管理信息化信息化知识汽车起重机液压系统毕业设计

{管理信息化信息化知识}汽车起重机液压系统毕业设计1.2.1国外汽车起重机发展概况21.2.2国外汽车起重机发展趋势41.3.1国内汽车起重机的发展概况51.3.2国内汽车起重机发展趋势62.2.1下车液压系统112.2.2上车液压系统112.6.1伸缩机构的作业情况162.6.2副臂的作业情况162.6.3三个以上机构的组合作业情况162.6.4典型工况的确定162.7.2动力分析192.7.3液压马达的负载203.2.1起升机构回路的设计223.2.2变幅、伸缩机构回路的设计233.2.3回转机构回路的设计243.2.4支腿机构回路的设计253.3.2恒功率控制284.1.1变幅液压缸的受力分析304.1.2变幅机构铰点三角形314.1.3变幅液压缸的推力计算334.1.4变幅液压缸性能参数的确定344.2.1按三点支撑的压力计算384.2.3液压缸尺寸的确定404.2.4液压缸伸缩速度及流量的计算435.1.1主、副卷扬马达和泵的选择455.1.2回转回路、支腿回路马达和回转泵的选择465.1.3伸缩变幅回路泵的选择485.3.1油路的选择515.3.2油箱选择535.3.3滤油器的选择556.1.1管路系统容积效率及压力效率计算566.1.2压力损失566.1.3管路系统总效率576.2.1起升回路576.2.3伸缩回路591工程起重机是各种工程建筑广泛应用的重要起重设备,是用来对物料进行起量，加快建设速度，实现工程施工机械化起着十分重要的作用。同位置的吊装等优点，而且对其进行驱动和控制的液压系统易于实现改进设计。对象。），的设计的研究，努力创新和借鉴外国经验是当务之急。2式，使起重机相对更轻，拓展了起重机向更高工作高度发展的空间。力传动三种。因其机动灵活性好，能够迅速转移场地，广泛用于土木工程。2~4节，最下(最外)一节为基本臂，吊臂1.2.1国外汽车起重机发展概况3产，标准化程度高和一机多用。品。(3)技术先进，及时采用世界最新的技术成果。(4)专用配套件多，这以为欧洲发展汽车起重机的得天独厚的条件。(2)多系列生产，中大吨位居多。(3)注重适应性和经济性。在保证产品性能和功能提下，大量采用通用配套件，而不强调追赶新技术，故产品可靠性较好。目前，世界汽车起重机的生产，从技术上讲，德国利勃海尔公司略占优司等。4势。1.2.2国外汽车起重机发展趋势的模块形式，组合成不同规格的起重机，满足市场的需求，增强了竞争力。2)起重机控制元件的革新与应用53)新材料、新工艺的应用。可使用较高的许用应力，而不需要较高的安全系数，以便减少起重机材料用量，产生，使得起重机向更轻，更好的方向发展。1.3.1国内汽车起重机的发展概况进日本多田野，加藤，美国格鲁夫和德国利勃海尔,克虏伯的起重机产品技术，6品技术上拥有明显的中国特质。受公路车辆行驶的限制，国外工程起重机在70吨级以上，基本发展了全路技术，解决了多桥车辆在设计中的桥荷平衡，以及行驶过程中单桥过载等问题，立悬挂相当的行驶能力。车起重机行业达到国际最先进水平已经是一个时间和进度问题。点对多点（成组）及全局广播集中方式传送和接受数据，达到了防抱死防滑转、电喷发动机控制、自动变速，扭矩实时控制、经济运行速度等的自动计算控制，信息集成和智能化。7件、提高系统的可靠性，具备了实现故障自动珍断、远程控制的能力。1.3.2国内汽车起重机发展趋势术资料的分析，近年来汽车起重机的发展趋势主要体现在以下几个方面。2)微型起重机大量涌现汽车起重机的微型化是适应现代建设工作的需要而出现的一种新的发展趋成为“迷你”起重机的重要标志。3)混合型起重机在发展混合型起重机是为了特定用途而开发出来的。如利勃海尔公司生产的84)采用新技术、新材料、新结构、新工艺非常重视采用新技术、新材料、新结构和新工艺。5)广泛采用液压技术泛采用液压传动。6)一机多能，扩大工作范围工程中，如装设钻孔装置和掀动打桩拔桩装置等一机多用的产品。一般车身都较长，转弯半径大，并且只能在起重机左右两侧和后方作业。1)在起重机的结构和技术性能上的优点：9度，提高了作业质量。