毕业论文汽车典型液压系统设计—起重机液压系统8041

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1、毕业论文-汽车典型液压系统设计起重机液压系统8041 摘 要在我国车载起重机的发展已有五十年的历史了由于受到客观条件的限制一度发展较慢进入九十年代发展迅速但与国际先进水平还相差很远主要表现在产品质量的稳定性自动化智能化等方面随着国家基础建设的规模不断加大许多生产场合都需要对设备产品零件货物等进行搬运和位移车载起重机在起重运输行业和野外作业发挥的作用也将越来越大市场也将越来越大 汽车起重机液压系统的设计是该型起重机设计过程中最关键的一步本文首先对汽车起重机总体进行初步设计根据要求初步选择部分参数然后再根据液压系统的技术指标对该系统进行整体方案设计对其功能和工作原理作进一步的比较分析确定了系统各回

2、路的基本功能结构及主要元件设计的汽车起重机能够满足使用功能要求安全可靠结构合理重量轻操作使用方便对许多生产场合与起重运输等行业具有很强的现实意义关键词车载起重机液压系统工作原理基本功能Automotive Typical Hydraulic System Design Crane Hydraulic SystemAbstractThe development of the vehicle-mounted crane has more than 50 years history in our country Limited by the external condition the vehicl

3、e-mounted crane developed slowly for a time Since 1990s it has developed rapidly But it still could not reach the international advanced level which was mainly reflected by the quality stability automation and intelligent of product With the countrys infrastructure construction expanded in size some

4、 equipment products components and goods need to be moved and shifted in many production occasions The vehicle-mounted plays a more and more important role in lifting transportation industry and the field operation And its market will be growing too The design of the vehicle-mounted transmission cra

5、ne is the key in the process of designing the hoist of this type in this article first carry on preliminary design to the overall hoist and choose some parameter according to the requirements Second carry on the overall plan design according to hydraulic systems technical specification Third compare

6、 its function with its operation principle and confirm the basic structure and main components of every loop of the system tentatively Then carry on selective calculation of the components according to organization performance parameters and performance parameters of hydraulic transmission system th

7、rough the computations and generating heat of the systematic function the request of this hoist can be reachedThe vehicle-mounted crane that is designed can satisfy use request Its safe reliable reasonable constructed light and convenient to operate It has a great operation significance to many prod

8、uction occasions and many industries such as lifting transportationKeywords Vehicle-mounted craneHydraulic transmission systemWorking principleBasic functions目 录1 绪 论111 设计的背景112 关于汽车起重机213 液压传动系统的特点314 液压传动应用于汽车起重机上的优缺点415 液压传动系统的组成416 汽车起重机液压系统的运用现状和发展趋势52 汽车起重机总体方案设计721 传动型式的选定722 动力装置的选定823 起升机构

9、液压油路方案设计924 支臂控制机构液压油路方案设计1025 回转机构液压油路方案设计1326 支腿机构液压油路方案设计143 起重机液压系统元件的选择1731 汽车起重机液压系统功能组成和工作特点1732 典型工况分析及对系统的要求184 起重机各液压回路组成原理和性能分析2041 汽车起重机典型液压系统原理图2042 起升回路2143 变幅回路2244 伸缩回路2245 回转回路2346 支腿回路2447 制动回路255 起重机液压系统的常见故障及预防2751 起重机液压系统的主要故障2752 汽车起重机液压系统故障的预防2753 起重机液压系统故障的排除28结 论30致 谢31参考文献3

10、2附录A 译文33液压传动系统设计与计算33附录B 外文原文42Hydraulic Actuation System Design and Computation421 绪 论11 设计的背景汽车起重机是各种工程建筑广泛应用的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它对减轻劳动强度节省人力降低建设成本提高施工质量加快建设速度实现工程施工机械化起着十分重要的作用汽车起重机主要包括轮胎式起重机履带式起重机塔式起重机桅杆式起重机缆索式起重机以及施工升降机等它适用于工业建筑民用建筑和工业设备安装等工程中的结构与设备的安装工作以及建筑材料

11、建筑构件的垂直运输与装卸工作它也广泛运用于交通农业油田水电和军工等部门的装卸与安装工作目前我国是世界上使用工程起重机最大的国家之一近年来随着工程建设规模的扩大起重安装工程量越来越大吊装能力作业半径和机动性能的更高要求促使起重机发展迅速具有先进水平的塔式起重机和汽车起重机已成为机械化施工的主力本次设计主要是汽车起重机液压回油路和各个工作动作的液压回油路的原理设计通过对汽车起重机液压系统的研究和学习熟练的掌握了液压系统的相关知识并能在实际中实际应用加强了对液压系统的了解增加了液压系统方面的知识拓宽了我的知识面使我的知识不再局限于课本能从实例中发现问题解决问题学习问题12 关于汽车起重机我国在195

12、7年生产第一台5T机械式汽车起重机到现在已有50多年历史它的生产大致经历了以下几个阶段19571966年以生产5T机械式汽车起重机为主19671976年以生产12T以下小型液压汽车起重机为主197719961650T中大吨位液压汽车起重机产品发展较快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它对减轻劳动强度节省人力降低建设成本提高施工质量加快建设速度实现工程施工机械化起着十分重要的作用目前我国是世界上使用工程起重机最大的国家之一汽车起重机是装在普通汽车底盘或特制汽车底盘上的一种起重机其行驶驾驶

