毕业设计轮胎式起重机液压系统

1、目录摘要 (1Abstract (2第1章绪论 (31.1 起重机简介 (31.2流动式起重机 (4第2章轮胎式起重机的总体设计 (62.1 起重机的组成 (62.2轮胎式起重机的主要参数 (62.3起重机驱动装置的选择 (82.4轮胎式起重机底盘的选型 (112.5轮胎式起重机动力装置的选择 (132.6轮胎式起重机的总体选形 (142.7轮胎式起重机的稳定性 (15第3章起重机液压系统设计 (223.1轮式起重汽车液压系统的工作原理总成 (223.1.1支腿收放回路 (223.1.2吊臂变幅回路 (223.1.3吊臂伸缩回路 (233.1.4吊重起升回路 (233.2液压系统 (2243.

2、2.1 液压系统总体设计 (243.2.2 确定对起重机液压系统的工作要求: (243.2.3 拟定起重机的液压系统原理图 (253.2.4 液压系统概况 (273.2.5 确定液压系统的工作压力 (283.3 确定起升和回转马达的计算依据 (283.3.1 确定起升马达驱动的最大载荷力矩 (283.3.2 确定回转马达驱动的最大载荷力矩 (293.3.3 马达的工作转速 (353.4选择液压泵及计算其输出功率 (363.4.1 计算起升、回转马达的所需流量 (363.4.2 选择油泵并计算输入功率 (363.5液压缸的计算 (373.5.1 支腿液压缸的计算 (373.5.2 支腿垂直油缸的

3、计算 (373.5.3 计算垂直油缸的主要参数 (393.5.4 计算垂直液压缸的壁厚 (403.5.5 支腿水平液压缸的计算 (413.5.6 变幅液压缸的计算 (413.5.7 伸缩液压缸的计算 (433.6 计算和选择辅助装置 (433.6.1 油管计算 (433.6.2 油管通经的计算 (443.6.3 金属管壁厚的计算 (453.6.4 油箱容积计算 (463.6.5 滤油器计算 (463.7 控制阀的选择 (463.7.1 QYZ25/20上车组合操纵阀 (463.7.2 QYZ20/10下车组合操纵阀 (47第4章结论 (48参考文献 (49致谢 (50摘要起重机液压系统主要用来

4、控制起升机构、变幅机构、回转机构等。本设计对轮胎起重机的组成及主要参数的确定,驱动装置、底盘与动力装置的选择,总体选形及稳定性做了一定的介绍与总结。根据液压系统的技术指标及一些相关参数对该系统进行了整体方案设计,对其功能和工作原理进行分析并且绘制液压系统原理图,初步确定了系统各回路的基本结构及主要元件。按照液压性能参数进行元件的选择计算,对变幅、伸缩、支腿油缸的结构进行设计并对相关部分进行验算和校核,最后通过对系统性能的验算和发热校核,满足了该起重机所要达到的要求。关键字: 起重机液压缸液压泵AbstractHydraulic system is mainly used to control

5、hoisting mechanism, luffing, slewing institutions etc. We did a certain introduction and conclusion on the composition of crane , choice of drive, chassis and power unit, stability of the overall and selection of shape.According to the technical indicators and some relevant parameters of the system

6、we design the overall program. We analyze its function and working principle and draw the schematic of hydraulic system, and identified basic structure and major components of the system. We design and checked on the structure of luffing, stretching, outrigger cylinder according to hydraulic perform

7、ance parameters,.Finally, Checking on performance of system and pyrexia, meet the requirements of crane.Key Word: Crane Hydraulic cylinder Hydraulic Pump第1章绪论1.1 起重机简介起重机属于起重机械的一种,是一种作循环、间歇运动的机械。一个工作循环包括:取物装置从取物地把物品提起,然后水平移动到指定地点降下物品,接着进行反向运动,使取物装置返回原位,以便进行下一次循环。根据水平运动形式的不同分为桥架类型起重机和臂架式起重机两大类别,此外还有桥

8、架与臂架类型综合的起重机,例如,在装卸桥上装有可旋转臂架的起重机,在冶金桥式起重机上装有可旋转小车等。1.1.1桥架类型起重机以桥型结构作为主要承载构件,取物装置悬挂在可以延主梁运行的起重小车上的起重机,多用于车间、仓库、露天堆场等处的物品装卸。根据结构形式不同分为桥式起重机和门式起重机等。1桥式起重机由桥架、起重小车和电气部分等主要部件构成,使用广泛的有单主梁或双主桥梁式起重机,它的主梁和两个端梁组成桥架,整个起重机直接运行在建筑物高架结构的轨道上。2门式起重机又被称为带腿的桥式起重机,其主梁通过支撑在地面轨道上的两个刚性支腿,形成一个可横跨铁路轨道或货场的门架,外伸到之腿外侧的主梁悬臂部分

9、可扩大作业面积。有时门式起重机制造成单支腿的半门式起重机。1.1.2臂架类型起重机其结构都有一个悬伸、可旋转的臂架作为主要受力构件,除了起升机构外,通常还有旋转机构和变幅机构,通过起升机构、变幅机构、旋转机构和运行机构等四大机构的的组合运动,可以实现在圆形或长圆形空间的装卸作业,可装设在车辆或其他运输工具上,构成了常见的各种运行臂架式起重机。例如,门座式起重机、塔式起重机、铁路起重机、流动式起重机。1门座式起重机它是回转臂架安装在门形座架上的起重机,沿地面轨道运行的门座架下可通过铁路车辆或其他车辆,多用于港口装卸作业,或造船厂进行船体与设备装配2 塔式起重机塔式起重机的结构特点是有一直立的塔身

