QY40型起重機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)含5張CAD圖

QY40型起重機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)含5張CAD圖,qy40,起重機(jī),液壓,系統(tǒng),設(shè)計(jì),cad 摘 要 QY40 型汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是該型起重機(jī)設(shè)計(jì)過程中最關(guān)鍵的一步。 本文根據(jù)液壓系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)對該系統(tǒng)進(jìn)行整體方案設(shè)計(jì)，對其功能和工作原理 進(jìn)行分析，初步確定了系統(tǒng)各回路的基本結(jié)構(gòu)及主要元件，按照所給機(jī)構(gòu)性能參 數(shù)和液壓性能參數(shù)進(jìn)行元件的選擇計(jì)算，通過對系統(tǒng)性能的驗(yàn)算和發(fā)熱校核，以 滿足該起重機(jī)所要達(dá)到的要求。 本文還針對當(dāng)前汽車起重機(jī)所采用的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)——電液比例控制技術(shù)， 從原理、控制部件、回路控制、控制措施以及對汽車起重機(jī)的影響等進(jìn)行專題研 究。由此對電液比例控制技術(shù)在汽車起重機(jī)中的運(yùn)用給以充分的肯定，對汽車起 重機(jī)的發(fā)展前景有了很大的希望。 關(guān)鍵字: 汽車起重機(jī) 液壓系統(tǒng) 高效節(jié)能 性能參數(shù) 電液比例 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 目錄 摘要 ...................................................................................................................................I ABSTRACT.....................................................................................................................II 第 1 章 概述 ..............................................................................................................１ 1.1 關(guān)于汽車起重機(jī) ......................................................................................................................１ 1.2 液壓傳動(dòng)應(yīng)用于汽車起重機(jī)上的優(yōu)缺點(diǎn) ..............................................................................１ 1.2.1 優(yōu)點(diǎn) ...................................................................................................................................１ 1.2.2 缺點(diǎn) ..................................................................................................................................２ 1.3 液壓系統(tǒng)的類型 ......................................................................................................................２ 1.4 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)功能、組成和工作特點(diǎn) ....................................................................２ 1.5 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)的運(yùn)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 ......................................................................４ 1.6 本課題來源、任務(wù)要求和整機(jī)性能參數(shù) ............................................................................５ 1.7 本課題主要研究工作 ..............................................................................................................７ 第 2 章 液壓系統(tǒng)元件選擇 ..........................................................................................８ 2.1 典型工況分析及對系統(tǒng)要求 ..................................................................................................８ 2.1.1 伸縮機(jī)構(gòu)的作業(yè)情況 .......................................................................................................８ 2.1.2 副臂的作業(yè)情況 ...............................................................................................................８ 2.1.3 三個(gè)以上機(jī)構(gòu)的組合作業(yè)情況 .......................................................................................８ 2.1.4 典型工況的確定 ...............................................................................................................