汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(共22頁)

1、一：汽車起重機(jī)的工況分析根據(jù)起重機(jī)試驗(yàn)規(guī)范，以及很多操作者的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，可確定表1.1的三種工況，作為輕型汽車起重機(jī)的典型工況。設(shè)計液壓系統(tǒng)時要求各系統(tǒng)的動作能夠滿足這些工況要求。表1.1汽車起重機(jī)典型工況表序號工況一次循環(huán)內(nèi)容特點(diǎn)1基本臂相應(yīng)的工作幅度吊重起升-回轉(zhuǎn)-下降-起升-回轉(zhuǎn)-下降中間制動一次起重噸位大，動作單一。很少與回轉(zhuǎn)等機(jī)構(gòu)組合動作2全長臂相應(yīng)的工作幅度卷揚(yáng)起升-回轉(zhuǎn)-下降-卷揚(yáng)起升-回轉(zhuǎn)-下降中間制動一次運(yùn)用較多的情況，能滿足小噸位的工作3最長臂；主臂加副臂相應(yīng)的工作幅度起升+回轉(zhuǎn)-變幅-下降-起升+回轉(zhuǎn)-下降中間制動一次起重噸位小，一般在12噸之間二:汽車起重機(jī)對液壓系統(tǒng)的要

2、求根據(jù)汽車起重機(jī)的典型工作狀況對系統(tǒng)的要求主要反映在對以下幾個液壓回路的要求上。1. 起升回路（1）能方便的實(shí)現(xiàn)合分流方式轉(zhuǎn)換，保證工作的高效安全。（2）要求卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)微動性好，起、制動平穩(wěn)，重物停在空中任意位置能可靠制動，即二次下滑問題，以及二次下降時的重物或空鉤下滑問題，即二次下降問題。2. 回轉(zhuǎn)回路（1）具有獨(dú)立工作能力。（2）回轉(zhuǎn)制動應(yīng)兼有常閉制動和常開制動（可以自由滑轉(zhuǎn)對中），兩種情況。3. 變幅回路（1）帶平衡閥并設(shè)有二次液控單向閥鎖住保護(hù)裝置。（2）要求起落臂平穩(wěn)，微動性好，變幅在任意允許幅值位置能可靠鎖死。（3）要求在有載荷情況下能微動。（4）平衡閥應(yīng)備有下腔壓力傳感器接口，作為

3、力矩限制器檢測星號源。4. 伸縮回路本機(jī)伸縮機(jī)構(gòu)采用三節(jié)臂（含有兩個液壓缸），由于本機(jī)為輕型起重機(jī)為了使本機(jī)運(yùn)用廣泛，實(shí)現(xiàn)各節(jié)臂順序伸縮。各節(jié)臂能按順序伸縮，但不能實(shí)現(xiàn)同步伸縮。5. 控制回路（1）為了使操縱方便總體要求操縱手柄限制為兩個。（2）操縱元件必須具有45°方向操縱兩個機(jī)構(gòu)聯(lián)動能力。6. 支腿回路（1）要求垂直支腿不泄漏，具有很強(qiáng)的自鎖能力（不軟腿）。（2）要求前后組支腿可以進(jìn)行單獨(dú)調(diào)整。（3）要求支腿能夠承載最大起重時的壓力，并且有足夠的防傾翻力矩。（4）起重機(jī)行走時不產(chǎn)生掉腿現(xiàn)象。三：汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)的工作原理總成1支腿收放回路由于汽車輪胎支撐能力有限，且為彈性變形體

4、，作業(yè)時很不安全，故在起重作業(yè)前必須放下前、后支腿，用支腿承重使汽車輪胎架空。在行駛時又必須將支腿收起，輪胎著地。為此，在汽車的前、后兩端各設(shè)置兩條支腿，每條支腿均配置有液壓缸。如圖3.1前支腿兩個液壓缸同時用一個三位四通手動換向閥7控制其收、放動作，而后支腿兩個液壓缸則用另一個三位四通手動換向閥11控制其收、放動作。為確保支腿能停放在任意位置并能可靠地鎖住，在支腿液壓缸的控制回路中設(shè)置了雙向液壓鎖。當(dāng)三位四通手動換向閥7工作在右位時，前支腿放下，其油路為：進(jìn)油路：過濾器2液壓泵3手動換向閥5左位手動換向閥7右位前支腿液壓缸上腔。回油路：前支腿液壓缸下腔液控單向閥手動換向閥7右位支腿回路安全閥

