汽车起重机臂架及其液压系统设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕业设计说明书 汽车起重机臂架 及其液压系统 系 、 部： 学生姓名： 指导教师： 专 业： 班 级： 完成时间： 摘 要 随着国家现代化建设的飞速发展，科学技术的不断进步，现代施工项目对汽买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 车起重机的要求也越来越高，高、深、尖液压技术在汽车起重机上的应用也越来越广泛，汽车起重机液压系统展示了强大的发展趋势。 汽车起重机液压系统一般由起升、变幅、伸缩、 回转、控制 、支腿六 个主回路组成 。 为了使起重机能够满足 高性能、高可靠性 、 操作更方便、舒适、安全 的要求，以及使 起重机 能够 向智能、高性能、灵活、适应性强、多功能 、 吊重量大、起升高度、幅度更大的大吨位方向发展方向发展 ，设计者不但要改进起重机的结构和提高材料的强度，更重要的是在这六个液压系统上下工夫。本文主要讨论伸缩主回路及其液压系统的设计。 关键词： 汽车起重机，伸缩机构，液压系统 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of s of on in by of In to to a to of is in 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 1 绪 论 . 7 车起重机的概念 . 7 车起重机的用途 . 7 国汽车起重机发展状况 . 7 一 25 吨汽车起重机介绍 . 8 2 25 吨汽车起重机臂架系统 . 11 25 吨汽车起重机臂架系统的组成 . 11 起重臂结构 . 11 起重臂 . 14 伸缩机构 . 14 臂端滑轮 . 14 3 臂架结构的设计和计算 . 15 架截面参数 . 15 臂工况计算 . 16 缩臂载荷计算 . 16 缩臂的临界力计算 . 18 缩臂的强度计算 . 19 缩臂整体稳定性计算 . 21 4 液压系统原理设计 . 23 型工况分析及对系统要求 . 23 缩机构的作业情况 . 23 臂的作业情况 . 23 个以上机构的组合作业情况 . 23 型工况的确定 . 23 统要求 . 25 压系统类型选择 . 26 机液压系统分析 . 26 机构动作组合、分配及控制 . 27 种执行元件的选择 . 28 5 伸缩液压回路组成原理和性能分析 . 30 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 能要求 . 30 要元件 . 31 要回路 . 31 能实现和工作原理 . 31 6 伸缩 液压系统设计计算 . 33 缩机构主要参数 . 33 缩油缸的选择 . 33 缩油路 . 34 缩机构液压阀的选择 . 35 幅伸缩多路阀 . 35 衡阀 . 36 压辅助元件选择 . 36 路的通径 . 36 油器的选择 . 36 7 伸缩机 构回路性能验算 . 37 缩回路功率选取 . 37 缩回路容积效率 . 37 缩机构压力效率 . 37 缩回路性能验算 . 37 缩时间 . 37 缩速度 . 38 8 起重机的使用要求及简单的故障分析与排除 . 40 重机作业时应注意的事项 . 40 业前的准备 . 41 流阀与液压泵的维修 . 42 流阀的维修 . 42 液压泵的修理 . 44 泵的修复 . 45 压缸自行回缩 . 45 结束语 . 49 致 谢 . 50 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 参考文献 . 51 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 绪 论 车起重机的概念 通常把装在通用或专用载重汽车底盘上的起重机称为汽车起重机。汽车起重机的行驶操作在下车驾驶室里，起重操作在上车的操纵室里。汽车起重机由于利用汽车底盘所以具有汽车的行驶通过性能机动灵活，行驶速度高，可快速转移，转移到作业场地后能迅速投入工作，特别适用于流动性大、不固定的作业场所。