QY20B汽車式起重機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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1由于部分原因，說明書已刪除大部分，完整版說明書，CAD圖紙等，聯(lián)系153893706QY20B汽車式起重機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘 要：本文對 QY20B型汽車起重機(jī)五個主要運(yùn)動機(jī)構(gòu)的動作進(jìn)行了分析，再根據(jù)五個動作設(shè)計(jì)出五部分液壓系統(tǒng)油路，完成了整機(jī)的系統(tǒng)液壓原理圖。根據(jù)機(jī)械性能參數(shù)和液壓性能參數(shù)進(jìn)行了液壓元件的選擇計(jì)算，并完成了汽車起重機(jī)支腿力學(xué)分析和支腿垂直伸縮油缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最后對液壓系統(tǒng)進(jìn)行性能驗(yàn)算。關(guān)鍵詞：汽車起重機(jī)；液壓系統(tǒng)；支腿液壓缸；三聯(lián)齒輪泵The Design for Hydraulic Pressure System of QY20B Crane TruckAuthor:Tutor:(Oriental Science ＆Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract: This paper QY20B type truck crane five main sports agency action is analyzed .According to five action designed to five parts hydraulic system lines ,Completed the machine system hydraulic principle diagram. According to the mechanical performance parameters and hydraulic performance parameters for the hydraulic components choice calculation ,And comp-leted the truck crane branch leg mechanics analysis and a leg vertical telescopic oil cylinder str-ucture designing. Final performance of hydraulic system checked.Keyword:Truck crane；Hydraulic system；A leg hydraulic cylinder；Sanilan gearp pump21 緒論 1.1 起重機(jī)簡介1.1.1 起重機(jī)的種類中國古代灌溉農(nóng)田用的桔是臂架型起重機(jī)的雛形。14 世紀(jì)，西歐出現(xiàn)了人力和畜力驅(qū)動的轉(zhuǎn)動臂架型起重機(jī)。19 世紀(jì)前期，出現(xiàn)了橋式起重機(jī)；起重機(jī)的重要磨損件如軸、齒輪和吊具等開始采用金屬材料制造，并開始采用水力驅(qū)動。19 世紀(jì)后期，蒸汽驅(qū)動的起重機(jī)逐漸取代了水力驅(qū)動的起重機(jī)。20 世紀(jì)20年代開始，由于電氣工業(yè)和內(nèi)燃機(jī)工業(yè)迅速發(fā)展，以電動機(jī)或內(nèi)燃機(jī)為動力裝置的各種起重機(jī)基本形成。到目前可分為（1）輕小型起重設(shè)備 輕小型起重設(shè)備的特點(diǎn)是輕便、結(jié)構(gòu)緊湊，動作簡單，作業(yè)范圍投影以點(diǎn)、線為主。輕、小型起重設(shè)備，一般只有一個升降機(jī)構(gòu)，它只能使重物作單一的升降運(yùn)動。屬于這一類的有：千斤頂、滑車、手（氣、電）動葫蘆、絞車等。電動葫蘆常配有運(yùn)行小車與金屬構(gòu)架以擴(kuò)大作業(yè)范圍。圖 1 分體式多級液壓千斤頂 Fig.1 Split multi-stage hydraulic jacks（2）橋式起重機(jī)橋式起重機(jī)的特點(diǎn)是可以使掛在吊鉤或其他取物裝置上的重物在空間實(shí)現(xiàn)垂直升降或水平運(yùn)移。橋式起重機(jī)包括：起升機(jī)構(gòu)，大、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)。依靠這些機(jī)構(gòu)的配合動作，可使重物在一定的立方形空間內(nèi)起升和搬運(yùn)。橋式起重機(jī)、龍門起重機(jī)、裝卸橋、冶金橋式起重機(jī)、纜索起重機(jī)等都屬此類。3圖 2 龍門起重機(jī)Fig.2 Gantry cranes（3）臂架式起重機(jī) 臂架式起重機(jī)的特點(diǎn)與橋式起重機(jī)基本相同。