GKZ高空作業(yè)車液壓系統(tǒng)設(shè)計

GKZ高空作業(yè)車液壓系統(tǒng)設(shè)計,GKZ高空作業(yè)車液壓系統(tǒng)設(shè)計,gkz,高空作業(yè),液壓,系統(tǒng),設(shè)計 徐 州 師 范 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告及工作實施計劃 院 系　 機 電 工 程 學(xué) 院 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自化 年級 、 班級 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 開題報告日期 徐州師范大學(xué)教務(wù)處印制 填 表 須 知 1、開題報告由學(xué)生本人領(lǐng)取后，在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下填寫此表； 2、工作實施計劃應(yīng)由指導(dǎo)教師填寫； 3、本表一式三份，一份交院（系）教務(wù)部門，一份由教研室保存，一份裝訂到畢業(yè)設(shè)計（論文）資料袋中。 一、畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 設(shè)計（論文）題目 GKZ高空作業(yè)車液壓系統(tǒng)設(shè)計 研 究 方 向 課 題 來 源 國家 部委 省 市 廠礦 自選 備注 √ 課 題 類 型 理論 研究 應(yīng)用 研究 工程 技術(shù) 跨學(xué)科 研 究 其他 √ 一、 課題綜述及研究意義 高空作業(yè)車作為一種工程機械設(shè)備，目前廣泛應(yīng)用在船舶、建筑、市政建設(shè)、消防、港口等行業(yè)，有著廣闊的發(fā)展前景。我國高空作業(yè)機械的生產(chǎn)于20世紀(jì)70年代末開始起步，發(fā)展較快?，F(xiàn)今，高空作業(yè)車已發(fā)展到其作業(yè)高度最高已到達(dá)72m(BRONTO公司生產(chǎn))，且作業(yè)車的可靠性、安全性、舒適性、操作方便和簡單的直接性等方面都有較大提高。 本課題以徐州海倫哲工程機械有限公司研制開發(fā) “GKZ14型高空作業(yè)車” 為研究對象，對該車上的液壓系統(tǒng)系統(tǒng)進行設(shè)計。 此型號高空作業(yè)車除高空作業(yè)機構(gòu)外還設(shè)有起重裝置，一機多用。液壓系統(tǒng)設(shè)計在高空作業(yè)車的設(shè)計里占重要地位，例如起重工件裝置主要由起升，變幅，吊臂升縮和回轉(zhuǎn)等機構(gòu)組成，這些機構(gòu)都靠液壓系統(tǒng)驅(qū)動，實現(xiàn)作業(yè)要求。 從安全性、可靠性角度看高空車不同于一般的工程機械, 其特點是作業(yè)頻率不高, 負(fù)荷較小, 但要求安全性, 可靠性較高。因此, 高空車液壓系統(tǒng)應(yīng)具備緊急停止裝置。高空車在各執(zhí)行機構(gòu)動作的終點位置設(shè)限位裝置, 尤其是對于折疊臂式及混合臂式的高空車應(yīng)設(shè)中臂限位裝置, 以確保整車的穩(wěn)定性。高空車的變幅系統(tǒng)和伸縮系統(tǒng)的速度必須加以控制, 以防止產(chǎn)生“超速”現(xiàn)象。在高空車的下車支腿液壓系統(tǒng)中, 還須防止“軟腿”及“掉腿”現(xiàn)象。 因此，為保證高空作業(yè)車的工作穩(wěn)定、可靠、安全，作業(yè)靈活，效率高，設(shè)計出優(yōu)良的液壓系統(tǒng)就顯得尤為重要。 二、課題擬采取的研究方法和技術(shù)路線 本課題 “GKZ14型高空作業(yè)車” 為研究對象，對該車的重要組成部分----液壓系統(tǒng)進行設(shè)計和研究，以實現(xiàn)高空作業(yè)車的工作穩(wěn)定、可靠、安全。主要研究過程如下： 1、收集、分析、消化原始資料 ，了解熟悉目前高空作業(yè)車液壓系統(tǒng)的現(xiàn)狀，控制方法，主要的元器件及有關(guān)技術(shù)參數(shù)分析存在的問題。 2、液壓系統(tǒng)設(shè)計 確定液壓系統(tǒng)方案 確定液壓系統(tǒng)控制方式 液壓元器件的選擇和有關(guān)計算 3、繪制標(biāo)準(zhǔn)液壓系統(tǒng)工作圖 三、主要參考文獻 1.王積偉等，液壓與氣壓傳動第二版，機械工業(yè)出版社，2005年 2.單斗液壓挖掘機第二版、同濟大學(xué)主編，中國建筑工業(yè)出版社 1986年12月 3.曹善華等:單斗挖掘機，機械工業(yè)出版社，1989年11月 4.乾孝保;液壓挖掘機的節(jié)能措施，1986 5.計算機輔助設(shè)計，機械工業(yè)出版社，1994年10月 6.機械設(shè)計，西北工業(yè)大學(xué)機械原理教研室編，高等教育出版社 7.機械設(shè)計手冊編委會,機械設(shè)計手冊1,機械工業(yè)出版社,2004年8月 8.機械設(shè)計手冊編委會,機械設(shè)計手冊4,機械工業(yè)出版社,2004年8月 9.何存興:液壓元件華中工學(xué)院，機械工業(yè)出版社，1984年10月 10.黎啟柏等：液壓元拌手冊，冶金工業(yè)出版社，機械工業(yè)出版社 11.機械工程師手冊，機械工業(yè)出版社，2000年5月 12.液壓傳動，哈爾濱工業(yè)大學(xué)液壓教研室編 1975年10月 13.周秋等:現(xiàn)代工程機械應(yīng)用技術(shù)，長沙，國防科技人學(xué)出版社 14.陳強業(yè)，苗臻光.工程機械，機械工業(yè)出版社，1993 15.唐經(jīng)世.工程機械.中國鐵道出版社，1996 16.劉希平.工程機械構(gòu)造圖冊.機械工業(yè)出版社，1990 17.鄭訓(xùn)，劉杰.工程機械性能.人民交通出版社，1998 18.齊占慶，機床電器控制技術(shù)，機械工業(yè)出版社，2006 19.GRITFIN M J .Evaluation of vibration with respect to human response.SAE860047. 20.Mike Gunderloy，Mary Chipman.SQL Server7:In Record Time. 二、畢業(yè)設(shè)計（論文）工作實施計劃 （一）畢業(yè)設(shè)計（論文）的理論分析與軟硬件要求及其應(yīng)達(dá)到的水平與結(jié)果 本課題 “GKZ14型高空作業(yè)車” 為研究對象，對該車的重要組 成部分----液壓系統(tǒng)進行設(shè)計和研究。 設(shè)計中，首先應(yīng)分析該型作業(yè)車的作業(yè)方式、性能指標(biāo)及各種安全方面的要求，制定出合理的液壓系統(tǒng)方案以使工作臂和支腿實現(xiàn)預(yù)定的運動，保證作業(yè)車安全可靠的運行。要求計算準(zhǔn)確、可靠，各元器件選擇合理；系統(tǒng)原理圖清晰，工作原理明確。 要能綜合運用所學(xué)理論知識，分析實際問題，并提出解決方案。掌握現(xiàn)代設(shè)計的基本理論和方法，充分利用計算機輔助設(shè)計。 提高資料情報的收集整理能力，充分發(fā)惲圖書資料的作用。 加強英文資料的收集翻譯能力，至少能閱讀并翻譯一篇以上的與本課題有關(guān)的英文文獻。 （二）畢業(yè)設(shè)計（論文）工作進度與安排 起訖日期 工 作 內(nèi) 容 和 要 求 備 注 07.04.09~07.04.15 確定設(shè)計題目、填寫立題卡和開題報告 07.04.16~07.04.22 查閱資料，明確設(shè)計方向，有完整的思路 07.04.23~07.05.06 完成液壓部分相關(guān)參數(shù)的確定和元器件型號的選擇 07.05.7~07.05.10 完成液壓系統(tǒng)圖 07.05.11~07.05.27 完成畢業(yè)論文 07.05.28~07.06.10 整理資料準(zhǔn)備答辯 設(shè)計說明書 三、對開題報告的審閱意見 指導(dǎo)教師綜合意見 課題以“GKZ14型高空作業(yè)車” 為研究對象，對該車的液壓系統(tǒng)進行設(shè)計和研究，首先分析該型作業(yè)車的作業(yè)方式、性能指標(biāo)及各種安全方面的要求，制定出合理的液壓系統(tǒng)方案以使工作臂和支腿實現(xiàn)預(yù)定的運動，保證作業(yè)車安全可靠的運行。 