10、,起重臂结构在垂直塔身的上部,故塔式起重机起升高度和工作幅度都很大。塔式起重机在房屋建筑,电站建设以及料厂、混凝土预制构件厂等场所得到广泛的应用17。塔式起重机由于塔身是直立的,起重臂与塔身组成“ ”型,其有用幅度比轮胎式或履带式起重机大得多,故可使起重机靠近所施工的建筑物。一般情况下,塔式起重机的有用幅度接近全幅度的80%。同样情况下,若选用履带式或轮胎式起重机,其有用幅度则不超过50%,并随着建筑物的增高而急剧减少。特别是在高层建筑中,塔式起重机与履带式起重机或轮胎式起重机相比,其优越性更为明显。所以广泛应用于塔式起重机来建筑多层和高层建筑。塔式起重机的动力装置是用外接电源的电动机,而一般

11、施工现场都有动力电源,可很方便的接通电源,不需要造价昂贵的内燃机动力装置。但是塔式起重机普遍是在专用的宽轨道上行走的,故需专门平整场地,铺设轨道,增加铺轨费用。近年来为适应高层建筑或超高层建筑施工的需要,一种能自行升高的自升塔式起重机的研制和应用日益增多。这种自升塔式起重机无需铺设轨道,它可安装在施工的建筑物内部(一般是安装在电梯井或楼梯间结构上或附着于建筑物上。在其底架上安装行走台车后,也可作为在轨道上行走的自升塔式起重机。七十年代生产的塔式起重机一般多是这种三用或四用自升塔式起重机(将固定式、轨道式、爬升式和附着式13。1.2流动式起重机1.2.1、汽车起重机将起重机安装在通用或专用汽车底

12、盘上低盘性能等同于同样整车总重的载重汽车,符合公路车辆的技术要求,因而可在各类公路上通行无阻。此种起重机一般备有上、下车两个操纵室,作业时必需伸出支腿保持稳定。起重量的范围很大,可从8吨1000吨,底盘的车轴数,可从210根。是产量最大,使用最广泛的起重机类型。2越野轮胎起重机越野轮胎起重机是70年代发展起来的一种起重机,其吊重功能与轮胎起重机相似,也可进行不用支腿吊重及吊重行驶。所不同的是底盘的结构形式及由独特的底盘结构所带来的行驶性能的提高。这种起重机的发动机均装在底盘上,底盘有两根车轴及四个大直径的越野花纹轮胎。四个车轮均为驱动轮及转向轮,当在泥泞不平的工地上转移工位时,四个车轮都传递动

13、力,即四轮驱动,以提高通过泥泞地面及不平路面的能力。当在平坦路面以较快速度行驶时,只用前轴或后轴的两个车轮驱动,以减少能耗。在起重机的随机文件中,用4×4表示四轮驱动,4×2表示4个车轴中有两个车轮是驱动轮。该车型适合狭小的场地作业。可实现连续无极变速,在路面阻力突变的情况下发动机也不会熄火,因而极大的方便了司机的操作。可以所越野轮胎起重机是一种性能扩展了的、强力而灵活的轮胎起重机12。1.2.2履带式起重机把起重机作业部分装设在履带底盘上,行走依靠履带装置的起重机称为履带式起重机。它具有全回转转台,起升高度大,牵引系数高,爬坡度大,行驶速度低,行驶过程中可能对路面造成损坏

14、,一般不宜在公路上行驶。履带式起重机与轮胎式起重机相比,因履带与地面接触面积大,故对地面平均比压小,可在松软、泥泞地面上作业17。1.2.3、全地面起重机全地面起重机是一种兼有汽车起重机和越野起重机特点的高性能产品。它既能像汽车起重机一样快速转移、长距离行驶,又可满足在狭小和崎岖不平或泥泞场地上作业的要求,即行驶速度快,多桥驱动,全轮转向,三种转向方式,离地间隙大,爬坡能力高,可不用支腿吊重等功能,是一种极有发展前途的产品。但价格较高,对使用和维护水平要求较高。1.2.4、特种起重机为完成某种特定任务而研制的专用起重机。例如:为机械化部队实施战术技术保障用的、装在越野汽车或装甲车上的起重轮救车

15、;为处理交通事故用的公路清障车等,均属此类8。1.2.5、轮胎起重机轮胎起重机可分为通用轮胎起重机和越野轮胎起重机。1轮胎起重机又称通用轮胎起重机,广泛用于仓库、码头、货场等作业场所。它是利用轮胎式底盘行走的动臂旋转起重机。由上车和下车两部分组成。上车为起重作业部分,设有动臂、起升机构、变幅机构、平衡重和转台等;下车为支承和行走部分。上、下车之间用回转支承连接。吊重时一般需放下支腿,增大支承面,并将机身调平,以保证起重机的稳定。轮胎式起重机总体布置不受汽车底盘的限制,采用行驶操纵和起重作业操作合一的驾驶室,可在室中控制上下车的动作,具有轮距较宽、稳定性好、轴距小、车身短小、转弯半径小等优点,可

