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

1、. . . . 科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè) 設(shè) 計(jì)( 論 文)論文題目: 汽車(chē)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(zhuān)業(yè):機(jī)電一體化技術(shù)班級(jí):機(jī)電五班學(xué)生: 玉帥學(xué)號(hào):6指導(dǎo)教師:建國(guó)2012年7月窗體底端汽車(chē)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(chē)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(kāi)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

2、了三鉸點(diǎn)受力模型的建立和分析，以與對(duì)變幅液壓缸的穩(wěn)定性進(jìn)行校核。設(shè)計(jì)的汽車(chē)起重機(jī)能夠滿(mǎn)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(chē)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(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。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(guó)是世界上使用工程起重機(jī)最大的國(guó)家之一。近年來(lái)，隨著工程建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，起重安裝工程量越來(lái)越大，吊裝

3、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(chē)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(chē)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(chē)起重機(jī)已經(jīng)成為各起重機(jī)生產(chǎn)廠(chǎng)家主要發(fā)展對(duì)象。中國(guó)的汽車(chē)起重機(jī)產(chǎn)業(yè)誕生于上世紀(jì) 70 年代，經(jīng)過(guò)了近 30 年的發(fā)展，期間有過(guò)三輪主要的技術(shù)改進(jìn)，分別為 70 年代引進(jìn)聯(lián)技術(shù)、80 年代初的日本技術(shù)和 90 年代初的德國(guó)技術(shù)。但總體來(lái)，中國(guó)的汽車(chē)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

4、絡(luò)。尤其是近 5 年來(lái)，中國(guó)汽車(chē)起重機(jī)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了一輪從外部經(jīng)濟(jì)總量到在運(yùn)營(yíng)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(chē)起重機(jī)的液壓系統(tǒng)起著驅(qū)動(dòng)和控制汽車(chē)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(guó)生產(chǎn) 8 噸汽車(chē)起重機(jī)的廠(chǎng)家較多，品種也很雜，不同的廠(chǎng)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)、使用與維修帶來(lái)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(chē)起重機(jī)發(fā)展的需要。本課題主要針對(duì)汽車(chē)起重機(jī)的功能、組成和工作特點(diǎn)，結(jié)合汽車(chē)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(chē)起重機(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)

5、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(guò)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(chē)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(mǎn)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(chē)起重機(jī)簡(jiǎn)介汽汽車(chē)起重機(jī)是一種將起重作業(yè)部分安裝在汽車(chē)通用或?qū)Ｓ玫妆P(pán)上、具有載重汽車(chē)行駛性能的

6、輪式起重機(jī)。根據(jù)吊臂結(jié)構(gòu)可分為定長(zhǎng)臂、耳長(zhǎng)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(chē)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(zhǎng)度、吊臂全縮長(zhǎng) 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(chē)起重機(jī)上應(yīng)用與其特點(diǎn)1.2.1 液壓系統(tǒng)在汽車(chē)起重機(jī)上的應(yīng)用現(xiàn)在普遍使用的汽車(chē)起重機(jī)多為液壓伸縮臂汽車(chē)起重機(jī)，液壓伸縮臂一般有 24 節(jié)，最下(最外)一節(jié)為基本臂，吊臂裝有液壓伸縮機(jī)構(gòu)控制其伸縮。液壓系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)其工作目的必

7、須經(jīng)過(guò)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(chē)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(kāi)式回路和閉式回路兩種。開(kāi)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與沉淀過(guò)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)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

8、差，需設(shè)輔助泵補(bǔ)充泄漏和冷卻。而且要求過(guò)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(chē)起重機(jī)上應(yīng)用的特點(diǎn)液壓系統(tǒng)在汽車(chē)起重機(jī)上應(yīng)用的特點(diǎn)系統(tǒng)在汽車(chē)起重機(jī)上應(yīng)用的來(lái)自汽車(chē)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