5、油箱。當(dāng)三位四通手動換向閥7工作在左位時，前支腿收回，其油路為：進(jìn)油路：過濾器2液壓泵3手動換向閥5左位手動換向閥7左位前支腿液壓缸下腔。回油路：前支腿液壓缸上腔液控單向閥手動換向閥7左位支腿回路安全閥油箱。后支腿液壓缸用三位四通手動換向閥11控制，其油路流動情況與前支腿油路類似。2吊臂變幅回路吊臂變幅是通過改變吊臂的起落角度來改變作業(yè)高度。吊臂的變幅運(yùn)動由變幅液壓缸驅(qū)動，變幅要求能帶載工作，動作要平穩(wěn)可靠。本機(jī)為小噸位吊車采用單個變幅液壓缸變幅方式。為防止吊臂在停止階段因自重而減幅，如圖3.1在油路中設(shè)置了平衡閥15，提高了變幅運(yùn)動的穩(wěn)定性和可靠性。吊臂變幅運(yùn)動由三位四通手動換向閥14控制，

6、在其工作過程中，通過改變手動換向閥14開口的大小和工作位，即可調(diào)節(jié)變幅速度和變幅方向。吊臂增幅時，三位四通手動換向閥14右位工作，其油路為：進(jìn)油路：過濾器2液壓泵3手動換向閥5右位手動換向閥14右位平衡閥15中的單向閥變幅液壓缸下腔?；赜吐罚鹤兎簤焊咨锨皇謩訐Q向閥14右位手動換向閥19中位手動換向閥20中位電磁閥33左位油箱。吊臂減幅時，三位四通手動換向閥14左位工作，其油路為進(jìn)油路：過濾器2液壓泵3手動換向閥5右位手動換向閥14左位變幅液壓缸上腔?；赜吐罚鹤兎簤焊紫虑黄胶忾y15手動換向閥14左位手動換向閥19中位手動換向閥20中位電磁閥33左位油箱。3吊臂伸縮回路吊臂由基本臂和伸縮臂組成

7、，伸縮臂套裝在基本臂內(nèi)，由吊臂伸縮液壓缸驅(qū)動進(jìn)行伸縮運(yùn)動。本系統(tǒng)是利用各油缸有效面積差控制伸縮順，即號伸縮油缸活塞面積大，號伸縮油缸活塞面積小。各活塞腔是聯(lián)通的，各油缸活塞桿腔也是聯(lián)通的。很顯然I號伸縮油缸先伸出，其次是號伸縮油缸伸出。平衡閥可以保證吊臂在載荷下平穩(wěn)收縮，同時還可以防止因泄漏或管道破裂而造成吊臂回落。此外為了保證吊臂回縮時按預(yù)定的順序，不至因自重和滑動阻力變化等因素影響。平衡閥的開啟壓力應(yīng)該設(shè)定為足K1大，K2小。為使其伸縮運(yùn)動平穩(wěn)可靠，并防止在停止時因自重而下滑，如圖3.1在油路中設(shè)置了平衡閥18。吊臂伸縮運(yùn)動由三位四通手動換向閥19控制，當(dāng)三位四通手動換向閥19工作在左位或

8、右位時，分別驅(qū)動伸縮液壓缸伸出或縮回。吊臂伸出時的油路為：進(jìn)油路：過濾器2液壓泵3手動換向閥5右位手動換向閥14中位手動換向閥19右位平衡閥18中的單向閥伸縮液壓缸下腔。回油路：伸縮液壓缸上腔手動換向閥19右位手動換向閥20中位電磁閥33左位油箱。吊臂縮回時的油路為：進(jìn)油路：過濾器2液壓泵3手動換向閥5右位手動換向閥14中位手動換向閥19左位伸縮液壓缸上腔?；赜吐罚荷炜s液壓缸下腔平衡閥18手動換向閥19左位手動換向閥20中位電磁閥33左位油箱。4轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)回路轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)由一個小轉(zhuǎn)矩高速液壓馬達(dá)驅(qū)動。通過行星減速機(jī)構(gòu)減速，轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)速度為05rmin。為了提高工作效率，并且確保安全，本系統(tǒng)加裝由平

