起重机变幅液压系统设计（全套含CAD图纸）

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 摘 要 随着我国科技水平的快速发展，各行各业都取得了巨大的进步，其中起重机起到了重要的作用，起重机在建筑、开采、挖掘等领域不可或缺。尤其是汽车起重机，因为其具备汽车的特点，即可快速移动，又具有起重机的功能，所以应用的领域更加厂泛。汽车起重机由变幅系统、伸缩系统、卷扬系统、回转系统、支腿系统组成。 变幅系统对起重机的工作稳定性以及起重机的工作性能有十分重要的影响。在本次 重机变幅液压系统设计中，我以汽车起重机的三铰点设计为基础，首先确定三铰点的设计位置，确定变幅系统的机械结构尺寸，进而对起重机 的变幅液压缸及液压油箱的各部分进行选型与计算，确定液压缸及油箱的结构。最后对液压系统中的其他元器件进行选型与介绍，完成对于变幅液压系统原理图的绘制。 关键字 : 汽车起重机 变幅 液压系统 三铰点 液压油箱 全套图纸加 Q 401339828 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 s of a an in of of a of it is of In of in I on of of of of so it be on of of in 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 I 目 录 绪 论 . 1 第一章 课题主要研究 . 2 题背景及意义 . 2 内外研究状况 . 2 内起重机研究状况 . 2 外起重机研究状况 . 3 车起重机的发展趋势 . 4 题研究方法 . 4 第二章 变幅系统方案设计 . 5 幅机构布置形式 . 5 铰点示意图 . 6 铰点受力分析 . 6 铰点位置确定 . 7 臂下铰点 0 的确定 . 7 幅液压缸上铰点 B 的确定 . 8 幅液压缸下铰点 A 的确定 . 9 章小结 . 10 第三章 变幅液压缸设计计算 . 12 幅液压缸介绍 . 12 幅液压缸参数设计 . 13 幅液压缸中液压油压力确定 . 13 幅液压缸中缸筒内径径确定 . 13 幅液压缸中活塞杆尺寸的确定 . 13 幅液压缸中活塞杆行程确定 . 14 幅液压系统液压泵流量确定 . 14 幅油缸缸筒 . 14 幅液压缸的缸筒与端盖的连接 . 14 幅油缸的缸筒壁厚的设计 . 15 幅油缸的缸筒壁厚的校核 . 16 塞 . 17 塞的结构形式 . 17 塞宽度的确定 . 18 塞密封元件确定 . 18 塞的材料 . 18 塞与活塞杆的连接 . 19 塞杆的设计与计算 . 19 塞杆的结构 . 19 塞杆的强度计算 . 19 塞杆弯曲稳定性计算 . 19 向套 . 20 向套的材料 . 20 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 导向套的密封与防尘 . 20 向套的固定 . 21 缸盖的的设计 . 21 缸盖的材料 . 21 缸盖的连接 . 21 出油口尺寸 . 22 装连接元件确定与校核 . 22 装耳的结构 . 22 装连接元件的确定 . 23 装连接处销轴的校核 . 23 章小结 . 24 第四章 变幅液压系统设计及元器件的选择 . 25 幅系统液压原理图设计 . 25 幅液压回路介绍 . 25 阀芯在中位时 . 26 压缸在伸出时 . 26 压缸在缩回时 . 26 压泵的选择 . 26 压泵的作用 . 26 压泵的选择 . 26 衡阀 . 27 衡阀的作用 . 27 衡阀的选择 . 27 路阀换向阀 . 28 导控制阀 . 29 管 . 30 管的选择 . 30 管管径设计 . 30 接头 . 30 油器 . 30 油器的作用 . 30 油器的要求 . 30 油器的安装位置 . 31 油器的选择 . 31 章小结 . 31 第五章 液压油箱的设计 . 32 式液压油箱结构特点介绍 . 32 式液压油箱的容积确定 . 32 箱的结构设计 . 33 1 油箱的结构及设计要点与需要注意的事项 . 33 箱结构的详细设计 . 34 箱长、宽、高的确定 . 34 压油箱壁板厚度的确定 . 34 压油箱脚的设计 . 