16、适用于狭窄的作业场所17。本设计共分为4章:第1章是绪论主要对起重机的分类及其各种不同类型的起重机的特点做了简单阐述;第2章概述了轮胎起重机组成,并从起重机的的主要参数、驱动装置、底盘、动力装置、总体、稳定性方面进行了设计;第3章对起重机的动臂进行了设计与计算,此章也为本设计的重点部分;第4章为结论部分,主要对本设计的优缺点及需要改进方面进行了简单总结。第2章 轮胎式起重机的总体设计2.1 起重机的组成轮胎式起重机由以下几部分组成:(1 取物装置:轮胎式起重机取物装置主要是吊钩。(2 吊臂:用来支承起升钢丝绳、滑轮组的钢结构。(3 上车回转部分:它是在起重作业时,可以回转的部分,它包括装在回转

17、平上除了吊臂、配重、吊钩等外的全部机构和装置。(4 下车行走部分:它是起重机的底盘,是上车回转部分的基础。(5 回转支承部分:它是安装在下车底盘上用来支承上车回转部分(6 支腿:轮胎式起重机为了提高它的起重能力,在车架上装有支腿(7 配重:在起重机平台尾部常挂有一定重量的铁块,以保证起重机的稳定。2.2轮胎式起重机的主要参数起重机械的基本参数是用来说明起重机的规格和性能的一些数据,也是提供设计计算和选择使用起重机械的主要依据。2.2.1起重量Q轮胎式起重机起重量一般不包括吊钩的重量q 。可以把包括吊钩重量在内的起重量成为总起重量(Q+q 。轮胎式起重机起重量是随吊臂伸缩、俯仰而变化,因此起重量

18、是由吊臂强度和整机稳定所决定。起重机的额定起重量总比临界起重量小。所谓临界起重量,是指当起重机吊起重物后处在稳定和倾翻的临界状态时的重量。根据使用需要,利于生产制造,故选择为8吨。2.2.2工作幅度R 和有效幅度A工作幅度R 指起重机回转中心轴线至吊钩中心的距离。它与吊臂长度L 和仰角Q 有关,Q 可以从00080,工作角度在030075之间。当轮胎起重机的幅度变小时。起重机可以增大,但当幅度小于支腿跨距的一半时,吊重无法进行。所以在系列标准上规定有效幅度上A 的极限值A 。有效幅度A 满足下列公式min A R A =- (2.1 查表2-1 A=1.45米但有效幅度不宜规定过大,因为有效幅

19、度大,意味着最大起重量时的工作幅度也大,吊臂受的力也大。这样一来吊臂自重就要增大,使大幅度时的起重量急剧下降,恶化了起重性能。 工作幅度R=LCOS e - 查表2-1R=3.2米2.2.3起重力矩M作为轮胎式起重机基本参数的起重力矩是指最大额定起重量和相应的工作幅度的乘积,起重机工作时,不但要求有起重量,还要求有一定的幅度。只比较起重量,不比较其相应的幅度是无法评定两台起重机的起重能力的大小。起重力矩作为比较起重机起重能力的指标比较起重量更合适,更确切。本次设计的起重机确定:Q=8吨 R=3米 则m=8324=(吨米2.2.4起升高度H升高度H 与吊臂长度L 和仰角Q 有关: sin H h

20、 b l h b =-=+- (2.2 它在装卸工作中并不重要,但在建筑安装工程上则是一重要参数。起重机在使用中不但要满足起重量要求,还要满足工作幅度和起升高度的要求。本次设计的起升高度为H=13.6m2.2.5自重G轮胎式起重机的自重是指工作状态时的机械总重。它并不一定等于行驶时的重量。在后设计各部分重量时,可以参照同样类型起重机实物重量,制造后的起重机重量不得大于系列标准规定重量。超出时应设法改进,把自重降到最低值。根据以上要求,本机总重为9550公斤,根据1得8吨轮胎式起重机自重15吨,所以合适。2.2.6工作速度V根据目前轮胎式起重机的统计资料,中小型起重机的吊钩速度一般在8-20m/

21、min 左右。在大型起重机中,起升速度不是主要的,为降低功率,减少冲击,起升速度取得较低,在5-8m/min左右。起升速度也有以绕入卷筒的单根钢丝绳速度表示的。虽然,单绳速度和吊钩速度是差一滑轮组的倍率。实际上轮胎式起重机吊钩速度不是恒定的,钢丝绳在卷筒上绕的层次不同,单绳速度也在变化。作为铭牌的参数的起升速度,是指卷筒在驱动机最大工作速度下的第一层钢丝绳的单绳速度,或与此相对应的吊钩速度。变幅速度是指吊臂在头部沿水平方向移动的速度。变幅速度对生产效率影响不大,而对起重机的平稳性和安全性影响较大,故不能取大,幅度时间(从最大臂到最小臂一般在30-60秒左右。本机起臂时间为25s,落臂时间16s

22、。在伸缩式吊臂的起重机上,吊臂伸缩速度也是需要注明的,一般外伸速度为收缩速度的1/2倍,该机伸缩速度选为伸缩(全程34s,缩臂(全程18.5s液压支腿收放速度一般用时间来表示,一般在10-50s之间,本机速度为:水平支腿伸出时间13.7s;水平支腿缩回时间11.8s;垂直支腿放下时间22s;垂直支腿收起时间21.5s;轮胎式汽车起重机行驶速度是主要参数之一,本机的行驶速度最高可达75公里/小时。2.2.7通过性参数通过性参数指轮胎式起重机正常行驶时能够通过各种道路的能力,不同车辆有不同的要求:轮胎式起重机的通过性几何参数基本上接近一般公路车辆。汽车起重机的要求和所采用的汽车底盘一致,经过改装后