9、衡閥、二次溢流閥、制動器組成的回轉(zhuǎn)緩沖裝置。如圖3.1回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)的回轉(zhuǎn)由三位四通手動換向閥20控制，當(dāng)三位四通手動換向20工作在左位或右位時，分別驅(qū)動回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)正向或反向回轉(zhuǎn)。其油路為：進(jìn)油路：過濾器2液壓泵3手動換向閥5右位手動換向閥14中位手動換向閥19中位手動換向閥20左(右)位正反轉(zhuǎn)平衡閥23回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)?；赜吐罚夯剞D(zhuǎn)液壓馬達(dá)正反轉(zhuǎn)平衡閥23手動換向閥20左(右)位電磁閥33左位油箱。5吊重起升回路 吊重起升是系統(tǒng)的主要工作回路。吊重的起吊和落下作業(yè)由一個大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)驅(qū)動卷揚(yáng)機(jī)來完成。起升液壓馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)有一個三位四通換向閥32（如圖3.1）控制。馬達(dá)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)(即起吊速度) 主

10、要通過改變泵一二分合流方式來實(shí)現(xiàn)，還可以通過調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速及電磁換向閥33的開口來調(diào)節(jié)?；芈分性O(shè)有平衡閥30，用以防止重物因自重而下滑。由于液壓馬達(dá)的內(nèi)泄漏比較大，當(dāng)重物吊在空中時，盡管回路中設(shè)有平衡閥，重物仍會向下緩慢滑落，為此，在液壓馬達(dá)的驅(qū)動軸上設(shè)置了制動器28。當(dāng)起升機(jī)構(gòu)工作時，在系統(tǒng)油壓的作用下，制動器液壓缸使閘塊松開，當(dāng)液壓馬達(dá)停止轉(zhuǎn)動時，在制動器彈簧的作用下，閘塊將軸抱死進(jìn)行制動。當(dāng)重物在空中停留的過程中重新起升時，有可能出現(xiàn)在液壓馬達(dá)的進(jìn)油路還未建立起足夠的壓力以支撐重物時，制動器便解除了制動，造成重物短時間失控而向下滑落。為避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，在制動器油路中設(shè)置了單向節(jié)流閥2

11、7。通過調(diào)節(jié)該節(jié)流閥開口的大小，能使制動器抱閘迅速，而松閘則能緩慢地進(jìn)行。6汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)總成根據(jù)各回路的分析得到汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)的工作原理如圖3.1所示。該系統(tǒng)為中壓系統(tǒng)，動力源采用雙聯(lián)齒輪泵，由汽車發(fā)動機(jī)通過底盤上的分動箱驅(qū)動。液壓泵從油箱中吸油，輸出的液壓油經(jīng)手動閥組輸送到各個執(zhí)行元件。整個系統(tǒng)由支腿收放、吊臂變幅、吊臂伸縮、轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)和吊重起升五個工作回路所組成，且各部分都具有一定的獨(dú)立性。整個系統(tǒng)分為上下兩部分，除液壓泵、過濾器、溢流閥、手動閥組及支腿部分外，其余元件全部裝在可回轉(zhuǎn)的上車部分。油箱裝在上車部分，兼作配重。上下兩部分油路通過中心回轉(zhuǎn)接頭連通。支腿收放回路和其他動作回

12、路采用一個二位三通手動換向閥5進(jìn)行切換。圖3.1 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)圖表3.2 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)的工作情況表7汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)汽車起重機(jī)的液壓系統(tǒng)有如下幾個特點(diǎn)：1)該系統(tǒng)為雙泵雙回路、分合流油路、開式、串聯(lián)系統(tǒng)，采用了換向閥串聯(lián)組合，不僅各機(jī)構(gòu)的動作可以獨(dú)立進(jìn)行，而且在輕載作業(yè)時，可實(shí)現(xiàn)起升和回轉(zhuǎn)復(fù)合動作，以提高工作效率。2)系統(tǒng)中采用了平衡回路、鎖緊回路和制動回路，保證了起重機(jī)的工作可靠，操作安全。3)采用了三位四通手動換向閥換向，不僅可以靈活方便地控制換向動作，還可通過手柄操縱來控制流量，實(shí)現(xiàn)節(jié)流調(diào)速。在起升工作中，除了分合流油路可方便實(shí)現(xiàn)高低速切換外，將節(jié)流調(diào)速方法與控制發(fā)動

