摘 要QY40 型汽車起重機液壓系統(tǒng)的設計是該型起重機設計過程中最關(guān)鍵的一步。本文根據(jù)液壓系統(tǒng)的技術(shù)指標對該系統(tǒng)進行整體方案設計，對其功能和工作原理進行分析，初步確定了系統(tǒng)各回路的基本結(jié)構(gòu)及主要元件，按照所給機構(gòu)性能參數(shù)和液壓性能參數(shù)進行元件的選擇計算，通過對系統(tǒng)性能的驗算和發(fā)熱校核，以滿足該起重機所要達到的要求。本文還針對當前汽車起重機所采用的一項先進技術(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的影響等進行專題研究。由此對電液比例控制技術(shù)在汽車起重機中的運用給以充分的肯定，對汽車起重機的發(fā)展前景有了很大的希望。關(guān)鍵字: 汽車起重機; 液壓系統(tǒng); 高效節(jié)能; 性能參數(shù); 電液比例ABSTRACTModel 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 principleHave 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 ……………………………………………………………………… IABSTRACT……………………………………………………………… II第 1 章 概述 ……………………………………………………………… 11.1 關(guān)于汽車起重機 .11.2 液壓傳動應用于汽車起重機上的優(yōu)缺點 .11.2.1 優(yōu)點 .11.2.2 缺點 21.3 液壓系統(tǒng)的類型 .21.4 汽車起重機液壓系統(tǒng)功能、組成和工作特點 .21.5 汽車起重機液壓系統(tǒng)的運用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 .41.6 本課題來源、任務要求和整機性能參數(shù) .51.7 小結(jié) .6第 2 章 液壓系統(tǒng)方案及原理的擬定 …………………………………… 82.1 典型工況分析及對系統(tǒng)要求 .82.1.1 伸縮機構(gòu)的作業(yè)情況 .82.1.2 副臂的作業(yè)情況 .82.1.3 三個以上機構(gòu)的組合作業(yè)情況 .82.1.4 典型工況的確定 .82.1.5 系統(tǒng)要求 92.2 液壓系統(tǒng)類型選擇 .102.2.1 本機液壓系統(tǒng)分析 102.2.2 各機構(gòu)動力組合、分配及控制 112.3 小結(jié) .12第 3 章 各液壓回路組成原理和性能分析 ………………………………133.1 主副卷揚回路 133.1.1 性能要求 .133.1.2 主要元件 .133.1.3 主要回路 .133.1.4 功能實現(xiàn)和工作原理 .133.2 回轉(zhuǎn)回路 143.2.1 性能要求 143.2.2 主要元件 .153.2.3 主要回路 .153.2.4 功能實現(xiàn)和工作原理 .153.3 伸縮回路 .153.3.1 性能要求 .153.3.2 主要元件 .153.3.3 主要回路 .153.3.4 功能實現(xiàn)和工作原理 .153.4 變幅回路 163.4.1 性能要求 .163.4.2 主要元件 .163.4.3 主要回路 .163.4.4 功能實現(xiàn)和工作原理 .163.5 支腿回路 163.5.1 性能要求 .163.5.2 功能實現(xiàn)和工作原理 .163.6 本汽車起重機液壓系統(tǒng) 173.7 小結(jié) 18第 4 章 液壓系統(tǒng)設計計算 ………………………………………………194.1 液壓系統(tǒng)工作參數(shù)和各機構(gòu)主要參數(shù) .194.1.1 工作機構(gòu)主要參數(shù) 194.1.2 液壓系統(tǒng)參數(shù) 204.2 液壓元件選擇計算 .214.2.1 液壓馬達和液壓泵的選擇計算 214.2.2 液壓閥的選擇 314.2.3 液壓輔助元件選擇 324.3 小結(jié) 35第 5 章 系統(tǒng)各回路性能計算 ……………………………………………365.1 系統(tǒng)各回路功率計算 .365.1.1 各回路功率選取 365.1.2 管路系統(tǒng)容積效率及壓力效率計算 365.2 系統(tǒng)各回路性能的驗算 .375.2.1 起升回路 375.2.2 回轉(zhuǎn)回路 415.2.3 伸縮回路 425.2.4 變幅回路 445.2.5 支腿回路 455.3 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱驗算 465.3.1 工作循環(huán)周期 T.465.3.2 油泵損失所產(chǎn)生的熱能 H 475.3.3 馬達產(chǎn)生的熱量 .485.3.4 油箱散熱量 485.4 小結(jié) 49結(jié)論…………………………………………………………………………50致謝…………………………………………………………………………51參考文獻……………………………………………………………………52附錄…………………………………………………………………………5301234第 1 章 概述1.1 關(guān)于汽車起重機工程起重機是各種工程建設廣泛運用的重要起重設備，是用來對物料進行起重、運輸、裝卸或安裝等作業(yè)的機械設備，在工業(yè)和民用建筑中作為主要施工機械而得到廣泛運用。