攪拌車液壓系統(tǒng)設(shè)計

緒論前言[1]在作業(yè)中，攪拌泵車的動力裝置的動力驅(qū)動拌筒的正反轉(zhuǎn)以課題提出的背景課題提出的宏觀背景2050年代我國生產(chǎn)過機械式混凝土泵，由于當時的技術(shù)水平很低，生產(chǎn)2080200臺，臂架度上基本依靠進口設(shè)備。208020余年的努力，我國臂架式混凝土泵車取得100多家，分布于全國各地。但是由于各制造商的技術(shù)水平、制作工藝、生產(chǎn)能力等參差不齊，產(chǎn)品差距也較大。目前國內(nèi)生產(chǎn)能力最強的企業(yè)是以三一重工、中聯(lián)重科、徐州重型及福田重機為代表的第一梯隊，第二梯隊中以遼寧海諾、湖北建機、安徽星馬和上海鴻得利等企業(yè)為主，它們的產(chǎn)量占了全行業(yè)的90%我國臂架式混凝土泵車近年來有了快速的發(fā)展，在產(chǎn)品的穩(wěn)定性和工藝方面，雖我國臂架式混凝土泵車近年來有了快速的發(fā)展，在產(chǎn)品的穩(wěn)定性和工藝方面，雖20方面我國的產(chǎn)品具有明顯的競爭優(yōu)勢，且更加符合國內(nèi)的實際施工情況。其中，中聯(lián)重科、三一重工在臂架式混凝土泵車的研發(fā)方面走在了同行的前面。中聯(lián)重科制訂了《混凝土泵車》標準，還研發(fā)了泵車遠程維護與定位系統(tǒng)。三一重工的混凝土泵車，無論在泵送壓力、泵送排量，還是在穩(wěn)定性、可靠性等方面，都可與國外著名品牌產(chǎn)品相媲美，其泵送機械系列產(chǎn)品已熱銷到中東、北非及南亞等地。課題提出的行業(yè)背景我國攪拌泵車行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題出現(xiàn)了不少的問題：①各制造商的技術(shù)水平、制作工藝、生產(chǎn)能力等參差不齊，產(chǎn)品差距也較大。目前國內(nèi)生產(chǎn)能力最強的企業(yè)是以三一重工、中聯(lián)重科、徐州重型及福田重機為代表的第一梯隊，第二梯隊中以遼寧海諾、湖北建機、安徽星馬和上海鴻得利等企業(yè)為主，它們的產(chǎn)量占了全行業(yè)的90%以上。②環(huán)境污染嚴重，能耗高。攪拌泵車行業(yè)本身屬于高能耗、高污染行業(yè)，生產(chǎn)過程中消耗大量資源和能源，產(chǎn)生的廢氣、廢水、廢渣、等對環(huán)境造成嚴重污染。近年來，隨著全社會環(huán)保意識的增強，我國政府出臺了一系列政策、措施加大節(jié)能、減排力度，各地方政府也制定相應(yīng)法令、法規(guī)，整治行業(yè)污染，攪拌泵車行業(yè)面臨資源、能源和環(huán)境問題的嚴峻挑戰(zhàn)。國外攪拌泵車行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及今后發(fā)展趨勢——①防堵管控制PLC，PLC將立即發(fā)出警示，2—3生，保障施工順利進行。②智能臂架線，使泵車按程序設(shè)定的方式連續(xù)布料。[1]③防傾翻保護向運動，同時發(fā)出警示。最大限度的保障安全。④故障診斷統(tǒng)都能自動向操作者提示。泵車結(jié)構(gòu)混凝土泵車在結(jié)構(gòu)上可大致分為底盤、攪拌筒、進出料裝置、臂架系統(tǒng)、泵送系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)及電控系統(tǒng)等五個組成部分。圖2.1 整機【2】底盤部分底盤底盤實現(xiàn)泵車的行駛功能，也是工作部分的動力來源。泵車底盤是在通用載重底系統(tǒng)的固定基座。SANY系列泵車底盤有日本五十鈴（ISUZU、瑞典沃爾沃（VOLVO）德國奔馳（Mercedes-Benz）三種品牌。五十鈴底盤最大噸位為38噸，454148米以下Ⅱ50準為歐Ⅲ。此攪拌泵車采用日本五十鈴（ISUZU）的底盤。分動箱分動箱的用途泵車分動箱輸入軸通過傳動軸與汽車變速箱相連，而動力輸出有兩種方式，一動軸脫開，汽車不能行駛，發(fā)動機功率全部用于泵送。分動箱的結(jié)構(gòu)1213111配合，1431上，與1（輸出軸1514安裝在殼體106798由鍵聯(lián)接兩者共同轉(zhuǎn)動。汽車11（輸出軸114109和輸出軸B1118控制。壓縮空所進入氣缸1616111616114的內(nèi)齒嚙合。分動箱由以下零、部件組成：1．聯(lián)結(jié)盤2．輸入軸3．軸承蓋4．密封圈5．輸入軸軸承6．汽缸7套齒輪8．離合套9．撥叉10．過橋軸承12．輸出軸13．靜密封圈．輸出軸軸承．二軸小軸承．二軸．過渡套．油泵（）．三軸大軸架泵．二軸齒輪（二軸）．一軸擋圈31．油標攪拌筒180°的螺旋葉片，當筒體順時針旋轉(zhuǎn)時，混凝土將被葉片連續(xù)不斷到充份攪拌;當筒體逆時針旋轉(zhuǎn)時，這時混凝土被葉片引導(dǎo)向攪拌筒口方向移動，直至從筒口卸出。攪拌筒的結(jié)構(gòu)如圖2.3所示。[5]1.前支架2.液壓馬達3.減速機4.攪拌桶筒體5.檢修孔6.葉片7.軌道8.進料斗9.后支圖2.3 攪拌筒的結(jié)構(gòu)簡【3】進出料裝置進出料裝置結(jié)構(gòu)如圖2.4 所示。主要由進料斗、卸料斗、滑料槽和升降機等組成,主要完成攪拌好的混凝土的裝卸,它裝在攪拌車的尾部。[5]1.2.3.滑料槽4.升降機構(gòu)圖2.4 進出料裝置的結(jié)構(gòu)簡圖【】液壓傳動系統(tǒng)曲變形的影響。圖2.5 液壓系統(tǒng)工作原理圖操作系統(tǒng)操縱系統(tǒng)示意圖如圖3.4所示。操縱系統(tǒng)主要控制攪拌筒的轉(zhuǎn)向和攪拌筒的轉(zhuǎn),同時如果加大或變小變量桿的擺角,可以微量調(diào)節(jié)泵的流量。攪拌筒的轉(zhuǎn)速控制主要,加大或降低發(fā)動機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)液壓泵的轉(zhuǎn)速,從而調(diào)節(jié)了液壓泵的流量,操作裝置分為液壓操縱和油門操縱、鎖緊三部分。[5]