汽车 起重机由于具有这些特点，其品种和数量在我国得到了很大的发展，是目前我国轮式起重机中的主力机型。汽车起重机也有其弱点，总体部置受汽车底盘的限制，车身较长，转变半径大，大多数只能在左右两侧和后方作业。另外对地面的要求较高越野性能差。 车起重机的用途 汽车 起重机是提升输送物料的机具，是国民生产各部门提高劳动生产率、生产过程机械化不可缺少的大型机械设备，对提高生产各部门的机械化，缩短生产周期和降低生产成本，起着非常重要的作用。 汽车起重机可以广泛应用于工矿企业、建筑工地、港口码头、油田、铁路、仓库及货场等 工况下的起重作业和吊装工作。随着国民经济飞速发展，汽车起重机在 行业的作用也越来越大，经济杠杆作用与日俱增。 国汽车起重机发展状况 由于我国起重机起步于 70年代，相对较晚，而且发展速度不快，只是近几年才有较大发展，和国外相比，还有很大的差距。具体表现在： 1 品种少、产量低 我国起重机现处于低级发展阶段，品种较少。中小吨位重复较多，至今尚未形成大、中、小完整的系列，年产量只相当于国外一个厂家的生产能力。 2 起重力矩小，技术水平底 我国起重机以直臂卷扬为主，受国内汽车底盘的限制， 起重力矩小，其他性能指标也一般 低 于国外先进产品。目前国内企业对汽车起重机的研究开发投入很少，液压系统、控制系统的技术水平也有一定差距。 3 安全装置不齐全，操作不方便 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 我国汽车起重机仅装有起升高度限位及平衡阀、溢流阀等一般安全装置，全部为手动操作。而国外早已将电子技术广泛运用到起重机上，如带有微电脑的力矩限制器及防御翻保护器等，并且已实现了有线与无线遥控。 4 功能单一 我国起重机以起重作业及运输功能为主，而国外起重机均有多种附具，主要加装在吊臂头部，如工作斗、抓斗、高空作业平台、各种、 抓具、夹具、吊篮、螺旋钻、板叉、装轮胎机械手、拔桩器等，使汽车起重机具备了一机多用的功能。另外，国外一些厂家进一步开发了铁路专业汽车起重机等专用产品。 5 外形不美观 我国起重机设计单调，忽视了和汽车外形的协调，而国外对汽车起重机的着色非常严格，不仅在外形和着色上实现和卡车的一体化，还要求和城市的景观相协调。 国起重机的发展趋势 从产品的市场情况来看，需求量越来越大。目前，随着科学技术的加快，世界各国汽车起重机的生产有较大的发展，从最初的小型单一产品，已发展成全系列、大力矩、多功 能、外型美观、操作简单、使用安全，并能进行有线或无线遥控的先进产品，可以说汽车起重机的发展已进入成熟期。由于国外劳动力费用高，强调工作效率，施工中基本不存在人工装卸，汽车起重机有使用灵活、技术成熟等特点，所以在欧洲市场起重机市场前景广阔。我国汽车起重机起步较晚，但随着科学技术的进步和市场需求的增加，我国汽车起重机的生产水平将会日益发展和完善，产品将具有更大的市场潜力。目前，在沿海城市和地区，汽车起重机的销量形势正逐步好转，特别是大吨位汽车起重机，正受到南方个体用户的青睐，并有向内地推进的趋势。从产品的技术特 点来看，汽车起重机正朝着大型化、多功能化和智能的方向发展越来越多的重型平板车也安装了大吨位汽车起重机，以满足其自装卸大型货物的需要。汽车起重机的作业装置也不再局限于钓钩，各种高空作业平台、抓具、夹具、吊篮、螺旋钻、板叉、装轮胎机械手、拔桩器等已逐渐被采用。随着汽车起重机的吨位越来越大，对 安全控制、操作方便舒适性的要求也越来越高，智能化也已被提上日程 。 近年来，汽车起重机的发展和汽车起重 机技术水平的不断提高及产量的扩大，今后小吨位汽车起重机必将 成为起重机的重要组成部分 。 一 25 吨汽车起重机介绍 25 吨 汽车 起重 机 是三一集团在吸收国外先进技术的基础上，结合本公司创新技术而开发研制的。超大的支腿跨距、强力的伸缩臂、新型桁架式副臂和易于操纵的上车系统、安全装置和整机性能充分体现了其先进性、可靠性、经济性和高效性，是国内同类产品中的佼佼者。