８ 2.1.5 系統(tǒng)要求 ..........................................................................................................................９ 2.2 液壓系統(tǒng)類型選擇 ..............................................................................................................１０ 2.2.1 本機(jī)液壓系統(tǒng)分析 ......................................................................................................１０ 2.2.2 各機(jī)構(gòu)動(dòng)力組合、分配及控制 ..................................................................................１１ 2.3 各種執(zhí)行元件的選擇 ..........................................................................................................１２ 第 3 章 各液壓回路組成原理和性能分析 ..............................................................１４ 3.1 主副卷揚(yáng)回路 ......................................................................................................................１４ 3.1.1 性能要求 .......................................................................................................................１４ 3.1.2 主要元件 .......................................................................................................................１５ 3.1.3 主要回路 .......................................................................................................................１５ 3.1.4 功能實(shí)現(xiàn)和工作原理 ...................................................................................................１５ 3.2 回轉(zhuǎn)回路 ..............................................................................................................................１７ 3.2.1 性能要求 ......................................................................................................................１８ 3.2.2 主要元件 .......................................................................................................................１８ 3.2.3 主要回路 .......................................................................................................................１８ 3.2.4 功能實(shí)現(xiàn)和工作原理 ...................................................................................................１８ 3.3 伸縮回路 ..............................................................................................................................１９ 3.3.1 性能要求 .......................................................................................................................１９ 3.3.2 主要元件 .......................................................................................................................１９ 3.3.3 主要回路 .......................................................................................................................２０ 3.3.4 功能實(shí)現(xiàn)和工作原理 ...................................................................................................２０ 3.4 變幅回路 ..............................................................................................................................２１ 3.4.1 性能要求 .......................................................................................................................２１ 3.4.2 主要元件 .......................................................................................................................２１ 3.4.3 主要回路 .......................................................................................................................