1.室內(nèi)操縱2.室內(nèi)操縱軟軸3.室外操縱軟軸4.操縱拉圖2.6 操縱系統(tǒng)示意圖上的輸送管，直接送達臂架末端所指位置即澆注點，實現(xiàn)混凝土的輸送和布料。臂架系統(tǒng)是由布料桿和轉(zhuǎn)塔組成。其中布料桿又由多節(jié)臂架、連桿、油缸、連接件和輸送管組成，轉(zhuǎn)塔由轉(zhuǎn)臺、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、固定轉(zhuǎn)塔（連接架）和支腿支撐組成。臂架系統(tǒng)安裝在汽車底盤上，行駛時其載荷壓在汽車底盤上；而泵送時，底盤輪胎脫離地面，整個泵車（包括底盤、泵送系統(tǒng)和臂架系統(tǒng)自身）的載荷由它的四條支腿傳給地面。圖2.7 臂架結(jié)構(gòu)圖臂架圖2.8 二臂、四臂示意（2）連桿強度零件焊接而成，如下圖：

圖2.9 連桿示意圖油缸主要是為臂架轉(zhuǎn)動提供動力，它由油泵來的液壓油推動活塞前后往復(fù)運動，從而驅(qū)動平面四連桿機構(gòu)中的臂架轉(zhuǎn)動。

圖2.10 油缸結(jié)構(gòu)圖90°彎管。兩管之間可相互旋轉(zhuǎn)，兩節(jié)相連臂架端頭的90架鉸接軸軸線旋轉(zhuǎn)，即可實現(xiàn)輸送管隨臂架轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。2.11兩輸送管與管夾間聯(lián)接的結(jié)構(gòu)圖各輸送管宜采用不同的壁厚或耐磨措施，盡量使整套輸送管壽命趨于一致。輸送管支撐在臂架上，其重量、沖擊和偏心力矩都由臂架承受，原則上臂側(cè)左輸送管必須在臂架不受張力的狀態(tài)下安裝，如每節(jié)臂都自由地平置(各節(jié)臂架被支承好)、或每節(jié)臂被支承時未折疊、或臂架完全收回并放到支承上時，臂架即沒受張力。否則輸送管上可能出現(xiàn)應(yīng)力，造成管支架和臂架損壞，在泵送作業(yè)時，末端軟管甚至可能猛烈搖動、脫出。轉(zhuǎn)塔作用①為臂架提供一個穩(wěn)固的底座，使臂架可以在這個底座上旋轉(zhuǎn)、伸縮。②泵送時，底盤和泵送系統(tǒng)懸掛在固定轉(zhuǎn)塔下，承受其載荷。③泵送時，支腿展開，保證整車的穩(wěn)定性，防止傾覆。結(jié)構(gòu)和組成1、轉(zhuǎn)臺2、回裝機構(gòu)3、右前支腿4、支腿支撐圖2.12轉(zhuǎn)塔示意圖它由轉(zhuǎn)臺、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、固定轉(zhuǎn)塔（連接架）和支腿支撐組成。轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)臺是由高強度鋼板焊接而成，作為臂架的機座，它上部用臂架連接套與臂架鉸接，下部用高強度螺栓與回轉(zhuǎn)支承外圈固連，具有強度高、剛性好、結(jié)構(gòu)簡單、制造容易的特點。主要承受臂架的扭矩、彎矩及臂架垂直、水平力?？呻S臂架一起在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。結(jié)構(gòu)見下圖：

