毕业设计（论文）轮式起重汽车液压系统的设计

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1、提供全套毕业论文图纸，欢迎咨询兰 州 工 业 学 院毕 业 设 计 题 目 轮式起重汽车液压系统的设计 专 业 汽车检测与维修技术 班 级 汽检 12-2班 学 生 张永强 学 号 2012109603247 指导老师 杨昀梓2015年3月1日1.毕业设计的原始数据：最大起重量：8吨最高提升速度:15m/min起升减速传动比:21.042.毕业设计(论文)的内容和要求(包括技术要求、图表要求以及工作要求等)：1、技术要求： 为给定基本设计参数的起重机设计一液压传动系统。2、 图表要求： 图表要求清晰，标题格式符合兰州工业学院毕业设计(论文)撰写格式3、 工作要求： 完成液压传动系统方案分析、主

2、要参数的设计计算（应有必要的数据和图表）、设计支腿回路、回转回路、伸缩回路、变幅回路及起升回路的液压系统。完成各回路的液压系统原理图的绘制。3.毕业设计应完成的技术文件：1、完成设计说明书的撰写，设计说明书的字数不少于30000字，格式要求参照兰州工业学院毕业设计(论文)撰写格式；2、图纸数量不得少于2张零号图纸，绘制可采用计算机绘制或者手工绘制方式，但必须要有部分是手工绘制。4.主要参考文献：1雷天觉.液压工程手册M.北京.机械工业出版社，19912胡宗武.顾迪民.起重机设计计算M.北京：中国建筑工业出版社,1989.043王志福.轮式起重机M.北京：中国建筑工业出版社，19824颜荣庆.现

3、代工程机械液压系统分析M.北京.人民交通出版社,19985颜荣庆.液压与液力传动M.北京人民交通出版社,198865.毕业设计(论文)进度计划(以周为单位)：起 止 日 期工 作 内 容备 注2014.12.712.132014.12.1412.222014.12.2312.292014.12.302015.1.122015.1.61.172015.2.243.7查资料、分析设计要求和性能参数。确定结构方案,绘制整体设计布局图或方案图。进行液压元件的选型及参数计算。绘制液压原理图。撰写设计说明书。修改设计，论文答辩。摘 要 本文对轮式汽车起重机五个主要运动机构的动作进行了分析，再根据五个动作设

4、计出五部分液压系统油路，完成了整机的系统液压原理图。对液压系统的调速回路和回转回路进行了改良设计，调速系统采用了更为合理的双泵分合流开式系统，并且优化了起升机构的结构，选用体积小、传动比大的专用卷扬行星减速机，使起升机构结构更为紧凑。回转系统加转了动态稳定性较好的平衡阀，减少了冲击，提高了操作精度。对变幅液压缸进行结构和参数设计，具体进行了三铰点受力模型的建立和分析，变幅液压缸稳定性的校核等工作。对起升机构进行了初步设计，主要对组合式焊接铸造卷筒作了结构设计，运用完整的理论进行了筒壁的强度校核。关键词：液压系统，变幅液压缸，起升机构，双泵分合流ABSTRACT This paper wheel

5、 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. Loop hydraulic system and the rotation speed was improved circuit design, speed control system with a more re

6、asonable two-pump open sub-confluent systems, and optimize the lift to the structure, use small size, great for special transmission ratio Winch Planetary reducer, so that the hoisting mechanism more compact. Rotary switch to a dynamic stability system, plus a good balance valve, reducing the impact

7、 of increased operational accuracy. On the amplitude structure and parameters of hydraulic cylinder design, specific to the three nodes force model and analysis, amplitude stability check of hydraulic cylinder and so on. Hoisting mechanism on a preliminary design, the main casting reel made of the c

8、omposite welding structure design, the use of a complete theory of the cylinder wall strength analysis. Keywords: Hydraulic System, Luffing cylinder, Hoisting mechanism, Double-pump sub-confluent 第一章 绪论11.1汽车起重机简介11.2国内汽车起重机行业发展现状11.2.1汽车起重机产品分类11.2.2汽车起重机市场的规模21.2.3国内汽车起重机市场结构2第2章 液压系统性能分析与原理设计32.1

9、 8吨典型工况分析及对液压系统要求32.1.1 8吨典型工况的分析32.1.2 对液压系统要求42.2 对8吨汽车液压系统各主要回路的分析42.3液压系统类型的拟定82.3.1本机液压系统分析82.3.2各机构动作组合、分配及控制92.4轮式起重汽车液压系统的工作原理总成102.4.1支腿收放回路112.4.2吊臂变幅回路112.4.3吊臂伸缩回路122.4.4吊重起升回路13第3章 液压系统计算143.1主要液压元件的选择143.1.1 8 吨液压汽车起重机的主要技术参数的初定143.1.2 起升马达的计算和选择143.1.3 液压泵的计算和选择153.2 液压系统发热温升计算163.2.1

