汽车起重机液压系统设计毕业设计.doc

- I - 毕 业 设 计 （说 明 书） 题 目：汽车起重机液压系统设计 姓 名： 学 号： 平顶山工业职业技术学院 2014 年 5 月 8 日 - II - 平顶山工业职业技术学院 毕 业 设 计 任 务 书 姓名 专业班级 任 务 下 达 日 期日 设计（论文）题目： 汽车起重机液压系统设计 - III - 平顶山工业职业技术学院 毕业设计答辩委员会记录 。 - IV - 平顶山工业职业技术学院 毕业设计评语 第 页 共 页 毕业设计及答辩评语： 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 - 1 - 摘摘 要要 液压汽车起重机以它的机动灵活、动作平稳、操作简便、安全可靠和效率高等特 点而广泛应用于国防、工矿、林业、港口等行业和部门。液压汽车起重机的性能取决 于它的液压传动系统的设计。 本次毕业设计是针对专用汽车起重机回转机构所作的具体到吨位级别的设计。随 着我国制造业的发展，专用汽车越来越多的应用到工业生产当中，它能提高运输效率、 降低运输成本，能保持货物的品质和使用价值，以及能完成在某些特定条件下的运输 作业等任务，对国民经济的发展起到重要的作用。起重举升汽车正是利用专用汽车的 底盘发展起来的特殊用途的车辆。但是我国现在应用的各大汽车起重机还是仿造国外 落后技术制造出来的，而且已经在重工业应用了多年，无论在质量上还是在功能上， 都满足不了日益增长的社会需求。这里以研究设计实例来说明汽车起重机的设计要点 和设计的实现。构造和设计要点。 关键字：汽车起重机；液压系统；起升机构 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 - 2 - 目目 录录 摘摘 要要.1 目目 录录.2 第一章第一章 液压系统在汽车起重机上应用、特点及其发展历程液压系统在汽车起重机上应用、特点及其发展历程.4 1.1 液压系统在汽车起重机上的应用 4 1.2 液压系统在汽车起重机上应用的特点 4 1.3 汽车起重机液压系统的发展历程 5 第二章第二章 技术参数的确定技术参数的确定.8 2.1 主要性能参数 8 2.1.1 额定起重量8 2.1.2 工作幅度8 2.1.3 起重力矩8 2.1.4 起升高度.8 2.1.5 工作速度9 2.1.6 自重9 2.1.7 通过性能9 2.2 汽车起重机参数确定 9 2.3 回转装置 10 2.3.1 回转装置的组成及种类.10 2.3.2 回转装置的工作原理11 第三章第三章 起升机构起升机构.12 3.1 平衡阀 12 3.2 阻尼阀.12 3.3 吸入阀.13 在液压马达的进油路上还装有吸入阀，是起安全控制作用的。当重物处在空中停止状态时，若制动器失在液压马达的进油路上还装有吸入阀，是起安全控制作用的。当重物处在空中停止状态时，若制动器失 灵重物会快速落下，并有带动液压马达反转的趋势，在液压马达反转时的回油路上有平衡阀，此时因起灵重物会快速落下，并有带动液压马达反转的趋势，在液压马达反转时的回油路上有平衡阀，此时因起 升换向阀处于中位，无压力油进入液压马达，一般情况下平衡阀不能打开，所以液压马达不能反转，但升换向阀处于中位，无压力油进入液压马达，一般情况下平衡阀不能打开，所以液压马达不能反转，但 由于液压马达本身有泄漏，泄漏的油通过泄漏油管回到油箱，于是液压马达在重物作用下就开始反转。由于液压马达本身有泄漏，泄漏的油通过泄漏油管回到油箱，于是液压马达在重物作用下就开始反转。 若液压马达的进油口无油液补充，待液压马达内腔的油液排空后，液压马达便成了一个自由轮，这样重若液压马达的进油口无油液补充，待液压马达内腔的油液排空后，液压马达便成了一个自由轮，这样重 物就以自由落体状态下落而越来越快，容易发生事故。装置吸入阀后，若制动器失灵，重物带动液压马物就以自由落体状态下落而越来越快，容易发生事故。装置吸入阀后，若制动器失灵，重物带动液压马 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 - 3 - 达反转时，进油路形成一定负压，油箱中的油液可通过中心回转接头，打开吸入阀进入液压马达，补充达反转时，进油路形成一定负压，油箱中的油液可通过中心回转接头，打开吸入阀进入液压马达，补充 泄漏的油，使液压马达不能成为自由轮。