臂架式起重機(jī)包括：起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。依靠這些機(jī)構(gòu)的配合動作，可使重物在一定的圓柱形空間內(nèi)起重和搬運(yùn)。臂架式起重機(jī)多裝設(shè)在車輛上或其他形式的運(yùn)輸（移動）工具上，這樣就構(gòu)成了運(yùn)行臂架式旋轉(zhuǎn)起重機(jī)。如汽車式起重機(jī)、輪胎式起重機(jī)、塔式起重機(jī)、門座式起重機(jī)、浮式起重機(jī)、鐵路起重機(jī)等。 圖 3 汽車起重機(jī)Fig.3 Truck crane（4）升降機(jī)升降機(jī)的特點(diǎn)是重物或取物裝置只能沿導(dǎo)軌升降。升降機(jī)雖只有一個升降機(jī)構(gòu)，但在升降機(jī)中，還有許多其他附屬裝置，所以單獨(dú)構(gòu)成一類，它包括：電梯、貨梯、升船機(jī)等。除此以外，起重機(jī)還有多種分類方法。例如，按取物裝置和用途分類，有吊鉤起重機(jī)、抓斗起重機(jī)、電磁起重機(jī)、冶金起重機(jī)、堆垛起重機(jī)、集裝箱起重機(jī)和援救起重機(jī)等；按運(yùn)移方式分類，有固定式起重機(jī)、運(yùn)行式起重機(jī)、自行式起重機(jī)、拖引式起重機(jī)、爬升式起重機(jī)、便攜式起重機(jī)、隨車起重機(jī)等；按驅(qū)動方式分類，有支承起重機(jī)、懸掛起重機(jī)等；按使用場合4分類，有車間起重機(jī)、機(jī)器房起重機(jī)、倉庫起重機(jī)、貯料場起重機(jī)、建筑起重機(jī)、工程起重機(jī)、港口起重機(jī)、船廠起重機(jī)、壩頂起重機(jī)、船上起重機(jī)等。1.1.2 汽車起重機(jī)的原理 一般汽車起重機(jī)由支腿機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、伸縮機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)所組成，其機(jī)構(gòu)如下圖所示：圖 4 汽車起重機(jī)機(jī)構(gòu)簡圖Fig.4 Truck crane bodies diagram 根據(jù)以上機(jī)構(gòu)運(yùn)動要求，其相應(yīng)的液壓系統(tǒng)分為支腿回路、回轉(zhuǎn)回路、伸縮回路、變幅回路、起升回路所組成，其各機(jī)構(gòu)完成的動作和功能如下：（1）支腿回路 汽車起重機(jī)的底盤前后各有兩條支腿，每一第支腿由一個液壓缸驅(qū)動。兩條前支腿和兩條后支腿分別由三位四通手動換向閥 A和 B控制其伸出或縮回。每個液壓缸的油路均設(shè)有雙向鎖緊回路，以保證支腿被可靠地鎖住，防止在起重作業(yè)時(shí)發(fā)生“軟腿”現(xiàn)象或行車過程中支腿自行滑落。（2）回轉(zhuǎn)回路 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用液壓馬達(dá)作為執(zhí)行元件。液壓馬達(dá)通過蝸輪蝸桿速箱和一對內(nèi)嚙合的齒輪來驅(qū)動轉(zhuǎn)盤。轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速較低，每分鐘僅為 1~3轉(zhuǎn)，故液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速也不高，就沒有必要設(shè)置液壓馬達(dá)的制動回路。（3）伸縮回路5起重機(jī)的吊臂由基本臂和伸縮臂組成，伸縮臂套在基本臂之中，用一個三位四通手動換向閥 D控制的伸縮液壓缸來驅(qū)動吊臂的伸出和縮回。為防止因自重而使吊臂下降，油路中設(shè)有平衡回路。（4）變幅回路吊臂變幅就是用一個液壓缸來改變起重臂的角度。變幅液壓缸由三位四通手動換向閥 E控制。同樣，為防止在變幅作業(yè)時(shí)因自重而使吊臂下落，在油路中設(shè)有平衡回路。（5）起降回路：起降機(jī)構(gòu)是汽車起重機(jī)的主要工作機(jī)構(gòu)，它是一個由大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)帶動的卷揚(yáng)機(jī)。在液壓馬達(dá)的回油路中設(shè)有平衡回路，以防止重物落下。此外，在液壓馬達(dá)上還設(shè)有由單向節(jié)流閥和單作用閘缸組成的制動回路，使制動器張開延時(shí)而緊閉迅速，以避免卷揚(yáng)機(jī)起停時(shí)發(fā)生溜車下滑現(xiàn)象。1.2 起重機(jī)發(fā)展史1.2.1 汽車起重機(jī)的國外發(fā)展史輪式起重機(jī)最初是以誕生于 1869年的蒸汽軌道式起重機(jī)發(fā)展而來的，經(jīng)歷了軌道式、實(shí)心輪胎式、充氣輪胎式的發(fā)展變化過程。由于輪式起重機(jī)具有機(jī)動靈活、操作方便、效率高等特點(diǎn)，在二戰(zhàn)后修復(fù)戰(zhàn)爭創(chuàng)傷和經(jīng)濟(jì)建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。