【畢業(yè)論文】QY20B汽車(chē)起重機(jī)卷筒機(jī)構(gòu)及其液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)【2014年汽車(chē)機(jī)械專(zhuān)業(yè)答辯資料】

哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) QY20B 汽車(chē)起重機(jī)卷筒機(jī)構(gòu)及其液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系部名稱 ： 機(jī)電工程系 專(zhuān)業(yè)班級(jí) ： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 08-3 班 學(xué)生姓名 ： 宋洋 指導(dǎo)教師 ： 胡天明 職 稱 ： 教授 哈 爾 濱 工 程 大 學(xué) 二一二年六月 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) The Graduation Design for Bachelors Degree The Design of QY20B Truck Cranes Creel Mechanism and Hydrahlic System. Candidate： Song Yang Specialty： The Design Of Mechanical Manufacture and Automation Class： 08-3 Supervisor： Prof. Hu Tianming Heilongjiang Institute of Technology 2012-06 Harbin哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 全套圖紙， 扣扣 加 414951605 摘 要 近兩年，我國(guó)的起重機(jī)發(fā)展迅速，在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用也日趨廣泛，但與世界先進(jìn)水平還有一定的差距，主要原因是國(guó)內(nèi)配套零部件落后，材質(zhì)差，再有就是制造工藝水平低。 本文對(duì) QY20B汽車(chē)起重機(jī)的設(shè)計(jì)做了研究，就汽車(chē)起重機(jī)整車(chē)做了大概的分析和論述，就汽車(chē)起重機(jī)卷筒機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對(duì)于中、小型汽車(chē)起重機(jī)的發(fā)展具有一定的積極意義 QY20B型汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是該型起重 機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中最關(guān)鍵的一步。本文根據(jù)液壓系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行整體方案設(shè)計(jì)，對(duì)其功能和工作原理進(jìn)行分析，初步確定了系統(tǒng)各回路的基本結(jié)構(gòu)及主要元件，按照所給機(jī)構(gòu)性能參數(shù)和液壓性能參數(shù)進(jìn)行元件的選擇計(jì)算，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)性能的驗(yàn)算和發(fā)熱校核，以滿足該起重機(jī)所要達(dá)到的要求。 關(guān)鍵字 : 汽車(chē)起重機(jī)；卷筒機(jī)構(gòu)；汽車(chē)起重機(jī)；液壓系統(tǒng)；性能參數(shù)。 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) ABSTRACT In the recent two years, our country hoist crane development rapid, in each domain application also day by day widespread, but also has the certain disparity with the world advanced level, the main reason is the domestic necessary spare part backward, material quality bad, again has is makes the technological level to be low. This article has done the research to the QY20B autohoist design, the autohoist entire vehicle has made the general analysis and the elaboration, the autohoist rotation organization has carried on the design, , regarding the center, the small autohoist development had the certain positive sense. Model QY20B automobile crane hydraulic pressure systematic design this type hoist the most key one of the design process.This text analyses , demand to carry on the scheme to work out on this performance systematic in hydraulic pressure.Prove to its function and operation principle have confirmed the basic structure of system every return circuit and main component tentatively. According to giving the organization performance parameters and choice of carrying on the component of performance parameter of hydraulic pressure to calculate .Through to the checking computations and generating heat to check of systematic function, in order to respond to the request that this hoist should reach 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) Key words: Autohoist reel mechanism Crane truck Hydraulic pressure system Performance parameter 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄 摘要 Abstract 第 1 章 緒論 1 1.1 國(guó)內(nèi)汽車(chē)起重機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1 1.1.1 國(guó)內(nèi)汽車(chē)起重機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.1.2 國(guó)內(nèi)汽車(chē)起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 2 1.2 國(guó)外 汽車(chē) 起重機(jī)發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)用情況 2 1.3 汽車(chē)起重機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì) 3 1.4 課題背景 4 1.5 課題任務(wù) 5 第 2 章卷筒的設(shè)計(jì)計(jì)算及強(qiáng)度校核 6 2.1 卷筒的結(jié)構(gòu)與材料 6 2.2 卷筒的鋼絲繩 6 2.3 卷筒的主要尺寸 7 2.3.1 卷筒直徑 D 7 2.3.2 卷筒的長(zhǎng)度 L 7 2.3.3 卷筒的厚度 7 2.4 滾筒受力分析 8 2.5 滾筒強(qiáng)度校核 8 第 3章軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及強(qiáng)度校核 10 3.1 按扭矩初算軸徑 10 3.