混凝土泵車液壓系統(tǒng)畢業(yè)設計

1、1.緒論1.1 引言隨著國內(nèi)商品混凝土行業(yè)和建設機械租賃業(yè)務的快速發(fā)展， 施工規(guī)模和范圍的擴 大及西部大開發(fā)， 建設機械以及相關(guān)混凝土輸送機械行業(yè)得到了高速發(fā)展， 混凝土泵 車的市場空間進一步擴大。我國混凝土泵車團體用戶主要是年生產(chǎn)能力在 30 立方米以上有資質(zhì)的商品混凝 土供應商、 行業(yè)比較大的建設施工單位、 各類有一定經(jīng)濟實力和經(jīng)營規(guī)模的施工機械 租賃企業(yè)、 從原建設施工單位分離出來的設備管理部門等； 個體用戶主要是沿海發(fā)達 地區(qū)的個體攪拌站和個體機械租賃部。 目前在國內(nèi)團體用戶至少有 8001 家以上，按 國際常規(guī)每家 5輛的規(guī)模，今后幾年其泵車擁有量將會達到 4000 輛左右，再加上個

2、 體用戶的 1000 輛，這個數(shù)字非?？捎^?，F(xiàn)在年成交量約在 180輛左右，主要是團 體消費，而個體消費增長緩慢的原因是價格問題。目前，國內(nèi)此類產(chǎn)品型譜和生產(chǎn)企業(yè)不斷增加，產(chǎn)品性能、質(zhì)量都在迅速提升。 隨著商品混凝土行業(yè)的發(fā)展， 混凝土泵送機械規(guī)格更全， 檔次更高， 泵車布料臂架朝 更長的方向發(fā)展，由以前的 37m占主流，逐步過渡到 4245m為主， 4772m 同樣受到市場青睞，如三一重工生產(chǎn)的 SY5650THB-72 泵車，臂架長度已達到 72m，為目前國產(chǎn)最長臂架的泵車。 隨著工程進度的加快， 泵送排量也有增大的要求， 過去排量在 6080m3/h 的占 60左右，現(xiàn)在排量要求 801

3、20m3/h 的工程越來 越多，如杭州灣跨海大橋使用的混凝土泵，基本上都是 120m3/h 的。 對混凝土泵的機動性要求越來越高。主要表現(xiàn)在泵車的市場需要增長很快，2002 年比 2001年增長 95.56，2003年比 2002年的增長幅度更大，超過了 100。另 外，車載泵的市場也逐步活躍起來， 三一、楚天、中聯(lián)、鴻得利等廠家都有新品上市。 目前， 柴油機動力越來越多， 不僅泵車和車載泵要求使用柴油機動力， 單拖式泵的比 例也逐步增大。液壓系統(tǒng)向集成方向發(fā)展， 普遍采用開式系統(tǒng)及恒功率控制， 特別是大流量的泵， 開式系統(tǒng)具有油溫低、可靠性高、維修方便等諸多優(yōu)勢。同時，全液壓控制技術(shù)、計 算

4、機控制技術(shù)取得了突破性進展。 如三一產(chǎn)品的全液壓換向和計算機閉環(huán)控制技術(shù)已 經(jīng)廣泛應用。泵送壓力已經(jīng)有了大幅度提高， 1971 年以前，混凝土出口壓力大多不 超過 4.94MPa，后提高到 5.888.38MPa，現(xiàn)在已達到 22MPa，而且還有繼續(xù)提 高的趨勢。同時，液壓系統(tǒng)的壓力也在不斷提高，基本都在 32MPa 以上。因此，輸 送距離也在不斷增加，最大水平輸送距離已超過 2000m，最大垂直泵送高度也可達500m 以上。1.2 課題提出的背景1.2.1 課題提出的宏觀背景我國臂架式混凝土泵車的起步開始于 20 世紀 80 年代初，最初基本上是引進散 件組裝，或者是通過技貿(mào)結(jié)合方式引進技術(shù)

5、生產(chǎn)與部分零件引進相結(jié)合的生產(chǎn)模式。20 世紀 50 年代我國生產(chǎn)過機械式混凝土泵，由于當時的技術(shù)水平很低，生產(chǎn) 批量很少，在 20 世紀 80年代初，國產(chǎn)混凝土泵車的總保有量尚不足 200 臺，臂架 式混凝土泵車更是一項空白。 在此期間， 我國的一些大型混凝土澆筑工程， 在很大程 度上基本依靠進口設備。從 20 世紀 80 年代初開始，經(jīng)過 20 余年的努力，我國臂架式混凝土泵車取得 了長足的發(fā)展，設計水平、制造能力都有了很大提高。據(jù)統(tǒng)計，目前我國混凝土輸送 泵制造商已達 100 多家，分布于全國各地。但是由于各制造商的技術(shù)水平、制作工 藝、生產(chǎn)能力等參差不齊， 產(chǎn)品差距也較大。 目前國內(nèi)生

6、產(chǎn)能力最強的企業(yè)是以三一 重工、中聯(lián)重科、徐州重型及福田重機為代表的第一梯隊，第二梯隊中以遼寧海諾、 湖北建機、安徽星馬和上海鴻得利等企業(yè)為主，它們的產(chǎn)量占了全行業(yè)的90%以上。我國臂架式混凝土泵車近年來有了快速的發(fā)展，在產(chǎn)品的穩(wěn)定性和工藝方面， 雖然還不如國外的產(chǎn)品，但比 20 世紀的產(chǎn)品有了長足的進步。在性價比、售后服務 等方面我國的產(chǎn)品具有明顯的競爭優(yōu)勢，且更加符合國內(nèi)的實際施工情況。其中，中聯(lián)重科、三一重工在臂架式混凝土泵車的研發(fā)方面走在了同行的前面。 中聯(lián)重科制訂了混凝土泵車標準，還研發(fā)了泵車遠程維護與定位系統(tǒng)。三一重工 的混凝土泵車，無論在泵送壓力、泵送排量，還是在穩(wěn)定性、可靠性等

7、方面，都可與 國外著名品牌產(chǎn)品相媲美，其泵送機械系列產(chǎn)品已熱銷到中東、北非及南亞等地。1.2.2 課題提出的行業(yè)背景(1) 我國泵車行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題國產(chǎn)臂架式混凝土泵車因為起步較晚， 近兩年國內(nèi)各企業(yè)紛紛加強了技術(shù)引進與 質(zhì)量控制， 設計開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的臂架式混凝土泵車， 技術(shù)創(chuàng)新成為國內(nèi)臂 架式混凝土泵車發(fā)展的助推器。 而各大部件的技術(shù)發(fā)展趨勢也代表了內(nèi)臂架式混凝土 泵車整車的發(fā)展方向。但隨著泵車行業(yè)的急速發(fā)展，其中也出現(xiàn)了不少的問題：1) 各制造商的技術(shù)水平、制作工藝、生產(chǎn)能力等參差不齊，產(chǎn)品差距也較大。目 前國內(nèi)生產(chǎn)能力最強的企業(yè)是以三一重工、 中聯(lián)重科、 徐州重型及福田

