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qy40 液压 汽车起重机 机械 毕业设计 全套 资料 已经 通过 答辩

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4154 QY40型液压汽车起重机【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】,qy40,液压,汽车起重机,机械,毕业设计,全套,资料,已经,通过,答辩

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学号： 14072701174 毕 业 设 计 题目： 汽车液压起重机设计 作 者： 李从祥 届别： 2007 届 院 别： 机械工程学院 专业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 李 实 职称： 讲 师 完成时间： 2011 年 5 月 11 日 I 摘 要 随着经济迅速发展，我国的基础建设力度正 逐渐加大，道路交通，机场，港口等基础设施的建设规模也越来越大， 汽车 起重机的需求 也随之 增加 。本文通过 对徐工集团的汽车起重机液压系统的了解，结合自己所学知识，通过对 汽车起重机各 功能和工作原理进行分析 与计算 ，确定了系统各回 路的基本结构及主要元件，并对系 统性能的验算和发热 进行 校核，以满足该起重机所要达到的要求 。 本文 还 从电液比例电磁阀的特点阐述了电液比例控制技术对变量泵的智能控制；采用电液比例控制的变幅油路；电液比例控制同步伸缩；电液比例控制二次起升下滑；电液比例控制支腿的伸出自动调平几个问题，由此得出了采 用电液比例控制技术对汽车起重机液压系统的影响 和效果 ， 展示了电液比例控制技术在汽车起重机液压系统中新发展趋势 的希望。 关键字 : 汽车起重机 液压系统 高效节能 性能参数 电液比例 of s is as At on s my of of to s to to be by In of of of on of in of a of 录 摘 要 . I . 概述 . 1 重机的特点以及其在国民生产中的作用 . 1 压传动应用于汽车起重机上的规定或限制及其优越性 . 1 作环境和工作条件 . 1 汽车起重机上应用液压系统的优劣 . 1 课题来源、任务要求和整机性能参数 . 2 题来源 . 2 设计 任务要求 . 3 整机主要性能参数 . 3 本课题主要研究工作 . 4 2 分析系统工况，确定主要参数 . 5 型工况分析及对液压系统要求 . 5 车起重机液压系统功能、组成和工作特点 . 5 况分析 . 6 液压系统要求 . 6 压系统类型选择 . 8 起重机液压系统分析 . 8 机构动作组合、分配及控制 . 9 种执行元件的选择 . 10 主要参数的确定 . 11 作机构主要参数 . 11 压系统参数 . 12 3. 拟定液压系统原理图和性能分析 . 13 副卷扬回路 . 13 能要求 . 14 要元件 . 14 要回路 . 14 能实现和工作原理 . 14 转回路 . 16 能要求 . 17 要元件 . 17 要回路 . 17 能实现和工作原理 . 17 4. 液压元件的计算与选择 . 19 液压马达和液压泵的选择计算 . 19 副卷扬回路 . 19 主扬回路 . 21 回转回路 . 24 液压阀的选择 . 25 主副卷扬合流阀 . 25 率限制阀 . 26 力值记忆阀 . 26 导比例阀 . 27 幅伸缩多路阀 . 28 转中位浮动阀 . 28 液压辅助元件选择 . 28 路的通径 . 28 箱选择 . 29 油器的选择 . 30 5. 液压系统性能的验算 . 31 统各回路功率计算 . 31 回路功 率选取 . 31 路系统容积效率及压力效率计算 . 31 统各回路性能的验算 . 32 升回路 . 32 转回路 . 36 压系统的发热验算 . 37 作循环周期 T . 38 泵损失所产生的热能 H . 38 达产生的热量 . 39 箱散热量 . 39 6 总 结 . 41 参考文献 . 42 致 谢 . 43 附录 1 压汽车起重机液压系统原理图 . 44 附录 2 压汽车起重机液压系统元件图 . 45 附录 3 压汽车起重机液压系统元件明细表 . 46 翻译： . 47 湖南理工学院毕业设计（论文）用纸 1 1 概述 重机的特点以及其在国民生产中的作用 图 示为 汽车起重机外形简图，图 实物图，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。 图 车起重机各回路工作状态图 压传动应用于汽车起重机上的规定或限制及其优越性 作环境和工作条件 汽车起重机的工作环境主要考虑到周围介质、环境温度、湿度、尘埃等情况， 汽车起重机上应用液压系统的优劣 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 、结构紧凑、整机重量减小、起重性能增加，同时还能方便的旋转或平移，采用电液比例控制，易于实现自动化操作，而且，采用液压传动机构中摩擦减小，有利于延长机器的寿命，减少维修和技术准备时间。另外，液湖南理工学院毕业设计（论文）用纸 2 压起重机中很多零件可以实现标准化，便于批量生产和更换零件，因而提高了汽车起重机的总利用率，为实现建设和谐社会、繁荣国家具有重要意义。 