QY40型起重機液壓系統(tǒng)設計含5張CAD圖
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翻譯:譯文1: 隨車液壓起重機的軌跡控制問題描述這項方案是根據如圖1所示的多自由度隨車液壓起重機控制問題提出來的。控制隨車起重機要求操作人員技術相當高,它的操作機動范圍很小。如果可以讓現(xiàn)代的起重機實現(xiàn)遙控控制的話,操作人員只需要控制他手中的遙控器就可以控制起重機把重物放在他要求的任何地方。一個按鈕控制一個自由度方向上的轉動。因此只需要讓操作人員得到熟練的訓練他就可以每次控制更多的按鈕來實現(xiàn)多個自由度的轉動。吊具總成圖1所示為一臺隨車液壓裝載起重機部分液壓系統(tǒng)控制圖實例這項工程的目標是設計一臺非熟練操作人員都能夠控制的移動式液壓起重機。操作人員根據吊具總成的合成軌跡控制一根操縱桿。這樣不同的自由度就可以同時被控制。多數隨車液壓起重機的結構就像圖1所示的那樣,大多數都是非常柔性化的,因此當受載時它們就會彎曲。這樣做可以使起重機吊重比最低。事實上吊重頂端位置也是制約控制系統(tǒng)結構偏差的因素。這種問題可以通過一個好的位置偏差補償控制系統(tǒng)解決,這個系統(tǒng)還可以消除操作初期結構上發(fā)生的擺動。圖2測試起重機圖片 繼續(xù)使結構軌跡偏差補償控制系統(tǒng)在起重機上進一步發(fā)展,起重機的裝載能力將可以大大得到提高。當這種在起重機里的擺動可以被控制系統(tǒng)抑制的方法能夠得到充分證明,在一個長的期限里可能有一個降低動力學安全系數的機會。這將使起重機生產商和用戶節(jié)省一大筆費用。方案內容現(xiàn)以一臺如圖2所示的HMF 680-4型隨車液壓起重機來分析這些問題。在這臺起重機的不同位置安裝了傳感器來監(jiān)視系統(tǒng)上的不同參數值,它們都是一些起重機上很重要的不同連接位置的壓力、流量、應變參數值。實驗測試可以證實起重機性能,所以可以通過精確的模型來測試起重機的性能。為了使所含蓋的幾個問題能夠描述得更清楚,這些問題被簡略的表述如下:1. 分析系統(tǒng)要求說明書 系統(tǒng)的執(zhí)行標準分析已被完成。基于系統(tǒng)的這種要求連同確保系統(tǒng)的執(zhí)行的檢驗程序將被列入清單。2. 機械子系統(tǒng)模型 許多技術模型已經存在,因此這些部件包括研究明確的模型局部動力學的表達方法。機械子系統(tǒng)的分析與局部模型偏差的詳細分析相同。這樣做是為了使計算的有效性能夠明確表達出來,同時使系統(tǒng)的動作在控制過程中能夠十分精確。基于這種非常有前景的用公式表示一個數學子系統(tǒng)模型的方法已經完成,它將從起重機試驗臺的實驗結果中得到校驗。3. 液壓子系統(tǒng)模型 跟機械子系統(tǒng)建模一樣,液壓子系統(tǒng)模型由液壓泵、不同的液壓閥、激勵源和液壓導管組成。然而,并不是這些都要建模,只是那些對系統(tǒng)動力學部件影響比較大的成分才建模。液壓子系統(tǒng)模型也需要用實驗的方法來證明。除此之外是否在對偏差進行補償時,系統(tǒng)中用了比重比較大的電液比例控制閥都必須被分析,即對機械結構的擺動進行分析?;谏鲜鲂拚瑢σ簤合到y(tǒng)如果有必要都要做。4.分析和標準的解決反轉運動結構 起重機相對于底部有一個可以操作的特定空間,即吊具總成能達到的范圍。這是公認的起重機工作范圍。有的部位要通過不同的路線才可以達到。因此有必要在這些區(qū)域確定最佳的運動結構。有不同的參數標準,習慣上用起重機上總負荷的最小值,也就是在臨界狀態(tài)點的最小壓力值。為了做這個重要的結構壓力分析,基于實現(xiàn)這個運算法則的控制系統(tǒng)將進一步得到發(fā)展。5.載荷判斷方案的發(fā)展 為了實現(xiàn)起重機結構偏轉補償,需要知道起重機承受的有效載荷。因此,有必要進行不同的載荷在線可能情況分析,這樣就可以判斷哪一個傳感器需要進行載荷復合鑒定?;谶@種鑒定方案分析,可以實現(xiàn)最終的運算法則。6. 控制運算法則的發(fā)展 基于這種機械液壓子系統(tǒng)模型,一種吊具總成位置軌跡控制的控制規(guī)律將會得到發(fā)展。這種控制規(guī)律可以保證系統(tǒng)按照吊臂頂的運動軌跡運行,并且系統(tǒng)在工作情況下保持穩(wěn)定。這包含在載荷判斷和運動學最佳參數方案的分析中。7. 控制系統(tǒng)的執(zhí)行 最后系統(tǒng)的控制規(guī)律已經通過仿真試驗得出,應該實現(xiàn)通過處理器或者數據信號處理檢驗系統(tǒng)實物了,即測試起重機。用這種測試方法將可以實現(xiàn)對系統(tǒng)制定測試,到測試結束的整個過程。這種測試技術還可以對一些典型系統(tǒng)進行控制。譯文2: 隨車液壓起重機的控制摘 要:本文主要是描述隨車液壓起重機的控制過程。這篇論文分為五個部分:需求分析,液壓系統(tǒng)以及存在的問題的分析,不同結構產生不同問題的分析,基于更加先進復雜電液比例控制閥的新技術的發(fā)展趨勢的分析。本文的研究工作是和實際的工業(yè)相結合的,比純粹的研究理論更有意義。關鍵字:隨車液壓起重機,控制策略,電液比例控制閥1.引言本文主要敘述的是對隨車起重機控制系統(tǒng)的改進方法隨車汽車起重機可以看成是一種大型柔性控制機械結構 。這種控制系統(tǒng)把操作人員的命令由機械結構變?yōu)閳?zhí)行動作。 這樣定義這種控制系統(tǒng)是為了避免在設計它事產生模糊的思想這是一種通過人的命令把能量轉化成機械動作的控制系統(tǒng) 。本文所寫的就是這種控制系統(tǒng)。以這個目標為指導方針來分析怎樣設計出新的控制系統(tǒng)。文章分為五個部分:1.分析這種控制系統(tǒng)必須據有易操作性,高強度,高效性,穩(wěn)定性,安全性。2.分析目前這種操作系統(tǒng)所存在的問題。3.從不同的方面分析這種控制系統(tǒng):不同的操作方式,不同的控制方法,不同的組織結構。4.介紹一種適合于未來工業(yè)的比較經濟的新的控制系統(tǒng)。5.分析一種據有高性能,高效率,易控制等的比較好的控制系統(tǒng)。它將成為今后研究的比較經濟高效的一種方案。2. 論文部分2.1 對控制系統(tǒng)必備條件的分析在一種新的操作系統(tǒng)開始正式投入工作之前,對這種控制系統(tǒng)據有嚴格的要求。對控制系統(tǒng)的影響有很多因素。例如:機械結構的可實行性因素,可操作性因素,效率因素,符合工業(yè)標準。 工業(yè)需求必須放在第一位。這與在控制系統(tǒng)中導管破裂保護和超載保護有同等的地位。其次穩(wěn)定性要求也很重要;系統(tǒng)不穩(wěn)定就沒法正常工作。一旦穩(wěn)定性要求得以確定,控制系統(tǒng)性能要求就可以進一步確定。機械結構決定了起重機的可操作性。機械機構是隨車起重機中可以往復轉動固有頻率低的大型柔性結構。 為了防止起重機振動,必須使起重機在固有頻率下工作,或者提高起重機的固有頻率。