QY20B汽车起重机卷筒机构及其液压系统设计（三维建模CAD图纸）

1、QY20B汽车起重机卷筒机构及其液压系统设计三维建模CAD图纸 第?1章 绪 论?1.1?国内汽车起重机开展现状及开展趋势?1.1.1? 国内汽车起重机的开展现状 随着经济建设的迅速开展,我国的根底建设力度正逐渐加大,道路交通,机场, 港口,水利水电,市政建设等根底设施的建设规模也越来越大,市场汽车起重机的需 求也随之增加。 中国的汽车起重机诞生于上世纪的 10 年代,经过了近 30 年的开展,期间有过 3 次主要的技术改良,分别是 70 年代引进苏联的技术,80 年代引进日本的技术,90 年 代引进德国的技术。但是总体来说,中国的汽车起重机产业始终走着自主创新的道路, 有着自己清晰的开展脉络

2、,尤其是进几年,中国的汽车式起重机产业取得了长足的发 展,虽然与国外相比还有一定的差距,但是这个差距正在逐渐的缩小。而且我国目前 在中小吨位的汽车式起重机的性能已经完好,能够满足现实生产的需求。在不久的将 来,我国的汽车式起重机行业一定会开展成为一个开展稳定,市场化程度高的成熟产 业。 中国汽车式起重机已经大量使用PLC可编程集成控制技术,带有总线接口的液 压阀块,液压马达,油泵等控制和执行元件已较为成熟,液压和电器已实现了紧密的 结合。可通过软件实现控制性能的调整,大幅度简化控制系统,减少液压元件,提高 系统的稳定性,具备了实现故障自动诊断,远程控制的能力。 当前我国新一代汽车起重机产品,起

3、重作业的操作方式,大面积应用先导比例控 制,具有良好的微调性能和精控性能,操作力小,不易疲劳。通过先导比例手柄实现 比例输送多种负荷的无级调速,有效防止起重作业时的二次下滑现象,极大的提高了 起重作业的平安性、可靠性和作业效率。 局部大型汽车式起重机还在伸缩臂上使用了单缸插销的伸缩技术,通过液压销作 用,以单个液压油缸可完成多节伸臂的运动,并到达各种工况的程序控制和自动伸缩, 改变了以往不能油缸加内部绳排的作业方式,使起重机相对更轻,拓展了起重机向更 高工作高度开展的空间。 在走向国际市场的过程中,我国汽车式起重机产业近几年品质水平的快速提高, 也得到了国际拥护的高度肯定,由于产品使用标准,用

4、户的专业素质较高,出口产品 的质量反应比在国内有了明显的减少,产品反映较好。这都为中国汽车式起重机行业 的开展打下了良好的根底。我国的汽车式起重机的生产企业要想在本领域生存与开展, 需要做的事情还很多, 由于市场需求的增大,也要求生产企业不断创新,在保证起重机性能的根底上还要不 断开发出更大吨位的新产品,满足市场的需求。只有这样才能从市场中获得养分和活 力使自己生存,在生存中开展,在开展中壮大。?1.1.2? 国内汽车起重机的开展趋势 主要的开展趋势应该有以下几点: 扩大产品的品种。在企业内部应建立完善的产品研究和开发体系,使产品系列化, 品种齐全,要形成大中小完整系列,增多产品数量,使生产规

5、模不断的扩展。 增大起重力矩。 目前我国生产的汽车式起重大多是50吨以下的中小吨位的起重机, 大吨位生产的很少,而随着社会的开展,对机动灵活的大型起重机械的需求越来越大, 这都是汽车式起重机开展的养分。所以增大其中力矩迫在眉睫。 增加起重机功能。随着国民经济的快速开展,用户对汽车式起重机的使用上的要 求越来越多,希望能够一机多用,已经不仅仅是在搬运重物时使用,而是满足在不同 环境和工种和使用,这些都为未来起重机的开展打清了方向。 全力打造自己的品牌。目前中国的汽车起重机生产企业,缺少自己的专业研究人 员和开发队伍,而是去模仿别人生产的成品,没有开展方向和竞争力。未来经 济的 全球化以及由此引发

