课程设计（论文）-QY-8型汽车起重机液压系统设计

1、学 号： 课 程 设 计题 目QY-8型汽车起重机液压系统设计学 院物流工程学院专 业机械设计制造及其自动化班 级机设0806班姓 名指导教师2021年12月25日本科生课程设计成绩评定表姓 名性 别专业、班级课程设计题目：课程设计辩论或质疑记录：成绩评定依据：评 定 项 目评分成绩1图纸(20分)2平时表现30分3设计说明书30分 4辩论20分总分备注：成绩等级：优90分100分、良80分89分、中70分79分、及格60分69分、60分以下为不及格。最终评定成绩以优、良、中、及格、不及格评定指导教师签字： 年 月 日课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 机设0806 指导教师： 工作单位：

2、武汉理工大学 题 目: 初始条件：QY-8型汽车起重机，他的整体工作机构均采用液压系统。这是单泵多执行元件组成的串联、开式混合系统，可分为支腿、回转、起升、伸缩和变幅5个液压回路，各局部具有相对独立性。他的主要技术参数有：起重量、起升高度、起重力矩、幅度和各机构工作速度等。要求完成的主要任务: 包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求进行工况分析确定液压系统的主要参数制定根本方案和绘制液压系统图液压元件的选择和专业件的设计液压系统性能验算参考文献不少于5篇时间安排：11月日11月日: 布置任务,阅读指导书,查阅相关资料；11月日11月日: 分析并确定液压系统,绘制液压系统原理图

3、,计算并选择液压元件，撰写课程设计说明书；11月日11月日: 课程设计辩论。指导教师签名： 年 月 日系主任或责任教师签名： 年 月 日目录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc16216 1.概述 PAGEREF _Toc16216 - 1 - HYPERLINK l _Toc10090 2.QY-8型汽车起重机典型工况确实定 PAGEREF _Toc10090 - 1 - HYPERLINK l _Toc16417 3.QY-8型汽车起重机液压系统设计要求及有关设计参数 PAGEREF _Toc16417 - 2 - HYPERLINK l _Toc3752 3.1对

4、液压系统的要求 PAGEREF _Toc3752 - 2 - HYPERLINK l _Toc30401 3.2液压系统设计参数 PAGEREF _Toc30401 - 2 - HYPERLINK l _Toc10847 4.液压系统主要参数计算 PAGEREF _Toc10847 - 3 - HYPERLINK l _Toc22265 4.1 起升液压马达负载分析计算： PAGEREF _Toc22265 - 3 - HYPERLINK l _Toc6460 4.2初选系统工作压力 PAGEREF _Toc6460 - 3 - HYPERLINK l _Toc24303 4.3计算液压缸的主

5、要结构尺寸和液压马达的排量 PAGEREF _Toc24303 - 4 - HYPERLINK l _Toc31316 4.3.1计算液压缸的主要结构尺寸 PAGEREF _Toc31316 - 4 - HYPERLINK l _Toc27870 4.3.2计算液压马达的排量 PAGEREF _Toc27870 - 5 - HYPERLINK l _Toc26756 4.3.4计算液压执行元件实际工作压力 PAGEREF _Toc26756 - 5 - HYPERLINK l _Toc22392 4.3.5计算液压执行元件实际所需流量 PAGEREF _Toc22392 - 6 - HYPER

6、LINK l _Toc4567 5.制定系统方案和拟定液压系统图 PAGEREF _Toc4567 - 6 - HYPERLINK l _Toc1590 5.1 指定系统方案： PAGEREF _Toc1590 - 6 - HYPERLINK l _Toc21274 5.2 指定系统方案： PAGEREF _Toc21274 - 8 - HYPERLINK l _Toc28954 6.液压元件的选择 PAGEREF _Toc28954 - 9 - HYPERLINK l _Toc16642 6.1 液压泵的选择 PAGEREF _Toc16642 - 9 - HYPERLINK l _Toc2

7、7584 6.2 液压马达的选择 PAGEREF _Toc27584 - 10 - HYPERLINK l _Toc5011 6.3 液压阀的选择 PAGEREF _Toc5011 - 10 - HYPERLINK l _Toc32170 6.4 油管内径计算 PAGEREF _Toc32170 - 11 - HYPERLINK l _Toc19875 6.5 确定邮箱的有效容积 PAGEREF _Toc19875 - 11 - HYPERLINK l _Toc23079 6.6 过滤器、压力表及其开关的选择 PAGEREF _Toc23079 - 11 - HYPERLINK l _Toc2