如果它的固有頻率太低或者太高,操作人員將無法給它進行操作。最后傳動效率可以在工業(yè)標準,穩(wěn)定性,執(zhí)行機構確定的基礎上得到最優(yōu)的方案。2.2 對目前這種控制系統(tǒng)的分析在設計一種新的起重機之前,研究目前起重機存在的問題是很有必要的。當前液壓隨車起重機主要存在以下三個問題:1.不穩(wěn)定性2.不經濟性3.低效性2.2.1 不穩(wěn)定性不穩(wěn)定性是一個嚴重問題,他可能會損傷操作人員或者會是設備受到毀壞。當一個系統(tǒng)不穩(wěn)定時通常產生嚴重振動。為了消除當前系統(tǒng)的不穩(wěn)定性,設計人員既花費了很多時間來研究又花費了很多財力設計出更加復雜的機構。如圖1所示為一種起重機,它適合于在高速下工作。但是為了可以安全的工作必須合理控制其運行速度。要提高它的控制速度又必須增加更加昂貴復雜的機械系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)的參數,如溫度或壓力同樣影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。一個參數合理的液壓系統(tǒng)比一個設計參數不合理的液壓系統(tǒng)穩(wěn)定,為了使整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定,有時必須降低次要的參數值。2.2.2 不經濟性目前的液壓系統(tǒng)是純液壓的機械系統(tǒng),因此如果用戶想實現(xiàn)一個功能,他就必須買一個能使現(xiàn)這個功能的液壓機械組件。因為大多數用戶又不同的使用要求,要求同一個設備可以進行升級。這就意味著這些標準設備可以人為的改造,這就增加了組件升級費用。2.2.3 低效性液體在液壓系統(tǒng)的兩個液壓缸之間流動時效率較低。這是因為大多數液壓閥都是用一個閥心來控制兩個節(jié)流口,由于這個鏈接不可能使閥芯兩側的壓力相等,因此在流出端就產生一個與液流方向相反的背壓力,同時也增加了流入端的壓力。由激勵源產生的這個背壓力與閥芯兩端的壓力差成正比的,給油缸的實際壓力沒有被有效的作用在油缸上。例如,給液壓缸的壓力為1000psi/1600psi傳到液壓缸時就只有0psi/600 psi了。無論如何,這樣的話,提供的電量必須高于有效電量,這些額外的電量就被白白的浪費了2.3 控制系統(tǒng)不同的控制方法目前主要用電液比例控制閥來控制液壓閥的運動。然而對控制筒有不同的控制方法。電液比例控制閥對閥的關/開,公共汽車系統(tǒng),電源的智能激勵,泵的調節(jié)方案控制精度都較高。必須對這種系統(tǒng)的優(yōu)缺點進行分析,找出合理的方案。2.4 近期方案即使這種十分新的系統(tǒng)最佳外形的布局已經得以證明是可行的,但是起重機制造商和配件商還不能立刻就接受這種技術。這是一個漸進的過程,所以提出了一種臨時解決的方案。這種方案是由微型計算機和升縮機構組成。這種離合閥可使這種更加高效穩(wěn)定的執(zhí)行控制機構得以實現(xiàn)。微型計算機可以對閥進行柔性控制??梢园堰@些變量編入軟件。這樣就消除了制造商許許多多不同的變量問題。起重機制造廠家可以根據產品功能選擇不同型號的液壓閥。配件商也將不得不生產這種型號的閥,這樣不僅降低了制造成本,而且使起重機的性能得到提高。2.5 更高效方案的分析這種分析依賴于不同布局結果,液壓泵控制的區(qū)域決定將要用的控制方法,再依次對這個區(qū)域進行分析。不同的區(qū)域將用不同的方法探討,用不同的刀具位置控制。3. 實驗設備 本文的中心是研究發(fā)展中的經濟型機械控制方案的可實現(xiàn)問題,更多重點是先進的實驗結果。實驗結果由兩種方法獲得。第一種是通過研究單自由起重機實驗臺獲得,第二種是通過研究一臺由丹麥一家起重機廠送給英國的一所軍校的起重機獲得。如圖1所示圖1系統(tǒng)實驗臺 左:單自由度起重機模型 右:隨車起重機實物雖然目前這種升縮分離機構在生產商中沒有被普遍接受,但是兩分離閥將會被逐漸取代。如圖2所示是一種幅度-脈沖變換液壓缸,它是通過數字信息處理器/奔騰雙信息處理器運行程序來控制液壓閥的。由數字信號處理器運行控制代碼,奔騰處理器來判斷并提供圖形用戶界面。4. 當前工作4.1 直線軸流控琺當今市場常見的直線流控器都需要壓力補償。壓力補償器可以使閥芯突然受壓時保持恒定的壓力。但是新增加的壓力補償器會使閥的結構比簡單的隨動閥更加復雜。另一種解決方法是用流控器測量閥的壓力降來調整閥芯的位置來實現(xiàn)。這種想法雖然簡單,但是由于壓力傳感器和微控器的費用比較高,想普遍運用于商品上是很難的。然而目前這種利用微控器和壓力傳感器的思想對于生產商來說是可以接受的。雖然依據方程來看很簡單,但是要實現(xiàn)卻很難。流控器的位置精度取決于位置傳感器的精度壓力傳感器的精度。噪聲會影響位置傳感器和壓力傳感器的穩(wěn)定性。采用延時控制可以消除影響穩(wěn)定性的噪聲,這樣,超過閥的運行范圍的特征值用就不能用柏努力方程計算,應用更復雜的方程來計算。圖2升縮分離機構4.2 液壓缸控制方法根據不同的受力方向和速度方向這種液壓缸有四種工作情形。如圖3所示:多數是普通的隨動液壓閥,它這種控制方法已經在文獻中可以找到,依靠一般的測量法測液壓缸的速度位移相當復雜。它們也需要相當復雜的運算法則來控制。本文主要分析基于簡單的PI控制器和沒有嚴格速度位移要求的液壓缸的控制方法。這種系統(tǒng)的控制方法比復雜的控制方法簡單得多,由于它不需要特殊的傳感器而且容易被大多數工程師理解所以比較容易被廠商采用。在設計一種控制方法時另一種特別的控制方法也需要了解,它也是液控中常用的一種方法。移動液壓閥要求低泄漏,以前的液壓閥大們通常有很大的交迭。然而,使生產商能夠接受的這種線軸式液壓缸的驅動性能相當慢。這種具有很大交迭的重合以及激發(fā)很慢的液壓閥很難滿足現(xiàn)在的要求。交迭和較慢的驅動使壓力控制變得相當困難。圖3起重機工作的不同情形新的控制方法可以用一個例子清楚簡單的描述出來。從入口端實行流控制,出口端就實現(xiàn)液壓力。流控制符合柏努力方程。液壓控制過程中PI控制器維持較小的壓力來提高效率并且可以防止氣穴現(xiàn)象。這些都是為了解決大交迭和較低的驅動所做的工作,壓力控制器僅僅能排除控制中的一點問題。這就意味著如果控制人員想提高壓力,卻不能使液壓缸移動,只能夠降低控制口的開口量。這樣做的作用只能使操作人員想改變活塞的方向時使它準時脫離零位。這種情況下外力方向和活塞運動仍然不能改變,這種方式需要改進。既然這樣,需要壓力控制器在出口變大時提供與外力方向相反的有用壓力,當已知入口端的壓力下降的時候,它可以增加與外力相反的壓力。這個壓力也受PI控制器控制,如圖4所示就是是一個這種控制系統(tǒng)的控制模型結構。圖4減壓控制器在寫本文的時候這種控制的實驗已經在圖1所示的實驗臺上完成了,由于起重機上安裝了載荷單向閥,所以穩(wěn)定性沒有達到要求。然而,用液壓單向閥取代這種載荷單向閥,可以使系統(tǒng)的穩(wěn)定。