23、,最大出入不超过15%,接近角、离去角和最小离地间隙要大些。纵向通过半径要小些,由于轮胎式起重机车架下载有支腿,故离地面间隙可能变小。1218左右。汽车起重机最大爬坡在00轮胎式起重机转弯半径在712米左右。2.2.8几何尺寸参数轮胎式起重机的各部尺寸按需要和可能来确定,力求紧凑。轮胎式起重机在公路行驶状态的外形尺寸应考虑到道路、洞桥和铁路运输条件,按国家规定:总长限制在12米以内,总宽在2.6米以内,总高不超过4米。在特殊情况下,大吨位的起重机宽度可超过3米。2.3起重机驱动装置的选择起重机的性能和结构特点在很大程度上取决于驱动装置(动力装置和传动装置的总称。而驱动装置本身的重量和成本,对起

24、重机的技术经济指标也起着显著的影响,因此设计起重机时,合理选择驱动装置和确定驱动形式是很重要的。工程起重机对驱动装置的要求,主要应从起重机本身的工作特点来考虑,主要的有以下几点。适应外载荷多变的要求;适应迅速改变运动方向的要求;适应工作速度频繁变换的要求;适应冲击振动的要求。此外,对于需要经常转移作业场地的工程起重机,要求有独立的动力能源装置。为了避免噪声的危害,要求低噪声的驱动装置。应于指出,要满足上述工作特点所指出的各项要求,仅仅依靠动力装置本身还不能完全达到。而必须有合理的传动装置与之相配合,以达到起重机所要求的传动特点。2.3.1内燃机机械驱动概述在轮胎式起重机和履带式起重机中,内燃机

25、-机械驱动得到广泛的应用,它通过机械传动装置将内燃机发出的动力传递到那个工作机构上去(简称内燃机驱动。这种驱动装置有一个独立的能源,具有较大的机动性,可满足工程起重机流动性的要求。由于不受外能源的牵制,所以起重机一到达作业场地后就可随时投入到工作。此外,内燃机结构紧凑。一般来说,外形尺寸和重量较小。但内燃机-机械驱动与电力-机械驱动比较,前者存在不少缺点:承受载荷能力差,在超负荷运转时容易熄火,因此不得不选用大一些功率的内燃机,以较大的功率储备来适应超载的需要;内燃机不能带载启动,因此在内燃机-机械传动系统中,必须设置离合器结构,在启动时脱开离合器;内燃机不能运转,为了保证机构的正向和逆向转动

26、,在机械传动的起重机必须设置逆转机构;内燃机在严寒地区运转,要采取措施,改善启动性能。此外,内燃机噪声、振动及污染的问题也有待进一步解决。在工程起重机中使用的内燃机目前常用的有两种类型,即柴油机和汽油机。柴油机比汽油机更具有使用经济性和工作可靠的优点,所以柴油机得到广泛的应用。从降低重量和减少外形尺寸考虑工程起重机用的柴油机应该是运输型的,最好选用工程起重机械用的中转速的柴油机以适应工程起重机特点,保证工作可靠性和简化中间传动装置的构造。内燃机驱动功率的确定起重机的内燃机驱动功率可按下述两种方法确定:根据现有的同类型和吨位级相近的起重机参数来确定所需的功率,然后再核算起重机的各项技术参数是否满

27、足设计要求;根据起重机设计参数,计算最大阻力距,然后确定所需的内燃机功率。2.3.2电力机械驱动概述外接电源使电动机传动,再经机械传动装置将动力传递到个工作结构的一种驱动方式简称电力驱动。外接电源的电力机械驱动的方式,在踏式起重机中得到广泛的应用。在少数轮胎起重机中也有采用这种驱动方式。电力机械驱动比内燃机械驱动有以下优点:电动机能承受短时间的较大过载,而且可以带载随时驱动;电动机容易逆转,而且可在较大范围内实现无级调速;各机构可由独立的电动机分别驱动,使机械传动装置和操纵机构大为简化;操纵方便灵活,维修也比较方便;外接电源的驱动,没有内燃机那样废气污染而且噪声低。但这种驱动方式必须依靠外接电

28、源,而且对电动机特性提出了特殊要求,一般最好选择过载能力强,调速范围大的直流电动机。但因往往缺乏直流外接电源,并且直流电动机价格昂贵,所以不便采用普遍采用。只有在内燃机发电机电动机这种内燃机电力驱动系统中直流电动机才获得采用。电力机械驱动容量的确定正确选用电动机的容量是很重要的。如果电动机容量不足,会使电动机过热,以致很快损坏,同时也会影响起重机的生产率。因为这时起动力矩不足,起动过缓,不能达到所需要的速度。如果电动机容量过大,不仅仅是浪费,而且使机构庞大,自重增加,起动过猛,传动机构载荷增大。因此,确定电动机容量的原则是:在规定的工作条件下,电动机的温升不超过容许值,即不过热。保证所需要的起

29、动能力。2.3.3 复合驱动工程起重机通常采用的复合驱动主要有:内燃机电力驱动;内燃机液压驱动。内燃机电力驱动内燃机电力驱动与外接电源的电力驱动的主要区别是动力源不同。前者是独立的动力源内燃机;后者是外接电网电源。内燃机电力驱动通常是由柴油机驱动发电机发电,把内燃机的机械能转化为电能传送到工作机构的电动机上,在变为机械能带动工作机构转动。直流电和交流电都有采用。但更多的是采用直流发电机和直流电动机。因此,直流电动机可以在较大范围内无级调速,过载能力强。这种驱动形式是以直流电动机的良好工作特点克服内燃机工作缺点,是一种十分适合工程特点的驱动形式。但这种驱动形式电器设备多,它与外接电源的电力驱动比

