QY-20汽车起重机液压系统（油箱）设计【全套CAD图纸+毕业论文答辩资料】

需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 摘  要  汽车起重机式工程机械产品中重要组成部分，它由于机动性好而被广泛应用于矿山、建筑、港口、油田等领域。 主要由变幅机构、伸缩机构、起升机构、回转机构、支腿机构组成。  本文讲述了 车起重机液压系统 的 设计 。 首先，通过对 汽车起重机 总体 构成及工作原理 进行分析，在此分析基础上提出了 提 液压系统 各功能回路 的 设计方案 ，并把各回路组合后得出了液压系统原理图 ； 接着 ， 设计并选择了 液压系统 各液压元件并进行了相应计算 ； 然后，对 主要执行机构 行了设计与强度校核； 最后，通过 车 起重机液压系统 原理图 的 非标零件 装配图及主要零件图。  通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如： 液压与气动传动、 机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了 起重 机械产品的设计方法并能够熟练使用 图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。  关键字： 起重机 ， 起升 ， 支腿 ， 变幅，回转  需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 s an of it is in of of of of on on of of to of of on of of of of of be to in is of 要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 目  录  摘  要  . I .  1 章  绪论  . 1 究背景及意义  . 1 内外汽车起重机发展现状  . 1 内发展现状  . 1 外发展现状  . 2 车起重机的类型  . 2 车起重机对液压系统的要求  . 3 要内容  . 3 第 2 章  总体分析  . 5 计要求  . 5 能要求  . 5 要技术参数要求  . 5 构及功能分析  . 5 况分析  . 7 动分析  . 7 力分析  . 8 载分析  . 9 第 3 章  液压系统设计  . 10 定压力的确定  . 10 本回路设计  . 10 腿机构回路的设计  . 10 升机构回路的设计  . 11 幅机构回路的设计  . 11 缩机构回路的设计  . 12 转机构回路的设计  . 12 压系统原理图  . 13 第 4 章  液压元件的设计与选择  . 15 压马达和液压泵的选择  . 15 扬马达的选择  . 15 转马达的选择  . 15 的选择  . 16 需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 压阀的选择  . 17 压辅助元件选择  . 18 压油的选择  . 18 油器的选择  . 18 力表的选择  . 18 类元件的选择  . 18 压油箱的设计  . 19 压油管设计  . 20 管通径的计算  . 20 厚的计算  . 21 压系统的验算  . 22 力损失的验算  . 22 热温升的验算  . 23 第 5 章  液压缸的设计  . 25 腿液压缸的设计  . 25 腿垂直液压缸  . 25 腿水平液压缸  . 28 幅液压缸的计算  . 29 缩液压缸的计算  . 30 总  结  . 32 参考文献  . 33 致  谢  . 34 需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 第 1 章  绪论  究背景及意义  汽车起重机 式工程 机械产品中重要组成部分，它由于机动性好而被广泛应用于矿山、建筑、港口、油田等领域。