在液壓系統(tǒng)中,載荷閉式閥可以實現(xiàn)超載保護和卸載保護兩種功能。由于在這種控制方法中使用伸縮閥機構對卸載保護很起作用,因此在起升機構中很有必要使用有這種功能的單向閥。一個操作單向閥的駕駛員可以做這一點,沒有增加復雜的動力來阻止起重機的傾。安裝了這種單向閥,起重機操作人員不需要再增加更復雜的外力來防止起重機產生傾翻。5. 結束語即使沒有大量的實驗設施,但是實驗還是完成了,一個好的開始是成功的一半。這個論文題的大輪闊已經確定,它是有意義而且合理的。這個工作分為需求分析、目前的系統(tǒng)分析、不同布局分析、近期的解決辦法的分析和最優(yōu)解決方案的發(fā)展趨勢分析五個部分。在本論題的最后,液壓隨車起重機的控制模將會被修改。6. 感謝語 感謝 Danfoss Fluid Power A/S為這個研究提供了部分基金。也感謝Hjbjerg Maskinfabrik (HMF) A/S愿意為這種起重機的測試提供技術上的支持 文獻綜述: 汽車式起重機液壓系統(tǒng) 技術現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 摘要本文對目前國內外汽車起重機的發(fā)展趨勢進行了對比分析,列舉了一些國內外汽車起重機常用的新技術解決汽車起重機安全問題的技術;起重機電子控制技術。最后還提了自己對起重機技術發(fā)展過程的一點看法。關鍵字 汽車起重機 液壓系統(tǒng) 智能超載限制器 負荷傳感系統(tǒng) 載荷力矩限制器 反力感知系統(tǒng) 一、行業(yè)背景(一)國外工程汽車起重機的發(fā)展趨勢近20年世界工程起重機行業(yè)發(fā)生了很大變化。RT(越野輪胎起重機)和AT(全地面起重機)產品的迅速發(fā)展,打破了原有產品與市場格局,在經濟發(fā)展及市場激烈競爭沖擊下,導致世界市場進一步趨向一體化。為與RT和AT產品抗衡,汽車起重機新技術、新產品也在不斷發(fā)展。近年來汽車起重機在英、美等國市場的復興,使人們對汽車起重機產生新的認識。幾年前某些工業(yè)界人士曾預測,RT和AT產品的興起將導致汽車起重機的衰退。日本汽車起重機在世界各地日益流行,以及最近格魯夫、特雷克斯、林克貝爾特、德馬泰克等公司汽車起重機的產品進展,已向上述觀念提出挑戰(zhàn)。隨著工程起重機各機種間技術的相互滲透與競爭,汽車起重機會在世界市場中繼續(xù)占有一席之地。國外工程起重機從整體情況分析,領先國內1020年(不同類型產品有所不同)。隨著國外經濟發(fā)展速度趨于平穩(wěn),工程起重機向智能、高性能、靈活、適應性強、多功能方向發(fā)展。25t以下基本上不生產,產品向高附加值、大噸位發(fā)展,住友建機、多田野和加藤公司曾于1989年相繼推出360t汽車起重機。住友建機在90年代開發(fā)出80t250t共4種AT產品。多田野也在90年代相繼推出100t550t共6種特大型AT產品。加藤公司則研制成NK5000型500t汽車起重機。行業(yè)配套也與國內有所不同:1、下車主要是300kW以上柴油大功率發(fā)動機,與之配套的液力變矩器和自動換檔變速箱、12噸級驅動轉向橋及越野輪胎。 2、上車:高強度材料、大扭矩的起升機構、回轉機構、回轉支承。 3、液壓系統(tǒng):變量泵、變量馬達、電磁換向先導閥及主閥、平衡閥、懸掛系統(tǒng)閥、液壓鎖、液壓缸及管路標準配套件。 4、智能控制系統(tǒng):力限器顯示控制、記憶通訊及單缸順序伸縮自動控制。(二)國內工程汽車起重機的發(fā)展趨勢 國內工程機械產品近十年來隨著技術的引進、消化、吸收,有了長足的進步,產品性能、可靠性、外觀都有較大幅度的提高,但同國外工程機械比較來看,還存在較大差距。 國內工程起重機行業(yè)在9499年是發(fā)展低谷,5年中行業(yè)幾個主要的生產廠家,苦練內功,積極組織產品變型和換代,在產品外觀上下功夫。從99年以來,隨經濟建設新一輪啟動,工程起重機市場競爭格局發(fā)生巨大變化,各企業(yè)不斷調整思路、更新觀念、轉換機制、提高核心競爭力,努力開發(fā)產品,開拓市場。產品重心也從8t、12t向16t、25t、50t中大噸位發(fā)展,25t增速最快,產量不斷翻新,基本占據主導地位。50t產品由于需求面較廣,技術逐漸成熟,也大批量進入市場。20世紀末期國內主要產品系列汽車起重機為8t、12t、16t、20t、25t、35t、50t、65t、80t、l00t、125t。整體技術風格是:下車有全頭和半頭兩種不同風格,多年來半頭車因總體布置的方便性及價格因素一直被廣泛采用。但近年來隨著物質條件的改善,人們的生活條件和質量提高,操作方便、舒適、可靠逐漸成為用戶關注的焦點,中大噸位向全頭方向發(fā)展。 上車操縱從傳統(tǒng)的機械操作向液比例和電液比例方向發(fā)展,起重吊臂也從傳統(tǒng)的三節(jié)向四節(jié)、五節(jié)方向發(fā)展,產品的起重性能和起重高度有了較大提高,產品的外觀和可靠性有了較大幅度提高。加入世貿組織后,雖然國內市場(特別是配套件)受到了較大沖擊,但同時也給我們帶來新技術的應用,使國內主機和配套件企業(yè)更清晰認識到差距,更多地了解國產產品存在的致命問題,迫使國產主機和配套件企業(yè)不得不進行技術創(chuàng)新和技術進步。經過幾年的努力,國內起重機廠家取得了巨大進步。被譽為神州第一吊的QY300輪式液壓汽車起重機2004年在中聯(lián)浦沅成功下線。它代表了中國汽車起重機制造的最高水平填補了我國自主研制生產該類產品的空白,打破了此類產品完全依賴進口的慣例??s短了我國起重機行業(yè)與國外的差距,但差距還很大,很多廠家主要還是靠購買國外的“落后”技術,缺乏自主研發(fā)能力。這讓國人感到擔憂。二、國內外汽車起重機液壓系統(tǒng)新技術(一)關于汽車起重機液壓系統(tǒng)安全問題的諸多研究1. 代智能超載限制器在汽車起重機中的運用第三代微電腦超載限制器(XT一 型),是具有自主知識產權的國產機電一體化裝置。該裝置由主機部分和傳感器部分組成,微電腦控制,模塊化結構。安裝調試全部采用按鍵操作、大屏幕液晶點陣顯示,在參數設置及顯示上非常簡明,不用調整任何電位器,使調試變得簡單直觀,界面友好。限制器采用了數字和大規(guī)模集成電路,減少了故障,增加了抗干擾能力,從而提高了可靠性;當起重機超過額定起重量或超行程時,能自動報警并切斷起重機向危險方向運動的回路,但允許其向安全方向動作;系統(tǒng)故障自動檢測,結果顯示;低功耗(整機功耗小于10W),數字電路全部采用CMOS芯片;黑匣子功能,自動記錄超載時間及當時的各工況參數;數據及參數顯示全部圖形漢字提示,數值準確,直觀方便,操作人員一目了然,無需操作人員熟記提示符;密碼設定功能,防止參數誤設定;通用性好,在不改變主機的情況下,只要修改軟件,就能夠滿足各種類型重機機械的要求;機內存儲了多組額定載荷曲線,滿足了各種工況無級報警要求;對傳感器的“溫度漂移”和“零點漂移”可進行自動調節(jié)補償;具有聲光報警功能。