13、室与起重操纵室分开设置这种起重机的优点是机动性好转移迅速缺点是工作时须支腿不能负荷行驶也不适合在松软或泥泞的场地上工作 汽车起重机的底盘性能等同于同样整车总重的载重汽车符合公路车辆的技术要求因而可在各类公路上通行无阻此种起重机一般备有上下车两个操纵室作业时必需伸出支腿保持稳定起重量的范围很大可从8吨1000吨底盘的车轴数可从210根自1979年开始我国采用进口汽车底盘和关键液压件自行设计生产出了6T20T液压汽车起重机之后国内一些起重机生产厂家采用技贸结合方式分别引进日本多田野加藤美国格鲁夫和德国利勃海尔克虏伯的起重机产品技术以结合生产的方式相继制造出25T35T45T50T80T125T汽车

14、起重机和25T越野轮胎起重机以及32T50T70T全路面起重机这些企业经过多年来对引进技术的消化吸收移植使国产轮胎式起重机一些新产品的性能水平达到了国际80年代初的水平产品产量也逐年有所提高如图1-1所示为汽车起重机典型外形结构图1-1 汽车起重机典型外形机构1-载重汽车 2-回转机构 3-支腿 4-吊臂变幅缸 5-基本臂6-吊臂伸缩缸 7-起升机构近年来随着工程建设规模的扩大起重安装工程量越来越大吊装能力作业半径和机动性能的更高要求促使起重机发展迅速具有先进水平的塔式起重机和汽车起重机已成为机械化施工的主力相对于其他起重机汽车起重机不仅具有移动方便操作灵活易于实现不同位置的吊装等优点而且对其

15、进行驱动和控制的液压系统易于实现改进设计随着液压传动技术的不断发展汽车起重机已经成为各起重机生产厂家主要发展对象13 液压传动系统的特点com 液压传动系统的主要优点液压传动与机械传动电气传动相比有以下主要优点 1 在同等功率情况下液压执行元件体积小重量轻结构紧凑例如同功率液压马达的重量约只有电动机的16左右 2 液压传动的各种元件可根据需要方便灵活地来布置 3 液压装置工作比较平稳由于重量轻惯性小反应快液压装置易于实现快速启动制动和频繁的换向 4 操纵控制方便可实现大范围的无级调速 调速范围达20001 它还可以在运行的过程中进行调速 5 一般采用矿物油为工作介质相对运动面可自行润滑使用寿命

16、长 6 容易实现直线运动 7 既易实现机器的自动化又易于实现过载保护当采用电液联合控制甚至计算机控制后可实现大负载高精度远程自动控制 8 液压元件实现了标准化系列化通用化便于设计制造和使用com 液压传动系统的主要缺点液压传动与机械传动电气传动相比有以下主要优点 1 液压传动不能保证严格的传动比这是由于液压油的可压缩性和泄漏造成的 2 工作性能易受温度变化的影响因此不宜在很高或很低的温度条件下工作 3 由于流体流动的阻力损失和泄漏较大所以效率较低如果处理不当泄漏不仅污染场地而且还可能引起火灾和爆炸事故 4 为了减少泄漏液压元件在制造精度上要求较高因此它的造价高且对油液的污染比较敏感总的说来液压

17、传动的优点最突出的它的一些缺点有的现已大为改善有的将随着科学技术的发展而进一步得到克服14 液压传动应用于汽车起重机上的优缺点com 液压传动系统应用于汽车起重机上的主要优点 1 在结构和技术性能上的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较平稳从而改善了起重机的安装精度提

18、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 2 在经济上的优点液压传动的起重机结构上容易实现标准化通用化和系列化便于大批量生产时采用先进的工艺方法和设备此种起重机作业效率高辅助时间短因而提高了起重机总使用期间的利用率对加速实现四个现代化大有好处com 液压传动系统应用于汽车起重机上的主要缺点液压传动的主要缺点是漏油问题难以避免为了防止漏油问题元件的制造精度要求比较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点根据国际上起重机的发展来看不论大小吨位都采用液压传动系统纵观

19、众多用户的反馈意见液压式汽车起重机深受他们的欢迎和好评15 液压传动系统的组成 一个完整的能够正常工作的液压系统应该由以下五个主要部分来组成 1 动力装置它是供给液压系统压力油把机械能转换成液压能的装置最常见的是液压泵 2 执行装置它是把液压能转换成机械能的装置其形式有作直线运动的液压缸有作回转运动的液压马达它们又称为液压系统的执行元件 3 控制调节装置它是对系统中的压力流量或流动方向进行控制或调节的装置如溢流阀节流阀换向阀截止阀等 4 辅助装置例如油箱滤油器油管等它们对保证系统正常工作是必不可少的 5 工作介质传递能量的流体即液压油等 在同等输出功率下液压传动装置的体积小重量轻运动惯量小动态

20、性能好16 汽车起重机液压系统的运用现状和发展趋势随着国家现代化建设的飞速发展科学技术的不断进步现代施工项目对汽车起重机的要求也越来越高高深尖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统展示了强大的发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我们通过对五个主回路现状的分析来探讨其发展趋势com 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馈和压力切断的恒功率变量泵所取代先前的

21、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达到轻载高速重载低速和节能的效果com 变幅液压系统变幅液压系统的发展趋势也体现为节能高效目前最先进的为变幅下降时充分利用吊臂和重物的重力势能实现重力下放下放的速度由先导手柄来无级控制变幅平稳没有冲击com 伸缩液压系统对于具有五节以下伸缩臂的伸缩液压系统国内一般采用同步或顺序加同步的伸缩方式当采用两级油缸时上下两油缸实现内部沟通一般采用插装式平衡阀对于具有五节以上伸缩臂的液压系统采用单缸插销伸缩机构这种伸缩机构自重轻能大幅提高起重机的起重性能能有效的控制整机的重量通过采用多油口和多平衡阀的油路来提高伸缩的效率com 回转液压系统