这样可控制重物只能微微下落，而不致造成严重事故。第四章泄漏的油，使液压马达不能成为自由轮。这样可控制重物只能微微下落，而不致造成严重事故。第四章 液压系统液压系统.13 第四章第四章 液压系统液压系统.14 4.1 液压系统压力选择 14 4.2、液压系统的设计14 4.2.1 支腿回路.14 4.2.2 回转回路.15 4.2.3 伸缩回路.15 4.2.4 变幅回路.15 4.2.5 起升回路.15 4.3 液压马达 16 4.3.1 齿轮马达分类.16 4.3.2 齿轮马达工作原理.16 4.4 控制阀 16 4.4.1 方向控制阀.17 4.4.2 流量控制阀.17 4.4.3 压力控制阀17 4.5 10 吨液压汽车起重机的主要技术参数 .18 4.6 起升马达的计算和选择 18 4.7 液压泵的计算和选择 19 4.8 液压的优缺点 20 总总 结结.22 参考文献参考文献.23 致致 谢谢.24 第一章 液压系统在汽车起重机上应用、特点及其发展历 程 1.1 液压系统在汽车起重机上的应用 现在普遍使用的汽车起重机多为液压伸缩臂汽车起重机，液压伸缩臂一般有 24 节，最下(最外)一节为基本臂，吊臂内装有液压伸缩机构控制其伸缩。液压系统要实现 其工作目的必须经过动力源控制机构机构三个环节。其中动力源主要是液压泵， 传输控制装置主要是一些输油管和各种阀的连接机构，执行机构主要是液压马达和液 压缸。这三种机构的不同组合就形成了不同功能的液压回路。汽车起重机的液压系统 由起升机构，回转机构，变幅机构，伸缩机构和支腿部分等组成，全为液压传动。泵 马达回路是起重机液压系统的主要回路，按照泵循环方式的不同有开式回路和闭式 回路两种。 开式回路中马达的回油直接通回油箱，工作油在油箱中冷却及沉淀过滤后再由液 压泵送入系统循环，这样可以防止元件的磨损。但油箱的体积大，空气和油液的接触 机会多，容易渗入。 闭式回路中马达的回油直接与泵的吸油口相连，结构紧凑，但系统结构复杂，散 热条件差，需设辅助泵补充泄漏和冷却。而且要求过滤精度高，但油箱体积小，空气 渗入油中的机会少，工作平稳。 1.2 液压系统在汽车起重机上应用的特点 来自汽车发动机的动力经油泵转换到工作机构，其间可以获得很大的传动比，省 去了机械传动所需的复杂而笨重的传动装置。不但使结构紧凑，而且使整机重量大大 的减轻，增加了整机的起重性能。同时还很方便的把旋转运动变为平移运动，易于实 现起重机的变幅和自动伸缩。各机构使用管路联结，能够得到紧凑合理的速度，改善 了发动机的技术特性。便于实现自动操作，改善了司机的劳动强度和条件。由于元件 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 - -5 操纵可以微动，所以作业比较平稳，从而改善了起重机的安装精度，提高了作业质量。 采用液压传动，在主要机构中没有剧烈的干摩擦副，减少了润滑部位，从而减少了维 修和技术准备时间。 液压传动的起重机，结构上容易实现标准化，通用化和系列化，便于大批量生产 时采用先进的工艺方法和设备。此种起重机作业效率高，辅助时间短，因而提高了起 重机总使用期间的利用率，对加速实现四个现代化大有好处。 1.3 汽车起重机液压系统的发展历程 中国的汽车起重机产业诞生于上世纪 70 年代，经过了近 30 年的发展，期间有过 三轮主要的技术改进，分别为 70 年代引进苏联技术、80 年代初的日本技术和 90 年代 初的德国技术。但总体来，中国的汽车起重机产业始终走着一条自主创新的道路，有 着自己清晰的技术发展脉络。尤其是近 5 年来，中国汽车起重机产业实现了一轮从外 部经济总量到内在运营品质的高速发展，成为了一个发展稳定、市场化程度高的成熟 产业。 高速发展的市场，是中国汽车起重机产业各个厂商有利的技术创新基础和环境。 近几年来，中国汽车起重机产业的主力厂商在加速追赶国外先进水平的进程中，一直 坚持自主的技术创新道路，基本上没有整体引进外国技术的做法，也使得中国汽车起 重机产业在达到和接近国际先进水平的同时，在产品技术上拥有明显的中国特质。 