10、 计算液压系统的发热功率163.2.2 计算液压系统的散热功率18第4章 变幅液压缸设计194.1变幅液压缸的结构设计194.1.1缸体端部连接结构194.1.2活塞与活塞杆的连接方式204.1.3活塞杆头部结构204.1.4缸体安装形式204.1.5 液压缸的缓冲装置204.1.6排气装置214.2三铰点变幅油缸214.3 变幅油缸主要几何的计算214.3.1油缸内径AL的计算224.3.2活塞杆直径计算224.3.3活塞杆弯曲稳定性的校核224.3.4液压缸行程s的确定234.3.5最小导向长度的确定23第5章 起升机构设计255.1起升机构的传动方案的分析255.2 起升机构的调速275

11、.3 起升机构设计计算275.3.1 起升机构275.3.2 起升机构的零部件选择计算285.3.3 卷筒设计305.3.3.1 卷筒尺寸的确定305.3.3.2卷筒的强度校核335.3.3.3 卷筒筒壁的稳定性验算355.3.4起升机构制动器设计365.4 起升机构传动装置减速器选择及传动比的验算36结论38参考文献39附 录40致 谢43兰州工业学院毕业设计说明书（论文）第一章 绪论1.1汽车起重机简介汽车起重机是一种将起重作业部分安装在汽车通用或专用底盘上、具有载重汽车行驶性能的轮式起重机。根据吊臂结构可分为定长臂、接长臂和伸缩臂三种，前两种多采用桁架结构臂，后一种采用箱形结构臂。根据动

12、力传动，又可分为机械传动、液压传动和电力传动三种。因其机动灵活性好，能够迅速转移场地，广泛用于土木工程。图1.1所示为8吨汽车起重机的外形，该机采用黄河牌Jyl50C型汽车底盘，由起升、变幅、回转、吊臂伸缩相交腿机构等组成，全为液压传动。图1.1 8吨汽车起重机 汽车起重机作业时必须先打支腿，以增大机械的支承面积，保证必要的稳定性。因此，汽车起重机不能负荷行驶。1.2国内汽车起重机行业发展现状1.2.1汽车起重机产品分类汽车起重机按结构和性能分为普通汽车起重机、全地面汽车起重机和随车起重运输车。汽车起重机全地面起重机随车起重运输车图片产品定义采用汽车通用底盘或专用底盘的起重机，悬架为板簧结构悬

13、架为油气结构的起重机具有吊重功能的载重汽车适宜吨位范围5130T80500T120T目前市场需求容量20000辆左右100辆左右5000-10000辆左右主要用途物流仓储转运、道路桥梁、建筑、电力/煤炭建设等林业、油田、物流等国际上，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，起重量的范围很大，可从8吨到1000吨，底盘的车轴数可从 2到10根，是产量最大、使用最广泛的起重机类型。1.2.2汽车起重机市场的规模近年来，中东、东南亚及其他发展中国家及新兴市场伴随城市化进程，固定资产投资巨大，吊装等作业总量呈现迅速提高的趋势；而对路面及作业环境要求不高，使汽车起重机持

14、续景气。中国汽车起重机市场规模相对较小，但由于产品附加值高，年总销售额在40亿元人民币左右。1.2.3国内汽车起重机市场结构国内主要的汽车起重机生产企业包括：重庆大江工业(集团)有限责任公司、徐州工程机械集团有限公司、四川长江工程起重机有限责任公司、沈阳北方交通工程公司、三一汽车制造有限公司、马尼托瓦克东岳重工有限公司、长沙中联重工科技发展股份有限公司、北起多田野(北京)起重机有限公司、安徽柳工起重机有限公司、泰安工程机械总厂等。其中，徐州工程机械集团有限公司、长沙中联重工科技发展股份有限公司是行业内规模较大的企业。从历年销售情况看，汽车起重机市场主要集中在山东、江苏、河北等中东部地势平坦、矿

15、产资源丰富、交通发达的地区。经过几年的发展，汽车起重机市场用户群体发生了较大的变化，由最初的以施工单位用户为主逐渐转变为以个体用户为主。 3第2章 液压系统性能分析与原理设计2.1 8吨典型工况分析及对液压系统要求2.1.1 8吨典型工况的分析根据起重机试验规范，以及很多操作者的实际经验，可确定表2.1的三种工况，作为轻型汽车起重机的典型工况。设计液压系统时要求各系统的动作能够满足这些工况要求。表2.1 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；相应的工作幅度吊重起升回转下降起升回转下降（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全长臂相应的工作幅度卷扬

16、起升回转卷扬下降卷扬起升回转卷扬下降（中间制动一次）运用较多的情况，能满足小吨位的工作 3最长臂；主臂加副臂；相应的工作幅度； （起升回转）变幅下降（起升回转）下降（中间制动一次）起重吨位小，一般在一到两吨之间2.1.2 对液压系统要求根据汽车起重机的典型工作状况对系统的要求主要反映在对以下几个液压回路的要求上。1. 起升回路（1）能方便的实现合分流方式转换，保证工作的高效安全。（2）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滑问题，即二次下降问题。2. 回转回路（1）具有独立工作能力。（2）回转制动应兼有常闭制动和常开制动

