畢業(yè)設(shè)計-QY20B汽車式起重機液壓系統(tǒng)的設(shè)計 （含全套CAD圖紙）

匯總版圖紙液壓系統(tǒng)圖后支腿油缸支腿轉(zhuǎn)配圖AutoCAD圖形支能座上板活塞桿銷銷圖形中碼圖形中碼中號中號AUtoCAD的形端蓋2AUtoCAD的形端蓋2印摘要：木文對QV20B型汽車起重機五個主要運動機構(gòu)的動作進行了分析，再根據(jù)五個動作設(shè)計出五部分液壓系統(tǒng)油路，完成了整機的系統(tǒng)液壓原理圖。根據(jù)機械性能參數(shù)和液壓性能參數(shù)進行了液壓元件的選擇計算，并完成了汽車起重機支腿力學分析和支腿垂直伸縮油缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，最后對液壓系統(tǒng)進行性能驗算。關(guān)鍵詞：汽車起重機：液壓系統(tǒng)：支腿液壓缸：三聯(lián)齒輪泵(OrientalScience&TechnologyCollegeofHunanAgriculturalUniversity,Changsha410128)hydraulicperformanceparametersforthehydrauucturedesigning.Finalperformanceofhydraulicsystemchecked.Keyword:Truckcrane;Hydraulicsystem;Apump中國古代灌溉農(nóng)田用的桔是臂架型起重機的雛形。14世紀，西歐出現(xiàn)了人力和畜力驅(qū)動的轉(zhuǎn)動臂架型起重機。19世紀前期，出現(xiàn)了橋式起重機；起重機的重要磨損件如軸、齒輪和吊具等開始采用金屬材料制造，并開始采用水力驅(qū)動。19世紀后期，蒸汽驅(qū)動的起重機逐漸取代了水力驅(qū)動的起重機。20世紀20年代開始，由于電氣工業(yè)和內(nèi)燃機工業(yè)迅速發(fā)展，以電動機或內(nèi)燃機為動力到目前可分為(1)輕小型起重設(shè)備輕小型起重設(shè)備的特點是輕便、結(jié)構(gòu)緊湊，動作簡升降運動。屬于這一類的有：千斤頂、滑車、手(氣、電)動葫蘆、絞車等。Fig.1Splitmulti-stagehydr(2)橋式起重機橋式起重機的特點是可以使掛在吊鉤或其他取物裝置上的重物在空間實現(xiàn)垂直升降或水平運移。橋式起重機包括：起這些機構(gòu)的配合動作，可使重物在一定的立方形空間內(nèi)起升和搬運。橋式起重機、龍門起重機、裝卸橋、冶金橋式起重機、(3)臂架式起重機臂架式起重機的特點與橋式起重機基本相同。臂架式起重機包括：起升機構(gòu)、變幅機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)。依靠這些機構(gòu)的配合動作，可使重物在一定的圓柱形空間內(nèi)起重和搬運。臂架式起重機多裝設(shè)在車輛上或其他形式的運輸(移動)工具上，這樣就構(gòu)成了運行臂架式旋轉(zhuǎn)起重機。如汽車式起重機、輪胎式起重圖3汽車起重機(4)升降機升降機的特點是重物或取物裝置只能沿導軌升降。升降機雖只有一個升降電梯、貨梯、升船機等。除此以外，起重機還有多種分類方法。例如，按取物裝置和用途分類，有吊鉤起重機、抓斗起重機、電磁起重機、冶金起重機、堆垛起重機、集裝箱起重機和援救起重機等；按運移方式分類，有固定式起重機、運行式起重機、自行式起重機、拖引式起重機、爬升式起重機、便攜式起重機、隨車起重機等；按驅(qū)動方式分類，有支承起重機、懸掛起重機等；按使用場合分類，有車間起重機、機器房起重機、倉庫起重機、貯料場起重機、建筑起重機、工程起重機、港口起重機、船廠起重機、壩頂一般汽車起重機由支腿機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、伸縮機構(gòu)、變幅機構(gòu)、起升機構(gòu)英腐機構(gòu)圖4汽車起重機機構(gòu)簡圖根據(jù)以上機構(gòu)運動要求，其相應的液壓系統(tǒng)分為支腿回路、回轉(zhuǎn)回路、伸(1)支腿回路汽車起重機的底盤前后各有兩條支腿，每一第支腿由一個液壓缸驅(qū)動。