STC120C型汽車起重機上車液壓系統(tǒng)設計

1、STC120C型汽車起重機上車液壓系統(tǒng)設計 本科畢業(yè)設計（論文）題目： STC120C型汽車起重機 上車液壓系統(tǒng)設計 學 院： 機 電 學 院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學 生 姓 名： X X X 學 號： 1234567890 指 導 教 師： X X X 評 閱 教 師： X X X 完 成 時 間： 2017年6月12日 重慶交通大學CHONGQING JIAOTONG UNIVERSITY本科畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所提交的畢業(yè)設計（論文），是本人在導師指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫

2、過的作品成果。對本文研究做出過重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名（親筆）： 年 月 日-本科畢業(yè)設計（論文）版權(quán)使用授權(quán)書本畢業(yè)設計（論文）作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，本科生在校攻讀期間畢業(yè)設計（論文）工作的知識產(chǎn)權(quán)單位屬重慶交通大學，同意學校保留并向國家有關部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱；本人授權(quán)重慶交通大學可以將畢業(yè)設計（論文）的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編畢業(yè)設計（論文）。作者簽名（親筆）： 年 月 日導師簽名（親筆）： 年 月

3、 日ISTC120C型汽車起重機上車液壓系統(tǒng)設計摘 要汽車起重機是現(xiàn)代工程施工中極其重要的設備，具有機動性能好、轉(zhuǎn)移方便等特點，被廣泛應用到各種施工場所。液壓系統(tǒng)現(xiàn)已成為汽車起重機上的核心技術(shù)，液壓傳動具有傳動力大、傳動平穩(wěn)性好、容易控制等優(yōu)點。本文對汽車起重機進行了簡要概述，并就液壓系統(tǒng)在汽車起重機上的優(yōu)點、缺點進行了簡單分析。本文針對三一集團STC120C型汽車起重機上車液壓系統(tǒng)進行設計，首先對其工作原理進行了簡單的分析，然后進行了STC120C型汽車起重機上車液壓系統(tǒng)總體方案設計，擬定了起升液壓回路原理圖、起重臂伸縮液壓回路原理圖以及變幅機構(gòu)液壓回路原理圖，并根據(jù)STC120C型汽車起重

4、機基本參數(shù)，經(jīng)過相關計算后對STC120C汽車起重機上車液壓系統(tǒng)中主要的元件進行了選型，并設計了變幅機構(gòu)液壓缸。最后通過對液壓回路進行校驗及系統(tǒng)發(fā)熱校驗，使其滿足STC120C型汽車起重機所需達到的要求和液壓系統(tǒng)溫升不超過35的要求。關鍵詞：汽車起重機；液壓系統(tǒng)；液壓缸；發(fā)熱校核IIDesign of hydraulic system for STC120C truck craneAbstract Truck cranes are extremely important equipment in modern engineering construction. It has a good mo

5、tor performance, easy transfer and other characteristics and is widely used in various construction sites. Hydraulic system has now become the core technology on the truck crane, it has many advantages, such as great transmission power, good transmission stability, easy control and so on.This paper

6、makes a brief overview of the truck crane and carries out a simple analysis of the advantages and disadvantages of hydraulic system on truck crane. And it designs the hydraulic system of the STC120C truck crane which is designed by Sany Group. First of all, this paper carries on the simple analysis

7、to its working principle. And then the article makes the overall plan design of the hydraulic system owned by the STC120C truck crane. It sets out the schematic of the lifting hydraulic circuit, lifting telescopic hydraulic circuit and the luffing mechanism hydraulic circuit. With related calculatio

8、ns, it selects the main components of the STC120C truck crane' hydraulic system according to STC120C car crane basic parameters, and it designed a luffing mechanism hydraulic cylinder. In the end, It makes the hydraulic cylinder meet the requirements of the STC120C truck crane and the Hydraulic

9、system whose temperature rise does not exceed 35 , through the calibration of the hydraulic circuit and the system heat calibration.Key Words：Truck crane；Hydraulic system；Hydraulic cylinder；Heating checkIII 目 錄摘 要IIAbstractIII1 緒論11.1 全液壓汽車起重機概述11.2 汽車起重機液壓系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢21.3 汽車起重機液壓系統(tǒng)功能、組成和工作特點31.4 本設計主

10、要內(nèi)容52 工況分析及總體方案設計62.1 STC120C型汽車起重機主要性能參數(shù)62.2 典型工況分析82.3 液壓系統(tǒng)設計方案92.3.1 液壓系統(tǒng)型式92.3.2 液壓系統(tǒng)的控制102.3.3 汽車起重機上車液壓系統(tǒng)特點112.3.4 液壓系統(tǒng)方案確定122.4 液壓油路原理圖擬定133 液壓系統(tǒng)計算及主要元件選型183.1 起升液壓馬達計算及選型183.2 液壓泵的計算及選型213.3 伸縮液壓缸計算及選型233.4 液壓閥的選型233.5 液壓輔助元件選擇243.5.1 管路的選擇243.5.2 確定油箱容量253.5.3 濾油器的選型253.5.4 液壓油的選用253.6 變幅機構(gòu)

