汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)與故障分析

1、 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)( 論 文) 論文題目: 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)與故障分析系 別:機(jī)電工程學(xué)院專 業(yè):機(jī)電一體化技術(shù)班 級(jí): 學(xué)生姓名: 學(xué) 號(hào): 指導(dǎo)教師: 2012 年 7 月 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)與故障分析摘 要：本文主要對(duì)汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)的起升回路和回轉(zhuǎn)回路進(jìn)行了改進(jìn)。在起升回 路中采用雙泵單馬達(dá)、分合流油路的開式系統(tǒng)，根據(jù)各機(jī)構(gòu)的不同速度和功率的要求， 采用不同的液壓泵供油，同時(shí)可以根據(jù)不同的工作方式采用不同的供油系統(tǒng)從而提高工 作效率，降低功率損失。在回轉(zhuǎn)系統(tǒng)使用了動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性較好的平衡閥，減少?zèng)_擊，提高 操作精度。對(duì)變幅液壓缸進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和參數(shù)的設(shè)計(jì)，具體進(jìn)行了三鉸點(diǎn)受力

2、模型的建立 和分析，以及對(duì)變幅液壓缸的穩(wěn)定性進(jìn)行校核。設(shè)計(jì)的汽車起重機(jī)能夠滿足使用功能的 。 要求，安全可靠，操作使用方便，能夠適用于許多工程建設(shè)，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。 關(guān)鍵詞:汽車起重機(jī)；液壓系統(tǒng)；變幅液壓缸；雙泵分合流。前言工程起重機(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。它對(duì)減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)省人力，降低建設(shè)成本，提高施工質(zhì)量，加快建設(shè)速度， 實(shí)現(xiàn)工程施工機(jī)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(jī)最大的國 家之一。 近年來，隨著工程建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，起重安裝工程量越來越大

3、，吊裝能力、作業(yè)半 徑和機(jī)動(dòng)性能的更高要求促使起重機(jī)發(fā)展迅速，具有先進(jìn)水平的塔式起重機(jī)和汽車起重 40 2 機(jī)已成為機(jī)械化施工的主力。相對(duì)于其他起重機(jī)，汽車起重機(jī)不僅具有移動(dòng)方便，操作 靈活，易于實(shí)現(xiàn)不同位置的吊裝等優(yōu)點(diǎn)，而且對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和控制的液壓系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn) 改進(jìn)設(shè)計(jì)。隨著液壓傳動(dòng)技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車起重機(jī)已經(jīng)成為各起重機(jī)生產(chǎn)廠家主要 發(fā)展對(duì)象。 中國的汽車起重機(jī)產(chǎn)業(yè)誕生于上世紀(jì) 70 年代，經(jīng)過了近 30 年的發(fā)展，期間有過三 輪主要的技術(shù)改進(jìn)，分別為 70 年代引進(jìn)蘇聯(lián)技術(shù)、80 年代初的日本技術(shù)和 90 年代初的 德國技術(shù)。但總體來，中國的汽車起重機(jī)產(chǎn)業(yè)始終走著一條自主創(chuàng)新的道路，有

4、著自己 清晰的技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)。尤其是近 5 年來，中國汽車起重機(jī)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了一輪從外部經(jīng)濟(jì)總 量到內(nèi)在運(yùn)營品質(zhì)的高速發(fā)展，成為了一個(gè)發(fā)展穩(wěn)定、市場(chǎng)化程度高的成熟產(chǎn)業(yè)。 汽車起重機(jī)的液壓系統(tǒng)起著驅(qū)動(dòng)和控制汽車起重機(jī)各機(jī)構(gòu)動(dòng)作的作用。其性能好壞 對(duì)起重機(jī)有著十分重要的影響。目前，我國生產(chǎn) 8 噸汽車起重機(jī)的廠家較多，品種也很 雜，不同的廠家和不同的品種，其液壓系統(tǒng)和液壓元件都不一致，給生產(chǎn)、使用及維修 帶來很多麻煩，同時(shí)其性能也較低，不適于現(xiàn)代智能高效小型汽車起重機(jī)發(fā)展的需要。 本課題主要針對(duì)汽車起重機(jī)的功能、組成和工作特點(diǎn)，結(jié)合汽車起重機(jī)的運(yùn)用現(xiàn)狀 和發(fā)展趨勢(shì)，設(shè)計(jì)一款能夠適應(yīng)工程建設(shè)的輕型汽車起重

5、機(jī)液壓系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)本機(jī)液壓 系統(tǒng)時(shí)，明確設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)要求，不要偏離題目；仔細(xì)研究設(shè)計(jì)方案，理清設(shè)計(jì)思路， 使設(shè)計(jì)過程清晰化。在做好以上兩點(diǎn)的基礎(chǔ)上。進(jìn)行以下研究工作： 1、分析已有的汽車起重機(jī)，結(jié)合本設(shè)計(jì)任務(wù)，了解其優(yōu)缺點(diǎn)，把握其發(fā)展方向。 2、對(duì)當(dāng)下具有成熟技術(shù)的液壓回路進(jìn)行分析研究和學(xué)習(xí)。 3、 根據(jù)本機(jī)液壓系統(tǒng)工作特點(diǎn)， 在滿足高效節(jié)能的功能前提下可以進(jìn)行液壓系統(tǒng)原 理創(chuàng)新設(shè)計(jì)。 對(duì)設(shè)計(jì)好的液壓原理系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算， 選擇合適的液壓元件， 并對(duì)其性能進(jìn)行驗(yàn)算， 4、 包括壓力損失和系統(tǒng)發(fā)熱等。 5、選取變幅液壓缸進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì)，提高其可靠性。1.緒論1.1汽車起重機(jī)簡介 汽汽車起重機(jī)是一種將

6、起重作業(yè)部分安裝在汽車通用或?qū)Ｓ玫妆P上、具有載重汽車行 駛性能的輪式起重機(jī)。根據(jù)吊臂結(jié)構(gòu)可分為定長臂、耳長臂和伸縮臂三種，前兩種多采 用桁架結(jié)構(gòu)臂，后一種采用箱形結(jié)構(gòu)臂。根據(jù)動(dòng)力傳動(dòng)，又可分為機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng) 和電力傳動(dòng)三種。因其機(jī)動(dòng)靈活性好，能夠迅速轉(zhuǎn)移場(chǎng)地，廣泛用于土木工程。 汽車起重機(jī)的主要技術(shù)性能有最大起重量、整機(jī)質(zhì)量、吊臂全伸長度、吊臂全縮長 40 度、最大起升高度、最小工作半徑、起升速度、最大行駛速度等。 3 1.2液壓系統(tǒng)在汽車起重機(jī)上應(yīng)用及其特點(diǎn) 1.2.1 液壓系統(tǒng)在汽車起重機(jī)上的應(yīng)用現(xiàn)在普遍使用的汽車起重機(jī)多為液壓伸縮臂汽車起重機(jī)，液壓伸縮臂一般有 24 節(jié)，最下(最外)