兩條前支腿和兩條后支腿分別由三位四通手動換向閥A和B控制其伸出或縮回。每個液壓缸的油路均設(shè)有雙向鎖緊回路，以保證支腿被可靠地鎖住，防止在起(2)回轉(zhuǎn)回路回轉(zhuǎn)機構(gòu)采用液壓馬達作為執(zhí)行元件。液壓馬達通過蝸輪蝸桿速箱和一對內(nèi)嚙合的齒輪來驅(qū)動轉(zhuǎn)盤。轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速較低，每分鐘僅為1~3轉(zhuǎn)，故液壓馬達的(3)伸縮回路位四通手動換向閥D控制的伸縮液壓缸來驅(qū)動吊臂的伸出和縮回。為防止因自(4)變幅回路吊臂變幅就是用一個液壓缸來改變起重臂的角度。變幅液壓缸由三位四通手動換向閥E控制。同樣，為防止在變幅作業(yè)時因自重而使吊臂下落，在油路(5)起降回路：起降機構(gòu)是汽車起重機的主要工作機構(gòu)，它是一個由大轉(zhuǎn)矩液壓馬達帶動的卷揚機。在液壓馬達的回油路中設(shè)有平輪式起重機最初是以誕生于1869年的蒸汽軌道式起重機發(fā)展而來的，經(jīng)歷由于輪式起重機具有機動靈活、操作方便、效率高等特點，在二戰(zhàn)后修復戰(zhàn)爭創(chuàng)傷和經(jīng)濟建設(shè)中得到廣泛應用。早期的輪式起重機大多采用機械傳動的桁架式臂架。隨著60年代中期液壓技術(shù)的發(fā)展，液壓伸縮臂輪式起重機得到迅速發(fā)展。到80年代末，中小噸位的輪式起重機己多數(shù)采用液壓伸縮式臂架，僅20世紀60年代末期，隨著大型建筑、石油化工、水電站等大型工程的發(fā)展，對輪式起重機的性能、工作效率和安全性提出了更高的要求。由于當時液壓技術(shù)、電子技術(shù)、汽車工業(yè)的發(fā)展及新型高強度鋼材的不斷出現(xiàn)，使輪式起重機開始向大型化發(fā)展，并且在普通輪胎式起重機的基礎(chǔ)上開發(fā)出越野輪胎起重機，隨后又開發(fā)出全路面起重機。全路面起重機綜合了汽車起重機高速行駛和越野輪胎起重機吊重行走及高通過性的特點，在近20多年得到很大發(fā)展。1958年，北起在K32型基礎(chǔ)上改進設(shè)計的Q51型5噸汽車起重機，批量生產(chǎn)后擴散到全國多家工廠生產(chǎn)，同年8月正式改名為北京起重機器廠。1960年，改進設(shè)計的機械傳動Q81型8噸汽車起重機以及100噸橋式起重機試制成功，Q51型5噸汽車起重機出口援外，開始了中國汽車起重機的出口歷史。1963年3月，徐州重型機械廠(徐工集團前身)生產(chǎn)的第一臺Q51型5噸汽車起重機下線。1964年，北起開始研制液壓元件，為生產(chǎn)液壓式起重機打下基礎(chǔ)。1966年，根據(jù)“三線建設(shè)”的方針，北起廠一分為二，將235臺設(shè)備，約2600名生產(chǎn)技術(shù)骨干及家屬，全套起重機技術(shù)圖紙，配套地運往四川瀘州，僅用了一年時間就建立起當?shù)刈畲笠?guī)模的國營企業(yè)——長江起重機器廠。1968年，Q84型8噸液壓汽車起重機試制成功，這是我國自行研制的第一臺液壓式汽車起重機。1976年，北起與長沙建設(shè)機械研究所聯(lián)合，試制成功QD100型100噸桁架臂式汽車起重機，并應用在唐山大地震搶險中。從2004年開始，隨著中國經(jīng)濟崛起，電力、石化、鋼鐵、交通基礎(chǔ)設(shè)施進入建設(shè)高潮。國內(nèi)履帶式挖掘機市場快速膨脹。有實力的企業(yè)全力加大了對履帶起重機的研發(fā)投入，撫順挖掘機制造有限責任公司于2005-2006年年間，先后推出了250噸和350噸履帶起重機，徐州重型機械有限公司2005年推出300噸履帶起重機。除了以上兩家國內(nèi)原有的履帶起重機生產(chǎn)廠家外。2004年上海三一科技有限公司加入了履帶起重機制造商的行列，陸續(xù)推出50噸、80噸和150噸履帶起重機，2006年又推出400噸履帶起重機。