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1、 6 4 驱动型式的自制专用底盘，装备有东风康明斯 0 环保型发动机，符合欧标准。 2、驾驶室采用齐星全宽型驾驶室，专业化生产。具有外形美观，乘坐舒适，视野开阔的特点。 3、主臂材料为低合金高强度钢，大圆角六边形截面形式。具有承载能力大、自重轻、导向平稳等特点。 4、副臂采 用桁架式变截面结构，受力条件好，重量轻，可根据使用需要实现 0、 15、 30变角度安装。 5、转台结构选用低合金高强度结构钢，采用单板加强型先进结构，刚性、稳定性好。 6、配置上车熄火装置，并可根据客户要求安装空调。 7、主要性能参数。 表 1 25 吨汽车起重机主要性能技术参数 1 最大额定起重量 6000 2 最大额定起重力矩 m 最大起重力矩 m 992 4 基本臂长 m 基本臂全伸长 m 副臂 m 8 7 主臂全伸 +副臂 m 支腿跨距（纵横） m m 基本臂最大起升高度 m 0 全伸臂最大起升高度 m 1 （基本臂 +副臂）最大起升高度 m 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 1一 25 吨汽车起重机 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 25 吨汽车起重机臂架系统 25 吨汽车起重机臂架系统的组成 汽车起重机的臂架系统是起重机的核心部件，是吊 载作业最重要的承重结构件。臂架系统各机构件的强度、刚度将直接影响汽车起重机的使用性能。臂架系统主要包括主起重臂、副起重臂、伸缩机构和臂端滑轮等部件。还包括臂间滑块、分绳轮组、定滑轮组、压绳滚轮和用于托绳的滑板支架等辅助构件。如图 示。 1 2 3轮组； 4 5臂； 6臂； 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1617缸上 铰点轴 套； 18图 25 吨臂架系统 起重臂结构 汽车起重机的主起重臂是起重机的核心部件，是汽车起重机吊载作业最重要的承重结构件 。主起重臂结构件的强度、刚度将直接影响汽车起重机的使用性能。主起重臂结构件的质量在一定程度上反映起重机制造厂家的技术水平。主起重臂结构 的技术含量是汽车起重机产品水平的重要标志。提高主起重臂机构的设计、制造、装配质量是各起重机厂家不断追求的目标。 三一生产的 25 吨汽车起重机的主臂为六边形、大圆角截面结构。 主起重臂由基本臂、二、三、四节臂套装而成。在各节主臂中间采用 龙滑块支承，在水平或垂直方向上，滑块与臂筒间的双边间隙之和一般为 4隙值的大小取决于主臂的加工水平。组装后的主臂滑块间隙越大，则主臂使用的强度与刚度越低。如果主臂滑块间隙偏小，当臂体制造误差偏（直线度、买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 平行度、垂直度和扭曲度超差），就容易产生干涉，发生伸缩臂抖动或 产生异响。 在 基本臂尾和中间下方部位，分别有两个铰接轴。一个为主臂与转台连接的尾铰点轴，另一个为变幅缸上铰点轴。两个铰点轴心线的平行度、对主臂纵向轴线的垂直度、铰点轴中心平面的对称度是否达标，直接影响主起重臂的使用质量良好的制造质量会防止主臂在变幅过程中产生机械抖动或异响，改善主起重臂的受力状态，防止吊重时侧向扭矩的产生。在尾铰点轴套前侧有伸臂缸的缸套、三节臂伸臂绳固定点。 二节臂的尾部有伸臂缸的安装轴套联接伸臂缸的缸套，四节臂伸臂绳固定点、三节臂缩臂滑轮，口部、尾部上下两侧设有 龙滑块及其调整机构。 三节臂的尾部设有四节臂缩臂滑轮，口部设有四节臂伸臂滑轮，口部、尾部上下两侧设有 龙滑块及其调整机构。 四 节臂的头部设置分绳滑轮组和定滑轮组，如图 示。分绳滑轮组为两个滑轮，中间一个滑轮用于副转扬钢丝绳通过，靠左边滑轮用于主卷扬钢丝绳通过。定滑轮组的滑轮数量为五个，它决定钢丝绳的倍率。尾部上侧设伸臂绳固定点、上下侧均设 龙滑块。 在二、三节臂头的上部，分别设有托绳架；在一节臂头部的上方设有压绳滚轮；在一节臂头部的下方设有托辊；在一节臂尾部的上方设有绳托等结构部件。