QY40型汽車起重機液壓系統(tǒng)設計畢業(yè)論文

1、遼寧工程技術大學成人教育學院畢業(yè)設計（論文）0 前言工程起重機是各種工程建設廣泛運用的重要起重設備，是用來對物料進行起重、運輸、裝卸或安裝等作業(yè)的機械設備，在工業(yè)和民用建筑中作為主要施工機械而得到廣泛運用。它對減輕勞動強度、節(jié)省人力，降低建設成本，提高施工質(zhì)量，加快建設速度，實現(xiàn)工程施工機械化起著十分重要的作用。目前我國是世界上使用工程起重機最大的國家之一。近年來，隨著工程建設規(guī)模的擴大，起重安裝工程量越來越大，吊裝能力、作業(yè)半徑和機動性能的更高要求促使起重液壓傳動應用于汽車起重機上的優(yōu)缺點機發(fā)展迅速，具有先進水平的塔式起重機和汽車起重機已成為機械化施工的主力。相對于其他起重機，汽車起重機不僅

2、具有移動方便，操作靈活，易于實現(xiàn)不同位置的吊裝等優(yōu)點，而且對其進行驅(qū)動和控制的液壓系統(tǒng)易于實現(xiàn)改進設計。隨著液壓傳動技術的不斷發(fā)展，汽車起重機已經(jīng)成為各起重機生產(chǎn)廠家主要發(fā)展對象。1 汽車起重機1.1 液壓傳動應用于汽車起重機上的優(yōu)缺點1.1.1 液壓傳動應用于汽車起重機上的優(yōu)點1）首先，液壓傳動在起重機的結構和技術性能上的優(yōu)點，來自汽車發(fā)動機的動力經(jīng)油泵轉(zhuǎn)換到工作機構，其間可以獲得很大的傳動比，省去了機械傳動所需的復雜而笨重的傳動裝置。不但使結構緊湊，而且使整機重量大大的減輕，增加了整機的起重性能。同時還很方便的把旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)槠揭七\動，易于實現(xiàn)起重機的變幅和自動伸縮。各機構使用管路聯(lián)結，能夠

3、得到緊湊合理的速度，改善了發(fā)動機的技術特性。便于實現(xiàn)自動操作，改善了司機的勞動強度和條件。由于元件操縱可以微動，所以作業(yè)比較平穩(wěn)，從而改善了起重機的安裝精度，提高了作業(yè)質(zhì)量。采用液壓傳動，在主要機構中沒有劇烈的干摩擦副，減少了潤滑部位，從而減少了維修和技術準備時間。2）其次，液壓傳動的起重機，結構上容易實現(xiàn)標準化，通用化和系列化，便于大批量生產(chǎn)時采用先進的工藝方法和設備。此種起重機作業(yè)效率高，輔助時間短，因而提高了起重機總使用期間的利用率。1.1.2 液壓傳動應用于汽車起重機上的缺點液壓傳動的主要缺點是漏油問題難以避免。為了防止漏油問題，元件的制造精度要求比較高。油液粘度和溫度的變化會影響機構

4、的工作性能。液壓元件的制造和系統(tǒng)的調(diào)試需要較高的技術水平。從液壓傳動的優(yōu)缺點來看，優(yōu)點大于缺點，根據(jù)國際上起重機的發(fā)展來看，不論大小噸位都采用液壓傳動系統(tǒng)。縱觀眾多用戶的反饋意見，液壓式汽車起重機深受他們的歡迎和好評。所以QY40型汽車起重機決定采用液壓傳動的形式。1.2 液壓系統(tǒng)的類型液壓系統(tǒng)要實現(xiàn)其工作目的必須經(jīng)過動力源控制機構執(zhí)行機構三個環(huán)節(jié)。其中動力源主要是液壓泵；傳輸控制機構主要是一些輸油管和各種閥的連接組成；執(zhí)行機構主要是液壓馬達和液壓缸。這三種機構的不同組合就形成了不同功能的液壓回路。泵馬達回路是起重機液壓系統(tǒng)的主要回路，按照泵循環(huán)方式的不同有開式回路和閉式回路兩種。開式回路中馬

5、達的回油直接通回油箱，工作油在油箱中冷卻及沉淀過濾后再由液壓泵送入系統(tǒng)循環(huán)，這樣可以防止元件的磨損。但油箱的體積大，空氣和油液的接觸機會多，容易滲入。閉式回路中馬達的回油直接與泵的吸油口相連，結構緊湊，但系統(tǒng)結構復雜，散熱條件差，需設輔助泵補充泄漏和冷卻。而且要求過濾精度高，但油箱體積小，空氣滲入油中的機會少，工作平穩(wěn)。1.3 汽車起重機液壓系統(tǒng)功能、組成和工作特點汽車起重機液壓系統(tǒng)一般由起升、變幅、伸縮、回轉(zhuǎn)、支腿五個主回路組成。從圖1-1可以看出，各個回路之間具有不同的功能、組成和工作特點：1.3.1 起升回路起升回路起到使重物升降的作用。起升回路主要由液壓泵、換向閥、平衡閥、液壓離合器和

6、液壓馬達組成。起升回路是起重機液壓系統(tǒng)的主要回路，對于大、中型汽車起重機一般都設置主、副卷揚起升系統(tǒng)。它們的工作方式有單獨吊重、合流吊重以及單獨共同吊重三種方式，其中對于吊大噸位且要求速度不太高時用主卷揚吊的方式，對于吊小噸位且要求速度不太高時用副卷揚吊的方式；對于吊大噸位且要求速度比較高時用主副卷揚泵合流吊的方式；對于吊比較長的物體時用單獨共同吊重方式。圖1-1 汽車起重機各回路工作狀態(tài)圖1.3.2 回轉(zhuǎn)回路回轉(zhuǎn)回路起到使吊臂回轉(zhuǎn)，實現(xiàn)重物水平移動的作用。回轉(zhuǎn)回路主要由液壓泵、換向閥、平衡閥、液壓馬達組成，由于回轉(zhuǎn)力比較小所以其結構沒有起升回路復雜。回轉(zhuǎn)機構使重物水平移動的范圍有限，但所需功