13、機(jī)轉(zhuǎn)速的方法結(jié)合使用，可以實(shí)現(xiàn)各工作部件微速動作。4)各三位四通手動換向閥均采用了M型中位機(jī)能，使換向閥處于中位時能使系統(tǒng)卸荷，可減少系統(tǒng)的功率損失，適宜于起重機(jī)進(jìn)行間歇性工作。注：平衡閥主要的功能不是鎖定執(zhí)行元件的位置，是用來防止執(zhí)行器失速或慣性沖擊的。四：液壓系統(tǒng)計算1汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)參數(shù)的初定最大起重量8噸；最高提升速度=18；吊鉤滑輪組倍率為M=6，效率=0.95；鋼絲繩導(dǎo)向滑輪效率=0.95；起升卷筒上鋼絲繩最外層直徑=400mm；起升傳動比=20、效率=0.95；參看下表4.1根據(jù)液壓馬達(dá)負(fù)載，初選系統(tǒng)的工作壓力為P=20MPa。表4.1各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力2機(jī)械類型機(jī)床

14、農(nóng)業(yè)機(jī)械小型工程機(jī)械建筑機(jī)械液壓鑿巖機(jī)液壓機(jī)大中型挖掘機(jī)重型機(jī)械起重運(yùn)輸機(jī)械磨床組合機(jī)床龍門刨床拉床工作壓力/0.823528810101820302 起升馬達(dá)的計算和選擇（1） 作用于鋼絲繩上的最大靜拉力1：(4-1)式中Smax作用于鋼絲繩上的最大靜拉力，N；Q起重量, Q=8000kg×9.8N/kg=78400NM吊鉤滑輪組倍率；吊鉤滑輪組效率；鋼絲繩導(dǎo)向滑輪效率。N(2)起升馬達(dá)所受最大扭矩1(4-2)式中:動力系數(shù)，= 1+0.35V，其中V是最高起升速度，由于V =18m/min =0.3m/s則 = 1+ 0.35×0.3 =1.105；Smax作用于鋼絲繩

15、上的最大靜拉力，N；起升卷筒上鋼絲繩最外層直徑，=400mm；起升傳動比，=20；起升效率，=0.95。(3)液壓馬達(dá)的排量2(4-3) 式中：Mmax起升馬達(dá)受到的最大扭矩，Mmax=168.41 ；P系統(tǒng)的工作壓力，P=20Mpa；液壓馬達(dá)機(jī)械效率，通常取= 0.92；（4）液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速1(4-4)式中：M吊鉤滑輪組倍率；起升傳動比，=20；最高提升速度，=18；起升卷筒上鋼絲繩最外層直徑，=400mm；(5) 液壓馬達(dá)的選擇根據(jù)馬達(dá)所受到的壓力、最大扭矩以及需要的轉(zhuǎn)速和排量查2表3.2-3決定采用型號為CM4型的齒輪馬達(dá)，該馬達(dá)的具體參數(shù)如下：額定壓力為20MPa，轉(zhuǎn)速1502000r/

16、min，排量4063ml/r，輸出轉(zhuǎn)矩115180。3液壓泵的計算與選擇（1）液壓泵的工作壓力1(4-5) 式中：液壓馬達(dá)的最大工作壓力起升馬達(dá)所受最大扭矩= 168.41Qm 起升馬達(dá)排量(cm3/r)，Qm = 57.48cm3/r 起升馬達(dá)機(jī)械效率， = 0.92查2得到液壓泵的最大工作壓力：(4-6)式中從液壓泵出口到液壓馬達(dá)入口之間總的管路損失，由于管路復(fù)雜故取=0.51.5M，。則液壓泵的最大工作壓力18 + 1.5 = 19.5。(2) 查2得到確定液壓泵的流量(4-7)式中： K系統(tǒng)漏油系數(shù)，一般取K=1.11.3，這里取K=1.3；包括液壓馬達(dá)的最大總流量，同時由于工作過程中