17、（可以自由滑转对中），两种情况。3. 变幅回路（1）带平衡阀并设有二次液控单向阀锁住保护装置。（2）要求起落臂平稳，微动性好，变幅在任意允许幅值位置能可靠锁死。（3）要求在有载荷情况下能微动。（4）平衡阀应备有下腔压力传感器接口，作为力矩限制器检测星号源。4. 伸缩回路本机伸缩机构采用三节臂（含有两个液压缸），由于本机为轻型起重机为了使本机运用广泛，实现各节臂顺序伸缩。各节臂能按顺序伸缩，但不能实现同步伸缩。5. 控制回路（1）为了使操纵方便总体要求操纵手柄限制为两个。（2）操纵元件必须具有45方向操纵两个机构联动能力。6. 支腿回路（1）要求垂直支腿不泄漏，具有很强的自锁能力（不软腿）。（2

18、）要求前后组支腿可以进行单独调整。（3）要求支腿能够承载最大起重时的压力，并且有足够的防倾翻力矩。（4）起重机行走时不产生掉腿现象。2.2 对8吨汽车液压系统各主要回路的分析汽车起重机液压系统一般由起升、变幅、伸缩、回转、支腿和控制六个主回路组成。从图2.1可以看出，各个回路之间具有不同的功能、组成和工作特点。图2.1 汽车起重机各回路工作状态1.起升回路： 起升回路起到使重物升降的作用。起升回路的分析详见第五章起升回路的设计。2.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。回转机构使重物水平移动的范围有限， 但所需

19、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。液压驱动的小起重量起重机，通过液压回路和换向阀的合适机能，可以使回转机构不装制动器，同时保证回转部分在任意位置上停住，并避免冲击。如图2.2，低速大扭矩液压马达的转速每分钟在0-100转范围内，因此，可以直接在油马达轴上安装回转机构的小齿轮，该形式在一些小吨位汽车起重机上有所应用。可以在液压马达输出轴上加装制动器。 图2.2低速大扭矩液压马达回转机构采用低速大扭矩液压马达可以省去或减小减速装置，因此机构很紧凑。但低速大扭矩液压马达成本高，使用可靠性不如高速液压马达，加之可以采用结构紧凑、传动比大的行星传动或蜗轮传动，高速

20、液压马达在起重机的回转机构中使用广泛。综上所述，回转机构设计为高速液压马达加装制动器的回转机构，其基本回路如下图2.3。图2.3 回转回路3.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（图2.4）。图2.4 变幅回路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，而在重物装卸移动过程

21、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。4.伸缩回路：具有臂架伸缩机构的起重机，不需要接臂和拆臂，缩短了辅助作业时间。臂架全部缩

22、回以后，起重机外形尺寸减小，提高了机动性和通过性。臂架采用液压伸缩机构，可以实现无级伸缩和带载伸缩，扩大了汽车和轮胎起重机、铁路救援起重机在复杂使用条件下的使用功能。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。具有三节或三节以上的吊臂，各节臂的伸缩基本有三种形式：顺序伸缩、同步伸缩和独立伸缩。顺序伸缩就是各节伸缩臂按一定先后次序完成伸缩动作。同步伸缩是指各节伸缩臂以相同的行程比率同时伸缩。独立伸缩是指各节伸缩臂无关联地独立进行伸缩动作。显然，独立伸缩机构同样也可以完成顺序伸缩或同步伸缩的动作。如图2.5所示。 图2.5 臂架伸缩方式

23、（a）-顺序伸缩 （b）-同步伸缩为了使起重机各节伸缩臂伸出后的载荷和起重机的起重量特性相适应，伸臂的顺序为2（二节臂）3（三节臂）的顺序伸出，1为基本臂，而缩回按相反的顺序，即32的顺序缩回。5.支腿回路：支腿回路主要由液压泵、水平液压缸、垂直液压缸和换向阀组成。目前支腿大都采用液压支腿。支腿机构有三种基本形式：蛙式支腿、H型支腿和X型支腿（如图2.9）。蛙式支腿结构简单，跨距小，只适用于中小吨位起重机上使用。1、支腿盘 2、支腿摇臂 3、液压缸 4、车架 5、活动套 6、撑杆图2.9 蛙式支腿 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

24、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进行单独调节。2.3液压系统类型的拟定2.3.1本机液压系统分析根据开式和闭式系统的优缺点、典型工况，结合国内外同类产品的具体情况，液压系统决定选用多泵多回路和多种型式的高压变量系统。为了使液压系统更加易于检修和使结构更简单明了，在起升、回转、伸缩、变幅、支腿和控制6个液压回路中全部采用开式油路。由于本机属于轻型起重机，回转比较频繁，所以回转油路由变量泵和定量马达组成。伸缩回路有两节伸缩臂和两个液压缸，液压缸与钢绳组合实现同时伸缩。轻型起重机的变幅机构，采用单缸回路。为了提高效率，本轻型起重机回转、伸缩、变幅回路可以协调工作

25、。因此采用了三个三位四通换向阀来分别控制三个动作，这样操作起来十分方便，简单。支腿回路采用H式支腿，因为本机为轻型起重机，支腿不外伸，每一支腿只有一个垂直液压缸，支腿伸出后成H形。支腿回路的各油缸均采用手柄操纵换向阀来实现各种控制。回路中支腿油路液控单向阀可以防止支腿软腿现象。根据汽车起重机的工况，支腿回路、回转回路、伸缩回路和变幅回路通常单独工作，所以可以采用同一个液压泵并联组合供油。2.3.2各机构动作组合、分配及控制1. 各机构组合情况支腿机构在起升过程中不能动作，但是支腿回路不工作时其他的回路均不能工作，起升与变幅，伸缩、回转回路要有组合动作功能，回转、伸缩、变幅回路之间不需要组合动作