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 3.3 軸的受力分析 11 3.4 軸承的選擇及校核計(jì)算 13 3.5 鍵連接 的選擇及校核計(jì)算 14 3.6 聯(lián)軸器的選擇及校核計(jì)算 14 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3.7 鍵的設(shè)計(jì) 15 第 4章 起升機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)設(shè) 計(jì) 16 4.1 液壓傳動(dòng)應(yīng)用于汽車(chē)起重機(jī)上的優(yōu)缺點(diǎn) 16 4.1.1 優(yōu)點(diǎn) 16 4.1.2 缺點(diǎn) 16 4.2 液壓系統(tǒng)的類(lèi)型 16 4.3 汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)功能、組成和工作特點(diǎn) 17 4.4 汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)的運(yùn)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 17 4.5 整機(jī)主要性能參數(shù) 18 4.6 主副卷?yè)P(yáng)系統(tǒng) 19 4.6.1 性能要求 20 4.6.2 主要元件 20 4.6.3 主要回路 21 4.6.4 工作原理 21 4.7 液壓系統(tǒng)類(lèi)型選擇 23 4.7.1 本機(jī)液壓系統(tǒng)分析 23 4.8 各種執(zhí)行元件的選擇 23 4.9 液壓系統(tǒng)工作參數(shù)和各機(jī)構(gòu)主要參數(shù) 24 4.9.1 作機(jī)構(gòu)主要參 24 4.10 液壓系統(tǒng)參數(shù) 25 4.11 液壓元件選擇計(jì)算 26 4.11.1 副卷?yè)P(yáng)回路 26 4.11.2 主卷?yè)P(yáng)回路 28 4.12 液壓閥的選擇 30 4.13 液壓輔助元件選擇 33 4.13.1 油路的通徑 33 4.13.2 油箱選擇 34 結(jié)論 35 參考文獻(xiàn) 36 致謝 37 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 緒 論 1.1 國(guó)內(nèi)汽車(chē)起重機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1.1.1 國(guó)內(nèi)汽車(chē) 起重機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，我國(guó)的基礎(chǔ)建設(shè)力度正逐漸加大，道路交通，機(jī)場(chǎng)，港口，水利水電，市政建設(shè)等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)規(guī)模也越來(lái)越大，市場(chǎng)汽車(chē)起重機(jī)的需求也隨之增加。 中國(guó)的汽車(chē)起重機(jī)誕生于上世紀(jì)的 10 年代，經(jīng)過(guò)了近 30 年的發(fā)展，期間有過(guò) 3次主要的技術(shù)改進(jìn)，分別是 70 年代引進(jìn)蘇聯(lián)的技術(shù)， 80 年代引進(jìn)日本的技術(shù)， 90 年代引進(jìn)德國(guó)的技術(shù)。但是總體來(lái)說(shuō)，中國(guó)的汽車(chē)起重機(jī) 產(chǎn)業(yè)始終走著自主創(chuàng)新的道路，有著自己清晰的發(fā)展脈絡(luò)，尤其是進(jìn)幾年，中國(guó)的汽車(chē)式起重機(jī)產(chǎn)業(yè)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，雖然與國(guó)外相比還有一定的差距， 但是這個(gè)差距正在逐漸的縮小。而且我國(guó)目前在中小噸位的汽車(chē)式起重機(jī)的性能已經(jīng)完好，能夠滿足現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)的需求。在不久的將來(lái)，我國(guó)的汽車(chē)式起重機(jī)行業(yè)一定會(huì)發(fā)展成為一個(gè)發(fā)展穩(wěn)定，市場(chǎng)化程度高的成熟產(chǎn)業(yè)。 中國(guó)汽車(chē)式起重機(jī)已經(jīng)大量使用可編程集成控制技術(shù)，帶有總線接口的液壓閥塊，液壓馬達(dá)，油泵等控制和執(zhí)行元件已較為成熟，液壓和電器已實(shí)現(xiàn)了緊密的結(jié)合?？赏ㄟ^(guò)軟件實(shí)現(xiàn)控制性能的調(diào)整，大幅度簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)，減少液壓元件，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，具備了實(shí)現(xiàn)故障自 動(dòng)診斷，遠(yuǎn)程控制的能力。 當(dāng)前我國(guó)新一代汽車(chē)起重機(jī)產(chǎn)品，起重作業(yè)的操作方式，大面積應(yīng)用先導(dǎo)比例控制，具有良好的微調(diào)性能和精控性能，操作力小，不易疲勞。通過(guò)先導(dǎo)比例手柄實(shí)現(xiàn)比例輸送多種負(fù)荷的無(wú)級(jí)調(diào)速，有效防止起重作業(yè)時(shí)的二次下滑現(xiàn)象，極大的提高了起重作業(yè)的安全性、可靠性和作業(yè)效率。 部分大型汽車(chē)式起重機(jī)還在伸縮臂上使用了單缸插銷(xiāo)的伸縮技術(shù)，通過(guò)液壓銷(xiāo)作用，以單個(gè)液壓油缸可完成多節(jié)伸臂的運(yùn)動(dòng)，并達(dá)到各種工況的程序控制和自動(dòng)伸縮，改變了以往不能油缸加內(nèi)部繩排的作業(yè)方式，使起重機(jī)相對(duì)更輕，拓展了起重機(jī)向更高工作 高度發(fā)展的空間。 在走向國(guó)際市場(chǎng)的過(guò)程中，我國(guó)汽車(chē)式起重機(jī)產(chǎn)業(yè)近幾年品質(zhì)水平的快速提高，也得到了國(guó)際擁護(hù)的高度肯定，由于產(chǎn)品使用規(guī)范，用戶的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)較高，出口產(chǎn)品哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 的質(zhì)量反饋比在國(guó)內(nèi)有了明顯的減少，產(chǎn)品反映較好。這都為中國(guó)汽車(chē)式起重機(jī)行業(yè)的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。 我國(guó)的汽車(chē)式起重機(jī)的生產(chǎn)企業(yè)要想在本領(lǐng)域生存與發(fā)展，需要做的事情還很多，由于市場(chǎng)需求的增大，也要求生產(chǎn)企業(yè)不斷創(chuàng)新，在保證起重機(jī)性能的基礎(chǔ)上還要不斷開(kāi)發(fā)出更大噸位的新產(chǎn)品，滿足市場(chǎng)的需求。只有這樣才能從市場(chǎng)中獲得養(yǎng)分和活力使自己生存，在生存中發(fā)展 ，在發(fā)展中壯大。 1.1.2 國(guó)內(nèi)汽車(chē)起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 主要的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)該有以下幾點(diǎn)： 擴(kuò)大產(chǎn)品的品種。在企業(yè)內(nèi)部應(yīng)建立完善的產(chǎn)品研究和開(kāi)發(fā)體系，使產(chǎn)品系列化，品種齊全，要形成大中小完整系列，增多產(chǎn)品數(shù)量，使生產(chǎn)規(guī)模不斷的擴(kuò)展。 增大起重力矩。目前我國(guó)生產(chǎn)的汽車(chē)式起重大多是 50噸以下的中小噸位的起重機(jī)，大噸位生產(chǎn)的很少，而隨著社會(huì)的發(fā)展，對(duì)機(jī)動(dòng)靈活的大型起重機(jī)械的需求越來(lái)越大，這都是汽車(chē)式起重機(jī)發(fā)展的養(yǎng)分。所以增大其中力矩迫在眉睫。 增加起重機(jī)功能。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，用戶對(duì)汽車(chē) 式起重機(jī)的使用上的要求越來(lái)越多，希望能夠一機(jī)多用，已經(jīng)不僅僅是在搬運(yùn)重物時(shí)使用，而是滿足在不同環(huán)境和工種和使用，這些都為未來(lái)起重機(jī)的發(fā)展打清了方向。 全力打造自己的品牌。目前中國(guó)的汽車(chē)起重機(jī)生產(chǎn)企業(yè)，缺少自己的專(zhuān)業(yè)研究人員和開(kāi)發(fā)隊(duì)伍，而是去模仿別人生產(chǎn)的成品，沒(méi)有發(fā)展方向和競(jìng)爭(zhēng)力。未來(lái)經(jīng) 濟(jì)的全球化以及由此引發(fā)的一系列問(wèn)題，使得競(jìng)爭(zhēng)手 段從傳統(tǒng)的產(chǎn)品，價(jià)格等層次轉(zhuǎn)嫁到品牌的競(jìng)爭(zhēng)上來(lái)。 所以各大汽車(chē)式生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該努力打造自己的品牌，從而使自己發(fā)展壯大。 開(kāi)創(chuàng)自我空間占領(lǐng)市場(chǎng)。我國(guó)的各大汽車(chē)式起重機(jī)生產(chǎn)企 業(yè)要不斷創(chuàng)新，大膽進(jìn)行急智的改革，面向市場(chǎng)，結(jié)構(gòu)優(yōu)化，人員重組，引進(jìn)設(shè)備，進(jìn)行刻苦的技術(shù)研發(fā)，在不斷完善自我的前提下，占領(lǐng)市場(chǎng)。 