17、用到節(jié)流調(diào)速所以要加上溢流閥的最小溢流量一般取=0.0008/min。液壓泵的流量：=1.3（98.87+0.0008）=128.54/min(3) 液壓泵的選擇液壓泵主要有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵三種。對于汽車起重機(jī)，其液壓系統(tǒng)負(fù)載大、功率大、精度要求不高。所以， 一般采用齒輪泵。根據(jù)系統(tǒng)的要求以及壓力、流量的需要，查2表3.1-18選擇了50.3/40.6型雙聯(lián)齒輪泵，型號為CBG2050/2040，最高工作壓力為20MPa，額定轉(zhuǎn)速為2000r/min，理論排量分別為50.3mL/r和40.6mL/r，合流最大流量為90.9mL/r。當(dāng)發(fā)動機(jī)經(jīng)分動箱輸出速度為1500 r/min時，流量為

18、136.35L/min。滿足以上的設(shè)計參數(shù)。所以選擇的液壓泵型號為：CBG2050/2040。經(jīng)計算得出液壓泵的最大工作壓力為19.5；因此初選系統(tǒng)壓力為P=20Mpa符合。五：變幅液壓缸設(shè)計1變幅液壓缸的受力分析圖5.1變幅液壓缸的工作示意圖全液壓汽車起重機(jī)的變幅機(jī)構(gòu)使用液壓缸來驅(qū)動動臂變幅。液壓缸的布置形式有三種，分別是前傾式、后傾式和后拉式。前傾式如圖4.1所示。因液壓缸前傾，其對動臂作用力臂較長，變幅缸的推力可以較小些，故缸徑較小。因臂的懸臂長度較短，對臂受力有利。大多數(shù)全液壓汽車起重機(jī)都采用此布置形式4。圖5.2變幅液壓缸的幾何示意圖變幅機(jī)構(gòu)三鉸點(diǎn)的幾何關(guān)系簡化成ABC （見圖4.2

19、）。AB為油缸，A、B點(diǎn)為變幅油缸在轉(zhuǎn)臺和吊臂上的鉸點(diǎn)為起重機(jī)的回轉(zhuǎn)中心線。當(dāng)在工作幅度R吊起載荷Q時，對吊臂后鉸點(diǎn)C的平衡方程式為：(5-1)式中：變幅油缸推力；Q工作負(fù)載的重量；h變幅油缸推力對吊臂鉸點(diǎn)C的力臂；吊臂的仰角；吊臂的長度；吊臂的重量；吊臂的重心距C點(diǎn)的距離；S起升繩的拉力；e隨角變的起升繩到鉸點(diǎn)C的距離。(5-2)因?yàn)镾e <<Q(R+a)，式(5-1)可簡化為：式（5-2）表明，當(dāng)起重機(jī)的額定載荷Q確定后，油缸的推力是仰角和力臂h的函數(shù)。仰角和力臂h是由變幅機(jī)構(gòu)三鉸點(diǎn)的幾何形裝決定的，即ABC的形狀決定油缸推力。2變幅機(jī)構(gòu)三鉸點(diǎn)合理幾何形狀的分析圖4.3變幅機(jī)構(gòu)

20、的鉸點(diǎn)三角形前支式變幅機(jī)構(gòu)的鉸點(diǎn)ABC中，令液壓缸全縮時長，全伸時長，即有，其中為變幅液壓缸的伸縮比，液壓缸全縮時，吊臂仰角為0°，液壓缸全伸時，吊臂仰角為，=80°。設(shè)鉸點(diǎn)C與A的距離為p，為油缸與鉸接點(diǎn)AC間的夾角，則在變幅過程中，油缸推力對C點(diǎn)的力臂h有：(5-3) 當(dāng)時，在ABC中h=p。取則有因?yàn)?，則K1。用作圖法可得到隨吊臂仰角變化的、曲線，它反應(yīng)變幅過程中油缸的推力變化情況。設(shè)變幅油缸全縮時為單位長，即，則一般全伸時，吊臂仰角由0°變到80°，能滿足此變幅油缸的鉸點(diǎn)A布置可有軌跡ad（見圖5.4），例如取三種狀態(tài)：取p=0.7時鉸點(diǎn)三角形