7、率小，所以一般汽車起重機都設計成全回轉(zhuǎn)式的，即可在左右方向任意進行回轉(zhuǎn)。 1.3.3 變幅回路絕大部分工程起重機為了滿足重物裝、卸工作位置的要求，充分利用其起吊能力（幅度減小能提高起重量），需要經(jīng)常改變幅度。變幅回路則是實現(xiàn)改變幅度的液壓工作回路，用來擴大起重機的工作范圍，提高起重機的生產(chǎn)率。變幅回路主要由液壓泵、換向閥、平衡閥和變幅液壓缸組成。工程起重機變幅按其工作性質(zhì)可分為非工作性變幅和工作性變幅兩種。非工作性變幅指只是在空載條件下改變幅度。它在空載時改變幅度，以調(diào)整取物裝置的位置，而在重物裝卸移動過程中，幅度不改變。這種變幅次數(shù)一般較少，而且采用較低的變幅速度，以減少變幅機構的驅(qū)動功率，

8、這種變幅的變幅機構要求簡單。工作性變幅能在帶載的條件下改變幅度。為了提高起重機的生產(chǎn)率和更好地滿足裝卸工作的需要，常常要求在吊裝重物時改變起重機的幅度，這種類型的變幅次數(shù)頻繁，一般采用較高的變幅速度以提高生產(chǎn)率。工作性變幅驅(qū)動功率較大，而且要求安裝限速和防止超載的安全裝置。與非工作性變幅相比，這種變幅要求的變幅機構較復雜，自重也較大，但工作機動性卻大為改善。汽車起重機由于使用了支腿，除了吊非常輕的重物之外，必須帶載變幅。1.3.4 伸縮回路伸縮回路可以改變吊臂的長度，從而改變起重機吊重的高度。伸縮回路主要由液壓泵、換向閥、液壓缸和平衡閥組成，根據(jù)伸縮高度和方式不同其液壓缸的節(jié)數(shù)結構也就大不相同

9、。汽車起重機的伸縮方式主要有同步伸縮和非同步伸縮兩種，同步伸縮就是各節(jié)液壓缸相對于基本臂同時伸出，采用這種伸縮方式不僅可以提高臂的伸出效率，而且可以使臂的結構大大簡化，提高起重機的吊重。伸縮回路只能在起重機吊重之前伸出。1.3.5 支腿回路支腿回路是用來驅(qū)動支腿，支撐整臺起重機的。支腿回路主要由液壓泵、水平液壓缸、垂直液壓缸和換向閥組成。汽車起重機設置支腿可以大大提高起重機的起重能力。為了使起重機在吊重過程中安全可靠，支腿要求堅固可靠，伸縮方便。在行駛時收回，工作時外伸撐地。還可以根據(jù)地面情況對各支腿進行單獨調(diào)節(jié)。1.4 本課題來源、任務要求和整機性能參數(shù)1.4.1 課題來源QY40全液壓汽車

10、起重機屬于中型起重機，是工程建設中較常用的一款汽車起重機。現(xiàn)在國內(nèi)很多廠家還沒有生產(chǎn)出這款起重機來，卻不斷的向生產(chǎn)大型起重機邁進。隨著三一重工的SAC303千噸級全地面起重機2010年在長沙成功下線，標志著我國打破了國外對超大噸位起重機市場的壟斷，民族品牌躋身世界工業(yè)之林，國內(nèi)千噸級全地面起重機歷史將被重寫。生產(chǎn)廠家把生產(chǎn)的起重機所能夠吊的噸位作為生產(chǎn)能力的主要標志，而忽視中小型起重機的技術發(fā)展，從某種方面來說是不完美的。為了使設計出來的起重機具有高的性能，設計時綜合了一些國內(nèi)外的先進技術。這樣，才能使設計出來的產(chǎn)品具有一定的先進性，很高的性價比。因此，設計這樣一款汽車起重機不僅很有必要而且是

11、可行的。1.4.2 任務要求1）整機基本參數(shù)應符合汽車起重機基本參數(shù)標準。2）各工作機構既能單獨作業(yè)又能復合作業(yè)，其中主卷揚單獨作業(yè)時能實現(xiàn)合流。3）發(fā)動機功率80KW(3000r/min)，最大扭矩300Nm(1650r/min)，液壓系統(tǒng)壓力250Mpa。4）液壓系統(tǒng)采用多泵多回路變量液壓系統(tǒng)，主、副卷揚和回轉(zhuǎn)采用閉式回路，變幅、伸縮和支腿采用開式回路。5）所設計的汽車起重機液壓系統(tǒng)構成合理，工作安全可靠。1.4.3 整機主要性能參數(shù)最大起重量*幅度 40t*3m最大起升高度 46 m滑輪組倍率 11主臂長 11-33.5m（4節(jié)）主臂全程伸縮時間 162Sec主臂變幅范圍 -2-80de