30、较,由于多了一台内燃机和一台发电机,因而重量大,价格昂贵,使起重机造价显著增大。内燃机液压驱动在现代工程起重机中内燃机液压驱动得到越来越广泛的应用,其主要原因,一是由于机械能转化为液压能后,实现液压传动与许多优越性;二是由于液压技术本身发展很快,使起重机液压传动技术日趋完善。这种驱动形式不仅广泛应用于汽车起重机和轮胎起重机,近年来也应用于履带起重机代替以往的内燃机机械驱动形式。由于履带式起重机的动力装置装设在上车回转平台上,因此在以往的内燃机机械驱动系统中,履带行走机构所需的动力,需要从上车通过逆转机构等复杂的动力传送机构传到下车。而应用液压传动,只要通过高压油管和中心回转接头,就可把上车的动

31、力容易而又方便地传到下车。内燃机液压驱动的主要特点是:减少了齿轮、轴等机械传动件,而代之以重量轻、体积小的液压元件和油管,使起重机的重量大为减轻,结构紧凑,外形尺寸小;可以在很大范围实现无级调速,而且容易变换运动方向;传动平稳,因为作为传动介质的液压油具有弹性,通过液压阀平稳而渐进地操作可获得平稳的柔和的工作特性; 易于防止过载;操作简单、省力;这种驱动形式的主要缺点是:传动效率低,因为能量经过了两次转移;液压元件加工精度要求高,因而加工成本大;对密封要求也高,如果制造安装工艺不完善,常有运转失灵及漏油现象产生。随着液压技术的发展和工艺水平的提高,这些缺点已逐步得到解决。液压系统沉重。综上所述

32、,结合小型起重机的特点,这次设计选用内燃机液压驱动。2.4轮胎式起重机底盘的选型轮胎式起重机底盘的类型很多,可按不同角度来进行分类。从总的性能上看,可分为:通用汽车底盘、专用汽车底盘和专用的轮胎底盘三种见表2-2。所谓通用的汽车底盘,是指除车架更换外(若有必要时,余皆采用原汽车底盘。小型的起重机可在原汽车地盘上附加副车架以支撑上车结构,因为原汽车车架的强度和刚度都满足不了起重机在起重时的要求。虽然采用附加副车架的工艺比较简单,但整个起重机的重心较高,重量较大。专用的汽车底盘是按起重机的要求设计的,轴距较大,车架刚性好。专用汽车底盘的驾驶室布置有三种,一是与通用汽车一样的正置平头式驾驶室,二是测

33、量的偏头式驾驶室,三是前悬下沉式驾驶室。侧置偏头式驾驶室底盘的汽车起重机可使起重吊臂在行驶状态时放在驾驶室旁侧,使整车重心大大下降,但驾驶室视野不良,坐人不多。前悬下沉式驾驶室视野良好,吊臂位置也不高,故起重机重心低,因此在大型起重机中常采用前悬下沉式的驾驶室。专用轮胎底盘是专门为轮胎起重机设计的,为提高轮胎起重机的机动性,将底盘设计成短轴距,全轮驱动,甚至全轮转向的越野型轮胎底盘。由于轮胎起重机只有一个驾驶室,并且往往设在上车,所以下车底盘行走机构的操作通常求助于液压传动,轮胎起重机需吊重行驶,要求起动平稳,调速自如。因此,越野型轮胎底盘常采用液力变距器和动力换挡变速箱等转动装置,以及液压转

34、向装置。在选用汽车底盘时,考虑到轮胎式起重机始终满载行驶,要比汽车载荷条件恶劣,但起重机的行驶里程比汽车的要少一半左右,故完全可以选用同等级的汽车底盘的总成。 起重机的轴距L的大小直接影响到起重机的行驶性能、重量和总体布置。他受到总长度LZ的控制,在汽车起重机中吊臂探出车头LF一般都在两米左右,在轮胎式起重机中还要大些,为34米左右,回转平台尾部一般也略伸出车架外面LT,故一般起重机底盘长度LC限在79米以下。底盘长度LC是有前悬长度、后悬长度和轴距形成。在复轴式的双前后桥底盘中,轴距L 是指复轴式前桥和后桥中心之间的距离。也可用第一轴距L ,第二轴距L ”等于轮胎直径再加上一定间距。底盘长度

35、的轴距的关系为C E F R L L L L - (2.3 前悬的悬臂F L 取决于发动机位置、驾驶室形式及所需的轴荷分布,后悬臂T L 主要取决于后支腿离上车回转中心你距离,一般为30-40%轴距左右。轮胎式起重机的轴距直接影响起重机转弯半径。最小转弯半径与轴距的关系如下: min maxsin L R C =+ (2.4式中max -外前轮的最大转角;C 主销中心至外前轮中心的距离。为使转弯半径小,从机动性出发,轴距要取得小些为好。汽车起重机的中心高度在1.2米左右,轮胎式起重机的常在1.5米左右。一般中小型汽车起重机和后桥往往是复轴式的多桥,则前桥和后桥之间的轴距就比较大,常在5米以下。

36、轮胎起重机轴距一般在3-3.6米左右。本次设计的轮胎式起重机的底盘是EQ1092F 型底盘,主要性能参数: 驱动形式:4×2 轴距:3.95m 最大车速:70公里/小时 最小转弯半径:不大于8米 爬坡度:不小于28% 发动机:6135Q 型缸径冲程:100×115mm 最大功率:120马力/1800转/分 最大扭矩:70公斤·米/1200-1400转/分 底盘重量:7020公斤2.5轮胎式起重机动力装置的选择轮胎式起重机动力装置的布置有以下几种方案: 一.一台电机布置在下车; 二.一台发电机布置在上车;三.两台发电机上、下车各布置一台。 第一种方案,目前采用得比较