它對減輕勞動強度、節(jié)省人力，降低建設成本，提高施工質(zhì)量，加快建設速度，實現(xiàn)工程施工機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最大的國家之一。近年來，隨著工程建設規(guī)模的擴大，起重安裝工程量越來越大，吊裝能力、作業(yè)半徑和機動性能的更高要求促使起重機發(fā)展迅速，具有先進水平的塔式起重機和汽車起重機已成為機械化施工的主力。相對于其他起重機，汽車起重機不僅具有移動方便，操作靈活，易于實現(xiàn)不同位置的吊裝等優(yōu)點，而且對其進行驅(qū)動和控制的液壓系統(tǒng)易于實現(xiàn)改進設計。隨著液壓技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車起重機已經(jīng)成為各起重機生產(chǎn)廠家主要發(fā)展對象。1.2 液壓傳動應用于汽車起重機上的優(yōu)缺點1.2.1 優(yōu)點1. 在起重機的結(jié)構(gòu)和技術(shù)性能上的優(yōu)點來自汽車發(fā)動機的動力經(jīng)油泵轉(zhuǎn)換到工作機構(gòu)，其間可以獲得很大的傳動比，省去了機械傳動所需的復雜而笨重的傳動裝置。不但使結(jié)構(gòu)緊湊，而且使整機重量大大的減輕，增加了整機的起重性能。同時還很方便的把旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)槠揭七\動，易于實現(xiàn)起重機的變幅和自動伸縮。各機構(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)動機的技術(shù)特性。便于實現(xiàn)自動操作，改善了司機的勞動強度和條件。由于元件操縱可以微動，所以作業(yè)比較平穩(wěn)，從而改善了起重機的安裝精度，提高了作業(yè)質(zhì)量。采用液壓傳動，在主要機構(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)準備時間。2．在經(jīng)濟上的優(yōu)點液壓傳動的起重機，結(jié)構(gòu)上容易實現(xiàn)標準化，通用化和系列化，便于大批量生產(chǎn)5時采用先進的工藝方法和設備。此種起重機作業(yè)效率高，輔助時間短，因而提高了起重機總使用期間的利用率，對加速實現(xiàn)四個現(xiàn)代化大有好處。1.2.2 缺點液壓傳動的主要缺點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。從液壓傳動的優(yōu)缺點來看，優(yōu)點大于缺點，根據(jù)國際上起重機的發(fā)展來看，不論大小噸位都采用液壓傳動系統(tǒng)?？v觀眾多用戶的反饋意見，液壓式汽車起重機深受他們的歡迎和好評。所以 QY40 型汽車起重機決定采用液壓傳動的形式。1.3 液壓系統(tǒng)的類型液壓系統(tǒng)要實現(xiàn)其工作目的必須經(jīng)過動力源——傳輸控制機構(gòu)——執(zhí)行機構(gòu)三個環(huán)節(jié)。其中動力源主要是液壓泵；傳輸控制裝置主要是一些輸油管和各種閥的連接機構(gòu)；執(zhí)行機構(gòu)主要是液壓馬達和液壓缸。這三種機構(gòu)的不同組合就形成了不同功能的液壓回路。泵—馬達回路是起重機液壓系統(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會多，容易滲入。閉式回路中馬達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)復雜，散熱條件差，需設輔助泵補充泄漏和冷卻。而且要求過濾精度高，但油箱體積小，空氣滲入油中的機會少，工作平穩(wěn)。1.4 汽車起重機液壓系統(tǒng)功能、組成和工作特點汽車起重機液壓系統(tǒng)一般由起升、變幅、伸縮、回轉(zhuǎn)、支腿和控制六個主回路組成。從圖 1-1 可以看出，各個回路之間具有不同的功能、組成和工作特點：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組成。