9、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(méi)有劇烈的干摩擦副，減少了潤(rùn)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(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)的發(fā)展歷程汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)的發(fā)展歷程汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)中國(guó)的汽車(chē)起重機(jī)產(chǎn)業(yè)誕生于上世紀(jì) 70 年代，經(jīng)過(guò)了近 30 年的發(fā)展，期間有過(guò)三輪主要的技術(shù)改進(jìn)，分別為 70 年代引進(jìn)聯(lián)技術(shù)、80 年代初的日本技術(shù)和 90 年代初的德國(guó)技術(shù)。但總體來(lái)，

10、中國(guó)的汽車(chē)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(lái)，中國(guó)汽車(chē)起重機(jī)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了一輪從外部經(jīng)濟(jì)總量到在運(yùn)營(yíng)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(guó)汽車(chē)起重機(jī)產(chǎn)業(yè)各個(gè)廠(chǎng)商有利的技術(shù)創(chuàng)新基礎(chǔ)和環(huán)境。近幾年來(lái)，中國(guó)汽車(chē)起重機(jī)產(chǎn)業(yè)的主力廠(chǎng)商在加速追趕國(guó)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(méi)有整體引進(jìn)外國(guó)技術(shù)的做法，也使得中國(guó)汽車(chē)起重機(jī)產(chǎn)業(yè)在達(dá)到和耳近國(guó)際先進(jìn)水平的同時(shí)，在產(chǎn)品技術(shù)上擁有明顯的中國(guó)特質(zhì)。受公路車(chē)輛行駛的限制，國(guó)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(pán)技術(shù)，采用獨(dú)立的油氣缸懸掛方

11、式，而中國(guó)起重機(jī)產(chǎn)業(yè)則繼續(xù)在汽車(chē)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(chē)輛在設(shè)計(jì)中的橋荷平衡，以與行駛過(guò)程中單橋過(guò)載等問(wèn)題，并且實(shí)現(xiàn)了多橋（四橋以上）車(chē)輛的多橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，滿(mǎn)足了國(guó)家對(duì)公路車(chē)輛的最小轉(zhuǎn)彎半徑的要求，使得汽車(chē)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?。另外，?guó)像重工等重量級(jí)廠(chǎng)家，經(jīng)過(guò)幾年的自主摸索與創(chuàng)新，成熟掌握了全路面起重機(jī)的全部技術(shù)，制造出了 200 噸級(jí)與以上的超大型產(chǎn)品，雖然與國(guó)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(guó)汽車(chē)起重機(jī)行業(yè)達(dá)到國(guó)際最先進(jìn)水平已經(jīng)是一個(gè)時(shí)間

12、和進(jìn)度問(wèn)題。中國(guó)汽車(chē)起重機(jī)底盤(pán)到目前已經(jīng)應(yīng)用了 CAN 總線(xiàn)控制系統(tǒng)，達(dá)到點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)（成組）與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(chē)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(xiàn)耳進(jìn)的液壓閥塊、馬達(dá)、油泵等控制和執(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?？赏ㄟ^(guò)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(chē)起重

13、機(jī)液壓系統(tǒng)常用單泵供油，后來(lái)為了滿(mǎn)足起升、變幅、后來(lái)為滿(mǎn)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)作以與快速提升的要求，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(lái)限制系統(tǒng)最高工作壓力，防止系統(tǒng)過(guò)載，對(duì)起重機(jī)實(shí)現(xiàn)超重起吊安全保護(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(kāi)度大小來(lái)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

14、個(gè)起吊過(guò)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(zhǎng)。（4）在平衡回路中，采用經(jīng)過(guò)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(guò)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(lái)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

15、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(lái)松開(kāi)剎車(chē)，因此剎車(chē)松開(kāi)的動(dòng)作慢，可防止負(fù)重起重時(shí)的溜車(chē)現(xiàn)象發(fā)生，能夠確保起吊安全，并且在汽車(chē)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。 1.4課題來(lái)源課題來(lái)源汽車(chē)起重機(jī)的液壓系統(tǒng)起著驅(qū)動(dòng)和控制汽車(chē)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(guó)生產(chǎn) 8 噸汽車(chē)起重機(jī)的廠(chǎng)家較多，品種也很雜，不同的廠(chǎng)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)、使用與維修帶