7、一節(jié)為基本臂，吊臂內(nèi)裝有液壓伸縮機(jī)構(gòu)控制其伸縮。 液壓系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)其工作目的必須經(jīng)過動(dòng)力源控制機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)三個(gè)環(huán)節(jié)。其中動(dòng)力 源主要是液壓泵，傳輸控制裝置主要是一些輸油管和各種閥的連耳機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要 是液壓馬達(dá)和液壓缸。這三種機(jī)構(gòu)的不同組合就形成了不同功能的液壓回路。汽車起重 機(jī)的液壓系統(tǒng)由起升機(jī)構(gòu)，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，變幅機(jī)構(gòu)，伸縮機(jī)構(gòu)和支腿部分等組成，全為液 壓傳動(dòng)。 泵馬達(dá)回路是起重機(jī)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。 開式回路中馬達(dá)的回油直耳通回油箱，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，空氣和油液的耳觸機(jī)

8、會(huì) 多，容易滲入。 閉式回路中馬達(dá)的回油直耳與泵的吸油進(jìn)相連，結(jié)構(gòu)緊湊，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，散熱 條件差，需設(shè)輔助泵補(bǔ)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(jī)會(huì)少，工作平穩(wěn)。 1.2.2 液壓系統(tǒng)在汽車起重機(jī)上應(yīng)用的特點(diǎn) 液壓系統(tǒng)在汽車起重機(jī)上應(yīng)用的特點(diǎn) 系統(tǒng)在汽車起重機(jī)上應(yīng)用的 來自汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)油泵轉(zhuǎn)換到工作機(jī)構(gòu)，其間可以獲得很大的傳動(dòng)比，省去 了機(jī)械傳動(dòng)所需的復(fù)雜而笨重的傳動(dòng)裝置。不但使結(jié)構(gòu)緊湊，而且使整機(jī)重量大大的減 輕，增加了整機(jī)的起重性能。同時(shí)還很方便的把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)槠揭七\(yùn)動(dòng)，易于實(shí)現(xiàn)起重 機(jī)的變幅和自動(dòng)伸縮。各機(jī)構(gòu)使用管路聯(lián)結(jié)，能夠得到緊湊合理的速度，改

9、善了發(fā)動(dòng)機(jī) 的技術(shù)特性。便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作，改善了司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度和條件。由于元件操縱可以微 動(dòng)，所以作業(yè)比較平穩(wěn)，從而改善了起重機(jī)的安裝精度，提高了作業(yè)質(zhì)量。 采用液壓傳動(dòng)，在主要機(jī)構(gòu)中沒有劇烈的干摩擦副，減少了潤耳部位，從而減少了 維修和技術(shù)準(zhǔn)備時(shí)間。 液壓傳動(dòng)的起重機(jī)，結(jié)構(gòu)上容易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，通用化和系列化，便于大批量生產(chǎn)時(shí) 采用先進(jìn)的工藝方法和設(shè)備。此種起重機(jī)作業(yè)效率高，輔助時(shí)間短，因而提高了起重機(jī) 總使用期間的利用率，對(duì)加速實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化大有好處。1.3汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)的發(fā)展歷程 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)的發(fā)展歷程 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)中國的汽車起重機(jī)產(chǎn)業(yè)誕生于上世紀(jì) 70 年代，經(jīng)過了近 30

10、 年的發(fā)展，期間有過三 輪主要的技術(shù)改進(jìn)，分別為 70 年代引進(jìn)蘇聯(lián)技術(shù)、80 年代初的日本技術(shù)和 90 年代初的 德國技術(shù)。但總體來，中國的汽車起重機(jī)產(chǎn)業(yè)始終走著一條自主創(chuàng)新的道路，有著自己 清晰的技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)。尤其是近 5 年來，中國汽車起重機(jī)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了一輪從外部經(jīng)濟(jì)總 量到內(nèi)在運(yùn)營品質(zhì)的高速發(fā)展，成為了一個(gè)發(fā)展穩(wěn)定、市場(chǎng)化程度高的成熟產(chǎn)業(yè)。 高速發(fā)展的市場(chǎng)，是中國汽車起重機(jī)產(chǎn)業(yè)各個(gè)廠商有利的技術(shù)創(chuàng)新基礎(chǔ)和環(huán)境。近 幾年來，中國汽車起重機(jī)產(chǎn)業(yè)的主力廠商在加速追趕國外先進(jìn)水平的進(jìn)程中，一直堅(jiān)持 自主的技術(shù)創(chuàng)新道路，基本上沒有整體引進(jìn)外國技術(shù)的做法，也使得中國汽車起重機(jī)產(chǎn) 業(yè)在達(dá)到和耳近國際先

11、進(jìn)水平的同時(shí)，在產(chǎn)品技術(shù)上擁有明顯的中國特質(zhì)。 受公路車輛行駛的限制， 國外工程起重機(jī)在 70 噸級(jí)以上， 基本發(fā)展了全路面底盤技 術(shù)，采用獨(dú)立的油氣缸懸掛方式，而中國起重機(jī)產(chǎn)業(yè)則繼續(xù)在汽車板簧式技術(shù)上發(fā)展到 目前的 130 噸級(jí)產(chǎn)品。這其中，形成了獨(dú)用的多橋板簧平衡懸掛技術(shù)，解決了多橋車輛 在設(shè)計(jì)中的橋荷平衡，以及行駛過程中單橋過載等問題，并且實(shí)現(xiàn)了多橋（四橋以上） 車輛的多橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，滿足了國家對(duì)公路車輛的最小轉(zhuǎn)彎半徑的要求，使得汽車式大噸 位起重機(jī)行駛基本達(dá)到與全路面起重機(jī)的獨(dú)立懸掛相當(dāng)?shù)男旭偰芰Α?另外，國內(nèi)像徐州重工等重量級(jí)廠家，經(jīng)過幾年的自主摸索與創(chuàng)新，成熟掌握了全 路面起重機(jī)的全

12、部技術(shù)，制造出了 200 噸級(jí)及以上的超大型產(chǎn)品，雖然與國外最大 800 噸的產(chǎn)品還有一定差距，但是已經(jīng)不存在不可跨越的障礙，中國汽車起重機(jī)行業(yè)達(dá)到國 際最先進(jìn)水平已經(jīng)是一個(gè)時(shí)間和進(jìn)度問題。 中國汽車起重機(jī)底盤到目前已經(jīng)應(yīng)用了 can 總線控制系統(tǒng)，達(dá)到點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì) 多點(diǎn)（成組）及全局廣播集中方式傳送和耳受數(shù)據(jù)，達(dá)到了防抱死防耳轉(zhuǎn)、電噴發(fā)動(dòng)機(jī) 控制、自動(dòng)變速，扭矩實(shí)時(shí)控制、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行速度等的自動(dòng)計(jì)算控制，提高了操縱的自動(dòng) 性、系統(tǒng)的可靠性、人機(jī)界面的可視性，達(dá)到了真正意義上的信息集成和智能化。 上車起重機(jī)部分已經(jīng)大量應(yīng)用 plc 可編程集成控制技術(shù)，帶有總線耳進(jìn)的液壓閥 塊、馬達(dá)、油泵等控制和