起升回路是起重機液壓系統(tǒng)的主要回路，對于大、中型汽車起重機一般都設置主、6副卷揚起升系統(tǒng)。它們的工作方式有單獨吊重、合流吊重以及單獨共同吊重三種方式，其中對于吊大噸位且要求速度不太高時用主卷揚吊的方式，對于吊小噸位且要求速度不太高時用副卷揚吊的方式；對于吊大噸位且要求速度比較高時用主副卷揚泵合流吊的方式；對于吊比較長的物體時用單獨共同吊重方式 。圖 1-1 汽車起重機各回路工作狀態(tài)圖2．回轉(zhuǎn)回路回轉(zhuǎn)回路起到使吊臂回轉(zhuǎn)，實現(xiàn)重物水平移動的作用?；剞D(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)沒有起升回路復雜?；剞D(zhuǎn)機構(gòu)使重物水平移動的范圍有限，但所需功率小，所以一般汽車起重機都設計成全回轉(zhuǎn)式的，即可在左右方向任意進行回轉(zhuǎn)。 3．變幅回路絕大部分工程起重機為了滿足重物裝、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。變幅回路則是實現(xiàn)改變幅度的液壓工作回路，用來擴大起重機的工作范圍，提高起重機的生產(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7性變幅指只是在空載條件下改變幅度。它在空載時改變幅度，以調(diào)整取物裝置的位置，而在重物裝卸移動過程中，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，以減少變幅機構(gòu)的驅(qū)動功率，這種變幅的變幅機構(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改變起重機的幅度，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構(gòu)較復雜，自重也較大，但工作機動性卻大為改善。汽車起重機由于使用了支腿，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，提高起重機的吊重。伸縮回路只能在起重機吊重之前伸出。5．支腿回路支腿回路是用來驅(qū)動支腿，支呈整臺起重機的。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。汽車起重機設置支腿可以大大提高起重機的起重能力。為了使起重機在吊重過程中安全可靠，支腿要求堅固可靠，伸縮方便。在行駛時收回，工作時外伸撐地。還可以根據(jù)地面情況對各支腿進行單獨調(diào)節(jié)。1.5 汽車起重機液壓系統(tǒng)的運用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢隨著國家現(xiàn)代化建設的飛速發(fā)展，科學技術(shù)的不斷進步，世界能源的不斷短缺，現(xiàn)代施工項目對汽車起重機的要求也越來越高，高、深、尖、高效節(jié)能的液壓技術(shù)在汽車起重機上的應用也越來越廣泛，汽車起重機液壓系統(tǒng)展示了強大的發(fā)展趨勢。汽車起重機液壓系統(tǒng)一般由起升、變幅、伸縮、回轉(zhuǎn)、控制五個主回路組成，本文通過對五個主回路現(xiàn)狀的分析來探討其發(fā)展趨勢。81.6 本課題來源、任務要求和整機性能參數(shù)1. 課題來源QY40 全液壓汽車起重機屬于中型起重機，是工程建設中較常用的一款汽車起重機?，F(xiàn)在國內(nèi)很多廠家還沒有生產(chǎn)出這款起重機來，卻不斷的向生產(chǎn)大型起重機邁進。隨著“神州第一吊”的 QY300 液壓汽車起重機 2004 年在中聯(lián)浦沅成功下線，這是引進國外技術(shù)才生產(chǎn)出來的，代表了中國汽車起重機制造的最高水平，而不是設計的最高水平。生產(chǎn)廠家把生產(chǎn)的起重機所能夠吊的噸位作為生產(chǎn)能力的主要標志，而忽視中小型起重機的技術(shù)發(fā)展，從某種方面來說是不完美的。本機液壓系統(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，可以對油路實現(xiàn)連續(xù)控制等特點，是目前世界上比較先進的技術(shù)。采用這種技術(shù)設計出來的液壓系統(tǒng)操作性能和各機構(gòu)的控制性能都比較高，不僅各機構(gòu)的定位準確，安全可靠，穩(wěn)定，而且操作靈活方便。為了使設計出來的起重機具有高的性能，設計時不竟要采用一些國內(nèi)外的先進技術(shù)，也要有自己的創(chuàng)新技術(shù)。這樣，才能使自己設計出來的產(chǎn)品具有一定的先進性，很高的性價比，才能在市場中具有很強的競爭能力。因此，設計這樣一款汽車起重機不僅很有必要而且是可行的。2. 