在国内市场上，随着国家扩大内需政策的推动，投资的提高，个体和私营用火的壮大， 2001 年产品销量达 5208 台，销售收入为 元，2002 年产品销量达 8000 台，销售收入接近 30 亿元；在国际市场上，仅北美、欧洲市场年销售额就达 54 亿美元，可以说市场巨大。  汽车起重机的液压系统起着驱动和控制汽车起重机各机构动作的作用。其性能好坏对起重机有着十分重要的影响。目前，我国生产汽车起重机的厂家较多，品种也很杂，不同的厂家和不同的品种 ，其液压系统和液压元件都不一致，给生产、使用及维修带来很多麻烦，同时其性能也较低，不适于现代智能高效小型汽车起重机发展的需要。为此对传统汽车起重机的液压系统进行研究非常重要。  内外 汽车起重机 发展 现状  内发展现状  自 1979 年开始，我国采用进口汽车底盘和关键液压件自行设计生产出了 6t、 20内一些起重机生产厂家采用集贸结合方式，分别引进日本多田野、加藤、美国格鲁夫和德国利勃海尔、克虏伯的起重机产品技术，以合作生产的方式相机制造出 25t、 35t、 45t、 50t、 80t、 125t  汽车起重机和 25t 越野轮胎起重机以及 32t、50t、 70t 全路面起重机。这些企业经过多年来对引进技术的消化、吸收、移植，使国产汽车起重机 某些新产品的性能水平达到了国际 80 年代初的水平，产品产量也逐年有所提高。  由于受客观条件的限制，当年的技术引进主要着重体现在技术软件的引进（如产品、图纸、工艺等），而没有引进全套的现金加工设备，没有与相关的配套件的引进同时进行，因此国内长时间不能提供高质量、高性能的基础配套件（如液压元件（如液压元件，电子元件等），到了 90 年代我国 汽车起重机 的技术水平与世界先进 水平相比曾一度缩小的差距又拉大了。  当前，国内 汽车起重机 厂自行设计的产品技术水平大多还相当于国际 70 年代初、中期水平，只有少数产品在吸收国外先进技术基础上，经过更新换代达到了 80 年代初的水平。随着国家经济建设的蓬勃发展，国家重点工程项目建设等纷纷上马，一些大型关键工程一般都采用国际公开招标方式采购机械设备。国外新型 汽车起重机 和二手设备因此大量进入中国市场，使国内用户对国外起重机性能，作业可靠性、效率等方面有了需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 较深入的了解，从而也认识到国产起重机无论在制造质量、外观造型方面，更主要的是在技术性能（可靠性与安全 性、工作效率以及操作方便性、舒适性等）方面与国外 汽车起重机 差距较大。国内不少用户为了达到作业高效率以确保工期按时完成，宁可花较多的钱购买进口起重机或购买国外二手起重机。这种形式下，国产 汽车起重机 当然面临很大的冲击和压力。  外发展 现状  汽车起重机 最初是以诞生于 1869 年的蒸汽轨道式起重机发展而来的，经历了轨道式、实心轮胎式、充气轮胎式的发展变化过程。充气轮胎式起重机是 20 世纪 30 年代随着汽车工业的发展而出现的。  由于 汽车起重机 具有机动灵活、操作方便、效率高等特点，在二战后修复战争创伤和经济建设中得 到广泛应用。早期的 汽车起重机 大多采用机械传动的臂架。随着 60 年代中期液压技术的发展，液压伸缩臂 汽车起重机 得到迅速发展。到 80 年代末，中小吨位的 汽车起重机 已多数采用液压伸缩臂架，仅有一部分大吨位汽车起重机人采用臂架。  20 世纪 60 年代末期，特别是从 70 年代开始，随着大型建筑、是由化工、水电站等大型工程的发展，对 汽车起重机 的性能、工作效率和安全性提出了更高的要求。由于当时液压技术、电子技术、汽车工业的发展及新型高强度钢材的不断出现，使 汽车起重机开始想大型化暗战，并且在普通轮胎式起重机的基础上开发出越野轮胎起重机 ，随后又开发出全路面起重机。全路面起重机综合了汽车起重机高速行驶和越野轮胎起重机吊重行走及高通过性的特点，再近 20 多年得到很大发展。  目前国外 汽车起重机 生产国主要由日本、美国、德国、法国、意大利等。