16、來(lái)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(chē)起重機(jī)發(fā)展的需要。為此對(duì)傳統(tǒng)汽車(chē)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(chē)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(kāi)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(mǎn)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(mǎn)足起升速度的要求，需要較大的流量，而伸縮、變幅、回轉(zhuǎn)與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(mén)與在機(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(wèn)題，起升速度低，最高起升速度只有 8mmin，起升速度調(diào)節(jié)圍小。如下式所示1： v= Dq10103 q3i1i2 n (1

17、-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?yè)P(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(jiàn)，起升速度的大小，主要靠發(fā)動(dòng)機(jī)的油門(mén)調(diào)節(jié)，當(dāng)油門(mén)過(guò)小時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力特性較差，容易滅火，輕載與空載時(shí)，速度太慢，生產(chǎn)率低。汽車(chē)起重機(jī)，采用了雙泵單馬達(dá)、分合流油路的開(kāi)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)與支腿用小泵 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)起升輕載與空載時(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

18、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(jiàn)，除發(fā)動(dòng)機(jī)的油門(mén)調(diào)節(jié)起升速度外，還可以通過(guò)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(chē)起重機(jī)典型工況分析與對(duì)液壓系統(tǒng)要求汽車(chē)起重機(jī)典型工況分析與對(duì)液壓系統(tǒng)要求2.1.1 汽車(chē)起重機(jī)的典型工況分析根據(jù)起重機(jī)試驗(yàn)規(guī)，以與很多操作者的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，可確定表 2.1 的三種工況，作為輕型汽

19、車(chē)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(mǎn)足這些工況要求。表2.1汽車(chē)起重機(jī)典型工況表序號(hào)工況一次循環(huán)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?yè)P(yáng)起升-回轉(zhuǎn)-下降-卷?yè)P(yáng)起升-回全長(zhǎng)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(zhǎng)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(mǎn)足小噸位的工作起重噸位小，一般在 12 噸之間 2.1.2 汽車(chē)起重機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的要求汽車(chē)起重機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的要求根據(jù)汽車(chē)起重機(jī)的典型工作狀況對(duì)系統(tǒng)的要求

20、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?yè)P(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(wèn)題，以與二次下降時(shí)的重物或空鉤下耳問(wèn)題，即二次下降問(wèn)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(kāi)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

21、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(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)各主要回路的分析汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)各主要回路的分析汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)一般由起升、變幅、

22、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(chē)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)合分流方式轉(zhuǎn)換，保證工作的高效安全。同時(shí)要求卷?yè)P(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(mén)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(jiǎn)單又可靠，調(diào)速?lài)^大，調(diào)速平穩(wěn)無(wú)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)

23、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(kāi)離合器與制動(dòng)器使起升卷筒與液壓馬達(dá)脫開(kāi)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(kāi)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)與支腿用小泵 2 供油，起升用大泵

24、 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)起升輕載與空載時(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?lài)?。?dāng)重載時(shí)，用分流方式，即泵 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。回轉(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?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使重物水平移動(dòng)的圍有限，但所需功率小，所以一般汽車(chē)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(guò)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

25、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(chē)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)速每分鐘在 0-100 轉(zhuǎn)圍，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(mǎn)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(chē)起重機(jī)上有所應(yīng)用?？梢栽谝簤厚R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)

26、中使用廣泛。綜上所述，汽車(chē)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.變幅回路：絕大部分工程起重機(jī)為了滿(mǎn)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(lái)擴(kuò)大起重機(jī)的工作圍，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)

27、過(guò)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)要求簡(jiǎn)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(mǎn)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(lèi)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(chē)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