2004年底，中聯(lián)重科浦沅分公司推出200噸履帶起重機，此后又陸續(xù)推出70噸、100噸、160噸和50噸履帶起重機。至此，國內(nèi)履帶起重機已有35-400噸十幾個型號，形成了較為(1)采用國際化配套，對系統(tǒng)性要求較高的液壓元件如泵、閥、馬達等采用國際化配套可提高產(chǎn)品的可靠性，另外，國外使用成熟、量大價廉的元件在(2)采用卡套式接頭，由于卡套式接頭在控制系統(tǒng)污染、防泄露等方面具(3)在系統(tǒng)中設(shè)計速度分檔，由于不同施工項目的不同要求，對起重機各動作速度的要求也不一樣，速度分檔技術(shù)也應運而生(4)廣泛使用高度集成的、模塊化閥組，能簡化管路，有效的減少液組，(5)向計算機技術(shù)領(lǐng)域的縱深滲透，汽車起重機將向無線遙控技術(shù)、遠程診斷服務技術(shù)、黑匣子自我保護技術(shù)等方向發(fā)展，為了實現(xiàn)整機的功能，液壓技術(shù)將同計算機技術(shù)相互滲透，共同發(fā)展重機的運用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，設(shè)計一款能夠適應國內(nèi)外工不要偏離題目；仔細研究設(shè)計方案，理清設(shè)計思路，使設(shè)計過程清晰化，這兩對各工作機構(gòu)液壓回路進行設(shè)計，對個回路的組液壓元件選好以后需要對特定回路進行性能計算，其中包括系統(tǒng)特定回路2汽車起重機主要運動機構(gòu)分析最高提升速度Vm=10m/min:基本臂長10.5m最長主臂長32.55m發(fā)動機型號SC8DK230Q3發(fā)動機額定功率170/2200Kw/(r/min)發(fā)動機額定扭矩830/1400N.m/(r/min)發(fā)動機額定轉(zhuǎn)速2200r/min一般汽車起重機主要液壓機構(gòu)有：支腿機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、伸縮機構(gòu)、變幅順序伸縮是指各節(jié)伸縮臂按一定先后次序完成伸縮動作。為了使各節(jié)伸縮獨立伸縮是指各節(jié)伸縮臂無關(guān)聯(lián)地獨立進行伸縮動作。顯然，獨立伸縮機(2)驅(qū)動形式：復合式驅(qū)動由伸縮液壓缸和機械傳動裝置組成，油缸的數(shù)目和作用方式視活動臂節(jié)數(shù)而定。機械傳動裝置通常才用鋼繩或鏈條滑輪組。鋼繩滑輪組的缺點起重臂伸縮機構(gòu)主起重臂是由鋼板焊制的箱形結(jié)構(gòu)，共三節(jié)(基本臂、二節(jié)臂、三節(jié)臂),全動力同步伸縮，全部伸出時臂長24.5m,全部縮回時臂長1、8-滑輪2-伸臂鋼絲繩3-二節(jié)臂4-伸縮液壓缸5-伸縮鋼絲繩固定點6-基本臂7-伸縮鋼絲繩9-三節(jié)臂10-縮臂鋼絲繩固定點此處已刪除缸徑：125,桿徑：904.6根據(jù)液壓缸運動速度要求，定支腿回路流量和相關(guān)閥的型號支腿回路流量Q=V×S=32.9L/min序號圖號閥門數(shù)量8液控單向閥1三位四通換向閥三位六通換向閥1液控單向閥單向閥溢流閥溢流閥4.7支腿液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計包括剛體材料選擇、缸筒和缸蓋的連接形式、活塞和活液壓缸缸體的常用材料為20、35、45號無縫鋼管。因20號鋼的機械性能略低，且不能調(diào)質(zhì)，應用較少。當缸筒與缸底、缸頭、管接頭或耳軸等件需焊45號鋼，并應調(diào)質(zhì)到241—285HB4.7.2缸筒和缸蓋缸筒和缸蓋的連接式有焊接、螺紋連接、法蘭連接、拉桿連接、半環(huán)連接和鋼絲連接。法蘭連接結(jié)構(gòu)較簡單，易加工，易裝卸，但徑向尺寸較大，質(zhì)量比螺紋連接的大。非焊接式法蘭的缸體端部應鐓粗。在此液壓缸中，采用后端蓋焊接方式，前端蓋法蘭連接。