26、。各机构组合情况如图2.11所示。起伸机构伸缩机构回转机构变幅机构支腿机构图211 各机构动作组合情况2. 动力分配情况 根据设计要求、工作情况、起重量等，本机的动力分配如图2.12所示：变幅机构回转机构伸缩机构支腿机构卷扬机构 合流 泵2泵1分动箱图2.12上车动力分配情况2.4轮式起重汽车液压系统的工作原理总成1、三联齿轮泵2、中心回转3、油箱4.1、溢流阀4.2、溢流阀4.3、单向阀4.4、液控单向阀5、下部多路阀6、水平液压缸7、垂直液压缸8、双向液压锁9、滤油器10、回转压力表 11.1、梭阀11.2、单向阀11.3、溢流阀11.4、制动缸12、起升压力表13、80泵压力表14.1、

27、溢流阀14.2、三位六通换向阀14.3、溢流阀14.4、三位六通换向阀14.5 三位六通换向阀 14.6、三位六通换向阀15、溢流阀16、回转马达17、伸缩液压缸18、平衡阀19、变幅液压缸20、平衡阀21、起升马达22、平衡阀23、梭阀24、闸缸25、单向节流阀2.4.1支腿收放回路 由于汽车轮胎支撑能力有限，且为弹性变形体，作业时很不安全，故在起重作业前必须放下前、后支腿，用支腿承重使汽车轮胎架空。在行驶时又必须将支腿收起，轮胎着地。为此，在汽车的前、后两端各设置两条支腿，每条支腿均配置有液压缸。前支腿两个液压缸同时用一个三位四通手动换向阀控制其收、放动作，而后支腿两个液压缸则用另一个三位

28、四通手动换向阀控制其收、放动作。为确保支腿能停放在任意位置并能可靠地锁住，在支腿液压缸的控制回路中设置了双向液压锁。 当三位四通手动换向阀工作在左位时，前支腿放下，其油路为： 进油路：过滤器液压泵手动换向阀左位手动换向阀左位前支腿液压缸上腔。 回油路：前支腿液压缸下腔液控单向阀手动换向阀左位手动换向阀左位油箱。当三位四通手动换向阀工作在右位时，前支腿收回，其油路为： 进油路：过滤器液压泵手动换向阀左位手动换向阀右位前支腿液压缸下腔。回油路：前支腿液压缸上腔液控单向阀手动换向阀右位手动换向阀左位油箱。后支腿液压缸用三位四通手动换向阀控制，其油路流动情况与前支腿油路类似。 2.4.2吊臂变幅回路

29、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。本机为小吨位吊车采用单个变幅液压缸变幅方式。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,提高了变幅运动的稳定性和可靠性。吊臂变幅运动由三位四通手动换向阀（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。 吊臂增幅时，三位四通手动换向阀左位工作，其油路为： 进油路：过滤器液压泵手动换向阀右位手动换向阀左位平衡阀中的单向阀变幅液压缸下腔。 回油路：变幅液压缸上腔手动换向阀左位手动换向阀中位手动换向阀中位一油箱。 吊臂减幅时，三位四通

30、手动换向阀右位工作，其油路为 进油路：过滤器液压泵手动换向阀右位手动换向阀右位变幅液压缸上腔。 回油路：变幅液压缸下腔平衡阀手动换向阀右位手动换向阀中位手动换向阀中位油箱。2.4.3吊臂伸缩回路吊臂由基本臂和伸缩臂组成，伸缩臂套装在基本臂内，由吊臂伸缩液压缸驱动进行伸缩运动。本系统是利用各油缸有效面积差控制伸缩顺,各活塞腔是联通的，各油缸活塞杆腔也是联通的。图2-4-1 液压回路伸缩臂机构1-液压泵；2-手动换向阀；3-电磁阀；4-平衡阀；5-平衡阀；6-液压缸；7-液压缸2.4.4吊重起升回路 吊重起升是系统的主要工作回路。吊重的起吊和落下作业由一个大转矩液压马达驱动卷扬机来完成。起升液压马

31、达的正反转有一个三位四通换向阀（控制。马达转速的调节(即起吊速度) 主要通过改变泵一二分合流方式来实现，还可以通过调节发动机转速及手动换向阀的开口来调节。回路中设有平衡阀，用以防止重物因自重而下滑。由于液压马达的内泄漏比较大，当重物吊在空中时，尽管回路中设有平衡阀，重物仍会向下缓慢滑落，为此，在液压马达的驱动轴上设置了制动器。当起升机构工作时，在系统油压的作用下，制动器液压缸使闸块松开，当液压马达停止转动时，在制动器弹簧的作用下，闸块将轴抱死进行制动。当重物在空中停留的过程中重新起升时，有可能出现在液压马达的进油路还未建立起足够的压力以支撑重物时，制动器便解除了制动，造成重物短时间失控而向下滑

32、落。为避免这种现象的出现，在制动器油路中设置了单向节流阀。通过调节该节流阀开口的大小，能使制动器抱闸迅速，而松闸则能缓慢地进行。第3章 液压系统计算3.1主要液压元件的选择 8 吨液压汽车起重机的液压元件较多,计算比较复杂,选择时应尽量选用标准元件,只有在特殊情况下,才考虑设计专用元件。下面仅以起升马达和液压泵为例。3.1.1 8 吨液压汽车起重机的主要技术参数的初定最大起重量8吨；最高提升速度=15；起升减速传动比=21.04；以上参数在下述计算中不再标出。3.1.2 起升马达的计算和选择(式3-1)(1) 作用于钢丝绳上的最大静拉力9 式中: 起重量(N) =8000kg=8000kg9.