任務要求（1）整機基本參數(shù)應符合《汽車起重機基本參數(shù)》標準。（2）各工作機構(gòu)既能單獨單獨作業(yè)又能復合作業(yè)，其中主卷揚單獨作業(yè)時能實現(xiàn)合流。（3）發(fā)動機功率 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。操作方式為先導伺服操作。（5）所設計的汽車起重機液壓系統(tǒng)構(gòu)成合理，技術(shù)性能先進，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）撰寫的汽車起重機液壓系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究報告具有一定的理論性、使用性和9獨創(chuàng)性。3. 整機主要性能參數(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)）主臂全程伸縮時間 162Sec主臂變幅范圍 -2-80degree主臂變幅時間 60Sec主卷揚單繩速度 0-110 m/min副卷揚單繩速度 40 m/minM 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)動機 斯太爾 WD615.61 最大功率 191KW（2600rpm）最大扭矩 828Nm(1600rpm)1.7 小結(jié)本課題主要針對汽車起重機的功能、組成和工作特點，結(jié)合國內(nèi)外汽車起重機的運用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，設計一款能夠適應國內(nèi)外工程建設的中型汽車起重機（QY40）液壓系統(tǒng)。在設計本機液壓系統(tǒng)時，在明確設計任務和設計要求，不要偏離題目；仔細研究設計方案，理清設計思路，使設計過程清晰化，這兩點的基礎上。進行以下研究工作：101、分析已有的汽車起重機，結(jié)合本機特點，對液壓元件進行選擇。2、對各工作機構(gòu)液壓回路進行設計，對個回路的組成原理和性能進行分析。3、根據(jù)本機液壓系統(tǒng)工作參數(shù)和各機構(gòu)主要參數(shù)對液壓系統(tǒng)進行設計計算，即對各種類型的主要元件進行設計計算，并且對其進行選擇。4、液壓元件選好以后需要對各回路進行性能計算，其中包括系統(tǒng)各回路功率計算，各回路性能驗算以及對整個系統(tǒng)的發(fā)熱進行驗算。5、由于本機多處采用了電液比例控制技術(shù)，所以還需要對起重機液壓系統(tǒng)電液比例控制技術(shù)進行專題研究。11第 2 章 液壓系統(tǒng)方案及原理的擬定2.1 典型工況分析及對系統(tǒng)要求2.1.1 伸縮機構(gòu)的作業(yè)情況汽車起重機工作中主要用到的機構(gòu)是主、副卷揚機構(gòu)，回轉(zhuǎn)機構(gòu)；在重物下降定位時常常用到變幅機構(gòu)。帶載伸縮是比較危險的，在實際作業(yè)中很少使用，空載吊臂伸縮循環(huán)僅占試驗基本工況作業(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)汽車起重機都帶有副臂，它的作用是增加起重機的最大起升高度。很多大型汽車起重機主臂前都有一個突出滑輪，在副卷揚工作時，順著滑輪吊下副鉤，用于主、副卷揚的組合動作，而很少用副臂與主卷揚進行組合動作。本機屬于中型起重機，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 三個以上機構(gòu)的組合作業(yè)情況有些大型汽車起重機要求有三、四個動作同時組合功能，是靠手柄的 45°聯(lián)動功能實現(xiàn)的，即一個手柄同時控制兩個機構(gòu)的運動，這種操作方式對司機的操作水平要求很高，且有危險，實際作業(yè)中很少使用。本機為中型起重機實現(xiàn)功能沒有大型的多，操作也沒大型的那么復雜，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，各機構(gòu)的實際作業(yè)情況，起重機試驗規(guī)范，以及很多操作者的實際經(jīng)驗，可確定表 2-1 的五種工況，作為大中型汽車起重機的典型工況。設計液壓系統(tǒng)時要求各系統(tǒng)的動作能夠滿足這些工況要求。