QY40型汽车起重机液压系统的设计42000字2.doc

1 92 QY 40QY 40型汽车起重机液压系统设计型汽车起重机液压系统设计 摘摘 要要 QY40 型汽车起重机液压系统的设计是该型起重机设计过程中最关键的一步 本文根据液压系统的技术指标对该系统进行整体方案设计 对其功能和工作原理 进行分析 初步确定了系统各回路的基本结构及主要元件 按照所给机构性能参 数和液压性能参数进行元件的选择计算 通过对系统性能的验算和发热校核 以 满足该起重机所要达到的要求 本文还针对当前汽车起重机所采用的一项先进技术 电液比例控制技术 从原 理 控制部件 回路控制 控制措施以及对汽车起重机的影响等进行专题研究 由此对电液比例控制技术在汽车起重机中的运用给以充分的肯定 对汽车起重机 的发展前景有了很大的希望 关键字关键字 汽车起重机 液压系统 高效节能 性能参数 电液比例 2 92 Abstract Model QY40 automobile crane hydraulic pressure systematic design this type hoist the most key one of the design process This text analyses demand to carry on the scheme to work out on this performance systematic in hydraulic pressure Prove to its function and operation principle Have confirmed the basic structure of system every return circuit and main component tentatively According to giving the organization performance parameters and choice of carrying on the component of performance parameter of hydraulic pressure to calculate Through to the checking computations and generating heat to check of systematic function in order to respond to the request that this hoist should reach This text still to an advanced technology that the automobile crane adopts at present Control technology of proportion of the electric liquid Carry on the case study from principle controlling part return circuit controlling control measure and impact on automobile crane etc Therefore give the abundant affirmation to the application of the proportion of the electric liquid in the automobile crane of control technology The development prospect has very great hopes key words Crane truck Hydraulic pressure system Energy efficient Performance parameter Proportion of the electric liquid 3 92 目录目录 1 绪论 1 1 关于汽车起重机 1 2 液压传动应用于汽车起重机上的优缺点 1 2 1 优点 1 2 2 缺点 1 3 液压系统的类型 1 4 汽车起重机液压系统功能 组成和工作特点 1 5 汽车起重机液压系统的运用现状和发展趋势 1 6 本课题来源 任务要求和整机性能参数 1 7 本课题主要研究工作 2 液压系统元件选择 2 1 典型工况分析及对系统要求 2 1 1 伸缩机构的作业情况 2 1 2 副臂的作业情况 2 1 3 三个以上机构的组合作业情况 2 1 4 典型工况的确定 2 1 5 系统要求 2 2 液压系统类型选择 2 2 1 本机液压系统分析 2 2 2 各机构动力组合 分配及控制 2 3 各种执行元件的选择 3 各液压回路组成原理和性能分析 3 1 主副卷扬回路 3 1 1 性能要求 4 92 3 1 2 主要元件 3 1 3 主要回路 3 1 4 功能实现和工作原理 3 2 回转回路 3 2 1 性能要求 3 2 2 主要元件 3 2 3 主要回路 3 2 4 功能实现和工作原理 3 3 伸缩回路 