33、8N/kg=78400N(2) 起升马达所受最大扭矩9(式3-2)式中: 动力系数= 1+0.35 V 则 = 1+ 0.350.25 =1.088V 最高起升速度(式3-3)V =15m/min =0.25m/s(3) 液压马达的排量9 液压马达机械效率,通常取= 0.92(式3-4)(4) 液压马达转速9(5) 液压马达的选择齿轮式和叶片式输出扭矩较小, 且不适于低速传动, 因此, 一般情况下均采用柱塞式液压马达。柱塞式液压马达可分为径向柱塞式和轴向柱塞式两种。轴向柱塞式液压马达除具有转速范围宽、扭矩大的优点外,还具有结构紧凑、径向尺寸小、转动惯量小等优点,故选用之。根据对国产轴向柱塞式液

34、压马达产品的性能比较,8 吨液压汽车起重机选用了上海液压泵厂引进西德海卓玛蒂克公司技术生产的A2F6.1系列斜轴式定量马达,型号为A2F56W6.1,输入排量为56.1cm3/r,最高转2390r/min最大输入流量131L/min,最大功率78, 最大输出扭312Nm,其详细数据见附录1。3.1.3 液压泵的计算和选择(1) 液压泵的工作压力9(式3-6)(式3-5) + 式中: 液压马达的最大工作压力 式中: 起升马达所受最大扭矩= 141.6 起升马达排量(cm3/r), = 56.1cm3/r 起升马达机械效率 = 0.92 沿程压力损失和局部压力损失之和,一般取515bar , 则液

35、压泵的最大工作压力17.3 + 1.5 = 18.8(2) 液压泵的流量 式中: 系统泄漏系统,其值为1.11.3,现取= 1.3 液压马达所需最大流量 = 式中:液压马达最高转速,=1506 r/min = 1506 56.1=84486.6cm3/min = 84.5 l/min则液压泵的流量=1.384.5=109.9 l/min(3) 液压泵的选择液压泵主要有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵三种。对于汽车起重机,其液压系统负载大、功率大、精度要求不高。所以, 一般采用齿轮泵。根据系统的要求以及压力、流量的需要,8 吨液压汽车起重机选择了40/32 型双联齿轮泵,型号为：CBG40/32-H，其最

36、高工作压力25,最高转速2500r/min ,两泵的理论排量分别为40cm3/r 和32cm3/r，合流最大流量为180L/min。当发动机经分动箱输出速度为1500 r/min时，流量为108L/min。型号为：CBG40/32-H。3.2 液压系统发热温升计算3.2.1 计算液压系统的发热功率由于液压阻力产生的压力损失以及整个系统的机械损失和容积损失组成了能量的总损失，这些能量根据守恒定律，它不会自行消失而是转化成了热能，从而使油液的温度升高，油温过高，不仅使油的性质发生变化，影响系统工作，而且会引起容积效率的下降，因此，油温必须控制在一定的范围内，保证基本臂最大起重量40个工作循环后，油

37、箱内液压油的相对温升在不加冷却器的情况下，不超过75（见1）。对于复杂系统，由于功率损失的环节太多，通常用下式计算液压系统的发热功率1：式中是液压系统的总输入功率，是输出的有效功率1。 (式3-7) (式3-8)式中为工作周期 s z、n、m分别为液压泵、液压缸、液压马达的数量、分别为第i台泵的实际输出压力、流量、效率为第i台泵工作时间 s、为液压马达的外载转矩、转速、工作时间 、rad/s、s、为液压缸外载荷及此载荷时的行程，N、m 起重机的一个工作循环包括起升、回转、变幅、伸缩臂、下降、空载、回转、装料等工序。在整个循环中，依据经验估算出所需时间为280 s 总的发热功率为=37.6-23

38、.5=14.13.2.2 计算液压系统的散热功率液压系统的散热渠道主要是油箱表面，但如果系统外接管路较长，而且计算发热功率时，也应考虑管路表面散热1： (式3-9)式中为油箱散热系数，见1，选择=15； 为管路散热系数，见1，选择=14； 、分别为油箱、管道的散热面积 为油温与环境温度之差若系统达到热平衡，则，油温不再升高，此时，最大温差1 (式3-10)环境温度为，则油温。油箱散热面积的计算在以上章节计算油箱的容量为2.45，据1，V=0.8abh现假设油箱底面为正方形a=b=1.5m，求得h为1.36m=1.8h(a+b)+1.5ab=10.719=87.67+25=112.67计算出来的

39、温度远远高于所限制的温度，现在采用安装冷却器的方法来降低温度。据1，根据热交换量14.1和油的流量(40+32)ml/r 1500r/min合108L/min，在表37.10-36中选择型号为2LQFLA1.46F的冷却器，它能保持油液温度在55左右。油箱的尺寸基本确定如下：长a=1.5m、宽b=1.5m、高h=1.36m。第4章 变幅液压缸设计液压缸设计包括结构设计和基本参数计算两部分。由于各种液压缸的用途和工作要求不同，其主要参数间又互有联系，故设计时需要反复比较，综合考虑才能得到较理想的结果。液压缸设计没有严格规定的步骤和统一的格式，而是根据掌握的原始资料基本上按如下步骤和内容进行。4.

