高空作业车的液压系统设计【8张CAD图纸+毕业论文】【答辩通过】

摘  要

高空作业车是用来运送工作人员和工作装备到指定高度进行作业的特种车辆，是将高空作业装置安装在汽车底盘上组成的。高空作业装置包括工作臂、回转平台、副车架、工作斗、液压系统和操纵装置等。现在的高空作业装置具有操作平顺、工作稳定、自动调速、安全可靠等优点，大大提高了空中作业的工作效率。高空作业车是利用汽车底盘作为行走机构，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，因此被越来越多的应用在工程建设、工业安装、设备检修、物业管理、航空、船舶、石化、电力、影视、市政、园林等许多行业，是近几年来国内发展最快的专用汽车产品之。

关键词: 高空作业车；液压系统；泵站

ABSTRACT

Aerial word truck is used to transport personnel and equipment to the designated special vehicle height work, is the aerial device installed in the automobile chassis. Aerial device comprises a working arm, rotating platform, side frame, basket, hydraulic system and control device. Aerial device now has the advantages that the operation is smooth, stable operation, automatic control, safe and reliable, greatly improving the working efficiency of the air. Aerial vehicle is the automobile chassis as a running mechanism, has the vehicle performance, flexible, high speed, fast transfer, transfer to the job site to work quickly, so it is more and more used in many industry construction, industrial installation, equipment maintenance, property management, aviation, ships, petrochemical, electricity, television, municipal, gardens, is one of the most rapid development in recent years of dedicated automotive products.

Keywords : operating vehicle height ; hydraulic system ; Pump stations

目录

摘  要III

AbstractIV

目  录V

1  绪论1

1.1 引 言1

1.2 高空作业车的发展概况2

1.2.1 概况2

1.2.2 国外趋势与动向3

1.3 国内现状、差距与如何提高的方法4

1.3.1 现状4

1.3.2 差距4

1.4 液压传动概况5

1.4.1 液压传动的定义5

1.4.2  液压传动的发展概况5

1.4.3 液压传动系统的组成6

1.4.4 液压传动的优缺点6

1.4.5 液压系统的设计步骤与设计要求6

1.5 课题简介9

1.5.1选题的必要性9

1.5.2 课题主要研究的内容及目的10

2  设计要求11

2.1 总体设计要求11

2.2 动作要求11

2.3 技术性能要求12

3 确定设计方案12

3.1 总体设计方案12

3.2 确定执行元件的形式12

3.3 液压系统的设计步骤12

3.4 整体设计结构图13

3.5 液压系统14

3.5.1 液压系统工作原理14

3.5.2 液压系统原理图15

4 液压系统计算16

4.1 液压缸的设计计算16

4.1.1 液压缸的最大载荷16

4.1.2 确定系统工作压力22

4.1.3 液压缸的内径计算22

4.1.4 液压缸缸筒壁厚和外径计算22

4.1.5 液压缸活塞杆直径24

4.1.6 液压缸活塞杆强度校核25

4.1.7 液压缸活塞杆稳定性校核26

4.1.8 液压缸的工作压力27

4.1.9 液压缸的流量28

4.1.10 液压缸选择29

4.2 液压泵的选择29

4.2.1 计算液压泵的流量29

4.2.2 计算液压泵的压力30

4.2.3 选择液压泵30

4.3  电动机的选择31

4.4  管路的选择32

4.5  其他辅助元件的选择32

4.5.1 虑油器32

4.5.3 油箱34

5  阀板的设计36

5.1 阀的集成形式36

5.1.1 有管集成36

5.1.2 无管集成36

5.2 无管集成液压控制装置的设计流程36

5.3阀块的设计37

5.3.1 整体设计方案37

5.3.2 阀块的设计37

6  泵站设计42

6.1 泵站概述42

6.2 泵站设计目的42

6.3 泵站的连接和安装方式43

6.3.1 液压泵的安装方式43

6.3.2 电动机与液压泵的连接方式43

6.4 防震降噪措施43

7 结论与展望44

7.1结论44

7.2展望44

致谢45

参考文献46

1  绪论

1.1 引 言

   高空作业车是用来运送工作人员和工作装备到指定高度进行作业的特种车辆，是将高空作业装置安装在汽车底盘上组成的。高空作业装置包括工作臂、回转平台、副车架、工作斗、液压系统和操纵装置等。现在的高空作业装置具有操作平顺、工作稳定、自动调速、安全可靠等优点，大大提高了空中作业的工作效率。高空作业车是利用汽车底盘作为行走机构，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，因此被越来越多的应用在工程建设、工业安装、设备检修、物业管理、航空、船舶、石化、电力、影视、市政、园林等许多行业，是近几年来国内发展最快的专用汽车产品之一。