早期的輪式起重機(jī)大多采用機(jī)械傳動的桁架式臂架。隨著 60年代中期液壓技術(shù)的發(fā)展，液壓伸縮臂輪式起重機(jī)得到迅速發(fā)展。到 80年代末，中小噸位的輪式起重機(jī)己多數(shù)采用液壓伸縮式臂架，僅有一部分大噸位汽車起重機(jī)仍采用桁架式臂架。20世紀(jì) 60年代末期，隨著大型建筑、石油化工、水電站等大型工程的發(fā)展，對輪式起重機(jī)的性能、工作效率和安全性提出了更高的要求。由于當(dāng)時(shí)液壓技術(shù)、電子技術(shù)、汽車工業(yè)的發(fā)展及新型高強(qiáng)度鋼材的不斷出現(xiàn)，使輪式起重機(jī)開始向大型化發(fā)展，并且在普通輪胎式起重機(jī)的基礎(chǔ)上開發(fā)出越野輪胎起重機(jī)，隨后又開發(fā)出全路面起重機(jī)。全路面起重機(jī)綜合了汽車起重機(jī)高速行駛和越野輪胎起重機(jī)吊重行走及高通過性的特點(diǎn)，在近 20多年得到很大發(fā)展。1.2.2 汽車起重機(jī)國內(nèi)發(fā)展史1958年，北起在 K32型基礎(chǔ)上改進(jìn)設(shè)計(jì)的 Q51型 5噸汽車起重機(jī)，批量生產(chǎn)后擴(kuò)散到全國多家工廠生產(chǎn)，同年 8月正式改名為北京起重機(jī)器廠。1960 年，改進(jìn)設(shè)計(jì)的機(jī)械傳動 Q81型 8噸汽車起重機(jī)以及 100噸橋式起重機(jī)試制成功，Q51型 5噸汽車起重機(jī)出口援外，開始了中國汽車起重機(jī)的出口歷史。61963年 3月，徐州重型機(jī)械廠（徐工集團(tuán)前身）生產(chǎn)的第一臺 Q51型 5噸汽車起重機(jī)下線。1964 年，北起開始研制液壓元件，為生產(chǎn)液壓式起重機(jī)打下基礎(chǔ)。1966 年，根據(jù)“三線建設(shè)”的方針，北起廠一分為二，將 235臺設(shè)備，約 2600名生產(chǎn)技術(shù)骨干及家屬，全套起重機(jī)技術(shù)圖紙，配套地運(yùn)往四川瀘州，僅用了一年時(shí)間就建立起當(dāng)?shù)刈畲笠?guī)模的國營企業(yè)——長江起重機(jī)器廠。1968年，Q84 型 8噸液壓汽車起重機(jī)試制成功，這是我國自行研制的第一臺液壓式汽車起重機(jī)。1976 年，北起與長沙建設(shè)機(jī)械研究所聯(lián)合，試制成功 QD100型100噸桁架臂式汽車起重機(jī)，并應(yīng)用在唐山大地震搶險(xiǎn)中。從 2004年開始，隨著中國經(jīng)濟(jì)崛起，電力、石化、鋼鐵、交通基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)入建設(shè)高潮。國內(nèi)履帶式挖掘機(jī)市場快速膨脹。有實(shí)力的企業(yè)全力加大了對履帶起重機(jī)的研發(fā)投入，撫順挖掘機(jī)制造有限責(zé)任公司于 2005-2006年年間，先后推出了 250噸和 350噸履帶起重機(jī)，徐州重型機(jī)械有限公司 2005年推出 300 噸履帶起重機(jī)。除了以上兩家國內(nèi)原有的履帶起重機(jī)生產(chǎn)廠家外。2004 年上海三一科技有限公司加入了履帶起重機(jī)制造商的行列，陸續(xù)推出 50噸、80 噸和150噸履帶起重機(jī)，2006 年又推出 400噸履帶起重機(jī)。2004 年底，中聯(lián)重科浦沅分公司推出 200噸履帶起重機(jī)，此后又陸續(xù)推出 70噸、100 噸、160 噸和 50噸履帶起重機(jī)。至此，國內(nèi)履帶起重機(jī)已有 35-400噸十幾個型號，形成了較為全面的產(chǎn)品型譜。撫挖、徐重、三一、中聯(lián)浦沅成為主要生產(chǎn)企業(yè)。1.2.3 汽車起重機(jī)的國內(nèi)外的發(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，同時(shí)易于維護(hù)。7（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1.3 研究思路及方案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)（QY20B）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：對各工作機(jī)構(gòu)液壓回路進(jìn)行設(shè)計(jì)，對個回路的組成原理和性能進(jìn)行分析。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，根據(jù)液壓系統(tǒng)要求，對主要液壓元件進(jìn)行選擇。液壓元件選好以后需要對特定回路進(jìn)行性能計(jì)算，其中包括系統(tǒng)特定回路功率計(jì)算，特定回路性能驗(yàn)算以及對整個系統(tǒng)的發(fā)熱進(jìn)行驗(yàn)算。