3 3 1 性能要求 3 3 2 主要元件 3 3 3 主要回路 3 3 4 功能实现和工作原理 3 4 变幅回路 3 4 1 性能要求 3 4 2 主要元件 3 4 3 主要回路 3 4 4 功能实现和工作原理 3 5 支腿回路 3 5 1 性能要求 3 5 2 主要元件 3 5 3 主要回路 3 5 4 功能实现和工作原理 4 液压系统设计计算 4 1 液压系统工作参数和各机构主要参数 4 1 1 工作机构主要参数 5 92 4 1 2 液压系统参数 4 2 液压元件选择计算 4 2 1 液压马达和液压泵的选择计算 4 2 2 液压阀的选择 4 2 3 液压辅助元件选择 5 系统各回路性能计算 5 1 系统各回路功率计算 5 1 1 各回路功率选取 5 1 2 管路系统容积效率及压力效率计算 5 2 系统各回路性能的验算 5 2 1 起升回路 5 2 2 回转回路 5 2 3 伸缩回路 5 2 4 变幅回路 5 2 5 支腿回路 5 3 液压系统的发热验算 5 3 1 工作循环周期 T 5 3 2 油泵损失所产生的热能 H 5 3 4 马达产生的热量 5 3 5 油箱散热量 6 起重机液压系统电液比例控制专题研究 6 1 电液比例控制原理和特点 6 2 起重机部件电液比例控制 6 3 电液比例对各回路的控制 6 4 电液比例对起重机液压系统的影响及发展趋势 7 总结 6 92 7 1 设计总结 7 2 工作展望 致谢 参考文献 7 92 1 1 概述概述 1 11 1 关于汽车起重机关于汽车起重机 工程起重机是各种工程建设广泛运用的重要起重设备 是用来对物料进行起 重 运输 装卸或安装等作业的机械设备 在工业和民用建筑中作为主要施工机 械而得到广泛运用 它对减轻劳动强度 节省人力 降低建设成本 提高施工质 量 加快建设速度 实现工程施工机械化起着十分重要的作用 目前我国是世界 上使用工程起重机最大的国家之一 近年来 随着工程建设规模的扩大 起重安装工程量越来越大 吊装能力 作业 半径和机动性能的更高要求促使起重机发展迅速 具有先进水平的塔式起重机和 汽车起重机已成为机械化施工的主力 相对于其他起重机 汽车起重机不仅具有移动方便 操作灵活 易于实现不同位 置的吊装等优点 而且对其进行驱动和控制的液压系统易于实现改进设计 随着 液压传动技术的不断发展 汽车起重机已经成为各起重机生产厂家主要发展对象 1 21 2 液压传动应用于汽车起重机上的优缺点液压传动应用于汽车起重机上的优缺点 1 2 1 优点 1 在起重机的结构和技术性能上的优点 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 8 92 减少了维修和技术准备时间 2 在经济上的优点 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 2 2 缺点 液压传动的主要缺点是漏油问题难以避免 为了防止漏油问题 元件的制造 精度要求比较高 油液粘度和温度的变化会影响机构的工作性能 液压元件的制 造和系统的调试需要较高的技术水平 从液压传动的优缺点来看 优点大于缺点 根据国际上起重机的发展来看 不论 大小吨位都采用液压传动系统 纵观众多用户的反馈意见 液压式汽车起重机深 受他们的欢迎和好评 所以 QY40 型汽车起重机决定采用液压传动的形式 1 31 3 液压系统的类型液压系统的类型 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 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 9 92 1 41 4 汽车起重机液压系统功能 组成和工作特点汽车起重机液压系统功能 组成和工作特点 汽车起重机液压系统一般由起升 变幅 伸缩 回转 支腿和控制六个主回路组 成 从图 1 1 可以看出 各个回路之间具有不同的功能 组成和工作特点 1 起升回路 起升回路起到使重物升降的作用 起升回路主要由液压泵 换向阀 平衡阀 液压离合器和液压马达组成 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 合流吊重以及单独共同吊重三种 方式 其中对于吊大吨位且要求速度不太高时用主卷扬吊的方式 对于吊小吨位 且要求速度不太高时用副卷扬吊的方式 对于吊大吨位且要求速度比较高时用主 副卷扬泵合流吊的方式 对于吊比较长的物体时用单独共同吊重方式 图 1 1 汽车起重机各回路工作状态图 2 回转回路 10 92 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 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 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 工程起重机变幅按其工作性质可分为非工作性变幅和工作性变幅两种 非工作性 变幅指只是在空载条件下改变幅度 