21、為取p=0.62時鉸點(diǎn)三角形為取p=0.62時鉸點(diǎn)三角形為圖5.4鉸接點(diǎn)A的運(yùn)動軌跡圖5.5、圖5.6是按三個不同的三角形用作圖法得到的、曲線。圖5.5圖圖5.6圖這三個三角形的比較如下表5.1。表5.1不同變幅鉸點(diǎn)比較起臂時力臂較小，在仰角為58°時，力臂h=p，在吊臂仰角較大時，力臂h較大油缸工作條件好，壓力參數(shù)變化小，油缸參數(shù)選擇較易合理，結(jié)構(gòu)緊湊變幅過程中力臂h變化平緩，在仰角為38°時，力臂h=p油缸工作條件較好，結(jié)構(gòu)緊湊起臂時力臂h較大，在變幅過程中hp，在吊臂仰角較大時，力臂h小油缸工作條件惡劣，油缸參數(shù)選擇不合理，結(jié)構(gòu)緊湊有表5.1可以看出，油缸鉸點(diǎn)A布置在

22、段上，可以使油缸工作壓力變化平穩(wěn)而且機(jī)構(gòu)緊湊，所以A點(diǎn)應(yīng)該布置在段上，在=40°50°時，力臂h=p。3變幅機(jī)構(gòu)鉸點(diǎn)三角形 吊臂與油缸的鉸點(diǎn)B一般位于L到L吊臂上，故，L =10 .4m，取BC =5，選擇合理的鉸點(diǎn)三角形如圖5.7，確定變幅鉸點(diǎn)三角形幾何尺寸5。圖5.7變幅機(jī)構(gòu)三鉸點(diǎn)幾何三角形4變幅液壓缸的機(jī)械設(shè)計圖5.8變幅液壓缸額定工作幅度的各參數(shù)圖變幅液壓缸受到的推力：(4-4)式中：變幅軸線與水平線的夾角； 工作臂長； 吊臂的重量； 吊臂重心到鉸點(diǎn)C的距離； 變幅液壓缸與AC的夾角； R起重機(jī)工作幅度； a鉸點(diǎn)C與回轉(zhuǎn)中心的距離。鉸點(diǎn)C與回轉(zhuǎn)中心的距離a的取值范圍

23、為1.53m6，此時=67°；額定工作幅度下起重量Q=78400N；吊臂質(zhì)量的取值范圍是起重機(jī)總質(zhì)量（10t）的15%20%，由于采用的是組合式伸縮臂，所以取吊臂的重量=；工作繩拉力=14478.3N；吊臂基本臂長=10.4m；鉸點(diǎn)A到C的距離AC=947mm；AC與AB的夾角=62°；變幅液壓缸最大長度=2800mm；變幅液壓缸最小長度=1800mm。將以上參數(shù)帶入公式（5-4）得到變幅液壓缸的受到的推力：5變幅液壓缸主要幾何參數(shù)的計算（1）變幅液壓缸壓力的選取系統(tǒng)的工作壓力為P=20，因?yàn)橄到y(tǒng)中有一定的背壓，所以選擇液壓缸的被壓力為2，故取液壓缸的工作壓力=22。（2）

24、變幅液壓缸內(nèi)徑Db的確定由于汽車起重機(jī)的變幅液壓缸是以無桿腔作為工作腔的，所以有公式如下參考表5.2液壓缸尺寸系列取液壓缸內(nèi)徑Db=160mm。表5.2液壓缸徑尺寸系列（單位mm）（摘自GB2348-80）810121620253240506380100125160200250320400（3）變幅液壓缸活塞桿直徑d的計算由于活塞桿受到壓力作用，且=227，故d=0.7D=0.7160mm=112mm。參看下表5.3取活塞桿的直徑d=125mm。表5.3活塞桿直徑尺寸系列/mm45681012141618202225283236404550566370809010011012514016018