34 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 液压油箱顶盖设计 . 35 压油箱吊耳设计 . 35 压油箱隔板设计 . 35 压油箱油箱底板设计 . 35 压油箱清洗孔设计 . 35 处理 . 36 箱配件的计算与选用 . 36 压空气过滤器的设计与选用 . 36 位液温计的计算与选用 . 37 交换器的使用 . 37 章小结 . 38 结 论 . 39 参考文献 . 40 致 谢 . 42 附 录 . 43 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 1 绪 论 进入 21 世纪，各行各业都在高速发展，尤其是制造业，作为国民经济的命脉，更是发展迅猛，制造技术与制造水平都达到新的高峰。起重机作为重要的工程机械，起到了十分重要的作用。起重机是工程中装卸的主要工具，在桥梁建造，资源开采，货物搬运等领域中不可或缺。汽车起重机作为起重 机的一种，既具备起重机优点又可以像货载汽车一样快速移动，所以汽车起重机的运用日益广泛。除了移动迅速之外，汽车起重机还具备结构简单，成本低的特点。而且起重机的吊臂除了可以安装吊钩吊起重物以外，还可以换做电磁吸、打桩设备等，实现一机多用的特点。 在本次课程设计中，将先整体上了解变幅系统的组成与作用，然后先对机械结构进行设计，进而研变幅系统的液压结构，对液压系统的的液压元件进行确定完成最终设计。变幅系统设计，以起重机三铰点的设计为基础。三铰点的设计对起重机的性能的稳定性，起重机的起重量都有巨大的影响。确定三铰点结 构后，对起重机液压系统进行设计。液压系统设计，首先对液压缸的参数进行确定，进而对变幅系统的油箱进行设计，通过流量、压力、对液压系统的元器件机型选择，最终完成液压系统原理图的绘制。 国外的起重机发展体现出多样化的特点。尤其为适应不同工作环境的需求，尤其是在工作条件恶劣的情况下完成工作，相继研发出越野型、微型和全地面型汽车起重机，这样使得外国的汽车起重机在特点上，灵活性更优，更加方便技术人员的操纵，在工作中的效率高。在起重机的结构方面，例如在伸缩臂的结构上，伸缩臂的数量不断改进，在截面形状上，德国的公司率先研发 出椭圆型的起重机伸缩臂，在机构质量，载重性能方面得到优化。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 2 第一章 课题主要研究 题背景及意义 起重机在工程建设的不断应用也促使着起重机的不断发展。现阶段，工程建设中需求研发具有更大起吊能力，具备更大的工作半径，具有更快移动速度的汽车起重机。 随着液压技术的日臻成熟，液压汽车起重机快速发展。液压传动以液压油为载体流动传动。液压传动与电子技术，尤其是 术，使得液压系统在控制方面更容易的实现自动控制 1。 汽车起重机有许多重要的零部件结构，组要可分为以下几 个主要的系统。卷扬系统，变幅系统，回转系统，支腿系统与伸缩系统等五部分，五个系统如图 1示 图 1重机系统图 内外研究状况 内起重机研究状况 我国的起重机发展较晚，直到 19 世纪六七十年代才开始建立。自建立后，起重机行业不断发展，现在已经具备一定规模，对我国的经济、建设起到了巨大的作用。 汽车起重机的发展，从 5 吨的小型机械式汽车起重机开始，到最大起重量增大到12t。然后采取合作的方式，与加藤、格鲁夫等企业合作，逐步制造出 25t， 50t， 80t，125t，起重机的研发水平达到了 中等水平。 目前，我国起重机制造企业比较出色的有徐工集团、长江起重机厂等。图为图 1重机 2。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 3 图 1车起重机 目前中国的汽车起重机发展面临着全新的机遇和挑战： (1)国的发展与世界的联系更加紧密。我国的起重机行业可以更快地学习国外的先进技术，加速使我国的起重机设计追赶上世界的先进水平，但同时，我国的起重机企业也面临着国外厂商的冲击。尤其是对于小型的起重机企业，面临着与外企合作，然后被吞并的命运 3。 (2)国产的起重机 在自身的设计上存在问题与差距。