28、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(guò)性。臂架采用液壓伸縮機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)伸縮和帶載伸縮，擴(kuò)大了汽車(chē)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)也就大不一樣。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）同步伸縮以一樣的行程比率同時(shí)伸縮。獨(dú)立伸縮是指各節(jié)伸縮臂無(wú)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

29、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)伸縮臂伸出后的載荷和起重機(jī)的起重量特性相適應(yīng)，伸臂的順序?yàn)?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

30、因素影響。平衡閥的開(kāi)啟壓力應(yīng)該設(shè)定為足 K1 最大，K3 最小。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(kāi)，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(kāi)啟，于是伸縮油缸量開(kāi)始伸出。該機(jī)構(gòu)縮回過(guò)程同前一方案。與前一方案比較，此方案對(duì)油缸面積無(wú)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(jiǎn)。圖 2.9 是電液操縱閥控制順序的一種方案。扳動(dòng)

31、操縱閥 S，A 和 P、B 和 O 耳通。壓力油經(jīng)電液換向閥 Cl 與平衡閥 Kl 進(jìn)入到伸縮油缸 I 活塞腔，伸縮油缸 I 開(kāi)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 與平衡閥 K2 進(jìn)入伸縮油缸 40 13 ，于是伸縮油缸 E 開(kāi)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(xiàn)和電線(xiàn)卷簡(jiǎn)，但該方案的伸縮順序有可靠保證。綜上所述汽車(chē)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

32、.d2-雙向液壓閥； k 1 .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(chē)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(guò)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(jiǎn)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

33、可以只有一個(gè)垂直液壓缸，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(chē)架；3-伸縮液壓缸；4-固定腿；5-活動(dòng)腿2.3汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)類(lèi)型的擬定汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)類(lèi)型的擬定汽車(chē)起重機(jī) 2.3.1 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)外同類(lèi)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(jiǎn)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(kāi)式油路。由于本機(jī)屬于輕型起重機(jī)，回轉(zhuǎn)比較頻繁，所以回轉(zhuǎn)

34、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(lái)實(shí)現(xiàn)各種控制?；芈分兄扔吐凡捎靡嚎貑蜗蜷y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(lái)分別控制三個(gè)動(dòng)作，這樣操作起來(lái)十分方便，簡(jiǎn)單。根據(jù)汽車(chē)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)組合分配與控制 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)圖 212 各機(jī)構(gòu)動(dòng)作組合情況支

35、腿機(jī)構(gòu)在起升過(guò)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(chē)動(dòng)力分配情況 2.4汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)的工作原理總成汽車(chē)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(chē)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(chē)輪胎架空。在行駛時(shí)又必須將支腿收起，輪胎著地。為此，在汽車(chē)的前、后兩端

36、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(guò)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 工作在左位時(shí)，前支腿收回，其油路為：進(jìn)油路：過(guò)濾器 2液壓泵 3手動(dòng)換向

37、閥 5 左位手動(dòng)換向閥 7 左位前支腿液壓缸下腔?；赜吐罚呵爸纫簤焊咨锨灰嚎貑蜗蜷y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(lèi)似。 2.4.2 吊臂變幅回路吊臂變幅是通過(guò)改變吊臂的起落角度來(lái)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(chē)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(guò)程中，通過(guò)改變手動(dòng)換向閥 14

38、開(kāi)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(guò)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(guò)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?；赜吐罚鹤兎簤焊紫虑黄胶忾y 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.