6、的一系列问题,使得竞争手 段从传统的产品,价格等层次转嫁 到品牌的竞争上来。 所以各大汽车式生产企业应该努力打造自己的品牌,从而使自己开展壮大。 开创自我空间占领市场。我国的各大汽车式起重机生产企业要不断创新,大胆进 行急智的改革,面向市场,结构优化,人员重组,引进设备,进行刻苦的技术研发, 在不断完善自我的前提下,占领市场。 近年来,随着社会的开展,社会生活中对起重机的需求越来越大,所以起重机的 研发越来越紧迫,由于汽车式起重机转场灵活,从而方便快捷,所以进几年我国的汽 车式起重机开展很快?1.2?国外汽车起重机开展趋势及应用情况 国外工程起重机从整体情况分析,领先国内 10-20 年不同类

7、型产品有所不同。 随着国外经济开展速度趋于平稳,工程起重机向智能、高性能、灵活、适应性强、多 功能方向开展。25t 以下根本上不生产,产品向高附加值、大吨位开展,如利勃海尔 公司汽车起重机根本退出市场,目前市场主导产品为全地面起重机,最小吨位是 35t, 而 80t 和 160t 是主导产品;格鲁夫公司:主导产品是全地面起重机和轮胎起重机,最小吨位是 25t;多田野公司:汽车起重机只占 20%,主导产品是全地面起重机和轮胎起 重机,最小吨位 16t。因此行业配套也与国内有所不同:?1) 下车主要是 300kW 以上柴油大功率发动机,与之配套的液力变矩器和 自动换档变速箱、12吨级驱动转向桥及越

8、野轮胎。?2) 上车:高强度材料、大扭矩的起升机构、回转机构、回转支承。?3) 液压系统:变量泵、变量马达、电磁换向先导阀及主阀、平衡阀、悬 挂系统阀、液压锁、液压缸及管路标准配套件。?4) 智能控制系统:力限器显示控制、记忆通讯及单缸顺序伸缩自动控制。 由于国外工程机械起步较早,形成了成熟的配套件体系。如力士乐的泵马 达、阀、起升、回转、行走机构;贝林格的主阀、先导阀、平衡阀;哈威的主阀、先 导阀、平衡阀;ZF 的变速箱、分动箱;凯斯兰的桥;PAT 的力限器等等。配套厂能与 主机厂协作密切,联合开发,再加上主机厂家的专有技术,能形成很强的核心竞争优 势,能够保证主机性能的发挥和可靠性的提高。

9、?1.3? 汽车起重机产品的开展趋势 自90年代以来,国外工程机械进入了一个新阶段,目前我国汽车起重机在工程机 械的开展趋势是:?1、在广泛应用新技术的同时,不断涌现出新结构和新产品。?2、继续完成提高整机可靠性。?3、技术开展的重点在于增加产品的电子信息技术含量,在集成电路、微处理器、 微型计算机及电子监控技术等方面都有广泛的应用。?4、努力完善产品的标准化、系列化和通用化,改善驾驶人员的工作条件,向节能、 环保方向开展,可靠性、平安性、舒适性、环保性得到了高度重视。?5、向大型化和微型化方向开展。 借鉴国外工程机械产品的开展趋势,并结合我国实际,我国的科学技术水平不能 与国外相提并论,所以

10、我们必须在产品质量、产品开发、产品创新上下大功夫才能与 国外大型公司竞争。 我国工程机械产品的开展走势应是:?1?系列化、特大型化 系列化是工程机械开展的重要趋势。国外著名大公司逐步实现其产品系列化 进程,形成了从微型到特大型不同规格的产品。与此同时,产品更新换代的周期明显缩短。特大型工程机械产品特点是科技含量高,研制与生产周期较长,投资大市场容 量有限,市场竞争主要集中少数几家公司。因此我国必须在此加大研发力度才不至于 在此受制于国外。?2?多用途、微型化 为了全方位地满足不同用户的需求,国外工程机械在朝着系列化、特大型化方向 开展的同时,已进入多用途、微型化开展阶段。一方面,工作机械通用性