２２ 3.4.4 功能實(shí)現(xiàn)和工作原理 ...................................................................................................２２ 3.5 支腿回路 ..............................................................................................................................２３ 3.5.1 性能要求 .......................................................................................................................２３ 3.5.2 主要元件 .......................................................................................................................２３ 3.5.3 主要回路 .......................................................................................................................２３ 3.5.4 功能實(shí)現(xiàn)和工作原理 ...................................................................................................２４ 第 4 章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 ......................................................................................２５ 4.1 液壓系統(tǒng)工作參數(shù)和各機(jī)構(gòu)主要參數(shù) ..............................................................................２５ 4.1.1 工作機(jī)構(gòu)主要參數(shù) ......................................................................................................２５ 4.1.2 液壓系統(tǒng)參數(shù) ..............................................................................................................２６ 4.2 液壓元件選擇計(jì)算 ..............................................................................................................２７ 4.2.1 液壓馬達(dá)和液壓泵的選擇計(jì)算 ..................................................................................２７ 4.2.2 液壓閥的選擇 ..............................................................................................................３７ 4.2.3 液壓輔助元件選擇 ......................................................................................................４０ 第 5 章 系統(tǒng)各回路性能計(jì)算 ..................................................................................４４ 5.1 系統(tǒng)各回路功率計(jì)算 ..........................................................................................................４４ 5.1.1 各回路功率選取 ..........................................................................................................４４ 5.1.2 管路系統(tǒng)容積效率及壓力效率計(jì)算 ..........................................................................４４ 5.2 系統(tǒng)各回路性能的驗(yàn)算 ......................................................................................................４５ 5.2.1 起升回路 ......................................................................................................................４５ 5.2.2 回轉(zhuǎn)回路 ......................................................................................................................５０ 5.2.3 伸縮回路 ......................................................................................................................５１ 5.2.4 變幅回路 ......................................................................................................................５３ 5.2.5 支腿回路 ......................................................................................................................５４ 5.3 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱驗(yàn)算 ..........................................................................................................