11、液壓缸設計計算263.6.1 液壓缸結(jié)構(gòu)類型確定263.6.2 變幅用液壓缸基本參數(shù)確定283.6.3 缸筒設計與計算303.6.4 活塞的設計323.6.5 活塞桿的設計333.6.6 導向套的設計343.6.7 液壓缸油口設計373.6.8 后端蓋的設計374 液壓系統(tǒng)校驗394.1 起升回路校驗394.2 伸縮回路校驗404.3 變幅回路校驗404.4 液壓系統(tǒng)發(fā)熱校驗415 結(jié)論與展望435.1 結(jié)論435.2 展望43致謝44參考文獻45VI 重慶交通大學2017屆機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文）1 緒論1.1 全液壓汽車起重機概述工程起重機是通過吊勾或其它吊具對重物進行提

12、起、放下或者平移動作的機械設備，被廣泛地應用在各個行業(yè)中，主要進行對各種物料的起重、安裝、拆卸和運輸?shù)茸鳂I(yè)。應用工程起重機可以減輕員工的工作強度、提高作業(yè)效率、加快施工進度、提高作業(yè)質(zhì)量、降低作業(yè)成本等等。目前我國是世界上使用工程起重機最多的國家之一1。工程起重機主要分為汽車起重機、輪胎式起重機、塔式起重機、龍門起重機、全路面起重機、履帶起重機等數(shù)個種類，就現(xiàn)狀而言其中汽車起重機占工程起重機的份額非常大。自2001年來，隨著中國加入WTO經(jīng)濟得到快速地發(fā)展，大量的基礎設施項目和大型施工項目不斷推出，機械行業(yè)發(fā)展迅速，新的技術(shù)，新的材料，新的工藝給機械行業(yè)帶來了更多可能，更多機遇，汽車起重機行業(yè)

13、進入快速發(fā)展階段，被越來越多的人們關注2。現(xiàn)今汽車起重機已成為工程建設中廣泛應用的起重設備。汽車起重機特點是：（1）采用專用或通用底盤，適宜于公路行駛；（2）行駛速度高，機動靈活性較好，轉(zhuǎn)移迅速；（3）價格較便宜，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便；（4）作業(yè)輔助時間短，作業(yè)高度和幅度可隨時變換2。汽車起重機上應用液壓傳動的優(yōu)缺點3：（1）優(yōu)點液壓系統(tǒng)傳動比機械系統(tǒng)更容易布置，自身結(jié)構(gòu)緊湊，比之機械傳動在自重上有明顯的優(yōu)勢；液壓系統(tǒng)傳動的力可以很大，不需要像機械傳動系統(tǒng)那樣考慮太多的結(jié)構(gòu)；液壓元器件可以采用標準件，通用性強，能夠降低成本，維修方便；液壓系統(tǒng)能夠很好的得到控制，易于實現(xiàn)過載保護，其操縱方式與機械

14、傳動的操縱相比更簡單省力，易于實現(xiàn)自動化；液壓傳動可以在較大的范圍內(nèi)無級變速，工作平穩(wěn)性好。（2）缺點液壓系統(tǒng)最大的問題是漏油，漏油會使能量損失；液壓系統(tǒng)需要很好的防塵措施，如果粉塵進入到液壓油，不僅傳動平穩(wěn)性受到影響，還會對元器件造成損傷；液壓系統(tǒng)傳動工作時，特別是高壓系統(tǒng)，發(fā)熱是其另一個特點，油溫過高或過低都會影響其傳動性能。1.2 汽車起重機液壓系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢隨著我國經(jīng)濟發(fā)展，科技的進步，現(xiàn)代化建設施工要求汽車起重機擁有更好的性能，下面通過對全液壓汽車起重機的五個主要回路現(xiàn)狀的分析來探尋其發(fā)展的趨向4：（1）起升液壓系統(tǒng)起升機構(gòu)是汽車起重機上運行最頻繁的機構(gòu)。為了適應現(xiàn)代施工，起升

15、液壓系統(tǒng)由常用的定量泵-定量馬達、定量泵-液控變量馬達開式液壓系統(tǒng)，向著擁有更好的平穩(wěn)性、微動性以及高效節(jié)能的變量系統(tǒng)發(fā)展。定量泵逐漸由更先進的帶傳感器檢測及壓力切斷器的變量泵替代；定量馬達/液控變量馬達也被更先進的電控變量馬達所替代，改進后的起升液壓系統(tǒng)符合重載低速、輕載高速這一特性。（2）變幅液壓系統(tǒng)變幅機構(gòu)的發(fā)展趨勢是降落過程充分利用起重臂及吊重的自重，從而減少能量的消耗，達到節(jié)能效果，降下速度可以通過先導控制閥來調(diào)節(jié)，這樣達到高效目的，而且降下過程中沖擊微小，甚至可以消除沖擊。（3）伸縮液壓系統(tǒng)起重臂伸縮液壓系統(tǒng)中，起重臂伸縮方式多采用多節(jié)液壓缸的順序伸縮、采用單節(jié)液壓缸的同步伸縮、多

16、節(jié)液壓缸組合式伸縮及單缸或多缸插銷式伸縮；目前無銷全液壓伸縮機構(gòu)是國內(nèi)最先進的液壓伸縮技術(shù)，也是伸縮液壓系統(tǒng)發(fā)展的趨向。（4）回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)回轉(zhuǎn)機構(gòu)在汽車起重機上運行頻繁程度僅次于起升機構(gòu)，因為回轉(zhuǎn)機構(gòu)運行所需功率很小，所以采用通過小型液壓馬達和較大的傳動比用以增加機構(gòu)運行的平穩(wěn)性，這是回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)的發(fā)展趨向。（5）操縱、控制系統(tǒng)機械式操縱機構(gòu)是在汽車起重機上運用最多的一種操縱方式，因為其結(jié)構(gòu)簡單、操縱較為方便；液比例操縱系統(tǒng)在汽車起重機上也應用廣泛，操縱性能得到了提高；電比例操縱系統(tǒng)是現(xiàn)今汽車起重機上較為先進的技術(shù)，可以通過用計算機語言編制相應的程序控制，使操縱系統(tǒng)更智能。1.3 汽車起重機液