减少了维修和技术准备时间。2)在经济上的优点提高了起重机总使用期间的利用率，对加速实现四个现代化大有好处。造和系统的调试需要较高的技术水平。从液压传动的优缺点来看，优点大于缺点，根据国际上起重机的发展来看，1)起升液压系统:目前最常用的起升液压系统为定量泵、定量或变量马达开量马达所取代。这种系统将能有效地达到轻载高速、重载低速和节能等效果。2)变幅液压系统:变幅液压系统更趋节能高效，目前最先进的为变幅下降时控制，变幅平稳没有冲击。3)伸缩液压系统:对于具有5节以下伸缩臂的伸缩液压系统，国内一般采用通，一般采用插装式平衡阀;对于具5节以上伸缩臂的液压系统，采用单缸插销整机的重量，通过采用多油口和多平衡阀的油路来提高伸缩的效率。4)回转液压系统:起重机的回转所需功率最少，因而回转系统的要求是:回转平稳，起重作业无侧载;回转系统的发展趋势为通过小马达、大传动比来实现操有效防止侧载的产生。5)操纵、控制系统:机械式操纵是汽车起重机简单、广泛使用的一种操纵方式，而最有发展前途的还是电比例操纵系统，借助可行的。计思路，使设计过程清晰化，在此基础上，进行以下研究工作：4、根据整机工作参数和各机构主要参数对液压系统进行设计与计5、对各回路及整个系统进行性能计算，其中包括各性能验算以及系统的发热验算等。性能优良。缩和回转，或伸缩和变幅同时进行等。送到各执行元件，当起重机不工作时，液压系统处于卸荷状态。2.2.1下车液压系统杆自动伸出。2.2.2上车液压系统动强度。动比例电压控制阀来进行调节，它与变量马达构成了两个独立的容积调速回路。升下坠，缓冲补油和自动冷热油交换等装置。外力（风力等）引起的自由摆动的特殊阀。流量，从而提高伸缩速度。阀来锁紧臂自动下滑，才用了一平衡阀来防止在变幅下降时产生超速一个电液比例换向阀和一个电路切换开关降低了生产成本。节泵，它们都带有副泵，此副泵负责给自己所在闭式回路补油和提供控制油。构应能完成重物的提升和下降,改变作业的高度和方位及作业半径等其本作业运动外,即其必须完成的动作外,在液压系统设计中还必须保证:(1)在提升和下放改变方位负载时,应防止由于负载和落臂自重而导致失速(2)各方位都应有良好的微动性能,防止重物就位时发生冲击碰撞;(3)支腿在起重和汽车起重机行进中,不得因重物负载而自行伸缩。1.各机构组合情况Figure2-2institutionsactionbination2.动力分配情况业状态主要参数。率m°°m%l类别主要性能参数tm3mmm6.0mmmmmm工作速度参数ssss2.5升机构升机构和环境等因素，同时还要考虑设备老化的影响。工作循环次数除了可根据经验确定，还可根据下式根据以上计算所得出的数据，(次)重机的利用等级为，起重机的使用情况为，经常中等的使用。级总的工作循环起重机使用情况级总的工作循环起重机使用情况5经常中等的使用3.21不经常繁忙使用6.3242.5经常清闲的使用42.6.1伸缩机构的作业情况吊臂伸缩循环仅占试验基本工况作业循环次数的5故伸缩及带载伸缩不是典型工况。2.6.2副臂的作业情况过它可以增加最大起升高度，用于特殊场合。2.6.3三个以上机构的组合作业情况有些大型汽车起重机要求有三、四个动作同时组合功能，是灵活稳定，因此，对操作人员要求不是很高。2.6.4典型工况的确定要求各系统的动作能够满足这些工况要求。Fig.2-4Typicalworkingconditiontabletruckcrane1基本臂；额定起重量的80%;相应的工作幅度。起重吨位大，动作2基本臂；主卷扬起升－回转－下降－停顿主卷扬组合动作主额定起重量的80%;要用于平吊安装或相应的工作幅度。3中长臂最大额定起重量的（主卷扬起升＋回转变幅-起重机在额定起重相应的工作幅度。4主卷扬起升－回转－变幅－下降中长臂中等起重量中长臂最大额定起重相应的工作幅度。-停顿—起升－回转－下降（中工况出现机率大，此时平吊安装或空5最长臂最大额定起重相应的工作幅度。主卷扬起升－回转－变幅-(中间制动一次）利用它臂长特点起吊小起重量高2.6.5系统要求根据汽车起重机的典型工作状况对系统的要求主要反映在对以下几个液压(1)主、副卷扬既能单动，又能同时动作，要求自动分流合流并将保证低压合流高压自动分流。