11、的提高,可 使用户在不增加投资的前提下充分发挥设备本身的效能,能完成更多的工作;另一方 面,为了尽可能地用机器作业替代人力劳动,提高生产效率,适应城市狭窄施工场所 以及在货栈、码头、仓库、舱位、农舍、建筑物层内和地下工程作业环境的使用要求, 小型及微型工程机械有了用武之地,并得到了较快的开展。为占领这一市场,各生产 厂商都相继推出了多用途、小型和微型工程机械。?3?电子化与信息化互动 以微电子、Internet为重要标志的信息时代,不断研制出集液压、微电子及 信息技术于一体的智能系统,并广泛应用于工程机械的产品设计之中,进一步提高了 产品的性能及高科技含量。?4?平安、舒适、可靠 驾驶室将逐步

12、实施优化设计方法,配装冷暖空调。全密封及降噪处理的“安 全环保型驾驶室,采用人机工程学设计的司机座椅可全方位调节,以及功能集成的 操纵手柄、全自动换挡装置及电子监控与故障自诊断系统,以改善司机的工作环境, 提高作业效率。大型工程机械安装有闭路监视系统以及超声波后障碍探测系统,为司 机平安作业提供音频和视频信号。微机监控和自动报警的集中润滑系统,大大简化了 机器的维修程序,缩短了维修时间。大型工程机械的使用寿命达2.05万小时,最高可 达2.5万小时。?5?节能与环保 为提高产品的节能效果和满足日益苛刻的环保要求,主要从降低发动机排放、提 高液压系统效率和减振、降噪等方面入手。?1.4? 课题背

13、景 汽车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。在国内汽车起重机行业,关键部位的制造工艺已经成为行业的热点。通过 对QY20B汽车起重机的液压系统入手,结合国内外先进汽车起重机的技术特点,本着最 大限度提高卷筒组的平安系数,对其卷筒进行设计和改造,争取为我国汽车起重机卷筒的制造工艺做出一定的奉献。 为了加快我国工程机械前进的步伐,促进多元化的起重产品结构,且检验自己四 年所学,在工作之前对自己进行一次检阅,我选了QY20B汽车起重机卷筒机构及其液压 系统设计这个题目,希望为我四年大

14、学学习生活画上一个圆满的句号。?1.5? 课题任务 通过对汽车起重机卷筒机构设计原理及技术要求的分析,最大起重量为20T,最大 起升高度为16M,结合实际生产的需要,在现有的资料的根底上,对多种方案进行分析 比拟,从而初步确定汽车起重机卷筒机构的总体设计框架。在此根底上,设定参数, 通过设计、计算、校核、反复对照比拟,最终完成整个设计任务。其中包括:QY20B 汽车起重机卷筒机构设计,QY20B汽车起重机起升机构液压系统设计,选择离合器与制 动器使卷筒机构具有较高的平安系数。要求对液压油路进行优化设计,使其效率更高。第 2 章 卷筒的设计计算及强度校核?2.1?卷筒的结构与材料 卷筒的结构分为

15、筒体局部和支架局部,筒体局部通过轴支承在支架上,支架用4 枚螺栓固定在起重机上。支架一般铸造制成,本设计选用45钢,卷筒为保证良好的抗 弯强度和抗扭强度选用铸钢,本设计选用45钢。 卷筒的制造可分为铸造和焊接两种。在一般载荷的起重机中采用灰口铸铁,对于 重要的卷筒可用球墨铸铁,对于重载荷的卷筒,可采用铸钢。对于有重量要求的机构, 采用铸造卷筒。?2.2?卷筒的钢丝绳 卷筒在起升机构或牵引机构中用来卷绕钢丝绳,将螺旋运动转换为直线运动。卷 筒通常是圆柱形的,特殊的卷筒也有制成圆锥形或曲线形的。卷筒有单层和多层2种, 一般的起重机采用单层卷筒。单层卷筒通常外表切出螺旋槽,是为了增加钢丝绳的接 触面