2 汽車起重機(jī)主要運(yùn)動機(jī)構(gòu)分析2.1 QY20B 型汽車起重機(jī)性能參數(shù)要求最大起重量20噸；最大起重力矩600 k N·m最高提升速度 =10 ；maxVin/基本臂長 10.5m 最長主臂長 32.55m最大起升高度 基本臂：11.2m 伸縮臂：32.8m發(fā)動機(jī)型號SC8DK230Q3 發(fā)動機(jī)額定功率 170/2200Kw/(r/min) 發(fā)動機(jī)額定扭矩 830/1400N.m/(r/min) 發(fā)動機(jī)額定轉(zhuǎn)速 2200r/min以上參數(shù)在下述計(jì)算中不再標(biāo)出。2.2 QY20B 型汽車起重機(jī)主要機(jī)構(gòu)分析一般汽車起重機(jī)主要液壓機(jī)構(gòu)有：支腿機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、伸縮機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)所組成。2.2.1 伸縮機(jī)構(gòu)分析：主要動作：伸長—保持—縮回特點(diǎn)：操作簡單，起升噸位大。8（1)一般有三種伸縮方式：順序伸縮、同步伸縮和獨(dú)立伸縮。順序伸縮是指各節(jié)伸縮臂按一定先后次序完成伸縮動作。為了使各節(jié)伸縮臂伸出后的起重能力與起重機(jī)的起重特性相適應(yīng)，伸臂順序與縮臂順序相反。獨(dú)立伸縮是指各節(jié)伸縮臂無關(guān)聯(lián)地獨(dú)立進(jìn)行伸縮動作。顯然，獨(dú)立伸縮機(jī)構(gòu)同樣也可以完成順序伸縮同步伸縮的動作。同步伸縮是指各節(jié)伸縮臂以相同的行程比率同時(shí)伸縮。（2）驅(qū)動形式：臂架伸縮機(jī)構(gòu)的驅(qū)動形式有機(jī)械式、液壓式和復(fù)合式三種。機(jī)械式驅(qū)動裝置構(gòu)造簡單，一般只能在吊鉤空負(fù)荷時(shí)使臂架伸縮，而且只用于有一節(jié)伸縮臂的小噸位起重機(jī)上。臂架伸縮的驅(qū)動型式有鋼繩卷筒驅(qū)動、齒輪條驅(qū)動，或者利用其它工作機(jī)構(gòu)驅(qū)動。液壓驅(qū)動是吊臂伸縮機(jī)構(gòu)的主要驅(qū)動型式。設(shè)計(jì)相應(yīng)的伸縮液壓缸和油路，可以實(shí)現(xiàn)臂架的各種伸縮方式復(fù)合式驅(qū)動由伸縮液壓缸和機(jī)械傳動裝置組成，油缸的數(shù)目和作用方式視活動臂節(jié)數(shù)而定。機(jī)械傳動裝置通常才用鋼繩或鏈條滑輪組。鋼繩滑輪組的缺點(diǎn)是，鋼繩伸長量大，而且有可能跳槽，張緊度調(diào)整不當(dāng)時(shí)，伸縮運(yùn)動不平穩(wěn)，使用中的維護(hù)工作量增加。鏈條滑輪組雖然能克服上述部分缺點(diǎn)，但重量大。目前以鋼繩滑輪組使用較多起重臂伸縮機(jī)構(gòu)主起重臂是由鋼板焊制的箱形結(jié)構(gòu)，共三節(jié)（基本臂、二節(jié)臂、三節(jié)臂） ，全動力同步伸縮，全部伸出時(shí)臂長24.5m，全部縮回時(shí)臂長10.2m。起重機(jī)伸縮機(jī)構(gòu)工作原理如圖所示。91、8-滑輪 2-伸臂鋼絲繩 3-二節(jié)臂 4-伸縮液壓缸 5-伸縮鋼絲繩固定點(diǎn) 6-基本臂 7-伸縮鋼絲繩 9-三節(jié)臂 10-縮臂鋼絲繩固定點(diǎn) 圖5 伸縮臂架原理圖Fig.5 Telescopic boom schematic此處已刪除缸筒內(nèi)徑：125mm 活塞桿直徑：90mm 缸筒外徑：150mm缸徑：125，桿徑：904.6 根據(jù)液壓缸運(yùn)動速度要求，定支腿回路流量和相關(guān)閥的型號支腿液壓缸速度定為： V=0.01 m/s支腿回路流量 Q=V×S=32.9L/min 序號 圖號 閥門 數(shù)量8 DFY-L20H 液控單向閥 15.2 34SH-H20B-T 三位四通換向閥 15.1 ZS1-L20E 三位六通換向閥 14.4 DFY-L20H 液控單向閥 14.3 A-Hb20L 單向閥 14.2 YF-L20H3-S 溢流閥 14.1 YF-L20H1-S 溢流閥 1 4.7 支腿液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括剛體材料選擇、缸筒和缸蓋的連接形式、活塞和活塞桿的連接形式排氣裝置的選擇和最小導(dǎo)向長度的確定。4.7.1 缸體材料液壓缸缸體的常用材料為 20、35、45 號無縫鋼管。因 20號鋼的機(jī)械性能略低，且不能調(diào)質(zhì)，應(yīng)用較少。當(dāng)缸筒與缸底、缸頭、管接頭或耳軸等件需焊接時(shí)，則應(yīng)采用焊接性能較好的 35號鋼，粗加工后調(diào)質(zhì)。一般情況下，均采用45號鋼，并應(yīng)調(diào)質(zhì)到 241—285HB4.7.2 缸筒和缸蓋10缸筒和缸蓋的連接式有焊接、螺紋連接、法蘭連接、拉桿連接、半環(huán)連接和鋼絲連接。