(2)副卷扬只要求单泵供油。(3)要求卷扬机构微动性好，起、制动平稳，重物停在空中任意位置能可靠题。2)回转回路(1)具有独立工作能力。），3)变幅回路(1)带平衡阀并设有二次液控单向阀锁住保护装置。(2)要求起落臂平稳，微动性好，变幅在任意允许幅值位置能可靠锁死。(3)要求在有载荷情况下能微动。(4)平衡阀应备有下腔压力传感器接口，作为力矩限制器检测星号源。4)伸缩回路本机伸缩机构采用四节臂（含有三个液压缸由于本机为中型起重机为了伸缩的选择性，但不能实现同部伸缩。5)控制回路(1)为了使操纵方便总体要求操纵手柄限制为两个。(2)操纵元件必须具有45°方向操纵两个机构6)支腿回路(2)要求各支腿可以进行单独调整。(3)要求水平支腿伸出距离足够大，能够满足最大吊重而不至于整机倾翻。(4)要求垂直支腿能够承载最大起重时的压力。(5)起重机行走时不产生掉腿现象。向定位精度以及对系统的效率、温升等的要求；液压系统的工作环境，如温度、湿度、振动冲击以及是否有腐蚀性和易燃物质存在等情况。的负载和速度随时间变化的规律，以下对工况分析的内容作具体介绍。2.7.1运动分析环图(v—t)，或速度与位移循环图表示，由此对运动规律进行分析。1)位移循环图s—t了汽车起重机的主液压缸的工作循环分别由快速下行、减速下行、压制、保压、泄压慢回和快速回程六个阶段组成。2)速度循环图v—t(或v—s)工程中液压缸的运动特点可归纳为三种类型。图2-6为三种类型液压缸的最后匀减速运动到终点；第二种，液压缸在总行程的前了三种工况的动力特性。2.7.2动力分析2)液压缸的负载力计算(2-2)3)液压缸运动循环各阶段的总负载力液压缸运动循环各阶段的总负载力计算，一般包括启动加速、快进、工进、快退、减速制动等几个阶段，每个阶段的总负载力是有区别的。(1)启动加速阶段：这时液压缸或活塞处于由静止到启动并加速到一定速度，和惯性力等项，即：(2-3)(2)快速阶段：(2-4)(3)工进阶段：(2-5)(4)减速：(2-6)快速阶段和工进阶段的总负载力。2.7.3液压马达的负载工作机构作旋转运动时，液压马达必须克服的(2-7)析。(2-8)(2-9)式中：ε为角加速度(r/s2)；Δω为角速度的变化(r/s)；Δt为加速或减速时间(s)；J为旋转部件的转动惯量()。为回转部件的飞轮效应()。量越轻.结构越紧凑。但由此导致对密封、制造加工精度和元件材质的要越严，有轮式起重机采用的工作压力为:3.2.1起升机构回路的设计机构简图如图3.1所示。Figure3-2liftingmechanismhydrauliccircuitdiagr3.2.2变幅、伸缩机构回路的设计因此，在此机构中必须设置限速装置。国内外太都采用使用平衡阀(限速阀)的限速回路。平衡阀不仅能防止超速下行，也能保证整个下降过程为匀2)伸缩机构回路的设计(或链条链轮）实现第三节臂的伸缩以代替一只液压缸，这就形成了液压—机械转，利用螺杆和螺母间的相互运动推动下级吊臂移动,这种方法自重较轻，可以压作为动力伸缩吊臂的最大优点在于可以实现无级伸缩以及不同程度上实现带所示。Figure3-4'stretchinghydrauliccircuitcircuitdiagram3.2.3回转机构回路的设计转。全回转的回转机构由三部分组成:(1)回转机构的原动机，是整机的传动分流装置中的一个传动元件，它可以力源所决定的。(2)回转机构的机械传动装置，一般起减速作用。(3)回转机构小齿轮通过和回转支承装置上的大齿圈啮合，以实现回转平台汽车起重机都设计成全回转式的，即可在左右方向任意进行回转。动换向阀工作在左位或右位时，分别驱动液压马达正向或反向回转。3.2.4支腿机构回路的设计力的，极为不便。在现代的液压起重机中，支腿的伸缩也是液压传动的。有两个液压缸，一水平的(或略带倾斜的)易于调平，广泛采用在中、大型起重机上。对于支腿跨距的确定,所示，汽车起重机支腿是前后设置的，并向两侧方向臂强度允许的起重量时，其稳定度达到规定的要求即可。