近年來(lái)，隨著社會(huì)的發(fā)展，社會(huì)生活中對(duì)起重機(jī)的需求越來(lái)越大，所以起重機(jī)的研發(fā)越來(lái)越緊迫，由于汽車(chē)式起重機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)靈活，從而方便快捷，所以進(jìn)幾年我國(guó)的汽車(chē)式起重機(jī)發(fā)展很快 1.2 國(guó)外 汽車(chē) 起重機(jī)發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)用情況 國(guó)外工程起重機(jī)從整體情況分析，領(lǐng)先國(guó)內(nèi) 10-20 年 (不同類(lèi)型產(chǎn)品有所不同 )。隨著國(guó)外經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度趨于平穩(wěn)，工程起重機(jī)向智能、高性能、靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、多功能方向發(fā)展。 25t 以下基本上不生產(chǎn)，產(chǎn)品向高附加值、大噸位發(fā)展，如利勃海爾哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 公司汽車(chē)起重機(jī)基本退出市場(chǎng)，目前市場(chǎng)主導(dǎo)產(chǎn)品為全地面起重機(jī)，最小噸位是 35t，而 80t和 160t是主導(dǎo)產(chǎn)品；格魯夫公司：主導(dǎo)產(chǎn)品是全地面起重機(jī)和輪胎起重機(jī)，最小噸位是 25t；多田野公司：汽車(chē)起重機(jī)只占 20%，主導(dǎo)產(chǎn)品是全地面起重機(jī)和輪胎起重機(jī)，最小噸位 16t。因此行業(yè)配套也與國(guó)內(nèi)有所不同： 1） 下車(chē)主要是 300kW 以上柴油大功率發(fā)動(dòng)機(jī)，與之配套的液力變矩器和自動(dòng)換檔變速箱、 12 噸級(jí)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向橋及越野輪胎。 2） 上車(chē)：高強(qiáng)度 材料、大扭矩的起升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)支承。 3） 液壓系統(tǒng)：變量泵、變量馬達(dá)、電磁換向先導(dǎo)閥及主閥、平衡閥、懸掛系統(tǒng)閥、液壓鎖、液壓缸及管路標(biāo)準(zhǔn)配套件。 4） 智能控制系統(tǒng)：力限器顯示控制、記憶通訊及單缸順序伸縮自動(dòng)控制。 由于國(guó)外工程機(jī)械起步較早，形成了成熟的配套件體系。如力士樂(lè)的泵馬達(dá)、閥、起升、回轉(zhuǎn)、行走機(jī)構(gòu)；貝林格的主閥、先導(dǎo)閥、平衡閥；哈威的主閥、先導(dǎo)閥、平衡閥； ZF 的變速箱、分動(dòng)箱；凱斯蘭的橋； PAT 的力限器等等。配套廠能與主機(jī)廠協(xié)作密切，聯(lián)合開(kāi)發(fā)，再加上主 機(jī)廠家的專(zhuān)有技術(shù)，能形成很強(qiáng)的核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，能夠保證主機(jī)性能的發(fā)揮和可靠性的提高。 1.3 汽車(chē)起重機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì) 自 90年代以來(lái)，國(guó)外工程機(jī)械進(jìn)入了一個(gè)新階段，目前我國(guó)汽車(chē)起重機(jī)在工程機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)是： 1、在廣泛應(yīng)用新技術(shù)的同時(shí)，不斷涌現(xiàn)出新結(jié)構(gòu)和新產(chǎn)品。 2、繼續(xù)完成提高整機(jī)可靠性。 3、技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)在于增加產(chǎn)品的電子信息技術(shù)含量，在集成電路、微處理器、微型計(jì)算機(jī)及電子監(jiān)控技術(shù)等方面都有廣泛的應(yīng)用。 4、努力完善產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，改善駕駛?cè)藛T的工作條件，向節(jié)能、環(huán)保方向發(fā)展，可靠性、安 全性、舒適性、環(huán)保性得到了高度重視。 5、向大型化和微型化方向發(fā)展。 借鑒國(guó)外工程機(jī)械產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)，并結(jié)合我國(guó)實(shí)際，我國(guó)的科學(xué)技術(shù)水平不能與國(guó)外相提并論，所以我們必須在產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品創(chuàng)新上下大功夫才能與國(guó)外大型公司競(jìng)爭(zhēng)。 我國(guó)工程機(jī)械產(chǎn)品的發(fā)展走勢(shì)應(yīng)是： 1 系列化、特大型化 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 系列化是工程機(jī)械發(fā)展的重要趨勢(shì)。國(guó)外著名大公司逐步實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)品系列化進(jìn)程，形成了從微型到特大型不同規(guī)格的產(chǎn)品。與此同時(shí)，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期明顯縮短。特大型工程機(jī)械產(chǎn)品特點(diǎn)是科技含量高，研制與生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，投資大市場(chǎng)容量有限，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)主要集中少數(shù)幾家公司。因此我國(guó)必須在此加大研發(fā)力度才不至于在此受制于國(guó)外。 2 多用途、微型化 為了全方位地滿足不同用戶的需求，國(guó)外工程機(jī)械在朝著系列化、特大型化方向發(fā)展的同時(shí)，已進(jìn)入多用途、微型化發(fā)展階段。一方面，工作機(jī)械通用性的提高，可使用戶在不增加投資的前提下充分發(fā)揮設(shè)備本身的效能，能完成更多的工作；另一方面，為了盡可能地用機(jī)器作業(yè)替代人力勞動(dòng)，提高生產(chǎn)效率，適應(yīng)城市狹窄施工場(chǎng)所以及在貨棧、碼頭、倉(cāng)庫(kù)、艙位、農(nóng)舍、建筑物層內(nèi)和地下工程作業(yè)環(huán)境的使用要求，小型及微型工程機(jī)械有了用武之地， 并得到了較快的發(fā)展。為占領(lǐng)這一市場(chǎng)，各生產(chǎn)廠商都相繼推出了多用途、小型和微型工程機(jī)械。 3 電子化與信息化互動(dòng) 以微電子、 Internet為重要標(biāo)志的信息時(shí)代，不斷研制出集液壓、微電子及信息技術(shù)于一體的智能系統(tǒng)，并廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械的產(chǎn)品設(shè)計(jì)之中，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的性能及高科技含量。 4 安全、舒適、可靠 駕駛室將逐步實(shí)施優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，配裝冷暖空調(diào)。全密封及降噪處理的“安全環(huán)保型”駕駛室，采用人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)的司機(jī)座椅可全方位調(diào)節(jié)，以及功能集成的操縱手柄、全自動(dòng)換擋裝置及電子監(jiān)控與故障自診斷 系統(tǒng)，以改善司機(jī)的工作環(huán)境，提高作業(yè)效率。大型工程機(jī)械安裝有閉路監(jiān)視系統(tǒng)以及超聲波后障礙探測(cè)系統(tǒng)，為司機(jī)安全作業(yè)提供音頻和視頻信號(hào)。微機(jī)監(jiān)控和自動(dòng)報(bào)警的集中潤(rùn)滑系統(tǒng)，大大簡(jiǎn)化了機(jī)器的維修程序，縮短了維修時(shí)間。大型工程機(jī)械的使用壽命達(dá) 2.05萬(wàn)小時(shí)，最高可達(dá) 2.5萬(wàn)小時(shí)。 5 節(jié)能與環(huán)保 為提高產(chǎn)品的節(jié)能效果和滿足日益苛刻的環(huán)保要求，主要從降低發(fā)動(dòng)機(jī)排放、提高液壓系統(tǒng)效率和減振、降噪等方面入手。 1.4 課題背景 汽車(chē)起重機(jī)是各種工程建設(shè)廣泛運(yùn)用的重要起重設(shè)備，是用來(lái)對(duì)物料進(jìn)行起重、運(yùn)輸、裝卸或安裝等作業(yè)的 機(jī)械設(shè)備，在工業(yè)和民用建筑中作為主要施工機(jī)械而得到廣泛運(yùn)用。