法蘭連接結(jié)構(gòu)較簡單，易加工，易裝卸，但徑向尺寸較大，質(zhì)量比螺紋連接的大。非焊接式法蘭的缸體端部應(yīng)鐓粗。在此液壓缸中，采用后端蓋焊接方式，前端蓋法蘭連接。焊接方式結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，重量輕，使用廣泛，但缸體焊后可能變形。缸筒和缸蓋采用法蘭連接，這種結(jié)構(gòu)易加工，易裝卸，使用廣泛，徑向尺寸較大，質(zhì)量比螺紋連接的大，非焊接式法蘭的缸體端部應(yīng)鐓粗。圖 19 缸筒與缸蓋安裝Fig19 Cylinder and cylinder head installation4.7.3 活塞和活塞桿活塞和活塞桿有整體結(jié)構(gòu)、螺紋連接、半環(huán)連接。整體式用于工作壓力較大，而活塞直徑又較小的情況，螺紋連接是較常用的方式，半環(huán)連接用于工作壓力、機(jī)械振動較大的情況。如圖 19所示，活塞和活塞桿的連接形式為螺紋連接圖 20 活塞桿與活塞連接圖Fig20 Piston rod and piston connection diagram4.7.4 排氣裝置為了使液壓缸運(yùn)動穩(wěn)定，在新裝上液壓缸之后，必須將缸內(nèi)的空氣排出。排氣的方法之一是使液壓缸反復(fù)運(yùn)動，直到平穩(wěn)。但更可靠的方法是在液壓缸上設(shè)置排氣塞（排氣閥） ，排氣塞的位置一般放在液壓缸的端部，雙作用液壓缸則應(yīng)設(shè)置兩個排氣塞；但如果進(jìn)油口和出油口都分布在液壓缸的上端位置，排氣塞就可省略，這里我們設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)使油口朝上，不使用排氣塞。114.7.5 緩沖裝置緩沖裝置的作用是減小活塞及活塞桿等運(yùn)動部件在運(yùn)動時(shí)支缸底或端蓋的沖擊，在它們的行程終端實(shí)現(xiàn)速度的遞減，直至為零。液壓缸活塞運(yùn)動速度在0.1m/s以下時(shí)，一般不采用緩沖裝置；在 0.2m/s以上時(shí)，則必須設(shè)置緩沖裝置。變幅液壓缸的速度小于 0.1m/s，因此不設(shè)置緩沖裝置。4.7.6 最小導(dǎo)向長度的確定導(dǎo)向長度過短，將使缸因配合間隙引起的初始撓度增大，影響液壓的工作性能和穩(wěn)定性，因此，設(shè)計(jì)必須保證液壓缸有一定的最小導(dǎo)向長度，一般液壓缸的最小導(dǎo)向長度應(yīng)滿足(8)20LDH??圖 21 液壓缸各個尺寸圖Fig21 Hydraulic cylinders of various dimensions in FigureL為液壓缸最大行程D為缸筒內(nèi)徑d為活塞桿直徑B為活塞寬度，B=（0.6~1.0）DA為導(dǎo)向套的長度，在缸徑小于 80mm時(shí)，取 A=（0.6~1.0）D；當(dāng)缸徑大于 80mm時(shí)，取 A=（0.6~1.0）d=547/20+125/2=90 mm 20LH??4.8 其它液壓元件的計(jì)算選擇各回路最高液壓力如下：支腿回路 16MPa 回轉(zhuǎn)回路 17MPa伸縮回路 19MP 變幅回路 19MPa起升回路 20MPa4.8.1 起升馬達(dá)的計(jì)算和選擇 12（1）作用于鋼絲繩上的最大靜拉力 [9] 式中: — 起重量(N)Q=8000kg=8000kg×9.8N/kg=196000N(2) 起升馬達(dá)所受最大扭矩 [9]式中: — 動力系數(shù)2?= 1+0.35 V 則 = 1+ 0.35×0.17 =1.062V — 最高起升速度V =10m/min =0.17m/s（3）液壓馬達(dá)的排量 [9]—液壓馬達(dá)機(jī)械效率,通常取 = 0.92m?m?（4）液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速 [9]據(jù)此我們選擇 ZDB725 型柱塞馬達(dá)，性能參數(shù)如下工作壓力 額定：16MPa 最高：25MPa轉(zhuǎn)速 額定：1450r/min 最高：2000r/min輸入功率：43.2KW排量 106.7 ml/rNS3582096.05.61max ???NMS??2max?miDSMch???axmax2max mNM????34592.06.2113580.max(10)(9)rPQ/.63ax?rcmrQ /8.130/108.392.01845.6 335??????in/3.1436.01.2rn??? (11)(12)i/maxmaxDVi??13扭矩：251N·M容積效率：0.97總效率 0.90變量方式：定量重量：72.5Kg最大流量為：126L/min 4.8.2 液壓泵的選擇根據(jù)工況要求，支腿回路最大流量為 32.9L/min 變幅回路最大流量為61.4L/min 起升最大流量 126L/min 共三個 根據(jù)排量和壓力我們選擇 CB—KPL80/63/32型三聯(lián)齒輪液壓泵，性能如下：壓力 