受公路车辆行驶的限制，国外工程起重机在 70 吨级以上，基本发展了全路面底盘 技术，采用独立的油气缸悬挂方式，而中国起重机产业则继续在汽车板簧式技术上发 展到目前的 130 吨级产品。这其中，形成了独用的多桥板簧平衡悬挂技术，解决了多 桥车辆在设计中的桥荷平衡，以及行驶过程中单桥过载等问题，并且实现了多桥（四 桥以上）车辆的多桥转向系统，满足了国家对公路车辆的最小转弯半径的要求，使得 汽车式大吨位起重机行驶基本达到与全路面起重机的独立悬挂相当的行驶能力。 另外，国内像徐州重工等重量级厂家，经过几年的自主摸索与创新，成熟掌握了 全路面起重机的全部技术，制造出了 200 吨级及以上的超大型产品，虽然与国外最大 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 - -6 800 吨的产品还有一定差距，但是已经不存在不可跨越的障碍，中国汽车起重机行业达 到国际最先进水平已经是一个时间和进度问题。 中国汽车起重机底盘到目前已经应用了 CAN 总线控制系统，达到点对点、一点对 多点（成组）及全局广播集中方式传送和接受数据，达到了防抱死防滑转、电喷发动 机控制、自动变速，扭矩实时控制、经济运行速度等的自动计算控制，提高了操纵的 自动性、系统的可靠性、人机界面的可视性，达到了真正意义上的信息集成和智能化。 汽车起重机部分已经大量应用 PLC 可编程集成控制技术，带有总线接口的液压阀 块、马达、油泵等控制和执行元件已较为成熟，液压和电气已实现了真正紧密的接合。 可通过软件实现控制性能的调整，大幅度减化控制系统、减少液压元件、提高系统的 可靠性，具备了实现故障自动珍断、远程控制的能力。 最早的汽车起重机液压系统常用单泵供油，后来为了满足起升、变幅、后来为满 足起升、变幅、伸缩、回转机构的独立工作、联合动作以及快速提升的要求，出现了 双泵 统选用多联齿轮泵。但齿轮泵存在压力受到限制和不能变量的缺陷，因而不能在 闭式回路、功率匹配回路等系统中应用，故高压柱塞泵是发展的必然。 在液压系统的基本回路方面的发展趋势具体如下： （1）在调压回路中，采用安全阀来限制系统最高工作压力，防止系统过载，对起 重机实现超重起吊安全保护作用。 （2）在调速回路中，采用手动调节换向阀的开度大小来调整工件机构(起降机构 除外)的速度。 （3）在锁紧回路中，采用由液控单向阀构成的双向液压锁将前后支腿锁定在一定 位置上，工作可靠，安全，确保整个起吊过程中，每条支腿都不会出现软腿的现象， 即使出现发动机死火或液压管道破裂的情况，双向液压锁仍能正常工作，且有效时间 长。 （4）在平衡回路中，采用经过改进的单向液控顺序阀作平衡阀，以防止在起升、 吊臂伸缩和变幅作业过程中因重物自重而下降，且工作稳定、可靠，但在一个方向有 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 - -7 背压，会对系统造成一定的功率损耗。 （5）在多缸卸荷回路中，采用多路换向阀结构，其中的每一个三位四通手动换向 阀的中位机能都为 M 型中位机能，并且将阀在油路中串联起来使用，这样可以使任何 一个工作机构单独动作；这种串连结构也可在轻载下使机构任意组合地同时动作，但 采用 6 个换向阀串连连接，会使液压泵的卸荷压力加大，系统效率降低，但由于起重 机不是频繁作业机械，这些损失对系统的影响不大。 （6）在制动回路中，采用由单向节流阀和单作用闸缸构成的制动器，利用调整好 的弹簧力进行制动，制动可靠、动作快，由于要用液压缸压缩弹簧来松开刹车，因此 刹车松开的动作慢，可防止负重起重时的溜车现象发生，能够确保起吊安全，并且在 汽车发动机死火或液压系统出现故障时，能够迅速实现制动，防止被起吊的重物下落。 液压汽车起重机除行走部分外,其它重要组成部分有:起升机构、变幅机构、回转机 构、伸缩机及支腿机构。另外联接和驱动各机构的还有液压传动系统。这些机构应该 能完成重物的提升和下降,改变作业的高度和方位及作业半径等其本作业运动外,即其必 须完成的动作外,在设计中还必须保证： （1）在提升和下放改变方位负载时，应防止由于负载和落臂自重而导致失速降落； （2）各方位都应有良好的微动性能,防止重物就位时发生冲击碰撞； （3）支腿在起重和汽车起重机行进中,不得因重物负载而自行伸缩。 