我国在起重机行业上，整体对技术研发上投入不够，对技术人员的培养，对科研设备的投入不够，使得我国在起重机领域的技术创新能力较弱，对于起重机制造的核心技术掌握不够，尤其在高、精、尖的设备的制造上能力较弱。 此外，我国起重设备的制造水平一般，国产起重机普遍存在噪声大、电气故障等问题。此外，我国汽车起重机的产品类型单一，不能满足行业上对于起重机适应各种工作环境的需要。此外，由于材料技术的落后，我国起重机的使用寿命，质量也都和国外有较大的差距。 外起重机研究状况 国外的起重 机发展体现出多样化的特点。尤其为适应不同工作环境的需求，尤其是在工作条件恶劣的情况下完成工作，相继研发出越野型、微型和全地面型汽车起重机，这样使得外国的汽车起重机在特点上，灵活性更优，更加方便技术人员的操纵，在工作中的效率高。在起重机的结构方面，例如在伸缩臂的结构上，伸缩臂的数量不断改进，在截面形状上，德国的公司率先研发出椭圆型的起重机伸缩臂，在机构质量，载重性能方面得到优化 4。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 4 车起重机的发展趋势 国内外的汽车起重机，在研发方向上趋势主要体现在以下这几个方面： (1)用新的 制造工艺。现代的技术更新迅猛，我们只有以前卫的视角，不固步自封，要将新的技术运用在汽车起重机中，注重创新，采用新的制造方式，这样起重机才会快速发展。 (2)电液一体化，是机械行业的发展方向。电气设备、液压设备、机械设备一体化发展，使得机械的控制得到优化，半自动甚至全自动的设备可以使得操作者更加轻松，对行业的发展具有重大意义。 (3)重机的吊臂不单单能够吊取重物，也可以有其他功用。例如 ，可以在起重机的吊臂上安装电磁设备，可以使得起重机具有其他的功用。我国应注重对 于其配套设备的研发，使得起重机可以一机多用，使得起重机的利用率得到提高。 (4)国的起重机类型单一，与国外相比，差距明显。现阶段，迷你型起重机与全路面起重机在国外兴起，迷你型起重机的灵巧的优点可以使得起重机可以在极端条件下得到运用。此外，超大型的起重机械的研发也应得到重视，只有我国具备了制造了各种类型的机械，我国机械行业的发展才会更加均衡 5。 题研究方法 在本次课程设计中，将先整体上了解变幅系统的组成与作用，然后先对机械结构进行设计，进而研变幅系统的液压结构，对液 压系统的的液压元件进行确定完成最终设计。变幅系统设计，以起重机三铰点的设计为基础。三铰点的设计对起重机的性能的稳定性，起重机的起重量都有巨大的影响。确定三铰点结构后，对起重机液压系统进行设计。液压系统设计，首先对液压缸的参数进行确定，进而对变幅系统的油箱进行设计，通过流量、压力、对液压系统的元器件机型选择，最终完成液压系统原理图的绘制。 本次课设的主要思路如下流程 图 1示 图 1计流程图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 5 第二章 变幅系统方案设计 幅机构布置形式 幅机构 以变幅液压缸作为主体结构，变幅液压缸驱动汽车起重机的主臂完成变幅。变幅液压缸在汽车起重机的布置位置主要有以下几种形式：前顷式布置、后拉式布置还有后顷式布置。液压缸前倾式布置，在起重机吊起重物时，变幅液压缸对起重机吊臂臂的作用力臂较长，所以可以选择采取较小的变幅推力，可以采用直径较小的液压缸。采用前倾式变幅吊臂的悬臂部分长度缩短，这样大大改善了吊臂的受力状态，对吊臂受力有利。但这种方案的缺点是：液压缸行程较大，吊臂下方的空间较小，小幅度地起吊体积较大的重物不方便。后倾式变幅机构，变幅液压缸受力的特点与前倾式相 反，后倾式变幅，变幅液压缸行程短，而且由于液压缸后倾，重心后移，便于变幅机构总体布置，可以使平衡配重质量减少。采取后拉式变幅机构，变幅液压缸固定位置选择在在起重机吊臂后方。这样的油缸布置方式优点吊臂下方的有效空间大。后拉式变幅机构，在吊臂起升时液压油只能从液压缸有杆腔进入，所以采用这种方式，推力较小。因此，后拉式起重机只能用于起重量较小的起重机上。起重机前倾式变幅机构简图如下图 2所示 6。 图 2 倾式变幅机构 前倾式变幅机构有好的力学性能，起 重机可以吊起质量较大的重物。绝大部分的汽车起重机采用液压缸前倾式布置的变幅机构。这种变幅机构可以用一个变幅液压缸，也可以使用两个变幅液压缸。