8、重機為代表的 第一梯隊，第二梯隊中以遼寧海諾、湖北建機、安徽星馬和上海鴻得利等企業(yè)為主， 它們的產(chǎn)量占了全行業(yè)的 90%以上。2) 環(huán)境污染嚴重，能耗高。泵車行業(yè)本身屬于高能耗、高污染行業(yè)，生產(chǎn)過程中 消耗大量資源和能源，產(chǎn)生的廢氣、廢水、廢渣、等對環(huán)境造成嚴重污染。3) 近年來，隨著全社會環(huán)保意識的增強， 我國政府出臺了一系列政策、 措施加大 節(jié)能、減排力度，各地方政府也制定相應法令、法規(guī)，整治行業(yè)污染，泵車行業(yè)面臨 資源、能源和環(huán)境問題的嚴峻挑戰(zhàn)。4) 國內(nèi)泵送機械所獲得的專利主要以泵、 泵的閘門及泵控制、 液壓、電器等為主， 這說明國內(nèi)企業(yè)對這些方面的研究比較重視，這也是國產(chǎn)泵送機械比較

9、薄弱的領域。 其次是泵的零配件及臂架方面， 近20 年間的專利數(shù)量只有 100多項，這其中還包含 國外企業(yè)申請的專利，這說明我國企業(yè)對臂架式泵送機械研發(fā)的投入還不足。(2) 國外泵車行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀1) 底盤呈現(xiàn)多元化。底盤發(fā)動機為臂架式混凝土泵車的工作和行駛提供壓力。 其中五十鈴底盤技術(shù)成熟，價格也相對便宜，沃爾沃底盤外觀豪華，駕駛舒適，自動 化程度高，采用柴油電噴技術(shù)，油耗低。2) 液壓系統(tǒng)向集成化方向發(fā)展。 液壓系統(tǒng)是混凝土泵車的核心部分， 液壓系統(tǒng) 質(zhì)量的高低會直接影響主機工作性能和效率。 臂架式混凝土泵車普遍采用開式系統(tǒng)及 恒功率控制，特別是大流量的泵，開式系統(tǒng)具有油溫低、可靠性高、維修

10、方便等諸多 優(yōu)勢。同時，全液壓控制技術(shù)、 計算機控制技術(shù)取得了突破性進展。 全液壓控制技術(shù)、 計算機控制技術(shù)也取得了突破性進展， 如三一產(chǎn)品的全液壓換向和計算機閉環(huán)控制技 術(shù)已經(jīng)廣泛應用。3) 節(jié)能、 環(huán)保成為泵車發(fā)展趨勢。 提高混凝土泵車的節(jié)能、 環(huán)保性能已經(jīng)成為 一種趨勢，風冷卻逐步替代水冷卻，發(fā)動機的排放標準也在提高。4) 結(jié)構(gòu)件更具適用性。 臂架式混凝土泵車作業(yè)時常受上部空間所限制， 要求臂 架展開時頂部高度最低， 4 節(jié)以下的臂架折疊一般采用單一的 R或 Z形型式。 5節(jié)以 上臂架由于受空間限制，一般采用 RZ組合折疊型式來實現(xiàn)臂架的展開、收攏，適用 性、機動性和靈活性增強，特別是在

11、隧道和室內(nèi)作業(yè)施工中，效率明顯提高。5) 混凝土輸出排量更大。 中心泵送系統(tǒng)壓力更高、 輸送量更大， 將成為今后國 外臂架式混凝土泵車中心泵送系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。隨著臂架式混凝土泵車臂架越做越高，車型越做越大， 其輸送缸的缸徑也越做越大， 同時由于工程進度的要求越來越高， 要求泵送排量在 80 120m3/h 的工程越來越多， 大排量將成為今后臂架式混凝土泵 車的發(fā)展方向。此外，泵送壓力越來越高。混凝土出口壓力現(xiàn)在已達到22MPa，而且還有繼續(xù)提高的趨勢。圖 1.1 ZLJ5281THB37 泵車整機外觀圖1.3 混凝土泵車的分類混凝土泵的種類很多， 可以按臂架長短、 底盤、臂架展開方式或其他情況

12、分類。（1）按臂架長短分類可以分為 37米、40米、42 米、44米、46米、47米、 48 米、49 米、50米、52米、56、58、60、62、72 米泵車。（2）按底盤類:泵車由于施工的可靠性要求高 ,工作負荷大 ,對于底盤的采用 , 一般都采用國際知名品牌如瑞典 VOLVO 、德國 Merceds-Benz、日本 ISUZU 等 公司生產(chǎn)的專用底盤，其中 VOLVO 和 Merceds-Benz 等底盤采用柴油電噴技術(shù) , 具有較好的燃油經(jīng)濟性和高標準的排放標準。近年來也出現(xiàn)了部分泵才采用國產(chǎn)底 盤，如中聯(lián)重科采用的浦沅專汽底盤和北汽福田采用的歐曼底盤。（3）按臂架展開方式分類：一般分

13、為 R型、Z 型、和 RZ 復合型。1.4 泵送機構(gòu)的基本構(gòu)造及工作原理（1）混凝土泵車的基本構(gòu)成：混凝土泵車大致由泵送機構(gòu) . 混凝土分配機構(gòu)、料斗及攪拌機構(gòu) . 電控系統(tǒng)等四 大部分組成。每一部分均由不同的機構(gòu)或零件組成， 都承擔不同的功能。 了解并掌握混凝土泵的每一部分基本結(jié)構(gòu)及其工作原理，對泵車的正確使用和維修有很大的幫助圖工作部分油混凝圖 1.3左側(cè)混凝若左側(cè)混凝土缸與料斗連通， 則右側(cè)缸進行缸與驅(qū)動下，清洗、， 并由所即混凝土缸，水箱的作用是冷卻、潤滑等， 在主油缸和分2）混凝土泵車的代號及主要性能參數(shù)：不同廠家對泵車的代號有不同的方式 , 但根據(jù)國家及行業(yè)的標準 , 泵車的主要技