它在空载时改变幅度 以调整取物装置的位 置 而在重物装卸移动过程中 幅度不改变 这种变幅次数一般较少 而且采用 较低的变幅速度 以减少变幅机构的驱动功率 这种变幅的变幅机构要求简单 工作性变幅能在带载的条件下改变幅度 为了提高起重机的生产率和更好地满足 装卸工作的需要 常常要求在吊装重物时改变起重机的幅度 这种类型的变幅次 数频繁 一般采用较高的变幅速度以提高生产率 工作性变幅驱动功率较大 而 且要求安装限速和防止超载的安全装置 与非工作性变幅相比 这种变幅要求的 变幅机构较复杂 自重也较大 但工作机动性却大为改善 汽车起重机由于使用 了支腿 除了吊非常轻的重物之外 必须带载变幅 4 伸缩回路 伸缩回路可以改变吊臂的长度 从而改变起重机吊重的高度 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 汽车起重机的伸缩方式主要有同步伸缩和非同步伸缩两种 同步伸缩就是各节液 压缸相对于基本臂同时伸出 采用这种伸缩方式不仅可以提高臂的伸出效率 而 11 92 且可以使臂的结构大大简化 提高起重机的吊重 伸缩回路只能在起重机吊重之 前伸出 5 支腿回路 支腿回路是用来驱动支腿 支呈整台起重机的 支腿回路主要由液压泵 水平液压缸 垂直液压缸和换向阀组成 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 1 51 5 汽车起重机液压系统的运用现状和发展趋势汽车起重机液压系统的运用现状和发展趋势 随着国家现代化建设的飞速发展 科学技术的不断进步 世界能源的不断短缺 现代施工项目对汽车起重机的要求也越来越高 高 深 尖 高效节能的液压技 术在汽车起重机上的应用也越来越广泛 汽车起重机液压系统展示了强大的发展 趋势 汽车起重机液压系统一般由起升 变幅 伸缩 回转 控制五个主回路组 成 本文通过对五个主回路现状的分析来探讨其发展趋势 起升液压系统 对起重机来说 起升动作是最频繁的动作 目前最常用的起升液压系统为定 量泵 定量或变量马达开式液压系统 然而 现代施工对起升系统提出了新的要 求 节能 高效 可靠以及微动性 平稳性好 为了适应这些新的要求 以前的 定量泵将逐步被先进可靠的具有负载反馈和压力切断的恒功率变量泵所取代 先 前的定量马达或液控变量马达也将被电控变量马达所取代 这种系统将能有效的 达到轻载高速 重载低速和节能的效果 变幅液压系统 变幅液压系统的发展趋势也体现为节能高效 目前最先进的为变幅下降时充 分利用吊臂和重物的重力势能 实现重力下放 下放的速度由先导手柄来无级控 制 变幅平稳没有冲击 伸缩液压系统 12 92 对于具有五节以下伸缩臂的伸缩液压系统 国内一般采用同步或顺序加同步的 伸缩方式 当采用两级油缸时 上下两油缸实现内部沟通 一般采用插装式平衡 阀 对于具有五节以上伸缩臂的液压系统 采用单缸插销伸缩机构 这种伸缩机 构自重轻 能大幅提高起重机的起重性能 能有效的控制整机的重量 通过采用 多油口和多平衡阀的油路来提高伸缩的效率 回转液压系统 回转也是起重机使用频繁的动作 但相对而言 回转所需功率最少 因而回转 系统的最高要求是 回转平稳 起重作业无侧载 回转系统的发展趋势为通过小 马达 大传动比来实现操作平稳 通过设立回转缓冲阀和自由滑转机能来实现吊 重的自动对中功能 从而有效防止侧载的产生 操纵 控制系统 机械式操纵是汽车起重机最简单 最广泛使用的一种操纵方式 液比例操纵系 统在我厂也己广泛使用并相当成熟 操作性能得到了很大的提高 然而 最有发 展前途的还是电比例操纵系统 借助于计算机技术和可编程技术 汽车起重机将 向智能化发展 除此之外 液压系统在以下几方面也体现出明显的发展趋势 1 采用国际化配套 对系统性要求较高的液压元件如泵 阀 马达等采用 国际化配套可提高产品的可靠性 另外 国外使用成熟 量大价廉的元件在国内 也广泛使用 2 采用卡套式接头 由于卡套式接头在控制系统污染 防泄露等方面具有 很强的优越性 使用卡套式接头能大大减少故障率和早期反馈率 3 在系统中设计速度分档 由于不同施工项目的不同要求 对起重机各动 作速度的要求也不一样 速度分档技术也应运而生 设计不同的速度档位 以适 用不同工况的要求 4 广泛使用高度集成的 模块化阀组 能简化管路 有效的减少液组 提 高效率 节约能量 同时易于维护 13 92 5 向计算机技术领域的纵深渗透 汽车起重机将向无线遥控技术 远程诊 断服务技术 黑匣子自我保护技术等方向发展 为了实现整机的功能 液压技术 将同计算机技术相互渗透 共同发展 1 61 6 本课题来源 任务要求和整机性能参数本课题来源 任务要求和整机性能参数 1 课题来源 QY40 全液压汽车起重机属于中型起重机 是工程建设中较常用的一款汽车 起重机 现在国内很多厂家还没有生产出这款起重机来 却不断的向生产大型起 重机迈进 随着 神州第一吊 的 QY300 液压汽车起重机 2004 年在中联浦沅成 功下线 这是引进国外技术才生产出来的 代表了中国汽车起重机制造的最高水 平 而不是设计的最高水平 