５５ 5.3.1 工作循環(huán)周期 T...........................................................................................................５５ 5.3.2 油泵損失所產(chǎn)生的熱能 H ..........................................................................................５６ 5.3.4 馬達(dá)產(chǎn)生的熱量 ..........................................................................................................５７ 5.3.5 油箱散熱量 ..................................................................................................................５８ 第 6 章 起重機(jī)液壓系統(tǒng)電液比例控制專題研究 ..................................................５９ 6.1 電液比例控制原理和特點(diǎn) ..................................................................................................５９ 6.2 起重機(jī)部件電液比例控制 ..................................................................................................６０ 6.3 電液比例對各回路的控制 ..................................................................................................６３ 6.4 電液比例對起重機(jī)液壓系統(tǒng)的影響及發(fā)展趨勢 ..............................................................６６ 第 7 章 總結(jié) ..............................................................................................................６８ 7.1 設(shè)計(jì)總結(jié) ..............................................................................................................................６８ 7.2 工作展望 ..............................................................................................................................６８ 致謝 ............................................................................................................................６９ 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................７０ 第1章 概述 1.1 關(guān)于汽車起重機(jī) 工程起重機(jī)是各種工程建設(shè)廣泛運(yùn)用的重要起重設(shè)備，是用來對物料進(jìn)行起 重、運(yùn)輸、裝卸或安裝等作業(yè)的機(jī)械設(shè)備，在工業(yè)和民用建筑中作為主要施工機(jī) 械而得到廣泛運(yùn)用。它對減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)省人力，降低建設(shè)成本，提高施工質(zhì) 量，加快建設(shè)速度，實(shí)現(xiàn)工程施工機(jī)械化起著十分重要的作用。目前我國是世界 上使用工程起重機(jī)最大的國家之一。 近年來，隨著工程建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，起重安裝工程量越來越大，吊裝能力、 作業(yè)半徑和機(jī)動(dòng)性能的更高要求促使起重機(jī)發(fā)展迅速，具有先進(jìn)水平的塔式起重 機(jī)和汽車起重機(jī)已成為機(jī)械化施工的主力。 相對于其他起重機(jī)，汽車起重機(jī)不僅具有移動(dòng)方便，操作靈活，易于實(shí)現(xiàn)不 同位置的吊裝等優(yōu)點(diǎn)，而且對其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和控制的液壓系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)改進(jìn)設(shè)計(jì)。 隨著液壓傳動(dòng)技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車起重機(jī)已經(jīng)成為各起重機(jī)生產(chǎn)廠家主要發(fā)展 對象。 1.2 液壓傳動(dòng)應(yīng)用于汽車起重機(jī)上的優(yōu)缺點(diǎn) 1.2.1 優(yōu)點(diǎn) 1. 在起重機(jī)的結(jié)構(gòu)和技術(shù)性能上的優(yōu)點(diǎn)： 來自汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)油泵轉(zhuǎn)換到工作機(jī)構(gòu)，其間可以獲得很大的傳動(dòng)比， 省去了機(jī)械傳動(dòng)所需的復(fù)雜而笨重的傳動(dòng)裝置。不但使結(jié)構(gòu)緊湊，而且使整機(jī)重 量大大的減輕，增加了整機(jī)的起重性能。同時(shí)還很方便的把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)槠揭七\(yùn) 動(dòng)，易于實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的變幅和自動(dòng)伸縮。各機(jī)構(gòu)使用管路聯(lián)結(jié)，能夠得到緊湊合 理的速度，改善了發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)特性。便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作，改善了司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng) 度和條件。由于元件操縱可以微動(dòng)，所以作業(yè)比較平穩(wěn)，從而改善了起重機(jī)的安 裝精度，提高了作業(yè)質(zhì)量。 