焊接方式結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，重量輕，使用廣泛，但缸體焊后可能變形。缸筒和缸蓋采用法蘭連接，這種結(jié)構(gòu)易加工，易裝卸，使用廣泛，徑向尺寸較大，質(zhì)量比螺紋連接的大，非焊接式法蘭的缸體端4.7.3活塞和活塞桿活塞和活塞桿有整體結(jié)構(gòu)、螺紋連接、半環(huán)連接。整體式用于工作壓力較大，而活塞直徑又較小的情況，螺紋連接是較常用的方式，半環(huán)連接用于工作壓力、機械振動較大的情況。如圖19所示，活塞和活塞桿的連接形式為螺紋連接4.7.4排氣裝置為了使液壓缸運動穩(wěn)定，在新裝上液壓缸之后，必須將缸內(nèi)的空氣排出。排氣的方法之一是使液壓缸反復運動，直到平穩(wěn)。但更可靠的方法是在液壓缸上設(shè)置排氣塞(排氣閥),排氣塞的位置一般放在液壓缸的端部，雙作用液壓缸則應設(shè)置兩個排氣塞；但如果進油口和出油口都分布在液壓缸的上端位置，排氣塞就可省略，這里我們設(shè)計液壓缸時使油口朝上，不使用排氣塞。4.7.5緩沖裝置緩沖裝置的作用是減小活塞及活塞桿等運動部件在運動時支缸底或端蓋的沖擊，在它們的行程終端實現(xiàn)速度的遞減，直至為零。液壓缸活塞運動速度在0.1m/s以下時，一般不采用緩沖裝置；在0.2m/s以上時，則必須設(shè)置緩沖裝置。變幅液壓缸的速度小于0.1m/s,因此不設(shè)置緩沖裝置。4.7.6最小導向長度的確定導向長度過短，將使缸因配合間隙引起的初始撓度增大，影響液壓的工作性能和穩(wěn)定性，因此，設(shè)計必須保證液壓缸有一定的最小導向長度，一般液壓缸的最小導向長度應滿足圖21液壓缸各個尺寸圖L為液壓缸最大行程D為缸筒內(nèi)徑d為活塞桿直徑當缸徑大于A為導向套的長度，在缸徑小于80mm時，取A=(0.6~1.0)D;當缸徑大于80mm時，取A=(0.6~1.0)d4.8其它液壓元件的計算選擇各回路最高液壓力如下：支腿回路16MPa回轉(zhuǎn)回路伸縮回路19MP變幅回路起升回路20MPa4.8.1起升馬達的計算和選擇(1)作用于鋼絲繩上的最大靜拉力[9]式中：φ?一動力系數(shù)φ?=1+0.35V則φ?=1+0.35×0.17=1.06V—最高起升速度(3)液壓馬達的排量[9](4)液壓馬達轉(zhuǎn)速19據(jù)此我們選擇ZDB725型柱塞馬達，性能參數(shù)如下最高：25MPa最高：2000r/min最高：25MPa最高：2000r/min轉(zhuǎn)速額定：1450r/min輸入功率：43.2KW排量106.7ml/r扭矩：251N·M容積效率：0.97總效率0.90根據(jù)工況要求，支腿回路最大流量為32.9L/min變幅回路最大流量為61.4L/min起升最大流量126L/min共三個根據(jù)排量和壓力我們選擇CB—KPL80/63/32型三聯(lián)齒輪液壓泵，性能如下：轉(zhuǎn)速額定：2000r/min最高：2500r/min圖號數(shù)量98單向節(jié)流閥平衡閥起升液壓馬達平衡閥平衡閥溢流閥溢流閥三位六通換向閥三位六通換向閥三位六通換向閥溢流閥三位六通換向閥溢流閥溢流閥單向閥棱閥線隙式濾油器液控單向閥三位四通換向閥三位六通換向閥液控單向閥單向閥溢流閥溢流閥214.9.1油路的通徑計算參數(shù)吸油管路V?=0.5～1.5m/s,取Vg=1m/s4.9.2卷揚油路(1)主卷揚泵的工作油路(2)主卷揚馬達的工作管路查《機械設(shè)計手冊》P??5表37.9-1d?=20mm5液壓系統(tǒng)性能驗算液壓系統(tǒng)初步設(shè)計是在某些估計參數(shù)情況下進行的，當各回路形式、液壓元件及連接管路等完全確定后，針對實際情況對所設(shè)計得系統(tǒng)進行各項性能分析。對一般液壓傳動系統(tǒng)來說，主要是進一步確切地計算液壓回路各段壓力損失、容積損失及系統(tǒng)效率，壓力沖擊和發(fā)熱溫升等。根據(jù)分析計算發(fā)現(xiàn)的問題對某些不合理的設(shè)計進行重新調(diào)整，或采取其它必要的措施。