課題在選題上貼近生產(chǎn)實際，有一定的生產(chǎn)應(yīng)用價值。課題難度適中，研究內(nèi)容清楚明確；所采用的研究方法和技術(shù)路線切實可行；工作進度安排詳細(xì)合理。 同意開題！ 指導(dǎo)教師（簽名） 年 月 日 開題報告審議意見 教研室主任（簽名） 年 月 日 院 系 意 見 教 學(xué) 院 長（簽名） 年 月 日 目錄 摘要……………………………………………………………………………………1 Abstract………………………………………………………………………………2 前言……………………………………………………………………………………3 第1章 緒論 …………………………………………………………………………4 1.1 高空作業(yè)車的發(fā)展?fàn)顩r……………………………………………………4 1.2 課題的來源和意義…………………………………………………………4 1.3 基本參數(shù)及主要技術(shù)性能指標(biāo)……………………………………………5 第2章 液壓系統(tǒng)設(shè)計 ………………………………………………………………8 2.1 液壓系統(tǒng)的構(gòu)成……………………………………………………………8 2.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計概述…………………………………………………………8 2.3 設(shè)計依據(jù)……………………………………………………………………8 2.4 主要機構(gòu)簡述………………………………………………………………9 2.5 主要工作機構(gòu)液壓回路設(shè)計 ……………………………………………10 2.5.1 高空作業(yè)車起升機構(gòu)的液壓回路設(shè)計 ………………………………10 2.5.2 高空作業(yè)車吊臂伸縮機構(gòu)液壓回路設(shè)計 ……………………………12 2.5.3 高空作業(yè)車回轉(zhuǎn)機構(gòu)液壓回路 ………………………………………12 2.5.4 高空作業(yè)車變幅機構(gòu)液壓回路設(shè)計 …………………………………13 2.6 整體液壓回路設(shè)計 ………………………………………………………14 第3章 高空作業(yè)部分液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算………………………………………18 3.1 上臂油缸的設(shè)計 …………………………………………………………18 3.1.1 確定液壓缸類型和安裝方式 …………………………………………18 3.1.2 確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸 ……………………………18 3.2 下臂油缸的設(shè)計計算 ……………………………………………………23 3.2.1 確定液壓缸類型和安裝方式 …………………………………………23 3.2.2 確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸 ……………………………23 3.3 回轉(zhuǎn)機構(gòu)液壓馬達(dá)設(shè)計 …………………………………………………28 3.3.1 轉(zhuǎn)矩計算 ………………………………………………………………28 第4章 起重機構(gòu)的液壓部分設(shè)計…………………………………………………31 4.1 伸縮機構(gòu)液壓缸設(shè)計 ……………………………………………………31 4.1.1 確定液壓缸類型和安裝方式 …………………………………………31 4.1.2 確定伸縮液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸 ………………………31 4.2 起升機構(gòu)液壓馬達(dá)設(shè)計計算 ……………………………………………34 第5章 液壓泵的確定………………………………………………………………36 5.1 液壓泵的主要技術(shù)參數(shù) …………………………………………………36 5.1.1 主要技術(shù)參數(shù) …………………………………………………………36 5.1.2 各種泵的比較 …………………………………………………………36 5.2 液壓泵的確定 ……………………………………………………………37 5.3 油箱的選擇 ………………………………………………………………39 第6章 支腿液壓回路簡介…………………………………………………………40 總結(jié) …………………………………………………………………………………41 后記 …………………………………………………………………………………42 參考文獻 ……………………………………………………………………………43 高空作業(yè)車液壓系統(tǒng)設(shè)計 摘要 高空作業(yè)車是將高空作業(yè)人員和必要的工具送至空中，并提供工作人員空中作業(yè)場所的機械。起重機是一種能在一定范圍內(nèi)垂直起升和水平移動物品的機械，動作間歇性和作業(yè)循環(huán)性是起重機工作的特點。 本次設(shè)計以徐州海倫哲工程機械有限公司研制開發(fā)的“GKZ14型高空作業(yè)車”為研究對象，對該車上的液壓系統(tǒng)進行設(shè)計。此型號高空作業(yè)車除高空作業(yè)機構(gòu)外還設(shè)有起重裝置，一機多用。 高空作業(yè)部分主要是指控制上下臂變幅運動的液壓缸，控制上下臂回轉(zhuǎn)運動的液壓馬達(dá)。起重部分主要是控制伸縮臂伸縮運動的液壓缸，以及控制起重鋼絲繩收進放出的液壓馬達(dá)。本文著重高空作業(yè)機構(gòu)的變幅液壓缸和回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)設(shè)計，簡略起重機構(gòu)。文中詳細(xì)記錄了高空作業(yè)機構(gòu)上臂液壓缸的設(shè)計過程,簡略設(shè)計下臂液壓缸以及起重機構(gòu)部分的伸縮液壓缸;記錄了高空作業(yè)部分回轉(zhuǎn)機構(gòu)的液壓馬達(dá)和起重部分起升機構(gòu)的液壓馬達(dá)的設(shè)計選型過程，以及液壓泵，油箱的選型過程。在確定液壓系統(tǒng)元件參數(shù)的基礎(chǔ)上，完成了液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算。 