/Δt)式中： g重力加速度ΔVΔt時間內(nèi)的速度變化值Δt—啟動、制動或速度轉(zhuǎn)換時間。Fi=10?／= Fn=10?10179。傾斜放置時，只計(jì)算重力在運(yùn)動上的分力。G=mg=343KN密封負(fù)載是指密封裝置的摩擦力，其值與密封裝置的類型和尺寸、液壓缸的制造質(zhì)量和油液的工作壓力有關(guān)。在未完成液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，不知道密封裝置的參數(shù)，無法計(jì)算。6．背壓負(fù)載Fb背壓負(fù)載是指液壓缸回油腔背壓所造成的阻力。7. 液壓缸在各工作階段的負(fù)載值：其中：。表31： 工作循環(huán)各階段的外負(fù)載工況負(fù)載組成推力 F/ F= Fn+ FfsG=560KN628KNF= Fn+ Ffd+FiG=557KN619KNF= Fn+ FfdG=531KN590KNF= Fn+ Ffd+ FwG=2100KN2333KNF= Fn+ Ffd+G=1217KN1353KN 負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖的繪制負(fù)載圖按上面的數(shù)值繪制，速度圖按給定條件繪制，如圖所示： 圖31速度循環(huán)圖 圖32 負(fù)載循環(huán)圖考慮到該機(jī)床在工作進(jìn)給時需要承受較大的工作壓力，系統(tǒng)功率也較大，現(xiàn)采用軸向柱塞泵，具有將32MPa壓力的純凈液壓油輸入到各種油壓機(jī)、液動機(jī)等液壓系統(tǒng)中，以生產(chǎn)巨大的工作動力，該柱塞泵結(jié)構(gòu)緊湊，效率高，工作壓力高，流量調(diào)節(jié)方便。操縱伸縮先導(dǎo)操縱閥1，控制油路通過先導(dǎo)操縱閥1的a7(b7)口，進(jìn)入四聯(lián)閥組2的a7(b7)口，使四聯(lián)閥組換向，重鐵主油路接通，主泵的液壓油通過四聯(lián)閥組液壓鎖，分別進(jìn)出伸縮油缸的有桿腔或無桿腔，從而驅(qū)動伸縮油缸進(jìn)行工作，實(shí)現(xiàn)重鐵油缸的伸縮動作。雙向液壓鎖的作用是封閉油缸的進(jìn)出油路，閉鎖無桿腔液壓油，使掛放油缸的活塞桿鎖定在某一工作位置，保證系統(tǒng)安全。第4章 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和元件選擇 確定系統(tǒng)的主要參數(shù) 液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)設(shè)計(jì)是指確定液壓執(zhí)行元件的工作壓力和最大流量。工作壓力和最大流量的確定都與液壓執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)參數(shù)（指液壓缸的有效工作面積A或液壓馬達(dá)的排量Vm）有關(guān)。 表41 按負(fù)載選擇液壓執(zhí)行元件的工作壓力載荷/KN 55～1010～2020～3030～5050工作壓力/MPa～1～2～33～44～5=5～7表42 按主機(jī)類型選擇液壓執(zhí)行元件的工作壓力設(shè)備類型機(jī)床農(nóng)業(yè)機(jī)械汽車工業(yè)小型工程機(jī)械輔助機(jī)構(gòu)工程機(jī)械重型機(jī)械鍛壓設(shè)備液壓支架等船用系統(tǒng)磨床組合機(jī)床齒輪加工機(jī)床刨床車床銑床研磨機(jī)床拉床龍門刨床工作壓力/MPa2～42～51010～1616～3214～25按液壓機(jī)床類型初選液壓缸的工作壓力為25Mpa，根據(jù)快進(jìn)和快退速度要求，采用單桿活塞液壓缸。快進(jìn)時，液壓缸回油路上必須具有背壓，防止上壓板由于自重而自動下滑，根據(jù)《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡明手冊》表22中，可取=1Mpa，快進(jìn)時，液壓缸是做差動連接，但由于油管中有壓降存在，有桿腔的壓力必須大于無桿腔，估計(jì)時可取，快退時，回油腔是有背壓的，這時亦按2Mpa來估算。圖41：單活塞桿液壓缸計(jì)算示意圖其中 —— 液壓缸工作腔的壓力 Pa—— 液壓缸回油腔的壓力 Pa 故： A?= 178。A?= m178。A?= m178。60/10179。60/10179。60/10179。60/10179。60/10179。60/10179。對簡單系統(tǒng)流速較小時，ΔP?～，對復(fù)雜系統(tǒng)流速較大時，ΔP?～上述計(jì)算所得的是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過渡階段出現(xiàn)的動態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力，另外考慮到一定壓力貯備量，并確保泵的壽命，其正常工作壓力為泵的額定壓力的80%左右因此選泵的額定壓力應(yīng)滿足：液壓泵的最大流量應(yīng)為：式中 液壓泵的最大流量同時動作的各執(zhí)行所需流量之和的最大值，如果這時的溢流閥正進(jìn)行工作，尚須加溢流閥的最小溢流量。計(jì)算得出 L/min由于液壓系統(tǒng)的工作壓力高，負(fù)載壓力大，功率大，大流量，所以選軸向柱塞變量泵。因?yàn)橹c缸孔加工容易，尺寸精度及表面質(zhì)量可以達(dá)到很高的要求，油液泄漏小，容積效率高，能達(dá)到的工作壓力，一般是（），最高可以達(dá)到。