表 2-1 汽車起重機典型工況表序號 工 況 一次循環(huán)內(nèi)容 特 點121基本臂；額定起重量的 80％；相應的工作幅度；吊重起升－回轉(zhuǎn)－下降－起升－回轉(zhuǎn)－下降（中間制動一次）起重噸位大，動作單一，很少與回轉(zhuǎn)等機構(gòu)組合動作2基本臂；額定起重量的 80％；相應的工作幅度；（主+副）卷揚起升－回轉(zhuǎn)－（主＋副）卷揚下降－（主＋副）卷揚起升－回轉(zhuǎn)－（主＋副）卷揚下降（中間制動一次）主、副卷揚組合動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（中間制動一次）起重機在額定起重量的（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；相應的工作幅度；（主+副）卷揚起升－回轉(zhuǎn)－變幅－（主＋副）卷揚下降－（主＋副）卷揚起升－回轉(zhuǎn)－（主＋副）卷揚下降（中間制動一次）中長臂，中等起重量工況出現(xiàn)機率大，此時的臺裝作業(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；相應的工作幅度；（主＋副）卷揚起升－回轉(zhuǎn)－變幅－（主+副）卷揚下降－（主＋副）卷揚 下降 （中間制動一次）很多工況并不是利用汽車起重機起吊噸位大的特點，而是利用它臂長特點進行高空作業(yè)2.1.5 系統(tǒng)要求根據(jù)汽車起重機的典型工作狀況對系統(tǒng)的要求主要反映在對以下幾個液壓回路的要求上。1. 起升回路（1）主、副卷揚既能單動，又能同時動作，要求自動分流合流并將保證低壓合流高壓自動分流。（2）副卷揚只要求單泵供油。（3）要求卷揚機構(gòu)微動性好，起、制動平穩(wěn)，重物停在空中任意位置能可靠13制動，即二次下滑問題，以及二次下降時的重物或空鉤下滑問題，即二次下降問題。2. 回轉(zhuǎn)回路（1）具有獨立工作能力。（2）回轉(zhuǎn)制動應兼有常閉制動和常開制動（可以自由滑轉(zhuǎn)對中） ，兩種情況。3. 變幅回路（1）帶平衡閥并設有二次液控單向閥鎖住保護裝置。（2）要求起落臂平穩(wěn)，微動性好，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。（4）平衡閥應備有下腔壓力傳感器接口，作為力矩限制器檢測星號源。4. 伸縮回路本機伸縮機構(gòu)采用四節(jié)臂（含有三個液壓缸） ，由于本機為中型起重機為了使本機運用廣泛，采用電液閥控制液壓缸實現(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。（2）操縱元件必須具有 45°方向操縱兩個機構(gòu)聯(lián)動能力。6. 支腿回路（1）要求垂直支腿不泄漏，具有很強的自鎖能力（不軟腿） 。（2）要求各支腿可以進行單獨調(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傾翻。（4）要求垂直支腿能夠承載最大起重時的壓力。（5）起重機行走時不產(chǎn)生掉腿現(xiàn)象。2.2 液壓系統(tǒng)類型選擇2.2.1 本機液壓系統(tǒng)分析根據(jù)開式和閉式系統(tǒng)的優(yōu)缺點、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） 、回轉(zhuǎn)、伸縮、變幅、支腿和控制 6 個液壓回路中，起升和回轉(zhuǎn)采用獨立閉式油路，變幅、伸縮和支腿采用開式油路。14起升油路分主卷揚油路和副卷揚油路，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，此泵能實現(xiàn)排量與輸入電壓信號成正比的控制功能，用手動比例電壓控制閥來進行調(diào)節(jié)，它與定量馬達構(gòu)成了兩個獨立的容積調(diào)速回路。副卷揚油路可通過合流閥向主卷揚油路自動合流。主副卷揚回路中設有壓力記憶閥，防止二次起升下墜，緩沖補油和自動冷熱油交換等裝置。由于本機屬于中型起重機，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)泵和定量馬達組成，除采用緩沖補油和冷熱油自動交換措施外，還采用了防止“打?，F(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（風力等）引起的自由擺動的特殊閥。伸縮回路有四節(jié)液壓缸，使用電液閥控制使液壓缸實現(xiàn)順序伸縮和各節(jié)臂單獨伸縮。回路中，電磁閥僅通過推動液動閥所需的流量，流量較小，而流動閥才是通過工作機構(gòu)所需的大流量。這樣電磁閥可靠性大大提高。液動閥可通過很大流量，從而提高伸縮速度。大中型起重機的變幅機構(gòu)，為了減小變幅缸的缸徑，通常采用雙缸并聯(lián)回路，即兩個等直徑的變幅缸分別置于臂的兩側(cè)跟臂一起剛性連接。本機采用液控單向閥來鎖緊臂自動下滑，才用了一平衡閥來防止在變幅下降時產(chǎn)生超速現(xiàn)象。伸縮、變幅回路在工作時只能一個單獨工作，用電液比例換向閥來控制它們的伸縮速度。本機采用了一個二位六通轉(zhuǎn)閥來切換伸縮、變幅油路，這樣不但可以實現(xiàn)一個操作手柄單獨操作伸縮、變幅工作，而且用一個二位六通轉(zhuǎn)閥替換了一個電液比例換向閥和一個電路切換開關(guān)降低了生產(chǎn)成本。