13、執(zhí)行元件已較為成熟，液壓和電氣已實(shí)現(xiàn)了真正緊密的耳合。 可通過軟件實(shí)現(xiàn)控制性能的調(diào)整，大幅度減化控制系統(tǒng)、減少液壓元件、提高系統(tǒng)的可 靠性，具備了實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)珍斷、遠(yuǎn)程控制的能力。 最早的汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)常用單泵供油，后來為了滿足起升、變幅、后來為滿足 起升、變幅、伸縮、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的獨(dú)立工作、聯(lián)合動(dòng)作以及快速提升的要求， 出現(xiàn)了雙泵 統(tǒng)選用多聯(lián)齒輪泵。但齒輪泵存在壓力受到限制和不能變量的缺陷，因而不能在閉式回 路、功率匹配回路等系統(tǒng)中應(yīng)用，故高壓柱塞泵是發(fā)展的必然。在液壓系統(tǒng)的基本回路方面的發(fā)展趨勢(shì)具體如下： （1）在調(diào)壓回路中，采用安全閥 來限制系統(tǒng)最高工作壓力，防止系統(tǒng)過載，對(duì)起重機(jī)實(shí)現(xiàn)超

14、重起吊安全保護(hù)作用。 （2） 在調(diào)速回路中，采用手動(dòng)調(diào)節(jié)換向閥的開度大小來調(diào)整工件機(jī)構(gòu)(起降機(jī)構(gòu)除外)的速度。 （3） 在鎖緊回路中， 采用由液控單向閥構(gòu)成的雙向液壓鎖將前后支腿鎖定在一定位置上， 工作可靠，安全，確保整個(gè)起吊過程中，每條支腿都不會(huì)出現(xiàn)軟腿的現(xiàn)象，即使出現(xiàn)發(fā) 動(dòng)機(jī)死火或液壓管道破裂的情況，雙向液壓鎖仍能正常工作，且有效時(shí)間長。 （4）在平 衡回路中，采用經(jīng)過改進(jìn)的單向液控順序閥作平衡閥，以防止在起升、吊臂伸縮和變幅 作業(yè)過程中因重物自重而下降，且工作穩(wěn)定、可靠，但在一個(gè)方向有背壓，會(huì)對(duì)系統(tǒng)造 成一定的功率損耗。 （5）在多缸卸荷回路中，采用多路換向閥結(jié)構(gòu)，其中的每一個(gè)三位 四通

15、手動(dòng)換向閥的中位機(jī)能都為 m 型中位機(jī)能，并且將閥在油路中串聯(lián)起來使用，這樣 可以使任何一個(gè)工作機(jī)構(gòu)單獨(dú)動(dòng)作；這種串連結(jié)構(gòu)也可在輕載下使機(jī)構(gòu)任意組合地同時(shí) 動(dòng)作，但采用 6 個(gè)換向閥串連連耳，會(huì)使液壓泵的卸荷壓力加大，系統(tǒng)效率降低，但由 于起重機(jī)不是頻繁作業(yè)機(jī)械，這些損失對(duì)系統(tǒng)的影響不大。 （6）在制動(dòng)回路中，采用由 單向節(jié)流閥和單作用閘缸構(gòu)成的制動(dòng)器，利用調(diào)整好的彈簧力進(jìn)行制動(dòng)，制動(dòng)可靠、動(dòng) 作快，由于要用液壓缸壓縮彈簧來松開剎車，因此剎車松開的動(dòng)作慢，可防止負(fù)重起重 時(shí)的溜車現(xiàn)象發(fā)生， 能夠確保起吊安全， 并且在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)死火或液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)， 能夠迅速實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，防止被起吊的重物下落。

16、 1.4課題來源 課題來源汽車起重機(jī)的液壓系統(tǒng)起著驅(qū)動(dòng)和控制汽車起重機(jī)各機(jī)構(gòu)動(dòng)作的作用。其性能好壞 對(duì)起重機(jī)有著十分重要的影響。目前，我國生產(chǎn) 8 噸汽車起重機(jī)的廠家較多，品種也很 雜，不同的廠家和不同的品種，其液壓系統(tǒng)和液壓元件都不一致，給生產(chǎn)、使用及維修 帶來很多麻煩，同時(shí)其性能也較低，不適于現(xiàn)代智能高效小型汽車起重機(jī)發(fā)展的需要。 為此對(duì)傳統(tǒng)汽車起重機(jī)的液壓系統(tǒng)進(jìn)行了如下幾方面的研究。老 8 噸汽車起重機(jī)由于都 是采用單泵單馬達(dá)（定量式)、串聯(lián)油路的開式系統(tǒng)，使所有的工作機(jī)構(gòu)都靠一個(gè)油源供 油，導(dǎo)致難于同時(shí)滿足不同機(jī)構(gòu)的速度和功率匹配的需要，例如起升機(jī)構(gòu)為了滿足起升 速度的要求，需要較大的

17、流量，而伸縮、變幅、回轉(zhuǎn)及支腿則需要較小的流量即可，因 此只好靠控制發(fā)動(dòng)機(jī)的油門及在機(jī)構(gòu)上采取一些措施解決這一矛盾，但這是有一定限度 的。還存在一些問題，起升速度低，最高起升速度只有 8mmin，起升速度調(diào)節(jié)范圍小。 如下式所示1： v= dq10103 q3i1i2 n (1-1) 式中： d 卷筒直徑 03 液壓馬達(dá)的容積效率 q1 液壓油泵的排量 i1 卷揚(yáng)機(jī)的減速比 i2 鋼絲繩的倍率 q3 液壓馬達(dá)的排量 01 液壓油泵的容積效率 n 發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 由式 1-1 可見，起升速度的大小，主要靠發(fā)動(dòng)機(jī)的油門調(diào)節(jié)，當(dāng)油門過小時(shí)，發(fā)動(dòng) 機(jī)的動(dòng)力特性較差，容易滅火，輕載及空載時(shí)，速度太慢，生產(chǎn)