關(guān)鍵詞: 高空作業(yè)車；起重機構(gòu)；液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計；液壓缸；液壓馬達(dá) Abstract The aerial platform vehicle sends high rise operation personnel and the tool of the necessity to the air, and provide the staff member with the high rise operation amenity machine.The derrick is a kind of machine that cans be perpendicular in the certain scope to rise to rise to move a product with level, the action by fits and starts and the homework circulation are the characteristicses of the derrick work, can press the main use and the structure characteristic classification. The high rise operation mechanism mainly is the fluid cylinder that the control points a top and bottom arm to luffe, and the hydranlic moter to control top and bottom arm turns around.Jack mechanism mainly is a control flexible sport of flexible arm of the liquid press an urn, rise a heavy steel wire rope to accept into let out of the liquid press motor.This text emphasizes high rise operation mechanism to become a liquid to press an urn and turns round design, Chine is a jack mechanism slightly.Recorded high empty homework organization parts of upper arm liquids to press the design process of the urn in detail in the text, Chien designed slightly the arm liquid press the flexible liquid of the urn and the jack mechanism part to press an urn.It recorded high rise operation mechanism to turn round the liquid of the organization to press motor and rise heavy part to rise to rise the design that the liquid of the organization presses motor to choose a process in the text, and the liquid press a pump, the fuel tank chooses a process.Base on the system component parameter in hydranlic , completed the designion and calculation of the hydranlic system. Keywords: aerial platform vehicle;jack mechanism ;hydranlic system design;fluid cylinder;hydrauhc motor. 前 言 高空作業(yè)車和起重機都廣泛應(yīng)用在船舶、建筑、市政建設(shè)、消防、港口等行業(yè)，有著廣闊的發(fā)展前景。本次設(shè)計以徐州海倫哲工程機械有限公司研制開發(fā) “GKZ14型高空作業(yè)車” 為研究對象，對該車上的液壓系統(tǒng)進行設(shè)計。此型號高空作業(yè)車除高空作業(yè)機構(gòu)外還設(shè)有起重裝置，一機多用。 液壓傳動是以流體（液壓液）作為工作介質(zhì)對能量進行傳遞和控制的一種傳動形式，對于機械傳動來說，它是一門新技術(shù)。但如從1650年帕斯卡提出靜壓傳遞原理，1850年開始英國將帕斯卡原理先后應(yīng)用于液壓起重機、壓力機等算起，也已有二三百年的歷史了。而液壓傳動在工業(yè)上的真正推廣使用，則是在20世紀(jì)中葉以后的事。近幾十年來，隨著微電子和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，且滲透到液壓技術(shù)之中并與之緊密結(jié)合，使其應(yīng)用領(lǐng)域遍及到各個工業(yè)部門，已成為實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化、提高勞動生產(chǎn)率等必不可少的重要手段之一。 本文共分六章，主要內(nèi)容有：高空作業(yè)車發(fā)展?fàn)顩r；課題來源；液壓系統(tǒng)設(shè)計概述；液壓系統(tǒng)的構(gòu)成；主要工作機構(gòu)液壓回路的設(shè)計；整體液壓回路設(shè)計；上臂油缸的設(shè)計計算；下臂油缸的設(shè)計計算；回轉(zhuǎn)機構(gòu)液壓馬達(dá)設(shè)計；伸縮機構(gòu)液壓缸設(shè)計；起升機構(gòu)液壓馬達(dá)設(shè)計計算等。其中著重高空作業(yè)機構(gòu)的變幅液壓缸和回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)設(shè)計，簡略起重機構(gòu)的伸縮液壓缸和起升液壓馬達(dá)。液壓部分的設(shè)計計算主要要考慮動作的實現(xiàn)、泄漏、安全、經(jīng)濟性等方面的問題，由于時間能力等方面的限制，在此次實際過程中考慮的問題不是很周全。 在設(shè)計過程中，以《機械設(shè)計手冊4》、《起重機設(shè)計手冊》為根本，參考相關(guān)方面的教材、書籍以及論文。 在此次設(shè)計中，遇到很多問題，動作的實現(xiàn)，油路的設(shè)計，液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)矩的計算等，在指導(dǎo)老師蔣紅旗老師的指導(dǎo)和幫助下，順利解決了這些問題，在此謹(jǐn)致忠心的感謝。 由于學(xué)生水平有限，本文錯誤之處和不妥之處必定不少，敬請老師批評指正。 第1章 緒 論 1.1 高空作業(yè)車的發(fā)展?fàn)顩r 高空作業(yè)車是用于電力、通信線路工程安裝和維修的專用車輛。作為一種工程機械設(shè)備，目前廣泛應(yīng)用在船舶、建筑、市政建設(shè)、消防、港口等行業(yè)，有著廣闊的發(fā)展前景。我國高空作業(yè)機械的生產(chǎn)于20世紀(jì)70年代末開始起步，發(fā)展較快。現(xiàn)今，高空作業(yè)車已發(fā)展到其作業(yè)高度最高已到達(dá)72m(BRONTO公司生產(chǎn))，且作業(yè)車的可靠性、安全性、舒適性、操作方便和簡單的直接性等方面都有較大提高。在高空作業(yè)車輛中,空中作業(yè)的人機安全是十分重要的。隨著經(jīng)濟技術(shù)的快速發(fā)展，國內(nèi)外起重機市場對起重機大型產(chǎn)品的需求越來越大；我國近幾年來通過實行積極的財政政策和內(nèi)需拉動等手段，加強和改善宏觀調(diào)控，集中必要力量建設(shè)一批大型工程，液壓汽車起重機和高空作業(yè)車將有廣闊的應(yīng)用前景，將產(chǎn)生巨大的社會經(jīng)濟效益。目前國內(nèi)使用的高空作業(yè)車大多采用吊籃式車輛, 工作時需設(shè)有專用支腿, 且在設(shè)計中必須考慮其穩(wěn)定性。而直升式高空作業(yè)車無需專用支腿, 工作相對穩(wěn)定可靠, 已逐步在城市的通信、電纜的安裝和維護作業(yè)中得到應(yīng)用[1]。 