8、492 7.液压系统性能验算 PAGEREF _Toc2492 - 12 - HYPERLINK l _Toc23630 7.1 验算回路中的压力损失 PAGEREF _Toc23630 - 12 - HYPERLINK l _Toc24219 8. 集成块的设计 PAGEREF _Toc24219 - 13 - HYPERLINK l _Toc20440 参考文献 PAGEREF _Toc20440 - 14 -汽车起重机是我国近年来开展迅速的一种能在一定范围内垂直起升和水平移动物品的新型工程机械，动作间歇性和作业循环性是起重机的工作特点。他以汽车底盘为根底的自行式起重设备，具有较高的行驶速

9、度，可以与装运工具的汽车编队行驶，机动性好；广泛运用于建筑、货站及野外吊装作业等，可在有冲击、振动、温度变化大和环境较差的条件下工作。其执行元件完成的动作比拟简单，位置精度要求低，负载较大，因此一般采用中、高压手动控制系统，并非常重视系统的平安可靠性。其根本机构组成如图1所示。图1：1-载重汽车； 2-根本臂； 3-起升机构； 4-吊臂伸缩缸； 5-吊臂变幅缸； 6-回转机构；7-支腿 此次我的设计课题是QY-8型汽车起重机的液压系统设计，他的整体工作机构均采用液压系统。这是单泵多执行元件组成的串联、开式混合系统，可分为支腿、回转、起升、伸缩和变幅5个液压回路，各局部具有相对独立性。他的主要技

10、术参数有：起重量、起升高度、起重力矩、幅度和各机构工作速度等。表1：汽车起重机液压系统典型工况序号工况一次循环内容特点1根本臂：额定起重量的80%；相应的工作幅度；吊重起升回转下降起升回转下降中间制动一次起重吨位大，动作单一，很少与回转等机构组合动作2中长臂：额定起重量的50%；相应的工作幅度；吊重起升回转变幅下降起升回转下降中间制动一次中长臂与出现的最多3最长臂：额定起重量的50%；相应的工作幅度；主+副卷扬起升回转变幅主+副卷扬下降主+副卷扬起升回转主+副卷扬下降中间制动一次起重吨位小，用于高空作业 一、具有足够的驱动力。 二、可靠和全面的平安保护装置。 三、较大的调速范围和平稳的动作性能

11、。 四、具有多机构联合动作的能力以提高工作效率。 五、合理利用功率，降低发动机能耗。 六、抗污染能力强。 七、系统较简单、紧凑、“三化程度高、操纵简便、易于调试、安装和维护。 表2：液压系统设计参数机构名称设计参数数据起升马达钢丝绳所受最大静拉力起升卷筒钢丝绳最外层直径411mm起升减速传动比起升减速传动效率支腿液压缸最大负载100KN行程伸缩时间全伸17s全缩17s伸缩液压缸最大负载200KN行程3m伸缩时间全伸36s全缩25s变幅液压缸最大负载260KN行程1m变幅时间全伸35s全缩20s 4.1 起升液压马达负载分析计算： 起升马达所受最大扭矩 式中： 钢丝绳所受最大静拉力， 起升卷筒钢

12、丝绳最外层直径，= 起升减速传动比， 起升减速传动效率， 带入数据 取液压马达的机械效率为0.95，那么其负载转矩 根据液压马达负载，查找机械设计手册，初选系统工作压力P=18Mpa 计算液压缸的主要结构尺寸 1支腿液压缸的设计计算 粗略估计：吊重时支腿油缸最大轴向阻力F=100KN； 吊重时支腿油缸最大工作压力P1=18Mpa； 查机械设计手册，取油缸背压P2=0.5MPa; 取液压缸速度比=2； 油缸受压时 那么无杆腔油压作用面积 无杆腔缸径 取D=100mm； 活塞杆直径 取d=70mm； 2伸缩液压缸的设计计算 粗略估计：伸出时伸缩油缸最大轴向阻力F=200KN； 吊重时伸缩油缸最大工