12、gree主臂變幅時間 60Sec主卷揚單繩速度 0-110 m/min副卷揚單繩速度 >40 m/minM最大起升力矩 1401 kN.m最大回轉(zhuǎn)速度 0-2.0 r/min最高行駛速度 68 km/h最大爬坡度 37%最小轉(zhuǎn)彎半徑 12m行駛狀態(tài)總重 37.51t外形尺寸 13.65×2.75×3.46m支腿距離(縱向×橫向) 5.45×6.2m上車空冷發(fā)動機 斯太爾WD615.61最大功率 191KW（2600rpm）最大扭矩 828Nm(1600rpm)1.5 本課題主要研究工作本課題主要針對汽車起重機的功能、組成和工作特點，結合國內(nèi)外汽車起

13、重機的運用現(xiàn)狀，設計一款能夠適應工程建設的中型汽車起重機（QY40）液壓系統(tǒng)。在設計本機液壓系統(tǒng)時，要明確設計任務和設計要求，不要偏離題目；仔細研究設計方案，理清設計思路，使設計過程清晰化，這兩點的基礎上。進行以下研究工作：1）分析已有的汽車起重機，結合本機特點，對液壓元件進行選擇。2）對各工作機構液壓回路進行設計，對個回路的組成原理和性能進行分析。3）根據(jù)本機液壓系統(tǒng)工作參數(shù)和各機構主要參數(shù)對液壓系統(tǒng)進行設計計算，即對各種類型的主要元件進行設計計算，并且對其進行選擇。4）液壓元件選好以后需要對各回路進行性能計算，各回路性能驗算。2 液壓系統(tǒng)元件選擇2.1 典型工況分析及對系統(tǒng)要求2.1.1

14、伸縮機構的作業(yè)情況汽車起重機工作中主要用到的機構是主、副卷揚機構，回轉(zhuǎn)機構；在重物下降定位時常常用到變幅機構。帶載伸縮是比較危險的，在實際作業(yè)中很少使用，空載吊臂伸縮循環(huán)僅占試驗基本工況作業(yè)循環(huán)次數(shù)的5，故伸縮及帶載伸縮不是典型工況。2.1.2 副臂的作業(yè)情況大多數(shù)汽車起重機都帶有副臂，它的作用是增加起重機的最大起升高度。很多大型汽車起重機主臂前都有一個突出滑輪，在副卷揚工作時，順著滑輪吊下副鉤，用于主、副卷揚的組合動作，而很少用副臂與主卷揚進行組合動作。本機屬于中型起重機，不提倡采用副臂，不過可以增加臂的節(jié)數(shù)來增大最大起升高度。2.1.3 典型工況的確定根據(jù)以上原則，各機構的實際作業(yè)情況，起

15、重機試驗規(guī)范，以及很多操作者的實際經(jīng)驗，可確定表2-1的五種工況，作為大中型汽車起重機的典型工況。設計液壓系統(tǒng)時要求各系統(tǒng)的動作能夠滿足這些工況要求。表2-1 汽車起重機典型工況表序號工 況一次循環(huán)內(nèi)容特 點1基本臂；額定起重量的80；相應的工作幅度；吊重起升回轉(zhuǎn)下降起升回轉(zhuǎn)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)等機構組合動作2基本臂；額定起重量的80；相應的工作幅度；（主+副）卷揚起升回轉(zhuǎn)（主副）卷揚下降（主副）卷揚起升回轉(zhuǎn)（主副）卷揚下降（中間制動一次）主、副卷揚組合動作主要用于平吊安裝或空中翻轉(zhuǎn)3中長臂；中長臂最大額定起重量的1/2；相應的工作幅度；（起升回轉(zhuǎn)）變幅下降

16、（起升回轉(zhuǎn)）下降（中間制動一次）起重機在額定起重量的（5060）的作業(yè)工況最多4中長臂；中長臂最大額定起重量的1/2；相應的工作幅度；（主+副）卷揚起升回轉(zhuǎn)變幅（主副）卷揚下降（主副）卷揚起升回轉(zhuǎn)（主副）卷揚下降（中間制動一次）中長臂，中等起重量工況出現(xiàn)機率大，此時的臺裝作業(yè)或空中翻轉(zhuǎn)作業(yè)也很常用5最長臂；最長臂最大額定起重量的1/2；相應的工作幅度；（主副）卷揚起升回轉(zhuǎn)變幅（主+副）卷揚下降（主副）卷揚下降 （中間制動一次）很多工況并不是利用汽車起重機起吊噸位大的特點，而是利用它臂長特點進行高空作業(yè)2.1.4 系統(tǒng)要求根據(jù)汽車起重機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

17、上。1） 起升回路 主、副卷揚既能單動，又能同時動作，要求自動分流合流并將保證低壓合流高壓自動分流。 要求卷揚機構微動性好，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 具有獨立工作能力。 回轉(zhuǎn)制動應兼有常閉制動和常開制動，兩種情況。3）變幅回路 帶平衡閥并設有二次液控單向閥鎖住保護裝置。 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。 要求在有載荷情況下能微動。4）伸縮回路本機伸縮機構采用四節(jié)臂（含有三個液壓缸），由于本機為中型起重機為了使本機運用廣泛，采用電液閥控制液壓缸實現(xiàn)各節(jié)臂順序伸縮。各節(jié)

18、臂具有任意伸縮的選擇性，但不能實現(xiàn)同步伸縮。5）支腿回路 要求垂直支腿不泄漏，具有很強的自鎖能力（不軟腿）。 要求各支腿可以進行單獨調(diào)整。 要求水平支腿伸出距離足夠大，能夠滿足最大吊重而不至于整機傾翻。 要求垂直支腿能夠承載最大起重時的壓力。 起重機行走時不產(chǎn)生掉腿現(xiàn)象。2.2 液壓系統(tǒng)類型選擇2.2.1 本機液壓系統(tǒng)分析根據(jù)開式和閉式系統(tǒng)的優(yōu)缺點、典型工況，結合國內(nèi)外同類產(chǎn)品的具體情況，上車液壓系統(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、副卷揚）、回轉(zhuǎn)、伸縮、變幅、支腿5個液壓回路中，起升采用獨立閉式油路，變幅、伸縮、回轉(zhuǎn)和支腿采用開式油路。起升油路采用單液壓馬達驅(qū)動的主、副