37、广泛,这是因为: 上车起重机构采用液压传动,动力传递比较方便,液压泵设在下车,高压油经回转街头送到上车驱动各个液压马达或液压缸。下车行走机构采用一般通用汽车的机械传动或液力机械传动,下车行走机构采用一般通用汽车的机械传动或液力机械传动,故发动机设在下车较方便,因此传动系易布置,操作易实现。目前,轮胎式起重机的行驶速度高,专用底盘的行走机构的传动装置也必须设计得与汽车传动系同样复杂,故发动机设在下车也是必须的。在设计汽车起重机时,有时往往不是选择发动机,而是选择整个通用的汽车底盘,要根据起重机最大额定起重机重量去选择相应载重量的汽车底盘。第二种方案在机械传动和电力传动的慢速行驶的轮胎起重机中普遍

38、采用的。这种方案,发动机主要是上车起重机构。下车行走机构的动力由上车经回转中心下传而来,由于行走速度低于20KM/H,故对传动系统的要求比较简单。第三种方案在大型的汽车起重机中采用得比较广泛。因为此时行走用的下车发动机功率很大,发动机也较昂贵,起重用的功率为其1/3以下,故起重时使用行驶发动机在功率利用上很不合理。分析以上三种方案,结合本次设计,轮胎式起重机的动力装置选用汽车通用底盘。上车其中和下车行走机构共用汽车发动机,上车起重机构在汽车传动箱中得到动力,即可以节省一台发动机,又减轻重量。2.6轮胎式起重机的总体选形起重机的整体造型主要是根据其用途和作业场合。本次设计的起重机可用于野外起重、

39、抢险、仓库、车站、码头及狭窄工作场合作业,需要良好的机动性能,固有轮胎式和履带式两种设计方案可供选择。根据现有方案的优缺点,小组人员的研究分析,本着机动灵活、操作方便、实用可靠的原则,以提高工作作业效率,我们选用小型汽车起重机做为设计对象。本方案有以下几个特点:采用EQ-1092F通用底盘,具有马力大,动力性好,速度高,牵引力大,爬坡度大的特点。起重机作业部分采用能够液压传动,因此结构紧凑,既提高了作业效率,又扩大了作业范围。采用三级伸缩臂,可按需要在规定范围内任意伸缩,动作平稳,微动性好,轻便灵活。用前后H型支腿,四个支腿可以分别调平,并在现有12吨汽车起重机的基础上,适当加大支腿的跨距,提

40、高了整机稳定性。 采用动力装置,将汽车发动机的动力传于动力油泵,提高了汽车动力的利用率,同时也不再为起重机另配动力原件。 行星齿轮减速器直接装在起升卷筒内,从而获得非常紧凑的结构,使起升机构能直接布置吊臂尾部。2.7轮胎式起重机的稳定性轮胎式起重机有两种稳定性:一是转移时的行驶稳定性;二是工作状态下的起重机稳定性。2.7.1轮胎式起重机的行驶稳定性 2.7.1.1纵向行使稳定性起重机在行驶过程中,由于某种原因(如上坡其前轮(转向轮对地面的发向作用力为零时,则起重机 前轮的偏转,不能确定起重机的行驶方向。此时,可以认为车辆已失去稳定,无法控制其行驶方向。当后轮对地面的法向作用力所引起的牵引力为零

41、时,车辆失去行驶能力,也破坏了行驶稳定性。图2-1为起重机上坡行驶图。此时,可能失稳。地面的反作用力1Z =G=0,由于上坡,行驶速度低,不能加速运动,故可忽略一切惯性力和风阻力。其作用力在以后轮与地面接触点O 为中心的力矩平衡式表达如下: 图2-1上坡行驶图120Z GhgSin Gl Cos +-= (2.5式中G 机械总重量; L2重心离后轴距离 当Z1=0,则20GhgSin Gl Cos -= 因此可能失去操纵稳定的根据 坡度为:120l tg hg-= (2.6 另外,当车辆下滑力接近于驱动轮上的附着力时,车辆就不能上坡,驱动轮开始打滑。 即 2GSin Z =全轮驱动时 从图2-

42、1上得22GL Cos GhgSinaZ L+=,则后轮为驱动轮时的打滑极限坡度角为:11p L tg L hg -=- (2.7当全轮驱动时:1p a tg -=(2.8 式中为附着系数,可用0.70.8代入。为了行驶安全起见,设计车辆时将使0a a >,即宁可上不去坡,而不要失去转向控制。综合以上公式,得到后轮驱动与全轮驱动车辆行驶的稳定条件:2l hg> (2.9 本机为1.61.331.2=,所以纵向行驶稳定(hg 一般在1.2米左右,这里取1.2米。 观察上式,能否改变重心离后轴距离L 与机械总重量G 来改善轮胎起重机的爬坡性能及行驶的稳定性。假如增大重心离后轴距离L ,