16、积和防止相邻钢丝绳的磨损。绳槽分为标准槽和深槽两种(图2.1),其尺寸为R 0.55d。 图?2.1?卷筒槽形 标准槽:? c1(0.30.4)d,t1(24)(mm) 深槽:? c20.6d,t2d+(68)(mm) 一般采用标准槽,由于节距小,机构紧凑,深槽的特点是不易脱槽,但节距大, 增加卷筒长度。?2.3?卷筒的主要尺寸2.3.1卷筒直径 D?卷筒直径 D 与滑轮直径一样,是以槽底计算的直径。卷筒直径确实定方法与滑轮 完全相同,即 D0minhd。 式中? D0min?按钢丝绳中心计算的滑轮最小 卷绕直径,mm;?h?与机构工作级别和钢丝绳的有关 的系数,d?钢丝绳的直径,mm。 DD

17、0min?hd350mm?2.3.2卷筒的长度 L?卷筒的长度(图 2.2) LL0+l1+2?l2? (2.1) 图?2.2?卷筒的长度 式中? L?卷筒总长度;?L0?绳槽局部长度,其值为?L0?0?Ha?n t?D p+÷ è(2.2) 式中? H?起升高度;?a?滑轮组倍率;?D0?卷筒卷绕直径;?t?绳槽节距;?n?附加平安圈数,n1.53圈;?l1?固定钢丝绳所需要的长度,l13t;?l2?两端的边缘长度。 得? L0500mm? L?L0+2?l2500+40540mm? (2.3)?2.3.3卷筒的厚度 按经验公式计算,对于铸铁卷筒,0.02D+(610)(

18、mm);对于钢卷筒,?d。然后进行强度校核,铸铁壁厚不宜小于 12mm。这里取材料为 45钢,筒壁厚为 22mm。2.4?滚筒体受力分析 滚筒体作简支梁, 两端支撑的端盖在水平及垂直面内均为铰 支。作用在筒体上的载荷有钢丝绳对滚筒的张力 F、圆周驱动力 Fu 以及钢丝绳轴向位移产生的轴向力,该力与前两项的相比照 值较小,故忽略不计,滚筒筒体受力 及分析见图 2.3。 图中? F1?起升拉力,N;?Fu?圆周驱动力,N;?M3?滚筒所受之扭矩, (N/m) ;?M3Fu? 500?2?D DPv (N/m) ;?M?弯矩 N / m ;M?2?8 2 4?ql F l (N/m) (2.4)?正

19、应力, (N/mm 2 ) 图?2.3?卷筒受力分析?M?W s (N/mm 2 ) (2.5) ?剪切应力, (N/mm 2 )?3 3?2?n?M M?W W t (N/mm 2 ) (2.6)?h?合成应力, (N/mm 2 )?h ?2 2?3 s t s +(N/mm 2 ) (2.7)?2.5?滚筒强度校核 圆周驱动力 F? u1000?63?1000?1.2?P?v 52500(N) (2.8) 钢丝绳张力 F Fu 52500(N) (2.9) 扭矩? M?3 Fu?0.39?52500 10237.5?2 2?D (N/m) (2.10) 弯矩? M?52500 0.571?

20、3747.2?2 4 2 4?F l (N/m) (2.11) 正应力? ?2?3747.2 1000?5.093 18.94?195 26.5 (N/mm 2 ) (2.12)剪切应力 ?2?10237.5 1000?2.547 25.88?195 26.5 (N/mm 2 ) (2.13) 将计算的 、值代入式(3-6):?2 2 2 2?3 18.94 3 25.88 48.66?h s s t + + (N/mm 2 )65(N/mm 2 ) (2.14) 本章小结 本章主要介绍了卷筒的结构和材料的选择,几卷筒的主要尺寸,为以后的设计做 好铺垫,同时也对卷筒进行了强度校核。第 3 章轴

21、的设计计算及强度校核?3.1?按扭矩初算轴径?1.轴的材料的选择, 确定许用应力选用45号钢, 正火处理? ? b s? 590MPa,? 1? ?b s -? 55MPa?2.按扭转强度,初步估计轴的最小直径?3 3?18.6?110 78.88?20.32?p?d A?n ? mm? (3.1) 其中: 杆?p?p? ?2?980?60? (3.2) 图?3.1?轴?kw?p? 332?10?559?630?490130?10?559?n?T?6?6 杆 杆 杆 圆整为 80mm。?3、轴承和键 采用角接触球轴承,并采用凸缘式轴承盖,实现轴承系两端单向固定,轴伸处用A 型普通平键与小齿轮联