设置这些构件的目的是保证主起 重臂在任一种工况作业时，托起主、副转扬钢丝绳，防止钢丝绳外跳，以免造成升降作业时磨损钢丝绳或卡住钢丝绳的事故发生。 1 缸安装轴套 ； 2 3 4 5 6 7 图 二节臂 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 2 3 4 5垫片； 6 7 图 三 节臂 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1- 定滑轮组； 2 34 5 尾部上滑块及调整垫片 ； 6 7 8 图 四节臂 起重臂 副 臂是汽车起重机重要的起重部件，也是关键的钢结构件，采用珩架式结构。副臂的作用是补偿主臂作业高度不足、扩大主臂作业范围的一种起重作业功能。副臂的起重作业必须按副臂起重量性 能表中规定的作业工况进行。 其组成部分主要有：臂座、臂架、连接杆系统、臂头、支承架、托架总成等部件组成。 臂座是副臂的基础结构件，与主臂（四节臂）臂头相连接。臂座上有两排孔，每排各有四个上下同轴线的定位连接孔（ 40每排孔的同轴度（ 否达标直接影响副臂回转连接的准确性与可靠性。与臂架相连的两排定位孔（ 2 35线对副臂纵向轴线的垂直度，直接影响副臂定位安装的准确性和用户使用的方便性。 臂架是副臂的结构主体，其作用是连接臂头和臂座，使副臂成为结构的整体。臂架也是副臂结构承载的重 要受力部件。 臂头是副臂直接吊重部件，副卷扬钢丝绳悬挂在臂头滑轮上，在副卷扬减速机的作用下，完成吊重升降作业。 支承架是保证副臂处于正确安装位置的定位部件。 托架总成是支承副臂总成，保证副臂合理、稳定安装在原始位置上的结构部件。连接杆系统是实现副臂变角度安装的重要调节部件。它有三种安装角度，即0、 15、 30安装。 伸缩机构 主臂 伸缩机构是由倒置的伸缩油缸和两组伸缩臂绳机构来实现二、三、四节臂同步伸缩的工作系统 。可以完成顺序伸缩，同步伸缩，独立伸缩 3 种伸缩形式。 臂端滑轮 在四节臂 头部的前方，设置 臂端滑轮。臂端滑轮是单滑轮起升机构。一般采用副钩单倍率升降作业。使用臂端滑轮作业，可提高主臂升降作业的效率，但吊载重量受到单股钢丝绳作业的限制。 25 吨臂端滑轮吊重 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 臂架结构的设计和计算 臂架伸缩机构的类型 臂架伸缩机构种类很多，按各节臂伸缩次序关系不同可分为以下 3 种： 1. 顺序伸缩：臂架伸缩过程中，各节伸缩臂按一定先后顺序完成伸缩动作。 2. 同步伸缩 :臂架伸缩过程中， 各节伸缩臂同时以相同的行程比率进行伸缩。 3. 独立伸缩 :各节臂均能进行独立伸缩。显然独立伸缩机构能完成顺序伸缩动作 。 伸缩方式对起重机性能的影响 伸缩方式的选择，对臂架自重有一定影响。一般来说独立伸缩机构最重，顺序伸缩机构最轻。若起重性能相同时，选用顺序伸缩机构较经济。但除了伸缩的开和终了，在其他位置上，当臂长相等时，起重性能可以提高。 载荷的确定和组合 臂架的支撑情况：根部和旋转平台的销轴连接，可以在垂直平面内自由转动。变幅液压缸位于吊臂线平面内，支撑处可做成双向球绞。使其横向对臂架无约束。因此在变幅平面内可视为一外伸梁。而在臂架横向平面内（回转平面），可视为悬臂梁，在根部固接。 作用在臂架上的载荷：自重，吊重，惯性力 ，风力等。由于伸缩臂式 起重机的工作级别属于 不验算疲劳。因吊臂可伸缩，可不验算非工作状态下的强度。因此，只要按工作状态下作强度计算载荷计算即可。 载荷组合情况 :自重 +考虑动载系数的吊重 +吊臂切向水平惯性力 +吊重偏载引起的水平力（包括风力）。将吊臂在变幅平面内和回转平面内的载荷。包括考虑动载的吊重重量，起升绳拉力，分布在臂架上的自重转化到臂架的端部。 