圖2.13 轉(zhuǎn)臺示意圖它集支承、旋轉(zhuǎn)和連接于一體。具有很強的抗傾翻能力。它由高強度螺栓、回轉(zhuǎn)支承、液壓減速馬達、傳動齒輪和過渡齒輪（有時無此件）組成。結(jié)構(gòu)見下圖：圖2.14 回轉(zhuǎn)機構(gòu)示意圖工作原理：液壓減速馬達帶動傳動齒輪，經(jīng)傳動齒輪、過渡齒輪（有時無此件固定轉(zhuǎn)塔的清潔度，油箱內(nèi)作了特殊的防繡處理。圖2.15 固定轉(zhuǎn)塔示意圖支腿支撐它的作用是將整車穩(wěn)定的支撐在地面上，直接承受整車的負載力矩和重量。1、支撐油缸2、右前支腿3、前支腿伸縮油缸4、前支腿展開油缸5、右后支腿6、后展開油缸7、左后支腿8、左前支腿圖2.16 支腿支撐支腿支撐由四條支腿、六根油缸組成。其中四條支腿、前后支腿展開油缸、前3°支腿展開形式有折疊伸縮型、回轉(zhuǎn)伸縮型、X型、SX型（弧型。三一攪拌泵車采用的是回轉(zhuǎn)伸縮型支腿，其前支腿采用旋轉(zhuǎn)后伸縮展開，垂直泵送系統(tǒng)S和潤滑系統(tǒng)組成。泵送機構(gòu)是把液壓能轉(zhuǎn)換為機械能的動力執(zhí)行機構(gòu)，其功能是推動混凝土使其克服管道阻力而達到澆注部位。構(gòu)造與工作原理如圖2.18圖2.18 泵送系統(tǒng)原理圖料斗料斗的用途料斗的組成料斗的結(jié)構(gòu)如圖所示。它主要由篩網(wǎng)、斗身、料門板、O形圈、小軸等零部件組成。1、篩網(wǎng)2、斗身3、料門板4、O形圈5、小軸圖2.19 料斗示意圖泵送機構(gòu)泵送機構(gòu)的用途泵送混凝土?xí)r，在主油缸和分配缸驅(qū)動下，若左側(cè)混凝土缸與料斗連通，則右(排料缸)中的混凝土推入分配閥，經(jīng)混凝土輸送管道輸送到澆注現(xiàn)場。當左側(cè)混凝土缸圖2.20 正泵狀態(tài) 圖2.21 反泵狀態(tài)左側(cè)混凝土缸活塞后移至行程終端時，觸發(fā)換向裝置，油缸換向，右側(cè)混凝土土的正泵狀態(tài)(2.20)。當混凝土泵出現(xiàn)泵送不順，發(fā)生堵塞或需將泵(或泵車)暫停，將輸送管(或布料桿)內(nèi)的混凝土抽回料斗時，可通過液壓系統(tǒng)控制分配閥，使吸料缸口與輸送管道相反抽的連續(xù)工作循環(huán)。以上情形為混凝土泵的反泵狀態(tài)（圖2.21）泵送機構(gòu)的組成(一)(二)、O卡式接頭、旋螺等零部件組成。1、主油缸、拉(一) 3、蓋板4、放水螺5、拉(二) 6、水箱7、輸送缸8、O形圈9、壓板10、活塞體11、砼密封體12、導(dǎo)向環(huán)13、防塵圈14、擋板15、連接桿16、卡式接頭17、旋螺；圖2.22 泵送機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖S閥總成（1）S閥總成的用途和特點SS管的擺動來達到混凝土吸入和排出的目的，它具有二位（吸料和排料）四通（通料斗、兩個混凝土輸送缸、輸送管）S管置于料斗中，其①S管閥是目前應(yīng)用最廣泛的一種混凝土分配閥。其主要特點如下：②結(jié)構(gòu)簡單，流道暢通，混凝土流動阻力小。③密封性能好，泵送壓力高。④使料斗的離地高度降低，便于混凝土攪拌運輸車向料斗卸料。⑤換向速度快，噪音小。（2）S閥總成的組成S閥總成的結(jié)構(gòu)如圖所示。1、出料口2O形圈、軸承座4Yx型密封圈、耐磨套6、尼龍軸承J型防塵圈8、橡膠墊、S管總成10O形圈、防塵圈1213、密封圈14、軸承座15、軸承16O形圈17、內(nèi)花鍵齒18、銷19O形圈20、異形螺母21、過渡套22O形圈232425262728壓板攪拌機構(gòu)