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 - -8 第二章第二章 技术参数的确定技术参数的确定 2.1 主要性能参数 汽车起重机的主要性能参数是起重机工作性能指标，也是设计的依据，主要包括 起重量、工作幅度、起重力矩、起升高度、工作速度、自重、通过性能等。 2.1.1 额定起重量 汽车起重机额定起重量是在各种工况下安全作业所容许起吊重量的最大质量值， 包括取物装置重量。 2.1.2 工作幅度 在额定起重量下，起重机回转中心的轴线距吊钩中心的距离。工作幅度决定起重 机的工作范围。 2.1.3 起重力矩 起重机的工作幅度与相应起重量的成绩为起重力矩，它是综合起重量与幅度两个 因数的参数，能比较全面和确切地反映起重机的起重能力。 2.1.4 起升高度 吊钩起升到最高位置时，钩口中心到支撑地面的距离。在标定起重机性能参数时， 通常以额定起升高度表示。额定起升高度是指满载时吊钩上升到最高极限位置时从钩 口中心至支撑地面的距离。对于动臂式起重机，当吊臂长度一定时，起升高度随幅度 的减小而增加。 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 - -9 2.1.5 工作速度 汽车起重机的工作速度主要指起升、回转、变幅、伸缩臂机构及支腿收放的速度。 起升速度指吊钩平稳运动时，起吊物品的垂直位移速度；回转速度指起重机转台每分 钟转数；变幅速度指变幅时，幅度从最大（最小）变到最小（最大）所用的时间；伸 缩臂速度指起重臂伸缩时，其头部沿伸缩臂轴线的移动速度。 2.1.6 自重 指起重机处于工作状态时起重机本身的全部质量，它是评价起重机的综合指标， 反映了起重机设计、制造和材料的技术水平。 2.1.7 通过性能 是汽车起重机正常行驶通过各种道路的能力。汽车起重机通过性能接近一般公路 车辆。接近角、离去角、离地间隙越大，最小转弯直径越小，说明整机通过性能越好。 2.2 汽车起重机参数确定 参照同吨位产品技术参数及所选底盘参数的情况初步选定主要技术参数为 表 2.1 底盘选定技术参数 最大额定起重量（吨）8 最大起重力矩（吨米）24（8 吨*3.00 米） 主臂最大起升高度（米）13.8 副臂最大起升高度（米）19.2 吊臂长度（米）7.312.912.9+6 支腿形式蛙式 支腿跨距（纵向*横向（米）3.775*3.900 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 - -10 满载时最大起升速度（米/分）78（单绳） 空载回转速度（转/分）05 带载回转速度（转/分）02 外形尺寸（长*宽*高）（米）9.4*2.40*3.16 底盘型号EQ140 轴距（米）3.950 总重（吨）9.400 接近角（度）33 离去角（度）18 最小转弯半径（米）（按转向外轮迹 计） 8 最高车速（公里/小时）90 最大爬坡度28% 发动机型号 功率转速（马达转/ 分）扭矩 转速（公斤、米转/分） Q6100I 1353000 3612001400 2.3 回转装置 2.3.1 回转装置的组成及种类 汽车起重机的回转装置。它包括（其上装有吊臂、绞车甚至起重驾驶室等）、回 转支撑、驱动装置等。驱动装置固定在转台上，其下端装有驱动齿轮。回转支撑由不 动圈及动圈组成，不动圈及车架（或副车架）连接固定，动圈固定在转台的底部。当 驱动装置转动时，经齿轮与不动圈座圈的内齿啮合，因齿圈不动，齿轮延齿圈滚动时， 便带动转台转动。在动圈与不动圈之间装有滚珠或滚柱，以减少转台转动阻力。 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 - -11 2.3.2 回转装置的工作原理 回转装置是由液压马达驱动，通过齿轮减速，来使转台回转的；而换向是由换向 阀改变液流的方向，从而改变液压马达的转向来实现的。若按箭头方向操纵回转装置 换向阀手柄，由 F 口来的压力油经中心回转接头的 H 口到组合阀的 N 口，再到换向阀 的 K 口，沿箭头方向进入液压马达的 K 口，驱动液压马达回转。