14、術(shù)性能參數(shù)表 1.1 可以從產(chǎn)品型號看出表 1.1壓使左側(cè)混凝土缸向后移動， 將料斗中的混凝土吸入該側(cè)混凝土缸 （吸料缸 ） ，同時油壓使右側(cè)混凝土缸活塞向前移動，將該側(cè)混凝土缸 （排料缸） 中的混凝土推入分配閥，經(jīng)混凝土輸送管道輸送到澆注現(xiàn)場。當左側(cè)混凝土缸活塞后移至行程終端時， 觸發(fā)水箱中的換向裝置， 兩主油缸油壓換向， 分配閥油缸使分配閥與左側(cè)混凝土缸連接，該側(cè)混凝土缸活塞向前移動， 將混凝土推入分配閥， 同時，右側(cè)混凝土缸與料斗連通，并使該側(cè)混凝土缸活塞后移， 將混凝土吸入混凝土缸。后移至一輪泵送循環(huán)， 從而實現(xiàn)連續(xù)泵送混凝土。， 觸發(fā)換向裝置， 油缸換向，以上情形為混凝土活塞向前推送

15、， 開始的正泵狀態(tài) （ 圖 1.3）泵送送機構(gòu)構(gòu)造圖服管道阻力而達到澆注部位。構(gòu)造與工作原理如圖 1.2：水箱、工作部分等組成。動力部分即主ZLJ5281THB125-37企業(yè)特種車代整機重產(chǎn)品改泵車標泵送布料高代號號量型編號準代號方量度泵送機構(gòu)是把液壓能轉(zhuǎn)換為機械能的動力執(zhí)行機構(gòu)， 其功能是推動混凝土使其克時當混凝土泵出現(xiàn)泵送不順，發(fā)生堵塞或需將泵 （或泵車 ）暫停，將輸送管 （ 或布料 桿） 內(nèi)的混凝土抽回料斗時，可通過液壓系統(tǒng)控制分配閥，使吸料缸口與輸送管道相 接，從而使混凝土料抽入混凝土缸體內(nèi)。 而處于排料工位的混凝土缸， 則將混凝土抽 回料斗中，同步完成吸排料動作后，分配閥換向，開始

16、下一個吸排料過程，從而實現(xiàn) 反抽的連續(xù)工作循環(huán)。以上情形為混凝土泵的反泵狀態(tài)（圖 1.4） （3）混凝土缸混凝土缸后端與水箱連接， 前端與分配閥箱體連接并通過托架與機架固定。 主油 缸活塞桿伸入到混凝土缸內(nèi)，活塞桿前端裝有混凝土缸活塞如 1.5 所示。不同型號、 不同廠家的混凝土泵，其混凝土缸的尺寸、連接方式也不一樣。圖 1.5 主油缸剖面圖混凝土缸可用無縫鋼管制造。 由于混凝土缸同混凝土及水長期接觸， 承受著劇烈的摩 擦及酸、堿物質(zhì)的化學腐蝕，因此，在混凝土缸內(nèi)壁鍍有硬鉻層，或經(jīng)特殊熱處理以 提高其耐磨性能及抗腐蝕性能?；炷粮谆钊且粋€將耐磨橡膠與鋼制的活塞鑲片澆鑄成一整體的組合件。 活塞

17、 鑲片通過螺栓同活塞靠盤固定在一起，活塞靠盤的外表面也經(jīng)過鍍鉻以防腐蝕。 （4）水箱水箱是用鋼板焊成， 既是儲水容器， 又是主油缸與混凝土缸的支持連接件。 水箱 上部有蓋， 打開窗蓋可以加水并清洗水箱內(nèi)部。 水箱上還有一個水標尺， 用來觀察水 位，水箱底部有放水口。在泵送機構(gòu)工作時，水在混凝土缸后部隨著橡膠活塞來回流動，所起的作用是：1）清洗作用清洗混凝土缸壁上每次泵送后殘存的灰漿， 以減少混凝土缸及橡膠 活塞的磨損 ;2）隔離作用防止主油缸泄漏出來的液壓油進入混凝土中而影響混凝土的質(zhì)量;3）冷卻潤滑作用冷卻潤滑混凝土缸橡膠活塞、活塞桿及活塞桿密封部位。整個 水系統(tǒng)容量約 100L。（5）機械

18、系統(tǒng) ? 料斗料斗是混凝土泵的承料器，料斗及攪拌裝置的功用有兩個方面： 1）混凝土運輸設備向混凝土泵供料的速度同混凝土泵的輸送速度不能完全一 致，料斗可以起到中間調(diào)節(jié)作用 ;2） 攪拌裝置對混凝土進行二次攪拌，可以改善混凝土的可泵性。攪拌裝置還有向混凝土分配閥 混凝土缸喂料的作用， 以提高混凝土泵的吸人效率。（6）攪拌裝置攪拌軸部件由攪拌軸、攪拌葉及攪拌葉座等組成。攪拌葉和攪拌葉座共有五副 （ 若料斗內(nèi)有管形閥， 則攪拌器數(shù)目要少 ） ，分為中間 的和兩側(cè)的兩種。 它們安裝后， 中間攪拌葉片同攪拌軸軸線平行， 兩側(cè)攪拌葉片則同 攪拌軸軸線成 450 角。左側(cè)和右側(cè)攪拌葉片的安裝方向相反， 其方

19、向應是當攪拌軸正 轉(zhuǎn)時把混凝土從料斗兩側(cè)趕向中間部位。 攪拌軸的正轉(zhuǎn)方向， 從鏈輪端看應當是逆時 針旋轉(zhuǎn)。對于大排量的混凝土泵， 其攪拌裝置可采用大螺旋葉片， 使混凝土能直接被送到 混凝土缸吸料口。攪拌軸傳動裝置的形式有兩種，一種是液壓馬達通過機械減速后驅(qū)動攪拌軸 ; 另 一種是液壓馬達直接驅(qū)動攪拌軸。 而機械減速的方式又有鏈傳動、 蝸輪蝸桿傳動， 以 及齒輪傳動。當供油油泵排量一定， 液壓馬達用小流量時獲得高轉(zhuǎn)速、 小扭矩； 當用大流量時 獲得低轉(zhuǎn)速、大扭矩。當混凝土泵采用大排量 （30m3h） 、近距離輸送時，攪拌液壓馬達用小流量、高轉(zhuǎn)速、小扭矩；當混凝土泵采用小排量 （l5 m3h） 、

20、遠距離輸 送時，液壓馬達用大流量、低轉(zhuǎn)速、大扭矩。1液壓馬達； 2液壓馬達支座； 3主動鏈輪； 4被動鏈輪； 5軸承座； 6攪拌軸承； 7攪拌軸； 8密封盤； 9壓圈； 10兩側(cè)攪拌葉； I1 攪拌葉。圖 1.6 攪拌裝置圖2 液壓系統(tǒng)設計2.1 液壓系統(tǒng)的發(fā)展前景液壓傳動2的出現(xiàn)已經(jīng)有二、三百年的歷史。 1795 年第一臺水壓機問世。機床 上采用液壓傳動， 從十九世紀末德國制造液壓龍門铇床， 美國制造液壓六角車床、 液 壓磨床算起， 已經(jīng)有一百多年的歷史。 但由于當時還沒有成熟的液壓元件， 因而液壓 技術(shù)并沒有得到普遍應用。上個世紀三十年代，各類機床（車、銑、磨、鉆、鏜、拉 等機床）才剛剛開