生产厂商有 100 多个，最著名的仅有 10 来家。世界 汽车起重机 市场主要划分为以日本为主的亚洲市场、以美国为主的北美市场、以德国为主的欧洲市场。亚洲约占世界年销售台数的40%，北美和欧洲各占 20%，时间诶其它地区占 20%。  车 起重机的 类型  汽车起重机的种类很多，其分类方法也各不相同，主要有：  （ 1） 按起重量分类 ：轻型汽车起重机 (起重量在 5 吨以下 )，中型汽车起重机 (起重量在 5 )，重型汽车起重机 (起重量在 5 )，超重型汽车起重机 (起重量在 50 吨以上 )。近年来，由于使用要求，其起重量有提高的趋势，如已生产出 50的大型汽车起重机。  （ 2） 按支腿型式分：蛙式支腿、 X 型支腿、 H 型支腿。蛙式支腿跨距较 0?仅适用于较小吨位的起重机； X 型支腿容易产生滑移，也很少采用； H 型支腿可实现较大跨距，对整机的稳定有明显的优越性，所以我国目前生产的液压汽车起重机多采用 H 型支腿。  （ 3） 按传动装置的传动方式分：机械传动、 电传动、液压传动三类。  需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 （ 4） 按起重装置在水平面可回转范围 (即转台的回转范围 )分：全回转式汽车起重机(转台可任意旋转 360 )和非全回转汽车起重机 (转台回转角小于 270 )。  （ 5） 按吊臂的结构形式分：折迭式吊臂、伸缩式吊臂和桁架式吊臂汽车起重机。  车起重机对液压系统的要求  根据汽车起重机的典型工作状况对系统的要求主要反映在对以下几个液压回路的要求上。  1） 起升回路  （ 1）能方便的实现合分流方式转换，保证工作的高效安全。  （ 2）要求卷扬机构微动性好，起、制动平稳，重物停在空中任意位置能可靠制动，即二 次下滑问题，以及二次下降时的重物或空钩下滑问题，即二次下降问题。  2） 回转回路  （ 1）具有独立工作能力。  （ 2）回转制动应兼有常闭制动和常开制动（可以自由滑转对中），两种情况。  3） 变幅回路  （ 1）带平衡阀并设有二次液控单向阀锁住保护装置。  （ 2）要求起落臂平稳，微动性好，变幅在任意允许幅值位置能可靠锁死。  （ 3）要求在有载荷情况下能微动。  （ 4）平衡阀应备有下腔压力传感器接口，作为力矩限制器检测星号源。  4） 伸缩回路  本机伸缩机构采用三节臂（含有两个液压缸），由于本机为轻型起重机为了使本机运用广泛，实现各 节臂顺序伸缩。各节臂能按顺序伸缩，但不能实现同步伸缩。  6） 支腿回路  （ 1）要求垂直支腿不泄漏，具有很强的自锁能力（不软腿）。  （ 2）要求前后组支腿可以进行单独调整。  （ 3）要求支腿能够承载最大起重时的压力，并且有足够的防倾翻力矩。  （ 4）起重机行走时不产生掉腿现象。  要内容  （ 1） 汽车起重机支腿机构液压系统的设计；  （ 2） 汽车起重机起升机构液压系统的设计；  （ 3） 汽车起重机变幅机构、回转机构等液压系统的设计；  （ 4） 绘制轮式汽车起重机液压系统总原理图；  （ 5） 确定液压系统的各项主要参数；  （ 6） 汽 车起重机液压系统相应标准元件的设计与选择；  需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 （ 7） 非标件的结构设计及计算；  （ 8） 绘制非标件总装配图；  （ 9） 绘制非标件零件图；  （ 10） 汽车起重机液压系统的分析。  需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 第 2 章  总体 分析  计 要求  能要求  对于 汽车 起重 机 ，要求装备有臂架式起重机，其额定起重量、起重臂伸长长度、变幅角度、回转角度等均能满足工作要求。  