39、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，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(kāi)啟壓力應(yīng)該設(shè)定為足 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

40、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(guò)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(guò)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 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(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

41、.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(guò)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(guò)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 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)?；赜吐罚夯剞D(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

42、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?yè)P(yáng)機(jī)來(lái)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(guò)改變泵一二分合流方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，還可以通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與電磁換向閥 33 的開(kāi)進(jìn)來(lái)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耳。由于液壓馬達(dá)的泄漏比較大，當(dāng)重物吊在空中時(shí)，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(kāi)，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

43、，閘塊將耳抱死進(jìn)行制動(dòng)。當(dāng)重物在空中停留的過(guò)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(guò)調(diào)節(jié)該節(jié)流閥開(kāi)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(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)總成根據(jù)各回路的分析得到汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)的工作原理如圖 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(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)底盤(pán)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

44、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(guò)濾器、溢流閥、手動(dòng)閥組與支腿部分外，其余元件全部裝在可回轉(zhuǎn)的上車(chē)部分。油箱裝在上車(chē)部分，兼作配重。上下兩部分油路通過(guò)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(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)圖表 2.2 汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)的工作情況表 40 19 2.4.7 汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)汽車(chē)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(kāi)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

45、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(guò)手柄操縱來(lái)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(lái)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

46、汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)主要液壓元件的選擇汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)主要液壓元件的選擇汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)主要 3.1.1 汽車(chē)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(lèi)型磨床組合機(jī)床龍門(mén)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 10

47、18 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=8000kg×9.8N/kg=78400N M吊鉤耳輪組倍率； 2 吊鉤耳輪組效率； 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

48、是最高起升速度，由于V =18m/min =0.3m/s 40 則 2 = 1+ 0.35×0.3 =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 1.105 × 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

49、 ? 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

50、= 1720r / min 3.14 × 0.4 根據(jù)馬達(dá)所受到的壓力、最大扭矩以與需要的轉(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 M max = 168.41 N ? m Qm 起升馬達(dá)排量(cm3/r)，Qm = 57.48cm3/r

51、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) 式中： K系統(tǒng)漏油系數(shù)，一般取K=1.11.3，這里取K=1.3； q

52、v max 包括液壓馬達(dá)的最大總流量 Qmax ，同時(shí)由于工作過(guò)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(chē)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，

53、一般采用齒輪泵。根據(jù)系統(tǒng)的要求以與壓力、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(mǎn)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(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升計(jì)算汽車(chē)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)外載荷輸出有效功率外，其余功率損失

54、全部轉(zhuǎn)化 40 23 為熱量，使油溫升高。油溫過(guò)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圍。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分別為液壓泵、液壓缸、液壓馬達(dá)的數(shù)量； pi 、

55、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，N·m，轉(zhuǎn)速，rad/s，工作時(shí)間，s； FW j 、 si 液壓缸外載荷與驅(qū)動(dòng)此載荷的行程，N·m。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.

56、9 20 80 + 19.5 × 57.48 × 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(zhǎng)，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

57、A2 )?T (3-11) 40 式中 K1 油箱散熱系數(shù)，見(jiàn)下表 3.2，取 K1 =16； K 2 管路散熱系數(shù)，見(jiàn)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 110170 管道外徑/m 風(fēng)速/m· s ?1 0.01 0 1 5 8 25 69 0.05 6 14 40 0.1 5 10 23 若系統(tǒng)

58、達(dá)到熱平衡，則 Phr = Phc ，油溫不再升高，此時(shí)，最大溫差2 ?T = Phr K1 A1 + K 2 A2 (3-12) 環(huán)境溫度為 T0 ， T0 =25。查下表 3.4 可知 T90，則TT- T0 =75。取T=75表 3.4 各種機(jī)械允許油溫/液壓設(shè)備類(lèi)型數(shù)控機(jī)床一般機(jī)床正常工作溫度 3050 3055 最高允許溫度 5570 5570 40 機(jī)車(chē)車(chē)輛船舶冶金機(jī)械、液壓機(jī)工程機(jī)械、礦山機(jī)械（1）油箱散熱面積 A1 的計(jì)算 4060 3060 4070 5080 7080 8090 6090 7090 25 油箱容積一般為液壓泵流量的 38 倍，由于汽車(chē)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 qv max =8×128.54=1028.32 l =1.03 m3 。如令油箱尺寸的高、寬、長(zhǎng)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(shí)，則油箱的散熱面積可近似用以下公式計(jì)算2： A1 = 6.66 3 V