22、接,实现周向固定。3.2?轴的结构设计 (1) 、径向尺寸确实定 从轴段d190mm开始逐渐选取轴段直径,d2起固定作用,并且与蜗轮配合,取 d2100mm;d3起轴向固定作用,取d3120mm,查?机械零件设计手册?选定轴承型号 为7011C,d4与d1相同,取d490mm。d5与小齿轮配合,不且d4起轴向定位作用,取 d580mm。 (2) 、轴向尺寸确实定 根据结构取L180mm;b120mm取轴长段L2b-23mm118mm,对定位轴肩L51.4h, 取整那么L326mm。 根据轴承, 端盖和伸出距离取L4200mm,b90mm, L3 b-23mm88mm 两轴承的中心的跨度为250

23、mm,轴的总长为512mm。?3、轴的强度校核 选用45钢,调质处理,硬度HBS230,强度极限? B s ,屈服极限? s s 360Mpa,弯曲疲 劳极限? 1 s - 300Mpa,剪切疲劳极限? 1 t - 155Mpa,对称循环变应力时的许用应力?1? ?b s - 60Mpa。 (2)初步估算轴的最小直径 最小直径估算:?3 3?0?32.3?120 44.6?630?P?d A mm?n (3.3) 轴伸部位安装联轴器,考虑补偿轴的可能位移,选用非金属弹性元件挠性联轴器, 由转速和转矩得?1?ca A?T K T ? 1.5×490.13735.2N?m? (3.4)

24、查?机械零件设计手册?表GB/T4323-2002 LT选LT9型弹性套柱销联轴器,标准孔 径d50mm,即轴伸直径为50mm 。轴孔长度L114mm (3)、轴承和键 采用角接触球轴承,并采用凸缘式轴承盖,实现轴承系两端单向固定,轴伸处用C 型普通平键联接,实现周向固定。?3.3?轴的受力分析 (1) 、径向尺寸确实定图 3.2?受力弯矩分析 (a)受力简图 (b)水平面的受力和弯矩图 (c)垂直面的受力和弯矩图 (d)合成 弯矩图 (e)转矩图 (f)危险截面弯矩图 从轴段d150mm开始逐渐选取轴段直径,d2起固定作用,定位轴肩高度可在 (0.070.1)d范围内, h(0.070.1)

25、d1(1.42)mm。应取d254mm;d3与轴承 的内径相配合,为便与轴承的安装,取d360mm且d9d360mm,d4,d8起定位作用 d4d870mm,d5,d7根据结构而定取d5d760mm,d6取圆直d696mm.2、轴向尺寸确实定 由GB/T4323-2002查联轴段长度114mm取L1114mm,L2与结构相关,取L2120mm, L3,L9为与轴承配合的轴段长度,L3L938mm,L6与蜗轮配合,取L6140mm,其他轴 段的尺寸长度与箱体等的设计有关,L4L810mm,L5L726mm轴总长1253mm。?3.4?轴承的选择及校核计算 计算输出轴轴承 ae?F? ? 2?a?

26、F? ?122.5N,? 2?r?F? ? 1?NH?F? 3524.85N? (3.5) 试选 32218型轴承 根据教材P322表13?7得?2?r?d?F?F?Y , 那么? d?F? 1258.88N? (3.6) (2)计算轴向载荷? 1?a?F? ,? 2?a?F? 1?a?F? +? ae?F? ? d?F? ae?F? ?122.5N? (3.7) 任意用一端为压紧端,1为压紧端,2为放松端 两轴承轴向载荷:? 1?a?F? 1136.4N?2?a?F? ? d?F? 1258.88N? (3.8) (3)求系数 x、y?1?a?F? /? 1?r?F? 1136.4/3524

27、.850.32? (3.9)?2?a?F? /? 2?r?F? 1258.88/3524.850.36? (3.10) 根据教材 P321表 11?8得:e0.42? 1?a?F? /? 1?r?F? e? x11? (3.12)?y10? 2?a?F? /? 2?r?F? e? x21? (3.13)?y20?(4)计算当量动载荷 P1、P2?根据式 13?8a得?P1fPx1FR1+y1FA11.1×1×3524.853877.3N? (3.14)?P2fPx2FR2+y2FA21.1×1×1686.133877.3N? (3.15)?5计算轴承寿命