17、壓系統(tǒng)功能、組成和工作特點汽車起重機常用的液壓回路有：起升、伸縮、變幅、回轉(zhuǎn)、支腿及轉(zhuǎn)向等機構(gòu)的液壓回路5。各回路工作示意圖如圖1-1所示，可以看出，各個回路的工作特點、組成各不相同：圖1-1 汽車起重機各回路工作狀態(tài)圖（1）起升液壓回路：起升機構(gòu)液壓回路通過液壓馬達驅(qū)動減速器-卷筒-吊索結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)垂直起升和下放重物。起升機構(gòu)液壓系統(tǒng)的主要元件是液壓泵、液壓馬達、平衡閥、換向閥及液壓制動器等。汽車起重機液壓系統(tǒng)中最重要的液壓回路就是起升液壓回路。（2）回轉(zhuǎn)液壓回路回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)通過液壓馬達驅(qū)動小齒輪與大齒輪的嚙合，使起重臂繞回轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)，使重物在水平方向上平行移動?；剞D(zhuǎn)液壓系統(tǒng)的主要元件是液壓泵

18、、回轉(zhuǎn)液壓馬達、平衡閥、換向閥和液壓制動器等，汽車起重機的回轉(zhuǎn)機構(gòu)一般是全回轉(zhuǎn)式。（3）變幅液壓回路變幅液壓回路在汽車起重機中，通過變幅液壓缸的伸縮，改變起重臂的角度，從而增加起重機的工作范圍。雙作用液壓缸是最常見的變幅液壓缸。變幅液壓系統(tǒng)的主要元件是液壓泵、變幅液壓缸、平衡閥及換向閥等。汽車起重機變幅類型可根據(jù)其工作性質(zhì)分為非工作性變幅及工作性變幅兩種。在空載下改變起重臂幅度稱為非工作性變幅。它是在空載時先改變幅度，將吊鉤位置調(diào)整到合適后，再吊取重物，隨后平移重物至目標位置后才改變幅度，這種工況一般較少，而且這種變幅需要的驅(qū)動功率較小。在負載的情況下改變起重臂幅度這種稱為工作性變幅。一般這種

19、類型的變幅出現(xiàn)較多，它能夠更好地滿足汽車起重機工作的需要，可以提高汽車起重機的生產(chǎn)率，而且為了提高生產(chǎn)率一般采用較快的變幅速度，由此工作性變幅所需驅(qū)動功率一般較大，并且要求安裝防止超載和限速的安全裝置。工作性變幅與非工作性變幅這兩種變幅方式相比，工作性變幅變幅方式機構(gòu)較為復雜，質(zhì)量也較大，但其機動性能大大提高6。（4）伸縮液壓回路伸縮液壓回路是通過伸縮液壓缸及鋼絲繩組帶動起重臂伸縮，改變起重臂的長度從而改變起升高度。伸縮液壓系統(tǒng)的主要元件是液壓泵、伸縮液壓缸、換向閥和平衡閥等，一般根據(jù)汽車起重機的起重高度和伸縮方式不同其伸縮液壓缸和伸縮起重臂的節(jié)數(shù)結(jié)構(gòu)也就大不相同。汽車起重機的起重臂伸縮方式可

20、以分為同步伸縮、順序伸縮、獨立伸縮和組合伸縮四種，同步伸縮就是各節(jié)起重伸縮臂相對于基本臂同時伸出/縮回，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(jié)構(gòu)大大簡化，提高起重機的吊重。汽車起重機伸縮臂只能在吊重前完成伸出7。（5）支腿液壓回路支腿液壓回路驅(qū)動支腿液壓缸完成支腿的伸縮，將汽車起重機抬起，使汽車起重機及吊重通過支腿作用在大地。支腿液壓系統(tǒng)的主要元件是液壓泵、水平支腿液壓缸、垂直支腿液壓缸、液壓鎖和換向閥等。放置支腿能夠擴大汽車起重機的作業(yè)面積和增加整體穩(wěn)定性。支腿外伸長度一般可調(diào)，跨度越大一般穩(wěn)定性越好，并且要求支腿必須堅固，放置支腿的地面也有一定要求，防止出現(xiàn)軟腿現(xiàn)象。1

21、.4 本設計主要內(nèi)容汽車起重機機動靈活性能好，能夠迅速轉(zhuǎn)移工作場所，在土木工程中裝卸設備器材、安裝大型施工機械、吊裝建材制品和模板等作業(yè)中無處不在。本設計旨在對STC120C型汽車起重機上車液壓系統(tǒng)進行設計，并對液壓系統(tǒng)進行校驗，其主要內(nèi)容如下：（1）掌握STC120C型汽車起重機上車構(gòu)造及其液壓系統(tǒng)的主要組成及工作原理；（2）完成液壓系統(tǒng)原理圖的擬定，包括起升回路原理圖、變幅回路原理圖和起重臂伸縮回路原理圖；（3）對STC120C型汽車起重機上車液壓系統(tǒng)中主要液壓元件進行選型；（4）設計STC120C汽車起重機變幅機構(gòu)液壓缸；（5）對STC120C型汽車起重機上車液壓系統(tǒng)進行校驗，確保液壓系