圖2.23 S閥總成攪拌機構(gòu)用于對料斗中的混凝土進行再次攪拌，以防止混凝土泌水離析和坍落度損失，保證其可泵性。攪拌機構(gòu)的組成攪拌機構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖所示。1、軸承座 2O形圈 3、端蓋 5、軸端壓板 6、軸承 7、墊環(huán) 8、密封圈 9、骨架唇型密封 10、密封蓋 、防塵圈 12O形圈 13、軸套 14、攪拌葉片 15、攪拌軸 16密封擋圈 17、軸承 18、馬達座 19、擋圈 20、氈圈21、密封端蓋 22、花鍵套 23、液壓馬達 24、密封墊 25、壓擺搖機構(gòu)擺搖機構(gòu)的用途

圖2.24 攪拌機構(gòu)圖擺搖機構(gòu)中擺閥油缸通過液壓系統(tǒng)的控制，保持與主油缸的順序動作，驅(qū)動搖臂，從而帶動S管，使S管與主油缸協(xié)調(diào)動作。擺搖機構(gòu)的組成1、左油缸座2、承力板3、油杯4、下球面軸承5、限位擋板6、搖臂7、上球面軸承8、球頭擋板9、擺閥油缸10、右油缸座圖2.25擺搖機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖擺搖機構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖所示。它主要由左油缸座1；承力板2；油杯345；搖臂6；上球面軸承78；擺閥油缸9；右油缸座10等零部件組成。潤滑系統(tǒng)潤滑是有運動部件的機械設(shè)備中不可缺少的一部分，泵車的潤滑系統(tǒng)有手動潤滑和自動潤滑兩個部分：手動潤滑滑一次，使球形摩擦面處于良好的潤滑狀態(tài)。自動潤滑系統(tǒng)（）圖2.26 潤滑系統(tǒng)原理圖本潤滑系統(tǒng)結(jié)合了雙線潤滑系統(tǒng)和遞進式潤滑系統(tǒng)的優(yōu)點，能分別以潤滑脂和液壓油進行潤滑。由手動潤滑泵、干油過濾器、單向四通閥、遞進式分配閥、雙線潤滑中心和管道組成，對以下潤滑點進行潤滑：攪拌軸承、S管大小軸承、輸送缸內(nèi)的砼活塞。S械提供潤滑，不需再使用手動潤滑泵。以下為自動潤滑系統(tǒng)各元件的功能簡要：2ml1.5L30Mpa；潤滑脂。塞位移量，從而精確地輸出潤滑油量。塞，依次遞進定量地分配到各個潤滑點。手動潤滑泵管路中去。干油過濾器對潤滑脂進行過濾，防止雜質(zhì)進入潤滑點。液壓系統(tǒng)的設(shè)計本液壓系統(tǒng)原理圖[7]如圖3.1：圖3.1 SY5430JBC28混凝土泵車液壓原理圖液壓系統(tǒng)動作說明液壓系統(tǒng)采用雙泵雙回路，泵送油路和分配油路獨立，互不干涉；雙信號液控利技術(shù)，確保分配系統(tǒng)沖擊更小。在主油泵壓力油作用下，一缸前進，另一缸后退，當活塞運行到行程終點時，行程終點裝有單向閥，當活塞運行到終點前，泵送油缸單向閥將活塞前后兩腔串通，防止活塞撞擊缸底，并對兩泵送油缸封閉腔進行補油。定的驅(qū)動功率。壓力截流閥設(shè)定為32MPa排量向最小擺回。[7]泵送回路圖3.2 泵送回路液壓原理[7]該回路由吸油濾油器、主泵、電磁換向閥、高低壓切換閥、串聯(lián)的兩個主油缸、散熱器、回油過濾器以及與之并聯(lián)的背壓閥組成。閥后直接流往散熱器或背壓閥回至油箱，泵送油缸不動作。撞缸，并對油缸封閉腔進行補油。泵送的高低壓切換低壓切換閥的相反方向，此時兩有桿腔相連通為高壓泵送。主泵變量控制回路圖3.3 主泵變量控制回路YY的出口壓力，就可以調(diào)節(jié)泵的排量。主泵恒功率控制回路工作壓力油在活塞上施加一個推力,控制活塞推動搖臂，使得恒功率控制閥芯發(fā)的目的。恒功率控制越權(quán)于液控變量控制，即低于功率曲線時排量受液控壓力的調(diào)整。曲線調(diào)整排量。主泵壓力切斷控制回路壓力切斷是一種壓力控制功能。泵輸出的壓力油直接作用在壓力切斷閥閥芯一分配與潤滑泵驅(qū)動回路3.4分配與潤滑泵驅(qū)動回路該回路是一個典型的壓力控制回路，由吸油過濾器、恒壓變量泵，單向閥，電液背壓閥組成。同時恒壓泵自動降低排量，減少流量。S管分配閥擺動。S相反方向擺動。攪拌冷卻液壓回路.圖3.5攪拌冷卻液壓回路換向閥，溢流閥，回油過濾器，以及散熱器組成。當手動換向閥閥芯處于中位時，壓力油經(jīng)過回油過濾器，冷卻器直接流回郵箱，液壓馬達不轉(zhuǎn)；此時僅僅起到對郵箱中的液壓油進行冷卻和過濾作用。當手動換向閥閥芯左移時，壓力油從右側(cè)進入液壓馬達，馬達正轉(zhuǎn)，當換向閥閥芯右移時馬達反轉(zhuǎn)。馬達若在運轉(zhuǎn)過程中超負載，會停止不動，液壓油壓力會升高，當達到溢流閥設(shè)定值時，閥芯打開溢流。[5]1000.02MP，或電發(fā)訊器報警時，濾芯可能堵塞，應(yīng)及時清洗或更換。回油濾油器20。當真空壓力表超過0.35MPa或更換。泵車臂架部分液壓系統(tǒng)的設(shè)計泵車臂架部分液壓系統(tǒng)原理圖如圖3.6所示，臂架部分液壓系統(tǒng)主要液壓元件由主油泵、平衡閥、回轉(zhuǎn)緩沖制動閥、比例多路閥、液壓鎖等組成。