生产厂家把生产的起重机所能够吊的吨位作为生产能力的主要标志 而忽视中小 型起重机的技术发展 从某种方面来说是不完美的 本机液压系统采用的液压元件主要是由德国曼勒斯曼公司生产的 其中大多 数是电液比例液压元件 这种元件具有操作方便 微调性能好 可以对油路实现 连续控制等特点 是目前世界上比较先进的技术 采用这种技术设计出来的液压 系统操作性能和各机构的控制性能都比较高 不仅各机构的定位准确 安全可靠 稳定 而且操作灵活方便 为了使设计出来的起重机具有高的性能 设计时不竟要采用一些国内外的先进技 术 也要有自己的创新技术 这样 才能使自己设计出来的产品具有一定的先进 性 很高的性价比 才能在市场中具有很强的竞争能力 因此 设计这样一款汽车起重机不仅很有必要而且是可行的 2 任务要求 1 整机基本参数应符合 汽车起重机基本参数 标准 2 各工作机构既能单独单独作业又能复合作业 其中主卷扬单独作业时能实 现合流 3 发动机功率 80KW 3000r min 最大扭矩 300Nm 1650r min 液压系统压力 14 92 250Mpa 4 液压系统采用多泵多回路变量液压系统 主 副卷扬和回转采用闭式回路 变幅 伸缩和支腿采用开式回路 操作方式为先导伺服操作 5 所设计的汽车起重机液压系统构成合理 技术性能先进 在满足可靠性前 提下具有一定的创新性 技术资料完整 正确 6 撰写的汽车起重机液压系统关键技术研究报告具有一定的理论性 使用性 和独创性 3 整机主要性能参数 最大起重量 幅度 40t 3m 最大起升高度 46 m 滑轮组倍率 11 主臂长 11 33 5m 4 节 主臂全程伸缩时间 162Sec 主臂变幅范围 2 80degree 主臂变幅时间 60Sec 主卷扬单绳速度 0 110 m min 副卷扬单绳速度 40 m min M 最大起升力矩 1401 kN m 最大回转速度 0 2 0 r min 最高行驶速度 68 km h 最大爬坡度 37 最小转弯半径 12m 行驶状态总重 37 51t 外形尺寸 13 65 2 75 3 46m 支腿距离 纵向 横向 5 45 6 2m 上车空冷发动机 斯太尔 WD615 61 15 92 最大功率 191KW 2600rpm 最大扭矩 828Nm 1600rpm 1 71 7 本课题主要研究工作本课题主要研究工作 本课题主要针对汽车起重机的功能 组成和工作特点 结合国内外汽车起重机的 运用现状和发展趋势 设计一款能够适应国内外工程建设的中型汽车起重机 QY40 液压系统 在设计本机液压系统时 在明确设计任务和设计要求 不要 偏离题目 仔细研究设计方案 理清设计思路 使设计过程清晰化 这两点的基 础上 进行以下研究工作 1 分析已有的汽车起重机 结合本机特点 对液压元件进行选择 2 对各工作机构液压回路进行设计 对个回路的组成原理和性能进行分析 3 根据本机液压系统工作参数和各机构主要参数对液压系统进行设计计算 即 对各种类型的主要元件进行设计计算 并且对其进行选择 4 液压元件选好以后需要对各回路进行性能计算 其中包括系统各回路功率计 算 各回路性能验算以及对整个系统的发热进行验算 5 由于本机多处采用了电液比例控制技术 所以还需要对起重机液压系统电液 比例控制技术进行专题研究 16 92 2 液压系统元件选择液压系统元件选择 2 12 1 典型工况分析及对系统要求典型工况分析及对系统要求 2 1 1 伸缩机构的作业情况 汽车起重机工作中主要用到的机构是主 副卷扬机构 回转机构 在重物下 降定位时常常用到变幅机构 带载伸缩是比较危险的 在实际作业中很少使用 空载吊臂伸缩循环仅占试验基本工况作业循环次数的 5 故伸缩及带载伸缩不 是典型工况 2 1 2 副臂的作业情况 大多数汽车起重机都带有副臂 它的作用是增加起重机的最大起升高度 很 多大型汽车起重机主臂前都有一个突出滑轮 在副卷扬工作时 顺着滑轮吊下副 钩 用于主 副卷扬的组合动作 而很少用副臂与主卷扬进行组合动作 本机属 于中型起重机 不提倡采用副臂 不过可以增加臂的节数来增大最大起升高度 2 1 3 三个以上机构的组合作业情况 有些大型汽车起重机要求有三 四个动作同时组合功能 是靠手柄的 45 联动功能实现的 即一个手柄同时控制两个机构的运动 这种操作方式对司机的 操作水平要求很高 且有危险 实际作业中很少使用 本机为中型起重机实现功 能没有大型的多 操作也没大型的那么复杂 采用电液比例伺服系统来控制 操 作灵活稳定 因此 对操作人员要求不是很高 2 1 4 典型工况的确定 根据以上原则 各机构的实际作业情况 起重机试验规范 以及很多操作者 的实际经验 可确定表 2 1 的五种工况 作为大中型汽车起重机的典型工况 设 计液压系统时要求各系统的动作能够满足这些工况要求 17 92 表 2 1 汽车起重机典型工况表 序号工 况一次循环内容特 点 1 基本臂 额定起重量的 80 相应的工作幅度 吊重起升 回转 下降 起升 回转 下降 中间制动一次 起重吨位大 动作 单一 很少与回转 等机构组合动作 2 基本臂 额定起重量的 80 相应的工作幅度 主 