采用液壓傳動(dòng)，在主要機(jī)構(gòu)中沒有劇烈的干摩擦副，減少了潤滑部位，從而 減少了維修和技術(shù)準(zhǔn)備時(shí)間。 2．在經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)點(diǎn) 液壓傳動(dòng)的起重機(jī)，結(jié)構(gòu)上容易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，通用化和系列化，便于大批量 生產(chǎn)時(shí)采用先進(jìn)的工藝方法和設(shè)備。此種起重機(jī)作業(yè)效率高，輔助時(shí)間短，因而 提高了起重機(jī)總使用期間的利用率，對加速實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化大有好處。 1.2.2 缺點(diǎn) 液壓傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是漏油問題難以避免。為了防止漏油問題，元件的制造 精度要求比較高。油液粘度和溫度的變化會影響機(jī)構(gòu)的工作性能。液壓元件的制 造和系統(tǒng)的調(diào)試需要較高的技術(shù)水平。 從液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)來看，優(yōu)點(diǎn)大于缺點(diǎn)，根據(jù)國際上起重機(jī)的發(fā)展來看， 不論大小噸位都采用液壓傳動(dòng)系統(tǒng)?？v觀眾多用戶的反饋意見，液壓式汽車起重 機(jī)深受他們的歡迎和好評。所以 QY40 型汽車起重機(jī)決定采用液壓傳動(dòng)的形式。 1.3 液壓系統(tǒng)的類型 液壓系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)其工作目的必須經(jīng)過動(dòng)力源——控制機(jī)構(gòu)——機(jī)構(gòu)三個(gè)環(huán)節(jié)。 其中動(dòng)力源主要是液壓泵；傳輸控制裝置主要是一些輸油管和各種閥的連接機(jī)構(gòu)； 執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是液壓馬達(dá)和液壓缸。這三種機(jī)構(gòu)的不同組合就形成了不同功能的 液壓回路。 泵—馬達(dá)回路是起重機(jī)液壓系統(tǒng)的主要回路，按照泵循環(huán)方式的不同有開式 回路和閉式回路兩種。 開式回路中馬達(dá)的回油直接通回油箱，工作油在油箱中冷卻及沉淀過濾后再 由液壓泵送入系統(tǒng)循環(huán)，這樣可以防止元件的磨損。但油箱的體積大，空氣和油 液的接觸機(jī)會多，容易滲入。 閉式回路中馬達(dá)的回油直接與泵的吸油口相連，結(jié)構(gòu)緊湊，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，散熱條件 差，需設(shè)輔助泵補(bǔ)充泄漏和冷卻。而且要求過濾精度高，但油箱體積小，空氣滲入油中的機(jī) 會少，工作平穩(wěn)。 1.4 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)功能、組成和工作特點(diǎn) 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)一般由起升、變幅、伸縮、回轉(zhuǎn)、支腿和控制六個(gè)主回 路組成。從圖 1-1 可以看出，各個(gè)回路之間具有不同的功能、組成和工作特點(diǎn)： 1、起升回路 起升回路起到使重物升降的作用。 起升回路主要由液壓泵、換向閥、平衡閥、液壓離合器和液壓馬達(dá)組成。 起升回路是起重機(jī)液壓系統(tǒng)的主要回路，對于大、中型汽車起重機(jī)一般都設(shè) 置主、副卷揚(yáng)起升系統(tǒng)。它們的工作方式有單獨(dú)吊重、合流吊重以及單獨(dú)共同吊 重三種方式，其中對于吊大噸位且要求速度不太高時(shí)用主卷揚(yáng)吊的方式，對于吊 小噸位且要求速度不太高時(shí)用副卷揚(yáng)吊的方式；對于吊大噸位且要求速度比較高 時(shí)用主副卷揚(yáng)泵合流吊的方式；對于吊比較長的物體時(shí)用單獨(dú)共同吊重方式。 圖 1-1 汽車起重機(jī)各回路工作狀態(tài)圖 2．回轉(zhuǎn)回路 回轉(zhuǎn)回路起到使吊臂回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)重物水平移動(dòng)的作用。 回轉(zhuǎn)回路主要由液壓泵、換向閥、平衡閥、液壓離合器和液壓馬達(dá)組成，由 于回轉(zhuǎn)力比較小所以其結(jié)構(gòu)沒有起升回路復(fù)雜。 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使重物水平移動(dòng)的范圍有限，但所需功率小，所以一般汽車起重機(jī) 都設(shè)計(jì)成全回轉(zhuǎn)式的，即可在左右方向任意進(jìn)行回轉(zhuǎn)。 3．變幅回路 絕大部分工程起重機(jī)為了滿足重物裝、卸工作位置的要求，充分利用其起 吊能力（幅度減小能提高起重量） ，需要經(jīng)常改變幅度。變幅回路則是實(shí)現(xiàn)改變 幅度的液壓工作回路，用來擴(kuò)大起重機(jī)的工作范圍，提高起重機(jī)的生產(chǎn)率。 變幅回路主要由液壓泵、換向閥、平衡閥和變幅液壓缸組成。 工程起重機(jī)變幅按其工作性質(zhì)可分為非工作性變幅和工作性變幅兩種。非 工作性變幅指只是在空載條件下改變幅度。它在空載時(shí)改變幅度，以調(diào)整取物裝 置的位置，而在重物裝卸移動(dòng)過程中，幅度不改變。這種變幅次數(shù)一般較少，而 且采用較低的變幅速度，以減少變幅機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)功率，這種變幅的變幅機(jī)構(gòu)要求 簡單。工作性變幅能在帶載的條件下改變幅度。為了提高起重機(jī)的生產(chǎn)率和更好 地滿足裝卸工作的需要，常常要求在吊裝重物時(shí)改變起重機(jī)的幅度，這種類型的 變幅次數(shù)頻繁，一般采用較高的變幅速度以提高生產(chǎn)率。工作性變幅驅(qū)動(dòng)功率較 大，而且要求安裝限速和防止超載的安全裝置。與非工作性變幅相比，這種變幅 要求的變幅機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，自重也較大，但工作機(jī)動(dòng)性卻大為改善。汽車起重機(jī)由 于使用了支腿，除了吊非常輕的重物之外，必須帶載變幅。 4．伸縮回路 伸縮回路可以改變吊臂的長度，從而改變起重機(jī)吊重的高度。 伸縮回路主要由液壓泵、換向閥、液壓缸和平衡閥組成，根據(jù)伸縮高度和方 式不同其液壓缸的節(jié)數(shù)結(jié)構(gòu)也就大不相同。 汽車起重機(jī)的伸縮方式主要有同步伸縮和非同步伸縮兩種，同步伸縮就是各 節(jié)液壓缸相對于基本臂同時(shí)伸出，采用這種伸縮方式不僅可以提高臂的伸出效率， 而且可以使臂的結(jié)構(gòu)大大簡化，提高起重機(jī)的吊重。伸縮回路只能在起重機(jī)吊重 之前伸出。 5．