毕业设计（论文）-QY20B汽车起重机液压系统设计.doc

东北林业大学毕业设计QY20B汽车起重机液压系统设计1 绪论1. 1 汽车起重机简介汽车起重机是将起重机构部分安装在普通汽车或特制汽车底盘上的一种起重机，其驾驶室与起重操纵室分开设置。这种起重机优点是局域机动性好、适用性强、能在野外作业、操作简便灵活、转移迅速，广泛应用于交通运输、城市建设、消防救援、材料搬运等领域。缺点是起重作业时须支腿，以保证必要的稳定性。不能负荷行驶，也不适合在松软或泥泞的场地上工作。汽车起重机种类繁多，按起重量分类：有轻型（15t以下）、中型（15-25t）、重型（25-50t）、超重型起重机（50t以上）。按传动装置的动力源分类：有机械传动、电力传动、液压传动三类。 按吊臂的结构形式分类：有折迭式吊臂、伸缩式吊臂和桁架式吊臂汽车起重机三类。汽车起重机的主要性能参数有最大起重量、整机质量、吊臂全伸长度、吊臂全缩长度、最大起升高度、最小工作半径、起升速度、最大行驶速度等。1. 2 国内外汽车起重机研究动态1.2.1 国内发展趋势随着中国经济的飞速发展，汽车起重机的市场需求也在不断的增大，对汽车起重机的要求也在不断地提高，国内的汽车式起重机的生产企业要想在本领域生存与发展，需要做的事情还很多，在保证起重机性能的基础上还要不断开发出更大吨位的新产品。主要的发展趋势应该有以下几点： 产品品种的多样化以满足不同作业环境要求；增大起重力矩以满足超重型作业需求；增加起重机功能以满足多样化作业要求；全力打造自己的品牌来服务国内市场。1.2.2 国外发展趋势近年来，随着电子计算机的广泛应用，起重机的设计、制造转向计算机化、自动化。国外起重机制造商开始应用计算机进行模块设计。起重机采用模块单元化设计，新产品的研制速度都将大大加快，增强了竞争力；起重机控制元件的革新与应用以提高起重机的定位精度；采用遥控系统来控制汽车式起重机作业，以节省人力，提高工作效率，同时使操作者的工作条件有所改善；研究设计起重机的距离检测防撞装置，降低事故发生率。1.3 液压传动在汽车起重机上的应用1.3.1 汽车起重机液压系统简介 汽车起重机主要由起升、变幅、回转、起重臂及汽车底盘组成。随着液压技术，电子工业，高强度钢材和汽车工业的迅猛发展，传统式的自重大，机械传动方式工作准备时间长的起重机逐渐被液压式汽车起重机所代替。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，可单独或组合动作。 汽车起重机的主要动力源是液压泵，能量通过油管和液压阀等传输控制装置输送到执行机构液压马达或液压缸。这三种机构通过改变组合形式，构成了不同功能的液压回路，从而实现不同的动作要求，例如汽车起重机的起升回路、变幅回路、回转回路等。汽车起重机的液压系统是起重机中能量转换的重要环节，它负担着驱动及控制起重机个机构动作的功能，对起重机的新能及安全可靠性有着很大的影响。1.2.2 液压传动用于汽车起重机上的优缺点 汽车起重机由传统的机械式向液压式的转变具有以下优点：（1） 液压传动式是用液体作为介质来传递能量的，容易获得较大的力或力矩，利用液压泵可以获得较高的压力，从而使得汽车起重机不用采用复杂的机构来实现起重吨位的增加。使得结构紧凑，整机重量减轻，增加了整机的起重性能。（2） 通过控制动力油的流量可方便地实现无级变速，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。从而使得结构紧凑，整机重量减轻，增加了整机的起重性能。（3） 采用液压传动，可以实现自动润滑，在主要机构中没有剧烈的干摩擦副，元件寿命较长，从而减少了维修和技术准备时间。（4） 液压传动中可方便的控制压力阀来控制系统压力，通过压力计很容易了解各处的工作情况和负载大小，从而容易防止过载事故的发生。 汽车起重机采用液压传动方式的缺点：（1）液压系统的油压力较高，漏油问题难以避免。为了防止漏油问题，元件的制造精度要求比较高。（2）油液粘度随温度变化会影响机构的工作的稳定性能。