支腿回路采用 H 式支腿，此支腿外伸距離大，每一支腿有兩個液壓缸，一個水平的，一個垂直的，支腿外伸后成 H 形。支腿回路的各油缸均采用手柄操縱換向閥來實現(xiàn)各種控制。回路中支腿油路轉(zhuǎn)閥可以對各支腿進行單獨調(diào)節(jié)和共同伸縮，液控單向閥可以防止支腿軟腿現(xiàn)象。根據(jù)汽車起重機的工況，支腿回路、伸縮回路和變幅回路只能一個單獨工作，所以采用同一個液壓泵供油。主、副卷揚回路用了電液比例排量調(diào)節(jié)泵，它們都帶有副泵，此副泵負責給自己所在閉式回路補油和提供控制油。2.2.2 各機構(gòu)動作組合、分配及控制1. 各機構(gòu)組合情況支腿機構(gòu)在起升過程中不能動作，但是支腿回路不工作時其他的回路均不能工作，回轉(zhuǎn)可以與各個機構(gòu)進行組合動作，主副起升之間，以及主、副起升分別與變幅，伸15縮回路要有組合動作功能，伸縮、變幅之間不需要組合動作，在相同手柄上控制的兩個是靠手動比例電壓控制閥的手柄 45°聯(lián)動功能完成，應盡量少用，免得使操縱變得復雜。各機構(gòu)組合情況如圖 2-1 所示。圖 2-1 各機構(gòu)動作組合情況2. 各機構(gòu)的組合控制情況對于支腿回路伸縮速度控制、伸縮回路、變幅回路、回轉(zhuǎn)回路、主副卷揚回路都采用了手動控制方式。2.3 小結(jié)以上各步完成以后，本機的總體方案也已基本確定，各回路的主要元件也可初步確定了。1、動力元件 軸向柱塞雙向變量泵（含輔助泵） 、 軸向柱塞定量泵2、執(zhí)行元件 起升馬達、 回轉(zhuǎn)馬達、 變幅油缸、 伸縮臂油缸3、控制元件 功率限制閥、 壓力記憶閥、 電磁閥、電液比例方向閥、先導比例閥 、主副卷揚合流閥、變幅伸縮多路閥、 回轉(zhuǎn)中位浮動閥、平衡閥、單向閥、手動比例電壓控制閥4、輔助裝置 油箱、 濾油器、 各種管道及接頭16第 3 章 各液壓回路組成原理和性能分析3.1 主副卷揚回路主副卷揚油路由雙向電液比例排量調(diào)節(jié)泵和雙向定量馬達構(gòu)成兩個容積調(diào)速閉式油路，在主卷揚單動情況下，副卷揚泵通過一電磁換向驅(qū)動一液壓換向閥向主卷揚油路供油，兩泵合流，提高主卷揚作業(yè)速度。通過操作先導手柄可以雙向改變油泵排量，調(diào)節(jié)馬達轉(zhuǎn)速?；芈分性O置有功率限制器，從而限制油泵最大功率，防止發(fā)動機過載。為避免二次起升下滑和下降下滑，回路中設置有壓力記憶閥。3.1.1 性能要求副卷揚不工作或低壓輕負載時，主泵合流工作；起、制動平穩(wěn)，微動性好；重物停在空中任意位置能可靠制動。3.1.2 主要元件泵、馬達、冷卻閥、益流閥、壓力記憶閥、單向可調(diào)節(jié)流閥、制動油缸、二位三通液壓先導換向閥、或門型梭閥、三位四通液壓先導換向閥、三位六通電磁換向閥。3.1.3 主要回路油主路（含補油油路） 、冷卻油路、防過載油路、記憶閥油路、合流控制油路、防二次下滑油路。3.1.4 功能實現(xiàn)和工作原理1. 主卷揚泵與副卷揚泵合流工作狀態(tài)(起升)控制油路：由控制閥左移電流給電液換向閥 4 通電后位于上位再流回油箱。再由補油泵 2 壓油進入電液換向閥 4 后再流向位于下位的伺服機構(gòu) 3，3 處于上位則液壓油流回油箱，完成主卷揚泵 1 的控制回路。副卷揚泵的控制回路同理。主油路：由主泵泵油到主卷揚馬達，泄油到三位三通液控換向閥 7 位于左位流經(jīng)溢流閥流回油箱完成回路回油。 副泵泵油至通電的三位三通液壓先導換向閥則位于下位流入主卷揚馬達再泄油流回油箱。2. 主卷揚泵與副卷揚泵合流狀態(tài)（下降）17控制回路：電液比例電壓控制閥右移則通電上位的電液換向閥 4，4 下移流回油箱，由補油泵液壓油流入電壓換向閥 4 再流入位于上位的伺服機構(gòu) 3，3 下移流回油箱。副卷揚泵的控制則與主泵相反，即上為下，下為上，左為右，右為左。主油路：主泵泵油流到主卷揚馬達，再泄油流入三位三通液控換向閥位于右位流經(jīng)溢流閥流回油箱。副泵泵油給三位四通液控換向閥 14 位于上位流至主卷揚泵再泄油流經(jīng)三位三通液控換向閥 7 位于右位流經(jīng)溢流閥流回油箱。3. 主卷揚回路分流狀態(tài)主卷揚回路分流起升、控制都和合流時的相同，下降時的工作狀態(tài)跟起升時的操作方式基本相同，只是泵的操作方式跟起升時相反而已。4. 副卷揚回路分流狀態(tài)（起升）控制油路：手動比例電壓控制閥左移給位于下位的電液換向閥通電，上移流回至油箱，由副卷揚泵泵油流經(jīng)電液換向閥流入位于下位的伺服機構(gòu)，上移流回至油箱。主油路：由主卷揚泵泵油給副卷揚馬達，泄油至三位三通液控換向閥位于左位流經(jīng)溢流閥回油箱。5. 副卷揚回路分流狀態(tài)（下降）下降時跟起升時相同，只是泵的操作方向跟起升時相反。