21、始采用液壓傳動。 直到第二次世界大戰(zhàn)以后， 應用才逐漸普遍起來。我國的液壓技術(shù)從上世紀五十所代開始應用， 1952 年開始試制油壓泵閥。（1961 年上海壓機床廠自行設計制造了我國第一臺萬能水壓機） 以液體的介質(zhì)的液壓傳動具 有無級調(diào)速和傳動平穩(wěn)的優(yōu)點， 故在現(xiàn)代機床上得到廣泛應用； 用其布置方便并易實 現(xiàn)自動化，而在組合機床上應用較廣；由于執(zhí)行元件的輸出力（或轉(zhuǎn)矩）較大，操縱 方便布置靈活，液壓元件用電器易實現(xiàn)自動化和遙控。以氣體的工作介質(zhì)和氣壓傳動，因工作壓力較低（一般在 1Mpa 以下），且有 可壓縮性，所以傳遞動力小， 運動不如液壓傳動平穩(wěn)， 但因空氣粘度小， 阻力損失小， 速度快、所

22、應靈敏，而適用于特殊環(huán)境下的傳動。目前， 機床液壓仿形裝置， 液壓自動化機床及其自動線已經(jīng)大量出現(xiàn)。 液壓傳動 在高效率的自動、 半自動機床組合機床， 程控機床和數(shù)控機床上已經(jīng)成為重要的組成 部分。有的先進工業(yè)國家采用液壓裝置的機床類別 （按品種計算） 已經(jīng)高達 70%以上， 機床傳動系統(tǒng)有 85%利用液壓傳動和控制。 液壓技術(shù)正在向高壓、高速、大流量、高效率、低噪音，集成比方向發(fā)展；新的液壓 元件和液壓系統(tǒng)的計算機輔助設計、 優(yōu)化設計數(shù)字仿真。 微機控制等新技術(shù)也日益發(fā) 展、應用，并取得了很多顯著成果（如：比例控制、二通插裝閥、球式邏輯閥，交流 液壓技術(shù)，還出現(xiàn)了大量的機、電、液、計算機一體

23、化的現(xiàn)代化設備）。 另外，近年來又在太陽跟蹤系統(tǒng)、海浪模擬裝置、船舶駕駛模擬地震再現(xiàn)、火箭助飛 發(fā)射裝置、 宇宙環(huán)境模擬和高層建筑防震系統(tǒng)及緊急剎車裝置等設施中， 也采用了液 壓技術(shù)。總之，幾乎所有工程領域，凡是有機械設備的場合，均可利用液壓技術(shù)。因此可 見其發(fā)展前景是非常光明的。2.2 液壓系統(tǒng)的設計步驟及要求液壓傳動傳動系統(tǒng) 3是液壓機械的一個組成部分， 液壓傳動系統(tǒng)的設計要同主機 的總體設計同時進行。 著手設計時，必須從實際出發(fā)， 有機地結(jié)合各式各種傳動形式， 充分發(fā)揮液壓傳動的優(yōu)點，力求設計出結(jié)構(gòu)簡單工作可靠，成本低、效率高、操作簡 單、維修方便的液壓傳動系統(tǒng)。2.2.1 液壓系統(tǒng)的設

24、計步驟設計步驟液壓系統(tǒng)的設計步驟并無嚴格的順序，各步驟間往往要相互穿插進行。 一般來說，在明確設計要求之后，大致按如下步驟進行。（1）確定液壓執(zhí)行元件的形式；（2）進行工況分析，確定系統(tǒng)的主要參數(shù)；（3）制定基本方案，擬定液壓系統(tǒng)有原理圖；（4）選擇液壓元件；（5）液壓系統(tǒng)的性能驗算；（6）繪制工程圖，編制技術(shù)文件。2.2.2 液壓系統(tǒng)的設計要求設計要求是進行每項式程設計的依據(jù)。 在制定基本方案并進行進一步著手液壓系 統(tǒng)各部分設計之前，必須把設計要求以及與該設計內(nèi)容有關(guān)的其他方面了解清楚。（ 1）主機的概況：用途、性能、工藝流程、作業(yè)環(huán)境、總體布局等；（2）液壓系統(tǒng)要完成哪些動作，動作順序及彼

25、此聯(lián)鎖關(guān)系如何；（3）液壓驅(qū)動機構(gòu)的運動形式，運動速度；（4）各動作機構(gòu)的載荷大小及其性質(zhì)；（5）對調(diào)整范圍、運動平穩(wěn)性、轉(zhuǎn)換精度等性能方面的要求；（ 6）自動化程度、操作控制方式的要求；（7）對防塵、防爆、防寒、噪聲、安全可靠性的要求；（8）對效率、成本等方面的要求。2.3 液壓系統(tǒng)圖的擬定2.3.1 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定通過工況分析， 可以看出液壓執(zhí)行元件在工作過程中速度和載荷變化情況， 為確 定系統(tǒng)及各執(zhí)行元件的參數(shù)提供依據(jù)。液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)是壓力和流量， 它們是設計液壓系統(tǒng)， 選擇液壓元件的主要 依據(jù)。 壓力決定于外載荷。 流量取決于執(zhí)行元件的運動速度和結(jié)構(gòu)尺寸。 本次設計所 參數(shù)

26、來源于 ZLJ5281THB37 混凝土泵車主要技術(shù)參數(shù)如表 2.1 。表 2.1型號ZLJ5281THB泵送系統(tǒng)最大理論輸送量 m3/h120/70混凝土最大出口壓力 MPa11/7額定工作壓力 MPa35泵送頻率 min-122料斗容積 L550上料高度 mm1540液壓系統(tǒng)型式閉式 / 開式分配閥形式S管閥油缸缸徑行程 mm1302100混凝土缸徑行程 mm2302100液壓油冷卻風冷推薦塌落度 cm1223最大骨料尺寸 mm40臂架 及結(jié) 構(gòu)形 式結(jié)構(gòu)形式37-4R最大布料高度 m36.6最大布料半徑 m32.6最大布料深度 m24.9回轉(zhuǎn)角度365臂節(jié)數(shù)量4臂節(jié)長度 mm8650/7

27、860/7980/8080展臂角度100/180 /180 /270 輸送管直徑 mm125末端軟管長度 mm3000臂架最小打開高度 mm8500支腿跨距 (前后縱向) mm745069007100底盤及整車底盤型號CYZ51Q驅(qū)動方式64軸距 mm4595+1310發(fā)動機型號6WF1A發(fā)動機最大功率 kW/(r/min)265/1800發(fā)動機最大扭矩 N.m/(r/min)1422/1100發(fā)動機排量 cc14256燃料種類柴油燃油箱容積 L380 鋁質(zhì)尾氣排放標準歐整車最高行駛速度 km/h85整車質(zhì)量 kg28190整車外形尺寸 （ 長寬高 ）mm1165025003870其它潤滑方式