40、1变幅液压缸的结构设计 液压缸的结构设计包括缸筒和缸盖的连接形式、活塞和活塞杆的连接形式排气装置的选择和最小导向长度的确定。4.1.1缸体端部连接结构 缸体端部连接结构与液压缸的工作压力、材料及工作条件有关。在工程机械常用的连接形式如图4.1至4.3。综上所述，缸体连接形式选用无缝钢管焊接配合导向套螺栓连接形式。图4.1内卡键连接 图4.2法兰连接 图4.3活塞与活塞杆的连接结构 1缸体，2导向套，3内卡键 1缸体，2 O型密封圈， （a）螺纹连接，（b）卡环连接（平环），4套筒，5轴向弹簧挡圈， 3 Y型密封圈，4 螺栓，6活塞杆，7防尘圈，8 Y型密封圈， 5法兰盘， 6活塞杆9 O型密封

41、圈 4.1.2活塞与活塞杆的连接方式 活塞与活塞杆的连接方式一般采用螺纹连接和卡环连接。螺纹连接结构简单、实用，应用较为普遍。当工作机械振动较大时螺纹易松动，故必须采取防松措施。 卡环连接比较可靠，可以承受较大的工作压力和机械振动，且结构简单、装卸方便。多用于工程机械。4.1.3活塞杆头部结构 活塞杆头部直接与工作机构连接，根据与负载连接的要求不同，活塞杆头部主要有以下几种结构，单耳环不带衬套的结构；图单耳环带衬套的结构；双耳环结构；球头结构；外螺纹及内螺纹结构。4.1.4缸体安装形式 工程机械上液压缸的安装形式常采用单耳环形、单耳球铰形和铰轴形，见图4.7。单耳球铰形能更好地保证液压缸为轴心

42、受力。缸底耳环通常与缸做成整体式或焊接而成。铰轴可根据卞机的要求焊接在缸体的任意中间部位。缸体安装和活塞头部结构形式的具体尺寸，在设计时可根据负载连接要求、不同的缸径和不同的使用压力按JBl06867选取。图4.4 液压缸的安装形式4.1.5 液压缸的缓冲装置一般的液压缸可不考虑缓冲装置。但当液压缸驱动质量较大的工作机构作快速往复运动时，为了防比活塞在行程终点处与缸盖或缸底碰撞产生冲击和噪声，常在液压缸内设有缓冲装置。 间隙缓冲装置的缓冲作用与径向间隙的大小有关，一般根据经验确定。通常取(d0.50.8mm)。径向间隙过大，不起缓冲作用，过小则缓冲效果不理想。 4.1.6排气装置 液压缸中如果

43、有残留空气，将引起活塞低速运动时爬行和振动，产生噪声和发热，甚至使整个系统不能正常工。图4.5为两种排气结构。对于大型双作用液压缸，排气结构设置在往复运动行程终点附近；对于单作用液压缸设置在靠近缸盖的位置。图4.5排气螺栓的结构4.2三铰点变幅油缸由汽车起重机吊臂的根部铰点和变幅油缸上下铰点所组成的变幅机构三铰点是整机总体设计的重要部分，如图4.6所示为三铰点安装简图。通常在设计三铰点时，是通过作图和计算相结合的方法得到的，这种方法对变幅油缸受力、油缸参数是否合理以及整机重量、桥荷分配和起重性能的影响均不清楚。 图4.6 吊臂及油缸安装图4.3 变幅油缸主要几何的计算液压缸主要几何尺寸，包括液

44、压缸的内径AL，活塞杆直径MM，导向套尺寸和液压缸行程S等。4.3.1油缸内径AL的计算 变幅回路中液压缸所受的最大外负载力为F=5.27105N，因为系统中有一定的背压，所以选择液压缸的背压力为2 MPa,，系统压力为18 MPa，选择=d/D为0.7 19。AL = (式4-5) = =0.199m=200mm查标准，将内径圆整为200 mm。查阅机械设计手册19表37.7-10得其外径为D=245mm。4.3.2活塞杆直径计算d=0.7AL=0.7200mm=140mm4.3.3活塞杆弯曲稳定性的校核 由材料力学理论知，受压细长杆，当载荷力接近某一临界值时，杆将推动原有平衡而产生纵向弯曲

45、，且其挠度值随压缩载荷的啬而急剧增大，以至屈曲破坏。液压缸的稳定性条件为3 (式4-6)式中F为液压缸的活塞杆最大载荷，为活塞杆纵向弯曲破坏的临界载荷为稳定安全系数，一般取=24,现取3。计算临界压力，现采用等截面计算法。当活塞杆细长比L/k时3， (式4-7)当活塞杆细长比L/k时， (式4-8)材料为中碳钢，m为柔性系数、fc为材料强度实验值、为实验常数，依据3表4-14，取值分别为85、490 MPa、1/5000；n为末端条件系数，依据3表4-13，为两端铰接形式，取值为1；活塞杆细长比L/k=2800/140=20=85；所以3 (式4-9) =2.72108 N有FK/nk=2.7