在國(guó)內(nèi)汽車(chē)起重機(jī)行業(yè)，關(guān)鍵部位的制造工藝已經(jīng)成為行業(yè)的熱點(diǎn)。通過(guò)哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 對(duì) QY20B汽車(chē)起重機(jī)的液壓系統(tǒng)入手，結(jié)合國(guó)內(nèi)外先進(jìn)汽車(chē)起重機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)，本著最大限度提高卷筒組的安全系數(shù)，對(duì)其卷筒進(jìn)行設(shè)計(jì)和改造，爭(zhēng)取為我國(guó)汽車(chē)起重機(jī)卷筒的制造工藝做出一定的貢獻(xiàn)。 為了加快我國(guó)工程機(jī)械前進(jìn)的步伐，促進(jìn)多元化的起重產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，且檢驗(yàn)自己四年所學(xué)，在工作之前對(duì)自己進(jìn)行一次檢閱，我選了 QY20B汽車(chē)起重機(jī)卷筒機(jī)構(gòu)及其液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)這個(gè)題目，希望為我四年大學(xué)學(xué)習(xí)生活畫(huà)上一個(gè)圓滿 的句號(hào)。 1.5 課題任務(wù) 通過(guò)對(duì)汽車(chē)起重機(jī)卷筒機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原理及技術(shù)要求的分析，最大起重量為 20T，最大起升高度為 16M，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)的需要，在現(xiàn)有的資料的基礎(chǔ)上，對(duì)多種方案進(jìn)行分析比較，從而初步確定汽車(chē)起重機(jī)卷筒機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)框架。在此基礎(chǔ)上，設(shè)定參數(shù)，通過(guò)設(shè)計(jì)、計(jì)算、校核、反復(fù)對(duì)照比較，最終完成整個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)。其中包括： QY20B汽車(chē)起重機(jī)卷筒機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)， QY20B汽車(chē)起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，選擇離合器與制動(dòng)器使卷筒機(jī)構(gòu)具有較高的安全系數(shù)。要求對(duì)液壓油路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其效率更高。 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 第 2 章 卷筒的設(shè)計(jì)計(jì)算及強(qiáng)度校核 2.1 卷筒的結(jié)構(gòu)與材料 卷筒的結(jié)構(gòu)分為筒體部分和支架部分，筒體部分通過(guò)軸支承在支架上，支架用 4枚螺栓固定在起重機(jī)上。支架一般鑄造制成，本設(shè)計(jì)選用 45鋼，卷筒為保證良好的抗彎強(qiáng)度和抗扭強(qiáng)度選用鑄鋼，本設(shè)計(jì)選用 45鋼。 卷筒的制造可分為鑄造和焊接兩種。在一般載荷的起重機(jī)中采用灰口鑄鐵，對(duì)于重要的卷筒可用球墨鑄鐵，對(duì)于重載荷的卷筒，可采用鑄鋼。對(duì)于有重量要求的機(jī)構(gòu)，采用鑄造卷筒。 2.2 卷筒的鋼絲繩 卷筒在起升機(jī)構(gòu)或牽引機(jī)構(gòu)中用來(lái)卷繞鋼絲繩，將 螺旋運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)。卷筒通常是圓柱形的，特殊的卷筒也有制成圓錐形或曲線形的。卷筒有單層和多層 2種，一般的起重機(jī)采用單層卷筒。單層卷筒通常表面切出螺旋槽，是為了增加鋼絲繩的接觸面積和防止相鄰鋼絲繩的磨損。繩槽分為標(biāo)準(zhǔn)槽和深槽兩種（圖 2.1），其尺寸為 R 0.55d。 圖 2.1 卷筒槽形 標(biāo)準(zhǔn)槽 ： c1（ 0.30.4） d， t1=（ 24）（ mm） 深槽 ： c2 0.6d， t2=d+（ 68）（ mm） 一 般采用標(biāo)準(zhǔn)槽，由于節(jié)距小，機(jī)構(gòu)緊湊，深槽的特點(diǎn)是不易脫槽，但節(jié)距大，增加卷筒長(zhǎng)度。 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 2.3 卷筒的主要尺寸 2.3.1 卷筒直徑 D 卷筒直徑 D 與滑輪直徑一樣，是以槽底計(jì)算的直徑。卷筒直徑的確定方法與滑輪完全相同，即 D0min=hd。 式中 D0min 按鋼絲繩中心計(jì)算的滑輪最小卷繞直徑 ， mm； h 與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩的有關(guān)的系數(shù) ， d 鋼絲繩的直徑 ， mm。 D D0min= hd 350mm 2.3.2 卷筒的長(zhǎng)度 L 卷筒的長(zhǎng)度 （圖 2.2） L=L0+l1+2 l2 （ 2.1） 圖 2.2 卷筒的長(zhǎng)度 式中 L 卷筒總長(zhǎng)度 ； L0 繩槽部分長(zhǎng)度 ， 其值為 L0 =0Ha ntD （ 2.2） 式中 H 起升高度 ； a 滑輪組倍率 ； D0 卷筒卷繞直徑 ； t 繩槽節(jié)距 ； n 附加安全圈數(shù) ， n=1.53 圈 ； l1 固定鋼絲繩所需要的長(zhǎng)度， l1=3t； l2 兩端的邊緣長(zhǎng)度 。 得 L0 500mm L= L0+2 l2=500+40=540mm （ 2.3） 2.3.3 卷筒的厚度 按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，對(duì)于鑄鐵卷筒 ， =0.02D+（ 610）（ mm）； 對(duì)于鋼卷筒 ，d。 然后進(jìn)行強(qiáng)度校核 ， 鑄鐵壁厚不宜小于 12mm。 這里取材料為 45鋼，筒壁厚為 22mm。 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 2.4 滾筒體受力分析 滾筒體作簡(jiǎn)支梁，兩端支撐的端蓋在水平及垂直面內(nèi)均為鉸支。作用在筒體上的載荷有鋼絲繩對(duì)滾筒的張力 F、 圓周驅(qū)動(dòng)力Fu 以及鋼絲繩軸向位移產(chǎn)生的軸向力 ， 該力與前兩項(xiàng)的相對(duì)比值較小，故忽略不計(jì)，滾筒筒體受力 及分析見(jiàn)圖 2.3。 圖中 F1 起升拉力 ， N； Fu 圓周驅(qū)動(dòng)力 ， N； M3 滾筒所受之扭矩 ，（ N/m）； M3=Fu 5002D D Pv（ N/m） ； M 彎矩 N/m ； Mmax 28 2 4q l F l （ N/m） （ 2.4） 正應(yīng)力， （ N/mm2） 圖 2.3 卷筒受力分析 =MW（ N/mm2） （ 2.5） 剪切應(yīng)力， （ N/mm2） 332nMMWW （ N/mm2） （ 2.6） h 合成應(yīng)力， （ N/mm2） h= 223 （ N/mm2） （ 2.7） 2.5 滾筒強(qiáng)度校核 圓周驅(qū)動(dòng)力 F u=1000 6310001.2Pv =52500（ N） （ 2.8） 鋼絲繩張力 F =Fu =52500（ N） （ 2.9） 扭矩 M 3= Fu 0 . 3 95 2 5 0 0 1 0 2 3 7 . 522D （ N/m） （ 2.10） 彎矩 Mmax= 5 2 5 0 0 0 . 5 7 1 3 7 4 7 . 22 4 2 4Fl （ N/m） （ 2.11） 正應(yīng)力 =23 7 4 7 . 2 1 0 0 05 . 0 9 3 1 8 . 9 41 9 5 2 6 . 5（ N/mm2） （ 2.12） 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 剪切應(yīng)力 =21 0 2 3 7 . 5 1 0 0 02 . 5 4 7 2 5 . 8 81 9 5 2 6 . 5（ N/mm2） （ 2.13） 將計(jì)算的 、 值代入式（ 3-6）： 2 2 2 23 1 8 . 9 4 3 2 5 . 8 8 4 8 . 6 6h （ N/mm2） =65（ N/mm2） （ 2.14） 本章小結(jié) 本章主要介紹了卷筒的結(jié)構(gòu)和材料的選擇，幾卷筒的主要尺寸，為以后的設(shè)計(jì)做好鋪墊，同時(shí)也對(duì)卷筒進(jìn)行了強(qiáng)度校核。 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 第 3 章軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及強(qiáng)度校核 3.1 按扭矩初算軸徑 1.軸的材料的選擇，確定許用應(yīng)力選用 45號(hào)鋼 ， 正火處理 b =590MPa, 1b =55MPa 2.