液压传动的主要缺点是漏油问题难以避免。为防止漏油，绝大部分元件要求精度高，导致加工 经费高。另外油的很多性能容易受温度变化的影响。 但从总体 上看，优点大于劣势，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 图 车起重机实物态图 课题来源、任务要求和整机性能参数 题来源 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 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湖南理工学院毕业设计（论文）用纸 3 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。 设计 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 247200r/最大扭矩 1350400r/液压系统压力32 （ 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。 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 1 1 3 3 .5 m 4 （ 节 ） 主臂全程伸缩时间 162主臂变幅范围 2 80 主臂变幅时间 60主卷扬单绳速度 0 1 10 m / m 副卷扬单绳速度 40 m / 1401 最大回转速度 0 r / m 湖南理工学院毕业设计（论文）用纸 4 最高行驶速度 68 h 最大爬坡度 37% 最小转弯半径 12m 行驶状态总重 外形尺寸 1 3 2 3 m 支腿距离 (纵向 横向 ) 上车空冷发动机 斯太尔 最大功率 1 9 1 K W 2 6 0 0 r p m（ ） 最大扭矩 8 2 8 N m 1 6 0 0 r p m 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（ 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。 湖南理工学院毕业设计（论文）用纸 5 2 分析系统工况，确定主要参数 型工况分析及对 液压 系统要求 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 支腿收放 、起升 机构 、 吊臂 变幅、 吊臂 伸缩、回转 机构五 个主回路组成 。从图 个回路之间具有不同的功能、组成和工作特点： 1. 支腿收放回路 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 根据地面情况对各支腿进行单独调节。 2回转机构回路 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吊臂变幅回路 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。 湖南理工学院毕业设计（论文）用纸 6 4吊臂伸缩回路 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。 况分析 根据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 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。 液压系统要求 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。 湖南理工学院毕业设计（论文）用纸 7 表 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 73 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 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湖南理工学院毕业设计（论文）用纸 8 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 （ 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。 压系统类型选择 起重机 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，汽车起重机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 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湖南理工学院毕业设计（论文）用纸 9 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 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。 机构动作组合、分配及控制 1. 各机构组合情况 图 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 湖南理工学院毕业设计（论文）用纸 10 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 动力元件： 3双向电液比例排量调节泵， 1个单向柱塞泵。 