2 液压系统功能分析与原理设计2.1 QY20B汽车起重机工况简述 QY20B汽车起重机属于中型起重机，其需要完成的作业动作比较复杂，根据起重机试验规范，以及很多操作者的实际经验，确定了表2-1中五个作业工况。液压系统的设计必须满足这些工况作业循环的要求。表2-1 QY20B汽车起重机典型工况表工况一次工作循环工作效果一级臂长；80%额定起重量；相应的工作幅度；吊重起升 一 回转 一 下降 一 起升 一 回转 一 下降（中间一次制动） 起重吨位大，动作单一，很少与回转等机构组合动作一级臂长；80%额定起重量；相应的工作幅度；（主+副）卷扬起升 一 回转 一 （主+副）卷扬下降 一 主+副）卷扬起升 一 回转 一 （主+副）卷扬下降（中间一次制动） 主、副卷扬组合动作，组要用于平吊安装或空中翻转作业二级臂长；50%额定起重量；相应的工作幅度；（起升+回转）一 变幅 一 下降 一 （起升+回转） 一 下降（中间一次制动） 主要负责额定起重量的（50%60%）工况作业二级臂长；50%额定起重量；相应的工作幅度；（主+副）卷扬起升 一 回转 一 变幅 一 （主+副）卷扬下降 一 （主+副）卷扬起升 一 回转 一 （主+副）卷扬下降（中间一次制动） 中等起重量作业，也常用于台装或空中翻转作业三级臂长；50%额定起重量；相应的工作幅度；（主+副）卷扬起升 一 回转 一 变幅 一 （主+副）卷扬下降 一 （主+副）卷扬起升 一 回转 一 （主+副）卷扬下降（中间一次制动） 臂伸最长，主要用于高空作业 2.2 QY20B汽车起重机液压系统各分支回路拟定2.2.1 QY20B汽车起重机液压控制部分结构及功能分析图2-1所示为动臂式全回转的QY20B液压汽车起重机。其结构组成及动作如下所述。图2-1 QY20B汽车起重机示意图1变幅液压缸 2伸缩臂机构 3起省机构 4回转机构 5支腿（1）支腿5为H型支腿，用于起重作业时承受整车负载，使得轮胎不与地面接触， 从而避免了弹性支承。（2）回转机构4由轴向柱塞马达驱动，能使吊臂回转。（3）伸缩臂机构2由三级伸缩臂组成，通过一级液压缸、一级钢丝绳实现同步伸缩。用以改变吊臂长度，以满足不同作业要求。（4）单变幅缸1为腹置式，可改变吊臂仰角，以实现不同工作半径要求。（5）起升机构3由斜轴式轴向柱塞马达驱动主、副两个卷扬卷筒。同时设有液压控制的常闭式制动器、常开式离合器，配合操作能实现主、副卷扬单独动作或者同时动作，用于升降重物。2.2.2 QY20B汽车起重机液压系统各回路功能要求分析及拟定QY20B汽车起重机主要通过控制支腿回路、回转回路、伸缩回路、变幅回路、起升回路这五个回路来完成各种作业需要。以下是对个回路的初步拟定： （1）支腿回路：起重机设置支腿机构，目的是用于在作业时承受整机的自重和吊重，要求在作业时能独立调整单个支腿，以调整整车平衡。同时必须设有液压锁以保证在负载作用下以及油管破裂时不会缩回，从而避免翻车事故。还有在行驶或停放时，支腿不会在重力作用下自动下降。由以上要求可知，支腿回路由液压泵、水平液压缸、垂直液压缸、换向阀、溢流阀、液压锁和转阀等组成。 同时可以初步确定其油路如图2-2和图2-3。图2-2 垂直支腿油路图图2-3 水平支腿回路油路图 （2）回转回路回转回路通过液压马达驱动吊臂回转，实现重物的水平移动。重物水平移动的范围有限，所以QY20B汽车起重机设计成全回转式的，即可在任意方向进行回转。汽车起重机回转机构所需要的功率比较小，所以QY20B汽车起重机采用轴向柱塞马达作为回转回路的执行原件，同时，轴向柱塞马达结构经凑，径向尺寸小，转动惯量小，转速较高负载大，有变速要求，负载转矩小，低速平稳性高。回转回路动作比较简单，结合以上条件可知，回转回路由液压泵、液压马达、换向阀和溢流阀等组成。初步确定油路图2-4。 图2-4 回转回路油路图 （3）伸缩回路汽车起重机具有臂架伸缩机构的，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。汽车起重机伸缩回路是直线运动，所以液压执行原件为液压缸。QY20B汽车起重机采用三级伸缩主臂，由一级液压缸、一级钢丝绳实现同步伸缩。