高空作業(yè)車輛升降機構(gòu)的穩(wěn)定可靠是實現(xiàn)安全作業(yè)的必要條件之一,這類設(shè)備的升降機構(gòu)大多采用臂式(如市政工程車輛、汽車起重機、飛機除冰車等)或剪式(如飛機食品車、殘疾旅客登機車等) 升降機構(gòu),采用液壓缸作為升降驅(qū)動力,液壓缸需要隨升降機構(gòu)運動,因此液壓缸與液壓主回路須使用液壓膠管連接。此時液壓缸既作為升降時的動力,又作為施工作業(yè)時升降機構(gòu)的支撐構(gòu)件,因此液壓缸及其連接管路對于整個系統(tǒng)安全起著非常重要的作用。 1.2 課題的來源和意義 本課題以徐州海倫哲工程機械有限公司研制開發(fā) “GKZ14型高空作業(yè)車” 為研究對象，對該車上的液壓系統(tǒng)進行設(shè)計。 此型號高空作業(yè)車除高空作業(yè)機構(gòu)外還設(shè)有起重裝置，一機多用。液壓系統(tǒng)設(shè)計在高空作業(yè)車的設(shè)計里占重要地位，例如起重工件裝置主要由起升，變幅，吊臂升縮和回轉(zhuǎn)等機構(gòu)組成，這些機構(gòu)都靠液壓系統(tǒng)驅(qū)動，實現(xiàn)作業(yè)要求。液壓系統(tǒng)元件的類型可分為動力元件，控制元件，執(zhí)行元件，輔助元件等[2]。隨著經(jīng)濟技術(shù)的快速發(fā)展，國內(nèi)外起重機市場和高空作業(yè)車市場對這兩種產(chǎn)品的需求越來越大，我國近年來通過實行積極的財政政策和內(nèi)需拉動等手段，加強和改善宏觀調(diào)控，集中必要力量建設(shè)一批大型工程，“GKZ14型高空作業(yè)車”將有廣闊的應(yīng)用前景，將產(chǎn)生巨大的社會經(jīng)濟效益。 液壓系統(tǒng)設(shè)計在整個高空作業(yè)車的設(shè)計里具有重要的意義，它使整個機器實現(xiàn)自動化。其中安全性等方面的考慮，設(shè)計更是減少了故障的發(fā)生，相當(dāng)程度上確保運行該高空作業(yè)車的工人的安全。 1.3 基本參數(shù)及主要技術(shù)性能指標(biāo) 作業(yè)車行駛狀態(tài)主要技術(shù)參數(shù)（表一）： 類別 項目 單位 數(shù)值 江鈴（五十鈴） 躍進 尺寸參數(shù) 總長 7170 總寬 1942 1952 總高 2860 質(zhì)量參數(shù) 乘坐人數(shù)（含駕駛員） 人 6 總質(zhì)量 4370 5020 軸荷 前橋 1720 1980 后橋 2650 3040 行駛參數(shù) 最高行駛速度 90 80 縱向通過角 27 橫向通過角 17 最小離地間隙 190 接近角 22 30 離去角 12 13 （表一） 作業(yè)車作業(yè)狀態(tài)主要技術(shù)參數(shù)（見表二）： 類 別 項 目 單 位 數(shù) 據(jù) 主 要 性 能 參 數(shù) 平臺額定載荷 200 平臺最大作業(yè)高度 14 平臺最大作業(yè)高度時作業(yè)幅度 1.9 平臺最大作業(yè)幅度 5.6 平臺最大作業(yè)幅度時作業(yè)高度 7.7 最大起重量 1300 最大起升高度 9 回轉(zhuǎn)速度 0--2 支腿收放時間 收 80 放 80 下臂變幅時間 40 上臂變幅時間 40 伸縮臂全伸時間 30 單繩起升速度 0--40 (表二) 高空作業(yè)車平臺作業(yè)工作狀態(tài)圖： （圖1.1） 第2章 液壓系統(tǒng)設(shè)計 2.1 液壓系統(tǒng)的構(gòu)成 GKZ系列車型采用折疊式工作臂結(jié)構(gòu)，工作裝置為液壓驅(qū)動，360全回轉(zhuǎn)。除高空作業(yè)機構(gòu)外，GKZ系列車型還設(shè)有起重裝置，一機多用。該系列車分為底盤（簡稱下車）和起重工作裝置、高空作業(yè)裝置（簡稱上車）兩大部分。底盤的作用在于轉(zhuǎn)移整機裝置的作業(yè)場所，在起重或高空作業(yè)時用于支承上車，保持整機的穩(wěn)定。起重工作裝置和高空作業(yè)裝置主要由起升、變幅、吊臂伸縮和回轉(zhuǎn)等機構(gòu)組成，起升機構(gòu)和吊臂伸縮機構(gòu)屬于起重裝置部分, 變幅機構(gòu)和回轉(zhuǎn)機構(gòu)屬于高空作業(yè)裝置部分，這些機構(gòu)都靠液壓系統(tǒng)驅(qū)動，實現(xiàn)作業(yè)要求。液壓系統(tǒng)元件按構(gòu)成類型可以分為動力元件、執(zhí)行元件和輔助元件等。在此次液壓系統(tǒng)設(shè)計過程中，將構(gòu)成作業(yè)車主要工作機構(gòu)的液壓回路分成起升機構(gòu)、變幅機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、吊臂伸縮機構(gòu)和支腿收放這幾部分。其中起升機構(gòu)和回轉(zhuǎn)機構(gòu)由液壓馬達(dá)控制，吊臂伸縮機構(gòu)和上下吊臂的變幅由液壓缸控制,在此次設(shè)計中主要是對這兩部分進行液壓設(shè)計，而支腿是用于支撐整機，同時調(diào)整整機平衡，支腿收放部分的液壓設(shè)計在此次設(shè)計中不加以考慮。 2.2液壓系統(tǒng)設(shè)計概述 液壓系統(tǒng)有傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)之分,本次設(shè)計中所說的系統(tǒng)設(shè)計主要是針對傳動系統(tǒng)設(shè)計而言,主要是確定整個高空作業(yè)車的液壓回路,以及其間主要執(zhí)行元件、控制元件等的主要尺寸和基本性能參數(shù)。其實從結(jié)構(gòu)組成和工作原理來看，傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)并無本質(zhì)上的區(qū)別，僅僅一類以傳遞動力為主，追求傳動特性的完善，其執(zhí)行元件用來驅(qū)動某個控制元件的操縱裝置（例如液壓泵、液壓馬達(dá)的變量機構(gòu)、控制閥的閥心等）而已。因此，傳動系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容和方法只需略做調(diào)整，即可直接用于控制系統(tǒng)的設(shè)計。 系統(tǒng)的設(shè)計除應(yīng)滿足主機要求的功能和性能外，還必須考慮符合質(zhì)量輕、體積小、成本低、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、使用維護方便等一般要求及工作可靠這一特別重要的要求。 系統(tǒng)設(shè)計的出發(fā)點，可以是充分發(fā)揮其組成元件的工作性能，也可以是著重追求其工作狀態(tài)的絕對可靠。前者著眼于效能，后者著眼于安全；實際的設(shè)計工作則常常是這兩種觀點不同程度的組合，考慮具體要求不同而有所側(cè)重[3]。 2.3 設(shè)計依據(jù) 此次液壓系統(tǒng)設(shè)計以徐州海倫哲工程機械有限公司研制開發(fā) “GKZ14型高空作業(yè)車” 為模版，主要依據(jù)《機械設(shè)計手冊4》里液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計步驟和方法[4]，以及《起重機機設(shè)計手冊》里起重機液壓部分設(shè)計步驟和方法。 2.4 主要機構(gòu)簡述 一 高空作業(yè)工作臂 高空作業(yè)工作臂包括上臂和下臂。行駛狀態(tài)時，兩節(jié)工作臂折疊在一起，進行高空作業(yè)時，兩節(jié)工作臂分別由上下臂油缸舉升伸展至一定角度，將工作人員送至工作位置。上臂和下臂、下臂和轉(zhuǎn)臺鉸接處設(shè)有專門的滑動軸承,保證工作臂轉(zhuǎn)動時阻力小,運動平穩(wěn)。 二 起重工作臂 起重工作臂由基本臂和伸縮臂組成。高空作業(yè)工作臂兼做起重基本臂。伸縮臂由伸縮油缸控制，不工作時，回縮至基本臂內(nèi)部，進行起重作業(yè)時，伸縮臂根據(jù)需要的起重幅度和起升高度進行伸縮。 三 工作平臺（工作吊籃） 工作平臺的作用是將高空作業(yè)人員和必要的工具送至空中，并作為工作人員空中作業(yè)的場所。