46、2108/3=9.1107 NF=5.27105N即稳定性良好。4.3.4液压缸行程s的确定 依据液压缸的最短和最长长度分别为1800mm和2800mm，为了简化工艺和降低成本，采用标准系列查文献3表4-4 液压过活塞行程系列(摘自GBT 23491980)选取行程为s=1000mm。4.3.5最小导向长度的确定导向长度过短，将使缸因配合间隙引起的初始挠度增大，影响液压的工作性能和稳定性，因此，设计必须保证缸有一定的最小导向长度，液压缸的最小导向长度应满足： (式4-10)4.4.9 液压缸基本尺寸图L为液压缸最大行程1000mmD为缸筒内径d为活塞杆直径B为活塞宽度，B=（0.61.0）DA

47、为导向套的长度，在缸径小于80mm时，取A=（0.61.0）D；当缸径大于80mm时，取A=（0.61.0）d=1000/20+200/2=150 mm 综合得H=158mm。 第5章 起升机构设计起升机构是实现重物升降运动的机构。起升机构按起重机传动方式不同，分为机械传动、电力机械传动(电力传动)、液压机械传动(液压传动)等型式。图5.1为一起升机构的传动示意图。它由原动机1、联轴器2、减速器3、卷筒4、制动器5、离合器6、滑轮组7和吊钩8组成。图5.1 起升机构的传动示意图5.1起升机构的传动方案的分析 目前我国汽车起重机的起升机构还不能完全适应新技术发展的需要，绝大多数老产品主要采用下列

48、二种结构形式：一、单卷筒其构造形式如图1所示，动力从液压马达1，通过联轴器2 减速器4传到卷筒5。制动器3为瓦块式，置于高速轴上，采用马达反转下降。这种结构简单、加工容易，应用较普遍。但由于它体积和重量均比较大，又不能调速，因此限制了它的应用和发展。图5.2 1液压马达 2联轴器 3刹车 4减速粒 5卷筒二、双卷简 其结构形式如图2所示，液压马达1，通过减速箱2和内涨离合器5，分别把动力传到主副卷筒4上。 这种起升机构的离合器和刹车装在低速铀上，一个马达和减速器能同时带动两个卷简，可实现重力下降。1、 驱动装置 2、减速器 3、制动器 4、卷简 5、离合器 图5.3 双卷筒起升机构现在国内新型

49、汽车起重机的起升机构越来越广泛地采用了各种形式的行星传动，这是因为行星传动具有传动比大、承载能力大、效率高、体积小等优点。同时国外还采用变量马达或多泵合流以及马达串并联的方法来实现。此起重机为小型起重机，只需单个吊钩、单个卷筒，现选择行星传动结构。图5.4 行星齿轮减速器1一高速液压马达；2一行星减速器；3一卷简；4一支座5.2 起升机构的调速液压传动起升机构的调速，通常是采用调节发动机油门改变液压泵流量和控制换向阀改变通道面积大小进行节流的联合调速法。此种调速法既简单又可靠，调速范围较大，调速平稳无极，也可实现起升机构工作速度的微调。但缺点是节流的功率损失较大，而且进一步提高升降速度受液压泵

50、流量限制。为了提高起升机构工作速度，在多泵定量系统中，往往采用油泵并联调速，在系统中采用液压马达串、并联供油的方法进行调速。当液压马达串联时以高速工作，并联时获低速。在变量系统中可用变量马达调速。此外，当起重机的起升高度较大时，为了进一步提高空钩或轻载时的下降速度，在起升机构上往往设置重力下降装置，即在起升卷筒与传动轴间装有离合器，有液压系统保证空钩和载荷的重力下降时，打开离合器及制动器使起升卷筒与液压马达脱开自由转动，则空钩或重物在重力作用下，以较高的速度下降。本系统为双泵单马达、分合流油路、开式系统(如图5.4所示)，根据各机构的不同速度和功率的要求，变幅、伸缩、回转及支腿用小泵2供油，起

51、升用大泵l供油，起升与其余各机构都可以进行联合动作，提高工作效率，同时起升轻载及空载时，泵2与泵l可以同时合流供给起升，提高起升速度，扩大调速范围。当重载时，用分流方式，即泵2不工作，此时提升速度为低速；当空载或轻载时用合流方式。 图5.4 调速回路 5.3 起升机构设计计算5.3.1 起升机构起升机构的设计应保证满足起重机的主要工作性能，要合理选择机构形式，要使机构工作可靠，结构简单，自重轻和维修保养方便等。起升机构的设计计算主要包括：根据总体设计要求选择合理的结构形式，并确定机构的传动布置方案；按给定的整机主要参数（最大额定起重量、起升高度、起升速度等）确定起升机构参数，选择确定机构各起重