在设计此回路时应保证伸缩臂缸以相应于供油泵的供油速度缩回，所以设置了平衡阀来防止此液压缸在外负载作用下超速缩回，同时还防止在油管破裂时伸缩臂突然缩回。此外，为了保证整个回路的压力在允许值范围内，可以添设溢流阀。由以上条件可知伸缩回路主要由液压泵、换向阀、液压缸、溢流阀和平衡阀等组成组成。初步确定其油路图如图2-5。 图2-5 伸缩回路油路图 图2-6 变幅回路油路图 （4）变幅回路汽车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伸缩臂工作幅度的液压回路，此回路采用液压缸作为液压执行原件，通过变幅液压缸的伸缩来控制伸缩臂的幅值变化，扩大了起重机的工作范围，提高起重机的工作效率。汽车起重机在装载重物时改变起重机的幅度作业情况频繁，所以常采用较高的变幅速度以提高工作效率。负载作业时变幅驱动功率较大，因此要求设置限速和防止超载的安全装置。为了满足这一要求，在变幅回路中应当设置平衡阀。同时为了保证真个油路的油压处于一个安全值以内，还应当设置溢流阀。通过以上述说可以确定，变幅回路主要由液压泵、换向阀、溢流阀、平衡阀和变幅液压缸等组成。图2-6即变幅回路油路图。 （5）起升回路起升回路是汽车起重机液压系统的主要工作回路。QY20B汽车起重机的吊重起升和下降作业由一个大转矩液压马达驱动主、副卷扬工作来完成。通过操控换向阀来控制控制液压马达的正反转，而完成重物的升降。重物的起升和下降有快慢两档速度，QY20B汽车起重机液压系统通过改变两个供油泵的分流与合流方式来实现马达转速的调节。汽车起重机基本处于负载作业情况之下，因此为了防止重物因自重而下滑，回路中应设有平衡阀。同时为了控制整个起升回路的油压值稳定，在回路中应设有溢流阀。主、副卷扬的制动与离合通过一个换向阀来控制，制动器采用常闭式，离合器采用常开式。在制动器油路中应该设置单向阻尼阀，通过调节该节流阀开口的大小，能使制动器延时张开，迅速紧闭，从而有效的避免了卷筒在启动或停止产生溜车下滑现象。由以上信息可知，起升回路主要由液压泵、液压马达、换向阀、平衡阀、溢流阀、阻尼阀以及主、副卷扬制动和离合器等组成。下图2-7是起升回路油路图。 图2-7 起升回路油路图 2.3 QY20B汽车起重机液压系统原理总成2.3.1 QY20B汽车起重机液压动力分配及系统原理图总成 （1）液压动力分配情况根据设计要求、工作情况、起重量等条件，对QY20B汽车起重机的液压动力分配做如图2-8所示安排。伸缩回路回路变幅回路起升回路回路离合器缸回转回路支腿回路构 泵2 泵3泵1 分动箱图2-8上车动力分配情况 （2）液压系统原理图总设计 QY20B汽车起重机液压系统的工作原理如图2-9所示。该系统动力源采用三联齿轮泵，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4和14输送到各个执行元件。整个系统分为上下两部分，除液压泵、过滤器、溢流阀、阀组4及支腿部分外，其余元件基本装在可回转的上车部分。油箱装在上车部分，兼作配重。上下两部分油路由中心回转接头连通。 图2-9 QY20B汽车起重机液压系统原理图1-三联齿轮泵 2-中心回转接头 3-油箱 4-支腿操纵阀 5-转阀 6-支腿水平缸 7-支腿垂直缸8-液压锁 9-会有精滤器 10-顺序阀 11-组合阀 12-蓄能器 13-操纵阀 14-多路换向阀 15-溢流阀16-回转马达 17-伸缩臂缸 18、20、22-平衡阀 19变幅缸 20-起升马达 23-梭阀 24-制动器缸 25-离合器缸 26-单向阻尼阀 2734-管道2.3.2 QY20B汽车起重机各液压回路工作原理分析 （1）支腿回路垂直支腿伸出进油路：泵1.1支腿控制阀4.2（中位）支腿操纵阀4.4（上位）转阀5液压锁8支腿垂直缸7（无杆腔）；回油路：支腿垂直缸7（有杆腔)液压锁8支腿操纵阀4.4（上位）油箱；垂直支腿收回进油路：泵1.1支腿控制阀4.2（中位）支腿操纵阀4.4（下位）转阀5液压锁8支腿垂直缸7（有杆腔）；回油路：支腿垂直缸7（无杆腔)液压锁8转阀5支腿操纵阀4.4（下位）油箱；水平支腿伸出进油路：泵1.1支腿控制阀4.2（上位）阀4.3（上位）支腿水平缸6（无杆腔）；回油路：支腿水平缸6（有杆腔）阀4.3（上位）支腿操纵阀4.4（中位）油箱水平支腿收回进油路：泵1.1支腿控制阀4.2（上位）阀4.3（下位）支腿水平缸6（有杆腔）；回油路：支腿水平缸6（无杆腔）阀4.3（下位）支腿操纵阀4.4（中位）油箱；整个支腿液压回路的压力由溢流阀4.1控制，其调定压力为16MPa。 （2）回转回路进油路：泵1.1阀4.2（下位）中心回转接头2顺序阀10换向阀14.2（上位/下位）回转马达16；回油路：回转马达16换向阀14.2回转中心接头油箱；整个回转回路由顺序阀10和溢流阀14.1共同作用将油压控制在9-17.5MPa。 （3）伸缩回路 进油路：泵1.3中心回转接头2换向阀14.4（上位/下位）平衡阀18伸缩臂缸17（有/无杆腔）； 回油路：伸缩臂缸（无/有杆腔）平衡阀18换向阀14.4（上/下位）油箱；溢流阀15将整个伸缩回路油压控制在17MPa内。 （4）变幅回路 进油路：泵1.3中心回转接头2换向阀14.5（上/下位）平衡阀20变幅缸（无/有杆腔）； 回油路：变幅缸（有/无杆腔）平衡阀20换向阀14.5（上/下位）油箱；溢流阀14.3是伸缩回路和变幅回路共同的液压阀，其调定压值为20MPa。 （5）起升回路 进油路：泵1.2中心回转接头2换向阀14.6（上/下位一档）平衡阀22起升马达（慢速）； 泵1.2中心回转接头2 泵1.3中心回转接头2换向阀14.4（中位） 换向阀14.6（上/下位二档）平衡阀22起升马达（快速）； 3 液压系统设计及计算3.1 QY20B汽车起重机工作机构参数和液压系统参数 工作结构主要参数 支腿机构垂直支腿：吊重时支腿油缸最大反力 650 KN.m行程 335mm速比 2.78水平支腿：水平支腿伸出最大反力 170 KN.m行程 1915mm速比 2.04 回转机构回转速度 3 r/min回转阻力矩 110 KN.m减速器速比 950.5 变幅机构最大行程 2000mm 变幅油缸最大轴向阻力 650 KN变幅时间 75 Sec 伸缩机构伸缩臂有五节，四节为伸缩臂，采用两套油缸和钢丝绳进行驱动。第一级缸行程 3200mm油缸最大轴向阻力 900 KN速比 2.5第二级缸行程 3200mm 油缸最大轴向阻力 650 KN速比 2.5 伸出时间 95 Sec第三级缸行程 3200mm速比 2.5 油缸最大轴向阻力 450 KN 起升机构主卷扬：单绳最大速度(空载) 100 m/min单绳最大拉力(满载) 35 KN卷筒直径 500mm钢丝绳直径 18mm钢丝绳层数 4减速器速比 35.5副卷扬：单绳最大速度(空载) 70 m/min单绳最大拉力(满载) 29 KN卷筒直径 340mm钢丝绳直径 14mm钢丝绳层数 3减速器速比 47.4 液压系统参数 液压系统参数主卷扬:工作压力 9.5 MPa副卷扬:工作压力 9.5 MPa回转回路:工作压力 25.5 MPa液压泵转速 2500 rpm变幅回路:工作压力 28 MPa液压泵转速 2500 rpm伸缩回路：工作压力 25MPa液压泵转速 2500 rpm支腿回路：工作压力 20MPa起升回路：工作压力 28MPa3.2 液压元件的设计计算与选择3.2.1液压执行元件的选择计算 （1）回转马达的选择 回转马达阻力矩： 式中：回转总扭矩，=110KN.M；i回转减速器速比，i=950.5；回转机械传动效率，=0.90回转马达的排量： 式中：回转马达工作压差，=25.5MPa 回转马达机械效率，=0.95回转马达的型号：查液压传动设计指南表，选取定量轴向柱塞马达A2FE31.5马达性能参数为：排量 31.5 额定压力 35MPa 最大压力 40MPa 允许转速 3750r/min 输出转矩 350 额定容积效率 93%（2） 变幅缸的选择 无杆腔作用面积： 式中：变幅油缸最大轴向阻力，=650KN; 变幅油缸最大工作压力，=28MPa； 无杆腔缸径： D=查液压传动设计指南表7-13得：D=160mm；按杆径比=d/D=0.7，查得活塞杆径d=110mm。