对于高空作业车，其工作装置主要由支撑机构、回转机构和举升机构三大总成组成，一般要求：  （ 1）整车回转部分，包括举升机构作业 斗，均支撑在回转装置上；  （ 2）支撑回转装置采用转盘式，可实现 360 的全回转；  （ 3）举升机构可由液压或机械装置实现。  要技术参数要求  （ 1）最大起重量 20 吨；  （ 2）最高提升速度 12 m ；  （ 3）起升减速传动比 i =率 = （ 4）起升卷筒上钢丝绳最外层直径 415 （ 5）吊钩滑轮组倍率为 m =6,效率 2 = （ 6）钢丝绳导向滑轮效率 = （ 7）液压系统额定压力初定为 P =1818 106 2/  构及功能分析  汽车起重机主要由 12345液压系统 也就 由起升、变幅、伸缩、回转、支腿 五 个主回路组成。从图 以看出，各个回路之间具有不同的功能、组成和工作特点。  需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 1 2 3 4 5图 2车起重机 结构简图  （ 1） 起升回路  起升回路起到使重物升降的作用。起升回路的液压系统 能方便的实现合分流方式转换，保证工作的高效安全。同时要求卷扬机构微动性好，起、制动平稳，重物停在空中任意位置能可靠制动。  （ 2） 回转回路  回转回路起到使吊臂回转，实现重物水平移动的作用。回转回路主要由液压泵、换向阀、平衡阀、液压离合器和液压马达组成。  （ 3） 变幅回路  绝大部分工程起重机为了满足重物装、卸工作位置的要求，充分利用其起吊能力（幅度减小能提高起重量），需要经常改变幅度。变 幅回路则是实现改变幅度的液压工作回路，用来扩大起重机的工作范围，提高起重机的生产率。变幅回路主要由液压泵、换向阀、平衡阀和变幅液压缸组成。  （ 4） 伸缩回路  具有臂架伸缩机构的起重机，不需要接臂和拆臂，缩短了辅助作业时间。臂架全部缩回以后，起重机外形尺寸减小，提高了机动性和通过性。臂架采用液压伸缩机构，可以实现无级伸缩和带载伸缩，扩大了汽车和轮胎起重机、铁路救援起重机在复杂使用条件下的使用功能。  伸缩回路主要由液压泵、换向阀、液压缸和平衡阀组成，根据伸缩高度和方式不同其液压缸的节数结构也就大不相同。  （ 5）支 腿回路  汽车起重机设置支腿可以大大提高起重机的起重能力。为了使起重机在吊重过程中安全可靠，支腿要求坚固可靠，伸缩方便。在行驶时收回，工作时外伸撑地。还可以根据地面情况对各支腿进行单独调节。目前支腿大都采用液压支腿。支腿机构有三种基本形式：蛙式支腿、 H 型支腿和 X 型支腿。  需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 况分析  主机的用途、工艺过程、总体布局以及对液压传动装置的位置和空间尺寸的要求；主机对液压系统的性能要求，如自动化程度、调速范围、运动平稳性、换向定位精度以及对系统的效率、温升等的要求；液压系统的工作环境，如温度、湿度、振动冲击以及是 否有腐蚀性和易燃物质存在等情况。  在上述工作的基础上，应对主机进行工况分析，工况分析包括运动分析和动力分析，对复杂的系统还需编制负载和动作循环图，由此了解液压缸或液压马达的负载和速度随时间变化的规律，以下对工况分析的内容作具体介绍。  动分析  主机的执行元件按工艺要求的运动情况，可以用位移循环图 (L t)，速度循环图 (v t)，或速度与位移循环图表示，由此对运动规律进行分析。  （ 1） 位移循环图 s t 图 2液压机的液压缸位移循环图，纵坐标 s 表示活塞位移，横坐标 t 表示从活塞启动到返回原位的时间， 曲线斜率表示活塞移动速度。该图清楚的表明了汽车起重机的主液压缸的工作循环分别由快速下行、减速下行、压制、保压、泄压慢回和快速回程六个阶段组成。  56图 2位移循环图  （ 2） 速度循环图 v t(或 v s)  工程中液压缸的运动特点可归纳为三种类型。