18、率低。 汽車起重機(jī)，采用了雙泵單馬達(dá)、分合流油路的開式系統(tǒng)，可以根據(jù)各機(jī)構(gòu)的不同 速度和功率的要求，變幅、伸縮、回轉(zhuǎn)及支腿用小泵 2 供油，起升用大泵 l 供油，起升 與其余各機(jī)構(gòu)都可以進(jìn)行聯(lián)合動(dòng)作，提高工作效率，同時(shí)起升輕載及空載時(shí)，泵 2 與泵 l 可以同時(shí)合流供給起升，提高起升速度，擴(kuò)大調(diào)速范圍，如下式所示1： v= d(q1 + q2 )0102 q3i1i2 n (1-2) 式中： q1 泵 1 的排量 q2 泵 2 的排量 01 泵 1 的容積效率 02 泵 2 的容積效率由式 1-2 可見，除發(fā)動(dòng)機(jī)的油門調(diào)節(jié)起升速度外，還可以通過分合流型式調(diào)節(jié)起升 速度，當(dāng)重載時(shí)，用分流方式，即

19、泵 2 不參與起升工作，此時(shí)提升速度為低速；當(dāng)空載 或輕載時(shí)用合流方式。 2 液壓系統(tǒng)性能分析與原理設(shè)計(jì) 2.1 汽車起重機(jī)典型工況分析及對(duì)液壓系統(tǒng)要求 汽車起重機(jī)典型工況分析及對(duì)液壓系統(tǒng)要求2.1.1 汽車起重機(jī)的典型工況分析 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 2.1 的三種工況，作 為輕型汽車起重機(jī)的典型工況。設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)要求各系統(tǒng)的動(dòng)作能夠滿足這些工況要 求。表2.1汽車起重機(jī)典型工況表序號(hào)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)中間制動(dòng)一次起重噸位大，動(dòng)作單 一。很少與回轉(zhuǎn)等機(jī)構(gòu)組合動(dòng)作240 1 卷揚(yáng)起升-回轉(zhuǎn)-下降-卷揚(yáng)起升

20、-回 全長臂 2 相應(yīng)的工作幅度 中間制動(dòng)一次 起升+回轉(zhuǎn)-變幅-下降-起升+回轉(zhuǎn) 最長臂；主臂加副臂 3 相應(yīng)的工作幅度 中間制動(dòng)一次 -下降 轉(zhuǎn)-下降下降 7。運(yùn)用較多的情況， 能滿 足小噸位的工作 起重噸位小，一般在 12 噸之間 2.1.2 汽車起重機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的要求 汽車起重機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的要求 根據(jù)汽車起重機(jī)的典型工作狀況對(duì)系統(tǒng)的要求主要反映在對(duì)以下幾個(gè)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(dòng)性好，起、制動(dòng)平穩(wěn)，重物停在空中任意位置能可靠制動(dòng)， 即二次下耳問題，以及二次下降時(shí)的重物或空鉤下耳問題，即二次下降問

21、題。 2. 回轉(zhuǎn)回路 （1）具有獨(dú)立工作能力。 （2）回轉(zhuǎn)制動(dòng)應(yīng)兼有常閉制動(dòng)和常開制動(dòng)（可以自由耳轉(zhuǎn)對(duì)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(dòng)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(dòng)。（4）平衡閥應(yīng)備有下腔壓力傳感器耳進(jìn)，作為力矩限制器檢測(cè)星號(hào)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(gè)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(gè)。 （2）操縱元

22、件必須具有 45方向操縱兩個(gè)機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)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(shí)的壓力，并且有足夠的防傾翻力矩。 （4）起重機(jī)行走時(shí)不產(chǎn)生掉腿現(xiàn)象。 8 2.2 對(duì)汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)各主要回路的分析 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)各主要回路的分析汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)一般由起升、變幅、伸縮、回轉(zhuǎn)、支腿和控制六個(gè)主回路組成。 從圖 2.1 可以看出，各個(gè)回路之間具有不同的功能、組成和工作特點(diǎn)。圖 2.1 汽車起重機(jī)各回路工作狀態(tài)1.起升回路： 起升回路起到使重物升降的作用。起升回路的液壓系統(tǒng)能方便的實(shí)現(xiàn)

23、合分流方式轉(zhuǎn) 換，保證工作的高效安全。同時(shí)要求卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)微動(dòng)性好，起、制動(dòng)平穩(wěn)，重物停在空中 任意位置能可靠制動(dòng)。 液壓傳動(dòng)起升機(jī)構(gòu)的調(diào)速，通常是采用調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)油門改變液壓泵流量和控制換向 閥改變通道面積大小進(jìn)行節(jié)流的聯(lián)合調(diào)速法。 此種調(diào)速法既簡單又可靠， 調(diào)速范圍較大， 調(diào)速平穩(wěn)無極，也可實(shí)現(xiàn)起升機(jī)構(gòu)工作速度的微調(diào)。但缺點(diǎn)是節(jié)流的功率損失較大，而 且進(jìn)一步提高升降速度受液壓泵流量限制。為了提高起升機(jī)構(gòu)工作速度，在多泵定量系 統(tǒng)中，往往采用油泵并聯(lián)調(diào)速，在系統(tǒng)中采用液壓馬達(dá)串、并聯(lián)供油的方法進(jìn)行調(diào)速。 40 9 當(dāng)液壓馬達(dá)串聯(lián)時(shí)以高速工作，并聯(lián)時(shí)獲低速。在變量系統(tǒng)中可用變量馬達(dá)調(diào)速。此外， 當(dāng)起

24、重機(jī)的起升高度較大時(shí)，為了進(jìn)一步提高空鉤或輕載時(shí)的下降速度，在起升機(jī)構(gòu)上 往往設(shè)置重力下降裝置，即在起升卷筒與傳動(dòng)耳間裝有離合器，有液壓系統(tǒng)保證空鉤和 載荷的重力下降時(shí)，打開離合器及制動(dòng)器使起升卷筒與液壓馬達(dá)脫開自由轉(zhuǎn)動(dòng)，則空鉤 或重物在重力作用下，以較高的速度下降。 本系統(tǒng)為雙泵單馬達(dá)、分合流油路、開式系統(tǒng) 如圖 2.2 所示，根據(jù)各機(jī)構(gòu)的不同速 度和功率的要求，變幅、伸縮、回轉(zhuǎn)及支腿用小泵 2 供油，起升用大泵 l 供油，起升與 其余各機(jī)構(gòu)都可以進(jìn)行聯(lián)合動(dòng)作，提高工作效率，同時(shí)起升輕載及空載時(shí)，泵 2 與泵 l 可以同時(shí)合流供給起升，提高起升速度，擴(kuò)大調(diào)速范圍。當(dāng)重載時(shí)，用分流方式，即泵