因?yàn)橹灰m當(dāng)加大柱塞直徑或增加柱塞數(shù)目，流量變增大。4） 柱塞油泵主要零件均受壓，使材料強(qiáng)度得到充分利用，壽命長，單位功率重量小。材料及加工精度要求高，加工量大，價(jià)格昂貴。 驅(qū)動電機(jī)功率驅(qū)動液壓泵的電動機(jī)根據(jù)驅(qū)動功率和泵的轉(zhuǎn)速來選擇。柱塞泵為。 對液壓閥的基本要求(1). 動作靈敏，使用可靠，工作時沖擊和振動小。(2). 密封性能好。表43 選擇液壓控制元件的主要依據(jù)和應(yīng)考慮的問題液壓控制元件主要依據(jù)應(yīng)考慮的問題壓力控制元件閥所在的油路的最大工作壓力和通過閥的最大實(shí)際流量壓力調(diào)節(jié)范圍，流量變化范圍，所要求的壓力靈敏度和平穩(wěn)性等。溢流閥的流量應(yīng)按液壓泵的最大流量選取，并應(yīng)注意其允許的最小穩(wěn)定流量，一般來說，最小穩(wěn)定流量為額定流量的15%左右。流量閥的進(jìn)出口需要有一定的壓差，高精度流量控制閥約需1Mpa壓差。一般來說，流量在190L/min以上時宜用二通插裝閥；190L/min以下時可采用滑閥型換向閥。一泵多缸系統(tǒng)，中位機(jī)能必須選擇O型和Y型，若回路中有液控單向閥或液壓鎖時，必須選擇Y或H型應(yīng)選擇開啟壓力小的單向閥；開啟壓力較大的單向閥可做背壓閥用。 輔助元件的選擇濾油器是保持工作介質(zhì)清潔，使系統(tǒng)正常工作所不可缺少的輔助元件。液壓系統(tǒng)中油箱的作用是儲油，保證供給系統(tǒng)充分的油液；散熱，液壓系統(tǒng)中由于能量損失所轉(zhuǎn)換的熱量大部分由油箱表面散逸；沉淀油中的雜質(zhì)；分離油中的氣泡，凈化油液。對冷卻器的選擇主要依據(jù)其熱交換量來確定其散熱面積及其所需要的冷卻介質(zhì)量。油管系統(tǒng)中使用的油管種類很多，有鋼管、銅管、尼龍管、塑料管、橡膠管等，必須按照安裝位置、工作環(huán)境和工作壓力來正確選用。本設(shè)計(jì)在彎曲的地方可以用管接頭來實(shí)現(xiàn)彎曲。膠管用做聯(lián)接兩個相對運(yùn)動部件之間的管道。高壓膠管是鋼絲編織體為骨架或鋼絲纏繞體為骨架的膠管，可用于壓力較高的油路中。由于膠管制造比較困難，成本很高，因此非必要時一般不用。管接頭的種類很多，液壓系統(tǒng)中油管與管接頭的常見聯(lián)接方式有：焊接式管接頭、卡套式管接頭、擴(kuò)口式管接頭、扣壓式管接頭、固定鉸接管接頭。錐螺紋依靠自身的錐體旋緊和采用聚四氟乙烯等進(jìn)行密封，廣泛用于中、低壓液壓系統(tǒng)；細(xì)牙螺紋密封性好，常用于高壓系統(tǒng)，但要求采用組合墊圈或O形圈進(jìn)行端面密封，有時也采用紫銅墊圈。(2). 液壓泵回油管道的內(nèi)徑：取v=根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》查得：取d=25mm,鋼管的外徑 D=34mm； 管接頭聯(lián)接螺紋M332。根據(jù)上述的參數(shù)可以得到：我們選鋼管的材料為45鋼，由此可得材料的抗拉強(qiáng)度=600MPa；(1). 液壓泵壓油管道的壁厚(2). 液壓泵回油管道的壁厚 所以所選管道適用。估算內(nèi)容一般包括：系統(tǒng)壓力損失、系統(tǒng)效率、系統(tǒng)溫升等。計(jì)算系統(tǒng)壓力損失時，不同的工作階段要分開來計(jì)算。因此，某一工作階段液壓系統(tǒng)總的壓力損失為ΣΔP=ΣΔP?+Σ(ΔP?A?/A?)但由于系統(tǒng)的具體管路布置和長度尚未確定，所以壓力損失暫時無法計(jì)算。為了簡化計(jì)算，主要考慮工進(jìn)時的發(fā)熱量。當(dāng)V=10mm/s時，即v=600mm/min即 ，泵的出口壓力為26MP，則有（公式P）即此時的功率損失為：假定系統(tǒng)的散熱狀況一般，取，油箱的散熱面積A為系統(tǒng)的溫升為根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》：油箱中溫度一般推薦3050，所以驗(yàn)算表明系統(tǒng)的溫升在許可范圍內(nèi)。液壓缸的壁厚一般指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。一般計(jì)算時可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。工程機(jī)械的液壓缸，一般用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒公式計(jì)算 式中 ——液壓缸壁厚(m)； D——液壓缸內(nèi)徑(m)； ——試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的()倍； ——缸筒材料的許用應(yīng)力。故 ==則在中低壓液壓系統(tǒng)中，按上式計(jì)算所得液壓缸的壁厚往往很小，使缸體的剛度往往很不夠，如在切削過程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過程卡死或漏油。液壓缸壁厚算出后，即可求出缸體的外經(jīng)為＞D+2=260+235=330mm液壓缸工作行程長度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程來確定，并參閱液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡明手冊P12表