22、回转也是起重机使用频繁的动作但相对而言回转所需功率最少因而回转系统的最高要求是回转平稳起重作业无侧载回转系统的发展趋势为通过小马达大传动比来实现操作平稳通过设立回转缓冲阀和自由滑转机能来实现吊重的自动对中功能从而有效防止侧载的产生com 操纵控制系统机械式操纵是汽车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也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发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发展除此之外液压系统在以下几方面也体现出明显的发展趋势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

23、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馈率3在系统中设计速度分档由于不同施工项目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服务技术黑匣子自我保护技术等方向发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发展2 汽车起重机总体方案设计21 传动型式的选定在现代工程起重机中内燃机液压驱动得

24、到越来越广泛的应用所以本次设计采用的是内燃机液压驱动其主要原因一是由于机械能转换为液压能后实现液压传动有许多优越性二是由于液压技术本身发展很快使起重机液压传动技术日趋完善内燃机液压驱动的主要优点是1减少了齿轮轴等机械传动件而代之以重量轻体积小的液压元件和油管使起重机的重量大为减轻结构紧凑外型尺寸小2可以在很大范围内实现无级调速而且容易变换运动方向3传动平稳因为作为传动介质的液压油液具有弹性通过液压阀平稳而渐近地操作可获得平稳的柔和的工作特性4易于防止过载5操作简单省力内燃机液压驱动的主要缺点是1传动效率低因为能量经过了两次转换2液压元件加工精度要求高因而加工成本大对密封要求也高如果制造安装工艺

25、不完善常有运转失灵及漏油现象产生但随着液压技术的发展和工艺水平的提高这些缺点已逐步得到解决com 工作机构传动型式的选定液压传动的起升机构有高速液压马达传动和低速大扭转矩液压马达传动两种型式高速液压马达传动需通过减速器带动起升卷筒具有重量轻体积小容积效率高可与驱动油泵互换以及可采用批量生产的标准减速器等特点故广泛用于中小型起重机的起升机构中低速大扭矩液压马达传动可直接带动起升卷筒传动简单零件少起制动性能好对油的失纯敏感性小但容积效率低易影响机构转速体积与重量也比较大变幅机构有液压油缸式由于液压油缸变幅具有工作平稳结构轻便和易于布置等特点它在刚性传动的变幅机构中应用最为广泛电力和液压传动中马达包

26、括电动机很容易实现正反转动调速也不很复杂相比之下机械传动的传动装置就要复杂得多了采用液压驱动的伸缩机构执行元件选用液压油缸利用缸体和活塞杆的相对运动推动下级吊臂的伸缩汽车起重机的支腿必需做成可伸缩的在老式的起重机上支腿的伸缩都是人力的极为不便在现代的液压起重机中支腿的伸缩也是液压传动的本车采用H式支腿此支腿外伸距离大每一支腿有两个液压缸一水平的或略带倾斜的一垂直的支承液压缸支腿外伸后呈H形com 底盘传动型式的选定在汽车起重机中行驶-下车部分采用机械传动内燃机发出的动力通过离合器变速器主减速器差速器驱动车轮使汽车行驶这种驱动装置有一个独立的能源具有较大的机动性可满足汽车起重机流动性的要求由于不

27、受外界能源的牵制所以一到达作业场地后就可随时投入工作汽车起重机选用经改制的重型专用汽车底盘专用的汽车底盘是按起重机的要求设计的轴距较长轴距较长车架刚性好而前悬下沉式驾驶室视野良好吊臂置于其上因驾驶室较低吊臂位置也不高故起重机重心较低在大型汽车起重机中常采用前悬下沉式的驾驶室com 行驶和起重工况分析汽车起重机要求通过性能良好机动灵活行驶速度高可快速转移转移到作业场后能迅速投入工作因此特别适用于流动性大不固定的作业场所所以要求进入工地后起重时首先要伸出支腿并固定 一般采用主臂起重副臂主要是提高起升高度在高度达不到要求时才采用副臂起重作业时要求整车有良好的稳定性只能在两侧方和后方作业整车不能倾翻2

28、2 动力装置的选定汽车起重机动力装置的布置有下列几种方案一一台发动机布置在下车二一台发动机布置在上车三两台发动机上下车各布置一台本次设计采用第一种方案第一种方案目前采用得比较广泛因为1上车起重机构广泛采用液压传动动力传动比较方便液压泵设在下车高压油经回转接头送到上车驱动各个液压马达或液压缸2下车行走机构采用一般通用汽车的机械传动或液力机械传动故发动机设在下车较方便因为传动系易布置操纵易实现3目前汽车起重机的行驶速度高专用底盘的行走机构的传动装置也必须设计得与汽车传动系同样复杂故发动机设在下车也是必需的汽车起重机采用双驾驶室操纵方式即汽车的行驶移动与起重作业分在不同的驾驶室进行当只有一台发动机时

29、起重机在行驶时发动机动力要供行走机构用在起重时要供起重各机构用从计算可知行驶速度在30kmh以上的汽车起重机的发动机功率常以最大车速时所需的功率来确定关于起重机行驶时功率的计算可用近似的公式来初步选择发动机的功率近似公式是在计算公式中带入一些统计的经验数据而得到的再参考实际情况如储备功率辅件效率等因素来确定起重机的功率 起重功率的确定是按起升和回转两动作同时进行的工况来计算的并且考虑到其中有一动作的功率是起动功率在所有的机构中起升机构所需的功率最大变幅机构的功率常是起升功率的一半左右只有在大吨位的桁架式长吊臂的起重机中变幅机构要将接长的吊臂从水平状态拉起需要较大的功率但也不超过起升机构的最大功