額定：20MPa最高：25MPa 轉(zhuǎn)速 額定：2000r/min最高：2500r/min容積效率：≥90%總效率：≥81%驅(qū)動功率：129Kw重量：35Kg4.8.3 其他液壓回路液壓閥選擇 表 5 其他液壓回路液壓閥Table5 Other hydraulic circuit hydraulic valves序號 圖號 閥門 數(shù)量1426 LDF-20C 單向節(jié)流閥 222 FD16PA10B00 平衡閥 121 ZM227 起升液壓馬達(dá) 120 FD16PA10B00 平衡閥 118 FD16PA10B00 平衡閥 115 YF-L20H3-S 溢流閥 114.7 YF-L20H3-S 溢流閥 1 14.6 ZS1-L20E-W-H 三位六通換向閥 114.5 ZS1-L20E-W-O 三位六通換向閥 1 14.4 ZS1-L20E-W-O 三位六通換向閥 114.3 YF-L20H3-S 溢流閥 114.2 ZS1-L20E-W-O 三位六通換向閥 114.1 YF-L20H3-S 溢流閥 111.3 YF-L20H3-S 溢流閥 111.2 DF-L20H2 單向閥 111.1 QS-6 棱閥 19 XU-J400×80F 線隙式濾油器 18 DFY-L20H 液控單向閥 15.2 34SH-H20B-T 三位四通換向閥 15.1 ZS1-L20E 三位六通換向閥 14.4 DFY-L20H 液控單向閥 14.3 A-HB20L 單向閥 14.2 YF-L20H3-S 溢流閥 14.1 YF-L20H1-S 溢流閥 14.9 油路的通徑4.9.1 油路的通徑計(jì)算參數(shù)油路的通徑按多類油路的許用流速計(jì)算壓力管路 V1 = 3～6 m/s，取 V1 = 3 m/s回油管路 V2 ≤ 3 m/s吸油管路 V3 = 0.5～1.5 m/s，取 V3 = 1 m/s4.9.2 卷揚(yáng)油路（1）主卷揚(yáng)泵的工作油路 31140/(6)BdQ?????式中：Q B1—主副卷揚(yáng)泵最大流量之和，Q B1 =126L/min=0.029m=29mm??314.231?查手冊取 d1 = 32mm（2）主卷揚(yáng)馬達(dá)的工作管路15214/()MdQV??式中：Q B1—主副卷揚(yáng)泵最大流量之和，QB1 =121.8 L/min =0.029m=29mm??314.608.32 ???查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》P 645表 37.9-1取 d2 = 32mm4.9.3 回轉(zhuǎn)工作管路??13V4πQd?（13）式中：Q B3—回轉(zhuǎn)支撐最大流量，Q B3=37.5L/min=0.016m=16mm??314.605.37433 ????d查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》P 645表 37.9-1 d4 = 20mm4.9.4 伸縮回路管路伸縮缸小腔管路 ??44VπQd?式中：Q B4—伸縮缸最大流量，Q B4 = 36.3L/min=16mm??314.603.4 ???查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》P 645表 37.9-1 d4 = 20mm4.9.5 變幅回路管路 ??V4πQd?式中：Q B4—伸縮缸最大流量，Q B4 = 61.4L/min=20.8mm??314.60.135 ???查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》P 645表 37.9-1 d4 = 25mm4.9.6 支腿回路管路 ??V4πQd?式中：Q B4—伸縮缸最大流量之和，Q B4 =32.9L/min16=15.2mm??314.609.32436 ????d查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》P 645表 37.9-1 d4 = 20mm5 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算液壓系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)是在某些估計(jì)參數(shù)情況下進(jìn)行的，當(dāng)各回路形式、液壓元件及連接管路等完全確定后，針對實(shí)際情況對所設(shè)計(jì)得系統(tǒng)進(jìn)行各項(xiàng)性能分析。對一般液壓傳動系統(tǒng)來說，主要是進(jìn)一步確切地計(jì)算液壓回路各段壓力損失、容積損失及系統(tǒng)效率，壓力沖擊和發(fā)熱溫升等。根據(jù)分析計(jì)算發(fā)現(xiàn)的問題對某些不合理的設(shè)計(jì)進(jìn)行重新調(diào)整，或采取其它必要的措施。5.1 管路系統(tǒng)容積效率及壓力效率計(jì)算5.1.1 容積效率（1） 卷揚(yáng)、回轉(zhuǎn)回路由于卷揚(yáng)、回轉(zhuǎn)是相互獨(dú)立的閉式油路，流量損失主要是冷卻閥塊使主油路中一部分油流回油池，以及作為控制油的一部分損失，對此憑經(jīng)驗(yàn)取ηlv=98%。