圖3.6SY5430JBC28臂架系統(tǒng)液壓原理圖臂架液壓系統(tǒng)采用獨立的油泵供油。37米以下泵車臂架液壓系統(tǒng)一般采用的是定量泵A2F023加負載感應(yīng)閥系統(tǒng)；47m泵車液壓系統(tǒng)采用的是變量泵A7V005DRS44mA7V005LRD5加負載感應(yīng)閥系統(tǒng)。A2F0233.1【5】表3.1壓力壓力/MPa35MPa轉(zhuǎn)重排量矩額最轉(zhuǎn)速流量功率量/(N定 高 /r·min/KW/kg22.735404000885312612臂架部分工作原理（安全考慮，下車多路閥動作時，臂架操縱無效。（支腿部分液壓原理考慮油缸閉鎖密封和收放自如。8.2 2.6 7.2 6.2 5.2 2.43.4 3.3 2.51.2PT4.2 2.3 7.1 6.1 5.1 4.1 2.13.2 3.1 2.21.1

SY5430JBC28圖3.7支腿部分液壓原理圖開個支腿。操縱支腿時，通過位于泵車兩側(cè)的操縱手柄和電控按鈕進行協(xié)調(diào)控制。①平衡閥1定臂架的位置，防止臂架移動；2、平衡閥帶有二次溢流功能，臂架振動過大閉鎖腔的油液將溢流釋放，起到保護臂架的功能；二次溢流壓力出廠時已調(diào)定。3、臂架向下運動時，起到限速作用，防止臂架下滑和抖動。②回轉(zhuǎn)限位閥360°轉(zhuǎn)通過兩電磁閥卸荷限位，同時還有過載功能和限速功能。也有回轉(zhuǎn)限位閥是通過裝在轉(zhuǎn)臺上的微動開關(guān)使主閥溢流的。其中閥組上的液控梭閥，工作時自動將回轉(zhuǎn)機構(gòu)的常閉制動器打開。同樣，還有過載功能和限速功能。③比例多路閥（起壓力保護和卸荷作用、減壓閥（給出控制油、負載感應(yīng)閥（流量條節(jié)）制執(zhí)行元件的動作（不取決于負載，可多個執(zhí)行元件同時獨立動作LS口與變量泵相接，還可以起到變量與節(jié)能的作用。④液壓鎖單向閥作用用是保證油缸伸出后容積腔閉鎖，防止油缸位移。液壓缸的設(shè)計和計算液壓油缸的方案選擇根據(jù)泵車的工作需要臂液壓缸應(yīng)選用缸體固定的單桿式活塞缸（單桿式活塞缸HSG壓缸為雙作用單活塞桿式液壓缸,具有安裝連接方式多樣以及可帶緩沖裝置等特點。綜上所選HSG缸液壓結(jié)構(gòu)如圖3.8所示3.7