22、統(tǒng)溫升不得超過35；（6）撰寫設計說明書；（7）繪制相應圖紙。2 工況分析及總體方案設計本次設計是對STC120C型汽車起重機上車液壓系統(tǒng)設計，該型號汽車起重機是三一重工生產(chǎn)的一款小型全液壓汽車起重機。2.1 STC120C型汽車起重機主要性能參數(shù)汽車起重機的主要性能參數(shù)是起重機工作性能指標，也是設計的依據(jù)，主要包括額定起重量、起升高度、幅度、工作速度、通過性能、起重力矩、自重等8。（1）額定起重量：保證安全作業(yè)的前提下最大起升質(zhì)量，汽車起重機通常包括吊鉤吊具（其它形式吊具不包括在內(nèi)）的重量；（2）起升高度：起重機取物裝置（常用的是吊鉤）的最高和最低工作位置間的垂直距離。在同一吊臂長度下，起重

23、機的起升高度與起重量成正相關，與工作幅度成負相關。在一些起重機上裝有備用副吊臂，用來吊起較輕的物體，是為了滿足某些工作中的特殊要求需要增大起升高度；（3）幅度：起重機的回轉(zhuǎn)中心垂線到起重吊鉤中心垂線的水平距離，它于起重吊臂長度和吊臂仰角有關。起重機在吊重時起重臂會發(fā)生彎曲，幅度會稍有減小，變形后的實際幅度稱為工作幅度；（4）工作速度：汽車起重機的工作速度主要指起升速度、變幅速度、回轉(zhuǎn)速度、起重臂伸縮速度以及支腿伸縮速度。（5）通過性能：汽車起重機正常行駛時能夠通過各種道路的能力。不同的車輛有不同的要求，汽車起重機的參數(shù)要和所采用的汽車底盤一致。影響汽車起重機通過性能的參數(shù)有最小離地間隙、接近角

24、、離去角、縱向通過半徑；（6）起重力矩：最大額定起重量載荷和相應的工作幅度的承積。一般來說，幅度大時的起重力矩小，幅度小時的起重力矩大。常用起重力矩作為比較起重機起重能力的指標；（7）自重：指工作狀態(tài)時的機械總重。查閱資料得到STC120c型汽車起重機主要性能參數(shù)表2-1和STC120c型汽車起重機起重性能表2-2。表2-1 STC120c型汽車起重機主要性能參數(shù)項目參數(shù)最大額定額定起重量（KN）120最小額定幅度（m）3最大起重力矩（KNm）基本臂480最長主起重臂270起升高度（m）基本臂10最長主起重臂30.5起重臂長度（m）基本臂9.3最長主起重臂30主卷揚單繩最大速度（空載）（m/m

25、in）105起重臂全伸/縮時間（s）65/50起重臂全起/落時間（s）50/50起重臂變幅角度（°）-280發(fā)動機額定輸出功率（kw/rpm）162/2500表2-2 STC120c型汽車起重機起重性能幅度（m）起重量（Kg）起重臂長度（m）9.313.417.621.725.930312000120003.512000120001100041200010950990088004.51066097338800786669005960087607920708062005.587277963720064365670450068000730066005900520045006.573846

26、7386092544648004153768576257565750574457385786000520049504425390033759437941803933346630001035003366336331202700112786270025742552245412231022122080202514183817681671154216143713651265181180112610502093687722780736246182.2 典型工況分析（1）典型工況的確定原則：典型工況指汽車起重機作業(yè)過程中經(jīng)常出現(xiàn)的循環(huán)作業(yè)工況,應具有以下特點:代表性：一種工況代表了一定范圍內(nèi)多種作業(yè)情況的

27、特性；覆蓋面廣：汽車起重機作業(yè)時常常遇到的工作狀況；出現(xiàn)機率大：在汽車起重機整個作業(yè)過程中經(jīng)常出現(xiàn)，占到整個工作循環(huán)很大的百分比。（2）伸縮機構(gòu)作業(yè)情況：伸縮機構(gòu)在汽車起重機中的應用一般在起重前就完成伸出，帶載伸縮非常危險，汽車起重機中最主要用到到是起升、回轉(zhuǎn)及變幅機構(gòu)9。（3）起升機構(gòu)作業(yè)情況：起升機構(gòu)是汽車起重機中運行頻繁的機構(gòu)，額定起重量5060%的工況最多，在很多工況中通常是利用汽車起重起重臂長的這一特點進行高空作業(yè)。（4）變幅機構(gòu)作業(yè)情況：變幅機構(gòu)是汽車起重機中運行較頻繁的機構(gòu)，一般工作性變幅較多（即負載變幅），這樣能夠更好地滿足工作的需要及提高起重機的生產(chǎn)率。（5）典型工況確定表2

28、-3 汽車起重機典型工況表根據(jù)以上幾條原則及各個工作機構(gòu)作業(yè)情況，起重機試驗規(guī)范，及眾多操作者的實際經(jīng)驗確定表2-3中的幾種工況，作為本次設計STC120c型汽車起重機的典型工況。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)下降（中間制動一次）起重噸位大，動作單一，很少與其它機構(gòu)組合動作102中長臂；額定起重量的50%；相應的工作幅度；吊重起升回轉(zhuǎn)變幅下降起升回轉(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103最長臂；額定起重量的50%；相應的工作幅度；吊重起升回轉(zhuǎn)變幅下降起升回轉(zhuǎn)下降（中間制動一次）很多工況并不是利用汽車