該技術現(xiàn)已被國內很多起重機廠家用于大型起重機上面,效果良好。2. 重機負荷傳感系統(tǒng)分析負荷傳感系統(tǒng)可分為兩大類:泵控負荷傳感系統(tǒng)和閥控負荷傳感系統(tǒng),前者必須采用變量泵,后者可用于定量泵。目前我國所引進的日本、德國技術常用的是閥控負荷傳感系統(tǒng)。閥控負荷傳感系統(tǒng)的原理:閥控負荷傳感系統(tǒng)是由泵、負荷傳感控制閥(壓力補償閥)和可變節(jié)流口(換向閥閥口)等組成。泵提供的工作油液流經可變節(jié)流口后,形成負載壓力作用于執(zhí)行機構。負荷傳感控制閥接受負載壓力傳感信號,通過壓力補償作用保持可變節(jié)流口兩端壓差基本不變,并使系統(tǒng)壓力僅高于負載壓力一個壓差。這樣,既使得流過節(jié)流口的流量僅與節(jié)流口開度面積成正比而與負載大小無關,保證了執(zhí)行機構運動速度良好的調節(jié)性和穩(wěn)定性;又減少了系統(tǒng)激流的壓力損失,提高了系統(tǒng)效率。 負荷傳感控制閥作為負荷傳感系統(tǒng)的核心元件,有多種結構類型。在加藤、多田野和利勃海爾汽車起重機閥控負荷傳感系統(tǒng)中,采用了定差勝流閥式、優(yōu)先分流閥式及其組合形式。圖1負荷傳感控制閥壓力補償作用原理 圖1為定差溢流閥和優(yōu)先分流閥的壓力補償作用原理圖。如圖中所示,當可變節(jié)流口(換向閥閥口)FC處于某一開度位置, 定差溢流閥及RC或優(yōu)先分流閥PF達到平衡狀態(tài)時,F(xiàn)C兩端壓差Pt(PoPr或P1Pr)對閥芯所產生的液壓作用力與閥芯左端彈簧力將保持平衡。來自泵的工作油液(Po)一部分直接或經閥口h1去FC支路,另一部分剩余油液經閥口h2去油箱或旁通支路(Pz)。若FC支路負載壓力Pr隨執(zhí)行機構負載增加(減小)時,閥芯右移(左移),減小(增大)閥口h2和增大(減小)閥口h1,結果系統(tǒng)壓力Po和優(yōu)先支路壓力Pl增加(減小),于是閥芯重新平蘅在一個新的閥口位置處。由于彈簧設計得較弱,且閥芯平衡位置變化的位移量很小,因此彈鱉力的變化可以忽略不計,從而保證與彈簧力相平衡的換向閥節(jié)流口FC兩端壓差將基本上保持不變。同時,系統(tǒng)壓力僅略高于負載壓力。對定差溢流閥而言,系統(tǒng)壓力Po高于負載壓力Pr一個定值,即由彈簧設定的換向閥節(jié)流口兩端壓差Pt對優(yōu)先分流閥而言,優(yōu)先支路壓力P1=Pr+Pt;系統(tǒng)壓力Po則略高于支路壓力P1與P2中的大者。3. 重機的拘停保護起重機電動機的控制接觸器常常是密集通斷的,因此易發(fā)生觸頭熔焊故障。當起重機在運行過程中需要準確定位或緊急停止時,如果因觸頭熔焊導致起重機拒停,就有可能發(fā)生碰撞事故。為解決這個問題,提出一個起重機升降機構拒停保護設計。圖2 QRIS型控制柜拘停保護設計從三個方面著手解決這個問題,其一是接觸器觸頭熔焊導致其動作不合邏輯,這可增加一個中間繼電器來判斷;其二是為避免接觸器、繼電器動作競爭導致保護誤起動,為此拒停保護設置短暫延時,即需要一個時間繼電器;第三是一旦接觸器拒跳時,由總斷路器分勵脫扣動作執(zhí)行保護。從電氣角度看,防止起重機拒停的關鍵措施是監(jiān)視制動器接觸器觸頭是否熔焊。圖2是QRIS型升降機構控制柜采用拒停保護的設計電路圖。這個設計電路由三個環(huán)節(jié)構成。第一個是監(jiān)視環(huán)節(jié),由與制動器接觸器K07線圈并聯(lián)的中間繼電器構成,K07與K1 正常情況下是同步動作的。如果K7因觸頭熔焊不能釋放,那么兩者動作就不一致,這就將起動延時環(huán)節(jié)。第二環(huán)節(jié),即延時環(huán)節(jié)是借用原設計中的K03時間繼電器,由并聯(lián)的K7 常閉接點和K07常開接點控制。K7、K07 并聯(lián)接點在正常情況下總是接通的,只有在停止時K7觸頭發(fā)生熔焊的情況下并聯(lián)接點才斷開。K03時間繼電器通電立即吸合,斷電延時釋放,延時0.6s,因此只要控制電路一得電,K03立即吸合。而且主令控制器S40 。在起動、停止的切換過程中,即使K7、K07 接點動作競爭,瞬時斷開 線圈回路,K03延時閉合的常閉接點仍保持斷開,因此K7、K07 并聯(lián)接點接入 K03線圈回路不會影響K03 的正常工作。在未接入并聯(lián)接點前,只有在主令控制器轉到上升2擋或下降3擋后,因加速級接觸器K42得電,K42常閉接點斷開,K03才斷電釋放,其常閉接點延時閉合,使加速級接觸器K41能夠吸合,切除第3級起動電阻。在主令控制下降2擋一0擋一上升1擋之間切換時,由于主令控制器17、18和19、20接點均是斷開的,加速級接觸器K42不能吸合,K03不可能斷電,此時常閉接點也不起作用,即K03在升降機構起動和停止階段實際上是不工作的。而拒停保護正是工作在起重機停止和起動階段,因此可以在K03不工作的時間將其借來為拒停保護工作,為此,在K03線圈回路中插入并聯(lián)接點。一旦因K7觸頭熔焊導致起重機拒停,并聯(lián)接點立即斷開,K03繼電器斷電,其常閉接點經06s延時后閉合,接通總斷路器Q0的分勵脫扣線圈YAOFF,使總斷路器跳閘,升降機構制動器斷電制動,達到拒停保護的目的。第三個環(huán)節(jié)是拒停保護起動環(huán)節(jié),它由K03延時閉合的常閉接點、K7常開接點、K07常閉接點與總斷路器分勵脫扣線圈串聯(lián)而成??倲嗦菲鲃偤祥l的瞬間,K07的常閉接點尚未斷開,為此必須在串聯(lián)電路中接入K7常開接點,否則將導致分勵脫扣線圈得電,使總斷路器剛合閘就立即跳閘。K07常閉接點的作用是防止K03在執(zhí)行原設計的功能,即延時切除第3級起動電阻時,導致總斷路器誤跳閘。因為在起重機加速階段,K07常閉接點是斷開的,因此分勵脫扣線圈不會因K03常閉接點閉合而得電,導致誤跳閘。如果起重機起動前制動接觸器K7觸頭已經熔焊,那么一合上總斷路器Q0由于并聯(lián)接點斷開,使K03處于斷電狀態(tài),K03常閉接點閉合,而此時K7常開接點、K07常閉接點均閉合,這樣分勵脫扣線圈得電,使剛合上的總斷路器立即跳閘,阻止起重機在不能制動的狀態(tài)下起動,消除了事故隱患。為檢修安全,將原設計中升降機構控制電源的轉換開關Q3由二極改為四極,這樣Q3斷開時,就切斷了升降控制電路與總斷路器分勵脫扣電路的連接,確保升降控制電路完全斷電。Q3可以選用HZ510型四極組合開關。因利用了原設計中的時間繼電器,起重機升降機構的拒停保護只需要增加一個中間繼電器,并將一個二極組合開關改為四極組合開關,所需費用不大。(二) 起重機電子控制技術為了提高工程起重機作業(yè)效率、減輕勞動強度、防止事故、保障人身和設備安全,采用了多種多樣的控制裝置。操縱與控制已成為起重機的重要問題。要解決操縱與控制問題,僅靠機械和液壓是很不夠的,因為操縱與控制實際上是信息處理問題。