通过齿轮涡轮减速 器使转台左转。而液压马达的回油从 1 口排出，并沿箭头方向经 1 口进入阀内，从 O 口再经中心回转接头 P 口，由 E 口流回油箱。 若箭头相反的方向操纵回转装置的换向阀手柄，则会使转台右转。 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 - -12 第三章第三章 起升机构起升机构 起升机构是起重机工作机构的基本机构，用来实现重物的升降运动。卷扬式起重 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。 3.1 平衡阀 在汽车起重机的起升、变幅及起重臂伸缩装置中，分别装有结构、原理和作用都 相同的平衡阀。平衡阀主要起限制的作用，防止重物自由或超速下降，使重物或起重 臂保持在空间某一位置。在停止操纵时，它能起到闭锁的作用，所以平衡阀也称限速 液压锁。 3.2 阻尼阀 若在起升机构的油路系统中不设置单向阻尼阀，重物停在半空再升起时，由于压 力油没有任何阻尼作用直接进入制动器缸，制动器将迅速放松（可能在液压马达启动 回转之前），重物产生滑降。为了避免这种现象，应在制动器缸的油路中装置单向阻 尼阀，以保证制动器的放松稍滞后于液压马达的启动回转。 其工作原理是：当重物停在半空再升起时，自换向阀通向制动器的压力油从 A 口 到单向阀 1 经阻尼孔 C 进入制动器缸，由于阻尼的作用，制动器缓慢放松。从而防止 了因制动器松放过早，导致在重物作用下液压马达反转而产生的滑降。若液压马达停 止转动时，则制动器缸的油路与油箱接通，制动器缸内的活塞在弹簧张力的推动下， 将下腔中的油排出，打开单向阀 1，油便不受阻尼作用流回油箱，制动器迅速制动。 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 - -13 3.3 吸入阀 在液压马达的进油路上还装有吸入阀，是起安全控制作用的。当重物处在空中停止状 态时，若制动器失灵重物会快速落下，并有带动液压马达反转的趋势，在液压马达反 转时的回油路上有平衡阀，此时因起升换向阀处于中位，无压力油进入液压马达，一 般情况下平衡阀不能打开，所以液压马达不能反转，但由于液压马达本身有泄漏，泄 漏的油通过泄漏油管回到油箱，于是液压马达在重物作用下就开始反转。若液压马达 的进油口无油液补充，待液压马达内腔的油液排空后，液压马达便成了一个自由轮， 这样重物就以自由落体状态下落而越来越快，容易发生事故。装置吸入阀后，若制动 器失灵，重物带动液压马达反转时，进油路形成一定负压，油箱中的油液可通过中心 回转接头，打开吸入阀进入液压马达，补充泄漏的油，使液压马达不能成为自由轮。 这样可控制重物只能微微下落，而不致造成严重事故。 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 - -14 第四章第四章 液压系统液压系统 4.1 液压系统压力选择 在进行设计过程中我们首先要了解汽车起重机是具备专业设备用于承担重型起重 任务的特殊车辆，而往往所其起重的重物都是很重的，远远超出了人的能力，进而， 大多数的汽车起重机都采用了液压装置，这装置的使用使重型机械的效率大大提高， 汽车起重机液压系统有向高压发展的趋势，但液压元件在克服漏油、软管爆破方面存 在一定的困难，特别是大直径的软管困难更大，同时考虑齿轮泵的额定压力在 22MPa 左右，现多采用系统压力为 21MPa 液压汽车起重机的液压系统采用液压泵、定量或变量马达实现起重机起升回转、 变幅、起重臂伸缩及支腿伸缩并可单独或组合动作。马达采用过热保护，并有防止错 误操作的安全装置。大吨位的液压汽车起重机选用多联齿轮泵，合流时还可实现上述 各动作的加速。 在液压系统中设有自动超负荷安全阀、缓冲阀及液压锁等，以防止起重机作业时 过载或失速及油管突然破裂引起的意外事故发生。 4.2、液压系统的设计 4.2.1 支腿回路 该回路由 B 泵供油,通过操纵阀组 I 操纵控制。支腿由水平油缸和垂直油缸组成 H 型支腿机构。水平和垂直油缸均由换向阀 1-1 和转阀 1-2 共同操纵。4 个垂上油缸可同 时伸缩。