52、零部件的结构类型和尺寸；以及机构动力装置的选择计算等。5.3.2 起升机构的零部件选择计算（1） 吊钩 吊钩是起重机械的重要零部件。它可以是锻钢制造的，也可以是钢铆制的，但不能采用锻造吊钩。图5.5为吊钩结构图。起重机的吊钩生产已标准化。汽车起重机根据其额定起重量8T，对于8吨汽车起重机，属于小起重量起重机，采用单钩，使用方便，查阅文献8表3-4-2（GB0051.1-88）单钩尺寸选择钓号为5号机构工作级别为M4起重量为8吨起重量吊钩。 图5.5 吊钩（2）起重机构滑轮组倍率起重机构滑轮组倍率的选择直接影响整个机构的设计。起升机构中常采用省力滑轮组。起升钢丝绳中的拉力与倍率直接有关。但倍率过

53、大则在一定的起升高度下，将会怎增加起升钢丝绳总容量，从而增加卷筒尺寸。此外，倍率的增大将降低整个滑轮组的效率，并使起升机构的空钩难于重力下降。通常起升机构的倍率与额定起重量有一定关系。参考表5.2有。额定起重量Q3581216254065100倍率啊a23466688101012161720根据起重机的作业要求，选择倍率a=6，可以实现大起重量时低速运行和小起重量高速运行。（3）起重钢丝绳根据起升机构最大静载荷选择钢丝绳。起升钢丝绳中最大拉力，由公式8：(式5-1)式中：起重机最大起升载荷，考虑计算载荷为1.1倍额定载荷，忽略吊钩重量（N）；a 起升滑轮组倍率； 滑轮组总效率，(式5-2)钢丝

54、绳的破断拉力由公式8 式中 d钢丝绳最小直径(mm） c选择系数； s钢丝绳最大工作静拉力（N）。选择系数c与机构工作级别有关，按表选取工作级别M4，则安全系数n=4.5。根据d=12.12mm,选取d=14mm。（4）钢丝绳用楔形接头选择根据钢丝绳直径d=14mm查得楔形接头公称尺寸为14mm，其结构尺寸B、D、H、R参考表格（GB 597386）16。（5） 滑轮组与钢丝绕绳量的选用1.选配滑轮组的两滑轮规格时，是依据各自所受拉力来选择的。而两滑轮受力是不相等的。使用对称性起吊滑轮组时，两个或两个以上滑轮组和动力机械的卷扬速度及效率等应力求相同，以保证起吊平稳。综合考虑现参考16JB/T

55、9005.4-1999 起重机用铸造滑轮 选用 A型 14300-45 JB/T 9005.4-1999(式5-3)2.根据起升钢丝绳直径和卷筒绕绳量，当起重机最大起升高度H=21m时(具有三节主起重臂，主臂全伸时，起升高度可达17米（最长主臂加副臂可达到21米）)，滑轮组倍率a=6时，所需卷筒绕绳量为8：式中 钢丝绳固定在卷筒上的安全圈数，取1.5圈，取=3；卷筒计算直径，； S吊臂最大伸缩行程。5.3.3 卷筒设计卷筒用以收放钢丝绳，把原动机的驱动力传递给钢丝绳，并将原动机的回转运动变为直线运动，按钢丝绳在卷筒上的卷绕层数可分为单层绕卷筒和多层绕卷筒。5.3.3.1 卷筒尺寸的确定（1）在

56、超重、卷扬机构中，通常采用圆柱形卷筒，它可以做成整体铸造的、焊接的或组合的等三种型式。 铸造卷筒(图5.6)的常用材料有HT200、HT300等灰铸铁；对重载重要的卷筒有时也用ZG35(490700MP)号铸钢铸造。铸造卷筒由于结构笨重、清砂困难，目前应用逐渐减少。焊接卷筒(图5.7)与铸造卷筒相比，能减轻重量3040，卷简愈大减轻重量愈显著。当卷筒为单件生产时，由于用焊接生产可不用木模，所以还能降底成本。焊接卷简的简体可以用轧制无缝钢管、铸造钢管或焊接钢管等制成。随着钢管生产的不断发展，焊接卷筒的应用将逐渐增多。 图5.6铸造卷筒 图5.7焊接卷筒为了简化铸造工艺和节省管材，目前在起重设备中

57、广泛应用组合式卷筒(图5.8图5.9)。端盖与筒体的联接，有两种常见的结构：图5.9为利用普通螺栓沿卷筒轴向进行联接的结构；图5.10为利用铰孔光制螺栓沿卷筒径向进行联接的结构。筒体 螺栓 端盖 图5.8 组合式卷筒 图5.9组合式卷筒查起重机设计手册资料，对于8T汽车起重机，采用组合式铸造卷筒，其结构简图见（图5.10），材质为HT200，抗拉强度为=195 MPa（起重机用灰铸钢GB943988），抗压强度bc=700 MPa。卷筒的直径卷筒的名义直径为D，但计算公式是按钢丝绳中心计算的最小卷绕直径D1min.卷筒尺寸的计算公式见式D1min=hd，式中的h值按表5.3中的h1选取。注意对流动式起重机应见表5.3的注(2)。表5.3 系数h机构工作级别卷筒h1卷筒h2机构工作级别卷筒h1卷筒h2M1M3M4M5141618161820M6M7M82022.42522.42528注：1.采用不旋转钢丝绳时，h值应按比机构工作级别高一级的值选取； 2.对于流动式起重机，建议取h1=16及h2=18，与工作级别无关。本