19、起升液壓回路，并且采用雙泵雙回路系統(tǒng)。主副卷筒支撐在同一根傳動軸上，但并不和傳動軸固定連接而是通過兩套常開式離合器分別與傳動軸聯(lián)系起來。伸縮回路有四節(jié)臂（三只液壓缸），使用電液閥控制使液壓缸實現(xiàn)順序伸縮和各節(jié)臂單獨伸縮。回路中，電磁閥僅通過推動液動閥所需的流量，流量較小，而流動閥才是通過工作機構所需的大流量。這樣電磁閥可靠性大大提高。液動閥可通過很大流量，從而提高伸縮速度。為了減小液壓系統(tǒng)的復雜性，本機系統(tǒng)的變幅回路采用單缸回路。本機采用了一平衡閥來防止在變幅下降時產(chǎn)生超速現(xiàn)象。伸縮、變幅回路在工作時既能單獨工作，又能同時動作，分別用兩個換向閥控制。在變幅油路中采用平衡閥，以免重物在自重作用下

20、越降越快，引起失控滑落事故。伸縮回路采用液動閥，可通過很大流量，從而提高伸縮速度。支腿回路采用H式支腿，此支腿外伸距離大，每一支腿有兩個液壓缸，一個水平的，一個垂直的，支腿外伸后成H形。支腿回路的各油缸均采用手柄操縱換向閥來實現(xiàn)各種控制?；芈分兄扔吐忿D(zhuǎn)閥可以對各支腿進行單獨調(diào)節(jié)和共同伸縮，液控單向閥可以防止支腿軟腿現(xiàn)象。本系統(tǒng)起升回路采用單獨油泵供油，也可實現(xiàn)雙泵合流。回轉(zhuǎn)、伸縮、變幅、支腿回路采用同一油泵供油，當支腿油路工作完畢后，轉(zhuǎn)換閥換位，泵將向其他三個油路供油，即組成串聯(lián)油路。2.2.2 系各機構動作組合 圖2-1 各機構動作組合情況支腿機構在起升過程中不能動作，但是支腿回路不工作時

21、其他的回路均不能工作，回轉(zhuǎn)可以與各個機構進行組合動作，主副起升之間，以及主、副起升分別與變幅，伸縮回路要有組合動作功能。各機構組合情況如圖2-1所示。2.2.3 各種執(zhí)行元件的選擇以上各步完成以后，本機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。1）動力元件：軸向柱塞變量泵2）執(zhí)行元件：起升馬達、 回轉(zhuǎn)馬達、 變幅油缸、 伸縮臂油缸、支腿水平與垂直油缸3）控制元件：電磁閥、換向閥、順序閥、單向節(jié)流閥、液動閥、平衡閥、單向閥、液控單向閥等4）輔助裝置：油箱、蓄能器、 濾油器、 各種管道及接頭3 各液壓回路組成原理和性能分析3.1 主副卷揚回路主副卷揚回路如圖3-1所示：圖3-1 主副卷

22、揚回路主副卷揚油路采用單液壓馬達驅(qū)動的主、副起升液壓回路。泵A向起升油路供油，泵B向回轉(zhuǎn)、變幅、伸縮及支腿油路供油。泵B也可向泵A回路合流供油。起升機構包括主、副卷揚兩套裝置，由一個液壓馬達26通過機械減速器驅(qū)動。主副卷筒支撐在同一根傳動軸上，但并不和傳動軸固定連接，而是通過兩套常開式離合器分別與傳動軸聯(lián)系起來。兩卷筒上各有一套常閉式離合器。當打開制動器，離合器結合時，液壓馬達才能帶動卷筒轉(zhuǎn)動。若同時松開制動器和離合器，卷筒便可在支承軸上自由轉(zhuǎn)動，進行重力下降。3.1.1 主要元件泵A(B)、馬達26、起升機構換向閥2-4、平衡閥27、單向補油閥25、遠控溢流閥28、電磁閥29、制動器油缸30

23、、離合器油缸31、腳踏板32、單向節(jié)流閥33、制動器和離合器操縱閥34、液控閥35、蓄能器36、壓力表37、壓力繼電器38、遠控順序閥39、液控閥40、液控閥41、單向閥42、溢流閥43、電磁閥44。3.1.2 功能實現(xiàn)和工作原理這里著重分析制動器和離合器的控制油路。兩套制動器和兩套離合器分別控制主副卷筒，在起升液壓馬達的驅(qū)動下，可使主副卷揚分別工作，也可以使它們同時工作。制動器是常閉式，靠彈簧力制動，當制動器液壓缸進入壓力油時，制動器松開。離合器是常開式的，當離合器液壓缸進入壓力油時，離合器才能結合。制動器和離合器的控制油路是設置有蓄能器的控制油路，由泵A的主油路向蓄能器充油。當對制動器液壓

24、缸和離合器液壓缸進行控制時，由蓄能器供油。其優(yōu)點是使壓力穩(wěn)定，保證制動器和離合器動作平穩(wěn)，不受液壓泵壓力波動的影響，同時保證控制安全可靠，即使工作過程中液壓泵發(fā)生故障，控制油路靠蓄能器供油保持一定的壓力，離合器仍可結合，避免發(fā)生事故。該控制油路的另一個特點是可以通過腳踏泵對制動器液壓缸進行壓力控制。其操作靈敏，動作平穩(wěn)，可保證重力下降安全可靠，并且可以進行點控，腳踏泵結構中有單向閥，當不踩腳踏泵時，控制油路中的壓力油，仍可通過腳踏泵中的單向閥進入制動器油缸，對制動器進行控制。液壓泵A首先經(jīng)過液控閥41像蓄能器充油。當蓄能器36壓力低于最大調(diào)定值12MPa時，液控閥41在右端彈簧力作用下處于圖示