副 卷扬起升 回转 主 副 卷扬下降 主 副 卷扬起升 回转 主 副 卷扬下降 中间制动一次 主 副卷扬组合动 作主要用于平吊安 装或空中翻转 3 中长臂 中长臂最大额定起重量的 1 2 相应的工作幅度 起升 回转 变幅 下降 起升 回转 下降 中间制动一次 起重机在额定起重 量的 50 60 的作业工况最多 4 中长臂 中长臂最大额定起重量的 1 2 相应的工作幅度 主 副 卷扬起升 回转 变 幅 主 副 卷扬下降 主 副 卷扬起升 回转 主 副 卷扬下降 中间制动一次 中长臂 中等起重 量工况出现机率大 此时的台装作业或 空中翻转作业也很 常用 5 最长臂 最长臂最大额定起重量的 1 2 相应的工作幅度 主 副 卷扬起升 回转 变 幅 主 副 卷扬下降 主 副 卷扬 下降 中间制动一次 很多工况并不是 利用汽车起重机起 吊吨位大的特点 而是利用它臂长特 点进行高空作业 18 92 2 1 5 系统要求 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 主 副卷扬既能单动 又能同时动作 要求自动分流合流并将保证低压 合流高压自动分流 2 副卷扬只要求单泵供油 3 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 本机伸缩机构采用四节臂 含有三个液压缸 由于本机为中型起重机为了 使本机运用广泛 采用电液阀控制液压缸实现各节臂顺序伸缩 各节臂具有任意 伸缩的选择性 但不能实现同部伸缩 5 控制回路 1 为了使操纵方便总体要求操纵手柄限制为两个 2 操纵元件必须具有 45 方向操纵两个机构联动能力 6 支腿回路 19 92 1 要求垂直支腿不泄漏 具有很强的自锁能力 不软腿 2 要求各支腿可以进行单独调整 3 要求水平支腿伸出距离足够大 能够满足最大吊重而不至于整机倾翻 4 要求垂直支腿能够承载最大起重时的压力 5 起重机行走时不产生掉腿现象 2 2 液压系统类型选择液压系统类型选择 2 2 1 本机液压系统分析 根据开式和闭式系统的优缺点 典型工况 结合国内外同类产品的具体情况 上车液压系统决定选用多泵多回路和多种型式的高压变量系统 在起升 主 副 卷扬 回转 伸缩 变幅 支腿和控制 6 个液压回路中 起升和回转采用独立 闭式油路 变幅 伸缩和支腿采用开式油路 起升油路分主卷扬油路和副卷扬油路 液压泵采用具有压力切断功能的双向电液 比例排量调节泵 此泵能实现排量与输入电压信号成正比的控制功能 用手动比 例电压控制阀来进行调节 它与定量马达构成了两个独立的容积调速回路 副卷 扬油路可通过合流阀向主卷扬油路自动合流 主副卷扬回路中设有压力记忆阀 防止二次起升下坠 缓冲补油和自动冷热油交换等装置 由于本机属于中型起重机 回转比较频繁 所以回转油路由双向电液比例排量调 节泵和定量马达组成 除采用缓冲补油和冷热油自动交换措施外 还采用了防止 打停现象 在回转过程中出现打停后再回转现象 和防止臂杆因外力 风力 等 引起的自由摆动的特殊阀 图中 18 伸缩回路有四节液压缸 使用电液阀控制使液压缸实现顺序伸缩和各节臂单独伸 缩 回路中 电磁阀仅通过推动液动阀所需的流量 流量较小 而流动阀才是通 过工作机构所需的大流量 这样电磁阀可靠性大大提高 液动阀可通过很大流量 从而提高伸缩速度 大中型起重机的变幅机构 为了减小变幅缸的缸径 通常采用双缸并联回路 即 两个等直径的变幅缸分别置于臂的两侧跟臂一起刚性连接 本机采用液控单向阀 20 92 来锁紧臂自动下滑 才用了一平衡阀来防止在变幅下降时产生超速现象 伸缩 变幅回路在工作时只能一个单独工作 用电液比例换向阀来控制它们的伸 缩速度 本机采用了一个二位六通转阀来切换伸缩 变幅油路 这样不但可以实 现一个操作手柄单独操作伸缩 变幅工作 而且用一个二位六通转阀替换了一个 电液比例换向阀和一个电路切换开关降低了生产成本 支腿回路采用 H 式支腿 此支腿外伸距离大 每一支腿有两个液压缸 一个水平 的 一个垂直的 支腿外伸后成 H 形 支腿回路的各油缸均采用手柄操纵换向阀 来实现各种控制 回路中支腿油路转阀可以对各支腿进行单独调节和共同伸缩 液控单向阀可以防止支腿软腿现象 控制回路采用电控方式来实现 主 副卷扬回路 回转回路均采用了电液比例排 量调节泵 此泵能实现排量与输入电信号成正比的控制功能 此泵的控制过程为 操纵手控电阀发给电液比例方向阀一定量电信号值 电液比例方向阀有一对应位 移 并打开阀口使补油泵的油液进入变量活塞缸 使之对电液比例方向阀有一跟 踪位移 并使泵的排量变化 直至变量活塞缸的反馈移动量又使电液比例方向阀 的阀口关闭为止 这就使得操纵者搬动手控电阀的角度与泵的排量成正比例变化 达到预期的操纵目的 伸缩 变幅回路也采用电液比例阀控制其速度 操纵方式 也是用手动比例电压控制阀 采用电液比例控制的调速系统 不仅可以省力 也 可改变主机的设计柔性 并且可以实现远距离有线或无线控制 根据汽车起重机的工况 支腿回路 伸缩回路和变幅回路只能一个单独工作 所 以采用同一个液压泵供油 主 副卷扬回路 