28、節(jié)能式自動潤滑液壓油箱容積 L650控制方式手動 +遙控水泵最大壓力 MPa7水箱容量 L550混凝土管清洗方式水洗 / 干洗2.3.2 液壓系統(tǒng)方案設計（1）制定調(diào)速方案液壓執(zhí)行元件確定之后， 其運動方向和運動速度的控制是擬定液壓回路的核心問 題。方向控制用換向閥或邏輯控制單元來實現(xiàn)。 對于一般中小流量的液壓系統(tǒng)， 大多 通過換向閥的有機組合實現(xiàn)所要求的動作。 對高壓大流量的液壓系統(tǒng)， 現(xiàn)多采用插裝 閥與先導控制閥的邏輯組合來實現(xiàn)。速度控制通過改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量或者利用密封空間的容積變 化來實現(xiàn) 4。相應的調(diào)整方式有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速以及二者的結(jié)合 容積節(jié)流調(diào) 速。節(jié)流調(diào)速一般

29、采用定量泵供油， 用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流 量來調(diào)節(jié)速度。此種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡單，由于這種系統(tǒng)必須用閃流閥，故效率低，發(fā) 熱量大，多用于功率不大的場合。容積調(diào)速是靠改變液壓泵或液壓馬達的排量來達到調(diào)速的目的。 其優(yōu)點是沒有溢 流損失和節(jié)流損失，效率較高。但為了散熱和補充泄漏，需要有輔助泵。此種調(diào)速方 式適用于功率大、運動速度高的液壓系統(tǒng)。容積節(jié)流調(diào)速一般是用變量泵供油，用流量控制閥調(diào)節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元 件的流量， 并使其供油量與需油量相適應。 此種調(diào)速回路效率也較高， 速度穩(wěn)定性較 好，但其結(jié)構(gòu)比較復雜。節(jié)流調(diào)速又分別有進油節(jié)流、 回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。 進油節(jié)流起動

30、沖擊 較小，回油節(jié)流常用于有負載荷的場合，旁路節(jié)流多用于高速。調(diào)速回路一經(jīng)確定，回路的循環(huán)形式也就隨之確定了。 節(jié)流調(diào)速一般采用開式循環(huán)形式。 在開式系統(tǒng)中， 液壓泵從油箱吸油， 壓力油流 經(jīng)系統(tǒng)釋放能量后，再排回油箱。開式回路結(jié)構(gòu)簡單，散熱性好，但油箱體積大，容 易混入空氣。容積調(diào)速大多采用閉式循環(huán)形式。 閉式系統(tǒng)中， 液壓泵的吸油口直接與執(zhí)行元件 的排油口相通，形成一個封閉的循環(huán)回路。其結(jié)構(gòu)緊湊，但散熱條件差。本系統(tǒng)采用變量泵調(diào)速，可以是手動變量調(diào)速，也可以是壓力適應變量調(diào)速。（2）制定壓力控制方案液壓執(zhí)行元件工作時，要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力或在一定壓力范圍內(nèi)工作， 也有的需要多級或無級

31、連續(xù)地調(diào)節(jié)壓力， 一般在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中， 通常由定量泵供油， 用溢流閥調(diào)節(jié)所需壓力，并保持恒定。在容積調(diào)速系統(tǒng)中，用變量泵供油，用安全閥 起安全保護作用。在有些液壓系統(tǒng)中， 有時需要流量不大的高壓油， 這時可考慮用增壓回路得到高 壓，而不用單設高壓泵。液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中，某段時間不需要供油，而又不 便停泵的情況下，需考慮選擇卸荷回路。在系統(tǒng)的某個局部， 工作壓力需低于主油源壓力時， 要考慮采用減壓回路來獲得 所需的工作壓力。（3）制定順序動作方案主機各執(zhí)行機構(gòu)的順序動作， 根據(jù)設備類型不同， 有的按固定程序運行， 有的則 是隨機的或人為的。工程機械的操縱機構(gòu)多為手動，一般用手動的多路換向

32、閥控制。 加工機械的各執(zhí)行機構(gòu)的順序動作多采用行程控制，當工作部件移動到一定位置時， 通過電氣行程開關(guān)發(fā)出電信號給電磁鐵推動電磁閥或直接壓下行程閥來控制接續(xù)的 動作。行程開關(guān)安裝比較方便， 而用行程閥需連接相應的油路， 因此只適用于管路聯(lián) 接比較方便的場合。另外還有時間控制、壓力控制等。例如液壓泵無載啟動，經(jīng)過一段時間，當泵正 常運轉(zhuǎn)后， 延時繼電器發(fā)出電信號使卸荷閥關(guān)閉， 建立起正常的工作壓力。 壓力控制 多用在帶有液壓夾具的機床、 擠壓機壓力機等場合。 當某一執(zhí)行元件完成預定動作時， 回路中的壓力達到一定的數(shù)值， 通過壓力繼電器發(fā)出電信號或打開順序閥使壓力油通 過，來啟動下一個動作。（4）

33、選擇液壓動力源液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來提供， 液壓源的核心是液壓泵。 節(jié)流調(diào)速系 統(tǒng)一般用定量泵供油， 在無其他輔助油源的情況下， 液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需 油量，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱， 溢流閥同時起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。 容 積調(diào)速系統(tǒng)多數(shù)是用變量泵供油，用安全閥限定系統(tǒng)的最高壓力。為節(jié)省能源提高效率， 液壓泵的供油量要盡量與系統(tǒng)所需流量相匹配。 對在工作 循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的情況， 一般采用多泵供油或變量泵供油。 對長 時間所需流量較小的情況，可增設蓄能器做輔助油源。油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。 一般泵的入口要裝有粗過濾器， 進入系 統(tǒng)的油液根據(jù)

34、被保護元件的要求， 通過相應的精過濾器再次過濾。 為防止系統(tǒng)中雜質(zhì) 流回油箱， 可在回油路上設置磁性過濾器或其他型式的過濾器。 根據(jù)液壓設備所處環(huán) 境及對溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。在本次設計中，液壓系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)關(guān)鍵元器件均采用國際和國內(nèi)知名先進 品牌的各類液壓、電氣元件、輔件和技術(shù)。本次設計全面滿足要求的各項標準、 規(guī)范要求， 同時參考國際標準， 對產(chǎn)品進行 全面的優(yōu)化設計。2.4 液壓系統(tǒng)圖的繪制整機的液壓系統(tǒng)圖由擬定好的控制回路及液壓源組合而成。 各回路相互組合時要 去掉重復多余的元件， 力求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。 注意各元件間的聯(lián)鎖關(guān)系， 避免誤動作發(fā) 生。要盡量減少能量損失環(huán)