機械和液壓信息處理能力低,控制性能差,必須引進信息處理能力強、控制性能良好的電子技術。現(xiàn)就當前工程起重機上采用得電子控制裝置作一一概述。1. 載荷力矩限制為了防止由于過大的載荷所引起的傾翻和折臂等事故,在工程起重機上設置了載荷力矩限制器。微機控制力矩限制器的工作原理如如3所示。它是由吊臂角度,長度,起重量,支腿跨矩等檢測裝置,微機控制裝置,顯示,報警及執(zhí)行機構組成。其基本工作原理是,由檢測裝置通過傳感器將吊臂的長度,角度,支腿跨矩等信號,送如微機控制裝置。微機控制裝置計算出在當前的情況下,起重機允許起吊的最大重量,與傳感器測出的起重機實際起吊重量進行比較,如果實際起吊重量達到允許起吊重量的90%,則微機系統(tǒng)通過顯示器和蜂音器發(fā)出預報警,提醒操作人員小心操作。當比值達到100%時,微機系統(tǒng)通過顯示器和蜂音器指示作業(yè)人員停止當前作業(yè)并通過執(zhí)行機構限制起重機只能進行安全方向操作,停止一切危險方向的操作。圖3 微機控制力矩限制器原理簡圖2. 反力感知系統(tǒng) 起重作業(yè)時,作業(yè)人員用眼睛往往不能正確估計吊重的重量,特別目前采用先導液壓操縱,減輕了操縱力在操縱時荷重的變化,載荷的起吊下落等情況,司機沒有手感,在進行建筑構件吊裝和機器設備安裝時感到操縱困難。為此,在有些起重機采用了電子感知系統(tǒng)。裝置了反力感知系統(tǒng)后,由于有負荷力反饋,司機在操縱桿上可感知吊重的大小,有助于高精度微動操縱。同時可避免由于起吊過猛,吊重擺動等原因引起的人身和設備事故。反力感知系統(tǒng)如圖4所示。基本工作原理是檢出卷揚馬達的壓力,通過控制器發(fā)出控制電信號,控制電液比例閥產生相應的液壓,作用于反力活塞上,使操縱桿上產生負荷反力感覺。 圖4 反力感知系統(tǒng)反力感知系統(tǒng)可以通過反力設定裝置,根據司機的個人特點和作業(yè)類型來設定反力的大小,當認為不需要時,還可以將反力感知系統(tǒng)解除。3. 防碰撞控制工程起重機在狹窄的場地工作時,需要控制其作業(yè)范圍,即限制起重機的旋轉及度及動臂伸縮和變幅范圍。常采用示教再先方式來進行控制,先由操作人員按允許工作范圍操作一遍,由危機系統(tǒng)記下其軌跡,通過此方式設定作業(yè)范圍。防碰撞控制裝置的原理如圖5所示。也可用超聲波障礙物檢測裝置來實現(xiàn)房碰撞控制。其工作原理如圖6所示。圖5 防碰撞控制裝置原理圖圖6超聲波障礙物檢測裝置為了防止碰撞高壓線,引起觸電事故和造成供電故障,采用接近高壓線自動報警裝置,如圖7所示。圖7 接近高壓線自動報警裝置原理圖檢測裝置一般采用球形電極,通過靜電感應,檢測電網的電聲強度,然后將微弱信號經前置放大后,通過靈敏度裝換處理得出與電網的距離,再與控制基準比較,輸出相應的控制信號。4. 吊重控制裝置 圖8 自動水平移動在高層建筑和高架道路的建設工程中,為了提高作業(yè)效率,縮短工期,使操作簡便和提高安全性,常采用以下吊重控制裝置自動水平移動控制裝置。在起重作業(yè)中往往需要吊重作水平移動,通常是靠司機操作技術來實現(xiàn)的,司機目視吊重的高度,同時操縱變幅和起升兩個手柄,又要觀察注意周圍情況,操作難度相當大。采用自動水平移動控制裝置,只需操縱動臂變幅一個操縱桿,就能平穩(wěn)、迅速作高精度的水平移動,如圖8所示。自動水平移動控制裝置的組成如圖9所示。由傳感器,操縱裝置控制微機和電液變換執(zhí)行裝置等組成。傳感器包括:角度檢測器檢出住臂或副臂的角度;旋轉編碼器檢測住卷筒或副卷筒的轉動量;壓力檢測器檢出住臂變幅操縱閥的先導操縱壓力,作為前反饋輸入控制微機;發(fā)動機轉速傳感器檢出發(fā)動機轉速,根據發(fā)動機轉速來改變系統(tǒng)的增益。由主臂角度可算出主臂上支點的高度,為保持吊重水平移動可算出起升卷筒所需的轉動量,來控制卷筒的轉動,與旋轉編碼器測得的卷筒實際轉動量作比較進行修正。壓力前反饋和根據發(fā)動機轉速來改變曾益的目的,是為了得到高精度平穩(wěn)的水平移動。此裝置采用手動優(yōu)先原則,主要起升卷筒一操縱,就自動地從自動切換至手動,當突然遇到障礙物時可避開。圖9 自動水平移動控制裝置組成 另外為了防止起吊時側位,產生吊重搖擺而引起翻車、碰撞和折臂等事故,采用吊重中心追隨控制機構,如圖10a所示,只要按一下卷筒操縱桿的按鈕,就能實現(xiàn)吊重中心自動追隨。還有旋轉急停和旋轉緩停轉換控制裝置(圖10b和圖10c)等圖10 吊重中心追隨和旋轉控制機構5. 多路信號傳送裝置 圖11 電子多路信號傳遞示意圖在單司機室的越野起重機上,一個技術上困難問題是如何在有相對運動的上下之間傳遞大量的操縱控制信息(多達幾十個)。駕駛室在上車,而發(fā)動機,變速器,轉向,制動和支腿等在下車,如何操縱和來控制它們,解決的辦法是盡量將液壓控制信號改為電控制信號,同時為了減少通路,希望一條通路傳遞多路信號,這就需要利用微機電子技術,其原理如圖11所示。 除了上述介紹的電子控制裝置以外,還有許多控制裝置。 在發(fā)動機,泵和閥的控制方面:需要適應負載變化和多個液壓作動器同時動作復合操作時的功率控制,實現(xiàn)高載低速和減輕高速,與發(fā)動機功率相匹配,充分發(fā)揮發(fā)動機功率;微機操作時發(fā)動機和泵的控制,與負載無關和同時動作十相互無干擾,僅取決于手柄操縱的速度控制,以改善其操縱性能;帶負載感應補償的節(jié)能控制,降低燃料消耗量。目前這些方面還大量采用液壓控制,可以預計不久將來將被控制性能優(yōu)越的電子控制所取代。另外。這些控制系統(tǒng)目前大多是發(fā)動機,泵和閥分開單獨控制,今后預計將實現(xiàn)聯(lián)合控制。在全路面起重機和越野起重機上,目前已有不少采用了微機控制自動換檔變速器。另外,還有電子監(jiān)視和故障自動診斷裝置等??傊?,可以說操縱與控制,起重機內的信息處理已成為當前起重機進一步發(fā)展的焦點。雖然目前電子控制尚存在不少為體,例如傳感器技術和電液轉換技術收納感不夠成熟,微機控制系統(tǒng)的抗干擾,包括電磁輻射干擾,溫度,濕度,振動和沖擊等引起的環(huán)境干擾,確實電子控制的可能性尚存一定問題,但是電子控制是不抗拒的技術潮流,機電信一體化是工程機械產品更新?lián)Q代的必然發(fā)展方向。三、展望未來 目前起重機的控制系統(tǒng)主要是機械液壓控制,隨著電液比例控制技術和電子技術在控制系統(tǒng)中的比重越來越大以及它的優(yōu)越性,電液控制將是主要發(fā)展潮流。隨著液壓元件、微機技術和信息技術的不斷發(fā)展,智能液壓起重機即將出現(xiàn)。那時這種“巨人”可以替代人們做更多的繁重工作,為人類的發(fā)展起到無法估計的作用。 