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 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 上车动力分配情况 图 动比例电压控制阀手柄的工作位置搭配情况 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湖南理工学院毕业设计（论文）用纸 11 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 主要参数的确定 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 / 单绳最大拉力 (满载 ) 36 卷筒直径 500钢丝 绳直径 21 钢丝绳层数 4 减速器速比 副卷扬： 单绳最大速度 (空载 ) 50 m / 单绳最大拉力 (满载 ) 28 卷筒直径 340钢丝绳直径 17钢丝绳层数 3 减速器速比 2. 回转机构 回转速度 1.5 r / 回转阻力矩 104 减速器速比 湖南理工学院毕业设计（论文）用纸 12 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 补油压力 流量 240 L / 液压泵转速 2760 副卷扬 : 工作压力 补油压力 流量 开题报告 ： 湖南理工学院毕业设计 (论文 )开题报告 1. 课题的目的及意义（含国内外研究现状） 随着国家现代化建设的飞速发展，科学技术的不断进步，现代施工项目对汽车起重机的要求也越来越高，高、深、尖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 、支腿六个主回路组成 。 为了使起重机能够满足 高性能、高可靠性 、 操作更方便、舒适、安全 的要求，以及使 起重机 能够 向智能、高性能、灵活、适应性强、多功能 、 吊重量大、起升高度、幅度更大的大 吨位方向发展方向发展 ，设计者不但要改进起重机的结构和提高材料的强度，更重要的是在这六个液压系统上下工夫。这六个回路分别有以下发展趋势： 起升液压系统 工作最为频繁。 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。 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 使用 也 频繁，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。 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，液比例操纵系统也己广泛 得到 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。 为增大轮胎起重机在起重工作 时 的起重能力，起重机设有支腿。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。因此，轮胎起重机的支腿必须做成可伸缩的。在老式的起重机上支腿的伸缩都是人力的，极为不便。在现代的液压起重机中，支腿的伸缩也是液压传动的。目前支腿结构主要有蛙式、 H 式、 X 式辐射式和铰接式五种。 在对 重机液压系统设计的过程中，本人主要对这六个回路进行设计，并根据国内外起重机液压系统的发展趋势对这六个主要回路的部分进行改进。取其精华去其不足，选择更加合理的方案，最终设计出满足市场需求、经济、可靠、性能更强的中型起重机液压系统。 2. 主要任务： 以 车起重机液压系统作为设计研究对象，根据总体技术指标，在确定各工作机构型式和参数的基础上，进行液压系统设计计算，并对该液压系统进行分析与研究。 3. 设计要求： 车起重机液压系统原理图（一号）； 车起重机液压系统设计计算书； 车起重机液压系统关键技术研究报告。 4. 设计（论文）的主要技术指标： 车起重机基本参数标准。 中主卷扬单独作业时能实现合流。 0500r/最大扭矩 300650r/液压系统压力 32、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。 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。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。 5 实现途径及 设计规划 ： 阅读起重机方面的书籍（工程起重机），对起重机的结构、工作原理等有一定的认识；阅读液压传动方 面的书籍（液压传动及控制），了解各种液压部件的工作原理及其作用，同时挑选出一些可以运用在起重机液压系统上的各种液压部件和子系统；查阅一些相关的国内外最新期刊，了解汽车起重机发展情况和相关技术；阅读一些相关书籍，根据自己的知识水平，结合比较先进的技术设计出比较经济合理的 车起重机液压系统。 4：查阅资料，撰写实习报告，文献综述和译文。 5：系统方案和元件选择，绘制液压系统图。 8：液压系统性能验算，编制设计计算书。 12 周：结合设计难点，选择专题，资料检索。 13：撰写液压系统专题研究报告。 