GKZ系列車型的工作平臺采用鋼管焊接框架結(jié)構(gòu)，周圍設(shè)有護欄，右側(cè)護欄開有側(cè)門，方便人員進出，平臺底板采用防滑的花紋鋁板，平臺周圈下部設(shè)有護圍，防止工具和其它物品掉落。 四 回轉(zhuǎn)機構(gòu) 回轉(zhuǎn)機構(gòu)由液壓馬達(dá)、回轉(zhuǎn)減速機以及回轉(zhuǎn)小齒輪、回轉(zhuǎn)支承等組成。進行回轉(zhuǎn)時，液壓馬達(dá)輸出動力，通過回轉(zhuǎn)減速機減速后帶動輸出軸上的小齒輪旋轉(zhuǎn)，小齒輪與回轉(zhuǎn)支承的齒圈嚙合，由于回轉(zhuǎn)支承的齒圈與車架剛性連接，因而回轉(zhuǎn)減速機帶動與之相連的轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)。 五 起升機構(gòu) 起升機構(gòu)由液壓馬達(dá)和起升減速機組成。其工作原理是：起升液壓馬達(dá)驅(qū)動起升減速機旋轉(zhuǎn)，帶動滾筒將鋼絲繩收進或放出，實現(xiàn)重物的提升和下降。 六 動力系統(tǒng) GKZ系列作業(yè)車高空作業(yè)和起重作業(yè)動力源為底盤發(fā)動機，其動力由取力器從底盤變速箱取出。取力器和變速箱之間的動力傳遞由機械式操縱系統(tǒng)控制，平時取力器與變速箱取力齒輪處于斷開狀態(tài)，當(dāng)進行高空作業(yè)或起重作業(yè)時，操縱拉桿使取力器的滑移齒輪與變速箱的輸出取力齒輪嚙合，取力器輸出軸帶動油泵工作，從而將發(fā)動機的機械能轉(zhuǎn)為液壓能，為系統(tǒng)提供動力。 在行駛狀態(tài)時，務(wù)必將取力器脫開。 七 中心回轉(zhuǎn)接頭 中心回轉(zhuǎn)接頭由導(dǎo)電滑環(huán)、液壓滑環(huán)兩部分組成，它的作用是當(dāng)作業(yè)車進行回轉(zhuǎn)動作時，作業(yè)車轉(zhuǎn)動部分與固定部分的電路及液壓油路始終暢通。 八 液壓系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)采用定量齒輪泵供油，系統(tǒng)工作壓力為16MPa，油路中設(shè)有安全溢流閥，保證系統(tǒng)安全。 液壓系統(tǒng)通過電液比例流量閥對工作臂油缸、回轉(zhuǎn)馬達(dá)和卷揚馬達(dá)供油，供油量大小由比例閥控制，輸出流量和負(fù)荷變化無關(guān)，可使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定的工作速度，并且能夠?qū)崿F(xiàn)無級調(diào)速。系統(tǒng)工作壓力由電磁溢流閥調(diào)定。 支腿的收放由下車多路換向閥控制，下車多路換向閥可對個支腿的進回油分別控制，因此各支腿的伸縮量均可單獨調(diào)節(jié)，使作業(yè)車能適應(yīng)不同的路面狀況。 為了增加液壓系統(tǒng)的安全性，在下車附設(shè)了手動泵作為應(yīng)急液壓源，當(dāng)主動力源發(fā)生故障時，可用手動泵壓桿操縱手動泵收回工作臂。 九 電器系統(tǒng) 電氣系統(tǒng)包括示廊燈、警示燈、照明燈（可選件）等燈具、上臂限位系統(tǒng)、下臂限位系統(tǒng)、上下車互鎖系統(tǒng)、蜂鳴器、轉(zhuǎn)臺控制箱和吊籃控制箱等部分。 示廊燈和汽車行車燈并聯(lián)，表示該車的輪廓。警示燈為夜間工作時顯示吊籃位置，提醒過往車輛和行人。照明燈在夜間工作時起照明作用。 當(dāng)支腿油缸支起，下臂離開原始位置后，系統(tǒng)自動切斷支腿油缸的回油油路，確保高空作業(yè)時支腿油缸不會因誤操作而收回。 上、下臂限位行程開關(guān)限制上、下臂最大仰角，當(dāng)工作臂舉升至最大仰角時，行程開關(guān)自動接通蜂鳴器，提醒操作者注意，同時系統(tǒng)切斷油缸進油路，使工作臂不能繼續(xù)舉升，但工作臂的下落不受影響。 蜂鳴器受蜂鳴器按鈕和上、下臂限位行程開關(guān)控制，在作業(yè)車開始作業(yè)及工作臂處于極限位置時起警示作用。 轉(zhuǎn)臺控制箱與吊籃控制箱的設(shè)置，使得全車即可在轉(zhuǎn)臺處操作，又可在吊籃處操作，兩處操作具有互鎖功能，不能在兩處同時對高空作業(yè)車進行操作。 2.5 主要工作機構(gòu)液壓回路的設(shè)計 2.5.1高空作業(yè)車起升機構(gòu)的液壓回路設(shè)計 (1) 動作分析 起升機構(gòu)由液壓馬達(dá)和起升減速機組成。起升液壓馬達(dá)驅(qū)動起升減速機旋轉(zhuǎn)，帶動滾筒將鋼絲繩收進或放出，實現(xiàn)重物的提升和下降。 (2) 液壓回路設(shè)計 (圖2.5.1) 1—液壓泵；2—油缸；3—換向閥；4—梭閥；5—單向節(jié)流閥；6--制動器液壓缸；7—平衡閥；8—起升機構(gòu)液壓馬達(dá)。 換向閥：利用閥心在閥體中的相對運動，使流液的通路接通、關(guān)斷，或改變流動方向，從而使執(zhí)行元件啟動、停止或改變運動方向。 梭閥：梭閥相當(dāng)于有兩個單向閥組合而成，有兩個輸入口和一個輸出口，在液壓回路中起邏輯“或”的作用。 單向節(jié)流閥：正向流動時起單向閥作用，反向流動時起節(jié)流閥作用。 平衡閥：可使運動速度不受載荷變化的影響，保持穩(wěn)定，附加的單向閥功能，密封性好，在管路損壞或制動失靈時，可防止重物自由下落造成事故。 制動器：制動器一般都采用常閉式，即向制動器供壓力油時，制動器打開，反之，則在彈簧力作用下使馬達(dá)制動[5]。 以下開始分析動作控制過程： 如圖(2.5.1)所示，換向閥3置于右位時，壓力油經(jīng)梭閥4、單向節(jié)流閥5進入制動器液壓缸6，制動器松開。液壓油同時經(jīng)平衡閥7中的單向閥進入起升機構(gòu)液壓馬達(dá)8，驅(qū)動其轉(zhuǎn)動，使吊重起升?？繂蜗蚬?jié)流閥5的節(jié)流作用，制動器松開較起升機構(gòu)液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)滯后，避免吊重在起升驅(qū)動力矩未充分建立前下溜（“溜鉤”）。 換向閥3置于左位時，液壓油直接進入起升機構(gòu)液壓馬達(dá)的另一腔，同時經(jīng)梭閥4、單向節(jié)流閥5進入制動器液壓缸6，松開制動器，液壓馬達(dá)反轉(zhuǎn)，吊重放下。此時，平衡閥7的遠(yuǎn)控口受到壓力油的作用，推動平衡閥的閥芯，調(diào)節(jié)其開度，使吊重平穩(wěn)下落。 換向閥3處在中位時，整個回路卸荷，制動器液壓缸6在自身彈簧和單向節(jié)流閥5的作用下迅速剎住液壓馬達(dá)。這樣，即使液壓馬達(dá)有內(nèi)泄露也能保證吊重被迅速制動住，實現(xiàn)空中可靠懸?；蚓臀?。 (3) 優(yōu)缺點分析 這種液壓回路只能靠調(diào)節(jié)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和換向閥開度的節(jié)流作用來調(diào)速，調(diào)速范圍小，能耗大，但它簡單，容易配置，適宜用于這種中小型起重車。 2.5.2高空作業(yè)車吊臂伸縮機構(gòu)液壓回路設(shè)計 (1) 動作分析 該高空作業(yè)車工作下臂兼做起重基本臂，伸縮臂由伸縮油缸控制，不工作時，回縮至基本臂內(nèi)部，進行起重作業(yè)時，伸縮臂根據(jù)需要的起重幅度和起升高度進行伸縮。該伸縮臂式起重機可采用單液壓缸或雙液壓缸變軸，變幅機構(gòu)由液壓馬達(dá)驅(qū)動，其液壓回路與起升機構(gòu)相同。 (2) 液壓回路設(shè)計 此處吊臂伸縮機構(gòu)的液壓回路設(shè)計省略。 