回转回路都用了电液比例排量调节 泵 它们都带有副泵 此副泵负责给自己所在闭式回路补油和提供控制油 2 2 2 各机构动作组合 分配及控制 1 各机构组合情况 21 92 图 2 1 各机构动作组合情况 支腿机构在起升过程中不能动作 但是支腿回路不工作时其他的回路均不能 工作 回转可以与各个机构进行组合动作 主副起升之间 以及主 副起升分别 与变幅 伸缩回路要有组合动作功能 伸缩 变幅之间不需要组合动作 在相同 手柄上控制的两个是靠手动比例电压控制阀的手柄 45 联动功能完成 应尽量 少用 免得使操纵变得复杂 各机构组合情况如图 2 1 所示 2 动力分配情况 根据设计要求 工作情况 起重量等 本机的动力分配如图 2 2 所示 动力元件 3 双向电液比例排量调节泵 1 个单向柱塞泵 图 2 2 上车动力分配情况 22 92 3 各机构的组合控制情况 对于支腿回路伸缩速度控制 伸缩回路 变幅回路 回转回路 主副卷扬回 路都采用了电液比例控制方式 用手动比例电压控制阀手柄做操纵工具 其搭配 情况如图 2 3 所示 控制量由比例电压控制阀的手柄 45 联动完成 支腿电液 比例方向阀单独控制 它与支腿油路转阀一起安装在底盘上 图 2 3 手动比例电压控制阀手柄的工作位置搭配情况 2 3 各种执行元件的选择各种执行元件的选择 以上各步完成以后 本机的总体方案也已基本确定 各回路的主要元件也可 初步确定了 1 动力元件 轴向柱塞双向变量泵 含辅助泵 轴向柱塞定量泵 2 执行元件 起升马达 回转马达 变幅油缸 伸缩臂油缸 3 控制元件 功率限制阀 压力记忆阀 电磁阀 电液比例方向阀 先导比例阀 主副卷扬合流阀 变幅伸缩多路阀 回转中位浮动阀 平衡阀 单向阀 手动比例电压控制阀 4 辅助装置 油箱 滤油器 各种管道及接头 23 92 3 各液压回路组成原理和性能分析各液压回路组成原理和性能分析 3 1 主副卷扬回路主副卷扬回路 主副卷扬回路如图 3 1 所示 图 3 1 主副卷扬回路 主副卷扬油路由双向电液比例排量调节泵和双向定量马达构成两个容积调速 闭式油路 在主卷扬单动情况下 副卷扬泵通过一电磁换向驱动一液压换向阀向 主卷扬油路供油 两泵合流 提高主卷扬作业速度 通过操作先导手柄可以双向 改变油泵排量 调节马达转速 回路中设置有功率限制器 从而限制油泵最大功 率 防止发动机过载 为避免二次起升下滑和下降下滑 回路中设置有压力记忆 阀 24 92 3 1 1 性能要求 副卷扬不工作或低压轻负载时 主泵合流工作 起 制动平稳 微动性好 重物停在空中任意位置能可靠制动 3 1 2 主要元件 泵 1 2 马达 5 6 冷却阀 13 1 13 2 益流阀 12 1 12 2 压力记 忆阀 8 1 8 2 单向可调节流阀 9 1 9 2 制动油缸 10 1 10 2 二位三 通液压先导换向阀 11 1 11 2 或门型梭阀 16 1 16 2 功率限制器 17 1 17 2 三位四通液压先导换向阀 14 三位六通电磁换向阀 15 3 1 3 主要回路 油主路 含补油油路 冷却油路 防过载油路 记忆阀油路 合流控制油 路 防二次下滑油路 3 1 4 功能实现和工作原理 1 主卷扬泵与副卷扬泵合流工作状态 起升 如图 3 1 所示 A 控制油路 含电路 37 3 左移 电流 1 4 下 1 4 上 移 1 4 油箱 泵 1 1 2 1 4 1 3 下 1 3 上 油箱 1 1 输出流 量 38 3 左移 电流 2 4 下 2 4 上 移 25 92 泵 2 2 4 油箱 2 2 2 4 2 3 下 2 3 上 油箱 2 1 输出流量 制动器打开 12 11 1 上 9 1 10 1 10 1 制动打开 B 路 8 1 B 主油路 主泵 11 5 泄油 13 1 左 12 1 油箱 副泵 2 1 14 下 5 2 2 DF2 泄油 13 1 左 12 1 油箱 2 主卷扬泵与副卷扬泵合流状态 下降 A 路 含电路 37 4 右移 电流 1 4 上 1 4 下 移 1 4 油箱 泵 1 1 2 1 4 1 3 上 1 3 下 油箱 1 1 输出流 量 由于利用换向阀 14 可以在下降时不必对副泵进行换向控制 38 3 左移 电流 2 4 下 2 4 上移 26 92 泵 2 2 4 油箱 2 2 2 4 2 3 下 2 3 上 油箱 2 1 输出流量 制动器打开油路与起升状态相同 B 主油路 主泵 11 5 泄油 13 1 右 12 1 油箱 副泵 2 1 14 上 5 2 2 DF1 上 泄油 13 1 右 12 1 油箱 3 主卷扬回路分流状态 主卷扬回路分流起升 控制都和合流时的相同 下降时的工作状态跟起升时的操 作方式基本相同 只是泵的操作方式跟起升时相反而已 4 副卷扬回路分流状态 起升 A 控制油路 含电路 38 3 左移 电流 2 4 下 2 4 上移 泵 2 2 4 油箱 2 2 2 4 2 3 下 2 3 上 油箱 2 1 输出流量 制动器打开 22 15 常 11 2 上 9 2 10 2 10 2 的刹车打开 B 路 8 2 A 主油路 泵 