18 周：论文答辩 报告人签名： 年 月 日 指导教师意见： 导师签名： 年 月 日 6 电液比例对各回路的控制 幅回路电液比例控制 图 6采用电液比例控制的变幅油路，采用电液比例技术后，把原手动换向阀换成了电液比例方向阀 (以弹簧对中型直接控制式 即比例电磁铁直接驱动功率级阀芯的电液比例方向阀为例 )，原换向阀操作手柄换成手动比例电压控制阀 (下称手控电阀 )。手控电阀可以向前后左右四个方向搬动。搬动的角度不同，手控电阀下端电位器发给比例电磁铁的电压信号的强弱不同，由于比例电磁铁水平的位移 力特性，相应地比例电磁铁压缩阀芯弹簧的力就不同。这样阀的开口量就不同，这就使电液比例方向阀 开口量与手控电阀的搬动角度成一定比例。由于手控电阀下面只有四只电位器，搬动手柄只是压缩复位弹簧，所以非常方便。 液比例控制同步伸缩 解决汽车起重机伸缩机构的同步伸缩问题，在行业中一直比较热门。原因为汽车起重机对整机各部分的重量控制严格。三大结构 车架、转台、吊臂是重量控制的主要对象。而如在吊臂伸缩机构中采用同步伸缩，在相同的工况下，各节吊臂吊臂重量就可减轻。对整机来说，同步伸缩可提高中等幅度的起重量，且吊臂节数越多，提高越明显。因此，同步伸缩具有优越性，但是现同步伸缩比顺序伸缩更复杂。 图 6用电液比例控制的变幅回路 1 手动比例电压控制阀； 2 电冶比例方向阀； 3 平衡阀； 4 液控单向阀； 5 变幅液压缸； 图 6液比例控制伸缩缸 图 6电液比例顺序阀控制 同步伸缩原理图 动器的起升回路 1 电磁换向阀； 2 电液比例换向阀； 1 电磁换向阀 ； 2 电液比例顺序阀； 3 平衡阀； 4 油缸 1； 5 油缸 2； 3 平衡阀； 图 6电液比例控制两个伸缩缸同步伸缩的液压与电路原理图 (多个伸缩缸同步伸缩原理相同 )。其机械部分与顺序伸缩系统没有多大差别，缸 1、缸 2及油管走向完全一样 (缸 2 的进、出油路通过缸 1 内，这样可以省掉软管卷筒 )，只是增加了一套各液压缸的位置检测、为差反馈运算放大电路，所以实现多缸同步较为容易。另外，由于该系统为带有控制对象主反馈的闭环系统，较之其他同步系统为控制中间量 流量的开环系统，其同步精度很高。 电路中各节吊臂 (或液压缸 )的位置检测。可采用配置与液压缸数量相同的带有电位器的测长拉线盒的方 法，即可方便地取得各节吊臂地位置反馈信号。 图 6同步过程：操纵电磁换向阀使缸 1 伸出 (缩回 )，缸 1 的位置反馈装置发出电信号与缸 2 的位置反馈电信号进行运算比较，其差值信号经放大后驱动电液比例方向阀，使缸 2 随之伸出 (缩回 )，直至差值信号为零，即缸 1、缸 2 伸出 (缩回 )量相等，达到同步伸缩的目的。 如果按各节臂重量计算，结果表明各吊臂按比例伸缩更能提高中幅度的起重量，电液比例控制系统同样能实现这样的动作。 电液 控制二次起升下滑 形成二次起升下滑现象的机理为：当二次起升时，由于起升马达制动器的打开压力较 低，在主油路压力达到足以克服载荷作用在起升马达上形成的反力矩之前，制动器已打开，故起升马达的反转趋势至使马达与平衡阀间的油路中油液被压缩，加之马达的泄露，造成马达反转，重物下滑。解决二次起升下滑现象的关键是在起升马达的驱动力矩等于或稍大于载荷形成的反力矩时，即主油路供油压力值升到或稍超过提升重物所需压力时打开制动器。 图 6升回路电液比例控制 图 6液比例阀简图 应用电液比例控制技术能方便地消除二次起升下滑现象。 图 6 6除二次起升下滑现象的油路和电路原理框图。其中电路上与载荷成线性关系的电信号，可以安装在吊钩钢绳系统上的拉（压）力传感器，贴在变幅缸缸头的应变片组成的电桥，安装在变幅缸下腔的油压传感器上取出并放大，然后用此信号控制顺序阀的比例电磁铁。 从图 6可以看出，由于比例电磁铁的水平位移 力特性，对应一个控制电信号值，顺序阀中的比例电磁铁控制的先导阀就有一个开启压力调定值，且调定值与电信号成线性关系。已知此电信号与载荷反油压成线性关系，所以，电液比例顺序阀开启压力与载 荷反油压成线性关系。如将它们之间的比例关系调整为 1:1 或稍大一点，就实现了防止二次起升下滑的目标。 如果汽车起重机装有称重装置或全自动力矩限制器，可直接借用它们的传感装置，只加一个放大电路就可以得到控制顺序比例电磁铁的电信号。另外，如果要限定通往制动器的油压，可在电液比例顺序阀后加一个减压阀。 液比例控制支腿的伸出自动调平 起重机作业的现象常常不允许支腿完全伸出，各支腿伸出长度也往往不一致。这时，就要求由传感器来检出各支腿的伸出长度，将支腿伸出 情况传递给力限器，并根据各个支腿的不同伸出状态和起重机的旋转角，计算允许起重载荷。这样，不仅提高了安全性，而且可以最大限度地发挥起重能力。 起重作业过程中，保持车身的水平是不容忽视的安全要素。它对提高起重性能和整机稳定性有好处。一般调平由人工操纵多路阀来进行，调平操作主要靠目测，其调平精度差，时间长，且不易操作。采用带有电液比例阀的自动调平装置可以快速平稳，准确地进行车身的调平工作。 图 6腿自动调平装置原理方框图 图 6腿地 面支承强度不足的情况 图 6示为自动调平原理方块图。它一般是由两个在同一平面内相互垂直安装的纵向水平传感器、支腿行程传感器、支腿压力传感器、微机控制系统、电液比例阀等组成。 其工作原理是，在在支腿调节过程中，由于液流分配不均等，而产生车架倾斜，或由于地面支承点的不平以及其他因素使车架产生倾斜时，纵向和横向水平传感器立即将倾斜量转化成电信号传递给微机控制器，控制器根据信号量的大小和方向，给电液比例阀发出一定的控制信号，控制支腿油缸进行自动调平。 