高空作业车按工作臂的型式，有四种基本型式，分别为：垂直升降式、

折叠臂式、伸缩臂式和混合臂式。垂直升降式高空作业车的升降机构只能在垂直方向上进行运动。它的主要特点是结构简单，承载能力强，但作业范围小，作业高度低，这种结构型式应用比较少。折叠臂式高空作业车工作臂之间的连接全部采用铰接型式，所以国外又把它叫做铰接式高空作业车。折叠臂高空作业车结构适合于较低作业高度的车型，如要加大作业高度，必然要增加臂长或增加工作臂数量，增加臂长会使作业车体积庞大，降低灵活性；增加工作臂数量会造成操作繁琐，安全性降低。伸缩臂式的高空作业车在行驶状态时，工作臂缩回套叠，工作时伸出，可以有效增大作业高度，同时具有工作效率高、操作简单、动作平稳等特点。混合臂式高空作业车工作臂之间既有铰接，也有伸缩，是折叠臂式和伸缩臂式高空作业车的结合，它综合了两种结构型式的优点，工作性能最好，但结构也最为复杂。

1.2 高空作业车的发展概况

 1.2.1 概况

高空作业机械是在工程起重机械基础上发展起来的产业系统，只有二十几年的历史。尽管我国在高空作业车设计制造上取得了一些成绩，但是国内生产制造的高空作业机械同国外同类型高空作业机械产品相比仍有一定差 ,主要表现为技术含量低、大型的较少、结构笨重、作业时微动性能差等问题。高空作业车在世界上已有近四十年的发展历史，现已形成一个完整的专用产品研发、生产体系。如美国的CROVE(格洛夫)、GENIE(吉尼)、英国的COLES (西蒙)， 意大利的RICO (利高)，芬兰的BRONTO(布朗托)公司等，并且它们各有侧重，如BRONTO侧重于高空消防车系列，COLES侧重于车载高空作业平台等。高空作业车发展到现在，其作业高度最高已到达72m(BRONTO公司生产)，作业车的可靠性、安全性、舒适性、操作方便和简单的直接性等方面都有较大提高，而且随着电子计算机的普及和发展以及机、电、液一体化研究的进展，国外各大公司竞相采用电脑(电子)操控系统，提高整机性能，减少整机液压元件的使用，减小整机体积及重量，提高操控的灵敏度。

在我国，虽然对高空作业车的研制、生产起步较晚，但是随着我国经济的快速发展，高空作业车的使用面、服务领域不断扩大，现正处于较快的发展阶段，特别是各生产厂家积极引进和消化国外先进技术，开发新品种，提高产品技术和质量水平，已有部分达到或接近国际同类产品的水平。如浦沅集团公司已能生产作业高空6m到60m共12种规格近30个品种的高空作业车，杭州园林机械厂引进日本先进技术和管理经验，在近几年内开发出适合国内用户需要的l0多个新品种，能生产26m 内的各种绝缘及通用高空作业车，形成年产350台以上的生产能力，占有国内中小高度高空作业车市场50％左右的份额，并有部分产品出口；抚顺起重机总厂锦州重型机械股份有限公司和徐州重型机械厂针对国内大高度消防救援作业车依赖进口状况，先后开发了30m 以上的高空消防作业车，产销良好，深受用户欢迎；徐工集团生产非常适合路灯、隧道维护使用的20m 以内的高空作业车，并完成了53m大高度高空消防车的研制。有关专家预测，我国高空作业车在未来几年仍将保持较高的产销增长率，特别是大中城市基础设施建设和维护等方面的需求增长更快。

然而现阶段我国高空作业车发展中还存在许多问题：1、大多数厂家产品单一，型号老化，产量小，企业规模小；2、部分企业技术创新能力较差，技术储备明显不足，市场经营范围窄，企业效益差；3、国内基础材料的质量参差、研发水平又较低，基础零部件配套水平较差，许多原材料依赖进口；4、基础零部件配套厂家少，规格品种少，产品质量、性能可靠性不高，不稳定；5、专业化、机械化生产水平低，工艺落后，装配水平较低；6、主机(底盘)型号单一，不能满足生产厂的组装要求，直接影响新产品的开发；7、产品的售后服务水平较差，缺乏专业的检测和维修设备，维修人员专业技能不足，未形成善的售后服务体系；8、对高空作业车等专用车的管理上，有关政策滞后，不利于特种高空作业车的小批量改装、生产。