30、率而回转功率是起升功率的1314 23 起升机构液压油路方案设计起升机构是起重机械的主要机构用以实现重物的升降运动起升机构通常由原动机减速器卷筒制动器离合器钢丝绳滑轮组和吊钩等组成起升机构简图如图2-1所示图2-1 起升机构简图起升液压油路回路起到使重物升降的作用起升液压油路回路主要由液压泵换向阀平衡阀液压离合器液压制动器和液压马达组成起升液压油路回油路设计原理图如图2-2所示图2-2 起升机构液压油路回路图起升回路是起重机液压系统的主要回路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起

31、吊小吨位且要求速度不太高时用副卷扬吊单独吊重的方式对于吊大吨位且要求速度比较高时用主卷扬泵合流吊重的方式对于吊比较长的物体时用共同吊重的方式24 支臂控制机构液压油路方案设计com 变幅机构液压油路方案设计变幅机构在起重机挖掘机和装载机等工程机械中用于改变臂架的位置增主机的工作范围绝大部分工程起重机为了满足重物装卸工作位置的要求充分利用其起吊能力幅度减小能提高起重量需要经常改变幅度变幅回路则是实现改变幅度的液压工作回路用来扩大起重机的工作范围提高起重机的生产率工程起重机变幅按其工作性质可分为非工作性变幅和工作性变幅两种非工作性变幅指只是在空载条件下改变幅度它在空载时改变幅度以调整取物装置的位置

32、而在重物装卸移动过程中幅度不改变这种变幅次数一般较少而且采用较低的变幅速度以减少变幅机构的驱动功率这种变幅的变幅机构要求简单工作性变幅能在带载的条件下改变幅度为了提高起重机的生产率和更好地满足装卸工作的需要常常要求在吊装重物时改变起重机的幅度这种类型的变幅次数频繁一般采用较高的变幅速度以提高生产率工作性变幅驱动功率较大而且要求安装限速和防止超载的安全装置与非工作性变幅相比这种变幅要求的变幅机构较复杂自重也较大但工作机动性却大为改善汽车起重机由于使用了支腿除了吊非常轻的重物之外必须带载变幅吊臂变幅是通过改变吊臂的起落角度来改变作业高度吊臂的变幅运动由变幅液压缸驱动变幅要求能带载工作动作要平稳可靠

33、为防止吊臂在停止阶段因自重而减幅在油路中设置了平衡阀提高变幅运动的稳定性和可靠性吊臂变幅运动由三位六通手动换向阀控制在其工作过程中通过改变手动换向阀开口的大小和工作位即可调节变幅速度和变幅方向 变幅回路主要由液压泵换向阀平衡阀和变幅液压缸组成最常见的液压变幅机构是用双作用液压缸作液动机也有采用液压马达和柱塞缸因此本设计采用双作用液缸作液动机液压油路设计原理图如图2-3所示图2-3 支臂控制机构液压油路回路图com 伸缩机构液压油路方案设计吊臂伸缩机构是一种多级式伸缩起重臂伸出与缩回的机构吊臂伸缩机构种类很多可以从两种不同角度出发进行分类即按驱动式不同以及各节臂间的伸缩次序关系不同进行分类按驱动

34、动力形式不同可分为液压液压机械和人力驱动三种采用液压驱动时执行元件选用液压油缸利用缸体和活塞杆的相对运动推动下级吊臂的伸缩通常n节吊臂则相应要有n一1个液压缸一活塞组在设计相邻的三节臂伸缩机构时为了减轻重量还可以利用吊臂之间伸缩的比例关系采用钢丝绳滑轮组 或链条链轮实现第三节臂的伸缩以代替一只液压缸这就形成了液压机械驱动形式液压机械驱动还有另一种形式即采用液压马达减速后驱动螺杆旋转利用螺杆和螺母间的相互运动推动下级吊臂移动 这种方法自重较轻可以提高大幅度时的起重量另外还大大减少了漏油部位维修也比较方便借助液压作为动力伸缩吊臂的最大优点在于可以实现无级伸缩以及不同程度上实现带载伸缩这就扩大了起重

35、机在复杂使用条件下的使用功能伸缩机构简图如图2-4所示图2-4 伸缩机构简图上图采用一个单级液压缸相一套钢丝绳滑轮系统 或链条链轮系统 的同步伸缩机构图中活塞杆与基本臂由销轴9铰接缸体与二节臂由销轴8铰接钢丝绳2绕过平衡滑轮10和滑轮1其头部由销轴4与三节臂相连钢丝绳6绕过滑轮7一头由销轴5与基本臂相连另一头由销轴3与三节臂相连滑轮7装在二节臂上滑轮1装在缸体头部平衡滑轮10装在基本臂上当缸体带动二节臂伸出时滑轮1到滑轮10距离增加因为钢丝绳2的长度不变所以销轴4到滑轮1的距离减小也就是说在二节臂相对基本臂伸出的同时三节臂也相对二节臂伸出了同样的距离即实现了同步伸出三节臂的同步缩回是由钢丝绳6