目前，在支腿控制中有待解决的问题是如何防止由于地面支承强 度不足而引起的事故， 如图 6特别是大吨位起重机来说很重要，需要继续开发地面支承强度自动检测装置。 用电液比例控制技术对汽车起重机液压系统的影响 从以上系统采用电液比例控制后的结果来看，电液比例控制技术用于汽车起重机液压系统中具有以下影响： 实现复杂程序控制 ,降低费用 ,提高了起重机可靠性 ,可在电控制器中预设斜坡函数 ,实现精确而无冲击的加速或减速 ,不但改善了控制过程品质 ,还可缩短工作循环时间。 阀布置在最合 适的位置 ,提高起重机液压系统的设计柔性。 力 ,从而对起重机部分执行器件实现方向、速度和力的连续控制 ,并易实现无级调速。 电液比例控制系统 ,由电子放大及校正单元、电液比例控制单元 (含机械转换器在内的比例阀、电液比例变量泵及变量马达 )、动力执行单元及动力源、工程负载及信号检测反馈处理单元所组成。 系统可通过设置液压 (压力和流量 )和机械参数中间变量检测反馈闭环或动力执行单元输出参数检测反馈闭环 ,来改善其稳态控制精度和动 态品质。信号处理单元可采用模拟电子电路、数字式微处理芯片或微机来实现。数字式集成电路在精度、可靠性、稳定性等项均占优势 ,其成本也越来越低廉 ,故在起重机中应用日益广泛。 随着电液比例技术的发展 ,对于常用的常规阀 ,一般都有相对应的比例阀。比例阀是介于普通液压阀和电液伺服阀之间的一种液压阀。它可以接收电信号的指令 ,连续地控制液压系统的压力、流量等参数 ,使之与输入电信号成比例地变化。它可以用于开环系统中实现随液压参数的遥控 ,也可以作为信号转换与放大元件用于闭环控制系统。 汽车起重机液压系统电液比例控制 技术的发展趋势 适应机电液一体化汽车起重机的发展。提高电液比例阀及远控多路阀的性能 ,提高起重机在野外工作的可靠性。发展低成本比例阀 ,使主要零件与标准阀通用，大幅度的降低汽车起重机的制造成本。 形成了比例插装技术 ,特点是结构简单 ,性能可靠 ,流动阻力小 ,通油能力大 ,易于集成 ;这样就容易实现比例容积控制，使中、大功率汽车起重机控制系统向更加节能的方向发展。 促使传感器、测量放大器、控制放大器和阀等元件复合一体化 ,极大地 提高比例阀 (电反馈 )的工作频宽，大大提高汽车起重机的性价比。 从这些发展趋势来看，将来的汽车起重机将向智能化方向发展，它不再只是做一些简单的工作，而是可以像机器人那样做更加复杂的工作，成为真正的“巨人”。 湖南理工学院机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 学生姓名：李从祥 指导老师：李 实 毕业设计题目： 的设计 目录： 义以及目的 1. 研究背景意义以及目标 背景：随着国家现代化建设的飞速发展，科学技术的不断进步，现代施工项目对汽车起重机的要求也越来越高，高、深、尖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。 目的：本设计是为了使起重机能够满足高性能、高可靠性、操作更方便、舒适、安全的要求，以及使起重机能够向智能化方向发展而进行。 展开思路：为了适应这些新的要求，可以在传统的起重机上对一些原件进行设计，引进新技术，如以前的定量泵用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用电控变量马达来取代。这样系统将更能有效的达到高性能、高可靠性、操作更方便、以及轻载高速、重载低速和节能的效果。 论文结构：本文首先描述了汽车液压起重机的概况、明确系统设计要求，然后分析系统工况确定系统参数，拟定系统原理图，再进行参数计算以及液压元件的选择，最后对液压系统的性能进行验算并作出结论。 3. 相关概念及主要公式 电液比例控制阀：其简称比例阀，其结构特点是由比例电磁铁与液压控制阀两部分组成。相当于在普通液压控制阀上装上比例电磁铁以代替原有的手调控制部分。电磁铁接收输入的电信号，连续地或按比例地转换成力或位移。液压控制阀受电磁铁输出的力或位移控制连续地或按比例的压力和流量。 压力记忆阀：一种液压起重机的液压记忆阀，由阀体、阀盖、控制阀芯、记忆阀套、记忆阀芯、换向阀芯等构成，它安装在起重机起升机构的起升油路上，实现了液压马达及制动器的合理匹配。当起重机升重物悬在空中暂停时，该阀将油压力记忆下来，当重物再次起升时，该阀中的油压力达到第一次压力后发出讯号，制动器才打开，重物立即起升，此时主油路已建立了足够的油压力平衡负载的重力，故克服了起重机 “ 二次起升 ” 下滑现象，该阀结构简单，安全可靠，安装使用方便。 主要公式： 进油路压力损失经验值： 系统结构情况 总压力损失 p/般节流调速及管路简单的系统 油路有调速阀及管路复杂的系统 回路压力损失验算： 2()发热升温验算： 23 2 1 0 ( ) 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 ，本文通过对六个主回路现状的分析来探讨其发展趋势 。 附录 1 Q Y 4 0 液压汽车起重机液压系统原理图 第 5 0 页各系统回路的功能： 1. 支腿收放回路 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。 2回转机构回路 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吊臂变幅回路 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。所以一般汽车起重机都设计成全