2.5.3高空作業(yè)車回轉(zhuǎn)機構(gòu)液壓回路 (1) 動作分析 進行回轉(zhuǎn)時，液壓馬達(dá)輸出動力，通過回轉(zhuǎn)減速機減速后帶動輸出軸上的小齒輪旋轉(zhuǎn)，小齒輪與回轉(zhuǎn)支承的齒圈嚙合，由于回轉(zhuǎn)支承的齒圈與車架剛性連接，因而回轉(zhuǎn)減速機帶動與之相連的轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)[6]。 (2) 液壓回路設(shè)計 （圖2.5.2） 電磁換向閥：電磁換向閥借助于電磁鐵吸力推動閥心動作來改變流液流向。 梭閥：梭閥相當(dāng)于有兩個單向閥組合而成，有兩個輸入口和一個輸出口，在液壓回路中起邏輯“或”的作用。 單向節(jié)流閥：正向流動時起單向閥作用，反向流動時起節(jié)流閥作用。 制動器：制動器一般都采用常閉式，即向制動器供壓力油時，制動器打開，反之，則在彈簧力作用下使馬達(dá)制動。 控制過程分析如下： 如圖(2.5.2)所示，換向閥置于右位時，壓力油經(jīng)梭閥進入制動器液壓缸，制動器松開。液壓油同時經(jīng)平衡閥中的單向閥進入回轉(zhuǎn)機構(gòu)液壓馬達(dá)，驅(qū)動其轉(zhuǎn)動，使吊臂回轉(zhuǎn)。 換向閥置于左位時，液壓油經(jīng)單向節(jié)流閥進入回轉(zhuǎn)機構(gòu)液壓馬達(dá)的另一腔，同時經(jīng)梭閥進入制動器液壓缸，松開制動器，液壓馬達(dá)反轉(zhuǎn)。 換向閥處在中位時，整個回路卸荷，制動器液壓缸在自身彈簧的作用下迅速剎住液壓馬達(dá)。這樣，即使液壓馬達(dá)有內(nèi)泄露也能保證吊臂被迅速制動住[13]。 2.5.4高空作業(yè)車變幅機構(gòu)液壓回路設(shè)計 (1) 動作分析 行駛狀態(tài)時，兩節(jié)工作臂折疊在一起，進行高空作業(yè)時，兩節(jié)工作臂分別由上下臂油缸舉升升展至一定家度，將工作人員送至工作位置。上臂和下臂、下臂和轉(zhuǎn)臺鉸接處均設(shè)有專門的滑動軸承，保證工作臂轉(zhuǎn)動時阻力小，運動平穩(wěn)。 (2) 液壓回路設(shè)計： (圖2.5.3) 電磁換向閥：電磁換向閥借助于電磁鐵吸力推動閥心動作來改變流液流向。 平衡閥：可使運動速度不受載荷變化的影響，保持穩(wěn)定，附加的單向閥功能，密封性好，在管路損壞或制動失靈時，可防止重物自由下落造成事故。 以下簡述動作分析過程： 因為上下臂的液壓設(shè)計很相似，所以分開分析。先看左邊液壓缸的控制過程。如上圖所示，當(dāng)電磁換向閥置于左位時，油液經(jīng)過左邊單向節(jié)流閥的單向閥部分到達(dá)平衡閥，再經(jīng)過平衡閥到液壓缸的左腔，推動活塞桿向外運動。而右腔的油液則從右邊的平衡閥到右邊的節(jié)流閥再流出。當(dāng)電磁換向閥置于右位時，油液經(jīng)右邊的單向節(jié)流閥和平衡閥到達(dá)液壓缸的右腔，推動活塞桿向左運動，左腔的油液的經(jīng)左邊的平衡閥和單向節(jié)流閥流出。當(dāng)電磁換向閥處于中位時，液壓缸不運動[13]。 右邊液壓缸的控制過程如上。 2.6 整體液壓回路設(shè)計 結(jié)合以上能滿足起升機構(gòu)、變幅機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、吊臂伸縮機構(gòu)動作要求的液壓回路,完成整體液壓回路設(shè)計。如下圖（2.6.1）所示,分析運動控制過程。 (圖2.6.1) 總圖分析： 圖中虛線部分是屬于控制油路。聯(lián)結(jié)兩個液壓馬達(dá)然后通回油箱的虛線是防止泄漏的。由于液壓馬達(dá)本身沒有密封裝置，它靠馬達(dá)外殼將泄漏的液壓油聚集起來，然后通過細(xì)管送回油箱。 單向節(jié)流閥，正向流動時起單向閥作用，反向流動時起節(jié)流閥作用。流液正向通過時可以順利通過該閥，反向通過時，則可根據(jù)調(diào)節(jié)節(jié)流閥節(jié)流口面積的方法來控制通過閥的流量，從而達(dá)到控制液壓缸和液壓馬達(dá)運動速度的目的。在系統(tǒng)圖中，高空作業(yè)部分的變幅機構(gòu)和回轉(zhuǎn)機構(gòu)回路上都安裝了單向節(jié)流閥，主要是基于安全方面的考慮控制速度。例如當(dāng)工作人員在高空作業(yè)籃內(nèi)，上臂起升和下降時，如果速度高將會十分危險，通過節(jié)流閥的調(diào)速后則可以使作業(yè)籃平穩(wěn)緩慢的上升和下降。 這部分結(jié)構(gòu)主要是一個電磁式兩位四通閥和一個先導(dǎo)式溢流四通閥。按下手柄時，兩位四通閥置于右位，由于閥端被堵，此油路不同；通常情況下，兩位四通閥置于左位，則H型閥口使回路通順，即使先導(dǎo)溢流閥的遠(yuǎn)程控制口接回了油箱。這是，泵輸出的油液在很低的壓力下通過閥口流回油箱實現(xiàn)卸荷作用。在整個液壓系統(tǒng)圖中，起重結(jié)構(gòu)部分的動作是靠手動控制的，而高空作業(yè)部分的機構(gòu)是靠電動控制的。當(dāng)該兩位四通閥位于右位時，由于油路不同，油液會繞過此機構(gòu)到達(dá)高空作業(yè)機構(gòu)，實現(xiàn)高空作業(yè)部分的動作。當(dāng)該兩位四通閥位于左位時，油路卸荷，油液直接流回油箱則相當(dāng)于是高空作業(yè)機構(gòu)的總開關(guān)沒有開啟，高空作業(yè)部分不能動作。此手動二位四通閥同時還有安全保護的作用。當(dāng)高空作業(yè)部分出現(xiàn)故障時，可以按動手柄使二位四通閥置于左位，油路卸荷，高空作業(yè)部分不能動作。高空作業(yè)部分具體動作時還必須使變幅機構(gòu)和回轉(zhuǎn)機構(gòu)的三位四通電磁閥通電[7]。 中心回轉(zhuǎn)接頭。中心回轉(zhuǎn)接頭由導(dǎo)電滑環(huán)、液壓滑環(huán)兩部分組成，它的作用是當(dāng)作業(yè)車進行回轉(zhuǎn)動作時，作業(yè)車轉(zhuǎn)動部分與固定部分的電路及液壓油路始終暢通。 壓力表。 電磁換向閥。通電時油路導(dǎo)通，不通電時，油路不導(dǎo)通。是高空作業(yè)機構(gòu)的總開關(guān)。只有它通了電，高空作業(yè)機構(gòu)才可能動作。 安全閥,保證系統(tǒng)壓力穩(wěn)定.當(dāng)壓力過大時,油液會溢流。 第3章 高空作業(yè)部分液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算 高空作業(yè)部分主要由變幅機構(gòu)和回轉(zhuǎn)機構(gòu)構(gòu)成，其中，變幅機構(gòu)主要是指上下臂液壓缸。上臂液壓缸是聯(lián)結(jié)上臂和下臂鉸點的液壓缸，它主要控制上臂的上升，下降動作。下臂液壓缸是指下臂與支架之間的液壓缸，它主要用于控制下臂的上升和下降動作。而回轉(zhuǎn)機構(gòu)主要是控制上下臂的回轉(zhuǎn)動作，主要用一個液壓馬達(dá)來實現(xiàn)回轉(zhuǎn)[8]。以下，就主上臂油缸，下臂油缸及控制回轉(zhuǎn)的液壓馬達(dá)進行設(shè)計計算。 3.1上臂油缸的設(shè)計 設(shè)液壓缸單活塞桿雙向運動時的負(fù)載力相同,不記執(zhí)行件質(zhì)量。液壓系統(tǒng)工作壓力為P=16MPa。 3.1.1 確定液壓缸類型和安裝方式 根據(jù)主機的運動要求,按《機械設(shè)計手冊4》表23.6—39,選擇液壓缸類型為單桿活塞式雙作用液壓缸[4]。 下圖為單桿活塞式雙作用液壓缸示意圖： （圖3.1.1） 此類液壓缸特點為活塞雙向運動產(chǎn)生推、拉力?；钊谛谐探K了時不減速。 將缸體固定，活塞桿運動，按《機械設(shè)計手冊4》表23.6—40 液壓缸的安裝方式，選擇合適的安裝方式[4]?？紤]機構(gòu)的結(jié)構(gòu)要求，上臂起升、下降時液壓缸的活塞桿進行伸縮實現(xiàn)運動需求。查《機械設(shè)計手冊4》表23.6-40 液壓缸的安裝 (P23-176)選擇耳環(huán)型安裝方式，這種安裝方式使液壓缸在垂直面內(nèi)可擺動,滿足上臂動作要求[4]。 