（2）伸縮、變幅、支腿回路 伸縮、變幅、支腿機(jī)構(gòu)，其內(nèi)泄漏的大小與管路中各控制閥的配合間隙，密封長度，運(yùn)動件直徑，兩端壓降，油液粘度，加工質(zhì)量等很多因素有關(guān)，并且在實(shí)際中，泄露值是一個變量，因此由公式 QL=KQ（此公式見《 流體傳動與控制》P 224公式 8-26）且取泄露系數(shù) 0.05，其中 Q為系統(tǒng)流量，則：Q L=0.05Q LQ10.5%9LV?????（14）5.1.2 壓力效率（1）卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)合流時(shí)，在插裝閥上的壓力損失 ，管路中壓力損失取 0.05P，則12Pbar??1250.4.P??????（15）(低壓合流，壓力按 計(jì)算，即 )max2bar25014.9.PL????（16）17單動時(shí)，只有管路上的壓力損失 P95%LP????（2）回轉(zhuǎn)：其閥類局部損失 0?.5?P9LP???（3）伸縮、變幅、支腿機(jī)構(gòu)根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 ，平蘅閥 ，換向閥 ，管路壓 14bar??23Pbar??取 (系統(tǒng)工作壓力)則3max0.??a25MP?7.Pbr?12347.54bar???Lp5019.2%P??????（4）管路系統(tǒng)總效率a.卷揚(yáng)合流時(shí) .84.9.3LVLP???b.卷揚(yáng)單動時(shí) 951?c.回轉(zhuǎn) . .LLd.伸縮、變幅、支腿 %4.2893VP5.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱驗(yàn)算由于液壓阻力產(chǎn)生的壓力損失以及整個系統(tǒng)的機(jī)械損失和容積損失組成了能量的總損失，這些能量根據(jù)守恒定律，它不會自行消失而是轉(zhuǎn)化成了熱能，從而使油液的溫度升高，油溫過高，不僅使油的性質(zhì)發(fā)生變化，影響系統(tǒng)工作，而且會引起容積效率的下降，因此，油溫必須控制在一定的范圍內(nèi)，保證基本臂最大起重量 40個工作循環(huán)后，油箱內(nèi)液壓油的相對溫升在不加冷卻器的情況下，不超過 75°。5.3 工作循環(huán)周期 T起重機(jī)的一個工作循環(huán)包括起升、回轉(zhuǎn)、變幅、伸縮臂、下降、空載、回轉(zhuǎn)、裝料等工序。5.3.1 起升工序功率 N1=43KW，時(shí)間 t1=h/V式中：h—額定負(fù)載時(shí)的起升高度=基本臂的 60%，18h=9.21 60%=5.544m?V—起升工序速度，V=3.36m/min，則t =1s936.054?5.3.2 回轉(zhuǎn)工序功率： N 2=20KWsnTt 125.01???式中：n—回轉(zhuǎn)速度，n=2.5r/min5.3.3 變幅工序因?yàn)榈躅~定負(fù)載時(shí)，幅度不允許變大，所以 N3=0，t 3=05.3.4 下降工序N4=N1=40KW；t4=t1=99 s5.3.5 空載回轉(zhuǎn)N5=N2=20KW；t5=t2=12 s5.3.6 裝載工序N6=0，憑經(jīng)驗(yàn) t6=150 s5.3.7 伸縮工序 因吊額定載荷時(shí)是不變的，所以不能帶載伸縮，此工序不計(jì)算發(fā)熱。于是周期：T=t1+t2+t3+t4+t5+t6=99+12+0+99+12+150=372 s5.4 油泵損失所產(chǎn)生的熱能 H根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 P68公式（11-51）HP=N（1-η）×860（千卡/小時(shí)）式中：N—油泵的功率（KW）η 油泵的總效率5.4.1 主卷揚(yáng)產(chǎn)生的熱量吊額定負(fù)載時(shí)副卷揚(yáng)不工作H 升 =N（1-η）×860×t/T=43×（1-0.83）×860×118/372=1673（千卡/小時(shí)）19H 降 =H 升 =1673（千卡/小時(shí)）Hp1=H 升 +H 降 =3346（千卡/小時(shí)）5.4.2 回轉(zhuǎn)泵產(chǎn)生的熱量H 正回 =N（1-η）×860×t/T=20×（1-0.83）×860×12/372=94（千卡/小時(shí)）H 反回 =H 正回 =94（千卡/小時(shí)）Hp2=H 正回 +H 反回 =94×2=188（千卡/小時(shí)） 5.4.3 馬達(dá)產(chǎn)生的熱量HM=NM（1-η）×860（千卡/小時(shí)）式中：N M—馬達(dá)的功率η—馬達(dá)的總功率，η=0.95.4.4 起升馬達(dá)產(chǎn)生的熱量H 升 =N. η L（1-η）×860×t/T =43×0.931×（1-0.9）×860×99/372=916（千卡/小時(shí)）H 降 =H 升 =916（千卡/小時(shí)）HM1=H 升 +H 降 =916×2=1832（千卡/小時(shí)）5.4.5 回轉(zhuǎn)馬達(dá)產(chǎn)生的熱能H 正回 =N×η L×（1-η）×860×t/T=20×0.931×（1-0.9）×860×12/372=51（千卡/小時(shí)）H 反回 =H 正回 =51（千卡/小時(shí)）HM2=H 正回 +H 反回 =51×2=102（千卡/小時(shí)）5.4.6 管路產(chǎn)生的熱量管路發(fā)熱基本上可以與散熱冷卻相平衡，忽略不記。