按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，初步估計(jì)軸的最小直徑 33 1 8 . 61 1 0 7 8 . 8 82 0 . 3 2pdA n mm （ 3.1） 其中：桿pp 298.06.0 （ 3.2） 圖 3.1 軸 kwp 3.321055.9 6 3 04 9 0 1 3 01055.9nT66 桿桿桿 圓整為 80mm。 3、 軸承和鍵 采用角接觸球軸承，并采用凸緣式軸承蓋，實(shí)現(xiàn)軸承系兩端單向固定，軸伸處用 A型普通平鍵與小齒輪聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)周向固定。 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 3.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 1） 、 徑向尺寸的確定 從軸段 d1=90mm開(kāi)始逐漸 選取軸段直徑， d2起固定作用，并且與蝸輪配合，取d2=100mm； d3起軸向固定作用，取 d3=120mm，查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)選定軸承型號(hào)為 7011C， d4與 d1相同，取 d4=90mm。 d5與小齒輪配合，不且 d4起軸向定位作用，取d5=80mm。 （ 2） 、 軸向尺寸的確定 根據(jù)結(jié)構(gòu)取 L1=80mm； b=120mm取軸長(zhǎng)段 L2=b-(23)mm=118mm,對(duì)定位軸肩 L5=1.4h,取整則 L3=26mm。根據(jù)軸承，端蓋和伸出距離取 L4=200mm， b=90mm， L3= b-(23)mm=88mm兩軸承 的中心的跨度為 250mm，軸的總長(zhǎng)為 512mm。 (3)、軸的強(qiáng)度校核 選用 45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度 HBS=230，強(qiáng)度極限 B ，屈服極限 s =360Mpa，彎曲疲勞極限 1 =300Mpa，剪切疲勞極限 1 =155Mpa，對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)的許用應(yīng)力1b =60Mpa。 （ 2）初步估算軸的最小直徑 最小直徑估算 ： 330 3 2 . 31 2 0 4 4 . 6630Pd A m mn （ 3.3） 軸伸部位安裝聯(lián)軸器，考慮補(bǔ)償軸的可能位移，選用非金屬?gòu)椥栽闲月?lián)軸器，由轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩得 1ca AT K T =1.5490.13=735.2Nm （ 3.4） 查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)表 GB/T4323-2002 LT選 LT9型彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器， 標(biāo)準(zhǔn)孔徑 d=50mm，即軸伸直徑為 50mm 。軸孔長(zhǎng)度 L=114mm （ 3）、軸承和鍵 采用角接觸球軸承，并采用凸緣式軸承蓋，實(shí)現(xiàn)軸承系兩端單向固定，軸伸處用 C型普通平鍵聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)周向固定。 3.3 軸的受力分析 （ 1） 、 徑向尺寸的確定 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 圖 3.2 受力彎矩分析 （ a）受力簡(jiǎn)圖 （ b）水平面的受力和彎矩圖 （ c）垂直面的受力和彎矩圖 （ d）合成彎矩圖 （ e）轉(zhuǎn)矩圖 （ f）危險(xiǎn)截面彎矩圖 從軸段 d1=50mm開(kāi)始逐漸選取軸段直徑， d2起固定作用，定位軸肩高度可在（ 0.070.1） d范圍內(nèi)， h （ 0.070.1） d1=（ 1.42） mm。應(yīng)取 d2=54mm； d3與軸承的內(nèi)徑相配合，為便與軸承的安裝，取 d3=60mm且 d9=d3=60mm， d4,d8起定位作用d4=d8=70mm,d5,d7根據(jù)結(jié)構(gòu)而定取 d5=d7=60mm,d6取圓直 d6=96mm. 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 (2)、軸向尺寸的確定 由 GB/T4323-2002查聯(lián)軸段長(zhǎng)度 114mm取 L1=114mm， L2與結(jié)構(gòu)相關(guān)，取 L2=120mm，L3， L9為與軸承配合的軸段長(zhǎng)度， L3=L9=38mm， L6與蝸輪配合，取 L6=140mm，其他軸段的尺寸長(zhǎng)度與箱體等的 設(shè)計(jì)有關(guān)， L4=L8=10mm， L5=L7=26mm軸總長(zhǎng) 1253mm。 3.4 軸承的選擇及校核計(jì)算 計(jì)算輸出軸軸承 （ 1） 已知 n=20.31r/min aeF=2aF= 122.5N, 2rF=1NHF=3524.85N （ 3.5） 試選 32218 型軸承 根據(jù)教材 P322表 13-7得2rd FF Y，則d F=1258.88N （ 3.6） （ 2）計(jì)算軸向載荷1aF，2aF 1aF+aeF=dF aeF= 122.5N （ 3.7） 任意用一端為壓緊端， 1 為壓緊端， 2 為放松端 兩軸承軸向載荷：1aF=1136.4N 2aF=dF=1258.88N （ 3.8） （ 3）求系數(shù) x、 y 1aF/1rF=1136.4/3524.85=0.32 （ 3.9） 2aF/2rF=1258.88/3524.85=0.36 （ 3.10） 根據(jù)教材 P321 表 11-8 得： e=0.42 1aF/1rFe x1=1 （ 3.12） y1=0 2aF/2rF48000h （ 3.16） 此軸承 合格，預(yù)期壽命足夠。 3.5 鍵連接的選擇及校核計(jì)算 3.5.1 聯(lián)軸器與輸入軸鍵連接的選擇 聯(lián)軸器與輸入軸連接采用平鍵連接 軸徑 d1=50mm， L1=114mm 查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) P53 表 4-1 選用 C型平鍵，得： b=14 h=9 L=70即：鍵 C14 70 GB/T 1096-2003 l=L-b=114-14=100mm T=23.947N m （ 3.17） 根據(jù)教材 P106式 6-1得 332 1 0 2 2 3 . 9 4 7 1 0 2 . 1 34 . 5 1 0 0 5 0p T M p ak l d 65 m/min M最大起升力矩 1340 kN.m 最大回轉(zhuǎn)速度 3r/min 最高行駛速度 75 km/h 最大爬坡度 35% 最小轉(zhuǎn)彎半徑 20m 行駛狀態(tài)總重 26.02t 外形尺 寸 12.42. 53. 3m 支腿距離 (縱向 橫向 ) 4.97 5.4m 發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào) SC8DK260Q3 最大功率 192KW（ 2200rpm） 最大扭矩 1100Nm(1400rpm) 4.6 主副卷?yè)P(yáng)系統(tǒng) 主副卷?yè)P(yáng)回路如圖 4.2 所示： 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 圖 4.2 主副卷?yè)P(yáng)回路 主副卷?yè)P(yáng)油路由雙向電液比例排量調(diào)節(jié)泵和雙向定量馬達(dá)構(gòu)成兩個(gè) 容積調(diào)速閉式油路，在主卷?yè)P(yáng)單動(dòng)情況下，副卷?yè)P(yáng)泵通過(guò)一電磁換向驅(qū)動(dòng)一液壓換向閥向主卷?yè)P(yáng)油路供油，兩泵合流，提高主卷?yè)P(yáng)作業(yè)速度。通過(guò)操作先導(dǎo)手柄可以雙向改變油泵排量，調(diào)節(jié)馬達(dá)轉(zhuǎn)速?；芈分性O(shè)置有功率限制器，從而限制油泵最大功率，防止發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)載。為避免二次起升下滑和下降下滑，回路中設(shè)置有壓力記憶閥。 4.6.1 性能要求 副卷?yè)P(yáng)不工作或低壓輕負(fù)載時(shí)，主泵合流工作；起、制動(dòng)平穩(wěn)，微動(dòng)性好；重物停在空中任意位置能可靠制動(dòng)。 4.6.2 主要元件 泵 1（ 2）、馬達(dá) 5（ 6）、冷卻閥 13-1（ 13-2）、益流閥 12-1（ 12-2）、壓力記憶閥 8-1（ 8-2）、單向可調(diào)節(jié)流閥 9-1（ 9-2）、制動(dòng)油缸 10-1（ 10-2）、二位三通液壓先導(dǎo)換向閥 11-1（ 11-2）、或門(mén)型梭閥 16-1（ 16-2）、功率限制器 17-1（ 17-2）、三位四通液壓先導(dǎo)換向閥 14、三位六通電磁換向閥 15。 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 4.6.3 主要回路 油主路（含補(bǔ)油油路）、冷卻油路、防過(guò)載油路、記憶閥油路、合流控制油路、防二次下滑油路。 4.6.4 工作原理 1. 