參考文獻1 顧迪民 主編工程起重機M中國建筑工業(yè)出版社(第二版)2 朱新才 主編液壓傳動與控制M重慶大學出版社3 周士昌 主編 液壓系統(tǒng)設計圖冊M機械工業(yè)出版社4 揚國平 劉忠 主編現(xiàn)代工程機械液壓與液力實用技術M人民交通出版社5 趙顯新 主編工程機械液壓傳動裝置原理與檢修M遼寧科學技術出版社 6 羅蓉、劉琦、李斌貴 供稿 第三代智能超載限制器J三峽大學職業(yè)技術學院 200409047 王慶豐 魏建華 吳根茂 張延庭 功程機械液壓控制技術的研究進展與展望 J浙江大學流體及控制國家傳動實驗室 2003.128 魏宏宇 起重機起升液壓系統(tǒng)J徐州工程機械研究所 9 游善蘭 從=2004-bauma 展談工程機械液壓技術發(fā)展現(xiàn)狀及研發(fā)方向J 徐工研究院 2004.610 鄧子龍 王玉良 王桂霞QUY50A液壓履帶起重機提升機構液壓系統(tǒng)動態(tài)仿真J遼寧石油化工大學機械工程學院 2002.911 黃宗益 張建平工程起重機電子控制J上海同濟大學 199412 洪國輝 汽車起重機負荷傳感系統(tǒng)分析與評價J武漢水利電力大學 1996.513 張?zhí)?汽車起重機起升機構動態(tài)研究J青島建筑工程學院 1997.03.2214 Trajectory Control of Mobile Hydraulic Crane EMSD 9/10 69C15 Marc E. Munzer Control Of Mobile Hydraulic Cranes QY40液壓汽車起重機液壓系統(tǒng)元件明細表1.主卷揚泵 21.液控單向閥2.副卷揚泵 22.可調平衡閥3.回轉泵 23.二位六通轉閥4.變幅、伸縮、支腿泵 24.三位四通電液比例換向閥5.主卷揚馬達 25.I級液壓缸6.副卷揚馬達 26. II級液壓缸7.回轉馬達 27.級液壓缸 8.壓力記憶閥(2只) 28.梭閥(2只) 9.單向節(jié)流閥(2只) 29.平衡閥(三只) 10.制動油缸(3只) 30.電液換向閥組11.二位三通液控換向閥(2只) 31.電液換向閥組12.益流閥(5只) 32.水平液壓缸(4只) 13.三位三通液控換向閥(3只) 33.垂直液壓缸(4只)14.三位四通液控換向閥 34.液控單向閥(4只)15.三位五通電磁閥 35.支腿油路控制閥組16.梭閥(2只) 36.支腿油路轉閥17.功率限制器(2只) 37.手動比例電壓控制閥 18.二位三通電磁換向閥(帶節(jié)流閥) 38.手動比例電壓控制閥(副卷揚、回轉)19.電磁浮動閥 39.濾油器(6只) 20.變幅液壓缸 40.油箱 41.壓力傳感器 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鍵的一步。 本文根據液壓系統(tǒng)的技術指標對該系統(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)各回路的基本結構及主要元件,按照所給機構性能參 數和液壓性能參數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電液比例控制技術, 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。 關鍵字: 汽車起重機 液壓系統(tǒng) 高效節(jié)能 性能參數 電液比例 Abstract Model 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 principle Have 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 .I ABSTRACT.II 第 1 章 概述 . 1.1 關于汽車起重機 . 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 . 1.2.2 缺點 . 1.3 液壓系統(tǒng)的類型 . 1.4 汽車起重機液壓系統(tǒng)功能、組成和工作特點 . 1.5 汽車起重機液壓系統(tǒng)的運用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 . 1.6 本課題來源、任務要求和整機性能參數 . 1.7 本課題主要研究工作 . 第 2 章 液壓系統(tǒng)元件選擇 . 2.1 典型工況分析及對系統(tǒng)要求 . 2.1.1 伸縮機構的作業(yè)情況 . 2.1.2 副臂的作業(yè)情況 . 2.1.3 三個以上機構的組合作業(yè)情況 . 2.1.4 典型工況的確定 . 2.1.5 系統(tǒng)要求 . 2.2 液壓系統(tǒng)類型選擇 . 2.2.1 本機液壓系統(tǒng)分析 . 2.2.2 各機構動力組合、分配及控制 . 2.3 各種執(zhí)行元件的選擇 . 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 . 3.1.1 性能要求 . 3.1.2 主要元件 . 3.1.3 主要回路 . 3.1.4 功能實現(xiàn)和工作原理 . 3.2 回轉回路 . 3.2.1 性能要求 . 3.2.2 主要元件 . 3.2.3 主要回路 . 3.2.4 功能實現(xiàn)和工作原理 . 3.3 伸縮回路 . 3.3.1 性能要求 . 3.3.2 主要元件 . 3.3.3 主要回路 . 3.3.4 功能實現(xiàn)和工作原理 . 3.4 變幅回路 . 3.4.1 性能要求 . 3.4.2 主要元件 . 3.4.3 主要回路 . 3.4.4 功能實現(xiàn)和工作原理 . 3.5 支腿回路 . 3.5.1 性能要求 . 3.5.2 主要元件 . 3.5.3 主要回路 . 3.5.4 功能實現(xiàn)和工作原理 . 第 4 章 液壓系統(tǒng)設計計算 . 4.1 液壓系統(tǒng)工作參數和各機構主要參數 . 4.1.1 工作機構主要參數 . 4.1.2 液壓系統(tǒng)參數 . 4.2 液壓元件選擇計算 . 4.2.1 液壓馬達和液壓泵的選擇計算 . 4.2.2 液壓閥的選擇 . 4.2.3 液壓輔助元件選擇 . 第 5 章 系統(tǒng)各回路性能計算 . 5.1 系統(tǒng)各回路功率計算 . 5.1.1 各回路功率選取 . 5.1.2 管路系統(tǒng)容積效率及壓力效率計算 . 5.2 系統(tǒng)各回路性能的驗算 . 5.2.1 起升回路 . 5.2.2 回轉回路 . 5.2.3 伸縮回路 . 5.2.4 變幅回路 . 5.2.5 支腿回路 . 5.3 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱驗算 . 5.3.1 工作循環(huán)周期 T. 5.3.2 油泵損失所產生的熱能 H . 5.3.4 馬達產生的熱量 . 5.3.5 油箱散熱量 . 第 6 章 起重機液壓系統(tǒng)電液比例控制專題研究 . 6.1 電液比例控制原理和特點 . 6.2 起重機部件電液比例控制 . 6.3 電液比例對各回路的控制 . 6.4 電液比例對起重機液壓系統(tǒng)的影響及發(fā)展趨勢 . 第 7 章 總結 . 7.1 設計總結 . 