35、節(jié)。提高系統(tǒng)的工作效率。為便于液壓系統(tǒng)的維護和監(jiān)測， 在系統(tǒng)中的主要路段要裝設必要的檢測元件 （如 壓力表、溫度計等）。大型設備的關(guān)鍵部位， 要附設備用件， 以便意外事件發(fā)生時能迅速更換， 保證主 要部件連續(xù)工作。各液壓元件盡量采用國產(chǎn)標準件， 在圖中要按國家標準規(guī)定的液壓元件職能符號 的常態(tài)位置繪制。對于自行設計的非標準元件可用結(jié)構(gòu)原理圖繪制。系統(tǒng)圖中應注明各液壓執(zhí)行元件的名稱和動作， 注明各液壓元件的序號以及各電 磁鐵的代號，并附有電磁鐵、行程閥及其他控制元件的動作表。本液壓系統(tǒng)原理圖 13 如圖 2.1：圖 2.1ZLJ5281THB37 混凝土泵車液壓原理圖2.5 液壓系統(tǒng)動作說明液壓

36、系統(tǒng)采用雙泵雙回路，泵送油路和分配油路獨立，互不干涉；雙信號液控 換向?qū)崿F(xiàn)了泵送與分配完美協(xié)調(diào)， 進而保障了混凝土泵的整體性能； 新型分配緩沖專 利技術(shù)，確保分配系統(tǒng)沖擊更小。在主油泵壓力油作用下，一缸前進，另一缸后退，當活塞運行到行程終點時， 從泵送油缸前端邏輯閥拾取液壓信號， 控制分配液動閥換向， 從而改變油泵進出油口 方向， 使泵送缸活塞運動方向改變， 實現(xiàn)泵送油缸活塞交替前進后退。 泵送油缸活塞 行程終點裝有單向閥，當活塞運行到終點前，泵送油缸單向閥將活塞前后兩腔串通， 防止活塞撞擊缸底，并對兩泵送油缸封閉腔進行補油。主油泵 A11VLO主油泵為大排量軸向柱塞變量泵， 帶有恒功率控制裝

37、置、 壓力截流閥和電控變量控制 閥。恒功率控制裝置調(diào)節(jié)工作壓力及泵的輸出流量以致在恒定的轉(zhuǎn)速下不超過預定的 驅(qū)動功率。壓力截流閥設定為 32MPa，當達到預先設定的壓力值時，它使泵的排量 向最小擺回。（1）泵送回路圖 2.2 泵送回路液壓原理圖 該回路由吸油濾油器、主泵、電磁換向閥、高低壓切換閥、串聯(lián)的兩個主油缸、 散熱器、回油過濾器以及與之并聯(lián)的背壓閥組成。當電液換向閥電磁鐵不通電時，滑閥處于中位，主泵輸出的液壓油經(jīng)過液控換 向閥后直接流往散熱器或背壓閥回至郵箱，泵送油缸不動作當電液換向閥一個電磁鐵得電時，滑閥移動，主泵輸出的液壓油流入高低壓切 換閥再流入一個泵送油缸的有桿腔， 推動活塞前進

38、或者后退， 另一泵送油缸的活塞則 按照相反的方向運動， 泵送油缸排出的液壓油經(jīng)散熱器后回郵箱， 形成一個開式回路。 活塞退到頭時， 被安裝在水箱中的接近開關(guān)感應到， 引起電磁換向閥另一個電磁鐵得 電，電液換向閥換向， 導致兩個泵送油缸活塞反向運動。 泵送油缸活塞行程中點裝有 但向閥，當活塞運行到終點時，單向閥將油缸有桿腔和無桿腔連通，行成緩沖，防止 撞缸，并對油缸封閉腔進行補油。1) 泵送的高低壓切換當兩主油缸兩無桿腔由高低壓切換閥連通時， 此時屬于低壓泵送， 要轉(zhuǎn)換為高壓 泵送只要旋轉(zhuǎn)高低壓轉(zhuǎn)換開關(guān)， 此時高低壓轉(zhuǎn)換的電磁閥另一端得電， 控制油進入高 低壓切換閥的相反方向，此時兩有桿腔相連通

39、為高壓泵送。主泵變量控制回路圖 2.3 主泵變量控制回路 圖中主泵變量控制采用液控形式。 恒壓泵輸出的少部分壓力油， 經(jīng)電磁比例減壓 閥減壓后，與主泵上的 Y 口連通，作用在行程限制器的閥芯上，油泵的排量由加在 油口 Y 的壓力來設定，隨著壓力的提高，泵的排量變大。所以調(diào)節(jié)電磁比例減壓閥 的出口壓力，就可以調(diào)節(jié)泵的排量。主泵恒功率控制回路 工作壓力油在活塞上施加一個推力 ,控制活塞推動搖臂，使得恒功率控制閥芯發(fā) 生位移。一個可從外部調(diào)整的彈簧力作用在搖臂的另一側(cè)以確定恒功率設定值。 如果 共作壓力超過設定的彈簧力， 則恒功率閥被搖臂操作， 使泵朝零輸出擺動。 減小搖臂 上的有效力矩， 從而使工

40、作壓力以輸出流量減小的相同比率提高， 達到輸出功率恒定 的目的。恒功率控制越權(quán)于液控變量控制，即低于功率曲線時排量受液控壓力的調(diào)整。 如果設定流量或工作壓力是功率曲線被超越， 則功率控制取代液控變量， 并按恒功率 曲線調(diào)整排量。2）主泵壓力切斷控制回路壓力切斷是一種壓力控制功能。 泵輸出的壓力油直接作用在壓力切斷閥閥芯一 端，另一端由一個彈簧力來平衡，當液壓油的推力達到預定的彈簧力時，閥芯移動， 時泵變量機構(gòu)朝 右 擺回，壓力迅速下降。壓力切斷功能越權(quán)于恒功率控制與液控變 量控制，即在低于壓力切斷的預設壓力時，恒功率控制與液控變量控制起作用（2）分配與潤滑泵驅(qū)動回路圖 2.4 分配與潤滑泵驅(qū)動

41、回路該回路是一個典型的壓力控制回路，由吸油過濾器、恒壓變量泵，單向閥，電液換向閥，擺動油缸，卸荷溢流閥， 蓄能器，卸荷開關(guān)，擴散器，回油過濾器， 散熱器， 背壓閥組成當電液換向閥不通電時， 閥芯處于中位， 油路不通， 恒壓泵泵出的油經(jīng)單向閥進 入蓄能器，當蓄能器內(nèi)壓力達到卸荷溢流閥設定壓力時， 卸荷溢流閥開啟， 油回郵箱 同時恒壓泵自動降低排量，減少流量當電液換向閥一端電磁鐵得電時閥芯移動， 一擺動油缸油路接通， 蓄能器內(nèi)儲存 的壓力油匯同恒壓泵泵出的油一起進入擺動油缸，推動 S 管分配閥擺動。當電液換向閥另一端電磁鐵得電時，另一擺動油缸油路接通，推動 S 管分配閥 向相反方向擺動。（3）攪拌