28、? h?L?P1P2? 故?P3877.3? 3?根据手册 P71 32218型轴承 Cr270000N?根据教材 P320?表 13?4得:? t?f? 1?根据教材 P320?式 13?5a得?3?6 6?8?10 10 270000? 2.77 10?60 60 20.31 3877.3?h?C?L h?n P e ? ÷÷èè48000h? (3.16) 此轴承合格,预期寿命足够。?3.5?键连接的选择及校核计算?3.5.1联轴器与输入轴键连接的选择 联轴器与输入轴连接采用平键连接 轴径d150mm,L1114mm 查?机械零件设计手册?P53

29、表4-1 选用C型平键,得: b14 h9 L70即:键C14×70 GB/T 1096-2003 lL-b114-14100mmT23.947N?m (3.17) 根据教材P106式6-1得?3 3?2 10 2 23.947 10?2.13?4.5 100 50?p?T?Mpa?kld s ? p s é ù? (3.18)?3.6?联轴器的选择及校核计算 联轴器的选择 (1)、类型选择: 为了隔离振动与冲击,选用非金属弹性元件挠性联轴器 (2)、载荷计算: 由?机械设计?第八版表 14-1 查得? 1.5?A?K 。故由公式(14-1)的计算转矩为:?1.5

30、 490.13 735.2ca A?T K T N m ?3、型号选择:依据轴的设计与计算中知:查查?机械设计课程设计手册?P97 表 8-5 (GB/T 4323-2002)选 LT9 型弹性套销柱联轴器,标准孔径 d50mm,即轴伸直径为 50mm 。?3.7?键的设计 本设计用到的键是减速器输出端与联接用到的键, 设计的键为14×9×45材料为45 号钢的普通平键。此时挤压条件是?2?p p?Tdkl s s é ù (N/mm 2 ) (3.19) 式中 k?键与轴槽的接触高度,mm,kh/2,h为键高(尺寸查有关设计手册); l ?键的工作长度

31、,mm,A型:lL-b,B型:lL,C型:lL-b/2,b为键 宽(尺寸查有关设计手册); p ?许用挤压应力, N/mm2, 查许用挤压应力表得: p110(N/mm 2 ) 解得:? 110?N/mm?2? (3.20) 所以键的设计符合强度要求。 本章小结 本章主要介绍了轴的设计及校核,同时也对轴承和健进行了选择。第 4 章 起升机构的液压系统设计?4.1? 液压传动应用于汽车起重机上的优缺点?4.1.1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

32、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,所以作业比拟平稳,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。?4.1.2? 缺点 液压传动的主要缺点是漏油问题难以防止。为了防止漏油问题,元件的制造精度 要求比拟高。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

33、点,根据国际上起重机的开展来看,不管 大小吨位都采用液压传动系统。纵观众多用户的反应意见,液压式汽车起重机深受他 们的欢送和好评。所以QY20B型汽车起重机决定采用液压传动的形式。?4.2?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

34、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 时机多,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 渗入油中的时机少,工作平稳。?4.3? 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: 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,

35、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拟高时用主副卷扬泵合流吊 的方式;对于吊比拟长的物体时用单独共同吊重方式。 图?4.1?汽车起重机各回路工作状态图?4.4?汽车起重机液压系统的运用现状和开展趋势 随着国家现代化建设的飞速开展,科学技术的不断进步,世界能源的不断短缺, 现代施工工程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

36、统展示了强大的开展趋势。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 对起升、控制二个主回路现状的分析来探讨其开展趋势。 1.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应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到达轻载高速、重低速和 节能的效果。?2操纵、控制系统 机械式操纵是汽车

37、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,最有开展前途的还 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开展。 除此之外,液压系统在以下几方面也表达出明显的开展趋势: (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应率。 (3)、在系统中设计速度分档,由于不同施工工程