图 2三种类型液压缸的 v t 图，第一种如图 2实线所示，液压缸开始作匀加速运动，然后匀速运动，   速度循环图  需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 最后匀减速运动到 终点；第二种，液压缸在总行程的前一半作匀加速运动，在另一半作匀减速运动，且加速度与减速度的数值相等；第三种，液压缸在总行程的一大半以上以较小的加速度作匀加速运动，然后匀减速至行程终点。 v t 图的三条速度曲线，不仅清楚地表明了三种类型液压缸的运动规律，也间接地表明了三种工况的动力特性。  力分析  动力分析，是研究机器在工作过程中，其执行机构的受力情况，对液压系统而言，就是研究液压缸或液压马达的负载情况。  （ 1） 液压缸的负载及负载循环图  负载循环图  （ 2） 液压缸的负载力计算  工作机构作直线往复运动时，液压缸必须克服的负载由六部分组成  式中： 切削阻力； 摩擦阻力； 惯性阻力； 重力； 密封阻力； 排油阻力。  （ 3） 液压缸运动循环各阶段的总负载力  液压缸运动循环各阶段的总负载力计算，一般包括启动加速、快进、工进、快退、减速制动等几个阶段，每个阶段的总负载力是有区别的。    启动加速阶段：这时液压缸或活塞处于由静止到启动并加速到 一定速度，其总负载力包括导轨的摩擦力、密封装置的摩擦力 (按缸的机械效率9.0m计算 )、重力和惯性力等项，即：    快速阶段：  工进阶段：  减速：需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 对简单液压系统，上述计算过程可简化。例如采用单定量泵供油，只需计算工进 阶段的总负载力，若简单系统采用限压式变量泵或双联泵供油，则只需计算快速阶段和工进阶段的总负载力。  载 分析  工作机构作旋转运动时，液压马达必须克服的外负载为 ：    1)工作负载力矩  工作负载力矩可能是定值，也可能随时间变化，应根据机器工作条件进行具体分析。  2)摩擦力矩  为旋转部件轴颈处的摩擦力矩，其计算公式为：  )( f  式中： G 为旋转部件的重量 (N)； f 为摩擦因数，启动时为静摩擦因数，启动后为动摩擦 因数； R 为轴颈半径 (m)。  3)惯性力 矩  为旋转部件加速或减速时产生的惯性力矩，其计算公式为：   )( i  式中： 为角加速度 (r/ 为角速度的变化 (r/s)； t 为加速或减速时间 (s)；J 为旋转部件的转动惯量 ( 2)。 2回转部件的飞轮效应 ( 2)。  需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 第 3 章  液压系统设计  定压力的确定  系统 工作压力应按整机性能要求，考虑经济性和液压技术现有水平确定。在给定外负载下。系统的工作压力越高，各液压元件及管路系统的尺寸就越小。重量越轻 由此导致对密封、制造加工精度和元件材质的要越严，维护和修理也越困难。况且系统工作压力高到一定程度后，随着高压力对壁厚和密封要求的提高，系统的尺寸和重量反而会增加。由起重机设计手册可知现有轮式起重机采用的工作压力为 :   1)中压 :105于中小型轮式起重机；  2)高压 :252于大中型轮式起重机；  3)超高压 :32上，用于特大型或有特殊要求的轮式起重机。  车起重机属于中小型汽车起重机。结合实际情况，本文在进行系统设计计算时，初选系统压力为 18 本回路设计  腿机构回路的设计  本车采用 H 式支腿结构比较合理。 H 式支腿，此支腿外伸距离大，每一支腿有两个液压缸，一水平的 (或略带倾斜的 )，一垂直的支承液压缸，支腿外伸后呈 H 形。为保证足够的外伸距离，左右支腿相互叉开。  对于支腿跨距的确定所示，汽车起重机支腿是前后设置的，并向两侧方向伸出，形成矩形稳定面。因此，支腿横向跨距选取要适当，原 则上是起重机在吊臂强度允许的起重量时，其稳定度达到规定的要求即可。  支腿全部外伸时可将起重机作业区域分四块 :即右侧方作业区、前方作业区、左侧方作业区和后方作业区。支腿跨距的确定，完全从稳定角度出发。支腿横向外伸跨距的最小值是要保证起重机在正侧方吊重的稳定，也即是在起吊临界起重量时，全部重量的合力将落在支腿中心线上。