42、冷卻液壓回路圖 2.5 攪拌冷卻液壓回路 攪拌冷卻液壓回路是一個典型的速度控制回路， 它由吸油過濾器， 齒輪泵， 手動 換向閥，溢流閥，回油過濾器，以及散熱器組成。當手動換向閥閥芯處于中位時，壓力油經(jīng)過回油過濾器，冷卻器直接流回郵箱， 液壓馬達不轉(zhuǎn)；此時僅僅起到對郵箱中的液壓油進行冷卻和過濾作用。當手動換向閥閥芯左移時， 壓力油從右側(cè)進入液壓馬達， 馬達正轉(zhuǎn)， 當換向閥閥 芯右移時馬達反轉(zhuǎn)。馬達若在運轉(zhuǎn)過程中超負載，會停止不動，液壓油壓力會升高， 當達到溢流閥設定值時，閥芯打開溢流。（4）吸油濾油器 5過濾精度為 100。當真空表超過 0.02MPa，或電發(fā)訊器報警時，濾芯可能堵塞，應及時清洗

43、或更換（5）回油濾油器過濾精度為 20。當真空壓力表超過 或更換。0.35MPa 時，濾芯可能堵塞，應及時清洗2.6 所示，臂架部分液壓系統(tǒng)主要液壓元件 比例多路閥、液壓鎖等組成。（6）泵車臂架部分液壓系統(tǒng) 泵車臂架部分液壓系統(tǒng)原理圖如圖 由主油泵、平衡閥、回轉(zhuǎn)緩沖制動閥、圖 2.6 ZLJ5281THB37 臂架系統(tǒng)液壓原理圖1）主油泵 臂架液壓系統(tǒng)采用獨立的油泵供油。 37 米以下泵車臂架液壓系統(tǒng)一般采用的是 定量 泵 A2F023 加負載感 應 閥系統(tǒng)； 47m 泵車液 壓系統(tǒng)采 用的 是變量泵A7V005DRS 加負載感應系統(tǒng)。44m 泵車液壓系統(tǒng)采用的是變量泵 A7V005LRD5

44、加負載感應閥系統(tǒng)。 A2F023 的參數(shù)如表 2.2所示。表 2.2排量/mLr壓力 /MPa閉式系統(tǒng) 35MPa開式系統(tǒng) 35MPa轉(zhuǎn) 矩 /(N m)重 量 /kg額定最高轉(zhuǎn)速 /r min流量/L min功率/KW轉(zhuǎn)速 /r min流量/L min功率/KW22.7354056001277440008853126122） 平衡閥它裝于液壓油缸的進出油口，它的作用 1、油缸不運動時，起閉鎖作用，從而鎖 定臂架的位置，防止臂架移動； 2、平衡閥帶有二次溢流功能，臂架振動過大閉鎖腔 的油液將溢流釋放，起到保護臂架的功能；二次溢流壓力出廠時已調(diào)定。3、臂架向下運動時，起到限速作用，防止臂架下滑和

45、抖動。3）回轉(zhuǎn)限位閥通過閥塊上的液控梭閥，工作時自動將回轉(zhuǎn)機構(gòu)的常閉制動器打開。360限位回轉(zhuǎn)通過兩電磁閥卸荷限位，同時還有過載功能和限速功能。也有回轉(zhuǎn)限位閥是通過裝在轉(zhuǎn)臺上的微動開關(guān)使主閥溢流的。 其中閥組上的液控 梭閥，工作時自動將回轉(zhuǎn)機構(gòu)的常閉制動器打開。同樣，還有過載功能和限速功能。4）比例多路閥多路閥屬于負載感應閥。 從原理圖我們可以知道多路閥有安全閥 （起壓力保護和 卸荷作用）、減壓閥（給出控制油）、負載感應閥（流量條節(jié)）的作用，可以較好的控 制執(zhí)行元件的動作（不取決于負載，可多個執(zhí)行元件同時獨立動作） 。閥塊中 LS 口 與變量泵相接，還可以起到變量與節(jié)能的作用。5）液壓鎖支腿液

46、壓系統(tǒng)中也有一個很重要的液壓元件就是液壓鎖， 它的具體結(jié)構(gòu)類似液控 單向閥作用用是保證油缸伸出后容積腔閉鎖，防止油缸位移。（7）臂架部分工作原理臂架泵壓力油經(jīng)高壓濾油器進入臂架多路閥， 臂架回轉(zhuǎn)及每一節(jié)臂架的動作均有 一操縱桿， 另外加上一片支腿閥的選擇操縱桿 （因為上下操縱均由一個泵供油， 加上 安全考慮，下車多路閥動作時，臂架操縱無效） 。當臂架需要工作（支腿已操縱完畢， 油路已轉(zhuǎn)至上車） 時，操縱多路閥的操縱桿， 可以控制對應的臂架動作和臂架回轉(zhuǎn)。 手動操縱一般用于緊急狀態(tài)， 正常工作時， 均 通過有線遙控器的對應按鈕對臂架進行控制。（8）支腿部分液壓原理臂架支腿液壓系統(tǒng)如原理圖所示，

47、泵車支腿液壓系統(tǒng)工作原理大同小異， 主要是 考慮油缸閉鎖密封和收放自如。支腿液壓系統(tǒng)與臂架液壓系統(tǒng)采用統(tǒng)一的油泵供油， 油泵壓力經(jīng)高壓濾油器進入 臂架多路閥，其中第一片或最后一片為支腿工作選擇閥。 臂架需要展開時， 必須先打 開個支腿。操縱支腿時，通過位于泵車兩側(cè)的操縱手柄和電控按鈕進行協(xié)調(diào)控制。3 液壓缸的設計和計算3.1 液壓油缸的方案選擇液壓缸的種類很多下面分別介紹幾種常用的液壓缸 : （1）.活塞式液壓缸活塞式液壓缸根據(jù)其使用要求不同可分為雙桿式和單桿式兩 種。1）雙桿式活塞缸活塞兩端都有一根直徑相等的活塞桿伸出的液壓缸稱為雙桿式 活塞缸，它一般由缸體、缸蓋、活塞、活塞桿和密封件等零件