36、成的其动作原理与同步伸出完全一样第四节臂的伸缩采用手动方式伸缩当吊臂放在最低位置有一定的负角度借助自重再手动使其伸出在五节伸缩臂时最后一节的伸缩可用手动的或简单的插销式或连杆式的伸缩机构以减轻吊臂重量增加大幅度时的起重能力液压油路设计原理图如图2-5所示图2-5 支臂控制机构液压油路回路图25 回转机构液压油路方案设计 工程起重机能将起重物送到指定工作范围内的任意空间位置除了依靠起升机构实现重物的垂直位移外回转运动是实现水平位移的方法之一尽管此种运动形式的水平移动范围有限但所需功率小要求也比较简单故在大多数工程起重机中被采用而且一般还都设计成全回转式的即可在左右方向任意进行回转只有在特定的起重

37、机上才设有非全回转的回转机构或不设回转机构而用其它机构来调整空间位置在实现回转运动时起重机的回转部分与非回转部分之间的传力装置称为回转支承装置驱动部分则称为回转机构有时也把这两部分统称为回转机构全回转的回转机构由三部分组成一回转机构的原动机是整机的传动分流装置中的一个传动元件它可以是电机液压马达或者是某根轴一般来说原动机的选择是由起重机的总动力源所决定的 二回转机构的机械传动装置一般起减速作用三回转机构小齿轮通过和回转支承装置上的大齿圈啮合以实现回转平台的回转运动液压油路设计原理图如图2-6所示图2-6 回转机构液压油路回路图回转回路起到使吊臂回转实现重物水平移动的作用回转回路主要由液压泵换向

38、阀平衡阀液压离合器和液压马达组成由于回转力比较小所以其结构没有起升回路复杂回转机构使重物水平移动的范围有限但所需功率小所以一般汽车起重机都设计成全回转式的即可在左右方向任意进行回转转台的回转由一个大转矩液压马达驱动它能双向驱动转台回转通过齿轮蜗杆机构减速转台的回转速度为1rmin3 rmin由于速度较低惯性较小一般不设缓冲装置液压马达的回转由三位六通手动换向阀控制当三位六通手动换向阀工作在左位或右位时分别驱动液压马达正向或反向回转26 支腿机构液压油路方案设计 汽车起重机的支腿必需做成可伸缩的在老式的起重机上支腿的伸缩都是人力的极为不便在现代的液压起重机中支腿的伸缩也是液压传动的轮胎式起重机支

39、腿从结构特点来分可有下五种型式一蛙式支腿式支腿的伸缩动作是由一个液压缸完成支腿的运动轨迹除垂直位移外在接地时还有水平位移这水平位移引起摩擦阻力增大了液压缸的推动力为减少液压缸的作用力将液压缸位置抬高 二H式支腿此支腿外伸距离大每一支腿有两个液压缸一水平的 或略带倾斜的 一垂直的支承液压缸支腿外伸后呈H形为保证足够的外伸距离左右支腿相互叉开H式支腿对地面适应性好易于调平广泛采用在中大型起重机上三X式支腿X式支腿的垂直支承液压缸作用在横梁的中间横梁直接支承在地面上这就比H式支腿稳定但X式支腿离地间隙较小在打支腿时有水平位移它与H式支腿常混合应用在起重机上但H式支腿高度高影响作业空间同时支腿必须与横

40、梁固接以保证支腿结构体系的稳定 四 辐射式支腿主要应用在大型的轮胎式起重机上由于支腿反力极大所以车架大梁要做得非常高大为了减轻车架重量减少车架变形将支腿做成辐射式回转支承装置承受的全部力和力矩直接作用在支腿结构上而不象通常的那样经过车架大梁传到支腿结构上 五 铰接式支腿主要应用在中型起重机上支腿不一定做成幅射式但活动支腿部分可以做成铰接摆动式而不做成伸缩式用液压缸收拢或伸开支腿在工作时如同H式支腿收拢时活动支腿紧靠车架大梁两侧这种支腿的刚度比H式支腿好没有因伸缩套筒之间的间隙而引起的车架摆动现象综合考虑各方面因素本车采用H式支腿结构比较合理垂直支腿液压油路设计原理图如图2-7所示图2-7 下车

41、支腿垂直缸液压油路图水平支腿液压油路设计原理图如图2-8所示图2-8 下车支腿水平缸液压油路图对于支腿跨距的确定如下图所示 轮胎式起重机支腿是前后设置的并向两侧方向伸出形成矩形稳定面由于轮胎式起重机主要在侧方工作国家系列中又规定了幅度的最小值故某一吨位起重机的支腿横向跨距不得超过某规定数值以满足最小有效幅度的要求但跨距取大了虽然在起重机工作时稳定性好但过大的稳定也是不必要的有时甚至是有害的因为当超载时过大的稳定使起重机司机不感到超载的危险当无自动报警装置时而有使吊臂损坏的可能因此支腿横向跨距选取要适当原则上是起重机在吊臂强度允许的起重量时其稳定度达到规定的要求即可支腿全部外伸时可将起重机作业区

42、域分四块即右侧方作业区前方作业区左侧方作业区和后方作业区支腿跨距的确定完全从稳定角度出发支腿横向外伸跨距的最小值是要保证起重机在正侧方吊重的稳定也即是在起吊临界起重量时全部重量的合力将落在支腿中心线上也就是要使支腿中心连线内外的力矩处于平衡状态3 起重机液压系统元件的选择31 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要回路组成各个回路具有不同的功能组成和工作特点com 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