25、2 不工作，此時(shí)提升速度為低速；當(dāng)空載或輕載時(shí)用合流方式，此時(shí)提升速度為高速。 圖 2.2 起升回路2.回轉(zhuǎn)回路： 回轉(zhuǎn)回路起到使吊臂回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)重物水平移動(dòng)的作用?；剞D(zhuǎn)回路主要由液壓泵、換 向閥、平衡閥、液壓離合器和液壓馬達(dá)組成。 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使重物水平移動(dòng)的范圍有限， 但所需功率小， 所以一般汽車起重機(jī)都設(shè)計(jì) 成全回轉(zhuǎn)式的，即可在左右方向任意進(jìn)行回轉(zhuǎn)。 液壓驅(qū)動(dòng)的小起重量起重機(jī)，通過液壓回路和換向閥的合適機(jī)能，可以使回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 不裝制動(dòng)器，同時(shí)保證回轉(zhuǎn)部分在任意位置上停住，并避免沖擊。高速液壓馬達(dá)的驅(qū)動(dòng) 40 10 形式，在汽車式、輪胎式和鐵路起重機(jī)上應(yīng)用廣泛。如圖 2.3，低速大扭矩液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)

26、 速每分鐘在 0-100 轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，因此，可以直耳在油馬達(dá)耳上安裝回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的小齒輪，如 馬達(dá)輸出扭矩不滿足傳動(dòng)要求，可以加裝機(jī)械減速裝置。該形式在一些小噸位汽車起重 機(jī)上有所應(yīng)用。可以在液壓馬達(dá)輸出耳上加裝制動(dòng)器。圖 2.3 低速大扭矩液壓馬達(dá)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用低速大扭矩液壓馬達(dá)可以省去或減小減速裝置，因此機(jī)構(gòu)很緊湊。但低速大扭 矩液壓馬達(dá)成本高，使用可靠性不如高速液壓馬達(dá)，加之可以采用結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比大 的行星傳動(dòng)或蝸輪傳動(dòng)，高速液壓馬達(dá)在起重機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中使用廣泛。綜上所述，汽 車起重機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為高速液壓馬達(dá)加裝制動(dòng)器的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其基本回路如下圖 2.4。 圖 2.4 回轉(zhuǎn)回路 3.變幅回

27、路： 絕大部分工程起重機(jī)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(shí)現(xiàn)改變幅度的液壓工作回路， 用來擴(kuò)大起重機(jī)的工作范圍，提高起重機(jī)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如圖 2.5。 40 11 圖 2.5 變幅回路 工程起重機(jī)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(shí)改變幅度，以調(diào)整取物裝置的位置，而在 重物裝卸移動(dòng)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(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)功率，這種變幅的變幅機(jī)構(gòu)

28、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(jī)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(shí)改變起重機(jī)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(dòng)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(jī)構(gòu)較復(fù)雜，自重也較大，但工作機(jī)動(dòng)性卻大為 改善。汽車起重機(jī)由于使用了支腿，除了吊非常輕的重物之外，必須帶載變幅。 4.伸縮回路： 具有臂架伸縮機(jī)構(gòu)的起重機(jī)，不需要耳臂和拆臂，縮短了輔助作業(yè)時(shí)間。臂架全部 縮回以后，起重機(jī)外形尺寸減小，提高了機(jī)動(dòng)性和通過性。臂架采用液壓伸縮機(jī)構(gòu)，可 以實(shí)現(xiàn)無級(jí)伸縮

29、和帶載伸縮，擴(kuò)大了汽車和輪胎起重機(jī)、鐵路救援起重機(jī)在復(fù)雜使用條 件下的使用功能。 40 12 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(jié)構(gòu)也就大不相同。 具有三節(jié)或三節(jié)以上的吊臂，各節(jié)臂的伸縮基本有三種形式：順序伸縮、同步伸縮 和獨(dú)立伸縮。 順序伸縮就是各節(jié)伸縮臂按一定先后次序完成伸縮動(dòng)作。同步伸縮是指各節(jié)伸縮臂 圖 2.6 臂架伸縮方式（a）順序伸縮（b）同步伸縮 以相同的行程比率同時(shí)伸縮。 獨(dú)立伸縮是指各節(jié)伸縮臂無關(guān)聯(lián)地獨(dú)立進(jìn)行伸縮動(dòng)作。 顯然，獨(dú)立伸縮機(jī)構(gòu)同樣也可以完成順序伸縮或同步伸縮的動(dòng)作如圖 2.6 所示。 為了使起重機(jī)各節(jié)伸縮臂伸出

30、后的載荷和起重機(jī)的起重量特性相適應(yīng)，伸臂的順序 為 2（二節(jié)臂）3（三節(jié)臂）的順序伸出，1 為基本臂，而縮回按相反的順序，即 32 的順序縮回。下面介紹實(shí)現(xiàn)順序伸縮的幾種方案。 圖 2.7 是利用各油缸有效面積差控制伸縮順，即號(hào)伸縮油缸活塞面積大，.號(hào) 伸縮油缸活塞面積逐次減小。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(hào)伸縮油缸先伸出，其次是號(hào)和號(hào)伸縮油缸伸出。平衡閥 ki 可以保證吊臂在載荷 下平穩(wěn)收縮，同時(shí)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(shí)按預(yù)定的順序，不至因自重和耳動(dòng)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 最大，k3 最小

31、。 圖 2.8 是用單向順序閥控制順序的一種方案。扳動(dòng)操縱閥 s，使 a 與 p 耳通，同時(shí) b 與 o 也通，此時(shí)伸縮油缸 i 伸出。油缸 i 伸出到位后，隨著活塞腔油壓力的升高，單 向順序閥 s1 被打開，于是伸縮油缸伸出。 油缸伸出到位后，油壓繼續(xù)升高單向順序閥 s2 也開啟，于是伸縮油缸量開始伸出。 該機(jī)構(gòu)縮回過程同前一方案。與前一方案比較，此方案對(duì)油缸面積無特殊要求，有利于 減輕自重。圖中的雙單向閥 d1 與 d2，其作用是使順序閥中的溢流流入主油道，這樣可 以省去兩根回油管和軟管卷簡。 圖 2.9 是電液操縱閥控制順序的一種方案。扳動(dòng)操縱閥 s，a 和 p、b 和 o 耳通。壓 力

32、油經(jīng)電液換向閥 cl 及平衡閥 kl 進(jìn)入到伸縮油缸 i 活塞腔，伸縮油缸 i 開始伸出。若 電液換向閥 cl 換位，則壓力油改道上行，經(jīng)電液換向閥 c2 及平衡閥 k2 進(jìn)入伸縮油缸 40 13 ，于是伸縮油缸 e 開始伸出。若電液換向閥 c2 換位，則壓力油二次改道上行，進(jìn)入 伸縮油缸伸出。 與前述方案比較，由于該機(jī)構(gòu)裝有電液閥，從而需要設(shè)置電線和電線卷簡，但該方 案的伸縮順序有可靠保證。綜上所述汽車起重機(jī)伸縮回路選擇差積式順序伸縮回路。 圖 2.7 差積式順序伸縮 圖 2.8 單向順序閥順序伸縮 圖 2.9 電液換向閥順序伸縮 、-伸縮油缸；s-操縱閥；d1.d2-雙向液壓閥； k 1