25、0200220250280320360400（4）活塞桿理論推力F1和拉力F2的計算圖5.9活塞桿受力分析圖畫活塞桿的受力分析圖如圖5.9。當(dāng)活塞桿伸出時理論推力：當(dāng)活塞桿回縮時理論拉力式中：和分別為無桿腔和有桿腔的受力面積； 為液壓缸的工作壓力，=22。（5）變幅液壓缸活塞桿行程S的確定由于液壓缸全伸時：=2800mm變幅液壓缸全縮時：=1800mm得到變幅液壓缸行程S：S=1000mm查3表37.7-3選取行程S=1000mm。（6）液壓缸最小導(dǎo)向長度H的確定導(dǎo)向長度過短，將使缸因配合間隙引起的初始撓度增大，影響液壓的工作性能和穩(wěn)定性，因此，設(shè)計必須保證缸有一定的最小導(dǎo)向長度，液壓缸的最小

26、導(dǎo)向長度應(yīng)滿足2：(4-5)式中：S是變幅液壓缸的最大行程，S=1000mm； D是變幅液壓缸的內(nèi)徑，D=160mm； 故有：。（7）液壓缸缸筒壁厚b的計算查3表37.7-64工程機(jī)械用缸外徑系列取變幅液壓缸外徑為245mm，液壓缸體材料為45號無縫鋼管。因此，壁厚為b=（245200）/2=22.5mm。（8）液壓缸的缸底厚度hb計算設(shè)計此缸為平行缸底，查3得(4-6)式中：hb缸底厚度，m；液壓缸內(nèi)徑，m；試驗(yàn)壓力，；缸底材料的許用應(yīng)力，。缸底材料選用45鋼，查7表6-5得到45鋼的抗拉強(qiáng)度600MPa，屈服強(qiáng)度355MPa，伸長率16，斷面收縮率為40，沖擊功為39J。則=600。變幅液

27、壓缸的工作壓力=22，取=1.6=35.2綜合以上計算，查3表37.7-10可知液壓缸相關(guān)尺寸為：缸徑=200mm，D=245mm，UE=270mm，耳環(huán)滑動軸承CD=80mm，Y=85mm，PM=105mm，MR×EW=90×90，進(jìn)出油口尺寸2-EE為M42×2，耳環(huán)連接螺紋為M85×3*-95。六：汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升計算1計算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率液壓系統(tǒng)工作時，除執(zhí)行元件驅(qū)動外載荷輸出有效功率外，其余功率損失全部轉(zhuǎn)化為熱量，使油溫升高。油溫過高，不僅使油的性質(zhì)發(fā)生變化，影響系統(tǒng)工作，而且會引起容積效率的下降，因此，油溫必須控制在一定的范圍內(nèi)

28、。對于復(fù)雜系統(tǒng)，由于功率損失的環(huán)節(jié)太多，通常用下式計算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率2：(3-8)式中 液壓系統(tǒng)的總輸入功率； 液壓系統(tǒng)輸出的有效功率。(3-9)(3-10)式中 工作周期，S;Z、n、m分別為液壓泵、液壓缸、液壓馬達(dá)的數(shù)量；、第i臺液壓泵的實(shí)際輸出壓力、流量、效率； 第i臺液壓泵工作時間，s；、液壓馬達(dá)的外載轉(zhuǎn)矩，N·m，轉(zhuǎn)速，rad/s，工作時間，s；、液壓缸外載荷及驅(qū)動此載荷的行程，N·m。起重機(jī)的一個工作循環(huán)包括起升、回轉(zhuǎn)、變幅、伸縮臂、下降、空載、回轉(zhuǎn)、裝料等工序。在整個循環(huán)中，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算出所需時間為280 s。總發(fā)熱功率：。2計算液壓系統(tǒng)的散熱功率液壓系統(tǒng)