3.2 回轉(zhuǎn)回路 回轉(zhuǎn)油路所需功率較小，因此采用小排量的雙向電液比例排量調(diào)節(jié)泵和雙向定量馬達構(gòu)成閉式容積調(diào)速回路。油泵中設置有電液比例伺服變量機構(gòu)，輔助泵，緩沖補油閥，馬達兩腔并聯(lián)有沖洗閥，其作用和工作原理與主副卷揚油路中的有關(guān)分析相同?；芈分醒b有手動換向閥，由于回轉(zhuǎn)功率小，回轉(zhuǎn)油路沒有設置功率限制裝置。3.2.1 性能要求具有獨立工作能力；工作過程中可防止“打停現(xiàn)象”和自由擺動；微動性能好。3.2.2 主要元件泵、手動換向閥、單向閥、益流閥、馬達、回轉(zhuǎn)馬達、制動油缸。3.2.3 主要回路主油路（含補油油路） 、冷卻油路、制動油路、變量操縱控制油路。183.2.4 功能實現(xiàn)和工作原理1. 向左旋轉(zhuǎn) 手動換向閥處于左位液，壓油由 P 流入直接流經(jīng)回轉(zhuǎn)馬達與梭閥由回轉(zhuǎn)馬達流出直接流回 O，由梭閥流入制動油缸制動，再流回梭閥流回 O。2. 向右旋轉(zhuǎn)手動換向閥處于右位，原理與向左旋轉(zhuǎn)同理。3.3 伸縮回路此伸縮回路采用電磁液動閥組來控制各臂的伸縮，除了不能同步伸縮外，其他的伸縮方式都可以。3.3.1 性能要求起、制動平穩(wěn)，各缸應具有一定的伸縮選擇性能。3.3.2 主要元件單向定量泵（與變幅、支腿回路共用） 、手動換向閥、缸、平衡閥、單向閥組。3.3.3 主要回路缸 1、2、3 伸出、縮回油路，控制油路。3.3.4 功能實現(xiàn)和工作原理手動換向閥位左位時，壓力油經(jīng)平衡閥 2 的單向閥到液壓缸 1 的無桿腔，待液壓缸 1 的活塞桿全伸后，系統(tǒng)壓力升高直至打開順序閥，壓力油再進入下個液壓缸的無桿腔，如此順序伸出各節(jié)吊臂。若手動換向閥置于右位，則壓力油依次進入各液壓缸的有桿腔，隨著油壓的上升，回縮阻力較小的液壓缸先回縮，這常使吊臂回縮時各節(jié)臂的動作次序是非順序的。單向閥組 10 是順序閥的泄油部分，開啟壓力應盡量小。順序閥控制的伸縮回路較簡單，省去了軟卷卷筒，工作可靠，但液壓泵的供油壓力高，各節(jié)臂的回縮順序不確定。193.4 變幅回路3.4.1 性能要求起落臂平穩(wěn)，微動性好，變幅在任意值允許位置能可靠鎖死。設有二次液控單向閥鎖住保護裝置。3.4.2 主要元件泵、手動換向閥、平衡閥、單向閥、變幅缸。3.4.3 主要回路變幅缸起臂、變幅缸落臂。3.4.4 功能實現(xiàn)和工作原理1. 變幅缸起臂手動換向閥位于上位時，壓力油流經(jīng)平衡閥直接進入變幅液壓缸的無桿腔，實現(xiàn)起臂，再由有桿腔流回油箱完成回路回油。2. 變幅缸落臂手動換向閥位于下位時，壓力油流進液壓缸的有桿腔，再由無桿腔流回油箱完成回路回油。3.5 支腿回路本機采用 H 式支腿回路，具有防軟腿、掉腿和單獨調(diào)節(jié)各支腿伸縮的裝置，操作方便，工作安全可靠等特點。3.5.1 性能要求要求水平液壓缸和豎直液壓缸伸縮方便；支撐平穩(wěn)；可防止軟腿現(xiàn)象；可單獨對各支腿進行調(diào)節(jié)；在鎖死的時候油缸不發(fā)生油液泄露。3.5.2 主要元件泵、益流閥、水平液壓缸、豎直液壓缸、液控單向閥、支腿油路控制閥組、支腿油路轉(zhuǎn)閥。203.5.3 主要回路水平伸縮油路；豎直伸縮油路。3.5.4 功能實現(xiàn)和工作原理1. 支腿伸出水平支腿換向閥位于左位，水平伸縮液壓缸打開向支腿回路通油。垂直支腿換向閥位于左位，豎直伸縮液壓缸打開通過轉(zhuǎn)閥對各支腿進行豎直方向調(diào)節(jié)。泵壓力油流經(jīng)手動換向閥處于右位流入水平支腿換向閥位于左位再流入水平支腿液壓缸無桿腔，再由有桿腔流回油箱，實現(xiàn)水平油缸伸出回油。泵壓力油流經(jīng)手動換向閥處于右位流入水平支腿換向閥常態(tài)流入垂直支腿換向閥位于左位流入轉(zhuǎn)閥再流入液壓缸無桿腔再由有桿腔流回垂直支腿換向閥流回油箱完成回油。2. 支腿縮回支腿縮回跟伸出基本相同，只是把水平、垂直支腿換向閥換成右位就行了對各支腿進行調(diào)節(jié)時，只需要把轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)向相應的支腿位，把垂直支腿換向閥打開就行了。3.6 本汽車起重機液壓系統(tǒng)如圖所示為本汽車起重機液壓系統(tǒng)的原理圖。本汽車起重機的液壓系統(tǒng)主要由起升回路、回轉(zhuǎn)回路、伸縮回路、變幅回路和支21腿回路組成。三聯(lián)柱塞泵 1 中的 1.1 為支腿回路、回轉(zhuǎn)回路和離合器液壓缸的操縱閥 17 供油。泵 1.2 向起升吊起回路供油。泵 1.3 負責向變幅回路和伸縮回路供油也可以根據(jù)需要與泵 1.2 并聯(lián)，實現(xiàn)快速吊起或下降。泵 1.1 輸出的高壓油的壓力由溢流閥 24.1 調(diào)定，數(shù)值為 40MPa。