25、位置，液壓泵A的壓力打開單向閥42向蓄能器充油。當充油壓力升高到最大調(diào)定值時，液控閥41在蓄能器壓力油的作用下處于左位，即切斷液壓泵A向蓄能器充油的通路。單向閥42的作用是防止蓄能器壓力油倒流。當蓄能器油路的油壓達到7MPa時，液控閥40處于圖示的左位，使遠控順序閥39動作，液壓泵A可以向起升液壓馬達供油。遠控順序閥39的作用是只有控制油路達到一定的壓力時，液壓泵A才能向起升液壓馬達供油，使工作安全可靠。遠控溢流閥28是作為起升的行程限制器，當重物上升到極限位置時，電磁閥29通電，溢流閥28遠控口與回油路相通，變成卸載閥，于是主油路形成短路，停止起升。下面分析制動器與離合器的配合動作。當起升操

26、作閥2-4處于右位工作時，液壓泵向起升馬達26供油，使重物起升。此時主油路壓力油使液控閥35處于右位，再操縱制動器和離合器閥34使之處于右位，則制動器液壓缸和離合器液壓缸均與控制油路壓力油相通，離合器結合，制動器松開，卷筒在起升液壓馬達的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動，重物按一定的速度起升。當起升操作閥2-4處于左位工作時，則重物進行重力下降。如果起升操作閥處于中位時則液壓泵A卸荷。液控閥35在彈簧的作用下處于圖示位置，使制動器液壓缸與控制油路切斷，制動器液壓缸與回油路相通，制動器處于制動狀態(tài)。此時離合器液壓缸通過離合器操縱閥34與控制油路相通，可以使離合器接合，保證重物能在空中停留。圖示位置為重物下降工況。制動

27、器與離合器操縱閥34處于左位，制動器液壓缸30和離合器液壓缸31均與回油路相通，制動器處于制動狀態(tài)，離合器處于脫開狀態(tài)，卷筒不能轉(zhuǎn)動。如果進行重力下降，則踩腳踏泵32控制制動器液壓缸，使制動器松開，卷筒在重物的作用下自由轉(zhuǎn)動，可以實現(xiàn)重力下降。由于腳踏泵行程可以控制，這樣可以適當調(diào)整制動器摩擦阻力矩，控制重物的下降速度，以保證重物下降時的安全。此起升液壓回路可以進行雙泵合流。當液壓泵B與液壓泵A合流時，電磁閥44處于右位，切斷溢流閥遠控口。單向閥42的作用是防止液壓泵A倒流。3.2 回轉(zhuǎn)回路回轉(zhuǎn)回路如圖3-3所示： 圖3-3 回轉(zhuǎn)回路回轉(zhuǎn)機構的載荷特點是靜載荷（阻力）雙向存在，數(shù)值不大。而動力

28、載荷（慣性力）通常較大這類機構液壓系統(tǒng)應該特別注意防止在制動或反轉(zhuǎn)時出現(xiàn)液壓沖擊。通常應設計機械制動器或液壓制動閥組（緩沖閥），以吸收（消耗）很大的慣性能。在油路中設有兩個方向相反的緩沖閥10（10）。在回轉(zhuǎn)機構制動換向時，換向閥切斷油路或改變油流方向，但是液壓馬達在機械慣性力的作用下仍然繼續(xù)旋轉(zhuǎn)不斷向外排油，馬達的出口壓力升高，這時有造成油路中薄弱環(huán)節(jié)損壞的危險。有了緩沖閥，當壓力達到緩沖閥調(diào)定值時，緩沖閥自動打開，這時馬達和緩沖閥之間就形成了一個回路，高壓油經(jīng)過緩沖閥進入馬達的進油口，使回轉(zhuǎn)機構緩慢地向前轉(zhuǎn)一段，直到回轉(zhuǎn)機構的動能在緩沖閥的節(jié)流作用下全部耗盡。3.2.1 性能要求具有獨立工

29、作能力；工作過程中可防止“打?，F(xiàn)象”和自由擺動；微動性能好。3.2.2 主要元件泵B、換向閥2-1、液動閥9、導控緩沖閥10（10）、馬達11、制動油缸12、腳踏板13。3.2.3 功能實現(xiàn)和工作原理當換向閥2-1處于左、右位工作，而使回轉(zhuǎn)機構回轉(zhuǎn)時，泵的壓力油一路進入液壓馬達，使馬達帶動回轉(zhuǎn)機構，另一路經(jīng)導控油管進入緩沖閥10、10，和彈簧一起阻止緩沖閥開啟，從而保證回轉(zhuǎn)馬達有足夠的啟動轉(zhuǎn)矩。當換向閥2-1處于中位而使回轉(zhuǎn)機構制動時，緩沖閥10、10的導控油路已和低壓回油路相通。此時，緩沖閥10、10和普通緩沖閥一樣，其開啟壓力由彈簧力決定，調(diào)整彈簧即可調(diào)整液壓制動力的大小。若液壓制動力矩只