13、作压力P1=18Mpa； 查机械设计手册，取油缸背压P2=2MPa; 取液压缸速度比=2； 油缸受压时 那么无杆腔油压作用面积 无杆腔缸径 取D=125mm； 活塞杆直径 取d=90mm； 3变幅液压缸的设计计算 粗略估计：变幅时变幅油缸最大轴向阻力F=260KN； 变幅时变幅油缸最大工作压力P1=18Mpa； 查机械设计手册，取油缸背压P2=1MPa; 取液压缸速度比=2； 油缸受压时 那么无杆腔油压作用面积 无杆腔缸径 取D=160mm； 活塞杆直径 取d=110mm； 计算液压马达的排量 起升马达为双向旋转的，设其回油路背压0.5MPa,机械效率为0.95，那么 计算液压执行元件实际工作

14、压力 按确定的液压缸结构尺寸和液压马达排量，计算工况液压执行元件实际 工作压力。执行元件名称工况载荷背压P2/MPa工作压力P1/MPa支腿缸伸出100kN伸缩缸伸出200kN2变幅缸顶出260kN1起升马达吊重起升156Nm表3：液压执行元件实际工作压力 计算液压执行元件实际所需流量 根据最后确定的液压缸的结构尺寸或液压马达的排量及其运动速度或转速， 计算各液压执行元件实际所需流量。表4：液压执行元件实际所需流量执行元件名称工况运动速度结构参数流量/Ls-1支腿缸伸出/s2缩回2伸缩缸伸出/s2缩回/s2变幅缸顶出/s2缩回/s2起升马达吊重起升/r 5.1 指定系统方案：QY-8型汽车起重

15、机的整体工作机构均采用液压系统。这是单泵多执行元件组成的串联、开式混合系统，可分为支腿、回转、起升、伸缩和变幅5个液压回路，各局部具有相对独立性。在工作原理上，他们可同时动作，但起重作业时，支腿不能动作。轻载时，可有两个以上的工作机构同时动作，以提高生产率。支腿回路 由于汽车轮胎支承能力有限，在其起吊重物前必须放下支腿作刚性支承，将轮胎架空。汽车行驶时必须将支腿收起。为保证起重机的稳重性，要求前支腿比后支腿先放、后收。前、后支腿用均为M型的换向阀组控制，其油路是串联的。为防止支腿在支承过程中发生“软腿现象或在行驶过程中支腿自行下落，每一液压缸均设置双向液压锁，以保证可靠的锁紧。当操纵手动换向阀

16、组时，可使支腿放下支承和收起。回转机构采用了低速大转矩液压马达，它通过齿轮、涡轮减速箱与底盘的内齿轮啮合的小外齿轮，驱动转盘以1r/min3r/min的速度回转。操纵手动控制阀组，可使液压马达正传、停转和反转。由于回转机构所需的功率较小，故其运动时，其他机构可以同时运动，如起升、变幅和伸缩等。不同幅仰角时的起重量，应按操作标准进行。起吊机构是起重机的主要执行机构，它对液压系统的要求，除必须满足最大起重量和升降速度外，尚须满足调速性能好、换向冲击小、升降平稳，无爬行和超速现象。该机构采用低速大转矩液压马达驱动卷扬机。液压马达的正反转由手动控制阀组控制。液压马达的转速即起吊速度可通过改变发动机的转

17、速调节。回路中设有平衡阀由改良的液控顺序阀和单向阀组成，以防止在下放时重物因自重沉降，并且可防止其超速下降。由于设置了平衡阀，使得液压马达只有在其进油路建立起压力的情况下才能下放重物，同时也有益于液压马达运转的平衡性。改良后的平衡阀使重物下降时不会产生“点头现象。由于起升液压马达泄漏较大，当负载吊在空中时，尽管回路中设有平衡阀，仍有可能产生“溜车现象。故在起升液压马达上设有制动液压缸，以使在液压马达停转时将其锁紧。制动缸松闸慢、抱闸快。抱闸快可使液压马达制动迅速重物迅速停止下降，松闸慢可防止负载悬空而再次起升时，使液压马达反转而产生下滑现象。吊臂伸缩机构由根本臂组成，伸缩臂套装在根本臂内，行走

18、时，应将伸缩臂收回。吊臂的伸缩由伸缩液压缸控制。为防止吊起因自重下滑，回路中设有平衡阀，提高了收缩运动的可靠性。所谓变幅就是改变起重臂的仰角以改变作业半径，要求能带载变幅，动作要平稳。同样，为防止变幅缸在根本臂的压力力自行收缩，回路中设有平衡阀，保证系统的平安可靠性。 5.2 指定系统方案： 液压系统图见图2图2; 1-液压泵；2-回转液压马达；3-伸缩液压缸；4-变幅液压缸；5-起升液压马达；6-制动缸；7-前支腿液压缸；8-后支腿液压缸；9-双向液压锁；10、13-手动控制阀组；11-平安阀；12-压力表；14、15、17-平衡阀；16-单向节流阀；18-回转接头；19-开关阀；20-过滤