也就是要使支腿中心连线内、外的力矩处于平衡状态。  图 3腿液压回路原理图  需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 1)图 3中小吨位汽车起重机支腿液压回路原理图，它共有八个液压缸，即四个水平缸和四个垂直缸，这八个液压缸属于起 重机下车液压系统的一部分支腿液压回路除了八个液压缸外，主要还包括：一个三联齿轮泵，下车多路阀，吸油滤油器，回油滤油器，两条主油路，供油路 油路 力表，每个液压缸都有一个双向液压锁。  升机构回路的设计  起升机构是起重机械的主要机构，用以实现重物的升降运动。起升机构通常由原动机、减速器、卷筒、制动器、离合器、钢丝绳滑轮组和吊钩等组成。  起升液压 油路回路 起到使重物升降的作用。起升液压油路回路主要由液压泵、换向阀、平衡阀、液压离合器、液压制动器和液压马达组成。起升液压回路设计原理图如图3示。  图 3升机构液压回路图  起升回路是起重机液压系统的主要回路，对于大、中型汽车起重机一般都设置主、副卷扬起升系统。它们的工作方式有单独吊重、合流吊重以及共同吊重三种方式，其中对于吊大吨位且要求速度不太高时用 卷扬 吊的方式，对于起吊小吨位且要求速度不太高时用副卷扬吊单独吊重的方式；对于吊大吨位且要求速度比较高时用 卷扬 泵合流吊重的方式；对于吊比较长的物体时用共同吊重的方式。  幅机构回路的设计  变幅回路主要由液压泵、换向阀、平衡阀和变幅液压缸组成。 最常见的液压变幅机构是用双作用液压缸作液 动机，也有采用液压马达和柱塞缸。 因此本设计采用双作用液缸作液动机。液压油路设计原理图如图 3示。  变幅机构落臂时，因载荷的重力作用，会产生重力超速现象，需要限速措施 。 因此，在此机构中必须设置限速装置。国内外太都采用使用平衡阀 (限速阀 )的限速回路。平衡阀不仅能防止超速下行，也能保证整个下降过程为匀速过程。  需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 图 3变幅机构回路  缩机构回路的设计  吊臂伸缩机构是一种多级式伸缩起重臂伸出与缩回的机构。采用液压驱动时，执行元件选用液压 液压缸 ，利用缸体和活塞杆的相对运动推动下级吊臂的伸缩。通常 ， n 节吊臂则相应要有 （ 个液压缸一活塞组。在设计相邻的三节臂伸缩机构时，为了减轻重量，还可以利用吊臂之间伸缩的比例关系，采用钢丝绳滑轮组 (或链条链轮）实现第三节臂的伸缩以代替一只液压缸，这就形成了液压 机械驱动形式。伸缩机构简图如图 3示。  图 3缩机构液压油路回路图  转机构回路的设计  工程起重机能将起重物送到指定工作范围内的任意空间位置，除了依靠起升机构实需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 现重物的垂直位移外，回转运动是实现水平位移的方法之一，尽管此种运动形式的水平移动范围有限，但所需功率小，要求也比较简单， 故在大多数工程起重机中被采用，而且一般还都设计成全回转式的，即可在左右方向任意进行回转。  液压油路设计原理图如图 3示。  图 3回转机构液压回路图  回转回路起到使吊臂回转，实现重物水平移动的作用。它主要由液压泵、换向阀、平衡阀、液压离合器和液压马达组成，由于回转力比较小所以其结构没有起升回路复杂。回转机构使重物水平移动的范围有限，但所需功率小，所以一般汽车起重机都设计成全回转式的，即可在左右方向任意进行回转。  压系统原理图  根据各回路的分析得到汽车起重机液压系统的工作原理如图  示。该系统为中压系统，动力源采用双联齿轮泵，由汽车发动机通过底盘上的分动箱驱动。液压泵从油箱中吸油，输出的液压油经手动阀组输送到各个执行元件。整个系统由支腿收放、吊臂变幅、吊臂伸缩、转台回转和吊重起升五个工作回路所组成，且各部分都具有一定的独立性。整个系统分为上下两部分，除液压泵、过滤器、溢流阀、手动阀组及支腿部分外，其余元件全部装在可回转的上车