主卷?yè)P(yáng)泵與副卷?yè)P(yáng)泵合流工作狀態(tài) (起升 ) 如圖 4.6-1所示 A） 控制油路（含電路） 17-1（左移） 電流 1-4（下） （ 1-4上移） 1-4 油箱 泵 1 1-2 1-4 1-3（下） 1-3（上） 油箱 （ 1-1輸出流量） 17-2（左移） 電流 2-4（下） （ 2-4上移） 泵 2 2-4 油箱 2-2 2-4 2-3（下） 2-3（上） 油箱 （ 2-1輸出流量） 制動(dòng)器打開(kāi)： 12 11-1（上） 9-1 10-1 （ 10-1制動(dòng)打開(kāi)） B路（） 8-1（ +） B）主油路 主泵： 11 5 泄油 13-1（左） 12-1 油箱 副泵 2-1 14（下） 5 2-2 DF2（ +） 泄油 13-1（左） 12-1 油箱 2. 主卷?yè)P(yáng)泵與副卷?yè)P(yáng)泵合流狀態(tài)（下降） A）路（含電路） 17-4（右移）電流 1-4（上） （ 1-4下移） 1-4 油箱 泵 1 1-2 1-4 1-3（上） 1-3（下） 油箱 （ 1-1輸出流量） （由于利用換向閥 14 可以在下降時(shí)不必對(duì)副泵進(jìn)行換向控制） 18-3（左移） 電流 2-4（下） （ 2-4） 上移 泵 2 2-4 油箱 2-2 2-4 2-3（下） 2-3（上） 油箱 （ 2-1 輸出流量） 制動(dòng)器打開(kāi)油路與起升狀態(tài)相同。 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 B）主油路 主泵： 11 5 泄油 13-1（右） 12-1 油箱 副泵 2-1 14（上） 5 2-2 DF1(上 ) 泄油 13-1（右） 12-1 油箱 3. 主卷?yè)P(yáng)回路分流狀態(tài) 主卷?yè)P(yáng)回路分流起升、控制都和合流時(shí)的相同，下降時(shí)的工作狀態(tài)跟起升時(shí)的操作方式基本相同，只是泵的操作方式跟起升時(shí)相反而已。 4. 副卷?yè)P(yáng)回路分流狀態(tài)（起升） A)控制油路（含電路） 38-3（左移）電流 2-4（下） （ 2-4上移） 泵 2 2-4 油箱 2-2 2-4 2-3（下） 2-3（上） 油箱 （ 2-1 輸出流量） 制動(dòng)器打開(kāi)： 22 15(常 ) 11-2(上 ) 9-2 10-2 （ 10-2的剎車(chē)打開(kāi)） B路（） 8-2（ +） A)主油路 泵 2： 21 6 泄油 13-2（左） 12-2 油箱 5. 副卷?yè)P(yáng)回路分流狀態(tài)（下降） 下降時(shí)跟起升時(shí)相同，只是泵的操作方向跟起升時(shí)相反。 6. 恒功率控制 如 4.3所示： 圖 4.3 功率控制回路 壓力過(guò)高 17-1-1 左移 17-1-2 開(kāi)口變大 控制油壓力降低 泵的傾角變小，流量降低； 壓力過(guò)低 17-1-1右移 17-1-2開(kāi)口減小 控制油壓力升高 泵的傾角變大，流量變大。 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 4.7 液壓系統(tǒng)類(lèi)型選擇 4.7.1 本機(jī)液壓系統(tǒng)分析 根據(jù)開(kāi)式和閉式系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)、典型工況，結(jié)合國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品的具體情況，上車(chē)液壓系統(tǒng)決定選用多泵多回路和多種型式的高壓變量系統(tǒng)。在起升（主、副卷?yè)P(yáng)）、回轉(zhuǎn)、伸縮、變幅、支腿和控制 6 個(gè)液壓回路中，起升和回轉(zhuǎn)采用獨(dú)立閉式油路，變幅、伸縮和支腿采用開(kāi)式油路。 起升油路分主卷?yè)P(yáng)油路和副卷?yè)P(yáng)油路，液壓泵采用具有壓力切斷功能的雙向電液比例排量調(diào)節(jié)泵，此泵能實(shí)現(xiàn)排量與輸入電壓信號(hào)成正比的控制功能，用手動(dòng)比例電壓控制閥來(lái)進(jìn)行調(diào) 節(jié)，它與定量馬達(dá)構(gòu)成了兩個(gè)獨(dú)立的容積調(diào)速回路。副卷?yè)P(yáng)油路可通過(guò)合流閥向主卷?yè)P(yáng)油路自動(dòng)合流。主副卷?yè)P(yáng)回路中設(shè)有壓力記憶閥，防止二次起升下墜，緩沖補(bǔ)油和自動(dòng)冷熱油交換等裝置。 由于本機(jī)屬于中型起重機(jī)，回轉(zhuǎn)比較頻繁，所以回轉(zhuǎn)油路由雙向電液比例排量調(diào)節(jié)泵和定量馬達(dá)組成，除采用緩沖補(bǔ)油和冷熱油自動(dòng)交換措施外，還采用了防止“打停現(xiàn)象”（在回轉(zhuǎn)過(guò)程中出現(xiàn)打停后再回轉(zhuǎn)現(xiàn)象）和防止臂桿因外力（風(fēng)力等）引起的自由擺動(dòng)的特殊閥。 控制回路采用電控方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。主、副卷?yè)P(yáng)回路，回轉(zhuǎn)回路均采用了電液比例排量調(diào)節(jié)泵，此泵能實(shí)現(xiàn)排量與輸入 電信號(hào)成正比的控制功能。此泵的控制過(guò)程為：操縱手控電閥發(fā)給電液比例方向閥一定量電信號(hào)值，電液比例方向閥有一對(duì)應(yīng)位移，并打開(kāi)閥口使補(bǔ)油泵的油液進(jìn)入變量活塞缸，使之對(duì)電液比例方向閥有一跟蹤位移，并使泵的排量變化，直至變量活塞缸的反饋移動(dòng)量又使電液比例方向閥的閥口關(guān)閉為止。這就使得操縱者搬動(dòng)手控電閥的角度與泵的排量成正比例變化，達(dá)到預(yù)期的操縱目的。伸縮、變幅回路也采用電液比例閥控制其速度，操縱方式也是用手動(dòng)比例電壓控制閥。采用電液比例控制的調(diào)速系統(tǒng)，不僅可以省力，也可改變主機(jī)的設(shè)計(jì)柔性，并且可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離有線或無(wú) 線控制。 根據(jù)汽車(chē)起重機(jī)的工況，支腿回路、伸縮回路和變幅回路只能一個(gè)單獨(dú)工作，所以采用同一個(gè)液壓泵供油。主、副卷?yè)P(yáng)回路，回轉(zhuǎn)回路都用了電液比例排量調(diào)節(jié)泵，它們都帶有副泵，此副泵負(fù)責(zé)給自己所在閉式回路補(bǔ)油和提供控制油。 4.8 各種執(zhí)行元件的選擇 以上各步完成以后，本機(jī)的總體方案也已基本確定，各回路的主要元件也可初步確定了。 1、動(dòng)力元件 軸向柱塞雙向變量泵（含輔助泵）、 軸向柱塞定量泵 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 2、執(zhí)行元件 起升馬達(dá)、 回轉(zhuǎn)馬達(dá)、 變幅油缸、 伸縮臂油缸 3、控制元件 功率限制閥、 壓力記憶閥、 電磁閥、電液比例方向閥、 先導(dǎo)比例閥 、主副卷?yè)P(yáng)合流閥、變幅伸縮多路閥、 回轉(zhuǎn)中位浮動(dòng)閥、平衡閥、單向閥、手動(dòng)比例電壓控制閥 4、輔助裝置 油箱、 濾油器、 各種管道及接頭 4.9 液壓系統(tǒng)工作參數(shù)和各機(jī)構(gòu)主要參數(shù) 4.9.1 工作機(jī)構(gòu)主要參數(shù) 1. 起升機(jī)構(gòu) 主卷?yè)P(yáng)： 單繩最大速度 (空載 ) 100 m/min 單繩最大拉力 (滿載 ) 35.8 KN 卷筒直徑 350mm 鋼絲繩直徑 21mm 鋼絲繩層數(shù) 4 減速器速比 36.5 副卷?yè)P(yáng)： 單繩最大速度 (空載 ) 100 m/min 單繩最大拉力 (滿載 ) 35.8 KN 卷筒直徑 350mm 鋼絲繩直徑 16mm 鋼絲繩層數(shù) 3 減速器速比 41.4 2. 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 回轉(zhuǎn)速度 3 r/min 回轉(zhuǎn)阻力矩 48.9 K.Nm 減速器速比 209.87 3. 變幅機(jī)構(gòu) 最大行程 2842mm 變幅油缸最大軸向阻力 1130 KN 變幅時(shí)間 75 Sec 4. 伸縮機(jī)構(gòu) 伸縮臂有四節(jié)，三節(jié)為伸縮臂，采用兩套油缸和鋼絲繩進(jìn)行驅(qū) 動(dòng)。 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 第一級(jí)缸 行程 7500mm 油缸最大軸向阻力 900 KN 速比 2.5 第二級(jí)缸 行程 7500mm 油缸最大軸向阻力 510 KN 速比 2.5 伸出時(shí)間 170 Sec 第三級(jí)缸 行程 7500mm 速比 2.5 油缸最大軸向阻力 250 KN 5. 支腿機(jī)構(gòu) 垂直支腿： 吊重時(shí)支腿油缸最大反力 460 KN.m 行程 270mm 速比 2.78 水平支腿： 水平支腿伸出最大反力 180 KN.m 行程 1500mm 速比 2.04 4.10 液壓系統(tǒng)參數(shù) 1. 液壓系統(tǒng)型式 采用多泵多回路高壓變量液壓系統(tǒng)，其中主、副卷?yè)P(yáng)和回轉(zhuǎn)為獨(dú)立回路，主卷?yè)P(yáng)單動(dòng)自動(dòng)合流，伸縮、變幅和支腿為單泵集中驅(qū)動(dòng)回路，控制系統(tǒng)采用液壓先導(dǎo)操作。 