支腿回路 支腿回路是用來驅(qū)動(dòng)支腿，支呈整臺起重機(jī)的。 支腿回路主要由液壓泵、水平液壓缸、垂直液壓缸和換向閥組成。 汽車起重機(jī)設(shè)置支腿可以大大提高起重機(jī)的起重能力。為了使起重機(jī)在吊重 過程中安全可靠，支腿要求堅(jiān)固可靠，伸縮方便。在行駛時(shí)收回，工作時(shí)外伸撐 地。還可以根據(jù)地面情況對各支腿進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)。 1.5 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)的運(yùn)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 隨著國家現(xiàn)代化建設(shè)的飛速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，世界能源的不斷短 缺，現(xiàn)代施工項(xiàng)目對汽車起重機(jī)的要求也越來越高，高、深、尖、高效節(jié)能的液 壓技術(shù)在汽車起重機(jī)上的應(yīng)用也越來越廣泛，汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)展示了強(qiáng)大的 發(fā)展趨勢。汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)一般由起升、變幅、伸縮、回轉(zhuǎn)、控制五個(gè)主回 路組成，本文通過對五個(gè)主回路現(xiàn)狀的分析來探討其發(fā)展趨勢。 １．起升液壓系統(tǒng) 對起重機(jī)來說，起升動(dòng)作是最頻繁的動(dòng)作。目前最常用的起升液壓系統(tǒng)為定 量泵、定量或變量馬達(dá)開式液壓系統(tǒng)，然而，現(xiàn)代施工對起升系統(tǒng)提出了新的要 求：節(jié)能、高效、可靠以及微動(dòng)性、平穩(wěn)性好。為了適應(yīng)這些新的要求，以前的 定量泵將逐步被先進(jìn)可靠的具有負(fù)載反饋和壓力切斷的恒功率變量泵所取代，先 前的定量馬達(dá)或液控變量馬達(dá)也將被電控變量馬達(dá)所取代。這種系統(tǒng)將能有效的 達(dá)到輕載高速、重載低速和節(jié)能的效果。 ２. 變幅液壓系統(tǒng) 變幅液壓系統(tǒng)的發(fā)展趨勢也體現(xiàn)為節(jié)能高效，目前最先進(jìn)的為變幅下降時(shí)充 分利用吊臂和重物的重力勢能，實(shí)現(xiàn)重力下放，下放的速度由先導(dǎo)手柄來無級控 制，變幅平穩(wěn)沒有沖擊。 ３. 伸縮液壓系統(tǒng) 對于具有五節(jié)以下伸縮臂的伸縮液壓系統(tǒng)，國內(nèi)一般采用同步或順序加同步 的伸縮方式，當(dāng)采用兩級油缸時(shí)，上下兩油缸實(shí)現(xiàn)內(nèi)部溝通，一般采用插裝式平 衡閥；對于具有五節(jié)以上伸縮臂的液壓系統(tǒng)，采用單缸插銷伸縮機(jī)構(gòu)，這種伸縮 機(jī)構(gòu)自重輕，能大幅提高起重機(jī)的起重性能，能有效的控制整機(jī)的重量，通過采 用多油口和多平衡閥的油路來提高伸縮的效率。 ４. 回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng) 回轉(zhuǎn)也是起重機(jī)使用頻繁的動(dòng)作，但相對而言，回轉(zhuǎn)所需功率最少，因而回 轉(zhuǎn)系統(tǒng)的最高要求是：回轉(zhuǎn)平穩(wěn)，起重作業(yè)無側(cè)載；回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢為通過 小馬達(dá)、大傳動(dòng)比來實(shí)現(xiàn)操作平穩(wěn)，通過設(shè)立回轉(zhuǎn)緩沖閥和自由滑轉(zhuǎn)機(jī)能來實(shí)現(xiàn) 吊重的自動(dòng)對中功能，從而有效防止側(cè)載的產(chǎn)生。 ５. 操縱、控制系統(tǒng) 機(jī)械式操縱是汽車起重機(jī)最簡單、最廣泛使用的一種操縱方式，液比例操縱 系統(tǒng)在我廠也己廣泛使用并相當(dāng)成熟，操作性能得到了很大的提高；然而，最有 發(fā)展前途的還是電比例操縱系統(tǒng)，借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)和可編程技術(shù)，汽車起重機(jī) 將向智能化發(fā)展。 除此之外，液壓系統(tǒng)在以下幾方面也體現(xiàn)出明顯的發(fā)展趨勢： （1） 、采用國際化配套，對系統(tǒng)性要求較高的液壓元件如泵、閥、馬達(dá)等采 用國際化配套可提高產(chǎn)品的可靠性，另外，國外使用成熟、量大價(jià)廉的元件在國 內(nèi)也廣泛使用。 （2） 、采用卡套式接頭，由于卡套式接頭在控制系統(tǒng)污染、防泄露等方面具 有很強(qiáng)的優(yōu)越性，使用卡套式接頭能大大減少故障率和早期反饋率。 （3） 、在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)速度分檔，由于不同施工項(xiàng)目的不同要求，對起重機(jī)各 動(dòng)作速度的要求也不一樣，速度分檔技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生，設(shè)計(jì)不同的速度檔位，以 適用不同工況的要求。 （4） 、廣泛使用高度集成的、模塊化閥組，能簡化管路，有效的減少液組， 提高效率，節(jié)約能量，同時(shí)易于維護(hù)。 （5） 、向計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的縱深滲透，汽車起重機(jī)將向無線遙控技術(shù)、遠(yuǎn)程 診斷服務(wù)技術(shù)、黑匣子自我保護(hù)技術(shù)等方向發(fā)展，為了實(shí)現(xiàn)整機(jī)的功能，液壓技 術(shù)將同計(jì)算機(jī)技術(shù)相互滲透，共同發(fā)展。 1.6 本課題來源、任務(wù)要求和整機(jī)性能參數(shù) 1. 課題來源 QY40 全液壓汽車起重機(jī)屬于中型起重機(jī)，是工程建設(shè)中較常用的一款汽車 起重機(jī)?，F(xiàn)在國內(nèi)很多廠家還沒有生產(chǎn)出這款起重機(jī)來，卻不斷的向生產(chǎn)大型起 重機(jī)邁進(jìn)。隨著“神州第一吊”的 QY300 液壓汽車起重機(jī) 2004 年在中聯(lián)浦沅成 功下線，這是引進(jìn)國外技術(shù)才生產(chǎn)出來的，代表了中國汽車起重機(jī)制造的最高水 平，而不是設(shè)計(jì)的最高水平。 生產(chǎn)廠家把生產(chǎn)的起重機(jī)所能夠吊的噸位作為生產(chǎn)能力的主要標(biāo)志，而忽視 中小型起重機(jī)的技術(shù)發(fā)展，從某種方面來說是不完美的。 本機(jī)液壓系統(tǒng)采用的液壓元件主要是由德國曼勒斯曼公司生產(chǎn)的，其中大多 數(shù)是電液比例液壓元件。