5.4.7 系統(tǒng)的總發(fā)熱量H=Hp1+Hp2+HM1+HM2=3346+188+1832+102=5468（千卡/小時(shí)）5.5 油箱散熱量油箱的散熱面積由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》下冊 P48公式（11-178）計(jì)算= =14.2230.65AV?3210.由熱平衡方程得公式：200(1)KAKAi it tCGCGHee??????????（17）式中：K—油箱的散熱系數(shù)，取為 13千卡/m 2.時(shí).℃（周圍通風(fēng)良好）C1—油的比熱，取為 0.5千卡/公斤.℃C2—鋼的比熱，取為 0.12千卡/公斤.℃γ—30 #精密機(jī)床液壓油的重度，γ=900 千卡/m 3G1—循環(huán)油的質(zhì)量G2—油箱散熱部分鋼板的質(zhì)量（千克）t—系統(tǒng)的工作時(shí)間3231×10 =2907.9Kg???V1 903??Kg41.3.214785A2 ??鋼p（鋼板厚度取為 3mm，即 δ=3mm）當(dāng)油與周圍空氣在開始工作時(shí)的溫度 Δτ 0時(shí)=29.62????????????te1782.503.412.43568? ??te56.?當(dāng)汽車起重機(jī)連續(xù)工作 40個工作循環(huán)時(shí)，其工作時(shí)間：（小時(shí)）.607t帶入得 ℃31???Δτ50℃所以，油箱溫升滿足要求 參考文獻(xiàn)[1] 徐灝．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 5[M] ．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992：3-746[2] 張質(zhì)文，虞和謙，王金諾，包起帆．起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊[M] ．北京：中國鐵道出版，19971-1116[3] 張利平．液壓氣動技術(shù)速查手冊[M] ．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007：1-644[4] 唐銀啟．工程機(jī)械液壓與液力技術(shù)．北京市：人民交通出版社 4, 2003[5] 編寫組．起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊． ［M］ ．北京：機(jī)械工業(yè)出版社．1980：1-111821[6] 陳作模、葛文杰．機(jī)械原理． ［M］ ．北京：高等教育出版社,2005[7] 張利平．液壓傳動系統(tǒng)及設(shè)計(jì)[M] ．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005：1-402[8] 張質(zhì)文等主編. 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊. 中國鐵道出版社, 1998 [9] 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謝在此論文撰寫過程中，要特別感謝向陽老師的指導(dǎo)與督促，同時(shí)感謝他的諒解與包容。沒有向陽老師的幫助也就沒有今天的這篇論文。求學(xué)歷程是艱苦的，但又是快樂的。22畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個系統(tǒng)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ?，設(shè)計(jì)量對我們本科生來說也挺大，這期間沒有老師的指導(dǎo)我們是很難單獨(dú)完成任務(wù)的。向陽老師的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、為人樸實(shí)的作風(fēng)給我留下了良好的印象。同時(shí)在這四年的學(xué)期中結(jié)識的各位生活和學(xué)習(xí)上的摯友讓我得到了人生最大的一筆財(cái)富。在此，也對他們表示衷心感謝。謝謝我的父母，沒有他們辛勤的付出也就沒有我的今天，在這一刻，將最崇高的敬意獻(xiàn)給你們！本文參考了大量的文獻(xiàn)資料，在此，向各學(xué)術(shù)界的前輩們致敬！