2. 液壓系統(tǒng)參數(shù) 主卷?yè)P(yáng) : 工作壓力 30.5 Mpa 補(bǔ)油壓力 2.5Mpa； 流量 240 L/min 液壓泵轉(zhuǎn)速 2760 rpm 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 副卷?yè)P(yáng) : 工作壓力 30.5 Mpa 補(bǔ)油壓力 2.5Mpa； 流量 100 L/min 液壓泵轉(zhuǎn)速 2300 rpm 回轉(zhuǎn) : 工作壓力 26.5 Mpa 補(bǔ)油壓力 2.5Mpa； 流量 82 L/min 液壓泵轉(zhuǎn)速 2760 rpm 變幅、伸縮和支腿 : 工作壓力 28 Mpa 補(bǔ)油壓力 2.5Mpa； 流量 242 L/min 液壓泵轉(zhuǎn)速 2300 rpm 4.11 液壓元件選擇計(jì)算 4.11.1 副卷?yè)P(yáng)回 路 1. 副卷?yè)P(yáng)馬達(dá)的選擇 (1) 副起升卷筒扭矩 222 2 jjjFDMn （ 4.1） 式中 : F2 副卷?yè)P(yáng)單純最大拉力， F2=35.8KN； （ 4.2） Dj2 鋼絲繩卷繞時(shí)的卷筒直徑 2 0 2( 2 1 ) 3 4 0 ( 2 3 1 ) 1 6 4 2 0 m m 0 . 4 2 mjjD D n d （ 4.3） dj2 鋼絲繩直徑， dj2 16mm j 卷筒機(jī)械效率 ,由 Dj2/ dj2= 25 查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) P91 表 8-7 得 j =0.987 2 3 5 . 8 0 . 4 2 7 . 6 2 K N / m2 0 . 9 8 7jM （ 4.4） (2) 副卷?yè)P(yáng)馬達(dá)的扭矩 2222.jM MM i （ 4.5） 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 式中 : i2 副卷?yè)P(yáng)減速器速 比 , i2=41.4 2 馬達(dá)至減速器輸出端機(jī)械效率 , 2=0.93； 2 7 . 6 2 0 . 1 9 7 9 . 1 9 7 . 9 .4 1 . 4 0 . 9 3MM K N m N m （ 4.6） (3) 副卷?yè)P(yáng)馬達(dá)排量 22222 MM MMMq P （ 4.7） 式中 : PM2 馬達(dá)最大工作壓差 2 3 0 . 5 2 . 5 2 8 M P aMP P P 進(jìn) 回 （ 4.8） M2m 馬達(dá)機(jī)械效率 , M2m =0.95(以下同 )； 2 2 1 9 7 . 9 4 6 . 7 2 L / m i n2 8 0 . 9 5Mq （ 4.9） (4) 副卷?yè)P(yáng)馬達(dá)的型號(hào) 查曼勒斯曼公司液壓元件手冊(cè) P295 表，選取德國(guó)曼勒斯曼公司 (以下同 )生產(chǎn)的定量軸向柱塞馬達(dá) A2FM32,其性能參數(shù)為 : 排量 32.0 cm3/r； 額定壓力 40 Mpa； 最大壓力 45 Mpa； 允許轉(zhuǎn)速 4750r/min； 沖洗閥 流量 3.1 l/min,壓力 2.5Mpa。 2. 副卷?yè)P(yáng)泵的選擇 (1) 副起升卷筒的轉(zhuǎn)速 （ 4.10） 式中 : V2 副卷?yè)P(yáng)單繩最大速度 V2=100m/min 2 100 7 5 . 8 3 / m i n0 . 4 2jnr （ 4.11） (2) 副卷?yè)P(yáng)馬達(dá)轉(zhuǎn)速 2 2 2 4 1 . 4 7 5 . 8 3 3 1 3 9 r / m i nMjn i n （ 4.12） (3) 副卷?yè)P(yáng)馬達(dá)輸入流量 222.j jVnD哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 22220 . 0 3 2 3 1 3 9 1 0 5 . 7 L / m i n0 . 9 5MMM MVqnQ （ 4.13） 式中 : M2V 副卷?yè)P(yáng)馬達(dá)容積效率 , M2V =0.95 (4) 副卷?yè)P(yáng)泵輸出流量 不計(jì)管路泄露 22 1 0 5 . 7 L / m i nBMQQ （ 4.14） (5) 副卷?yè)P(yáng)泵的排量 322221 0 5 . 7 1 0 0 0 4 8 . 3 8 c m / r. 2 3 0 0 0 . 9 5BB B B VQq n （ 4.15） 式中 : nB2 副卷?yè)P(yáng)泵工作轉(zhuǎn)速 2300r/min B2V 油泵容積效率， B2V 0.95 (6) 副卷?yè)P(yáng)泵的型號(hào) 查曼勒斯曼公司液壓元件手冊(cè) P161 表，選取軸向柱塞雙響液控變量泵A4V56EL1.0，控制方式為 EL即先導(dǎo)電液比例控制雙向變量和壓力切斷，帶有一輔助泵和雙向緩沖補(bǔ)油 閥。 性能參數(shù)為 ： 最大排 量 56cm3/r 額定壓力 40 Mpa 最大壓力 45 Mpa 允許轉(zhuǎn)速 3400r/min 先導(dǎo)壓力變化范圍 0.6 1.8Mpa 4.11.2 主卷?yè)P(yáng)回路 1. 主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)的選擇 (1) 主卷?yè)P(yáng)卷筒力矩 11 2 jijiFDM （ 4.16） 式中： F1 主卷?yè)P(yáng)單繩最大拉力 F1=36KN； Dj1 鋼繩 4 層卷繞時(shí)的卷筒直徑 10 ( 2 1 ) 5 0 0 ( 2 4 1 ) 1 6 6 1 2 m m 0 . 6 1 2 mj j iD D n d （ 4.17） dj1 鋼絲繩直徑， dj1 16mm j 卷筒機(jī)械效率 ,由 Dj1/ dj1=31 查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) P91 表 8-7 得 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 j =0.99 1 3 5 . 8 0 . 6 1 2 1 1 . 0 7 K N / m2 0 . 9 9jM （ 4.18） (2) 主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)扭矩 11111 1 . 0 7 0 . 3 1 6 K / N m 3 1 6 N / m3 6 . 5 0 . 9 3jMMMi （ 4.19） 式中： i1 主卷?yè)P(yáng)減速器速比， i1=36.5 1 馬達(dá)至減速器輸出端機(jī)械效率 ， 1=0.93 (3) 主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)排量 411112 2 3 1 6 0 . 7 4 6 1 0 7 4 . 62 8 0 . 9 5MM M M mMq P 33m / r c m / r （ 4.20） 式中： PM1 馬達(dá)進(jìn)出口最大壓差， 1 3 0 . 5 2 . 5 2 8MP P P M P a 進(jìn)回 （ 4.21） M1m 主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)機(jī)械效率 ， M1m=0.95 (4) 主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)型號(hào) 選取定量軸向柱塞馬達(dá) A2FM107。 馬達(dá)性能參數(shù)為： 排量 106.7cm3/r 額定壓力 40 Mpa 最大壓力 45 Mpa 允許轉(zhuǎn)速 3000 r/min 沖洗閥 流量 5.8 l/min,壓力 2.5 Mpa 2. 主卷?yè)P(yáng)泵的選擇 （ 1）主卷?yè)P(yáng)卷筒的轉(zhuǎn)速 111100 5 2 . 0 4 r / m i n. 0 . 6 1 2j jVnD （ 4.22） 式中： V1 主卷?yè)P(yáng)單純最大速度， V1=100m/min （ 2）主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)轉(zhuǎn)速 1 1 1 3 6 . 5 5 2 . 0 4 1 8 9 9 . 5 r / m i nMjn i n （ 4.23） （ 3）主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)流量 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 311111 0 6 . 7 1 0 1 8 9 9 . 5 2 1 3 . 3 L / m i n0 . 9 5MMM MVqnQ （ 4.24） 式中： M1V 主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)容積效率， M1V=0.95； （ 4）主卷?yè)P(yáng)泵輸出流量 此時(shí)為主副卷?yè)P(yáng)泵聯(lián)合供油，不計(jì)管路泄露，則總流量為 1 1 2M B BQ Q Q（ 4.25） 1 1 2BMBQ Q Q （ 4.26） 式中：2BQ 副卷?yè)P(yáng)泵流量， 2 2 2 2 4 8 . 3 8 2 3 0 0 0 . 9 5 1 0 5 . 7 L / m i nB B B B VQ q n （ 4.27） 1 2 1 3 . 3 1 0 5 . 7 1 0 7 . 