5.1.1容積效率(1)卷揚、回轉(zhuǎn)回路由于卷揚、回轉(zhuǎn)是相互獨立的閉式油路，流量損失主要是冷卻閥塊使主油路中一部分油流回油池，以及作為控制油的一部分損失，對此憑經(jīng)驗取(2)伸縮、變幅、支腿回路伸縮、變幅、支腿機構(gòu)，其內(nèi)泄漏的大小與管路中各控制閥的配合間隙，密封長度，運動件直徑，兩端壓降，油液粘度，加工質(zhì)量等很多因素有關(guān)，并且在實際中，泄露值是一個變量，因此由公式Q=KQ(此公式見《流體傳動與控制》Pz?4公式8-26)且取泄露系數(shù)0.05,其中Q為系統(tǒng)流量，則：Q=0.05Q5.1.2壓力效率(1)卷揚機構(gòu)(低壓合流，壓力按計算，即單動時，只有管路上的壓力損失(2)回轉(zhuǎn)：其閥類局部損失(3)伸縮、變幅、支腿機構(gòu)根據(jù)《機械設(shè)計手冊》,平蘅閥△P=4bar,換向閥△P?=3bar,管路壓(4)管路系統(tǒng)總效率a.卷揚合流時b.卷揚單動時c.回轉(zhuǎn)5.2液壓系統(tǒng)的發(fā)熱驗算由于液壓阻力產(chǎn)生的壓力損失以及整個系統(tǒng)的機械損失和容積損失組成了能量的總損失，這些能量根據(jù)守恒定律，它不會自行消失而是轉(zhuǎn)化成了熱能，從而使油液的溫度升高，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)，保證基本臂最大起重量40個工作循環(huán)后，油箱內(nèi)液壓油的相對溫升在不加冷卻器的情況下，不超過75°。5.3工作循環(huán)周期T起重機的一個工作循環(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。5.3.1起升工序式中：h—額定負載時的起升高度=基本臂的60%,5.3.2回轉(zhuǎn)工序5.3.3變幅工序因為吊額定負載時，幅度不允許變大，所以N=0,tg=05.3.4下降工序5.3.5空載回轉(zhuǎn)N?=N?=20KW:5.3.6裝載工序N?=0,憑經(jīng)驗t?=150s5.3.7伸縮工序因吊額定載荷時是不變的，所以不能帶載伸縮，此工序不計算發(fā)熱。T=t1+t2+t3+t4+t5+t6=99+12+0+99+12+150=372s5.4油泵損失所產(chǎn)生的熱能H根據(jù)機械設(shè)計手冊P6g公式(11-51)Hp=N(1-n)×860(千卡/小時)n油泵的總效率5.4.1主卷揚產(chǎn)生的熱量吊額定負載時副卷揚不工作=43×(1-0.83)×860×118/372=1673(千卡/小時)H降=H#=1673(千卡/小時)H??=H#+H降=3346(千卡/小時)H正回=N(1-η)×860×t/T=20×(1-0.83)×860×12/372=94(千卡/小時)H??=H正國+H反國=94×2=188(千卡/小時)Hy=Nu(1-η)×860(千卡/小時)=916(千卡/小時)H=Hn=916(千卡/小時)Hu=H#+H=916×2=1832(千卡/小時)H正回=N×nL×(1-n)×860×t/T=20×0.931×(1-0.9)×860×12/372=51(千卡/小時)H=H??+H??+H+Hg=3346+188+1832+102=5468(千卡/小時)5.5油箱散熱量油箱的散熱面積由《機械設(shè)計手冊》下冊P?公式(11-178)計算式中：K—油箱的散熱系數(shù)，取為13千卡/m2.時.℃(周圍通風良好)C?—油的比熱，取為0.5千卡/公斤.℃C?—鋼的比熱，取為0.12千卡/公斤.℃γ—30*精密機床液壓油的重度，γ=900千卡/m3G?—循環(huán)油的質(zhì)量G?—油箱散熱部分鋼板的質(zhì)量(千克)t—系統(tǒng)的工作時間(鋼板厚度取為3mm,即δ=3mm)當油與周圍空氣在開始工作時的溫度△to時當汽車起重機連續(xù)工作40個工作循環(huán)時，其工作時間：帶入得Ar=31