支腿全部外伸时可将起重机作业区域分四块:即右侧方作业区、前方作业区、力矩处于平衡状态。Figure3-6truckcraneoutriggerhydrauliccircuitprinciplediagram压缸都有一个双向液压锁。2)下车液压支腿共有五个工作状态：(1)无工作(2)水平同步伸(3)水平同步缩(4)垂直同步伸(5)垂直同步缩3)五个不同的工作状态的过程分析：第一种：无动作，液压油经过吸油滤清器过滤被32号泵吸入下车主油路，用的是并联的方式连接）分别进入四个水平液压缸的无杆腔，实现水平缸伸长，同时有杆腔中的油液汇集后经V,H手动换向阀的上位进入主回油路再由回油滤油器过滤后回油箱。时无杆腔中的油液汇集后经V,H手动换向阀的下位进入主回油路再由回油滤油器过滤后回油箱。用的是并联的方式连接）分别进入四个垂直液压缸的无杆腔，实现水平缸伸长，此时有杆腔受液压双向锁控制可防止静态时动臂自然你那下降同时有杆腔中的油液汇集后经V,H手动换向阀的上位进入主回油路再由回油滤油器过滤后回油箱。用的是并联的方式连接）分别进入四个垂直液压缸的有杆腔，实现垂直缸收缩，此时有杆腔受液压双向锁控制可防止静态时动臂自然你那下降同时无杆腔中的油液汇集后经V,H手动换向阀的上位进入主回油路再由回油滤油器过滤后回油箱。3.3液压系统的控制分析3.3.1负荷传感(包括回转阀)节流点前后的压差保持不变，即泵的压力总是等于负荷压力与此节具有良好的复台操作性。对起重机而言，操作者要求的流量(与操纵杆的动作幅度成比例)往往设定的比泵的可能排量大，当几个操纵杆同时动作时，速度稳定·陛有较高要求的工作场合。阀等。为简化起见，用手动二位二通阀表示换向阀。2)负荷传感系统工作原理在泵出口和负载压力之间维持一个相应的恒定压差△P0，以保证泵的供油压力仅△P0；当压差下降时，负荷传感阀阀芯反方向移动，使控制活塞的压力油释放，3.3.2恒功率控制率可调、控制精度较高的恒功率控制系统的实现方法。度较短，对臂受力有利大多数全液压汽车起重机都采用此布置形式。4.1.1变幅液压缸的受力分析(4-2)决定油缸推力。4.1.2变幅机构铰点三角形由汽车起重机吊臂的根部铰点和变幅油缸上下铰点所组成的变幅机构三铰合的方法得到的，这种方法对变幅油缸受力、油缸参数是否合理以及整机重量、桥荷分配和起重性能的影响均不清楚。变幅液压缸能够具有良好的工作环境和合理的机构铰点形状。为了方便制造，(4-5)4.1.3变幅液压缸的推力计算(4-6)N(4-8)4.1.4变幅液压缸性能参数的确定[6]Fig.4-1Serieshydrauliccylinderdiametersize(unit/mm)83)变幅液压缸活塞杆直径d的计算[6]Fig.4-2Thepistonroddiametersizeseri4568Figure4-6pistonrodstres应满足：故有：按薄壁计算缸筒壁厚，其计算公式[5]为：8)导向套长度的计算设计此缸为平行缸底，查[3]得坏。(4-17)计算临界压力，现采用等截面计算法。(4-18)材料为中碳钢，m为柔性系数、fc为材料强度实验值、α为实验常数，依据N4.2.1按三点支撑的压力计算Figure4-7legstressanalysisdiagram4.2.2支腿液压缸作用力的确定4.2.3液压缸尺寸的确定(3)活塞杆强度得验算按薄壁计算缸筒壁厚，其计算公式为：故为薄壁缸。2)水平液压油缸尺寸的确定(2)水平液压缸活塞杆直径d的计算(3)垂直液压油缸缸筒壁厚的计算Fig.4-3Thesizeofthevariouskindsofhydrauliccylinder活塞杆直径有杆腔面27.58假设液压缸回油压力为零，则液压缸的工作压力差可由公式计算得到：Fig.4-4Thehydrauliccylinderworkpressuredifference4.2.4液压缸伸缩速度及流量的计算(1)平均伸缩速度为：(2)垂直液压缸流量的计算：2)水平液压缸伸缩速度及流量的计算(1)水平液压缸平均伸缩速度为：(4-40)5.1液压马达