圖3.8 HSG缸液壓結(jié)構(gòu)液壓缸承載力，是液壓缸承受所有外部載荷的總稱，它包括工作負載，外摩擦負載和慣性負載。承載力按下式計算[6]：P P P (3.1P P P N= n+ m+ g式中 PN液壓缸總承載Pn工作負(N)Pm外摩擦負(N)Pg液壓缸運動速度變化時產(chǎn)生的慣性負載(N)泵車臂架結(jié)構(gòu)圖如圖2.7所示：臂工作負載的分析臂架與地面的角度，從而使之適應(yīng)不同的工作要求。計算液壓缸負載力時,必須對液壓缸所處的工作狀況進行全面分析。首先正確地為最大，所以此時受力最大（3.9。圖3.9查閱相關(guān)資料可知臂處于水平狀態(tài)時舉升力與豎直方向成度角，因此此時的作用力F0的豎直方向的分力F1可由如下公式表述出來：F1=G1

(3.2)0 F=F/COSa (3.3)0 式中 G1－臂架的重量(N)l1－舉升油缸作用力對鉸點的力臂(m)l2－臂的質(zhì)心到鉸接點的水平距離(m)外摩擦負載的分析計算車四臂油沒有外摩擦力。慣性負載的分析加速運動勻速運動減速運動過程,在變速過程必然會產(chǎn)生慣性力,即慣性負載。由于在此液壓缸工作中，缸筒運動的速度慢，所以慣性負載可以忽略?？偝休d力的計算液壓缸在啟動時承載力最大,因為它不但要克服工作負載、靜摩擦力,載可以忽略。通過以上對舉升油缸作用力的計算，得出了舉升油缸的主要技術(shù)數(shù)據(jù)，間接的為下面的舉升機構(gòu)液壓系統(tǒng)的設(shè)計部分作基礎(chǔ)。各臂架液壓缸參數(shù)計算液壓缸承載力的計算查閱相關(guān)資料，及設(shè)計要求可得各液壓缸所受外力如表3.4所示。液壓缸內(nèi)徑尺寸與活塞桿直徑的確定3.23.3所示。由負載值大小查表3.2，參考同類型混凝土攪拌泵車，取各臂液壓缸工作壓力。P/MPa3.2【】P/MPa負載F/KN工作壓力<55-1010-2020-3030-50＞500.8-1.51.5-22.5-33.0-4.04.0-5.0≥5.03.3【5】機床機床農(nóng)業(yè)機械小 液壓機、重型型工程機械、 機械、大中型設(shè)備類型工程機械輔挖掘機、起重磨床組合機床龍門刨床拉床助機構(gòu)運輸機械工作壓力0.8-23-52-88-1010-1820-32P/MPa0油缸受最大載荷F，活塞桿是工作在受壓狀態(tài)，如圖3.4所示:000圖3.10活塞桿受壓狀態(tài)圖根據(jù)設(shè)計要求及提供的相關(guān)參數(shù)如下一臂、二臂、三臂的結(jié)構(gòu)簡圖如下查三一混凝土機械設(shè)計手冊可得：1四臂：L1

=0.5m L=3.21m

=16000N a=1803.2、3.3

=GL/L1

COSa001可得F=106335N0011三臂：L1

=0.5m L=3.11m G1

=18000N a=1803.2、3.3

=GL/L1

COSa00可得F=117716N001二臂：L1

=0.5m L=3.08m

=20000N a=1803.2、3.3

=GL/L1

COSa01可得F0=129534N01

=2.3m L=3.42m

=23000N a=7003.2、3.3

=GL/L

COSa011可得F0=132148N011根據(jù)表3.2和3.3以及機械設(shè)計手冊5可得PV：P=20MPV=20mm/sPV：P=25MPV=20mm/sPV：P=25MPV=20mm/sPV：P=28MPV=20mm/s缸筒3.11所示可知圖3.11DD，再從GB2348—80準值作為所設(shè)計的缸筒內(nèi)徑。缸筒壁厚對于高壓系統(tǒng)或3.2 D/<16時液壓缸缸筒厚度一般按中等壁厚筒計算式如下： c D(2. c y式中 －液壓缸缸筒厚度P－試驗壓力(Mpa)P≤16Mpa時，Py

=1.5P，當工作壓力P≥16MpaPy

=1.25P，這里應(yīng)取Py

=1.25PD －液壓缸內(nèi)徑(m)－缸體材料的許用應(yīng)力（Mp，可通過下面公式求得：[ ] bnb－缸體材料的抗拉強度(Mpa)