为了适应我国高空作业车发展的需求，笔者认为，要着眼于长远目标，走规模化、标准化、集约化、产品配套化、系列化的道路；要尽快地培养高素质的专业人才，要建立一套适合国际标准的生产体系和质量体系， 在高空作业机械国际标准化组织(TC214)已有的标准范围之外，建立适合我国的标准化质量体系，以防止国外技术垄断；各厂家要做到强强联合，在研发上与高校及专业研究机构联合研发，加快相关产品的研制和研究成果的生产转化，提高产品质量，避免各自为营的现象；要能带动国内基础零件配套产品的发展，使之形成完整的生产体系、配套体系，同时，形成几家在技术力量、产品质量、人才储备上能达到国际先进水平的配套件生产厂家。

尤其在现阶段， 笔者认为要优先做好以下产品和技术的研发：l、建筑用自行式作业平台和蜘蛛式作业平台；2、带电作业(10KV 以上)的绝缘高空作业车；3、25m 以上多功能消防救援高空作业车；4、室内外轻型作业平台；5、大作业幅度平台及新型多功能高空作业车；6、高空作业机械的自动控制和安全保护技术的研制；7、机、电、液一体化技术在高空作业车上的应用。

 1.2.2 国外趋势与动向

国外高空作业机械属新兴行业，是在工程起重机械基础上发展起来的高新技术产业系统，只有二十几年的历史。目前，专业生产高空作业机械的公司比较少。近年来，由于汽车起重机销售量下降及市场平淡，一批汽车起重机制造公司，相继发展高空作业机械，但总计年产量仍不能满足市场需求，正处于发展时期。

国外 高 空 作业机械，发展迅速，技术水平不断提高。工业发达国家，一般都有专门的跨国公司和集团主营和兼营高空作业机械，如美国GROVE公司(格鲁夫)和GENIE(吉尼公司)、英国COLES公司、ST-MON公司(西蒙)、意大利RICO(利高)、芬兰BRONTO公司(波浪涛公司)、日本的多田野和爱知株式会社等。高空作业机械的底盘分通用型和专用型，采用通用汽车底盘的高空作业机械，机动灵活，能快速转移，作业高度较高，采用专用底盘的高空作业机械，即自行式高空平台车，适用于固定场所作业，具有微动行驶，扩大作业半径等特点。

为了满足实际工程的需要，高空作业车的作业高度越来越高，随之作业半径也越来越大。如西蒙公司S600高度已达62 m、芬兰BROTO公司产品最高己达72 m，自命为“天梯”，高空作业车的下车、工作斗均采用微机进行操纵。

操作越来越简单可靠，自动化程度不断提高。如GENIE〔吉尼公司)的自行式直臂式高空作业车、自行式曲臂式高空作业车、自行式剪型高空作业车。由于采用自动化控制，高空作业车的微动性能好，定位也来越来越准确。

但根据不同的工况条件，考虑到造价等原因，拖动式和手动式很有实用价值，目前在一些场所仍被广泛使用。此类高空作业车有拖动式曲臂高空作业车和手动式物料升降机。

高空作业车的发展主要动向是实现六化、三性，以提高高空作业机械的适用性。六化: 即液压化、最优化(采用计算机辅助设计)、轻量化(采用高强度材料、减轻构件重量)、机电液一体化(如安全保护、报警装置等)、通用化、系列化。三性:可靠性、安全性和舒适性。

为了满足高层建筑的复杂情况，要求人们不断改进举高车，以适应施工、灭火等需要，以及举高车制造公司间日趋激烈的竞争，促进了举高车技术的发展。新技术的采用，使发达国家80年代的举高车在性能和安全上有较大的提高，这主要体现在三个方面:

(1) 在公安消防上，提高救生和灭火能力。在80年代，发达国家通过改进举高消防车的臂架结构和液压系统，使其救人和灭火能力有了大幅度的提高。登高平台消防车，70年代的最大工作高度是40m, 80年代后期，芬兰波浪涛公司又推出67.5m的登高平台消防车，而且这两种车的登高平台载重能力达450比，显著地提高了救生能力。

(2 )提高应付不利环境的能力。在高层建筑火场上或在施工现场上，有时会遇到地面不平、场地狭窄等情况。如何在这些不利情况下使举高车充分发挥救生和灭火能力或载人施工的能力，也是举高车新技术开发的主要方向之一。在这方面比较突出的日本森田泵公司，在新一代云梯消防车上采用了电子计算机调平技术。

(3) 提高安全性。如在80年代德国的马基路斯、麦茨、森田和芬兰的波浪涛公司等纷纷采用了靠电子计算机控制举高消防车的支腿梯架的操作和显示等技术，这种技术提高了云梯操作自动化程度，从而避免了因操作人员的失误而导致的危险。

1.3 国内现状、差距与如何提高的方法

国内高空作业机械发展刚刚起步，只有十几年的发展历史，虽然起步晚，由于高空作业机械制造企业的努力，已逐步走向稳定的发展轨道。