30、是啟動力矩的一部分，則回轉(zhuǎn)機構在部分液壓制動下減速運動。當需定位制動時，可用機械制動器準確定位，常開式制動器12用腳踏板13操縱，踩動腳踏板13時，產(chǎn)生的壓力油進入制動油缸12，壓縮彈簧使制動器合閘，抬腳時在彈簧作用下制動器油缸活塞復位，將油液壓回腳踏板泵，當回路中的油液有漏損時，從油箱48經(jīng)過單向閥向該回路進行補油。3.3 伸縮回路伸縮回路如圖3-4所示：此伸縮回路采用電磁液動閥組來控制各臂的伸縮，除了不能同步伸縮外，其他的伸縮方式都可以。3.3.1 性能要求起、制動平穩(wěn)，各缸應具有一定的伸縮選擇性能。3.3.2 主要元件單向定量泵（B與變幅、回轉(zhuǎn)、支腿回路共用）、換向閥（2-2）、缸（14

31、、15、16）、電磁-液控組閥（17、18）、限速閥（19）、單向閥組（20、21）。3.3.3 主要回路缸14、15、16伸出、縮回油路，控制油路圖3-4 伸縮回路3.3.4 功能實現(xiàn)和工作原理1） 缸16伸出要使第二節(jié)臂伸出時，換向閥2-2處于位工作，高壓油經(jīng)缸16活塞桿、缸筒導油管后分成兩路，一路經(jīng)交替逆止閥進入電磁閥18（電磁閥18未通電處于圖示位置）去推動液動閥17處于位工作；另一路經(jīng)液動閥17、限速閥19進入缸16的無桿腔，使缸筒和第二、三、四節(jié)臂一起伸出。2）缸15伸出 當電磁閥18通電處于下位工作時，高壓油經(jīng)缸16活塞桿、導油管也分兩路：一路經(jīng)電磁閥18去推動液動閥17處于位工

32、作；另一路經(jīng)液動閥17進入缸15活塞桿，經(jīng)缸15導油又分成兩路，一路經(jīng)交替逆止閥、電磁閥18（此時電磁閥18不通電處于圖示位置）推動液動閥17處于位工作，另一路經(jīng)液動閥17、限速閥19進入缸15無桿腔，推動第三、四節(jié)臂一起伸出。3）缸14伸出 當電磁閥18通電處于下位工作時，高壓油經(jīng)缸15活塞桿、導油管也分兩路：一路經(jīng)電磁閥18去推動液動閥17處于位工作；另一路經(jīng)液動閥17、 限速閥19,進入缸14無桿腔，使缸筒和第四節(jié)臂一起伸出。4）缸14、15、16的縮回缸14、15、16的縮回次序與伸出次序正好相反，這里就不一一敘述了。兩組雙向單向閥是供液動閥芯端部回油之用的。3.4 變幅回路變幅回路如

33、圖3-6所示：3.4.1 性能要求能帶載變幅，起落臂平穩(wěn)，微動性好，變幅在任意值允許位置能可靠鎖死3.4.2 主要元件溢流閥（24）、變幅油缸（23）、平衡閥（22）、變幅機構換向閥（2-3）3.4.3 主要回路變幅缸起臂、變幅缸落臂圖3-6 變幅回路3.4.4 功能實現(xiàn)和工作原理本系統(tǒng)采用單杠變幅?？紤]到油缸活塞受壓時的穩(wěn)定性，活塞桿直徑較大。這使油缸兩腔容積相差很大，在動臂下降時大小腔壓力差就很大，為使壓力不至于過高，這里裝有溢流閥24，調(diào)定壓力為7MPa。為避免因臂架下降速度過快而發(fā)生事故以及保證臂架準確可靠地停留在某一位置，即在回路中采用平衡油路。平衡油路的主要特點是雙向靜載荷，作用方

34、向有時還與運動方向相同，有時動載荷也可能較大。因此這類機構回路既能雙向驅(qū)動，又能承受反向載荷（與運動方向同向的載荷）作用，還要防止制動時產(chǎn)生沖擊。在這種油路中，為了可靠地支撐住重物，并防止下降時油缸的排油管路直通油箱，使重物在自重作用下越降越快，引起失控滑落事故，因此要采用限速和縮進裝置平衡閥22。當換向閥右位工作時，高壓油經(jīng)過單向閥進入無桿腔，使活塞桿伸出，驅(qū)動臂向上變幅，有桿腔油液經(jīng)過換向閥回油箱；當換向閥左位工作時，高壓油直接進入液壓缸有桿腔，使臂下降。無桿腔已不能經(jīng)單向閥回油，而是經(jīng)過限速閥（平衡閥）22的閥芯回油。3.5 支腿回路支腿回路如圖3-7所示：本機采用H式支腿回路，具有防軟

35、腿、掉腿和單獨調(diào)節(jié)各支腿伸縮的裝置，操作方便，工作安全可靠等特點。3.5.1 性能要求要求水平液壓缸和豎直液壓缸伸縮方便；支撐平穩(wěn)；可防止軟腿現(xiàn)象；可單獨對各支腿進行調(diào)節(jié)；在鎖死的時候油缸不發(fā)生油液泄露。3.5.2 主要元件泵B、支腿油路控制閥組1、轉(zhuǎn)換閥1-1、水平支腿換向閥1-2、垂直支腿換向閥1-3、支腿油路溢流閥5、支腿油路轉(zhuǎn)閥6、支腿水平油缸7、垂直油缸8、液控單向閥46（47）3.5.3 主要回路水平伸縮油路；豎直伸縮油路圖3-8 支腿回路3.5.4 功能實現(xiàn)和工作原理本油路由泵B供油，當支腿控制閥組1的轉(zhuǎn)換閥1-1處于圖示位置時，泵B向支腿油路供油。油路中的壓力由溢流閥5限制，本