29、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)102.3 液壓系統(tǒng)設計方案2.3.1 液壓系統(tǒng)型式（1）開式、閉式系統(tǒng)：根據(jù)液壓回路中壓力油在回路中的循環(huán)方式的不同，將液壓系統(tǒng)分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)11。開式系統(tǒng)中采用單作用液壓泵直接從油箱吸油，液壓油通過執(zhí)行元件后流回油箱，如圖2-la所示；開式系統(tǒng)具有的特點是：系統(tǒng)壓力損失大，沖擊力較大，工作時噪聲大，油箱尺寸較大，空氣中的粉塵容易進入系統(tǒng)中去，但液壓系統(tǒng)的冷卻性能好，液壓油中雜質(zhì)易清理，壓力油溫升較??；在實際應用中多用于發(fā)熱較多的液壓系統(tǒng)，如具有節(jié)流調(diào)速回路的系統(tǒng)12。閉式系統(tǒng)中采用雙作用液壓泵，液壓泵的吸油口直接與執(zhí)行元件（一般

30、采用雙作用液壓馬達）的排油管相連，而執(zhí)行元件的進油管直接與雙作用液壓泵的排油管相連，液壓油中液壓系統(tǒng)中封閉循環(huán)，如圖2-1b回路2所示。閉式系統(tǒng)采用補償油箱，其尺寸小、使得整個液壓回路結(jié)構(gòu)緊湊；液壓油中液壓系統(tǒng)中閉式循環(huán)，減少了空氣及粉塵進入液壓油的機會，但是閉式液壓系統(tǒng)的冷卻性能差，需要額外的冷卻器來進行油液的冷卻。（2）單泵、多泵系統(tǒng)：根據(jù)液壓系統(tǒng)中的液壓泵的數(shù)量將液壓系統(tǒng)分為單泵液壓系統(tǒng)和多泵液壓系統(tǒng)13。一個液壓系統(tǒng)中只有一個液壓泵供油這種液壓系統(tǒng)就是單泵系統(tǒng)，如圖2-la所示。該種系統(tǒng)適合用于動作簡單的機械，如小型液壓起重機、推土機等。液壓系統(tǒng)中含有多個液壓泵供油的液壓系統(tǒng)是多泵系統(tǒng)

31、，如圖2-1b所示。每臺泵能夠分別向各自回路中的執(zhí)行元件供油。每臺泵的功率是依據(jù)各自回路中的功率而定。比如:汽車起重機回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)消耗的功率小，可以使用單獨的小液壓泵供油，起升機構(gòu)需要更多的功率可以采用多泵合流，這樣可以提高汽車起重機的效率并且節(jié)能，如圖2-1b所示9。 a單泵開式系統(tǒng) b多泵系統(tǒng)圖2-1 單泵、多泵液壓系統(tǒng)圖2.3.2 液壓系統(tǒng)的控制（1）定量節(jié)流控制系統(tǒng)：采用定量泵的液壓系統(tǒng)稱為定量系統(tǒng)14。其所用的液壓泵為柱塞泵、葉片泵或齒輪泵。定量泵的排量是不變的；液壓系統(tǒng)壓力是根據(jù)工作時外負載確定的，因此在定量液壓系統(tǒng)中，液壓泵的功率與工作阻力呈正相關。在定量液壓系統(tǒng)中，一般是通過控

32、制液壓泵的轉(zhuǎn)速、換向閥的開度或者節(jié)流閥開度的幾種形式控制執(zhí)行元件的速度；如圖2-1a所示：進入執(zhí)行元件液壓缸的液壓油流量受換向閥控制，當泵以一定的速度運轉(zhuǎn)時，泵的輸出流量不變，通過操縱換向閥使閥體與閥芯的開度變化，從而改變進入執(zhí)行元件液壓缸的流量大小，多余的流量會頂開溢流閥流回油箱，這種液壓系統(tǒng)的特點是：不能有效地利用泵的輸出能量，部分油液通過溢流閥流回油箱造成能量損耗，但其結(jié)構(gòu)簡單、操縱方便、價格便宜、可以通過控制發(fā)動機的輸出功率在一定范圍內(nèi)控制液壓泵的轉(zhuǎn)速。（2）變量系統(tǒng)：采用變量泵的液壓系統(tǒng)稱為變量系統(tǒng)。如圖2-2所示：在變量液壓系統(tǒng)中，可以通過控制液壓油進入到右邊的調(diào)節(jié)器，從而改變變量

33、泵的排量；圖示為恒功率變量柱塞液壓泵，當液壓油的壓力小于彈簧的預緊力時，調(diào)節(jié)器中活塞處于最右端，這時液壓泵的擺角最大，排量最大；當液壓油的壓力大于彈簧的預緊力，液壓油會進入調(diào)節(jié)器右端推動活塞向左移動，減小液壓泵的擺角從而減小它的排量；在轉(zhuǎn)速恒定的情況下，因為泵的輸出油壓與彈簧壓縮力呈一定的比例關系，所以液壓泵的輸出油壓與輸出流量也呈一定的比例關系；變量油液系統(tǒng)可以很好的利用泵的輸出能量，即能量損耗較小，但其結(jié)構(gòu)比定量系統(tǒng)復雜，價格昂貴。圖2-2 恒功率控制變量泵2.3.3 汽車起重機上車液壓系統(tǒng)特點STC120c型汽車起重機上車液壓系統(tǒng)包括起升液壓系統(tǒng)、變幅液壓系統(tǒng)、伸縮液壓系統(tǒng)，各液壓系統(tǒng)油