43、提高了轮胎起重机纵向行驶稳定性,但随着L 的增大,起重机整体长度加长,重量加大,生产成本提高,对起重机整体的灵活性也有一定影响。2.7.1.2 横向行驶稳定性起重机在弯道上或直边上行驶时受侧向力,诸如离心力、横向风力等。起重机在侧向力作用下有时克服了车轮附着力,从而产生侧滑移,或将车辆横向倾翻。图2-2行驶稳定性在车辆重心下作用有二力,起重机重力G 和离心力2iy GV P gR=,若0T Z =,则车向左倾翻的极限条件为(图2-2:20222V B hg gR tgB V B hg gR - =+ (2.10则max B V = 就是说横向坡度角不得小于0B 。再分析车辆引起侧移的情况,此时

44、侧向力大于或等于横向附着力,即sin (jy L r L r jy P CosB G B Y Y Z Z GCos P Sin -+=+=+(2.11 则其极限条件为:221V gRtgB V gR=+ (2.12 则max P V =为行驶安全起见,应使侧滑发生在翻转前,故应使max max P B V V 即BZhg> (2.13 20.832 1.2=>所以横向行驶稳定。 (汽车起重机轮距在2米左右,取2米这就是横向行驶稳定性的基本条件,式中B 是轮距,一般硬路面的取0.7-0.8。一般起重机重心离左右轮的距离相同,故在总体布置时已考虑到尽可能对称布置,故一般不在计算hg=1

45、.2米。适当增加轮距,可以提高横行行驶稳定性,但增加了车体外形尺寸,不宜取。对轮胎式起重机的底盘选取也有一定影响。2.7.2 轮胎式起重机起重 2.7.2.1 轮胎式起重机的失稳轮胎式起重机在起重作业时,由于起吊过重的重物,操纵失误引起的过大惯性、支承面的沉陷或过大风力等原因,起重机往往突然丧失稳定甚至倾翻肇事。因为轮胎式起重机的稳定安全由机械自重来维持,故有一定限度。往往在起重机的结构件和其零件强度还足够能承受外来载荷时,起重机由于自重不够而失去稳定。但有时起重机稳定性过大,在没有起重量指示器的情况下,吊臂也可以由于超载过大而损坏。因此,起重机在设计要选取适当的稳定性。起重机在失稳时的倾翻线

46、,由起重机的支腿尺寸或轮胎尺寸确定。最危险的倾翻线是在该工况下整个重量的重心离该倾翻线垂直距离最短的那一边。显然,最危险的失稳工况是吊臂位在垂直于侧方倾翻线的位置上。所以,在考虑起重机稳定时,以吊臂位在正侧方的工况为基准,在这个工况下起重机必须保证最低的稳定性。2.7.2.2起重机的稳定安全系数起重机在吊临界起重量时(如图2-3,起重机处于稳定的临界状态,即在倾翻线内、外侧的静力矩互相平衡,即S T M M =。而表示起重机稳定性的稳定安全系数是位在倾翻线内侧的稳定力矩S M 和为在外侧的稳定力矩T M 之比:STM K M =(2.14 图2-3吊临界起重量当K=1时,即为临界状态。显然,K

47、 必须大于1.若认为起重机引起的一切力矩都是稳定力矩,即:(3311S M G l a G l a Gb r a =+- (2.15 而倾翻力矩仅是起重物和吊具所引起的,即图(2-3:(T M Q q R a =+- (2.16 图2-4则稳定系数K 可由下式求得(32(sg b B M G r a G l a G a Gb r a K Q q R a Q q R a -+-=+-+- (2.17式中:sg M 起重机的稳定力矩; b G 吊臂自重,b G =17750KgR 起重机的重心距回转中心的距离,r=1.5米;11G l 为上车其它部分重量和其重心到回转中心距离,取113544,0.

48、8G kg l =米;2G 起重机底盘不回转部分重量,2G =7020kg ;33G l 配重及其垂心到回转中心距离,3G =1181kg ,3l =2.1米; a 2支腿横向距离, a 2=4.1米 则(11570 2.1 2.05347300.8 2.0568110 2.0517395 1.5 2.05 2.5 1.580001609.8 3.2 2.05K +-=>+-所以起重机稳定。令K=1,则此时起重量为临界起重量(sg b cr M G r a Q q R a -=- (2.18由于上公式中没有考虑到起重机在运动时引起的惯性力以及风力和倾斜的影响,故求得的稳定系数称为静稳定系

49、数。在计算起重机动态稳定系数时,把起重机的倾斜、回转离心力、起升惯性力和风力考虑进去,动态起重稳定系数为(图2-4: 图2-4动态起重稳定系数(11223321221.1.5900s b b b w hgK M G r a G h G h G h G h Sina Q q R a H b Sina Q q n R Q q vH b R a W h W H b n gt=-+-+-+-+- 式中123,.b h h h h 自重123,B G G G G 的重心高度;起重机的倾斜角度,在用支腿时肉眼找平,一般控制在001130'左右,不用支腿时为03;(H+b 吊臂头部离地高度;(g H

50、 H b h =+-;h 重物离地高度;v 和t 重物吊升速度和起动时间;g 重物加速度;1W 和2W 作用在起重机上和重物上的风力合力; w h 风力1W 作用点的高度;n 回转速度。在实际计算中,中小型轮胎式起重机可以只计算静稳定系数,所以本次设计中,不必计算动稳定系数。在考虑到倾斜的影响和非工作时风力作用,自身的稳定系数也可以由下式求得:(1' 1.15'wG a l hSina K W h -= (2.19式中l 自重合力G 回转中心距离,L=1.5m ;h 合力G 的重心高度,h=1.2m ;a 倾斜角度(取03; 1'W 作用在机本身上的风力(以九级风计算;