36、起重機采用H型支腿，由水平和垂直油缸驅(qū)動。這種支腿外伸距離大，縮回時又能保證一定的通過性，并且承載能力達。另外支腿著地后無水平位移，所以對地面適應性也好。并聯(lián)的水平油缸7由換向閥1-2操縱，垂直油缸8由換向閥1-3和轉(zhuǎn)閥6共同控制。收腿時轉(zhuǎn)閥6處于全通位置，轉(zhuǎn)換閥1-3處于左位，泵B輸出的油經(jīng)1-1、1-3推開液壓單向閥46進入垂直油缸下腔。上腔回油通過液控單向閥47經(jīng)轉(zhuǎn)閥6全通位置和閥1-3回油箱。在打開支腿時，閥1-3處于右位，轉(zhuǎn)閥6處于全通位置。泵B輸出的油經(jīng)閥1-1、1-3和轉(zhuǎn)閥6全通位置，同時向各垂直缸上腔供油，活塞外伸。根據(jù)地面情況，車輛底盤需要調(diào)平時，轉(zhuǎn)閥6旋轉(zhuǎn)到相應的位置使某一

37、垂直缸單獨動作。各垂直缸都裝有雙向液壓鎖（液控單向閥），可以長時間保持垂直缸的活塞桿在工作與非工作狀態(tài)下都不會因外負載或自重的作用而伸出或縮回。4 液壓系統(tǒng)設計計算4.1 液壓系統(tǒng)工作參數(shù)和各機構主要參數(shù)4.1.1 工作機構主要參數(shù)1）起升機構主卷揚：單繩最大速度(空載) 110 m/min單繩最大拉力(滿載) 36 KN卷筒直徑 500mm鋼絲繩直徑 21mm鋼絲繩層數(shù) 4減速器速比 36.5副卷揚：單繩最大速度(空載) 50 m/min單繩最大拉力(滿載) 28 KN卷筒直徑 340mm鋼絲繩直徑 17mm鋼絲繩層數(shù) 3減速器速比 51.42）回轉(zhuǎn)機構回轉(zhuǎn)速度 1.5 r/min回轉(zhuǎn)阻力矩

38、 104 K.Nm減速器速比 1423.083）變幅機構最大行程 2842mm 變幅油缸最大軸向阻力 1320 KN變幅時間 60 S4）伸縮機構伸縮臂有五節(jié)，四節(jié)為伸縮臂，采用兩套油缸和鋼絲繩進行驅(qū)動。第一級缸行程 8000mm油缸最大軸向阻力 1190 KN速比 2.5第二級缸行程 8000mm 油缸最大軸向阻力 700 KN速比 2.5 伸出時間 162 S第三級缸行程 8000mm速比 2.5 油缸最大軸向阻力 450 KN5）支腿機構 垂直支腿：吊重時支腿油缸最大反力 700 KN.m行程 335mm速比 2.78水平支腿：水平支腿伸出最大反力 180 KN.m行程 1915mm速比

39、 2.044.1.2 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、副卷揚和回轉(zhuǎn)為獨立回路，主卷揚單動自動合流，伸縮、變幅和支腿為單泵集中驅(qū)動回路，控制系統(tǒng)采用液壓先導操作。2）液壓系統(tǒng)參數(shù)主卷揚:工作壓力 30.5 Mpa補油壓力 2.5Mpa流量 240 L/min液壓泵轉(zhuǎn)速 2760 rpm回轉(zhuǎn):工作壓力 26.5 Mpa補油壓力 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補油壓力 2.5Mpa流量 242 L/min液壓泵轉(zhuǎn)速 2300 rpm4.2 液壓元件選擇計算 4.2.1 液壓馬達和液壓泵的選擇計

40、算為了實現(xiàn)本機的功能和性能要求。本機主各回路采用的液壓泵皆是變量柱塞泵。由于支腿、伸縮、回轉(zhuǎn)、變幅回路采用同一油泵供油，所以要分別計算后，取最大功效的泵主、副卷揚回路，回轉(zhuǎn)回路采用的執(zhí)行機構皆為雙向定量液壓馬達。1）卷揚回路由于本回路主副卷揚采用一個液壓馬達驅(qū)動，所以只計算主起升液壓馬達即可。 主卷揚馬達的選擇a、主卷揚卷筒力矩 式中：F1主卷揚單繩最大拉力 F1=36KN;Dj1鋼繩4層卷繞時的卷筒直徑dj1鋼絲繩直徑，dj121mmj卷筒機械效率,由Dj1/ dj1=31查起重機設計手冊P91表8-7得j =0.99b、主卷揚馬達扭矩式中：i1主卷揚減速器速比，i1=36.5 1馬達至減速

41、器輸出端機械效率，1=0.93c、主卷揚馬達排量 式中：PM1馬達進出口最大壓差， M1m主卷揚馬達機械效率，M1m=0.95d、主卷揚馬達型號選取定量軸向柱塞馬達A2FM107。馬達性能參數(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 主卷揚泵的選擇a、主卷揚卷筒的轉(zhuǎn)速式中：V1主卷揚單純最大速度，V1=110m/minb、主卷揚馬達轉(zhuǎn)速c、主卷揚馬達流量 式中：M1V主卷揚馬達容積效率，M1V=0.95;d、主卷揚泵排量 式中：nB1主卷揚泵工作轉(zhuǎn)速，nB1=2760rpm B1V主卷揚泵容積效率，B1V=0.95e、主卷揚泵的型