7.2 工作展望 . 致謝 . 參考文獻 . 附錄 1 QY40 液壓汽車起重機液壓系統(tǒng)原理圖 . 附錄 2 QY40 液壓汽車起重機液壓系統(tǒng)電磁鐵動作順序表 . 附 錄 3 QY40 液壓汽車起重機液壓系統(tǒng)元件明細表 . 任務書 . 文獻綜述 . 開題報告 . 翻譯 . 第1章 概述 1.1 關于汽車起重機 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 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,而且對其進行驅動和控制的液壓系統(tǒng)易于實現(xiàn)改進設計。 隨著液壓傳動技術的不斷發(fā)展,汽車起重機已經成為各起重機生產廠家主要發(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. 在起重機的結構和技術性能上的優(yōu)點: 來自汽車發(fā)動機的動力經油泵轉換到工作機構,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。不但使結構緊湊,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。各機構使用管路聯(lián)結,能夠得到緊湊合 理的速度,改善了發(fā)動機的技術特性。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)質量。 采用液壓傳動,在主要機構中沒有劇烈的干摩擦副,減少了潤滑部位,從而 減少了維修和技術準備時間。 2在經濟上的優(yōu)點 液壓傳動的起重機,結構上容易實現(xiàn)標準化,通用化和系列化,便于大批量 生產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的工作性能。液壓元件的制 造和系統(tǒng)的調試需要較高的技術水平。 從液壓傳動的優(yōu)缺點來看,優(yōu)點大于缺點,根據國際上起重機的發(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)其工作目的必須經過動力源控制機構機構三個環(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; 執(zhí)行機構主要是液壓馬達和液壓缸。這三種機構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,結構緊湊,但系統(tǒng)結構復雜,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、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、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回轉回路 回轉回路起到使吊臂回轉,實現(xiàn)重物水平移動的作用。 回轉回路主要由液壓泵、換向閥、平衡閥、液壓離合器和液壓馬達組成,由 于回轉力比較小所以其結構沒有起升回路復雜。 回轉機構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 都設計成全回轉式的,即可在左右方向任意進行回轉。 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可分為非工作性變幅和工作性變幅兩種。非 工作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。這種變幅次數一般較少,而 且采用較低的變幅速度,以減少變幅機構的驅動功率,這種變幅的變幅機構要求 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 變幅次數頻繁,一般采用較高的變幅速度以提高生產率。工作性變幅驅動功率較 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,根據伸縮高度和方 式不同其液壓缸的節(jié)數結構也就大不相同。 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, 而且可以使臂的結構大大簡化,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。還可以根據地面情況對各支腿進行單獨調節(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、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。 起升液壓系統(tǒng) 對起重機來說,起升動作是最頻繁的動作。目前最常用的起升液壓系統(tǒng)為定 量泵、定量或變量馬達開式液壓系統(tǒng),然而,現(xiàn)代施工對起升系統(tǒng)提出了新的要 求:節(jié)能、高效、可靠以及微動性、平穩(wěn)性好。為了適應這些新的要求,以前的 定量泵將逐步被先進可靠的具有負載反饋和壓力切斷的恒功率變量泵所取代,先 前的定量馬達或液控變量馬達也將被電控變量馬達所取代。這種系統(tǒng)將能有效的 達到輕載高速、重載低速和節(jié)能的效果。 . 變幅液壓系統(tǒng) 變幅液壓系統(tǒng)的發(fā)展趨勢也體現(xiàn)為節(jié)能高效,目前最先進的為變幅下降時充 分利用吊臂和重物的重力勢能,實現(xiàn)重力下放,下放的速度由先導手柄來無級控 制,變幅平穩(wěn)沒有沖擊。 . 伸縮液壓系統(tǒng) 對于具有五節(jié)以下伸縮臂的伸縮液壓系統(tǒng),國內一般采用同步或順序加同步 的伸縮方式,當采用兩級油缸時,上下兩油缸實現(xiàn)內部溝通,一般采用插裝式平 衡閥;對于具有五節(jié)以上伸縮臂的液壓系統(tǒng),采用單缸插銷伸縮機構,這種伸縮 機構自重輕,能大幅提高起重機的起重性能,能有效的控制整機的重量,通過采 用多油口和多平衡閥的油路來提高伸縮的效率。 . 回轉液壓系統(tǒng) 回轉也是起重機使用頻繁的動作,但相對而言,回轉所需功率最少,因而回 轉系統(tǒng)的最高要求是:回轉平穩(wěn),起重作業(yè)無側載;回轉系統(tǒng)的發(fā)展趨勢為通過 小馬達、大傳動比來實現(xiàn)操作平穩(wěn),通過設立回轉緩沖閥和自由滑轉機能來實現(xiàn) 吊重的自動對中功能,從而有效防止側載的產生。 . 操縱、控制系統(tǒng) 機械式操縱是汽車起重機最簡單、最廣泛使用的一種操縱方式,液比例操縱 系統(tǒng)在我廠也己廣泛使用并相當成熟,操作性能得到了很大的提高;然而,最有 發(fā)展前途的還是電比例操縱系統(tǒng),借助于計算機技術和可編程技術,汽車起重機 將向智能化發(fā)展。 