29、的散熱渠道主要是油箱表面，但如果系統(tǒng)的外接管路較長，在計算散熱功率時，也應(yīng)該考慮管路表面的散熱2。(3-11)式中 油箱散熱系數(shù)，見下表3.2，取=16； 管路散熱系數(shù)，見下表3.3；、分別為油箱。管道的散熱面積，； 油溫與環(huán)境溫度之差，。表5.2油箱散熱系數(shù)/W/(·) 冷卻條件通風(fēng)條件很差89通風(fēng)條件良好1517用風(fēng)扇冷卻23循環(huán)水強(qiáng)制冷卻110170表5.3管道散熱系數(shù)/W/(·)風(fēng)速/m·管道外徑/m0.010.050.1086512514105694023若系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，則，油溫不再升高，此時，最大溫差2(3-12)環(huán)境溫度為，=25。查下表3.4可知

30、T90，則TT-=75。取T=75表5.4各種機(jī)械允許油溫/液壓設(shè)備類型正常工作溫度最高允許溫度數(shù)控機(jī)床30505570一般機(jī)床30555570機(jī)車車輛40607080船舶30608090冶金機(jī)械、液壓機(jī)40706090工程機(jī)械、礦山機(jī)械50807090（1） 油箱散熱面積的計算油箱容積一般為液壓泵流量的38倍，由于汽車起重機(jī)的冷卻效果較好，故取油箱容量為液壓泵流量的6倍，即V=8=8×128.54=1028.32=1.03。如令油箱尺寸的高、寬、長之比為111至123，油面高度選油箱高度的0.8，油箱靠自然冷卻使系統(tǒng)保持在允許溫度以下時，則油箱的散熱面積可近似用以下公式計算2：(3

31、-13)式中 V油箱的有效體積，； 油箱的散熱面積，。則油箱的散熱面積=6.66。（2） 管路散熱面積的計算液壓泵吸油管道內(nèi)徑d2:(3-14)式中 通過管道內(nèi)的流量，=128.54/min=0.002； 管道允許流速，m/s，參照表3.5取0.8m/s。 5.5管道內(nèi)允許流速推薦值管道推薦流速/（m/s）液壓泵吸油管道0.51.5，一般常取1以下液壓系統(tǒng)壓油管道36，壓力高，管道短，粘度小取大值液壓系統(tǒng)回油管道1.52.6液壓泵吸油管道內(nèi)徑管道壁厚的計算2:(3-15)式中 管道內(nèi)最高工作壓力，=22M； 管道內(nèi)徑，m；管道材料的許用應(yīng)力，；管道材料的抗拉強(qiáng)度，；安全系數(shù)，對鋼管來說，p7時

32、，取；p17.5時，?。籶17.5時，取。由于液壓泵的吸油管道內(nèi)徑80mm，故管道材料采用10鋼，查表3.6鋼管的力學(xué)性質(zhì)得到10鋼消除應(yīng)力退火后的抗拉強(qiáng)度。故:管道壁厚：。表5.6鋼管的力學(xué)性質(zhì)牌號交貨狀態(tài)冷加工/硬（Y）冷加工/軟（R）消除應(yīng)力退火(T)抗拉強(qiáng)度/（N/mm2）伸長率/%抗拉強(qiáng)度/（N/mm2）伸長率/%抗拉強(qiáng)度/（N/mm2）伸長率/%不小于10203040412510588647654437345154962810865333432520608121087管道散熱面積=3.14×（56÷2+7.4）2=3935mm2=3.935×10-3m

33、2。查表3.3取=40油箱的散熱功率：由于散熱功率=8=25.1，所以需要裝設(shè)冷卻器。根據(jù)熱交換量25.1-8=17.1KW。油的流量（50.3+40.6）ml/r ×1500r/min=136.35 L/min。查3表37.10-36選擇冷卻器型號為2LQFLA2.5F，它能保持油溫50左右。七：主要液壓輔助裝置的選擇1液壓油的選擇由于工作溫度在60以下，載荷較輕，故選用機(jī)械油。查3表37.3-30液壓泵用油粘度推薦值得到所選液壓油的粘度為6388mm2/s，查3表37.3-15機(jī)械油質(zhì)量指標(biāo)及應(yīng)用選70號機(jī)械油，代號為HJ-70。2濾油器的選擇查3表37.10-2過濾精度與液壓系統(tǒng)壓力的關(guān)系得到顆粒大小25。查3表37.10-3濾油器