根据地面状况,车体调平需单独调整某一垂直支腿高度时,可将转阀 1-2 旋转到 相应支腿工作位置,使该垂直支腿单独动作。各垂直油缸都有双向液压锁。可长时间保 持垂直油缸活塞处于某一确定位置,不会因载荷和自重而改变。 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 - -15 4.2.2 回转回路 回转回路由 B 泵供油,驱动回转马达 15 旋转。回转方向由上车操纵阀组 2 中的换 向阀 2-1 操纵。 虽然回转机构的双向回转静载荷都不大,但其回转惯性载荷较大,在制动时易产生液 压冲击。制动的平稳性由带梭阀的单向节流阀 14 保证。制动时由于节流阀的作用,使制 动器缓慢关闭,避免了液压冲击。 4.2.3 伸缩回路 该起重机有三节主臂。其中两节为活动臂,由两个双作用液压缸推动伸缩。如原理 图所示,伸缩回路中,由换向阀 2-2 改变工作位置来控制活动臂的伸缩。 当液压缸活塞下降时,由于载荷及自重的作用,会使活塞加速下降,当下腔压力因此下 降时,致使平衡阀活塞向关闭的方向运动,增大回油阻力,减少下降速度。由平衡阀本身的 阻尼作用,使阀芯动作平稳,因而控制液压缸活塞不会时而增大,时而减小。 4.2.4 变幅回路 虽然变幅液压缸的结构与伸缩液压缸的结构不同,但变幅回路与伸缩回路是相同的, 使两个相同的液压回路实现两种不同的功能。 4.2.5 起升回路 该起升回路有 3 种调速方式:(1)A 泵供油,A 泵 B 泵合流供油,实现有级调速;(2)改变 发动机转速,从而改变液压泵的排油量;(3)通过改变换向阀 24 开口的大小进行节流调速。 这 3 种调速方法的协调应用,可实现无级调速。该回路中,各主要元件的作用是: 电 磁阀 9 通过限位开关接通电磁阀 9,高压油换向,防止吊钩与吊臂头部相撞。 平衡阀限制重物下降适度或使重物在空中停留。 单向阻尼阀 21 其作用是使制动器制动迅速,开启缓慢。致使下降的重物能够立即 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 - -16 准确地停止在空中或使停留在空中重物再次提升时不出现瞬时下降的现象。 4.3 液压马达 液压马达通常用于无级调速，速度的变化范围要求很大，而所需空间又要求特别 紧凑之处。液压马达的输出能量是转矩和转速，其大小取决于液压马达的工作容积、 压力和流量。工作容积越大，压力越高，则转矩越大；工作容积越小，输入油量越多， 则转速越高。 液压马达与液压泵一样，有齿轮马达，叶片马达，柱塞马达等。 4.3.1 齿轮马达分类 齿轮马达有外啮合马达和内啮合摆线齿轮马达。齿轮马达一般功率和转矩较小， 适用于小功率、高转速传动，最低转速在 150400r/min 之间，不能用于低转速是其缺 点。 4.3.2 齿轮马达工作原理 齿轮马达的工作原理，M 为啮合点。设齿高为 h，啮合点 M 到两齿轮齿根的距离 分别为 1h 和 2h。当压力油进入到进油腔 A 后，油压力 p 面都受到 p 作用，受力平衡； 另一些齿轮的两侧受 p 作用的齿面不等，受力不能平衡。在齿轮上受到的不平衡油压 力)(11hhBpF，使齿轮作逆时针方向旋转；在齿轮上受到的不平衡油力)(22hhBpF， 使齿轮作顺时针方向旋转。式中 B 为齿宽。在力 1F 和 2F 作用下，通过齿（或齿轮） 的轴拖动外载做功。随着压力油的不断进入进油腔，齿轮连续转动，输出转矩，油液 被带到出游腔 B 排出。齿轮马达的输出转速与输入流量成正比，输出转矩随外载而变 化。 4.4 控制阀 为了使液压系统能安全可靠地工作，在系统中除有液压泵、液压缸、或液压马达 外，还必须配有控制油流方向、流量、压力元件，这种原价统称为控制阀。 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 - -17 4.4.1 方向控制阀 方向控制阀用来控制液压系统中油液流动方向，如单向阀、多路阀、换向阀、电 液比例方向流量阀等。 （1）、单向阀：单向阀在管路中只允许油液向一个方向流通，方向则被截止。 （2）、换向阀：换向阀时利用阀芯与阀体的相对移动来改变油路通或断，从而改 变油液流动方向。