（3） 伸缩油缸的选择 无杆腔缸径选择 = = = 式中：第一、二、三级油缸的最大轴向反力，； P各级油缸工作压力，均选P=25MPa；查液压传动设计指南表7-13得：=200mm；=180mm；=160mm；按杆径比=d/D=0.7，查得活塞杆径=140mm；=125mm；=110mm。 （4）支腿油缸的选择 无杆腔缸径： 垂直支腿 式中：吊重时支腿油缸最大轴向阻力，=650KN； P吊重时支腿油缸最大工作压力，P=20MPa； 水平支腿 式中：伸出时支腿油缸最大轴向阻力，=170KN； P伸出时支腿油缸最大工作压力，P=16MPa； 查液压传动设计指南表7-13得：=200mm；=100mm。按杆径比=d/D=0.7，查得活塞杆径=140mm；=70mm。 （5）起升马达的选择 主、副起升卷筒扭矩 式中：主卷扬单绳最大拉力，； 钢丝绳卷绕时的卷筒直径 钢丝绳直径， 卷筒机械效率，由查起重机设计手册表8-7得 =0.99 起升马达的扭矩： 式中：主副卷扬减速器速比，； 马达至减速器输出端机械效率，； 起升马达排量： 式中：起升马达最大工作压差，； 马达机械效率，； 起升马达的型号：查液压传动设计指南表8-20，选取德国博世-力士乐公司生产的定量轴向柱塞马达A2FE112，其性能参数为：排量 112 ； 额定压力 35MPa最大压力 40MPa ； 允许转速 3750r/min 容积效率 3.2.2 液压泵的选择计算 （1）液压泵1.1的选择计算 泵1.1主要给回转回路和支腿回路供油，而回转马达明显比支腿单独工作时泵所需的输出流量大，因此主要由回转马达决定。 回转马达流量计算： 马达最大转速 式中：回转速度，取 回转马达流量： 式中：回转马达容积效率， 所需油泵排量： 式中：油泵1.1给回转马达时所需输出流量，不计管路泄露时; 油泵工作转速，； 油泵容积效率， 泵1.1的型号选择： 查液压传动设计指南表8-1，选取外啮合齿轮泵CBZ240，可组成三联泵，适用于起重运输。 性能参数：排量 40ml/r 额定压力 25MPa 最高压力 31.5MPa 允许转速 2500r/min （2）油泵1.2的选择计算 油泵1.2负责给起升回路供油，因此通过起升马达选择油泵。 主、副起升卷扬的转速： 式中：主副卷扬起升最大速度，； 起升马达所需转速： 所以 起升马达输入流量： 式中：起升马达容积效率， 泵1.2的排量： 式中：泵1.2输出流量，不计管路泄露时; 泵1.2工作转速，； 泵1.2容积效率， 泵1.2的型号选择 查液压传动设计指南表8-1，选取外啮合齿轮泵JHP140; 性能参数为:最大排量 140 ml/r 额定压力 25MPa 最大压力 40MPa 允许转速 2500r/min （3）泵1.3的选择计算 泵1.3负责给伸缩回路和变幅回路供油，泵1.3的最大排量需满足伸缩回路和变幅回路同时工作。 伸缩油缸所需输入流量计算： 伸缩缸平均伸出速度 式中：一、二、三缸工作行程，均为3200mm； t全程伸出时间，t=95s； 伸缩缸平均输入流量 伸缩油缸无杆腔油压作用面积： 式中：第一、二、三级油缸的最大轴向反力，; P各级油缸工作压力，均选25MPa； 一、二、三缸输入流量分别为： 式中：油缸容积效率，； 平均输入流量： 变幅油缸所需输入流量计算： 变幅油缸平均伸缩速度 式中：S变幅油缸工作行程，S=2000mm； t伸臂变幅时间，t=75s； 变幅油缸平均输入流量 液压泵1.3输出流量： 液压泵1.3的排量： 式中：油泵1.3工作转速，； 油泵容积效率，取值0.95； 液压泵1.3的型号： 查液压传动设计指南表8-1，选用外啮合齿轮泵CBZ290；可组成三联泵，适用于起重运输。性能参数：最大排量 90L/r 额定压力 25MPa 最大压力 31.5MPa 许用转速 2500r/min3.2.3 液压控制阀的选择 （1）支腿操纵阀的选择 溢流阀4.1：选用DBD型直动式溢流阀，型号DBDSG10NG25，通径25mm，S是指带保护罩的调节螺栓。 二位三通手动换向阀4.2：选用WMM型手动换向阀，型号3WMM10B/F,通径10mm，最高工作压力31.5MPa，流量100L/min，F是指带定位装置。 