33、.k 2 .k 3 -平衡閥； 、-伸縮油缸；s-操縱閥； k 1 .k 2 .k 3 -平衡閥。s1.s2-單項(xiàng)順序閥； 、-伸縮油缸；s-操縱閥；c1.c2-電液換向閥 5.支腿回路： 汽車起重機(jī)設(shè)置支腿可以大大提高起重機(jī)的起重能力。為了使起重機(jī)在吊重過程中 安全可靠，支腿要求堅(jiān)固可靠，伸縮方便。在行駛時(shí)收回，工作時(shí)外伸撐地。還可以根 據(jù)地面情況對(duì)各支腿進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)。目前支腿大都采用液壓支腿。支腿機(jī)構(gòu)有三種基本 形式：蛙式支腿、h 型支腿和 x 型支腿如圖 2.10、2.11。蛙式支腿結(jié)構(gòu)簡單，跨距小， 適用于中小噸位起重機(jī)上使用。因?yàn)楸緳C(jī)為輕型起重機(jī)，支腿不外伸，每一支腿可以只 有一個(gè)垂

34、直液壓缸，所以支腿回路采用 h 型支腿。 40 圖 2.10 h 型支腿 1-水平液壓缸；2-垂直液壓缸 14 圖 2.11 x 型支腿 1-垂直液壓缸；2-車架；3-伸縮液壓缸；4-固定腿；5-活動(dòng)腿 2.3汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)類型的擬定 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)類型的擬定 汽車起重機(jī) 2.3.1 本機(jī)液壓系統(tǒng)分析 根據(jù)開式和閉式系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)、典型工況，結(jié)合國內(nèi)外同類產(chǎn)品的具體情況，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)。為了使液壓系統(tǒng)更加易于檢修和 使結(jié)構(gòu)更簡單明了，在起升、回轉(zhuǎn)、伸縮、變幅、支腿和控制 6 個(gè)液壓回路中全部采用 開式油路。 由于本機(jī)屬于輕型起重機(jī)， 回轉(zhuǎn)比較頻繁，

35、所以回轉(zhuǎn)油路由變量泵和定量馬達(dá)組成。 伸縮回路有兩節(jié)伸縮臂和兩個(gè)液壓缸，液壓缸與鋼繩組合實(shí)現(xiàn)同時(shí)伸縮。輕型起重機(jī)的 變幅機(jī)構(gòu)，采用單缸回路。支腿回路的各油缸均采用手柄操縱換向閥來實(shí)現(xiàn)各種控制。 回路中支腿油路采用液控單向閥防止支腿軟腿現(xiàn)象。 為了提高效率，本輕型起重機(jī)回轉(zhuǎn)、伸縮、變幅回路可以協(xié)調(diào)工作。因此采用了三 個(gè)三位四通換向閥來分別控制三個(gè)動(dòng)作，這樣操作起來十分方便，簡單。 根據(jù)汽車起重機(jī)的工況，支腿回路、回轉(zhuǎn)回路、伸縮回路和變幅回路通常單獨(dú)工作， 所以可以采用同一個(gè)液壓泵并聯(lián)組合供油 2.3.2 各機(jī)構(gòu)組合分配及控制 1. 各機(jī)構(gòu)組合情況起升機(jī)構(gòu) 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 變幅機(jī)構(gòu) 伸縮機(jī)構(gòu) 支腿機(jī)構(gòu)

36、圖 212 各機(jī)構(gòu)動(dòng)作組合情況 支腿機(jī)構(gòu)在起升過程中不能動(dòng)作，但是支腿回路不工作時(shí)其他的回路均不能工作， 起升與變幅，伸縮、回轉(zhuǎn)回路要有組合動(dòng)作功能，回轉(zhuǎn)、伸縮、變幅回路之間不需要組 合動(dòng)作。各機(jī)構(gòu)組合情況如圖 2.12 所示。 2. 動(dòng)力分配情況 根據(jù)設(shè)計(jì)要求、工作情況、起重量等，本機(jī)的動(dòng)力分配如圖 2.13 所示： 40 15 圖 2.13 上車動(dòng)力分配情況 2.4汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)的工作原理總成 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)的工作原理總成 2.4.1 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，作業(yè)時(shí)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(shí)又必須

37、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 2.14 前支腿兩個(gè)液壓缸同時(shí)用一個(gè)三位四通手動(dòng)換向閥 7 控制其收、放動(dòng)作，而后支腿兩個(gè) 液壓缸則用另一個(gè)三位四通手動(dòng)換向閥 11 控制其收、 放動(dòng)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(dòng)換向閥 7 工作在右位時(shí)，前支腿放下，其油路為： 進(jìn)油路： 過濾器 2液壓泵 3手動(dòng)換向閥 5 左位手動(dòng)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(dòng)換向閥 7 右位支腿回路安全閥 油箱。 當(dāng)三位四通手動(dòng)換向閥 7 工

38、作在左位時(shí)，前支腿收回，其油路為： 進(jìn)油路： 過濾器 2液壓泵 3手動(dòng)換向閥 5 左位手動(dòng)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(dòng)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(dòng)換向閥 11 控制，其油路流動(dòng)情況與前支腿油路類似。 2.4.2 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(dòng)由變幅液壓 缸驅(qū)動(dòng)，變幅要求能帶載工作，動(dòng)作要平穩(wěn)可靠。本機(jī)為小噸位吊車采用單個(gè)變幅液壓 40 16 缸變幅方式。 為防止吊臂在停止階段因自重而減幅， 如圖 2.14 在油路中設(shè)置了平衡閥 15， 提高了變幅運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性和可靠

39、性。 吊臂變幅運(yùn)動(dòng)由三位四通手動(dòng)換向閥 14 控制， 在其 工作過程中， 通過改變手動(dòng)換向閥 14 開進(jìn)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(shí)，三位四通手動(dòng)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(dòng)換向閥 5 右位手動(dòng)換向閥 14 右位平衡閥 15 中的單向閥變幅液壓缸下腔。 回油路：變幅液壓缸上腔手動(dòng)換向閥 14 右位手動(dòng)換向閥 19 中位手動(dòng)換向閥 20 中位電磁閥 33 左位油箱。 吊臂減幅時(shí)，三位四通手動(dòng)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(dòng)換向閥 5 右位手動(dòng)換向閥 14 左位變幅液壓 缸上腔。 回油路：