43、的工作方式有单独吊重合流吊重以及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单独吊重的方式对于吊大吨位且要求速度比较高时用主卷扬泵合流吊重的方式对于吊比较长的物体时用共同吊重的方式com 变幅回路绝大部分工程起重机为了满足重物装卸工作位置的要求充分利用其起吊能力幅度减小能提高起重量需要经常改变幅度变幅回路则是实现改变幅度的液压工作回路用来扩大起重机的工作范围提高起重机的生产率变幅回路主要由液压泵换向阀平衡阀和变幅液压缸组成工程起重机变幅按其工作性质可分为非工作性变幅和工作性变幅两种非工作性变幅指只是在空载条件下改变幅度它在空载时改变

44、幅度以调整取物装置的位置而在起升回转的重物装卸移动过程中幅度不改变这种变幅次数一般较少而且采用较低的变幅速度以减少变幅机构的驱动功率这种变幅的变幅机构要求简单工作性变幅能在带载的条件下改变幅度为了提高起重机的生产率和更好地满足装卸工作的需要常常要求在吊装重物时改变起重机的幅度这种类型的变幅次数频繁一般采用较高的变幅速度以提高生产率工作性变幅驱动功率较大而且要求安装限速和防止超载的安全装置与非工作性变幅相比这种变幅要求的变幅机构较复杂自重也较大但工作性能却大为改善汽车起重机由于使用了支腿当重物不超过额定最大起重量一半时可以带载变幅com 伸缩回路伸缩回路可以改变吊臂的长度从而改变起重机吊重的高度

45、伸缩回路主要由液压泵换向阀液压缸和平衡阀组成根据伸缩高度和方式不同其液压缸的节数结构也就大不相同汽车起重机的伸缩方式主要有同步伸缩和非同步伸缩两种同步伸缩就是各节液压缸相对于基本臂同时伸出一样长度采用这种伸缩方式不仅可以提高臂的伸出效率而且可以使起重臂的受力状况大大改善提高起重机的工作性能伸缩回路只能在起重机吊重之前伸出com 回转回路回转回路起到使吊臂回转实现重物水平移动的作用回转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由于回转力比较小所以其结构没有起升回路复杂回转机构使重物水平移动的范围有限但所需功率小所以一般汽车起重机都设计成全回转式的即可在左右方向任意进行回转com 支腿回

46、路支腿回路是用来驱动支腿伸缩支承整台起重机的自重和起重量支腿回路主要由液压泵水平液压缸垂直液压缸换向阀和双向液压锁组成汽车起重机设置支腿可以大大提高起重机的起重能力为了使起重机在吊重过程中安全可靠支腿要求坚固可靠伸缩方便在行驶时收回工作时外伸撑地还可以根据地面情况对各支腿分别进行单独调节com 控制回路 控制回路是用来液压系统各回路油液流通方向从而使液压缸液压马达可不同方向动作 控制回路主要由换向阀单向阀溢流阀平衡阀组成 控制回路使系统达到所要求功能而且还可保证系统平稳安全运行32 典型工况分析及对系统的要求com 伸缩机构的作业情况汽车起重机工作中主要用到的机构是主副卷扬机构回转机构在重物下

47、降定位时常常用到变幅机构带载伸缩是比较危险的在实际作业中很少使用空载伸缩循环仅占基本工况作业循环次数的5故伸缩及带载伸缩不是典型工况com 副臂机构的作业情况大多数汽车起重机都带有副臂它的作用是增加起重机的最大起升高度很多大型汽车起重机主臂前都有一个突出滑轮在副卷扬工作时顺着滑轮升降副吊钩副臂单独起吊较小起重量很少使用副臂副卷扬与主卷扬进行共同吊重的情况更为少见本机属于中型起重机一般不提倡副臂工作不过它可以增加最大起升高度用于特殊场合com 典型工况的的分析根据各机构的实际作业情况起重机使用规范以及很多操作者的实际经验可确定表3-1的五种工况作为大中型汽车起重机的典型工况设计液压系统时要求各系

48、统的动作能够满足这些工况要求表3-1 汽车起重机典型工况表序 号工 况一次循环内容特 点1基本臂额定起重量的80相应的工作幅度主卷扬起升回转下降中间制动一次起重吨位大动作单一很少与回转等机构组合动作2基本臂额定起重量的80相应的工作幅度主卷扬起升回转下降停顿起升回转下降中间制动一次主卷扬组合动作主要用于平吊安装或空中翻转3中长臂中长臂最大额定起重量的12相应的工作幅度主卷扬起升回转变幅下降起升回转下降中间制动一次起重机在额定起重量的5060的作业工况最多4中长臂中长臂最大额定起重量的12相应的工作幅度主卷扬起升回转变幅下降停顿起升回转下降中间制动一次中长臂中等起重量工况出现机率大此时平吊安装或

49、空中翻转作业也常用5最长臂最长臂最大额定起重量的12相应的工作幅度主卷扬起升回转变幅下降 中间制动一次很多工况并不是利用汽车起重机起吊吨位大的特点而是利用它臂长特点起吊小起重量高空作业com 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基本确定各回路的主要元件也可初步确定了1动力元件齿轮泵三联2执行元件起升马达回转马达变幅油缸伸缩油缸支腿水平油缸支腿垂直油缸卷筒制动油缸3控制元件单向阀顺序阀换向阀溢流阀平衡阀梭阀节流阀双向液压锁等4辅助装置油箱 滤油器软管硬管管接头中心回转接头4 起重机各液压回路组成原理和性能分析 41 汽车起重机典型液压系统原理图图4-1 汽车起重机典型液压系统原理