若阀芯与阀体作相对轴向移动的，则为滑阀。 4.4.2 流量控制阀 流量控制阀用来控制液压系统中的油液流量。如节流阀、调速阀、流量分流阀、 电液比例流量阀等。 （1）、节流阀：节流阀式一种最简单最基本得流量控制装置，它以调节节流口得 大小从而改变流量。 （2）、分流阀：分流阀又称同步阀。若用一个液压泵向几个负载不同的液压缸或 液压马达同时供油时，能使各供油量相同或成一定比例的控制元件，称为分流阀。 4.4.3 压力控制阀 压力控制阀是用来控制液压系统中油液的压力，或通过油压力的作用控制某油路 的通与不通，如溢流阀、减压阀、平衡阀、顺序阀、压力继电器等。 （1）、溢流阀：溢流阀由两种作用，一是安全作用，如系统压力超过调定值时， 阀开启，将油溢回油箱，从而限制系统的最大压力，对液压元件也起了过载保护作用； 二是溢流定压作用，在定量泵调速系统中，通常与节流阀并联一个溢流阀，在调节油 缸或马达的运动速度时，将多余的油溢回油箱，并使系统压力基本不变。 溢流阀按结构形式可分为直动型和先导型两种。直动型的使用压力较低，一般低 于 2.5MPa；先导型使用压力可达 32MPa。 （2）、顺序阀：顺序阀式利用系统的油液压力来控制几个液压缸或液压马达先后 动作的控制元件。顺序阀也分直动型和先导型两种。直动型只用于较低的工作压力。 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 - -18 按阀的控制方式又有内控式和外控式之别。 4.5 10 吨液压汽车起重机的主要技术参数 最大起重量 10 吨; 最高提升速度Vmax=15m/min; 起升减速传动比i=21.04、效率Gch=0.92; 起升卷筒上钢丝绳最外层直径Dmax=361mm; 吊钩滑轮组倍率为 m=6,效率G2=0.95; 钢丝绳导向滑轮效率GA=0.96; 液压系统额定压力初定为vP=18Mpa=18106N/m2 以上参数在下述计算中不另标出。 4.6 起升马达的计算和选择 (1)作用于钢丝绳上的最大静拉力 SmaxN Q MGzGD 式中：Q、起重量(N) Q=8000kg=78400N 则： 78400 Smax14328N 60.950.96 (2)起升马达所受最大扭矩 U2 Smax Dmax Mmax Nm 2i Gch 式中:U2 为动力系数 U2=1+0.35v v)最高起升速度 v=15m/min=0.25m/s 则：U2=1+0.350.25=1.088 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 - -19 则： 1.088143280.361 Mmax145.4N/ m 221.040.92 (3)液压马达的排量 6.28Mmax Q m3/ r vPGm Gm 为液压马达机械效率,通常取 Gm=0.92 则： 6.28145.4 Q 5.51105m3/ r5511cm3/ r 18106 0.92 (4)液压马达转速 mi vmax nmax / min P Dmax r 则： 621.0415 nmax1670r / min 3.14160.361 (5)液压马达的选择齿轮式和叶片式输出扭矩较小,且不适于低速传动,因此,一般情 况下均采用柱塞式液压马达。 柱塞式液压马达可分为径向柱塞式和轴向柱塞式两种。 轴向柱塞式液压马达除具有转速范围宽、扭矩大的优点外,还具有结构紧凑、径向尺寸 小、转动惯量小等优点,故选用之。 根据对国产轴向柱塞式液压马达产品的性能比较,液压汽车起重机选用了上海液压 泵厂引进西德海卓玛蒂克公司技术生产的 A2F6.1 系列斜轴式定量马达,型号为 A2F56W6.1,输入排量为 56.1cm3 /r,最高转速为 2390r/min,最大输入流量 131L/min,最大 功率 78kW,最大输出扭矩 312N/m。 