(3.5)nn=3.5～5n=5但對于鍛鋼45的許用應(yīng)力[]一般都取[]=110(Mpa)-強度系數(shù)，對于無縫鋼管，=1；C-計入壁厚公差及腐蝕的附加厚度，DD1D+2 ，通常圓整到標準厚度值再根據(jù)《機械設(shè)計手冊，取液壓外缸徑 如表3.4[7]D1臂架4液壓缸臂架3液壓缸臂架2液壓缸1液壓缸Py/MPa2531.2531.2535 /mm9121518D1/mm118147181214根據(jù)負載和工作壓力的大小確定D：①以無桿腔作工作腔時【】4F4Fmax4Fmax4Fmaxd2D

(3.6) (3.7)I 式中：p 為缸工作腔的工作壓力，可根據(jù)機床類型或負載的大小來確定；I 為最大作用負載。應(yīng)為臂架上升時工作腔為無桿腔，又已知油缸受的最大載荷，根據(jù)公式3.4和表3.4可得缸筒的內(nèi)徑分別為表3.5所示：表3.5臂架4液壓缸 臂架3液壓缸 臂架2液壓缸 臂架1液壓缸缸筒內(nèi)徑D（mm）L缸筒長度L6。

95 113 128 165缸筒內(nèi)有導(dǎo)向套、緩沖柱塞、活塞故其長度為6L=L-L-L+C=L+S+L+C (3.8)61 5 2 4式中液壓缸的總長 L1

-左耳環(huán)離缸筒的距離 L2

-導(dǎo)向套長度 S-行程L緩沖柱塞長度 L3

活塞長度 L5

右端蓋的安裝長度 C-與后端蓋連接長度缸筒長度L6

具體如表3.12所示。活塞桿①活塞桿的連接方式3.645號鋼作為活塞桿的材料圖3.12②外徑d。活塞桿外徑d通常先從滿足速度或速度比的要求來選擇，然后再校核其結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性。若速度比為v

，=v v2vv2 1vv

D2 則式子為：D2d2dD也可根據(jù)活塞桿受力狀況來確定，

(3.9)表3.8工作壓力選取d/Dd/D5.00.5～0.555.0～7.00.62～0.707.00.7表3.9速度比要求確定d/D/2 31.461.612d/D0.550.620.71根據(jù)表3.6與表3.7取公式d=0.7D,可得活塞桿外徑d如表3.10示。表3.10臂架4液壓缸 臂架3液壓缸 臂架2液壓缸 臂架1液壓缸活塞桿外徑d/mm

61.5 72.5 88.2 114當按GB/T2348－1993將這些直徑按表3.103.11所示表3.110.63，0.63，1.0，1.6，2.5，4，6.3，10，16，25，31.5，液壓缸的公稱壓力系列（GB/T7938-1978）/MPa40.08,10,12,20,25,32,40,50,63,(90),100,(110),125,(140),160,液壓缸內(nèi)徑系列（GB/T2348-1993）/mm(180),200,(220),(280),(360),400,(450),5004,5,6,8,10,12,14,16,18,20,22,25,28,32,36,40,45,50,56,63,70,80,90,100,活塞缸直徑系列（GB/T2348-1993）/mm110,125,140,160,180,200,220,250,320,36025，50，80，100，125，160，200，250，第一系列320，400，500，630，800，1000，1250，1600，2000，2500，3200，400040，63，90，110，140，180，220，280，活塞行程系列第二系列（GB/T2349-1980）/mm360，450，550，700，900，1100，1400，1800，2200，2800240，260，300，340，380，420，480，530，600，第三系列650，750，850，950，1050，1200，1300，1500，A1=4 A2=(D2d2) 44液壓缸4液壓缸3液壓缸2液壓缸1液壓缸D/mm90100125160d/mm637090110A1/mm26358.5785012265.620096A2/mm23242.54003.55907.110597.5活塞①結(jié)構(gòu)：活塞根據(jù)密封裝置選用整體式，帶有兩個O型密封圈，活塞環(huán)。具體如3.13所示。②材料:材料取用高強度鑄鐵HT300，圖3.13活塞厚度L4=（0.6～1.0）D，及其相關(guān)值如表3.15所示③尺寸及加工公差活塞的配合因為使用了組合形式的密封器件，所以要求不高，活塞外徑對內(nèi)孔的同軸度公差不大于0.05mm，斷面與軸線的垂直度公差不大于0.08mm/100mm，外表面的圓度和圓柱度不大于外徑公差之半導(dǎo)向套活塞桿導(dǎo)向套在液壓缸有桿側(cè)端蓋內(nèi)，用以對活塞桿進行導(dǎo)向的，內(nèi)裝有密封裝置以保證缸有桿側(cè)腔的密封性，外側(cè)裝有防塵圈以防止活塞桿在內(nèi)縮時把雜質(zhì)，灰1.52.5m5.～25mm3.15所示，導(dǎo)向套最小導(dǎo)向長度H L最大行程 D-缸筒直徑