6 L / m i nBQ （ 4.28） （ 5）主卷?yè)P(yáng)泵排量 311111 0 7 . 6 1 0 412 7 6 0 0 . 9 5BB B B VQqn 3c m / r （ 4.29） 式中： nB1 主卷?yè)P(yáng)泵工作轉(zhuǎn)速， nB1=2760rpm B1V 主卷?yè)P(yáng)泵容積效率， B1V=0.95 （ 6）主卷?yè)P(yáng)泵的型號(hào) 查曼勒斯曼公司液壓元件手冊(cè) P161 表，選取軸向柱塞雙向液控變量泵A4V71EL2.0，控制方式為 EL 即先導(dǎo)電液比例控制雙向變量和壓力切斷，帶有一輔助泵和雙向緩沖補(bǔ)油閥。 性能參數(shù)為： 最大排量 71cm3/r 額定壓力 40Mpa 最大壓力 45Mpa 允許轉(zhuǎn)速 3200r/min 先導(dǎo)壓力變化范圍 0.6 1.8 Mpa 4.12 液壓閥的選擇 1. 主副卷?yè)P(yáng)合流閥 該閥由主閥和先導(dǎo)電磁閥組成，主閥為三位二通液控閥，額定壓力為 32 Mpa，閥口最大流量 56cm3/r，電磁換向閥，額定壓力 31.5 Mpa，公稱流量 12L/min，該閥機(jī)能為三位六通常閉型。 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 2. 功率限制閥 由于卷?yè)P(yáng)泵為液壓比例變量，壓力一定時(shí)，其輸出功率隨排量增大而線性增大，主副卷?yè)P(yáng)油路中分別設(shè)置功率限制器，可以限制主副卷?yè)P(yáng)油路的極限液壓功率，使其不超過(guò)規(guī)定值，保正多回路總功率不超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)分配給液壓系統(tǒng)的功率，防止發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)載。 如圖 4.4 所示，功率限制器主要由直動(dòng)式溢流閥和階梯形活塞 1 所組成，溢流閥進(jìn)口與先導(dǎo)控制油相通，壓力為 Pst ，出口與油箱相接；階梯形活塞的兩端分別裝有先到控制彈簧 2 和功率調(diào)節(jié)彈簧 3（內(nèi)外兩根），其中的環(huán)形面作用有有來(lái)自主卷?yè)P(yáng)（副卷?yè)P(yáng)）起升回路 A 路的壓力 PHD 。階梯形活塞在先導(dǎo)彈簧了力，功率調(diào)節(jié)彈簧力和 PHD 油壓作用下相平衡，因先導(dǎo)彈簧力隨活塞位移的增加而減小，且與先導(dǎo)油壓作用力相平衡，因此當(dāng)油泵轉(zhuǎn)速不變時(shí)，油泵流量與先導(dǎo)壓力 成正比。 PHD 增加時(shí)，活塞右移，先導(dǎo)彈簧力減小，溢流閥開(kāi)度增加， Pst 減小，伺服滑閥開(kāi)度減小，油泵排量及流量減??；反之，溢流 PHD減小時(shí)， Pst 增加，油泵流量增加。這樣即可保持 PHD和 Q（卷?yè)P(yáng)泵流量）近似按雙曲線規(guī)律（由內(nèi)外彈簧所決定的折線）變化，使回路功率不超過(guò)規(guī)定值。 圖 4.4 功率限制器裝配圖 閉式油路中應(yīng)對(duì)回路的最大功率加以限制，主副卷?yè)P(yáng)泵的極限功率為 40KW 和30KW。選用曼內(nèi)斯曼公司生產(chǎn)的恒功率調(diào)節(jié)閥，型號(hào)為 LV061A0，主油路額定壓力為40Mpa，最大先導(dǎo)壓力為 6 Mpa。 3. 壓力值記憶閥 為了防止卷?yè)P(yáng)二次起升下降和下降啟動(dòng)時(shí)下滑，主副卷?yè)P(yáng)油路在起升管路上各裝有壓力值記憶閥，該閥為德國(guó)曼勒斯曼公司生產(chǎn)，其型號(hào)為 2324829。如圖 4.5所示 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 圖 4.5 壓力記憶閥裝配圖 (左 )及示意圖 (右 ) 壓力記憶閥由由一個(gè)固定在電閘開(kāi)關(guān)上的活動(dòng)翻板、以及兩個(gè)操縱翻板的承壓柱塞所組成。高壓柱塞（接口 A）承受來(lái)自起升管路來(lái)油的壓 力并對(duì)測(cè)力彈簧作功，同時(shí)操縱翻板。輔助壓力柱塞（接口 G）承受制動(dòng)壓力并使承受高壓的翻板復(fù)位。電閘開(kāi)關(guān)與起升泵的零位開(kāi)關(guān)一起控制起升制動(dòng)器的換向閥。 在提升載荷時(shí)，開(kāi)關(guān)閉合，翻板的位置與載荷壓力成比例，即克服摩擦制動(dòng)使開(kāi)關(guān)位置產(chǎn)生變化。起升運(yùn)動(dòng)停止時(shí)，在高壓因泄露降低之前，零位開(kāi)關(guān)即切斷輔助壓力（制動(dòng)壓力）。翻板即保持它此時(shí)的位置。只有在“起升”側(cè)的管路中重新達(dá)到上一次的載荷壓力（工作）時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)繼續(xù)起升運(yùn)動(dòng)，因?yàn)橹挥懈邏褐拍苁归_(kāi)關(guān)閉合，使制動(dòng)器松開(kāi)，從而達(dá)到阻止載荷下滑的目的。 載荷從停止位置開(kāi)始下降 必須首先在“起升”側(cè)管路中建立載荷壓力（工作壓力）以使電閘開(kāi)關(guān)閉合和使制動(dòng)器松開(kāi)。緊接著泵越過(guò)零位轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)泵的零位開(kāi)關(guān)應(yīng)接通，以使制動(dòng)器不產(chǎn)生干涉。（在示例中是通過(guò)開(kāi)關(guān) em來(lái)實(shí)現(xiàn)的），在下降過(guò)程中輔助柱塞決定與工作壓力相適應(yīng)的翻板位置。 在載荷消失時(shí)，輔助壓力將翻板回調(diào)至初始位置，并消去所儲(chǔ)存的壓力值。 液壓參數(shù)： 工作壓力范圍 (接口 A) Pmin約 50bar， Pmax約 385bar 輔助壓力范圍 (接口 G) PG=12 20bar，參考值 15bar 泄露油壓力 (接口 L) 0.5bar 泄露油應(yīng)盡可能地不與其他泄露油相通。 電動(dòng)參數(shù)： 開(kāi)關(guān)容量 交流 15A 380V； 直流 0.2A 250V； 5A 24V； 4. 先導(dǎo)比例閥 用于控制主副卷?yè)P(yáng)泵，回轉(zhuǎn)油泵的先導(dǎo)電液比例閥有三套，選取曼內(nèi)斯曼公司生產(chǎn)的 4TH6T 型先導(dǎo)比例閥，最大輸入壓力 5 Mpa，回油壓力小于 0.3 Mpa，先導(dǎo)流量哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 16 L/min，負(fù)載壓力損失為 2.2 Mpa。該閥通過(guò)手動(dòng)比例電壓控制閥操縱，可控制兩組執(zhí)行元件獨(dú)立動(dòng)作并可實(shí)現(xiàn)手柄 45擺動(dòng)時(shí)執(zhí)行元件的復(fù)合動(dòng)作。 用于控制變幅伸縮多路閥的動(dòng)作的先導(dǎo)電液比例閥有一套，選國(guó)產(chǎn)的 CSDY6（射流式力反饋伺服閥），供油壓力范圍 2.1 31.5Mpa，額定供油壓力 21Mpa，額定流量2 450L/min，該閥通過(guò)手動(dòng)比例電壓控制閥操縱，可實(shí)現(xiàn)手柄 45擺動(dòng)時(shí)執(zhí)行元件的復(fù)合動(dòng)作。 4.13 液壓輔助元件選擇 4.13.1 油路的通徑 1. 油路的通徑 油路的通徑按多類(lèi)油路的許用流速計(jì)算 壓力管路 V1 = 3 6 m/s，取 V1 = 3 m/s 回油管路 V2 3 m/s 吸油管路 V3 = 0.5 1.5 m/s，取 V3 = 1 m/s 2. 卷?yè)P(yáng)油路 （ 1）主卷?yè)P(yáng)泵的工作油路 3114 1 0 / ( 6 0 3 )BdQ （ 4.30） 式中： QB1 主副卷?yè)P(yáng)泵最大流量之和， QB1 =157.1 L/min 31 4 1 5 7 . 1 1 0 / ( 6 0 3 ) 0 . 0 3 3 3 m 3 3 . 3 m md 查手冊(cè)取 d1 = 40mm （ 2）主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)的工作管路 214 / ( )Md Q V （ 4.31） 式中：1MQ 主副卷?yè)P(yáng)泵最大流量之和， 1 1 2 2 2 2 . 0 L / m i nM B BQ Q Q （ 4.32） 32 4 2 2 2 . 0 1 0 / ( 6 0 3 ) 0 . 0 3 9 6 m 3 9 . 6 m md 查袖珍液壓氣動(dòng)手冊(cè) P557表 12-49取 d2 = 40mm （ 4.33） （ 3）副卷?yè)P(yáng)工作管路 3 2 14 /( )Bd Q V （ 4.34） 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 式中： QB2 副卷?yè)P(yáng)泵流量， QB2=64.88L/min 33 4 6 4 . 8 8 1 0 / ( 6 0 3 ) 0 . 0 2 1 4 m 2 1 . 4 m md （ 4.35） 查袖珍液壓氣動(dòng)手冊(cè) P557表 12-49取 d3 = 25mm 3. 回轉(zhuǎn)工作管路 4 3 14 /( )Bd Q V （ 4.36）