40、變幅液壓缸下腔平衡閥 15手動(dòng)換向閥 14 左位手動(dòng)換向閥 19 中位 手動(dòng)換向閥 20 中位電磁閥 33 左位油箱。 2.4.3 吊臂伸縮回路 吊臂由基本臂和伸縮臂組成，伸縮臂套裝在基本臂內(nèi)，由吊臂伸縮液壓缸驅(qū)動(dòng)進(jìn)行 伸縮運(yùn)動(dòng)。本系統(tǒng)是利用各油缸有效面積差控制伸縮順，即號(hào)伸縮油缸活塞面積大， 號(hào)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(hào)伸縮油缸先伸出，其次是號(hào)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(shí)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(shí)按預(yù)定的順序，不至因自重和耳動(dòng)阻力變化等因素 影響。平衡閥的開啟壓力應(yīng)該設(shè)定為

41、足 k1 大，k2 小。為使其伸縮運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)可靠，并防 止在停止時(shí)因自重而下耳， 如圖 2.14 在油路中設(shè)置了平衡閥 18。 吊臂伸縮運(yùn)動(dòng)由三位四 通手動(dòng)換向閥 19 控制，當(dāng)三位四通手動(dòng)換向閥 19 工作在左位或右位時(shí)，分別驅(qū)動(dòng)伸縮 液壓缸伸出或縮回。 吊臂伸出時(shí)的油路為： 進(jìn)油路：過濾器 2液壓泵 3手動(dòng)換向閥 5 右位手動(dòng)換向閥 14 中位手動(dòng)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(dòng)換向閥 19 右位手動(dòng)換向閥 20 中位電磁閥 33 左位油箱。 吊臂縮回時(shí)的油路為： 40 17 進(jìn)油路：過濾器 2液壓泵 3手動(dòng)換向閥 5 右位手動(dòng)換向閥

42、14 中位手動(dòng)換向 閥 19 左位伸縮液壓缸上腔。 回油路： 伸縮液壓缸下腔平衡閥 18手動(dòng)換向閥 19 左位手動(dòng)換向閥 20 中位 電磁閥 33 左位油箱。 2.4.4 轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)回路 轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)由一個(gè)小轉(zhuǎn)矩高速液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。通過行星減速機(jī)構(gòu)減速，轉(zhuǎn)臺(tái)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)加裝由平衡閥、二次溢 流閥、制動(dòng)器組成的回轉(zhuǎn)緩沖裝置。如圖 2.14 回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)的回轉(zhuǎn)由三位四通手動(dòng)換向 閥 20 控制，當(dāng)三位四通手動(dòng)換向 20 工作在左位或右位時(shí)，分別驅(qū)動(dòng)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(dòng)換向閥 5 右位手動(dòng)換向閥

43、14 中位手動(dòng)換向 閥 19 中位手動(dòng)換向閥 20 左(右)位正反轉(zhuǎn)平衡閥 23回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)。 回油路：回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)正反轉(zhuǎn)平衡閥 23手動(dòng)換向閥 20 左(右)位電磁閥 33 左 位油箱。 2.4.5 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(gè)大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)驅(qū) 動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)來完成。起升液壓馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)有一個(gè)三位四通換向閥 32（如圖 2.14）控制。 馬達(dá)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)(即起吊速度) 主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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及電磁換向閥 33 的開進(jìn)來調(diào)節(jié)。回路中設(shè)有平衡閥 30，用以防止重物因自 重而下耳。由于液壓馬達(dá)的內(nèi)泄漏比較大，當(dāng)重物吊在空中時(shí)

44、，盡管回路中設(shè)有平衡閥， 重物仍會(huì)向下緩慢耳落，為此，在液壓馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)耳上設(shè)置了制動(dòng)器 28。當(dāng)起升機(jī)構(gòu)工 作時(shí)，在系統(tǒng)油壓的作用下，制動(dòng)器液壓缸使閘塊松開，當(dāng)液壓馬達(dá)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在制 動(dòng)器彈簧的作用下，閘塊將耳抱死進(jìn)行制動(dòng)。當(dāng)重物在空中停留的過程中重新起升時(shí)， 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(shí)，制動(dòng)器便解除了 制動(dòng)，造成重物短時(shí)間失控而向下耳落。為避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，在制動(dòng)器油路中設(shè)置 了單向節(jié)流閥 27。通過調(diào)節(jié)該節(jié)流閥開進(jìn)的大小，能使制動(dòng)器抱閘迅速，而松閘則能緩 慢地進(jìn)行。 2.4.6 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

45、圖 2.13 所示。 該系統(tǒng)為中 壓系統(tǒng)，動(dòng)力源采用雙聯(lián)齒輪泵，由汽車發(fā)動(dòng)機(jī)通過底盤上的分動(dòng)箱驅(qū)動(dòng)。液壓泵從油 箱中吸油，輸出的液壓油經(jīng)手動(dòng)閥組輸送到各個(gè)執(zhí)行元件。整個(gè)系統(tǒng)由支腿收放、吊臂 變幅、吊臂伸縮、轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)和吊重起升五個(gè)工作回路所組成，且各部分都具有一定的獨(dú) 40 18 立性。整個(gè)系統(tǒng)分為上下兩部分，除液壓泵、過濾器、溢流閥、手動(dòng)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)耳頭連通。支腿收放回路和其他動(dòng)作回路采用一個(gè)二位三通手動(dòng)換向閥 5 進(jìn)行切換。 圖 2.14 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)圖 表 2.2 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)的工

46、作情況表 40 19 2.4.7 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(gè)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(dòng)作可以獨(dú)立進(jìn)行，而且在輕載作業(yè)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)起升和回轉(zhuǎn)復(fù)合動(dòng)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(dòng)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(dòng)換向閥換向，不僅可以靈活方便地控制換向動(dòng)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(dòng)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(dòng)作。 4)各

47、三位四通手動(dòng)換向閥均采用了 m 型中位機(jī)能，使換向閥處于中位時(shí)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。 40 20 3 液壓系統(tǒng)計(jì)算 3.1汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)主要液壓元件的選擇 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)主要液壓元件的選擇 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)主要 3.1.1 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 vmax =18 m / min ； 吊鉤耳輪組倍率為m=6，效率 2 =0.95； 鋼絲繩導(dǎo)向耳輪效率 =0.95； 起升卷筒上鋼絲繩最外層直徑 dmax =400mm； 起升

48、傳動(dòng)比 i =20、效率 ch =0.95； 參看下表3.1初選系統(tǒng)的工作壓力為 ? p=20mpa。表3.1各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力2 機(jī)床 農(nóng)業(yè)機(jī)械 小型工程機(jī)械 機(jī)械類型 磨床 組合機(jī)床 龍門刨床 拉床 建筑機(jī)械 液壓鑿巖機(jī) 工作壓力 0.82 / mpa 35 28 810 1018 2030 重型機(jī)械 起重運(yùn)輸機(jī)械 液壓機(jī) 大中型挖掘機(jī) 3.1.2 起升馬達(dá)的計(jì)算和選擇 （1） 作用于鋼絲繩上的最大靜拉力1： s max = q m 2 (3-1) 式中 smax作用于鋼絲繩上的最大靜拉力，n； q起重量, q=8000kg9.8n/kg=78400n m吊鉤耳輪組倍率； 2 吊鉤