34、路組成及特點如下：（1）起升油路：起到升降重物的作用。其應具有的特點：一定的提升能力和提升速度；工作平穩(wěn)性好，特別是在重物下降時，應該避免由于負載的自重導致超速下降；微動性能好，防止載荷就位時發(fā)生沖擊；調(diào)速方便，能夠達到輕載高速、重載低速的起升、降下功能12。為滿足上述要求，本設計起升油路應具備下列特點：在重物下降時有限速措施目前主要有用液控單向閥和單向節(jié)流閥限速及用平衡閥限速的兩種方法。液控單向閥和單向節(jié)流閥限速具有可靠性高，能量損失率低，元件結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小等優(yōu)點，但其啟閉動作較快，所以工作平穩(wěn)性稍差；平衡閥限速具有可靠性高，工作平穩(wěn)性好等優(yōu)點，但能量損失率大，并轉(zhuǎn)換成熱能使液壓系統(tǒng)油溫升

35、高。速度可調(diào)節(jié)調(diào)速有三種方法：1)通過調(diào)節(jié)變量液壓馬達排量調(diào)速；2)通過調(diào)節(jié)發(fā)動機油門改變發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)速，從而控制液壓泵輸出流量并與控制換向閥的開度聯(lián)合調(diào)速；3)通過多泵系統(tǒng)有級調(diào)速。（2） 變幅油路：變幅機構(gòu)通過改變起重臂幅度從而改變起升高度。其要求能夠帶載變幅，即工作性變幅，變幅運動要平穩(wěn)可靠；由于落臂時與負載運動方向一致，有自動增速的趨勢，要采取限速措施。變幅液壓缸有單缸、雙缸之分，單缸使用一個平衡閥，容易調(diào)整，結(jié)構(gòu)簡單；雙缸采用兩個平衡閥不易調(diào)整一致，很難保證同步，常在兩個液壓缸的進油口用油管連通或借助臂架的剛度，保證雙缸同步13。（3）伸縮油路：通過伸縮液壓缸改變起重臂的長度，改變

36、起升高度。起重臂縮回時能夠減小起重機的整體長度，提高汽車起重機轉(zhuǎn)移時的機動能力。伸縮回路要求起重臂伸出作業(yè)時，伸縮液壓缸不能自動縮回；若能夠帶載回縮，伸縮油缸也不能超過一定的速度，所以一般在伸縮回路上安裝有平衡閥用于限速。2.3.4 液壓系統(tǒng)方案確定（1）確定系統(tǒng)工作壓力：在液壓系統(tǒng)設計中可按照表2-4初選系統(tǒng)壓力；表2-4 各類設備常用工作壓力設備類型機床農(nóng)業(yè)機械汽車工業(yè)小型工程機械及輔助機構(gòu)工程機械重型機械鍛壓設備液壓支架等船用系統(tǒng)磨床組合機床齒輪加工機床牛頭刨床插床車床銑床鏜床研磨機床拉床龍門刨床工作壓力（MPa）1.2<6.32425<10101616321425初選系統(tǒng)壓

37、力P=20MPa。（2）液壓系統(tǒng)型式的選擇：考慮到STC120C型汽車起重機屬于小型汽車起重機，各機構(gòu)的工作負載，運動速度和工作頻繁程度差別不是很大，可選用單泵系統(tǒng)。在變量系統(tǒng)中，雖然可以使得發(fā)動機輸出功率得到充分利用，但是對于這款機型整體價格來說其成本較高，性價比不是很高。然而可以使用定量液壓系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)發(fā)動機油門改變發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)速，從而控制液壓泵輸出流量并與控制換向閥的開度聯(lián)合調(diào)速，這樣可以獲得適當范圍的無級調(diào)速，不僅能夠滿足起重機微調(diào)性能的要求，而且其性價比與變量液壓系統(tǒng)相比要高一些。（3） 液壓馬達及液壓泵的類型選擇液壓馬達有高速液壓馬達和低速液壓馬達之分，兩者各有利弊。目前國內(nèi)多

38、采用高速液壓馬達作為起升機構(gòu)用馬達，其特點有性能穩(wěn)定、制動器體積小、壽命長、價格較低、工藝性較好。低速馬達的特點是發(fā)展歷史較高速馬達短、工藝性也較差、及國內(nèi)制造經(jīng)驗不足、容積效率較低、價格較高等等，但是它可直接與卷筒相連接，是起升機構(gòu)機構(gòu)簡化。本次設計擬采用軸向柱塞馬達。在起重機液壓系統(tǒng)設計中，液壓泵可采用軸向柱塞泵或者齒輪泵。在本次液壓系統(tǒng)設計的單泵系統(tǒng)中選用軸向柱塞泵。因為選用軸向柱塞泵不但能夠滿足系統(tǒng)壓力的要求，而且能夠滿足各回路的運動要求。本次設計選擇開式系統(tǒng)，與閉式系統(tǒng)相比結(jié)構(gòu)簡單，液壓油能夠得到較好的冷卻,不需選擇冷卻器，液壓油油液中雜質(zhì)易清理，維修方便。（4）綜上所述確定本次設計