和液压泵的选择计算5.1.1主、副卷扬马达和泵的选择(1)主卷扬卷筒力矩(5-1)(5-2)机设计手册》[10]表8-7得ηj=0.95(5-3)(2)主卷扬马达扭矩(5-4)(3)主卷扬马达排量(5-5)η(4)主卷扬马达型号2)主卷扬泵的选择(1)主卷扬卷筒的转速(5-6)(2)主卷扬马达转速(5-7)(3)主卷扬马达流量(5-8)(4)主卷扬泵排量(5-9)η(5)主卷扬泵的型号性能参数为：/r5.1.2回转回路、支腿回路马达和回转泵的选择(1)回转马达阻力矩(5-10)Η——回转机械传动效率，η=0.95(2)回转马达的排量(5-11)η(3)回转马达的型号/r2)回转油泵的选择(1)马达最大转速(5-12)(2)回转马达流量(5-13)(3)回转油泵的输出流量(5-14)(4)回转油泵排量(5-14)η(5)回转油泵的型号性能参数为：/r5.1.3伸缩变幅回路泵的选择(1)伸缩缸平均伸出速度(2)伸缩缸平均输入流量机械及其他行走机械，以进行多个工作机构（液压缸、液压马达）的集中控制。阀由2～5个三位六通手动换向阀、溢流阀、单向阀组成。根据不同用途，阀在置时压力油短路卸荷。2)主副卷扬合流阀3)功率限制阀防止发动机过载。4)先导比例阀时执行元件的复合动作。5)变幅伸缩多路阀通转阀基本相同。Figure5-1twosixrotaryvalve6)平衡阀7)梭阀交替供压力油，而较高压力的油口应打开，此时使用梭阀。Figure5-2shuttlevalve5.3液压辅助元件选择5.3.1油路的选择2)卷扬油路(1)主卷扬泵的工作油路(2)主卷扬马达的工作管路3)回转工作管路4)变幅、伸缩、支腿管路(1)变幅缸小腔管路(2)伸缩缸管路(3)支腿缸管路(4)变幅伸缩泵吸排油管路5.3.2油箱选择油箱制造容易，箱上易于安放液压器件，所以被广泛采用重量轻，易于清扫，但制造较难，占地空间较大，在大型冶金设备中经常采用。(1)油箱必须有足够大的容积。一方面尽可能地满足散热的要求，另一方面的液位。(2)吸油管及回油管应插入最低液面以下，以防止吸空和回油飞溅产生气泡。式或线隙式过滤器，安装位置要便于装卸和清并面向箱壁，以防止回油冲击油箱底部的沉积物，同时也有利于散热。(3)吸油管和回油管之间的距离要尽可能地远些，之间应设置隔板，以加大(4)为了保持油液清洁，油箱应有周边密封的盖板，盖板上装有空气过滤器，油箱内部的清理。(6)对油箱内表面的防腐处理要给予充分的注意。常用的方法有：①酸洗后磷化。适用于所有介质，但受酸洗磷化槽限制，油箱不能太大。液。因不受处理条件限制，大型油箱较多采用此方法。③喷砂后热喷涂氧化铝。适用于除水-乙二醇外的所有介质。④喷砂后进行喷塑。适用于所有介质。但受烘干设备限制，油箱不能过大。锈钢制油箱无疑是最理想的选择。2)油箱有效容积液温度一般推荐在30～50℃,最高不应超过75℃。归于工具及其他固定装置，工作温度可允许在40～55℃;对于行走机械，如装载车辆、工高温度允许到75℃,在特殊情况下允许达到85℃;对于高压系统，为减少泄漏，工作温度不应超过50℃,建议当油温超过65℃时，就应采用冷却装置对油液进再考虑冷却器散热后，从热平衡角度计算出油箱容量。5.3.3滤油器的选择1)回油路上采用线隙式过滤器，查《液压技术手册》得，型号为RS-110×5.3.4液压传动的工作介质（液压油）的选择正确的选用液压油对起重机液压系统适应各种环境条件和工作状况的能力、很大影响，主要有石油基液压油和难燃液压液两大类。1234徐工徐州液压件厂、张家口长城液压油缸厂、杭州西子液5徐工徐州液压件厂、张家口长城液压油缸厂、杭州西子液678北京华德液压工业集团有限责任公司、贵州力源液压有限9A型6.1.1管路系统容积效率及压力效率计算2)伸缩、变幅、支腿回路6.1.2压力损失6.2.2回转回路式中：ηLV—管路损失效率，ηLV=0.92)系统的工作压力6.2.4变幅回路起臂时间：速比：所以变幅时间满足要求。2)变幅速度起臂速度：结论：变幅速度没做要求，根据实际情况，此速度可以满足要求。的起重机广泛采用液压传动。常工作。