這種元件具有操作方便，微調(diào)性能好，可以對油路實(shí)現(xiàn) 連續(xù)控制等特點(diǎn)，是目前世界上比較先進(jìn)的技術(shù)。采用這種技術(shù)設(shè)計(jì)出來的液壓 系統(tǒng)操作性能和各機(jī)構(gòu)的控制性能都比較高，不僅各機(jī)構(gòu)的定位準(zhǔn)確，安全可靠， 穩(wěn)定，而且操作靈活方便。 為了使設(shè)計(jì)出來的起重機(jī)具有高的性能，設(shè)計(jì)時(shí)不竟要采用一些國內(nèi)外的先 進(jìn)技術(shù)，也要有自己的創(chuàng)新技術(shù)。這樣，才能使自己設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品具有一定的 先進(jìn)性，很高的性價(jià)比，才能在市場中具有很強(qiáng)的競爭能力。 因此，設(shè)計(jì)這樣一款汽車起重機(jī)不僅很有必要而且是可行的。 2. 任務(wù)要求 （1） 、整機(jī)基本參數(shù)應(yīng)符合《汽車起重機(jī)基本參數(shù)》標(biāo)準(zhǔn)。 （2） 、各工作機(jī)構(gòu)既能單獨(dú)單獨(dú)作業(yè)又能復(fù)合作業(yè)，其中主卷揚(yáng)單獨(dú)作業(yè)時(shí)能 實(shí)現(xiàn)合流。 （3） 、發(fā)動(dòng)機(jī)功率 80KW(3000r/min),最大扭矩 300Nm(1650r/min),液壓系統(tǒng)壓 力 250Mpa. （4） 、液壓系統(tǒng)采用多泵多回路變量液壓系統(tǒng)，主、副卷揚(yáng)和回轉(zhuǎn)采用閉式回 路，變幅、伸縮和支腿采用開式回路。操作方式為先導(dǎo)伺服操作。 （5） 、所設(shè)計(jì)的汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)構(gòu)成合理，技術(shù)性能先進(jìn)，在滿足可靠性 前提下具有一定的創(chuàng)新性。技術(shù)資料完整、正確。 （6） 、撰寫的汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究報(bào)告具有一定的理論性、使用 性和獨(dú)創(chuàng)性。 3. 整機(jī)主要性能參數(shù) 最大起重量*幅度 40t*3m 最大起升高度 46 m 滑輪組倍率 11 主臂長 11-33.5m（4 節(jié)） 主臂全程伸縮時(shí)間 162Sec 主臂變幅范圍 -2-80degree 主臂變幅時(shí)間 60Sec 主卷揚(yáng)單繩速度 0-110 m/min 副卷揚(yáng)單繩速度 >40 m/min M 最大起升力矩 1401 kN.m 最大回轉(zhuǎn)速度 0-2.0 r/min 最高行駛速度 68 km/h 最大爬坡度 37% 最小轉(zhuǎn)彎半徑 12m 行駛狀態(tài)總重 37.51t 外形尺寸 13.65×2.75×3.46m 支腿距離(縱向×橫向) 5.45×6.2m 上車空冷發(fā)動(dòng)機(jī) 斯太爾 WD615.61 最大功率 191KW（2600rpm） 最大扭矩 828Nm(1600rpm) 1.7 本課題主要研究工作 本課題主要針對汽車起重機(jī)的功能、組成和工作特點(diǎn)，結(jié)合國內(nèi)外汽車起重 機(jī)的運(yùn)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，設(shè)計(jì)一款能夠適應(yīng)國內(nèi)外工程建設(shè)的中型汽車起重機(jī) （QY40）液壓系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)本機(jī)液壓系統(tǒng)時(shí)，在明確設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)要求，不要 偏離題目；仔細(xì)研究設(shè)計(jì)方案，理清設(shè)計(jì)思路，使設(shè)計(jì)過程清晰化，這兩點(diǎn)的基 礎(chǔ)上。進(jìn)行以下研究工作： 1、分析已有的汽車起重機(jī)，結(jié)合本機(jī)特點(diǎn)，對液壓元件進(jìn)行選擇。 2、對各工作機(jī)構(gòu)液壓回路進(jìn)行設(shè)計(jì)，對個(gè)回路的組成原理和性能進(jìn)行分析。 3、根據(jù)本機(jī)液壓系統(tǒng)工作參數(shù)和各機(jī)構(gòu)主要參數(shù)對液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算， 即對各種類型的主要元件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，并且對其進(jìn)行選擇。 4、液壓元件選好以后需要對各回路進(jìn)行性能計(jì)算，其中包括系統(tǒng)各回路功 率計(jì)算，各回路性能驗(yàn)算以及對整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)熱進(jìn)行驗(yàn)算。 5、由于本機(jī)多處采用了電液比例控制技術(shù)，所以還需要對起重機(jī)液壓系統(tǒng) 電液比例控制技術(shù)進(jìn)行專題研究。 第2章 液壓系統(tǒng)元件選擇 2.1 典型工況分析及對系統(tǒng)要求 2.1.1 伸縮機(jī)構(gòu)的作業(yè)情況 汽車起重機(jī)工作中主要用到的機(jī)構(gòu)是主、副卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；在重物下 降定位時(shí)常常用到變幅機(jī)構(gòu)。帶載伸縮是比較危險(xiǎn)的，在實(shí)際作業(yè)中很少使用， 空載吊臂伸縮循環(huán)僅占試驗(yàn)基本工況作業(yè)循環(huán)次數(shù)的 5％，故伸縮及帶載伸縮不 是典型工況。 2.1.2 副臂的作業(yè)情況 大多數(shù)汽車起重機(jī)都帶有副臂，它的作用是增加起重機(jī)的最大起升高度。很 多大型汽車起重機(jī)主臂前都有一個(gè)突出滑輪，在副卷揚(yáng)工作時(shí)，順著滑輪吊下副 鉤，用于主、副卷揚(yáng)的組合動(dòng)作，而很少用副臂與主卷揚(yáng)進(jìn)行組合動(dòng)作。本機(jī)屬 于中型起重機(jī)，不提倡采用副臂，不過可以增加臂的節(jié)數(shù)來增大最大起升高度。 2.1.3 三個(gè)以上機(jī)構(gòu)的組合作業(yè)情況 有些大型汽車起重機(jī)要求有三、四個(gè)動(dòng)作同時(shí)組合功能，是靠手柄的 45° 聯(lián)動(dòng)功能實(shí)現(xiàn)的，即一個(gè)手柄同時(shí)控制兩個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，這種操作方式對司機(jī)的 操作水平要求很高，且有危險(xiǎn)，實(shí)際作業(yè)中很少使用。本機(jī)為中型起重機(jī)實(shí)現(xiàn)功 能沒有大型的多，操作也沒大型的那么復(fù)雜，采用電液比例伺服系統(tǒng)來控制，操 作靈活穩(wěn)定，因此，對操作人員要求不是很高。 