50、图1-三联齿轮泵 2-中心回转头 3-油箱 4-支腿控制阀 5-转阀 6-支腿水平缸 7-支腿垂直缸8-液压锁 9-回油过滤器 10-顺序阀 11-组合阀 12-蓄能器 13-操纵阀 14-多路换向阀 15-溢流阀16-回转马达 17-伸缩臂液压缸 182022-平衡阀 19-变幅液压缸 21-起升马达 23-梭阀24-制动器液压缸 25-离合器液压缸 26-单向节流阀 2734-管道42 起升回路com 性能要求要求卷扬机构微动性好起制动平稳重物停在空中任意位置能可靠制动即二次下滑问题以及二次下降时的重物或空钩下落问题即二次下降问题com 主要元件泵12液压马达21平衡阀22安全阀147单向

51、阀制动液压缸24离合液压缸25单向节流阀26五位六通换向阀146com 实现功能和工作原理起升回路的主要功能是使被起吊的重物上升或下降也就是使起升液压马达21正转或反转起升回路的能源是泵12 泵12排出的油经中心回转接头2管路32和单向阀到达换向阀146换向阀146是一个五位六通换向阀当阀146处于中位时com经管路流回油箱com阀144中位com也回油箱当阀146的位置置于上位一档工作时com排出后经阀146经管路流回油箱com管路阀22中的单向阀进入液压马达21的油口A此进时液压马达低速转动对应的工况是重物上升油口B的油经阀146经管路流回油箱当阀146的位置置于下位一档工作时com经管路

52、流回油箱com管路进入液压马达21的油口B同时打开阀22中的液控顺序阀此时液压马达21低速转动对应的工况是重物下降油口A的油经阀22中的顺序阀阀146经管路流回油箱若重物超速下行即液压马达21超速旋转时管路中的压力降低阀22中顺序阀的开口减小从而可限制液压马达21超速当阀146的位置置于上位二档或下位二档时因泵13的接入重物升降速度加快油路则与上相仿起升回路安全阀147的调定压力为21MPa43 变幅回路com 性能要求起落臂平稳微动性好变幅在任意允许位置停止均能可靠锁死com 主要元件泵13变幅油缸19三位六通换向阀145平衡阀20单向阀顺序阀安全阀143com 实现功能和工作原理变幅回路的

53、功能是控制变幅缸19的伸缩泵13排出的油经管路31到达换向阀145若阀145处于中位则油经阀144的中位阀145的中位阀146的中位经管路流回油箱换向阀145上位工作时压力油经阀145平衡阀20的单向阀进入缸19的无杆腔变幅缸伸出吊臂仰起有杆腔的油经阀145经管路流回油箱当换向阀145下位工作时压力油经阀145到油缸19的有杆腔同时打开平衡阀20的顺序阀无杆腔的油经阀20的顺序阀阀145经管路流回油箱此时油缸19缩回吊臂下俯当吊臂超速下滑时缸19有杆腔中的压力降低阀20顺序阀开口减小变幅缸缩回的速度得以控制因而可防止吊臂从仰起的位置突然回到水平位置 阀143是伸缩回路和变幅回路共用的安全阀其调

54、定压力为20MPa44 伸缩回路com 性能要求起制动平稳多级液压缸应具有一定的伸缩选择能力com 主要元件泵13液压缸17三位六通换向阀144平衡阀18安全阀15com 实现功能和工作原理伸缩回路的功用是控制伸缩液压缸17的往复运动 伸缩回路的能源是泵13泵13排出的油经中心回转接头2管路31到达换向阀144 若换com中位com油合流经阀144145146的中位经管路流回油箱 若阀144的下位工作时则压力油经阀18的单向阀进入油缸17的无杆腔吊臂伸出油缸17有杆腔中的压力油经阀144经管路流回油箱 当阀144的上位工作时经阀144的液压油经过管路到液压缸17的有杆腔同时打开阀18中的顺序阀

55、此时吊臂缩回无杆腔中的油经过顺序阀18阀144上位经管路流回油箱若吊臂在外界负载的作用下以超过供油的速度缩回时则有杆腔中的压力即管路中液压油的压力下降阀18中顺序阀的开度减小使油缸17和吊臂不会超速缩回若管路破裂管路失压则顺序阀18完全关闭不致使吊臂突然缩回而引起事故阀15为伸缩回路的安全阀它的调定压力为17MPa正常工作时不打开打开时阀15排出的液压油经管路流回油箱45 回转回路com 性能要求具有独立工作能力工作过程中必须防止打滑现象和自由摆动微动性能好com 主要元件泵11双向定量液压马达16中心回转接头2蓄能器12顺序阀10安全阀141三位六通换向阀142com 实现功能和工作原理双向

56、定量液压马达16回转时驱动小齿轮大齿圈使转台可做360回转回转台的轴线垂直地面 当阀42下位工作时泵11排出的油经管路27阀42中心回转接头2到顺序阀10外控顺序阀10的调压范围时59MPa当管路27中的压力小于5MPa时顺序阀10不能启动压力油经管路29阀组11向蓄能器12充夜储蓄液压能当蓄能器12的压力达到9MPa时压力油经控制油路30打开顺序阀10管路27的液压油经阀10到达换com安com中心回转接头2以下的各液压件固定在车体上不动中心回转接头2以上的各液压件固定在旋转台上操作室内和旋转台一起回转因此需要中心回转接头2使上下两部分液压油路可畅通无阻地连接而不受它们有相对转动的影响换向阀