2 21 6 泄油 13 2 左 12 2 油箱 27 92 5 副卷扬回路分流状态 下降 下降时跟起升时相同 只是泵的操作方向跟起升时相反 6 恒功率控制 如 3 2 所示 图 3 2 功率控制回路 压力过高 17 1 1 左移 17 1 2 开口变大 控制油压力降低 泵的倾角 变小 流量降低 压力过低 17 1 1 右移 17 1 2 开口减小 控制油压力升高 泵的倾角 变大 流量变大 3 2 回转回路回转回路 回转回路如图 3 3 所示 28 92 图 3 3 回转回路 回转油路所需功率较小 因此采用小排量的双向电液比例排量调节泵和双向 定量马达构成闭式容积调速回路 油泵中设置有电液比例伺服变量机构 辅助泵 缓冲补油阀 马达两腔并联有冲洗阀 其作用和工作原理与主副卷扬油路中的有 关分析相同 由于回转功率小 回转油路没有设置功率限制装置 回路中装有电磁浮动阀 DF4通电后 二位四通阀换向 锥阀控制腔与油箱接通 锥阀开启 回转马达两腔连通形成短路 上车部分在回转方向上可以浮动 从而 避免了起重机因起升高度大 起吊重物不易对中而使臂架和卷扬机构承受的不必 要的侧向偏载 3 2 1 性能要求 具有独立工作能力 工作过程中可防止 打停现象 和自由摆动 微动性能 好 3 2 2 主要元件 泵 3 电磁浮动阀 19 冷却阀 13 3 益流阀 12 3 马达 7 二位三通电磁 阀 18 制动油缸 10 3 3 2 3 主要回路 主油路 含补油油路 冷却油路 制动油路 变量操纵控制油路 29 92 3 2 4 功能实现和工作原理 1 向左旋转 A 控制油路 38 1 左移 电流 3 4 下 3 4 上移 泵 3 3 4 油箱 3 2 3 4 3 3 下 3 3 上 油箱 2 1 输出流量 制动器控制油路 3 2 DF3 10 3 右 制动器 18 打开 B 主油路 3 7 泄油 13 3 左 12 3 油箱 2 向右旋转 A 控制油路 38 2 右移 电流 3 4 上 3 4 下移 3 4 油箱 泵 3 3 2 3 4 3 3 上 3 3 下 油箱 2 1 输出流量 制动器控制油路跟向左转相同 B 主油路 3 7 泄油 13 3 右 12 3 油箱 3 自由滑转对中 19 2 19 1 马达 7 处于浮动状态 30 92 3 3 伸缩回路伸缩回路 伸缩回路如图 3 4 所示 图 3 4 伸缩回路 此伸缩回路采用电磁液动阀组来控制各臂的伸缩 除了不能同步伸缩外 其他的 伸缩方式都可以 3 3 1 性能要求 起 制动平稳 各缸应具有一定的伸缩选择性能 3 3 2 主要元件 单向定量泵 4 与变幅 支腿回路共用 电液比例换向阀 24 二位六通 转阀 23 缸 25 26 27 电磁 液控组阀 30 31 平衡阀 29 单向 阀组 28 3 3 3 主要回路 缸 25 26 27 伸出 缩回油路 控制油路 31 92 3 3 4 功能实现和工作原理 1 缸 25 伸出 A 控制回路 35 1 常 35 4 下位 向伸缩臂油路通油 37 2 右移 电流 24 右 油 油箱 24 左移 23 右转 切换成伸缩状态 B 主油路 4 35 4 下位 24 右 23 左 B 25 30 1 上 29 1 开 25 无杆腔 缸 25 伸出 25 无杆腔 A 23 左 24 右 油箱 回油 2 缸 25 缩回 A 控制回路 35 1 常 35 4 下位 向伸缩臂油路通油 37 1 左移 电流 24 左 油 油箱 24 右移 23 右转 切换成伸缩状态 B 主油路 4 35 4 下位 24 左 23 左 A 25 有杆腔 缩回 32 92 25 无 29 1 开 30 1 上 25 B 23 左 24 左 油箱 回油 3 缸 26 伸出 A 控制回路 35 1 常 35 4 下位 向伸缩臂油路通油 37 2 右移 电流 24 右 油 油箱 24 左移 23 右转 切换成伸缩状态 DF5 30 2 上位 30 1 下位 连通缸 26 油路 B 主油路 4 35 4 下位 24 右 23 左 B 25 30 1 下 B 31 1 上 29 2 开 26 无杆腔 缸 26 伸出 26 有杆腔 25 有杆腔 B 23 左 24 右 油箱 回油 4 缸 26 缩回 A 控制回路 37 1 左移 电流 24 左 油 油箱 24 右移 其它的跟伸出相同 B 主油路 4 35 4 下 24 左 23 左 A 25 有杆腔 A 26 有杆腔 26 缩回 26 无杆腔 29 2 开 31 1 上 26 B 30 1 下 25 B 23 左 24 左 油箱 回油 5 缸 27 伸出 A 控制油路 33 92 DF6 31 1 下位 其它的跟缸 26 伸出控制一样 B 主油路 跟缸 26 伸出相似 6 缸 27 缩回 控制和主油路跟缸 26 缩回相似 3 4 变幅回路变幅回路 变幅回路如图 3 5 所示 3 4 1 性能要求 起落臂平稳 微动性好 变幅在任意值允许位置能可靠锁死 设有二次液控单向阀锁住保护装置 3 4 2 主要元件 泵 4 电液比例换向阀 24 二位六通转阀 23 平衡阀 