19、器；21-油箱。其工作过程如下： 油液过滤器20开关19回转街头18手动阀组A左位前支腿液压缸7无杆腔前支腿液压缸7有杆腔手动阀组A左位 手动阀组B左位 后支腿液压缸8无杆腔后支腿液压缸8有杆腔手动阀组B左位后面回路。收回相反，阀组处于右位。支腿收放回路出来的油液手动阀组C左位回转液压马达2左转伸缩回路。马达2右转，那么阀组C换到右位。起升回路变幅回路来的油液手动阀组F右位平衡阀 17，起升马达5右转邮箱。马达5左转那么阀组F处于左位。其中单向节流阀16在起升回路无动作时，不通油，制动缸制动。当起升回路动作是，阀16通油，制动缸有杆腔油液压缩无杆腔弹簧，制动缸不制动。回转回路来的油液手动阀组D

20、右位平衡阀14伸缩缸3无杆腔伸缩缸3有杆腔变幅回路。伸缩缸3缩回那么阀D处于左位。系统设有液控顺序阀，防止阀D处于左位时，液压缸3在重物作用下快速缩回，提高系统的平安性。变幅回路伸缩回路来的油液手动阀组E右位平衡阀15伸缩缸4无杆腔伸缩缸4有杆腔变幅回路。伸缩缸4缩回那么阀D处于左位。同样，系统设有液控顺序阀，防止阀E处于左位时，液压缸4在重物作用下快速缩回，提高系统的平安性。 6.1 液压泵的选择 (1) 液压泵工作压力确实定 是液压执行元件的最高工作压力，根据表3知为液压那大吊重起升时的压力，。是泵到执行元件间总的管路损失，取。 液压泵工作压力为 (2) 液压泵流量确实定 由表4知，系统最

21、大流量发生在液压马达吊重起升工况，。取泄漏系数K为1.2，求得液压泵流量为 (3) 液压泵的型号查?机械设计手册?，选用P5100F50型高压齿轮泵。性能参数如下： 最大排量 50 额定工作压力 23 最高工作压力 28 工作转速 2400 6.2 液压马达的选择的计算求得液压马达的排量为54.4 ，系统工作压力为18MPa,输出转矩为148.17 Nm。 查?机械设计手册?，选用MFB29型轴向柱塞马达。性能参数如下： 最大排量 61.60 最高转速 2400 最低稳定转速 50 最高工作压力 20.7 MPa 最大输出转矩 178 Nm6.3 液压阀的选择 表5：起重机液压阀明细表序号名称

22、实际流量/Lmin-1选用规格A三位四通手动换向阀HD-G02C6-10BD63DMG-03-3C60-50E36DMG-03-3C60-50FDMG-04-3C6-219液控单向阀4CG-03-C11溢流阀16DT-02-H-2214平衡阀FD16FA1015平衡阀FD12FA1016单向节流阀SRCG-03-5017平衡阀FD16FA106.4 油管内径计算 油管内径 式中 通过管道内的流量 管道内允许流速表6：管道内径计算选择管路名称最大通过流量/Ls-1允许流速/ms-1管道内径/m实际取值/m泵吸油管2泵排油管2支腿回路换向阀前管道工作回路压油管道 6.5 确定邮箱的有效容积初算邮箱容积 式中 液压泵每分钟排出压力油的容积m3 经验系数 带入数据 6.6 过滤器、压力表及其开关的选择根据安装位置和液压泵的要求，过滤器选择WU-160180； 压力表选择Y60，测压范围025MPa； 压力表开关选择 AF6EA30/X250 7.1 验算回路中的压力损失本系统较为复杂，有多个液压执行元件动作回路，其中环节较多，管路损失较大的为起升液压马达动作回路，故主要验算由泵到起升马达这段管路的损失。沿程压力损失主要是起升马达吊重起升时进油管路的压力损失。设此管路长10m，管内径，吊重起升时通过流量s-1，选用L-HM32液压油，正常运转后油的运动粘度，油