57、142是三位六通阀当阀上位或下位工作时可使液压马达16正转或反转46 支腿回路com 性能要求1要求垂直支腿不泄漏具有很强的自锁能力不软腿 2要求各支腿可以进行单独调整 3要求水平支腿伸出距离足够大能够满足最大吊重而不至于整机倾翻 4要求垂直支腿能够承载最大起重量时的压力 5起重机行走时不产生掉腿现象com 主要元件泵11水平液压缸组6和垂直液压缸组7com4两位开关转阀组5双向液压锁组8com 实现功能和工作原理三联齿轮泵组1中的泵11排出的液压油进入支腿组合阀4其中包括溢流阀41选择阀42水平液压缸comcom液压回路的最大压力其调定压力为16MPa阀41开启时com经管路流回油箱支腿有两

58、个动作先用水平液压缸在水平方向将支腿顶出然后用垂直液压缸使腿伸长接触地面com是进入支腿回路还是通往其他回路当阀42上位工作时从阀42出来的液压油进入支腿回路当阀42的下位工作时从阀42排出的油经过管路27通向中心回转接头2当阀43处于中位时com阀44中位经管路流回油箱阀43上位工作时压力油进入水平缸6的无杆腔4个并联的水平液压缸的活塞伸出有杆腔的油经阀43阀44中位经管路流回油箱当阀43的下位工作时压力油进入水平液压缸6的有杆腔4个并联的水平液压缸的活塞缩回当阀44上位工作时压力油分别经过转阀组5中的4个转阀的通位液控单向阀8分别进入4个垂直液压缸7的无杆腔支腿伸出有杆腔的液压油经液控单向

59、阀8汇总到管路28阀44上位经管路流回油箱当阀44下位工作时压力油经阀44管路28液控单向阀8分别进入垂直液压缸的有杆腔支腿缩回转阀组5中有4个独立的两位开关转阀当需要单独调整某一个垂直液压缸的伸出长度时将相应的转阀转到通的位置再扳动阀44即可调整单个缸的伸出长度此时另外3个转阀处于断路位置其余3个缸不动作4个支腿调整好后阀44回到中位缸7两腔的油被两个液控单向阀封死不论油缸负载多大支腿也不会伸缩两个成对使用的液控单向阀又叫双向液压锁即使阀44到液控单向阀的管路破裂支腿也不会缩回从而可防止翻车事故用液控单向阀封闭油缸两腔的容积可靠性很高加上活塞的可靠密封缸即使承重时间长也不致因油的缓慢渗漏使支

60、腿缓慢缩回而导致车身缓慢下降47 制动回路com 性能要求要求卷扬机构微动性好起制动平稳重物停在空中任意位置能可靠制动com 主要元件泵13离合器液压缸25制动器液压缸24三位六通换向阀13梭阀111和23单向节流阀26com 实现功能和工作原理液压马达21输出的动力带动鼓轮转动缸25是离合器液压缸它是一个靠弹簧复位的单作用单活塞液压缸在弹簧复位的位置离合器处于离态即液压马达和鼓轮脱开当缸25无杆腔中有压力油活塞杆外伸时离合器处于合的位置缸24是制动器液压缸它也是一个靠弹簧复位的单作用液压缸缸处于弹簧复位状态时制动器处于抱紧状态无杆腔中加压活塞杆收缩时制动器处于松开状态 当阀13处于中位时缸2

61、5和缸24的无杆腔都通回油离合器脱开制动器抱紧 缸25的压力油靠蓄能器12供给当液压马达21油口A为高压时高压油经管路33梭阀111向蓄能器12充液当油口A为低压时泵11经管路27管路29梭阀111向蓄能器12充液梭阀111的作用是不管哪个进油口为高压出油口永远为高压从梭阀出来的油经减com左右若减压阀一旦失效将出现高压时安全阀113开启它的调定压力为105MPa单向阀114可防止蓄能器倒流蓄能器输出的压力油输往阀13梭阀23的一个进油口和液压马达21的A口相连另一个油口和液压马达21的B口相连只要A口和B口有一个有高压则梭阀的输出压力即为高压从管34输往阀13阀13右位时蓄能器输出的压力油经

62、阀13到达缸25无杆腔离合器处于合的状态油管34中的压力油进入缸24的无杆腔制动器处于松开状态此时鼓轮正转或反转重物上升或下降阀13左位工作时缸25无杆腔通回油离合器处于离的位置蓄能器12的压力油进入缸24的无杆腔制动器处于松开状态此时重物可自由下行一般重物均较重故下行速度也较快阀26是单向节流阀油进入缸24较慢即制动器松开较慢油流出缸24较快即制动器抱紧迅速制动器快紧慢松可减少启动或停车时重物的下滑泵组1由发动机带动发动机转速变化时泵的流量随之变化液压马达和缸的运动速度也变化各工作机构的速度也变化因此本系统中并无专门的调速回路5 起重机液压系统的常见故障及预防液压传动是以液压油为工作介质进行

63、能量转换和动力传递的它具有传送能量大布局容易结构紧凑换向方便转动平稳均匀容易完成复杂动作等优点因而广泛应用于工程机械领域但是液压传动的故障往往不容易从外部表面现象和声响特征中准确地判断出故障发生的部位和原因而准确迅速地查出故障发生的部位和原因并及时排除在工程机械的使用管理和维修中是十分重要的51 起重机液压系统的主要故障在相对运动的液压元件表面液压油密封件管路接头处以及控制元件部分往往容易出现泄漏油温过高出现噪音以及电液结合部分执行动作失灵等现象具体表现一是管子管接头处及密封面处的泄漏它不仅增加了液压油的耗油量脏污机器的表面而且影响执行元件的正常工作二是执行动作迟缓和无力表现为起重机起升缓慢无力油压马达转不起来或转速过低