22 单向 阀 21 变幅缸 20 3 4 3 主要回路 变幅缸起臂 变幅缸落臂 34 92 3 4 4 功能实现和工作原理 图 3 6 变幅回路 1 变幅缸起臂 A 控制回路 35 1 常 35 4 下位 23 常 变幅状态 37 2 右转 电流 24 右 油 油缸 24 左移 B 主油路 4 35 4 下 24 右 23 右 22 21 20 无杆腔 起臂 20 有杆腔 23 24 油箱 回油 2 变幅缸落臂 A 控制回路 35 1 常 35 4 下位 23 常 变幅状态 35 92 37 2 左转 电流 24 左 油 油缸 24 右移 B 主油路 4 35 4 下 24 左 20 有杆腔 变幅缩回 20 无杆腔 21 开 22 开 23 右 24 左 油箱 回油 3 5 支腿回路支腿回路 支腿回路如图 3 7 所示 本机采用 H 式支腿回路 具有防软腿 掉腿和单独调节各支腿伸缩的装置 操作方便 工作安全可靠等特点 3 5 1 性能要求 要求水平液压缸和竖直液压缸伸缩方便 支撑平稳 可防止软腿现象 可单 独对各支腿进行调节 在锁死的时候油缸不发生油液泄露 3 5 2 主要元件 泵 4 益流阀 12 水平液压缸 32 竖直液压缸 33 液控单向阀 34 支腿油路控制阀组 35 1 35 4 支腿油路转阀 36 3 5 3 主要回路 水平伸缩油路 竖直伸缩油路 36 92 图 3 8 支腿回路 3 5 4 功能实现和工作原理 1 支腿伸出 A 控制回路 35 2 左位 水平伸缩液压缸打开 35 1 左位 35 4 下位 35 1 油箱 向支腿回路通油 35 3 左位 竖直伸缩液压缸打开 36 旋转 对各支腿进行竖直方向调节 B 主油路 4 35 4 上位 35 2 左 32 无杆腔 水平油缸伸出 32 有杆腔 35 2 35 3 常 油箱 回油 4 35 4 上位 35 2 常 35 3 左 36 33 无杆腔 支腿伸出 33 有杆腔 35 3 油箱 回油 37 92 为了提高支腿伸缩速度也可以同时打开 35 2 和 35 3 使水平和竖直液压缸同时伸 出 不过为了安全还是常采用分步伸出的方式 2 支腿缩回 支腿缩回跟伸出基本相同 只是把 35 2 35 3 换成右位就行了 对各支腿进行调节时 只需要把 36 转向相应的支腿位 把 35 3 打开就行了 第第4章章 液压系统设计计算液压系统设计计算 4 1 液压系统工作参数和各机构主要参数液压系统工作参数和各机构主要参数 4 1 1 工作机构主要参数 1 起升机构 主卷扬 单绳最大速度 空载 110 m min 单绳最大拉力 满载 36 KN 卷筒直径 500mm 钢丝绳直径 21mm 钢丝绳层数 4 减速器速比 36 5 副卷扬 单绳最大速度 空载 50 m min 单绳最大拉力 满载 28 KN 卷筒直径 340mm 钢丝绳直径 17mm 钢丝绳层数 3 减速器速比 51 4 2 回转机构 38 92 回转速度 1 5 r min 回转阻力矩 104 K Nm 减速器速比 1423 08 3 变幅机构 最大行程 2842mm 变幅油缸最大轴向阻力 1320 KN 变幅时间 60 Sec 4 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 8000mm 油缸最大轴向阻力 1190 KN 速比 2 5 第二级缸 行程 8000mm 油缸最大轴向阻力 700 KN 速比 2 5 伸出时间 162 Sec 第三级缸 行程 8000mm 速比 2 5 油缸最大轴向阻力 450 KN 5 支腿机构 垂直支腿 吊重时支腿油缸最大反力 700 KN m 行程 335mm 39 92 速比 2 78 水平支腿 水平支腿伸出最大反力 180 KN m 行程 1915mm 速比 2 04 4 1 2 液压系统参数 1 液压系统型式 采用多泵多回路高压变量液压系统 其中主 副卷扬和回转为独立回路 主 卷扬单动自动合流 伸缩 变幅和支腿为单泵集中驱动回路 控制系统采用液压先导操作 2 液压系统参数 主卷扬 工作压力 30 5 Mpa 补油压力 2 5Mpa 流量 240 L min 液压泵转速 2760 rpm 副卷扬 工作压力 30 5 Mpa 补油压力 2 5Mpa 流量 100 L min 液压泵转速 2300 rpm 回转 工作压力 26 5 Mpa 补油压力 2 5Mpa 流量 82 L min 液压泵转速 2760 rpm 40 92 变幅 伸缩和支腿 工作压力 28 Mpa 补油压力 2 5Mpa 流量 242 L min 液压泵转速 2300 rpm 4 2 液压元件选择计算液压元件选择计算 4 2 1 液压马达和液压泵的选择计算 为了实现本机的功能和性能要求 本机主 副卷扬回路 回转回路采用的液 压泵皆是双向电液比例排量泵 这种泵主要由一个主泵和一个副泵以及其他液压 元件组成 如图 4 1 双点划线部分所示 这种泵主要用于闭式回路中 主 副卷扬回路 回转回路采用的执行机构皆为双向定量液压马达 如图 4 1 中 4 所示 图 4 1