轮式起重汽车液压系统的设计(编辑修改稿)

轮式起重汽车液压系统的设计(编辑修改稿)内容摘要：

序伸出， 1为基本臂，而缩回按相反的顺序，即 3→ 2 的顺序缩回。 ：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 ）。 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。 支腿盘 支腿摇臂 液压缸 车架 活动套 撑杆 图 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。 液压系统类型的拟定 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。 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。 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。 各机构组合情况如图 所示。 图 2． 11 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 所示： 图 上车动力分配情况 支腿机构 回 转 机构 变幅机构 伸 缩 机构 起伸机构 伸缩机构 变幅机构 回转机构 支 腿 机构 卷扬机构 泵 2 泵 1 分动箱 合流 轮式 起重 汽车 液压系统的工作原理总成 三联齿轮泵 中心回转 油箱 、溢流阀 、溢流阀 、单向阀 、液控单向阀 下部多路阀 水平液压缸 垂直液压缸 双向液压锁 滤油器 回转压力表 、梭阀 、单向阀 、溢流阀 、制动缸 1起升压力表 1 80泵压力表 、溢流阀 、三位六通换向阀 、溢流阀 、三位六通换向阀 三位六通换向阀 、三位六通换向阀 1溢流阀 1回 转马达 1伸缩液压缸 1平衡阀 1变幅液压缸 平衡阀 2起升马达 2平衡阀 2梭阀 2闸缸 2单向节流阀 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。 吊臂变幅回路 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。 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 241 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 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 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。 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 maxV =15 min/m ； 起升减速传动比 i =； 以上参数在下述计算中不再标出。 起升马达的计算和选择 (1) 作用于钢丝绳上的最大静拉力 [9] 式中 : Q — 起重量 (N) Q =8000kg=8000kg (2) 起升马达所受最大扭矩 [9] 式中 : 2 — 动力系数 2 = 1+ V 则 2 = 1+ = V — 最高起升速度 V =15m/min =NS 1 4 3 2 7 8 4 0 0m a x NM QS 2m a xmNi DSMch  2 m a xm a x2m a xmNM   a x(式 32) (式 33) (式 31) (3) 液压马达的排量 [9] m — 液压马达机械效率 ,通常取 m = (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 定量马达 ,型号为 ,输入排量为 ,最高转 2390r/min最大输入流量131L/min,最大功率 78Kw , 最大输出扭 312N m,其详细数据见附录 1。 液压泵的计算和选择 (1) 液压泵的工作压力 [9] maxP ≥ 1p + 1p 式中 : 1p — 液压马达的最大工作压力 式中 : maxM — 起升马达 所受最大扭矩 maxM = mN 1q — 起升马达排量 (cm3/r), 1q = rmPMQm/ 3m a xrcmrmQ /  mi n/m a xm a xm a x rD Vimn   m in/1 5 0 64 1 rn  2611m a x1 / mNq MPm  (式 34) (式 35) (式 36) 1m — 起升马达机械效率 1m = 1p — 沿程压力损失和局部压力损失之和 ,一般取 5～ 15bar , 则液压泵的最大工作压力 maxP ≥ + = (2) 液压泵的流量 pQ maxKQ 式中 : K — 系统泄漏系统 ,其值为 ～ ,现取 K = maxQ — 液压马达所需最大流量 maxQ = 1max qn  式中 : maxn — 液压马达最高转速 , maxn =1506 r/min maxQ = 1506 =则液压泵的流量 pQ = = 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：CBG40/32H，其最高工作压力 25Mpa ,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： CBG40/32H。 液压系统发热温升计算 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，油箱内液压油的相对温升在不加冷却器的情况下，不超过 75176。 （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]： hr r cp p p M p ap 4 则 式中 rp 是液压系统的总输入功率， cp 是输出的有效功率 [1]。 11 z i i irit piPQ tp T   (式 37) 111 nmc W i i W j j jijtp F s T tT  (式 38) 式中 tT 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 iP 、 iQ 、 pi 分别为第 i 台泵的实际输出压力、流量、效率 it 为第 i 台泵工作时间 s WjT 、 j 、 jt 为液压马达的外载转矩、转速、工作时间 Nm 、 rad/s、 s WiF 、 is 为液压。