D 2

圖3.14A，在D<80mm時，可取D>80mmA=（0.6～1.0）d3.15所示緩沖套塞液壓缸緩沖裝置阻止活塞與端凸緣碰撞并吸收碰撞產(chǎn)生的沖擊。由于設(shè)置該緩在設(shè)在液壓缸中的液壓缸緩沖裝置中，該液壓缸包括構(gòu)成液壓油的收集室的管子，進行直線運動的桿，固定在桿上、并分隔了管子的收集室的活塞，和端凸緣，該液壓缸緩沖裝置包括裝在桿上與活塞接近的緩沖套，如果在桿的直線運動中活塞接近桿側(cè)端凸緣，在桿側(cè)室中產(chǎn)生預(yù)定的緩沖壓力，還包括設(shè)在緩沖活塞與導(dǎo)向套中間其結(jié)構(gòu)如圖3.15所示，詳細參數(shù)值如表3.15示。圖3.15液壓缸油口直徑的計算液壓缸油口直徑應(yīng)根據(jù)活塞最高運動速度v和油口最高液流速度v0而定，公式v/v0v/v00式中 d －液壓缸油口直徑(m)0D－液壓缸內(nèi)徑(m)v－液壓缸最大輸出速度(m/min)v v0－油口液流速度(m/min)，根據(jù)《機械設(shè)計手冊，取 0d 3.13所示0

(3.10)4液壓缸3液壓缸2液壓缸1液壓缸d0/mm15.319.426.328.3后端蓋

表3.13端蓋主要用于連接缸體，上有右耳環(huán)和進油口，起密封，阻擋灰塵的作用。故其在液壓缸體中有很重要作用，其結(jié)構(gòu)如圖3.16所示，具體參數(shù)如表3.15所示。這里主要對缸底厚度進行計算。圖3.16該液壓缸為平形缸體且有油孔，其材料是45號鋼。pyD(Dd0)[pyD(Dd0)[]

(3.11)式中 H—缸體厚度mmd —mm0p —試驗壓力MPayD—液壓缸內(nèi)徑m[]—缸體材料的許用應(yīng)力，取安全系數(shù)n=5，則]b5

110MPa。由于缸的額定壓力Pn20MPa16MPa，所以取Py1.2n。由上可得H3.13

表3.144液壓缸3液壓缸2液壓缸1液壓缸H/mm18273441液壓缸的活塞、活塞桿、緩沖柱塞、后端蓋、導(dǎo)向套、缸筒各參數(shù)如表43.15所示03后端L5103后端L51708090100蓋d115.319.426.328.3臂架4液壓缸臂架3液壓缸臂架2液壓缸臂架1液壓缸L4112141414L4219222222活塞L47182114115L4323232323L4448599187L0168788387L0258585858活塞L46568990桿L0436486069L01630159416421707L333333333緩沖D8499116131柱塞d617292102L5132154177197R60708090r4047.55562.5L7.1L21=L227777導(dǎo)向套L2135135135155L23=L29.7L6.3缸筒長L61509.51478.51520.51529.5液壓缸的流量確定在D、d確定后可求得Q=VA如表3.16表3.16液壓缸的流量、速度4液壓缸3液壓缸2液壓缸1液壓缸流量7.639.4214.7224.12前Q/L/min進速度20202020V/mm/s流量7.789.614.1725.43后Q/L/min退速度40404040V/mm/s（12）液壓缸行程的確定L=L1

+L =3.0m,S=(L-l-l圖3.172 圖3.17

)/2根據(jù)機械設(shè)計手冊查得HSG的l1+l2，S（20~30）D,液壓缸行程主要依據(jù)機構(gòu)的運動要求而定4液壓缸3液壓缸2液壓缸4液壓缸3液壓缸2液壓缸1液壓缸l+l/mm1 2380405465540S/mm 1250120012001200安裝總長/mm 16351605171517453.4.5 活塞桿柔度校核計算表3.16d由于Ld

>10，活塞桿屬于細長桿，細長桿（p

）當臨界應(yīng)力小于或等于材料的比例極限p

時，即

cr

2Ep壓桿發(fā)生彈性失穩(wěn)。若令

（3.12）則p

時，壓桿發(fā)生彈性失穩(wěn)。這類壓桿又稱為大柔度桿。對于不同的材料，因彈性模量Ｅ和比例