39、用液壓系統(tǒng)選用定量一單泵一開式系統(tǒng)。各種主要元件初步確定：動力元件 軸向柱塞定量泵執(zhí)行元件 軸向柱塞馬達、變幅液壓缸、伸縮臂液壓缸控制元件 平衡閥、溢流閥、手動換向閥、單向閥輔助裝置 油箱、濾油器、各種管道及接頭2.4 液壓油路原理圖擬定STC120C型汽車起重機的上車液壓回路包括起升回路、變幅回路、起重臂伸縮回路。液壓油通過液壓泵輸出，通過三位四通換向閥驅(qū)動起升液壓馬達、吊臂伸縮液壓缸、變幅液壓缸。各回路液壓原理圖如下：（1）起升回路原理圖擬定起升回路起到升降重物的作用。起升回路原理圖如圖2-3所示：圖2-3 起升回路原理圖1-油箱；2-過濾器；3-液壓泵；4-換向閥；5-起升馬達；6-制動

40、器；7-單向可調(diào)節(jié)流閥；8-平衡閥；9-溢流閥工作原理：起升：5處于左位，液壓油通過4159653，馬達正轉(zhuǎn)，負載起升；靜止承載：5處于中位，液壓油通過4153，泵卸荷，馬達不轉(zhuǎn)；下降：5處于右位，液壓油通過4156953，馬達反轉(zhuǎn)，負載下降。制動器打開：液壓油通過4187，制動器打開。（2）變幅回路原理圖擬定變幅回路是用來改變起重臂幅度的液壓回路。變幅回路原理圖如圖2-4所示：圖2-4 變幅回路原理圖1-油箱；2-過濾器；3-液壓泵；4-換向閥5-變幅液壓缸；6-平衡閥；7-溢流閥工作原理：起：5處于左位，液壓油通過4157653，液壓缸伸出；停：5處于中位，液壓油通過4153，泵卸荷，液壓

41、缸停止；降：5處于右位，液壓油通過415673，液壓缸縮回。（3）伸縮回路原理圖擬定伸縮回路是控制起重臂伸縮的液壓回路。因為起重臂伸縮形式有：同步伸縮形式；順序伸縮形式；獨立伸縮形式；組合伸縮形式四種，本次設計采用同步伸縮形式。同步伸縮是：伸縮臂的各節(jié)臂以相同的相對速度進行伸縮。圖2-5是采用一個單級液壓缸和鋼絲繩滑輪組成的同步伸縮機構(gòu)，圖中圖中活塞桿與基本臂鉸接，缸體與二節(jié)臂連接。當缸體帶動二節(jié)臂伸縮時，通過滑輪和鋼絲繩帶動三、四節(jié)臂運動。圖2-5 同步伸縮圖2-6 伸縮回路原理圖1-油箱；2-過濾器；3-液壓泵；4-換向閥5-伸縮液壓缸；6-平衡閥；7-溢流閥伸縮回路原理圖如圖2-6所示。

42、工作原理：起重臂伸出：5處于左位，液壓油通過4157653，液壓缸伸出；起重臂靜止：5處于中位，液壓油通過4153，泵卸荷，液壓缸靜止；起重臂縮回：5處于右位，液壓油通過415673，液壓缸縮回。（4） STC120C型汽車起重機上車液壓系統(tǒng)總圖STC120C型汽車起重機上車液壓系統(tǒng)總圖如圖2-7所示：圖2-7 STC120C型汽車起重機上車液壓系統(tǒng)總圖1-油箱；2-溢流閥；3-三位四通換向閥；4-平衡閥；5-單向調(diào)速閥；6-制動液壓缸7-起升液壓馬達；8-變幅液壓缸；9-伸縮液壓缸10-液壓泵；11-過濾閥3 液壓系統(tǒng)計算及主要元件選型3.1 起升液壓馬達計算及選型（1）確定滑輪組倍率a：滑

43、輪組倍率的選擇影響后續(xù)整個機構(gòu)的設計。起重量一定時，選擇大倍率滑輪組可以降低鋼絲繩的拉力，使滑輪和卷筒的尺寸也減小，但倍率過大，將會增加起升鋼絲繩的容量，從而增加卷筒的尺寸，同時滑輪組的總效率降低。通常起重機的滑輪組倍率與起重機的額定起重量有一定關系，額定起重量為12噸時，倍率一般選為6倍。（2）選用鋼絲繩：由最大工作拉力法運算選擇，最大工作靜拉力公式如下： （3-1）式中：a滑輪組倍率a=6； PQ最大額定起重量PQ=12×104 N； 滑輪組效率=0.95；S=21053N鋼絲繩直徑d： （3-2）式中：C選擇系數(shù)查表工程起重機機構(gòu)與設計P32表2-214，工作級別為M3、鋼絲公

44、稱抗拉強度1700N/mm時，C=0.09d=0.09×=13.06mm可選擇型號為6W（19）-13.5-1700-光-右交（GB1102-1974）的鋼絲繩，其破斷拉力為1.26×105 N。（3） 確定卷筒直徑根據(jù)起重機安全規(guī)程要求卷筒、滑輪直徑與鋼絲繩直徑的比值不能小于規(guī)定的要求，如表3-1所示：表3-1 卷筒直徑與鋼絲繩直徑正確搭配鋼絲繩結(jié)構(gòu)卷筒最小直徑鋼絲繩結(jié)構(gòu)卷筒最小直徑6股8股鋼絲繩6×7直徑×42微旋轉(zhuǎn)鋼絲繩18×7直徑×346×196×19S6×19W直徑×3018×