51、 w h 风力作用点高度,2米;q f f A q CA q W +=('1;f q 标准风压值,表3-11为10;c 风载体型系数,表3-21为1.2; q A 吊重有效迎风面积, 查1为62m ;A 起重机各部分有效迎风面积,A=e f A ;f 起重机金属结构的充满系数,即结构的净面积与结构轮廓面积之比:f =1.0;将各数代入'K =2.98>1.15 所以起重机自身稳定。第3章起重机液压系统设计3.1轮式起重汽车液压系统的工作原理总成3.1.1支腿收放回路由于汽车轮胎支撑能力有限,且为弹性变形体,作业时很不安全,故在起重作业前必须放下前、后支腿,用支腿承重使汽车

52、轮胎架空。在行驶时又必须将支腿收起,轮胎着地。为此,在汽车的前、后两端各设置两条支腿,每条支腿均配置有液压缸。前支腿两个液压缸同时用一个三位四通手动换向阀控制其收、放动作,而后支腿两个液压缸则用另一个三位四通手动换向阀控制其收、放动作。为确保支腿能停放在任意位置并能可靠地锁住,在支腿液压缸的控制回路中设置了双向液压锁。当三位四通手动换向阀工作在左位时,前支腿放下,其油路为:进油路:过滤器液压泵手动换向阀左位手动换向阀左位前支腿液压缸上腔。回油路:前支腿液压缸下腔液控单向阀手动换向阀左位手动换向阀左位油箱。当三位四通手动换向阀工作在右位时,前支腿收回,其油路为:进油路:过滤器液压泵手动换向阀左位

53、手动换向阀右位前支腿液压缸下腔。回油路:前支腿液压缸上腔液控单向阀手动换向阀右位手动换向阀左位油箱。后支腿液压缸用三位四通手动换向阀控制,其油路流动情况与前支腿油路类似。3.1.2吊臂变幅回路吊臂变幅是通过改变吊臂的起落角度来改变作业高度。吊臂的变幅运动由变幅液压缸驱动,变幅要求能带载工作,动作要平稳可靠。本机为小吨位吊车采用单个变幅液压缸变幅方式。为防止吊臂在停止阶段因自重而减幅,在油路中设置了平衡阀,提高了变幅运动的稳定性和可靠性。吊臂变幅运动由三位四通手动换向阀(控制,在其工作过程中,通过改变手动换向阀开口的大小和工作位,即可调节变幅速度和变幅方向。吊臂增幅时,三位四通手动换向阀左位工作

54、,其油路为:进油路:过滤器液压泵手动换向阀右位手动换向阀左位平衡阀中的单向阀变幅液压缸下腔。回油路:变幅液压缸上腔手动换向阀左位手动换向阀中位手动换向阀中位一油箱。吊臂减幅时,三位四通手动换向阀右位工作,其油路为进油路:过滤器液压泵手动换向阀右位手动换向阀右位变幅液压缸上腔。回油路:变幅液压缸下腔平衡阀手动换向阀右位手动换向阀中位手动换向阀中位油箱。3.1.3吊臂伸缩回路吊臂由基本臂和伸缩臂组成,伸缩臂套装在基本臂内,由吊臂伸缩液压缸驱动进行伸缩运动。本系统是利用各油缸有效面积差控制伸缩顺,各活塞腔是联通的,各油缸活塞杆腔也是联通的。 图2-4-1 液压回路伸缩臂机构1-液压泵;2-手动换向阀

55、;3-电磁阀;4-平衡阀;5-平衡阀;6-液压缸;7-液压缸3.1.4吊重起升回路吊重起升是系统的主要工作回路。吊重的起吊和落下作业由一个大转矩液压马达驱动卷扬机来完成。起升液压马达的正反转有一个三位四通换向阀(控制。马达转速的调节(即起吊速度 主要通过改变泵一二分合流方式来实现,还可以通过调节发动机转速及手动换向阀的开口来调节。回路中设有平衡阀,用以防止重物因自重而下滑。由于液压马达的内泄漏比较大,当重物吊在空中时,尽管回路中设有平衡阀,重物仍会向下缓慢滑落,为此,在液压马达的驱动轴上设置了制动器。当起升机构工作时,在系统油压的作用下,制动器液压缸使闸块松开,当液压马达停止转动时,在制动器弹

56、簧的作用下,闸块将轴抱死进行制动。当重物在空中停留的过程中重新起升时,有可能出现在液压马达的进油路还未建立起足够的压力以支撑重物时,制动器便解除了制动,造成重物短时间失控而向下滑落。为避免这种现象的出现,在制动器油路中设置了单向节流阀。通过调节该节流阀开口的大小,能使制动器抱闸迅速,而松闸则能缓慢地进行。3.2液压系统3.2.1 液压系统总体设计起重机液压系统是用来控制起重机的起升机构、变幅机构(在起重机中,用来改变臂架的位置,增加主机的工作范围。、回转机构、伸缩的系统。液压系统包括吊臂的伸缩、重物的起升、上车的回转、吊臂的变幅和支腿的收放等部分。本设计中轮胎式起重机得便最大重量为8吨(幅度为3米时具有三节伸缩臂,其最大幅度为10.8米(这时允许吊重为0.04吨,最大起升高度为13.6米,起升速度为15.0米/分,平台回转速度为最大3转/分。工作幅度:指起重机回转中心轴线至吊钩中心的距离。该起重机行走部分采用EQ1092型通用汽车底盘,起重部分要求全液压传动。3.2.2 确定对起重机液压系统的工作要求:1、系统构成根据主机设计需要,对吊臂的伸缩、变幅、起