2.1.4 典型工況的確定 根據(jù)以上原則，各機(jī)構(gòu)的實(shí)際作業(yè)情況，起重機(jī)試驗(yàn)規(guī)范，以及很多操作者 的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，可確定表 2-1 的五種工況，作為大中型汽車起重機(jī)的典型工況。設(shè) 計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)要求各系統(tǒng)的動(dòng)作能夠滿足這些工況要求。 表 2-1 汽車起重機(jī)典型工況表 序號 工 況 一次循環(huán)內(nèi)容 特 點(diǎn) 基本臂； 吊重起升－回轉(zhuǎn)－下降－起升－回轉(zhuǎn) 起重噸位大，動(dòng) 1 額定起重量的 80％； 相應(yīng)的工作幅度； －下降 （中間制動(dòng)一次） 作單一，很少與回轉(zhuǎn) 等機(jī)構(gòu)組合動(dòng)作 2 基本臂； 額定起重量的 80％； 相應(yīng)的工作幅度； （主+副）卷揚(yáng)起升－回轉(zhuǎn)－（主＋副） 卷揚(yáng)下降－（主＋副）卷揚(yáng)起升－回 轉(zhuǎn) －（主＋副）卷揚(yáng)下降 （中間制動(dòng)一次） 主、副卷揚(yáng)組合 動(dòng)作主要用于平吊安 裝或空中翻轉(zhuǎn) 3 中長臂； 中長臂最大額定起重量的 1/2； 相應(yīng)的工作幅度； （起升＋回轉(zhuǎn)）－變幅－下降－（起 升＋回轉(zhuǎn)）－下降 （中間制動(dòng)一次） 起重機(jī)在額定起 重量的（50～60）％ 的作業(yè)工況最多 4 中長臂； 中長臂最大額定起重量的 1/2； 相應(yīng)的工作幅度； （主+副）卷揚(yáng)起升－回轉(zhuǎn)－變幅 －（主＋副）卷揚(yáng)下降－（主＋副） 卷揚(yáng)起升 －回轉(zhuǎn)－（主＋副）卷 揚(yáng)下降 （中間制動(dòng)一次） 中長臂，中等起 重量工況出現(xiàn)機(jī)率大， 此時(shí)的臺裝作業(yè)或空 中翻轉(zhuǎn)作業(yè)也很常用 5 最長臂； 最長臂最大額定起重量的 1/2； 相應(yīng)的工作幅度； （主＋副）卷揚(yáng)起升－回轉(zhuǎn)－變幅 －（主+副）卷揚(yáng)下降－（主＋副）卷 揚(yáng) 下降 （中間制動(dòng)一次） 很多工況并不是利 用汽車起重機(jī)起吊噸 位大的特點(diǎn)，而是利 用它臂長特點(diǎn)進(jìn)行高 空作業(yè) 2.1.5 系統(tǒng)要求 根據(jù)汽車起重機(jī)的典型工作狀況對系統(tǒng)的要求主要反映在對以下幾個(gè)液壓回 路的要求上。 1. 起升回路 （1）主、副卷揚(yáng)既能單動(dòng)，又能同時(shí)動(dòng)作，要求自動(dòng)分流合流并將保證低壓 合流高壓自動(dòng)分流。 （2）副卷揚(yáng)只要求單泵供油。 （3）要求卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)微動(dòng)性好，起、制動(dòng)平穩(wěn)，重物停在空中任意位置能可靠 制動(dòng)，即二次下滑問題，以及二次下降時(shí)的重物或空鉤下滑問題，即二次下降問 題。 2. 回轉(zhuǎn)回路 （1）具有獨(dú)立工作能力。 （2）回轉(zhuǎn)制動(dòng)應(yīng)兼有常閉制動(dòng)和常開制動(dòng)（可以自由滑轉(zhuǎn)對中） ，兩種情況。 3. 變幅回路 （1）帶平衡閥并設(shè)有二次液控單向閥鎖住保護(hù)裝置。 （2）要求起落臂平穩(wěn)，微動(dòng)性好，變幅在任意允許幅值位置能可靠鎖死。 （3）要求在有載荷情況下能微動(dòng)。 （4）平衡閥應(yīng)備有下腔壓力傳感器接口，作為力矩限制器檢測星號源。 4. 伸縮回路 本機(jī)伸縮機(jī)構(gòu)采用四節(jié)臂（含有三個(gè)液壓缸） ，由于本機(jī)為中型起重機(jī)為了 使本機(jī)運(yùn)用廣泛，采用電液閥控制液壓缸實(shí)現(xiàn)各節(jié)臂順序伸縮。各節(jié)臂具有任意 伸縮的選擇性，但不能實(shí)現(xiàn)同部伸縮。 5. 控制回路 （1）為了使操縱方便總體要求操縱手柄限制為兩個(gè)。 （2）操縱元件必須具有 45°方向操縱兩個(gè)機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)能力。 6. 支腿回路 （1）要求垂直支腿不泄漏，具有很強(qiáng)的自鎖能力（不軟腿） 。 （2）要求各支腿可以進(jìn)行單獨(dú)調(diào)整。 （3）要求水平支腿伸出距離足夠大，能夠滿足最大吊重而不至于整機(jī)傾翻。 （4）要求垂直支腿能夠承載最大起重時(shí)的壓力。 （5）起重機(jī)行走時(shí)不產(chǎn)生掉腿現(xiàn)象。 2.2 液壓系統(tǒng)類型選擇 2.2.1 本機(jī)液壓系統(tǒng)分析 根據(jù)開式和閉式系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)、典型工況，結(jié)合國內(nèi)外同類產(chǎn)品的具體情況， 上車液壓系統(tǒng)決定選用多泵多回路和多種型式的高壓變量系統(tǒng)。在起升（主、副 卷揚(yáng)） 、回轉(zhuǎn)、伸縮、變幅、支腿和控制 6 個(gè)液壓回路中，起升和回轉(zhuǎn)采用獨(dú)立 閉式油路，變幅、伸縮和支腿采用開式油路。 起升油路分主卷揚(yáng)油路和副卷揚(yáng)油路，液壓泵采用具有壓力切斷功能的雙向 電液比例排量調(diào)節(jié)泵，此泵能實(shí)現(xiàn)排量與輸入電壓信號成正比的控制功能，用手 動(dòng)比例電壓控制閥來進(jìn)行調(diào)節(jié)，它與定量馬達(dá)構(gòu)成了兩個(gè)獨(dú)立的容積調(diào)速回路。 副卷揚(yáng)油路可通過合流閥向主卷揚(yáng)油路自動(dòng)合流。主副卷揚(yáng)回路中設(shè)有壓力記憶 閥，防止二次起升下墜，緩沖補(bǔ)油和自動(dòng)冷熱油交換等裝置。 由于本機(jī)屬于中型起重機(jī)，回轉(zhuǎn)比較頻繁，所以回轉(zhuǎn)油路由雙向電液比例排 量調(diào)節(jié)泵和定量馬達(dá)組成，除采用緩沖補(bǔ)油和冷熱油自動(dòng)交換措施外，還采用了 防止“打停現(xiàn)象” （在回轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)打停后再回轉(zhuǎn)現(xiàn)象）和防止臂桿因外力 （風(fēng)力等）引起的自由擺動(dòng)的特殊閥（圖中 18） 。 伸縮回路有四節(jié)液壓缸，使用電液閥控制使液壓缸實(shí)現(xiàn)順序伸縮和各節(jié)臂單 獨(dú)伸縮?；芈分?，電磁閥僅通過推動(dòng)液動(dòng)閥所需的流量，流量較小，而流動(dòng)閥才 是通過工作機(jī)構(gòu)所需的大流量。這樣電磁閥可靠性大大提高。液動(dòng)閥可通過很大 流量，從而提高伸縮速度。 大中型起重機(jī)的變幅機(jī)構(gòu)，為了減小變幅缸的