在本次 车液压起重机设计中，采用了前倾式设计，一个变幅液压缸的结构。变幅液压缸选用双作用单杆液压缸。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 6 铰点示意图 汽车起重机三铰点如下图 2示。 图 2重机三铰点示意图 起重机吊臂与回转装置、变幅油缸上端与吊臂、变幅油缸下端与回转装置三个位置需要铰接连接。变幅上铰点、变幅下铰点、吊臂下铰点称为变幅机构的三铰点。变幅机构三铰 点的布置对起重机的性能有十分重要的重要，对起重机的起重稳定性，起重能力，起升高度等有重要的影响 7。 铰点受力分析 设起重机最大起重量是 Q、额定的工作幅度是 R，则这时变幅机构的受力情况，变幅机构受力示意图，如图 3示 对吊臂的下铰点 O 取力矩，由力矩的平衡方程式可以列出平衡方程式， 1l c o R e G l S h （ 2 其中，1F 是变幅油缸推力； e 是回转中心与 O 点之间的距离； G 是吊臂的质量； l 是吊臂质心位置与 O 点之间的距离 ;S 是起升钢绳的拉力 ;是基本臂的最大仰角； h 是卷扬系统中的额起升钢绳与 O 点之间的距离。 图 2幅机构受力示意简图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 7 在实际计算时，因为 c o sS h Q R e G l （ 2 因此可以忽略 式可改写为： 1 c o sF l Q R e G l （ 2 铰点位置确定 臂下铰点 0 的确定 吊臂下铰点 O 的位置由起重机的吊臂的长度、起重机额定工作的最小幅度和重物被起升的高度一同确定。我们在确定 O 点的位置，可以首先确定0h和 e 这两个参数，这样便设计得出 O 点的位置 8。 吊臂基本臂的工作长度是图 3以得出 1 0 1s i n h - h c o e （ 2 1c o s s i e R e （ 2 在等式中，1质量有关，1计初期，通常将11h=: R 为起重机额定工作幅度 ,由设计题目易知 R=3m； H: H 是当吊臂处于全缩的状态下，吊臂可以将重物吊起的最大高度。 H 是起重机设计中给 出的设计基本参数，由设计任务可以确定参数 H 的数值。 H= 在式（ 2可以得出，吊臂的长度 还与吊臂与回转机构的铰接点与地面的距离0同的起升高度时，0臂便会缩短。但0利于起重机起吊重物时的稳定性。所以0般00h=等式中，1较小，可忽略不计。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 8 wl:公式（ 4）可得，略1，等式（ 5）可化简为 c o s （ 2 将入等式（ 2可得 e = 取值较小时，则当e 数值变大（即 O 点远离回转中心），反之，则当度增大， e 数值变小（即 O 点与回转中心距离变小）。在选取 e 值时，在满足机构要求的情况下， 0 点与回转中心的距离 e 的数值尽量大的数值。将吊臂下铰点与回转中心 O 点距离取大 ，可以在起重机整车长度一定的条件下，可以将吊臂的长度设计的更长，从而获得更大的起升高度；距离取大，铰点 0 后移，上车质心后移，对底盘的前桥载荷更有利。 e 值取值范围一般为 以， e 幅液压缸上铰点 B 的确定 假设坐标原点为 O 点，则变幅液压缸的上铰点 B 可以表示为 (,由起重机吊臂结构易知， bx，标值由吊臂的结构确定 。起重机的下铰点的布置位置，应尽量采取布置形式，对起重机变幅过程中的受力有利，起重机的结构更加简单的原则，将起重机下铰点布置在起重机的侧盖板上，会使得起重机的回转结构，回转半径增大，变幅液压缸的尺寸长度增加，所以变幅液压缸的上铰点 B 的布置位置选择，起重机基本臂的上盖板上。变幅油缸上铰点9。由悬臂的受力状态易知，通过对 吊臂的受力状态有利，所以。本次设计中取 0 . 7 5 . 222bx l m 臂截面高 78据变幅液压缸两短连接耳尺寸与吊臂截面尺寸确定，取 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 9 幅液压缸下铰点 A 的确定 参照起重机设计规范中的设计要求，变幅液压缸与回转底座的铰点 A 点的位置坐标的设计确定应满足这两个