閥 24.2 的作用是控制泵 1.1 輸出油的流向。上位工作時，用于控制支腿水平缸 23；下位工作時，用于對蓄能器 18 充液或控制回轉(zhuǎn)機構(gòu)。當閥 24.2 在上工作位置，閥 24.3 可控制四個支腿水平缸 23 的伸出或縮回。閥24.4 控制四個支腿垂直缸 20 的伸縮或縮回。轉(zhuǎn)閥 22 用于對各個垂直液壓缸進行單獨調(diào)整，調(diào)整時需將閥 24.4 扳在伸出工作位置上。當閥 24.2 下位工作時，用于對蓄能器 18 充液或控制回轉(zhuǎn)回路。外控順序閥 5 的調(diào)壓范圍是 5-9MPa，當壓力低于 5MPa 時，順序閥是關(guān)閉的，系統(tǒng)對蓄能器充液當壓力達到 9MPa 時，壓力油會打開順序閥 5 將主油路的高壓油送到回轉(zhuǎn)控制閥 6.2 上，供回轉(zhuǎn)機構(gòu)使用?；剞D(zhuǎn)機構(gòu)控制回路中溢流閥 6.1 的調(diào)定壓力為 26.5MPa。泵 1.3 輸出的壓力油直接送到支臂控制回路中的伸縮控制閥 6.4 和變幅控制閥 6.5的入口，用于支臂控制。平衡變幅和伸縮操作可以單獨動作，也可以同時動作。閥 8和 13 分別是伸縮液壓缸和變幅液壓缸的平衡閥。泵 1.2 的主要任務是向吊起起升回路供油。起升動作的控制閥為五位六通手動多路閥 6.6。該閥代替起升回路中的主副卷揚機構(gòu)的兩個三位四通換向閥，實現(xiàn)吊起重物的快慢。當閥 6.6 處于最上位時是吊起作業(yè)，扳至最下位時是下降作業(yè)，上位第二擋可將泵 1.2 和泵 1.3 的輸出油并聯(lián)，使馬達獲得更大的流量以實現(xiàn)快速吊起。下位第二擋則是將泵 1.2 和泵 1.3 的輸出油合流后送入馬達，實現(xiàn)快速下降。3.7 小結(jié)本章對液壓起重機的各個系統(tǒng)回路圖作了具體分析和設計，講述了具體的原理和各油路，本汽車起重機的液壓系統(tǒng)主要由起升回路、回轉(zhuǎn)回路、伸縮回路、變幅回路和支腿回路組成。22第 4 章 液壓系統(tǒng)設計計算4.1 液壓系統(tǒng)工作參數(shù)和各機構(gòu)主要參數(shù)4.1.1 工作機構(gòu)主要參數(shù)1. 起升機構(gòu)主卷揚：單繩最大速度(空載) 110 m/min單繩最大拉力(滿載) 36 KN卷筒直徑 500mm鋼絲繩直徑 21mm鋼絲繩層數(shù) 4減速器速比 36.5副卷揚：單繩最大速度(空載) 50 m/min單繩最大拉力(滿載) 28 KN卷筒直徑 340mm鋼絲繩直徑 17mm鋼絲繩層數(shù) 3減速器速比 51.42. 回轉(zhuǎn)機構(gòu)回轉(zhuǎn)速度 1.5 r/min回轉(zhuǎn)阻力矩 104 K.Nm減速器速比 1423.083. 變幅機構(gòu)最大行程 2842mm 變幅油缸最大軸向阻力 1320 KN變幅時間 60 Sec234. 伸縮機構(gòu)伸縮臂有五節(jié)，四節(jié)為伸縮臂，采用兩套油缸和鋼絲繩進行驅(qū)動。第一級缸行程 8000mm油缸最大軸向阻力 1190 KN速比 2.5第二級缸行程 8000mm 油缸最大軸向阻力 700 KN速比 2.5 伸出時間 162 Sec第三級缸行程 8000mm速比 2.5 油缸最大軸向阻力 450 KN5. 支腿機構(gòu)垂直支腿：吊重時支腿油缸最大反力 700 KN.m行程 335mm速比 2.78水平支腿：水平支腿伸出最大反力 180 KN.m行程 1915mm速比 2.044.1.2 液壓系統(tǒng)參數(shù)1. 液壓系統(tǒng)型式采用多泵多回路高壓變量液壓系統(tǒng)，其中主、副卷揚和回轉(zhuǎn)為獨立回路，主卷揚單動自動合流，伸縮、變幅和支腿為單泵集中驅(qū)動回路，控制系統(tǒng)采用液壓先導操作。242. 液壓系統(tǒng)參數(shù)主卷揚:工作壓力 30.5 Mpa補油壓力 2.5Mpa;流量 240 L/min液壓泵轉(zhuǎn)速 2760 rpm副卷揚:工作壓力 30.5 Mpa補油壓力 2.5Mpa;流量 100 L/min液壓泵轉(zhuǎn)速 2300 rpm回轉(zhuǎn):工作壓力 26.5 Mpa補油壓力 2.5Mpa;流量 82 L/min液壓泵轉(zhuǎn)速 2760 rpm變幅、伸縮和支腿:工作壓力 28 Mpa補油壓力 2.5Mpa;流量 242 L/min液壓泵轉(zhuǎn)速 2300 rpm4.2 液壓元件選擇計算 4.2.1 液壓馬達和液壓泵的選擇計算為了實現(xiàn)本機的功能和性能要求。本機主、副卷揚回路，回轉(zhuǎn)回路采用的液壓泵皆是雙向電液比例排量泵。這種泵主要由一個主泵和一個副泵以及其他液壓元件組成，這種泵主要用于閉式回路中。主、副卷揚回路，回轉(zhuǎn)回路采用的執(zhí)行機構(gòu)皆為雙向定量液壓馬達。4.2.1.1 主卷揚回路