48、構(gòu)成。根據(jù)安裝方式不 同可分為缸筒固定式和活塞桿固定式兩種。2）單桿式活塞缸所示，活塞只有一端帶活塞桿，單桿液壓缸也有缸體固定和活 塞桿固定兩種形式，但它們的工作臺移動范圍都是活塞有效行程的兩倍。3）差動油缸單桿活塞缸在其左右兩腔都接通高壓油時稱為：“差動連接”。（2）柱塞缸 它只能實現(xiàn)一個方向的液壓傳動，反向運動要靠外力。若需要實現(xiàn)雙 向運動， 則必須成對使用。 這種液壓缸中的柱塞和缸筒不接觸， 運動時由缸蓋上的導 向套來導向，因此缸筒的內(nèi)壁不需精加工，它特別適用于行程較長的場合。 （3）其他液壓缸1）增壓液壓缸。增壓液壓缸又稱增壓器，它利用活塞和柱塞有效面積的不同使 液壓系統(tǒng)中的局部區(qū)域獲

49、得高壓。 它有單作用和雙作用兩種型式， 顯然增壓能力是在 降低有效能量的基礎上得到的， 也就是說增壓缸僅僅是增大輸出的壓力， 并不能增大 輸出的能量。單作用增壓缸在柱塞運動到終點時， 不能再輸出高壓液體， 需要將活塞退回到左端位置，再向右行時才又輸出高壓液體，為了克服這一缺點，可采用雙作用增壓缸，2) 伸縮缸。伸縮缸由兩個或多個活塞缸套裝而成，前一級活塞缸的活塞桿內(nèi)孔 是后一級活塞缸的缸筒， 伸出時可獲得很長的工作行程， 縮回時可保持很小的結(jié)構(gòu)尺 寸，伸縮缸被廣泛用于起重運輸車輛上。伸縮缸的外伸動作是逐級進行的。 首先是最大直徑的缸筒以最低的油液壓力開始 外伸，當?shù)竭_行程終點后，稍小直徑的缸筒

50、開始外伸，直徑最小的末級最后伸出。隨 著工作級數(shù)變大，外伸缸筒直徑越來越小，工作油液壓力隨之升高，工作速度變快。3) 齒輪缸。它由兩個柱塞缸和一套齒條傳動裝置組成，柱塞的移動經(jīng)齒輪齒條 傳動裝置變成齒輪的傳動，用于實現(xiàn)工作部件的往復擺動或間歇進給運動。根據(jù)泵車的工作需要臂液壓缸應選用缸體固定的單桿式活塞缸 , 即 HSG型工程液 壓缸， HSG 型工程液壓缸為雙作用單活塞桿式液壓缸 , 具有安裝連接方式多樣以及 可帶緩沖裝置等特點。綜上所選 HSG 缸液壓結(jié)構(gòu)如圖 3.1所示PN= Pn+ Pm+Pg(3.1)式中 PN液壓缸總承載力 (N)Pn工作負載 (N)Pm外摩擦負載 (N)Pg液壓缸

51、運動速度變化時產(chǎn)生的慣性負載 (N)泵車臂架結(jié)構(gòu)圖如圖 3.2 所示：改變計算液壓缸負載力時 , 必須對液壓缸所處的工作狀況進行全面分析。首先正確地 確定作用在液壓缸上的力。 在不同工作條件下， 液壓缸承受的力往往是變化的， 這就 需要求出最大的力。 此液壓缸在力臂處于水平位置時， 作用在支承液壓軸線上的分力 為最大，所以此時受力最大(圖查閱相關(guān)資料 1可知臂處于水平狀態(tài)時舉升力與豎直方向成度角， 因此此時的作 用力 F0 的豎直方向的分力 F1 可由如下公式表述出來：(3.2)F1=G1L2/L1F0=F1/COS(3.3)式中G1臂鉸接點右端即臂的重量 (N)l1舉升油缸作用力對鉸點的力臂

52、 (m)l2鉸接點右端即臂的質(zhì)心到鉸接點的水平距離 (m)3.2.2 外摩擦負載的分析計算外摩擦負載是指液壓缸在運動時所拖動的機構(gòu)與導向或支撐件之間的摩擦力， 泵 車四臂油沒有外摩擦力。3.2.3 慣性負載的分析液壓缸和運動過程并不是勻速運動 ,它必須經(jīng)過啟動 加速運動 勻速運動 減 速運動 制動這樣一個過程 ,在變速過程必然會產(chǎn)生慣性力 ,即慣性負載。由于在此液 壓缸工作中，缸筒運動的速度慢，所以慣性負載可以忽略。3.3 總承載力的計算液壓缸在啟動時承載力最大 ,因為它不但要克服工作負載、靜摩擦力 ,而且還要克 服慣性力。 但此液壓缸在實際工作時不是同時承受這三種力， 它沒有外摩擦力。 所以

53、 只受重力和慣性力的影響。 由于在此液壓缸工作中， 缸筒運動的速度慢， 所以慣性負 載可以忽略。通過以上對舉升油缸作用力的計算，得出了舉升油缸的主要技術(shù)數(shù)據(jù)，間接的 為下面的舉升機構(gòu)液壓系統(tǒng)的設計部分作基礎。3.4 各臂架液壓缸參數(shù)計算3.4.1 液壓缸承載力的計算查閱相關(guān)資料 1 ，及設計要求可得各液壓缸所受外力如表 3.3 所示。3.4.2 液壓缸內(nèi)徑尺寸與活塞桿直徑的確定 工作壓力是確定執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)參數(shù)的主要依據(jù)， 它的大小影響執(zhí)行元件的尺寸和 成本，乃至整個系統(tǒng)性能。工作壓力選得高，執(zhí)行元件和系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊，但對元件 的強度、剛度及密封要求高，且要采用較高壓力的液壓泵；反之，如果工作壓

54、力選得 低，就會增大執(zhí)行元件及整個系統(tǒng)的尺寸， 使結(jié)構(gòu)變得龐大。 所以應根據(jù)實際情況選 取適當?shù)墓ぷ鲏毫Α?執(zhí)行元件工作壓力可以根據(jù)總負載值或者主機設備類型選取， 如 表 3.1，表 3.2 所示。由負載值大小查表 3.1，參考同類型混凝土泵車，取各臂液壓缸工作壓力。表 3.1 負載和工作壓力之間的關(guān)系負載 F/KN50工作壓力P/MPa0.8-1.51.5-22.5-33.0-4.04.0-5.05.0表 3.2 各類液壓設備常用的工作壓力設備類型機床農(nóng)業(yè)機械、 小 型工程機械、 工程機械輔 助機構(gòu)液壓機、重型 機械、大中型 挖掘機、起重 運輸機械磨床組合機床龍門刨床拉床工作壓力P/MPa0.8-23-52-88-1010-1820-32油缸受最大載荷 F0，活塞桿是工作在受壓狀態(tài)，如圖 3.4 所示:圖 3.4 活塞桿受壓狀態(tài)圖根據(jù)設計要求及提供的相關(guān)參數(shù)如表 3.3