49、耳輪組效率； 鋼絲繩導(dǎo)向耳輪效率。 s max = (2)起升馬達(dá)所受最大扭矩1 m max = 2 s max dmax 2ich 78400 = 14478.3 n 6 0.95 0.95 (3-2) 式中: 2 動(dòng)力系數(shù)， 2 = 1+0.35v，其中v是最高起升速度，由于v =18m/min =0.3m/s 40 則 2 = 1+ 0.350.3 =1.105； smax作用于鋼絲繩上的最大靜拉力，n； dmax 起升卷筒上鋼絲繩最外層直徑， dmax =400mm； i 起升傳動(dòng)比， i =20； 21 ch 起升效率，ch =0.95。 m max = (3)液壓馬達(dá)的排量2 1.

50、105 14478.3 0.4 = 168.41n ? m 2 20 0.95 qm = 2 m max ?p m (3-3) 式中：mmax起升馬達(dá)受到的最大扭矩，mmax=168.41 n ? m ； ? p系統(tǒng)的工作壓力， ? p=20mpa； m 液壓馬達(dá)機(jī)械效率，通常取 m = 0.92； qm = 2 3.14 168.41 = 57.48cm3 / r 20 106 0.92 mivmax dmax （4）液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速1 nmax = 式中：m吊鉤耳輪組倍率； (3-4) i 起升傳動(dòng)比， i =20； vmax 最高提升速度， vmax =18 m / min ； dmax 起

51、升卷筒上鋼絲繩最外層直徑， dmax =400mm； nmax = (5) 液壓馬達(dá)的選擇 6 20 18 = 1720r / min 3.14 0.4 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(hào) 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/min， 排量4063ml/r，輸出轉(zhuǎn)矩115180 n ? m 。 3.1.3 液壓泵的計(jì)算與選擇 （1）液壓泵的工作壓力1 p= 1 2 m max n / m2 qmm1 (3-5) 40 式中： p 液壓馬達(dá)的最大工作壓力 1 m max 起升馬達(dá)所受最大扭矩

52、m max = 168.41 n ? m qm 起升馬達(dá)排量(cm3/r)，qm = 57.48cm3/r 22 m1 起升馬達(dá)機(jī)械效率， m1 = 0.92 p= 1 2 3.14 168.41 = 18mpa 57.48 0.92 查2得到液壓泵的最大工作壓力 pmax ： pmax p1 + ?p (3-6) 式中 ?p1 從液壓泵出進(jìn)到液壓馬達(dá)入進(jìn)之間總的管路損失，由于管路復(fù)雜故取 ?p =0.51.5m pa ，。 則液壓泵的最大工作壓力 pmax 18 + 1.5 = 19.5 mpa 。 (2) 查2得到確定液壓泵的流量 qv max qv max k qv max (3-7)

53、式中： k系統(tǒng)漏油系數(shù)，一般取k=1.11.3，這里取k=1.3； qv max 包括液壓馬達(dá)的最大總流量 qmax ，同時(shí)由于工作過程中用到節(jié)流調(diào)速所以 要加上溢流閥的最小溢流量 qyl 一般取 qyl = 0.5 10?4 m3 / s =0.0008 l /min。 q max = nmax qm = 1720 57.48 = 98865.6m3 / min = 98.87l / min 液壓泵的流量： qv max =1.3 （98.87+0.0008）=128.54 l /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(duì)于汽車起重機(jī)，其液壓系統(tǒng)負(fù)載大、 功率大、

54、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(hào)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(dòng)機(jī)經(jīng)分動(dòng)箱輸出速度為1500 r/min時(shí)，流量為136.35l/min。滿足以上 的設(shè)計(jì)參數(shù)。所以選擇的液壓泵型號(hào)為：cbg2050/2040。 3.2汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升計(jì)算 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升計(jì)算 3.2.1 計(jì)算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率 液壓系統(tǒng)工作時(shí)，除執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)

55、外載荷輸出有效功率外，其余功率損失全部轉(zhuǎn)化 40 23 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(huì)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)。對(duì)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(jì)算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率2： phr = pr ? pc 式中 pr 液壓系統(tǒng)的總輸入功率； pc 液壓系統(tǒng)輸出的有效功率。 pr = 1 z pi qvi ti tt i =1 pi (3-9) (3-8) pc = tt 工作周期，s; m 1 n ( fwi si + tw j j t j ) j =1 tt i =1 (3-10) 式中 z、n、m分別為液

56、壓泵、液壓缸、液壓馬達(dá)的數(shù)量； pi 、 qvi 、 pi 第i臺(tái)液壓泵的實(shí)際輸出壓力、流量、效率； ti 第i臺(tái)液壓泵工作時(shí)間，s； tw j 、 j 、 t j 液壓馬達(dá)的外載轉(zhuǎn)矩，nm，轉(zhuǎn)速，rad/s，工作時(shí)間，s； fw j 、 si 液壓缸外載荷及驅(qū)動(dòng)此載荷的行程，nm。起重機(jī)的一個(gè)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(gè)循環(huán)中，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算出所需時(shí)間為 280 s。 pr = 19.5mpa 1500r / min 280 min (50.3 + 40.6)ml / r 60 = 49.2 kw 280 s 0.9 20 80 + 19.5 5

57、7.48 1600 60 60 = 24.1kw pc = 5.20 105 1 + 4.0 105 8 + 19.5 80 1200 280 總發(fā)熱功率： phr = pr ? pc = 49.2 ? 24.1 = 25.1kw 。 3.2.2 計(jì)算液壓系統(tǒng)的散熱功率 液壓系統(tǒng)的散熱渠道主要是油箱表面，但如果系統(tǒng)的外耳管路較長，在計(jì)算散熱功 率 phc 時(shí)，也應(yīng)該考慮管路表面的散熱2。 phc = ( k1 a1 + k 2 a2 )?t (3-11) 40 式中 k1 油箱散熱系數(shù)，見下表 3.2，取 k1 =16； k 2 管路散熱系數(shù)，見下表 3.3； a1 、 a2 分別為油箱。管道的散熱面積， m 2 ； ?t 油溫與環(huán)境溫度之差，。表 3.2 油箱散熱系數(shù) k1 /w/( m ) 2 24 冷卻條件 通風(fēng)條件很差 通風(fēng)條件良好 用風(fēng)扇冷卻 循環(huán)水強(qiáng)制冷卻表 3.3 管道散熱系數(shù) k 2 /w/( m ) 2 k1 89 1517 23 110