除此之外,液壓系統(tǒng)在以下幾方面也體現(xiàn)出明顯的發(fā)展趨勢: (1) 、采用國際化配套,對系統(tǒng)性要求較高的液壓元件如泵、閥、馬達等采 用國際化配套可提高產品的可靠性,另外,國外使用成熟、量大價廉的元件在國 內也廣泛使用。 (2) 、采用卡套式接頭,由于卡套式接頭在控制系統(tǒng)污染、防泄露等方面具 有很強的優(yōu)越性,使用卡套式接頭能大大減少故障率和早期反饋率。 (3) 、在系統(tǒng)中設計速度分檔,由于不同施工項目的不同要求,對起重機各 動作速度的要求也不一樣,速度分檔技術也應運而生,設計不同的速度檔位,以 適用不同工況的要求。 (4) 、廣泛使用高度集成的、模塊化閥組,能簡化管路,有效的減少液組, 提高效率,節(jié)約能量,同時易于維護。 (5) 、向計算機技術領域的縱深滲透,汽車起重機將向無線遙控技術、遠程 診斷服務技術、黑匣子自我保護技術等方向發(fā)展,為了實現(xiàn)整機的功能,液壓技 術將同計算機技術相互滲透,共同發(fā)展。 1.6 本課題來源、任務要求和整機性能參數 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)在國內很多廠家還沒有生產出這款起重機來,卻不斷的向生產大型起 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,這是引進國外技術才生產出來的,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。 生產廠家把生產的起重機所能夠吊的噸位作為生產能力的主要標志,而忽視 中小型起重機的技術發(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的,其中大多 數是電液比例液壓元件。這種元件具有操作方便,微調性能好,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。采用這種技術設計出來的液壓 系統(tǒng)操作性能和各機構的控制性能都比較高,不僅各機構的定位準確,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外的先 進技術,也要有自己的創(chuàng)新技術。這樣,才能使自己設計出來的產品具有一定的 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) 、整機基本參數應符合汽車起重機基本參數標準。 (2) 、各工作機構既能單獨單獨作業(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)構成合理,技術性能先進,在滿足可靠性 前提下具有一定的創(chuàng)新性。技術資料完整、正確。 (6) 、撰寫的汽車起重機液壓系統(tǒng)關鍵技術研究報告具有一定的理論性、使用 性和獨創(chuàng)性。 3. 整機主要性能參數 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/min M 最大起升力矩 1401 kN.m 最大回轉速度 0-2.0 r/min 最高行駛速度 68 km/h 最大爬坡度 37% 最小轉彎半徑 12m 行駛狀態(tài)總重 37.51t 外形尺寸 13.652.753.46m 支腿距離(縱向橫向) 5.456.2m 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 本課題主要研究工作 本課題主要針對汽車起重機的功能、組成和工作特點,結合國內外汽車起重 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: 1、分析已有的汽車起重機,結合本機特點,對液壓元件進行選擇。 2、對各工作機構液壓回路進行設計,對個回路的組成原理和性能進行分析。 3、根據本機液壓系統(tǒng)工作參數和各機構主要參數對液壓系統(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,所以還需要對起重機液壓系統(tǒng) 電液比例控制技術進行專題研究。 第2章 液壓系統(tǒng)元件選擇 2.1 典型工況分析及對系統(tǒng)要求 2.1.1 伸縮機構的作業(yè)情況 汽車起重機工作中主要用到的機構是主、副卷揚機構,回轉機構;在重物下 降定位時常常用到變幅機構。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)數來增大最大起升高度。 2.1.3 三個以上機構的組合作業(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 根據以上原則,各機構的實際作業(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)內容 特 點 基本臂; 吊重起升回轉下降起升回轉 起重噸位大,動 1 額定起重量的 80; 相應的工作幅度; 下降 (中間制動一次) 作單一,很少與回轉 等機構組合動作 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(主副) 卷揚下降(主副)卷揚起升回 轉 (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 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)變幅下降(起 升回轉)下降 (中間制動一次) 起重機在額定起 重量的(5060) 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)卷揚起升回轉變幅 (主副)卷揚下降(主副) 卷揚起升 回轉(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)要求卷揚機構微動性好,起、制動平穩(wěn),重物停在空中任意位置能可靠 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. 回轉回路 (1)具有獨立工作能力。 (2)回轉制動應兼有常閉制動和常開制動(可以自由滑轉對中) ,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方向操縱兩個機構聯(lián)動能力。 6. 支腿回路 (1)要求垂直支腿不
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液壓
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QY40型起重機液壓系統(tǒng)設計含5張CAD圖,qy40,起重機,液壓,系統(tǒng),設計,cad
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