3.1.2 確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸 根據(jù)主機的動力分析和運動分析,確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸 1) 液壓缸內(nèi)徑D的計算 根據(jù)載荷力的大小和選定的系統(tǒng)壓力來計算液壓缸內(nèi)徑D 計算公式： =3.57 （3.1） 式中 --液壓缸內(nèi)徑（m）； --液壓缸推力（kM）； --選定的工作壓力（MPa）。 其中的計算過程如下： 當(dāng)高空作業(yè)車上下臂處于如下狀態(tài)時，如圖3.1.2。上臂液壓缸所受的力最大，即液壓缸具備的最大力必須大于此時的力。 ( 圖3.1.2) 有: （3.2） 其中:--上臂自重,由計算為7.5310 。 --上臂長度，為5.950m。 --高空作業(yè)車吊籃最大承受力，由計算知為2.0。 --點到力的垂直距離，由計算得=1.796m。 代入公式(3.2)得: 將,代入式(3.1), 得: 按《機械設(shè)計手冊4》表23.6-33給出的缸筒內(nèi)徑尺寸系列圓整成標(biāo)準(zhǔn)值[4]。 表23.6--33 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列 (摘自GB/T2348—1993) () 8 40 125 （280） 10 50 （140） 320 12 63 160 （360） 16 80 （180） 400 20 （90） 200 （450） 25 100 （220） 500 32 （110） 250 (表三) 即取: 2)活塞桿直徑的計算 根據(jù)速度比的要求來計算活塞桿直徑 (3.3) 式中 --活塞桿直徑(); --液壓缸直徑(); --速度比 --活塞桿的縮入速度; --活塞桿的伸出速度。 此處，取液壓缸的往復(fù)運動速度比為1.46,由《機械設(shè)計手冊4》表23.6-57(P23-191)[4]查得: (3.4) 將代入式(3.4) 得: 查《機械設(shè)計手冊4》表23.6-34 液壓缸活塞桿外徑尺寸系列（摘自GB/T2348-1993）[4] 表23.6—34 液壓缸活塞桿外徑尺寸系列 (摘自GB/T 2348—1993) () 4 20 56 160 5 22 63 180 6 25 70 200 8 28 80 220 10 32 90 250 12 36 100 280 14 40 110 320 16 45 125 360 18 50 140 (表四) 取液壓缸活塞桿外徑尺寸如下： 。 3)液壓缸行程的確定 由于上下臂工作狀態(tài)最大夾角為,如下圖所示： （圖3.1.3） 上下臂鉸點位置如上所示,代入數(shù)據(jù)可求出線段的長度,由此長度計算上臂油缸的最大行程,計算過程如下: 查《機械設(shè)計手冊4》表23.6-35 液壓缸活塞行程第一系列()[4]。 表23.6—35 液壓缸活塞行程第一系列() 摘自(GB2349—1980) 25 50 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 4000 (表五) 由以上條件取S值如下: 。 4)液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算 (1)缸筒壁厚的計算 按薄臂筒計算: （3.5） 式中 --液壓缸缸筒厚度(); --試驗壓力()。取，即，。 --液壓缸內(nèi)徑（m）； --剛體材料的許用應(yīng)力（），取。 代入式（3.5）中，得： （2）缸體外徑的計算 (3.6) 代入數(shù)據(jù)得: 查《機械設(shè)計手冊4》表23.6-60(P23-192)圓整液壓缸外徑為105[4]。 （3）流量的計算 由原始數(shù)據(jù)得,上臂的變幅時間小于等于40,且由上面計算可知液壓缸活塞桿的行程為1000,則,液壓缸活塞桿運動的最小速度[13]。 查《機械設(shè)計手冊4》表23.4知:,取最大為0.12。即，液壓缸活塞桿運動的最大速度為： 則液壓缸流量 3.2下臂油缸的設(shè)計計算 設(shè)液壓缸單活塞桿雙向運動時的負(fù)載力相同,不記執(zhí)行件質(zhì)量。液壓系統(tǒng)工作壓力為P=16MPa。 3.2.1 確定液壓缸類型和安裝方式 根據(jù)主機的運動要求,按《機械設(shè)計手冊4》表23.6—39,選擇液壓缸類型為單桿活塞式雙作用液壓缸。此類液壓缸特點為活塞雙向運動產(chǎn)生推、拉力?；钊谛谐探K了時不減速。 與上一個液壓缸相似，查《機械設(shè)計手冊4》表23.6-40 液壓缸的安裝 (P23-176)選擇耳環(huán)型安裝方式[4]，這種安裝方式使液壓缸在垂直面內(nèi)可擺動,滿足下臂動作要求。 3.2.2確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸 根據(jù)主機的動力分析和運動分析,確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸: 1) 液壓缸內(nèi)徑D的計算 根據(jù)載荷力的大小和選定的系統(tǒng)壓力來計算液壓缸內(nèi)徑D 計算公式： =3.57 （3.7） 式中 --液壓缸內(nèi)徑（m）； --液壓缸推力（kM）； --選定的工作壓力（MPa）。 其中的計算過程如下： 當(dāng)高空作業(yè)車上下臂處于如下狀態(tài)時，如圖3.2.1。上臂液壓缸所受的力最大。此時，上下臂夾角為，下臂水平放置，上臂抬起與下臂成夾角。 ( 圖3.2.1) 把上下臂當(dāng)成一個整體，將所受力對點取矩[9]，得： （3.8） 其中: --上臂自重,由計算為7.5310。 --高空作業(yè)車吊籃最大承受力，由計算知為2.0。 --下臂自重,由計算知其值是。 --點到力的垂直距離。 --點到上臂重力的垂直距離。 --點到下臂重力的垂直距離。 --最大起重量，由計算得。 --點到力的垂直距離，為5.6。 已知上下臂夾角為，上臂長為5.950,下臂長為5.6,且已知上下臂上各鉸點位置,通過計算得: ; 。 其中為點到力的垂直距離，計算過程如下所示： 已知尺寸如下圖（3.2.2）所標(biāo)示[18]。 (圖3.2.2) 由此計算得: 。 將所得數(shù)據(jù)代入公式(3.8)得: 將,代入式(3.7), 得: 按《機械設(shè)計手冊4》表23.6-33(P23-173)給出的缸筒內(nèi)徑尺寸系列圓整成標(biāo)準(zhǔn)值。 即?。? 。 2)活塞桿直徑的計算 根據(jù)速度比的要求來計算活塞桿直徑 (3.9) 式中 --活塞桿直徑(); --液壓缸直徑(); --速度比 --活塞桿的縮入速度; --活塞桿的伸出速度。 此處，取液壓缸的往復(fù)運動速度比為1.46,由《機械設(shè)計手冊4》表23.6-57(P23-191)[4]查得: (3.10) 將代入式(3.4) 得: 查《機械設(shè)計手冊4》表23.6-34 液壓缸活塞桿外徑尺寸系列（摘自GB/T2348-1993）[4]取液壓缸活塞桿外徑尺寸如下： 3)液壓缸行程S的確定 首先計算下臂升至最大角時，下臂鉸點與底盤鉸點之間的距離[10]。 如下圖所示： (圖3.2.3) 如上圖(3.2.3)所示，由計算得下臂升至最大角時，下臂鉸點與底盤鉸點之間的距離為：。 查《機械設(shè)計手冊4》表23.6-35 液壓缸活塞行程第一系列(),由以上條件取S值如下: 。 4)液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算 (1)缸筒壁厚的計算[4] 按薄臂筒計算: （3.11） 式中 --液壓缸缸筒厚度(); --試驗壓力()。取，即，。 --液壓缸內(nèi)徑（m）； --剛體材料的許用應(yīng)力（），取。 代入式（3.5）中，得： （2）缸體外徑的計算 (3.12) 代入數(shù)據(jù)得: 查《機械設(shè)計手冊4》表23.6-60(P23-192)取液壓缸外徑為200[4]。 （3）流量的計算 由原始數(shù)據(jù)得,下臂的變幅時間小于等于40,且由上面計算可知液壓缸活塞桿的行程為800,則,液壓缸活塞桿運動的最小速度[13]。 查《機械設(shè)計手冊4》表23.4知:,取最大為。即，液壓缸活塞桿運動的最大速度為： 則液壓缸流量 3.3回轉(zhuǎn)機構(gòu)液壓馬達(dá)設(shè)計 3.3.1 轉(zhuǎn)矩計算[17] (圖3.3.1) 其中，--平臺最大載荷； --上臂和下臂總重。 查《機械設(shè)計手冊3》表1.1—20 物體的摩擦系數(shù)[12] ?。? 摩擦系數(shù)。 如上圖(3.3.1)所示，力對支架中心點取矩，得： 力對支架中心點取矩，得： 查《機械設(shè)計手冊4》表23.6-3 各種液壓馬達(dá)的適用工況和應(yīng)用范圍,選取適合的液壓馬達(dá)類型[4]。 表23.6-3 各種液壓馬達(dá)的適用工況和應(yīng)用范圍 馬達(dá)類型 適用工況 應(yīng)用范圍 齒輪馬達(dá) 結(jié)構(gòu)簡單,制造簡單,但轉(zhuǎn)速脈動性較大,齒輪馬達(dá)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不大,速度平穩(wěn)性要求不高,噪聲限制不嚴(yán),適用于高轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)矩情況下。 鉆床，通風(fēng)設(shè)備 葉片馬達(dá) 結(jié)構(gòu)緊湊，外型尺寸小，運動平穩(wěn)，噪聲小，負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小。 磨床回轉(zhuǎn)工作臺，機床操縱機構(gòu) 擺線馬達(dá) 負(fù)載速度中等，體積要求小 塑料機械、煤礦機械、挖掘機 軸向柱塞馬達(dá) 結(jié)構(gòu)緊湊，徑向尺寸小，轉(zhuǎn)動慣量小，轉(zhuǎn)速較高負(fù)載大，有變速要求，負(fù)載轉(zhuǎn)矩小，低速平穩(wěn)性要求高。 起重機、鉸車、鏟車、內(nèi)燃機車、數(shù)控機床行走機械 徑向柱塞馬達(dá) 負(fù)栽轉(zhuǎn)矩較大，速度中等，徑向尺寸大 塑料機械，行走機械等 內(nèi)曲線徑向馬達(dá) 負(fù)載轉(zhuǎn)矩很大，轉(zhuǎn)速低，平穩(wěn)性高的場合 挖掘機、拖拉機、起重機、采煤機等 (表六) 由轉(zhuǎn)矩，查《機械設(shè)計手冊4》表23.6-18 1JMD型液壓馬達(dá)技術(shù)規(guī)格 1JMD-100 表23.6-18 1JMD型徑向柱塞液壓馬達(dá)技術(shù)規(guī)格 型號 排量 轉(zhuǎn)速 壓力/ 轉(zhuǎn) 矩 / 功 率 / 機 械 效 率 偏 心 距 重 量 額定 最大 額定 最大 額定 最大 （%） / / 1JMD-40 0.201 10--400 16 22 0.47 0.645 19.2 26.4 91.5 16 44.5 1JMD-63 0.780 10—200 16 22 1.815 2.50 37.2 51.2 91.5 25 107 1JMD-80 1.608 10—150 16 22 3.75 5.16 57.8 79.2 91.5 32 160.4 1JMD-100 3.140 10—100 16 22 7.75 10.07 75.3 103 91.5 40 257 1JMD-125 6.140 10--75 16 22 14.30 19.70 110 151 91.5 50 521 (表七) 取馬達(dá)型號為： 1JMD-100 第4章 起重機構(gòu)的液壓部分設(shè)計 起重機構(gòu)部分主要由起升機構(gòu)和伸縮機構(gòu)兩部分組成。其中伸縮機構(gòu)主要是控制伸縮臂。高空作業(yè)車下臂兼做起重基本臂，伸縮臂在基本臂里面，由伸縮油缸控制，不工作時，回縮至基本臂內(nèi)部，進行起重作業(yè)時，伸縮臂進行伸縮。起升機構(gòu)則主要是用于實現(xiàn)重物的提升和下降。 以下具體進行起重機構(gòu)液壓部分的設(shè)計： 4.1 伸縮機構(gòu)液壓缸設(shè)計 上臂油缸具體設(shè)計如下： 設(shè)液壓缸單活塞桿雙向運動時的負(fù)載力相同,不記執(zhí)行件質(zhì)量。液壓系統(tǒng)工作壓力為P=16MPa。 4.1.1 確定液壓缸類型和安裝方式 根據(jù)主機的運動要求,按《機械設(shè)計手冊4》表23.6—39,選擇液壓缸類型為單桿活塞式雙作用液壓缸。此類液壓缸特點為活塞雙向運動產(chǎn)生推、拉力?；钊谛谐探K了時不減速[14]。 將缸體固定，活塞桿運動，按《機械設(shè)計手冊4》表23.6—40 液壓缸的安裝方式，選擇合適的安裝方式。考慮機構(gòu)的結(jié)構(gòu)要求，上臂起升、下降時液壓缸的活塞桿進行伸縮實現(xiàn)運動需求。查《機械設(shè)計手冊4》表23.6-40 液壓缸的安裝 (P23-176)選擇法蘭型安裝方式[4]。 4.1.2確定伸縮液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸 根據(jù)主機的動力分析和運動分析,確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸: 1) 液壓缸內(nèi)徑D的計算 根據(jù)載荷力的大小和選定的系統(tǒng)壓力來計算液壓缸內(nèi)徑D 計算公式： =3.57 （4.1） 式中 --液壓缸內(nèi)徑（m）； --液壓缸推力（kM）； --選定的工作壓力（MPa）。 計算如下： 下臂處于水平位置時,液壓缸對伸縮臂的推力最大,即如下圖所示時推力最大。 ( 圖4.1.1) 其中:--伸縮臂自重,由計算為3.8510。 --液壓缸對伸縮臂的推力。 (4.2) 查表23.4-1 摩擦系數(shù),取0.1 。 表23.4-1 摩擦系數(shù) 導(dǎo)軌類型 導(dǎo)軌材料 運動狀態(tài) 摩擦系數(shù) 滑動導(dǎo)軌 鑄鐵對鑄鐵 起動時 低速 () 高速 ( 0.15—0.20 0.1—0.12 0.05—0.08 滾動導(dǎo)軌 鑄鐵對滾柱(珠) 淬火鋼導(dǎo)軌對滾柱 0.005—0.02 0.003—0.006 靜壓導(dǎo)軌 鑄鐵 0.005 (表八) 將0.1 ,代入式(4.2),得： 將代入式（4.1）,得: 按《機械設(shè)計手冊4》表23.6-33(P23-173)給出的缸筒內(nèi)徑尺寸系列圓整成標(biāo)準(zhǔn)值。即取 2)活塞桿直徑的計算 根據(jù)速度比的要求來計算活塞桿直徑 (4.3) 式中 --活塞桿直徑(); --液壓缸直徑()； --速度比。 此處，取液壓缸的往復(fù)運動速度比為1.46,由《機械設(shè)計手冊4》表23.6-57(P23-191)[4]查得: (4.4) 將代入式(4.4) 得: 查《機械設(shè)計手冊4》表23.6-34 液壓缸活塞桿外徑尺寸系列[4]（摘自GB/T2348-1993）取液壓缸活塞桿外徑尺寸如下： 3)液壓缸行程的確定 伸縮臂總長為2.8,查《機械設(shè)計手冊4》表23.6-35 液壓缸活塞行程第一系列()[4],由以上條件取S值如下: 。 4)流量的計算 由原始數(shù)據(jù)得,伸縮臂全伸時間 30,且由上面計算可知液壓缸活塞桿的行程為1250,則,液壓缸活塞桿運動的最小速度。 查《機械設(shè)計手冊4》表23.4[4]知:,取最大為0.12。即，液壓缸活塞桿運動的最大速度為： 則液壓缸流量 4.2 起升機構(gòu)液壓馬達(dá)設(shè)計計算 起升液壓馬達(dá)驅(qū)動起升減速機旋轉(zhuǎn)，帶動滾筒將鋼絲繩收進或放出，實現(xiàn)重物的提升和下降[14]。 4.2.1 轉(zhuǎn)矩的計算 起重機構(gòu)的最大起重重