45、;19S18×19W直徑×266×26W6×21FI直徑×2818×26SW直徑×246×25FI6×31SW直徑×254V×39S4V×48S直徑×266×29FI6×376×36SW直徑×22不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩24W×7直徑×306×41SW6×49SWS直徑×1935W×7直徑×308×19S8×19W直徑×25壓實股面接觸鋼絲

46、繩6×K19S6×K26SW直徑×308×28SW直徑×246×K31SW6×K41SW直徑×308×25FI8×31SW直徑×208×K25FI8×K29FI直徑×308×36SW直徑×188×K36SW8×K41SW直徑×306V×306×346×37直徑×3018×K735W×K7直徑×36在此選用的鋼絲繩為6×19W，所

47、以卷筒最小直徑D=30d=405mm，此外考慮到起重機起升高度較高，所以選用卷筒直徑可稍大些，確定卷筒直徑為D=500mm，卷繞最大層數(shù)4層。（4）滿載時起升液壓馬達輸出功率Pm的計算計算公式如下： （3-3）式中：1起升載荷動載系數(shù)，一般取1=1.151.3； 機構(gòu)總效率，初步計算時取=0.80.85； Q額定起升載荷（N）； v吊物起升速度（m/s）；在此，取1=1.2，=0.8，由前面可知Q=120000N，v=105/（60×6）=0.3m/s，則：Pm=54Kw（5）選擇減速器及確定傳動比卷筒的轉(zhuǎn)速nj計算公式： （3-4）式中：v1卷揚單繩最大速度； n鋼絲繩卷繞層數(shù)；

48、D卷筒直徑； d鋼絲繩直徑；其中v1=105m/min，D=0.5m，d=0.0135m，取n=1則：nj=65.1r/min根據(jù)液壓馬達的輸出功率Pm和卷筒轉(zhuǎn)速nj，從減速器承載能力表中查找合適的傳動比i和高速軸轉(zhuǎn)速njs選定減速器。由機械設計手冊P15-54表15-2-2115，確定減速器型號QJR型，選擇其公稱傳動比 i=20，則可以確定減速箱的名義中心距 a1=335mm，許用輸出扭矩 T2=12500Nm，高速軸許用功率為61KW。（6）滿載狀態(tài)液壓馬達輸出扭矩Tm其計算公式為： （3-5）式中：1起升載荷動載系數(shù)； 機構(gòu)總效率； Q額定起升載荷（N）；D卷筒直徑； n鋼絲繩卷繞層數(shù)

49、； d鋼絲繩直徑； a滑輪組倍率； i減速器傳動比；在此，1=1.2，=0.8，Q=120000，D=0.5，n=4，d=0.0135，a=6，i=20；則：Tm=445.9Nm（7）確定液壓馬達排量qm其計算公式為： （3-6）式中：Tm液壓馬達輸出扭矩； mj液壓馬達機械效率，初選mj=0.90.95； Pm馬達進出口壓差，Pm=P-P0,初選P0=0.30.5MPa；在此，mj=-0.95，P0=0.3MPa，由前面可知Tm=445.9Nm，P=20MPa，則：qm=150ml/r（8）計算液壓馬達轉(zhuǎn)速nm和輸入流量Qm減速器選定后，其實際傳動比與要求值不可能一致，要保證額定起升速度，必

50、須使液壓馬達轉(zhuǎn)速nm達到下式要求： (3-7)式中：i減速器傳動比； nj鋼繩單層卷繞時卷筒的轉(zhuǎn)速；nm=20×65.1=1302r/min由此得到滿足起升速度要求的液壓馬達輸入油量Qm： (3-8)式中：nm液壓馬達轉(zhuǎn)速； qm液壓馬達排量； mv液壓馬達容積效率，初選mr=0.90.95；在此，nm=2051r/min，qm=150ml/r，取mr=0.95，則：Qm=1302×0.15×0.95=185.6L/min(9)選擇起升液壓馬達由以上數(shù)據(jù)參照機械設計手冊P20-608表20-9-37選擇液壓馬達型號為A2F160斜軸式軸向柱塞馬達，其額定轉(zhuǎn)矩為88

51、9N.m，額定壓力為35MPa，最高壓力為40MPa，排量160ml/r，最高轉(zhuǎn)速1750/min，最大功率159KW，驅(qū)動功率135KW。3.2 液壓泵的計算及選型(1)確定液壓泵最大工作壓力Pb (3-9)式中：P系統(tǒng)工作壓力； P液壓泵到液壓馬達的壓力損失，初算時取P=11.5MPa；取P=1MPa，在此P=20MPa，則：Pb21MPa(2)計算液壓泵流量Qb其計算公式如下：QbKQm (3-10)式中：K系統(tǒng)泄露系數(shù)，K=1.11.3； Qm液壓馬達輸入油量；取K=1.15,則：Qb228L/min（3）液壓泵所需功率Pb (3-11)式中：PB液壓泵輸出壓力； Qb液壓泵流量； b液壓泵總效率，軸向柱塞泵b=0.850.9；在此，取PB=21MPa，Qb=213.5L/min，b=0.85，則：Pb=94KW（4）液壓泵排量qb （3-12）式中：Qb液壓泵流量； bv液壓泵容積效率； nb液壓泵轉(zhuǎn)速；在此：取nb=2000，Qb=228L/min，bv=0.95，則：qb=120ml/r（5）選擇液壓泵由以上數(shù)據(jù)，參照機械設計手冊P20-555表20-8