42、號查力士樂液壓公司液壓元件手冊，選取軸向柱塞變量泵A4VSO71。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/min2）回轉(zhuǎn)回路 回轉(zhuǎn)馬達的選擇a、回轉(zhuǎn)馬達阻力矩式中：MHmax回轉(zhuǎn)總阻力矩，MHmax=104KN.m; i回轉(zhuǎn)減速器速比， i=1423.08; 回轉(zhuǎn)機械傳動效率， =0.90b、回轉(zhuǎn)馬達的排量式中：PM3回轉(zhuǎn)馬達工作壓差， M3m回轉(zhuǎn)馬達機械效率，M3m=0.95c、回轉(zhuǎn)馬達的型號查力士樂公司液壓元件手冊，選取定量軸向柱塞馬達A2FM28馬達性能參數(shù)為：排量28.1cm3/r額定壓力40 Mpa最大壓力45 Mpa允許轉(zhuǎn)速4

43、750r/min 回轉(zhuǎn)油泵的選擇a、馬達最大轉(zhuǎn)速式中：nH回轉(zhuǎn)速度，nH=01.5r/min,取nHmax=1.5r/minb、回轉(zhuǎn)馬達流量式中：M3V回轉(zhuǎn)馬達容積效率，M3V=0.95c、回轉(zhuǎn)油泵的輸出流量不計管路泄露d、回轉(zhuǎn)油泵排量式中：nB3回轉(zhuǎn)油泵工作轉(zhuǎn)速，nB3=2760r/min; B3V回轉(zhuǎn)油泵容積效率，B3V=0.953）變幅伸縮回路 變幅油缸的選擇a、無桿腔油壓作用面積式中：F1變幅油缸最大軸向阻力，F(xiàn)1=1320KN;P變幅油缸最大工作壓力， P=28Mpa;b、無桿腔缸徑查袖珍液壓氣動手冊P259表9-7得：D=250mm;A=490.87 cm2，無桿腔油壓作用面積；

44、d=180mm，活塞桿徑；A0=236.4 cm2為有桿腔油壓作用面積； 變幅油路a、變幅油缸平均伸縮速度式中：S變幅油缸工作行程，S=2842mm； t1升臂變幅時間，t1=60secb、變幅油缸平均輸入流量式中： V油缸容積效率，V=1c、油泵輸出流量式中：LV管路容積效率，LV =0.95 伸縮油缸的選擇a、無桿腔油壓作用面積式中：F、F、F第、級油缸的最大軸向反力 ，F(xiàn)=1190KN，F(xiàn)=700KN，F(xiàn)=450KN；P各級液壓缸的工作壓力，均選P=28Mpa; b、無桿腔缸徑 查袖珍液壓氣動手冊P259表9-7得：D=250mm;A1=490.87 cm2，無桿腔油壓作用面積； d=1

45、80mm，活塞桿徑；A2=236.4 cm2為有桿腔油壓作用面。D=200mm; A1=314.16 cm2，無桿腔油壓作用面積； d=140mm，活塞桿徑；A2=160.22 cm2為有桿腔油壓作用面積。D=160mm;A1=201.06 cm2，無桿腔油壓作用面積； d=110mm，活塞桿徑；A2=106.03 cm2為有桿腔油壓作用面積。 伸縮油路 a、伸縮缸平均伸出速度式中：S1，S2 ，S3缸，缸，缸工作行程，S1=S2= S3 =8000mm； t1全程伸出時間，t1=162sb、伸縮缸平均輸入流量缸輸入流量缸輸入流量 缸輸入流量式中：V油缸容積效率，V=1平均輸入流量： c、液壓

46、泵輸出流量d、滿足變幅伸縮時油泵的輸出流量e、液壓泵的排量式中：nB4油泵工作轉(zhuǎn)速，nB4 = 2300 r/min； B1V油泵容積效率，B1V = 0.95f、液壓泵的型號查力士樂公司液壓元件手冊，選用軸向柱塞變量泵A2FO125。性能參數(shù)如下：最大排量125.0 cm3/r額定壓力40Mpa最大壓力 45Mpa此泵的性能已滿足支腿回路需求了，本機支腿回路也采用此泵。4）支腿回路 垂直支腿油缸的選擇a、無桿腔油壓作用面積式中：F1吊重時支腿油缸最大軸向阻力，F(xiàn)1=700KN;P吊重時支腿油缸最大工作壓力， P=28Mpa;b、無桿腔缸徑 查袖珍液壓氣動手冊P259表9-7得：D1=200m

47、m;A1=314.16 cm2，無桿腔油壓作用面積； d1=140mm，活塞桿徑；A1=160.22 cm2為有桿腔油壓作用面。 水平支腿油缸的選擇a、無桿腔油壓作用面積式中：F2伸出時支腿油缸最大軸向阻力，F(xiàn)2=180KN;P伸出時支腿油缸最大工作壓力， P=28Mpa;b、無桿腔缸徑查袖珍液壓氣動手冊P259表9-7得：D2=100mm;A2=78.54cm2，無桿腔油壓作用面積； d2=70mm，活塞桿徑；A2=40.06 cm2為有桿腔油壓作用面。經(jīng)過對回轉(zhuǎn)、伸縮、變幅、支腿四個回路的計算可以看出，伸縮回路的液壓泵能滿足此四個回路的工作要求，所以選用軸向柱塞變量泵A2FO125。4.2.2 液壓閥的選擇由于液壓閥都是通用的，這里就不一一計算，直接從力士樂公司液壓元件手冊中查取即可。1）電磁閥（18） 為兩位四通電磁閥，選用4WE 6 Y6X/SG24N9K4/V型2）液動閥（17） 為三位四通液動閥，選用4WH 6 Y6X/O型 ( 9 ) 選用4WH 6 E1 6X/3）平衡閥變幅油路平衡閥（22） 型號為MHRB22F伸縮油路平衡閥（19） 型號為FD25PA10/B00。4）手動換向閥（2-1） 選用4WMM 6 Y5X/ （1-2、3；2-2、3、4） 選用4WMM 6 T5X/ （1-1