4.7 液压泵的计算和选择 (1)液压泵的工作压力 1 1 Pmax EvP p 式中：P1 为液压马达的最大工作压力 6.28max P1 MN/ m2 q1Gml M 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 - -20 式中：Mmax 为起升马达所受最大扭矩Mmax =145.4N/m q1 为起升马达排量(cm3/r) q1=56.1cm3/r Gml 为起升马达机械效率Gml=0.92 则： 6.28145.4 P117.7MPa 56.10.92 EvP1 为沿程压力损失和局部压力损失之和,一般取 515bar,则液压泵的最大工作压 力Pmax=17.7+1.5=19.2Mpa (2)液压泵的流量 QpKQmax 式中:K 为系统泄漏系统,其值为 1.11.3,现取K=1.3 Qmax 为液压马达所需最大流量 Qmax=Nmax#q1 式中:Nmax)液压马达最高转速,Nmax=1670r/min Qmax=167056.1=93687cm/min=93.7l/min 则液压泵的流量Qp=1.393.7=122l/min (3)液压泵的选择 液压泵主要有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵三种。对于汽车起重机,其液压系统负载大、 功率大、精度要求不高。所以,一般采用齿轮泵。根据系统的要求以及压力、流量的需 要,8 吨液压汽车起重机选择了 40/32 型双联齿轮泵,其最高工作压力 25Mpa,最高转速为 2500r/min,两泵的理论排量分别为和 3 40cm r 3 32cm r 4.8 液压的优缺点 液压的优点： （1）、在同等体积下，液压装置能产生出更大的动力，也就是说，在同等功率下， 液压装置的体积小、重量轻、结构紧凑，即：它具有大的功率密度或力密度，力密度 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 - -21 在这里指工作压力。 （2）、液压装置容易做到对速度的无级调节，而且调速范围大，对速度的调节还 可以在工作过程中进行。 （3）、液压装置工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向。 （4）、液压装置易于实现过载保护，能实现自润滑，使用寿命长。 （5）、液压装置易于实现自动化，可以很方便地对液体的流动方向、压力和流量 进行调节和控制，并能很容易地和电气、电子控制或气压传动控制结合起来，实现复 杂的运动和操作。 （6）、液压元件易于实现系列化、标准化和通用化，便于设计、制造和推广使用。 液压的缺点： （1）、由于液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使这种传动无法保证严格的传动 比。 （2）、液压传动有较多的能量损失（泄漏损失、压力损失等），因此，传动效率 相对低。 （3）、液压传动对油温的变化比较敏感，不宜在较高或较低的温度下工作。 （4）、液压传动当出现故障时不易找出原因 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 - -22 总总 结结 本次毕业设计使我受益匪浅，让我系统性地认识和掌握了汽车起重机液压系统的 设计过程，对汽车起重机的发展应用及前景有了初步的认识，对液压元件的使用有了 切身的体会。通过本次毕业设计让我将大学期间学习的课程整体进行了复习，对资料 的查阅有了很大的提高。在毕业设计的过程中让我更加明白各个学科是相互联系的， 以后的工作中要继续学习提高自己综合运用的能力。 首先，寻找与设计有关的资料并且研究设计方案，进行设计的总体规划。理清设 计思路，但是在方案的具体实施中难免会出现一些错误，这就需要在设计的过程中利 用所掌握的知识认真的排查错误的原因，查阅相关资料，进行多方面的思考，不断的 改正自己的设计不足之处。 其次，运用所学的知识对汽车起重机的液压系统各个回路进行具体的设计，最终 完成总的液压系统设计。在设计过程中需要查阅文献确定各个设计公式及其参数，进 行计算。在这个设计阶段中完成设计思路的具体化，主要解决各个部分的匹配问题。 在设计过程中要不断的进行参数的重新选定使之符合整个系统的运行要求。 通过本次毕业设计使我认识到液压系统的应用广泛，使用方便。仍然处于不断的 发展之中，在机械设备的控制系统中仍然占有着十分重要的位置。在毕业设计的过程 中不仅巩固了我的基础理论知识，而且使