三位四通手动换向阀4.3和4.4:选用WMM型手动换向阀，型号3WMM10B，弹簧复位，最高工作压力31.5MPa，流量100L/min。 （2）顺序阀10：选用H型顺序阀，型号HT10C322，通径10mm，C是指压力范围714MPa，控制方式为外部先导，外部泄油。设计号22。 （3）溢流阀14.1、14.3、14.7和15：选用DBD型直动式溢流阀，型号DBDS25G10NG25. （4）三位六通手动换向阀14.2、14.4和14.5：选用Z系列多路阀，型号ZFS-L25C-YTO通径25，流量130L/min，额定压力10.5MPa。 （5）多路手动换向阀14.6：选用Z型多路换向阀，通径25mm，压力32MPa，流量160L/min。五位钢球定位，手动控制。 （6）平衡阀18、20、22：选用FD型平衡阀，型号FD12PA10，通径12mm。最大控制压力31.5MPa。 3.2.4 液压辅助元件的选择 （1）油箱容量的确定 从吊重安全角度考虑QY20B汽车起重机吊重作业动作可拆分为：回转运动、吊臂伸长和变幅联动、吊重起升三大部分。因此通过比较分析这三大动作所需最大流量，可以确定油箱所需预备的油量，从而确定油箱容积。 式中：V油箱的有效容积，L； 液压泵的总额定流量, 与主机类型及系统压力有关的经验系数：。 查液压传动设计指南表7-21，油箱容量为400L。 （2）过滤器的选择 查液压传动设计指南表8-30可得： 回油精滤器9：选用CHL型自封式磁性回油过滤器，额定压力1.2-1.6MPa，流量25-1600L/min，过滤精度3-40um，温州远东液压配件厂制造。 （3）蓄能器的选择 查液压传动设计指南表8-29可得： 蓄能器12：选用NXQ型气囊式蓄能器，压力10MPa，容积0.63-150L。 （4）油管和接头的确定 油管中的允许流速如下： 吸油管允许流速=0.5-1.5m/s; 高压管允许流速=2.5-5m/s; 回油管允许流速=1.5-2.5m/s； 回转、支腿工管路： 查液压传动设计指南表7-22可得，管外径为25mm。 起升回路工作管路： 查液压传动设计指南表7-22可得，管外径为50mm。 伸缩、变幅回路工作管路； 查液压传动设计指南表7-22可得，管外径为38mm。3.2.5 系统主要性能验算 （1）液压系统压力损失验算 液压系统压力损失验算主要在于了解执行原件能否得到所需的工作压力。系统进油路上的压力损失由管道的沿程压力损失、局部压力损失、阀类元件的局部压力损失三部分组成，即+ 阀类原件的局部压力损失在总压力损失中所占比例较大，而且QY20B汽车起重机液压系统进油路上基本由换向阀控制，所以可以估算，其余压力损失+=0.1MPa，所以总压力损失0.5MPa。 （2）液压系统效率的估算 液压系统效率主要由液压泵的总效率、液压执行原件的总效率及液压回路的效率三个部分决定，可按如下公式计算： 其中液压泵和液压马达的总效率可有算选产品样本查得： 三个液压泵效率都取值 起升马达效率 回转马达效率 变幅缸及伸缩缸总效率 液压回路效率 式中：各执行器的负载压力和负载流量乘积的总和； 各个液压泵供油压力和输出流量乘积的总和。 回转回路效率 回转回路系统效率 起升回路效率 起升回路系统效率 伸缩回路和变幅回路效率 伸缩回路和变幅回路系统效率 所有回路流量损失取值2L/min。4 变幅液压缸设计及计算4.1 变幅缸的选型及其主要尺寸参数的确定 （1）液压缸类型及安装连接方式的选择 液压缸的类型繁多，按工作特点可分为单作用缸、双作用缸与组合式缸三大类，各类液压缸的特性及使用场合各有所不同。查液压传动设计手册第113页表4-1可以确定,QY20B汽车起重机变幅液压缸选用双作用无缓冲式液压缸，此液压缸活塞双向运动产生推力和拉力，在汽车起重机吊臂自重和吊重的作用下， 活塞在行程终了时不需要减速。 为了保证变幅液压缸的工作可靠性和寿命，在选择液压缸的安装连接方式时，应确保在受压状态下具有良好的纵向稳定性。查液压传动设计手册第16页表4-2可知，QY20B汽车起重机变幅液压缸应选择尾部耳环安装方式。液压缸在垂直面内可摆动，活塞杆受弯曲作用较大。 （2）液压缸的主要参数尺寸的确定 液压缸的主要尺寸参数包括液压缸的内径D、活塞杆直径d和液压缸行程S等。 在本说明书第3章节中，已经计算出了变幅缸的这些参数：D=0.16m、d=0.11m、s=2000mm。 因为本液压缸的支撑长度大于10-15倍活塞杆直径，所以需要进行活塞杆直径校核： 式中：活塞杆材料的许用应力（MPa），活塞杆选用碳钢，=100-120MPa选用110MPa。 F活塞杆上的作用力，650KN。 所以活塞杆直径满足校核要求。 （3）液压缸油口尺寸的确定 式中：D液压缸内径，m； 液压缸最大输出速度，。4.2 液压缸的结构设计4.2.1 缸筒和缸盖组件（1）确定缸筒和缸盖的链接形式 QY20B汽车起重机变幅液压缸采用DG型车辆用液压缸，其缸筒和缸盖采用焊接方式连接。结构简单，尺寸小，重量小。（2） 缸筒和缸盖材料的选择 液压缸缸筒一般要求具有足够的强度和冲击韧性，因此变幅液压缸采用35钢无缝钢管，焊接性能较好。粗加工后调质处理到241-285HB。缸盖同样选用35钢。（3）缸筒和缸盖的结构参数的计算 缸筒壁厚： 查液压传动设计指南表4-6，可得 缸筒外径的计算： 查液压传动设计手册表4-7可得，变幅缸缸筒外径选用F型245mm。 （4）缸底厚度h的计算 式中：缸底材料的许用应力，45钢，取值110MPa； 其余符号意义同前。 缸筒头部压盖厚度约为活塞杆直径的一半，因此取值0,5d=55mm。（5） 缸筒与缸盖的连接计算 DG型车辆用液压缸的缸筒与缸底采用对焊连接，焊缝的拉应力为： 式中：F液压缸输出的最大推力，N，； D缸筒内径，m； P系统最大工作压力，pa； 液压缸外径，m； 焊缝底径，m，； 焊接效率，通常取。（6） 缸筒和缸盖的加工技术要求 缸筒和缸盖的加工技术要求主要包括尺寸精度、形状精度、表面粗糙度等，详细设计如下： 缸筒内径配合精度采用H9级精度。内表面粗度，并进行珩磨。缸筒尾部耳轴的轴径的中心线对缸体内孔轴线的垂直度公差值按9级精度选取。为了防止腐蚀和提高液压缸寿命，缸筒内表面需镀以厚度为30-40的铬层，并抛光或珩磨。缸筒与缸底的焊接应安排在半精加工之前，以防止精加工后引起内控变形。 缸筒压盖与导向套的圆柱度公差值选用9级精度。压盖和导向套外径与内孔的同轴度公差值为0.03mm。压盖与导向套连接面的相对内孔轴线的垂直度公差选用7级精度。导向孔的表面粗糙度。（7） 销轴、耳环的连接计算 销轴通常双面受剪，其直径计算公式如下： 式中：d销轴直径，m； F液压缸输出的最大推力，N; 销轴材料的许用切应力，Pa，45钢，取值70MPa。 销轴长度一般取l=d。 查液压传动设计指南表4-9可得耳环有关尺寸如下： 耳环宽度EW=1.4d=0.100m； MS=1.2d=0.132m； L=1.2d=0.132m。4.2.2 活塞和活塞杆组件 （1）确定活塞和活塞杆的连接形式 查液压传动设计指南表4-10，DG型车辆用液压缸应采用螺纹链接。（2）活塞与活塞杆的材料选择 DG型车辆用液压缸活塞上有支撑环，所以活塞采用45优质碳素钢。 DG型车辆用液压缸采用实心活塞杆，因此可以选用45钢，粗加工后调制处理，使硬度为229-285HB。（3） 活塞与活塞杆的连接计算 活塞杆危险截面(螺纹退刀槽）处的拉应力为： 切应力为： 合成应力为： 式中：液压缸输出拉力，N； d活塞杆直径，m； 活塞杆材料的需用应力，取值110MPa。 其他符号意义图4-1所示图4-1 活塞与活塞杆采用螺纹连接 （4）活塞杆与活塞肩部表面的压应力 式中：活塞上的孔径（m）； C活塞上孔的倒角尺寸（m）； 0.002活塞杆上的倒角尺寸（m); 活塞（或活塞杆)材料的许用压应力，。 （5）活塞的技术要求 活塞外径对内径的跳动公差选用7级精度； 活塞两端面对内孔轴线的垂直度公差选用7级精度； 活塞外径的圆柱度公差值选用9级精度。 （6）活塞与缸筒的密封结构 活塞与缸筒之间有相对运动要求，同时又要控制液压缸两腔之间漏油，所以在结构设计和密封上必须慎重考虑。查液压传动设计指南表4-12可知，DG型车辆用液压缸选用Y型密封圈密封。 （7）活塞杆的导向、密封与防尘 DG型车辆用液压缸的活塞杆导向套装在液压缸的有杆侧压盖内，用于对活塞杆进行导向。导向套内装有Y型密封圈以保证缸筒有杆腔的密封。在压盖内装有骨架式防尘圈，以防止活塞杆在后退时把杂质、灰尘及水分带到密封装置处，损坏密封装置。 此活塞杆导向套采用摩擦因数小、耐磨性好的耐磨铸铁材料制作。 导向套的主要尺寸是支撑长度，主要由活塞杆直径、导向套的形式、导向套材料的承压能力等因素决定。 导向套的长度影响液压缸的工作性能和稳定性，因此，在设计时必须满足最小长度，其计算公式如下： 式中：L液压缸最大行程，L=2000mm； D缸筒内径，mm； 活塞宽度B=0.8D=128mm、导向套中隔圈长度C=55mm、导向套滑动面的长度A=0.85d=93.5mm。 导向套外圆与缸筒内径的配合采用H8/f7。导向套内径的配合采用H8/f9，表面粗糙度值。外圆与内孔的同轴度不大于0.03mm，圆度和圆柱度公差不大于直径公差的一半。内孔中的油槽要浅而宽，以保证良好的润滑。4.3 变幅液压缸总装配图 变幅缸总装配图如图4-3所示 图4-2 DG型液压缸1防尘圈 2压盖 3内六角螺钉 4弹簧卡圈 5Y型密封圈 6密封圈7导向套 8缸筒 9活塞杆 10挡圈 11密封圈 12支撑环13活塞 14Y型密封圈 15接头 16弹簧垫片 17六角螺母18O型密封圈 19缸盖5 泵站设计及计算 液压泵站是多种元件和附件的组合体，是整个汽车起重机液压系统的动力源，其设计质量的和使用维护的合理性，对液压设备性能关系重大。5.1 液压泵站的组成及类型选择 （1）液压泵站的组成液压泵站由液压泵组、油箱组件、控温组件、过滤器组件和蓄能器组件五个相对独立的部分组成。此五个部分相对独立，但又相互影响，在设计时须适当的组合，构成一个合理的部件。液压泵组由液压泵、原动机、联轴器和传动底座四个元器件组成。其作用是：将原动机所产生的机械能转换为液压能输出。油箱组件由油箱、液位计、通气过滤器和放油塞四个元器件组成。其作用是：存储整个液压系统所需油液、散发油液热量、过滤油液中空气。控温组件由油温计、温度传感器、加热器和冷却器四个元器件组成，其作用是：检测并控制油液温度，以满足不同作业情况的需求。过滤器组件由多个过滤器组成。其作用是：分离油液中的固体颗粒，防止堵塞小截面流道，保持油液清洁度。蓄能器组件由蓄能器和支撑台架组成。起作用是：蓄能、吸收液压脉动和液压冲击。 （2）液压泵站的类型选择液压泵站按布置方式可分为上置式和非上置式液压泵站。综合考虑其使用性能，QY20B液压系统采用非上置立式液压泵站如图5-1所示。非上置立式液压泵适合应用于较大型液压泵站，占地面积较大，漏油收集需设置滴油盘；油泵供油压力充足，工作条件好，振动较小；泵与电机有同轴度要求，吸油管与泵的连接密封有严格要求；油箱清洗容易。图5-1 非上置式液压站5.2 液压油箱设计 （1）油箱的类型选择QY20B汽车起重机吊重作业部分用油与行驶部分供油系统分别独立设计，因此吊重作业液压系统选用开式独立油箱。独立油箱是应用最为广泛的一类油箱，其热量主要通过油箱壁靠辐射和对流作用发散，因此油箱形状应尽可能设计得窄而高。 （2）油箱容量的确定在前面3.2.4章节中已经算出了油箱的容量。 （3）油箱外形尺寸选定查液压传动设计指南表3-20，可获取油箱尺寸如下：单位（mm） 图5-2 油箱示意图油箱容量近似油液深度固定孔最小壁厚（不含箱顶）400L73563515141274430365143 （4）油箱的设计 箱顶、通气器、注油口： 本液压站采用非上置式泵站，液压泵组安装在油箱以外范围，箱顶结构简化；为了便于维修，在箱顶设有回油过滤器；箱顶上设有通气器、注油口，通气器结构附带有注油口，拧下空气过滤器可以注油（见图5-3）。油箱箱顶上的螺纹孔选用盲孔，防止污染物落入油箱内。图5-3 附带注油口的通气过滤器1注油过滤器 2底座3空气过滤器4空气过滤芯 5防尘罩 箱壁、清洗环、吊耳、液位计： 箱壁在前面已经给出，箱壁与箱顶之间采用不可拆连接，在箱壁上设有清洗孔，以方便清理油箱所有内表面；为了方便油箱的搬移，在油箱壁的上方设有吊耳；油箱上便于观察的位置