38、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。 (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 效劳技术、黑匣子自我保护技术等方向开展,为了实现整机的功能,液压技术将同计 算机技术相互渗透,共同开展。?4.5?整机主要性能参数 最大起重量*幅度 20t*3m 最大起升高度 42.12 m 主臂全程伸缩时间 170Sec 主臂变幅范围 -2-80degree 主臂变幅时间 75Sec 主卷扬单绳速

39、度 0-100 m/min 副卷扬单绳速度 65 m/min M最大起升力矩 1340 kN.m 最大回转速度 3r/min 最高行驶速度 75 km/h 最大爬坡度 35% 最小转弯半径 20m 行驶状态总重 26.02t ××3.3m 支腿距离纵向××5.4m 发动机型号 SC8DK260Q3 最大功率 192KW(2200rpm) 最大扭矩 1100Nm1400rpm?4.6?主副卷扬系统 主副卷扬回路如图 4.2 所示:图?4.2?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

40、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。为防止二次起升下滑和下降下滑,回路中设置有压力记忆 阀。?4.6.1?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。?4.6.2?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

41、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。4.6.3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。?1. 主卷扬泵与副卷扬泵合流工作状态起升 如图 4.6-1 所示 A)控制油路(含电路)?17-1(左移) 电流 1-4(下) (1-4 上移) 1-4 油箱 泵 1 1-21-4 1-3(下) 1-3(上) 油箱 (1-1 输出流量) 17-2(左移) 电流 2-4(下) (2-4 上移) 泵 22-4 油箱 2-2

42、2-4 2-3(下) 2-3(上) 油箱 (2-1 输出流量) 制动器翻开:12 11-1(上) 9-1 10-1 (10-1 制动翻开) 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) 17-4(右移)电流 1-4(上) (1-4 下移) 1-4 油箱 泵 1 1-21-4 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) 18-3(左移

43、) 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) 制动器翻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 2-2DF1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 操作方式根本相同,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 22-4 油箱 2-2

44、 2-4 2-3(下) 2-3(上) 油箱 (2-1 输出流量) 制动器翻开:22 15常 11-2上 9-210-2 ( 10-2 的刹车翻开) B路() 8-2(+) A主油路 泵 2:216 泄油 13-2(左) 12-2 油箱?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 4.3 所示: 图 4.3 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。4.7?液压系统类型选择

45、?4.7.1?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

46、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,回转比拟频繁,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。 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 翻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

47、量活塞缸的反应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, 到达预期的操纵目的。 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。?4.8?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根本确

48、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?4.9?液压系统工作参数和各机构主要参数?4.9.1?工作机构主要参数 1. 起升机构 主卷扬: 单绳最大速度空载 100 m/min 单绳最大拉力满载 35.8 KN 卷筒直径 350mm 钢丝绳直径 21mm 钢丝

49、绳层数 4 减速器速比 36.5 副卷扬: 单绳最大速度空载 100 m/min 单绳最大拉力满载 35.8 KN 卷筒直径 350mm 钢丝绳直径 16mm 钢丝绳层数 3 减速器速比 41.4?2. 回转机构 回转速度 3 r/min 回转阻力矩 48.9 K.Nm 减速器速比 209.87?3. 变幅机构 最大行程 2842mm 变幅油缸最大轴向阻力 1130 KN 变幅时间 75 Sec?4. 伸缩机构 伸缩臂有四节,三节为伸缩臂,采用两套油缸和钢丝绳进行驱动。第一级缸 行程 7500mm 油缸最大轴向阻力 900 KN 速比 2.5 第二级缸 行程 7500mm 油缸最大轴向阻力 5

50、10 KN 速比 2.5 伸出时间 170 Sec 第三级缸 行程 7500mm 速比 2.5 油缸最大轴向阻力 250 KN 5. 支腿机构 垂直支腿: 吊重时支腿油缸最大反力 460 KN.m 行程 270mm 速比 2.78 水平支腿: 水平支腿伸出最大反力 180 KN.m 行程 1500mm 速比 2.04?4.10?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

51、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 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?4.11?液压元件选择计算?4.11.1? 副卷扬回路?1. 副卷扬马达的选择?1?副起升卷筒扭矩?2 2?2? 2?j?j?j?F D?M?n ? (4.1) 式中:?F2?副卷扬单纯最大