理论计算 架截面参数 表 2 臂架截面参数表 一节臂 二节臂 三节臂 四节臂 惯性矩 4） 108 108 108 108 惯性矩 4） 108 108 108 108 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 续表 2 一节臂 二节臂 三节臂 四节臂 抗弯模量 3） 105 106 106 106 抗弯模量 3） 106 106 106 105 质量 M（） 1477 1150 904 692 截面积 A（ 2） 转半径 ） 转半径 ） 臂工况计算 现在吊臂就以全伸 度 重量 角 况计算 （上面数据从起重性能表中查出） 缩臂载荷计算 图 3臂截面简图 1） 吊臂变幅平面的强度计算载荷垂直载荷 Q 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 3臂受力简图 2 0 0 111( ) 1 . 1 ( 6 4 6 8 0 2 7 4 4 ) 1 . 0 6 5 3 6 633Q Q G G =中： 0Q 0Q =1000=64680N 0G 0G =280 744N G G =6670 5366N 1 2 身绳拉力 S 2 0 0()m = 6 4 79 2 74 46 46 8 0( 式中： 由 Q,S 引起的轴向力 F c o s c o s 9 5 9 5 4 . 4 c o s 1 1 . 6 3 7 6 4 7 . 9 c o s 1 . 9 1 3 1 6 2 1 . 7F Q S N 由 Q,S 引起的横向力 s QT z 9 5 9 5 4 . 4 s i n 1 1 . 6 3 7 6 4 7 . 9 s i n 1 . 9 1 8 0 4 6 . 1 N 式中： 由 Q,02 1 2) c o s c o G e S e 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 = 1 . 1 ( 6 4 6 8 0 2 7 4 4 ) 5 3 6 . 5 c o s 1 1 . 6 3 7 6 4 7 . 9 3 0 3 . 5 c o s 1 . 9 =107 式中： 1e e ） 旋转平面的强度计算载荷 货物偏摆侧向力 00( ) t a n ( 6 4 6 8 0 2 7 4 4 ) t a n 5 5 8 9 8 . 8 G N 式中： 转化到臂端的吊臂风载荷和惯性载荷 式中： 吊臂侧面迎风面上的风载。 150 244N 其中： 表 16【 1】 取 1表 15【 1】 ，计算得 15N/m hP a M 6670= 中， 5 2【 1】 取 1.5 动（制动 ） 加速度， s 6670向力 由 Q， =） 使吊臂扭转的扭矩 0 1( ) t a n ( 6 4 6 8 0 2 7 4 4 ) 5 3 6 . 5 t a n 5M n Q G e 106N 缩臂的临界力计算 1）变幅平面临界力 2 5 81 522122 . 0 5 1 0 8 . 5 0 1 0 5 . 1 1 0( ) ( 1 . 6 1 . 1 1 9 3 2 4 5 0 )yc r 式中： 1 据 , 4 5 0/9 2 8 4/1 插值法查表 1】 得 1 = 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 架为五节伸缩臂，根据 88212 I 883 2 3/ 6 . 5 1 0 / 4 . 0 4 1 0 1 . 6 884 3 4/ 4 . 0 4 1 0 / 2 . 4 7 1 0 1 . 6 查表 1】 得 2 =2450)旋转平面的临界力 zc r z 52 852232112 24 5 式中： 1 处 21 2 架为五节伸缩臂，根据 88212 I 88323 I 88434 I 查表 得 3 1计算得 1一节臂截面惯性矩； 缩臂的强度计算 图 3臂的几何尺寸简图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1） 各节臂危险截面 A,B,C,D,E 的弯矩如下 87 87 87 ）各臂节危险截面处强度校核 臂架截面采用： 00， 00， 轴向力由伸缩油缸承受，臂架结构只承受双向弯曲。各节臂危险截面处正应力为： )56855c r r M P 1 6 2 11( )56844c r r 买文档就送您 纸全套， Q