2150 QY20B汽車起重機卷筒機構及其液壓系統(tǒng)設計,qy20b,汽車起重機,卷筒,機構,及其,液壓,系統(tǒng),設計 本科學生畢業(yè)設計QY20B 汽車起重機卷筒機構及其液壓系統(tǒng)設計系部名稱： 機電工程系 專業(yè)班級：機械設計制造及其自動化 08-3 班學生姓名： 指導教師： 職 稱： 二○一二年六月The Graduation Design for Bachelor's DegreeThe Design of QY20B Truck Crane’s Creel Mechanism and Hydrahlic System.Candidate：Specialty：The Design Of Mechanical Manufactureand Automation Class： Supervisor： 2012-06 摘 要近兩年，我國的起重機發(fā)展迅速，在各個領域的應用也日趨廣泛，但與世界先進水平還有一定的差距，主要原因是國內配套零部件落后，材質差，再有就是制造工藝水平低。本文對 QY20B 汽車起重機的設計做了研究，就汽車起重機整車做了大概的分析和論述，就汽車起重機卷筒機構進行了設計，對于中、小型汽車起重機的發(fā)展具有一定的積極意義QY20B 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。關鍵字: 汽車起重機；卷筒機構；汽車起重機；液壓系統(tǒng)；性能參數。 ABSTRACTIn the recent two years, our country hoist crane development rapid, in each domain application also day by day widespread, but also has the certain disparity with the world advanced level, the main reason is the domestic necessary spare part backward, material quality bad, again has is makes the technological level to be low.This article has done the research to the QY20B autohoist design, the autohoist entire vehicle has made the general analysis and the elaboration, the autohoist rotation organization has carried on the design, , regarding the center, the small autohoist development had the certain positive sense.Model QY20B 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 Key words: Autohoist reel mechanism Crane truck Hydraulic pressure system Performance parameter 目 錄摘要………………………………………………………………………………………ⅠAbstract ………………………………………………………………………………Ⅱ第 1 章 緒論………………………………………………………………………11.1 國內汽車起重機發(fā)展現狀及發(fā)展趨勢……………………………………………11.1.1 國內汽車起重機的發(fā)展現狀………………………………………………11.1.2 國內汽車起重機的發(fā)展趨勢………………………………………………21.2 國外汽車起重機發(fā)展趨勢及應用情況……………………………………………21.3 汽車起重機產品的發(fā)展趨勢………………………………………………………31.4 課題背景……………………………………………………………………………41.5 課題任務……………………………………………………………………………5第 2 章卷筒的設計計算及強度校核…………………………………………………62.1 卷筒的結構與材料 ………………………………………………………………62.2 卷筒的鋼絲繩 ……………………………………………………………………62.3 卷筒的主要尺寸 …………………………………………………………………72.3.1 卷筒直徑 D…………………………………………………………………72.3.2 卷筒的長度 L ………………………………………………………………72.3.3 卷筒的厚度…………………………………………………………………72.4 滾筒受力分析 ……………………………………………………………………82.5 滾筒強度校核 ……………………………………………………………………8第 3 章軸的設計計算及強度校核……………………………………………………103.1 按扭矩初算軸徑…………………………………………………………………103.2 軸的結構設計……………………………………………………………………113.3 軸的受力分析……………………………………………………………………113.4 軸承的選擇及校核計算…………………………………………………………133.5 鍵連接的選擇及校核計算………………………………………………………143.6 聯(lián)軸器的選擇及校核計算………………………………………………………143.7 鍵的設計…………………………………………………………………………15第 4 章 起升機構的液壓系統(tǒng)設計 …………………………………………………164.1 液壓傳動應用于汽車起重機上的優(yōu)缺點………………………………………164.1.1 優(yōu)點 ………………………………………………………………………164.1.2 缺點 ………………………………………………………………………164.2 液壓系統(tǒng)的類型…………………………………………………………………164.3 汽車起重機液壓系統(tǒng)功能、組成和工作特點…………………………………174.4 汽車起重機液壓系統(tǒng)的運用現狀和發(fā)展趨勢…………………………………174.5 整機主要性能參數………………………………………………………………184.6 主副卷揚系統(tǒng)……………………………………………………………………194.6.1 性能要求 …………………………………………………………………204.6.2 主要元件 …………………………………………………………………204.6.3 主要回路 …………………………………………………………………214.6.4 工作原理 …………………………………………………………………214.7 液壓系統(tǒng)類型選擇………………………………………………………………234.7.1 本機液壓系統(tǒng)分析 ………………………………………………………234.8 各種執(zhí)行元件的選擇……………………………………………………………234.9 液壓系統(tǒng)工作參數和各機構主要參數…………………………………………244.9.1 作機構主要參 ……………………………………………………………244.10 液壓系統(tǒng)參數……………………………………………………………………254.11 液壓元件選擇計算………………………………………………………………264.11.1 副卷揚回路………………………………………………………………264.11.2 主卷揚回路………………………………………………………………284.12 液壓閥的選擇……………………………………………………………………304.13 液壓輔助元件選擇………………………………………………………………334.13.1 油路的通徑………………………………………………………………334.13.2 油箱選擇…………………………………………………………………34結論……………………………………………………………………………………35參考文獻…………………………………………………………………………………36致謝……………………………………………………………………………………371第 1 章 緒 論1.1 國內汽車起重機發(fā)展現狀及發(fā)展趨勢1.1.1 國內汽車起重機的發(fā)展現狀隨著經濟建設的迅速發(fā)展，我國的基礎建設力度正逐漸加大，道路交通，機場，港口，水利水電，市政建設等基礎設施的建設規(guī)模也越來越大，市場汽車起重機的需求也隨之增加。中國的汽車起重機誕生于上世紀的 10 年代，經過了近 30 年的發(fā)展，期間有過 3次主要的技術改進，分別是 70 年代引進蘇聯(lián)的技術，80 年代引進日本的技術，90 年代引進德國的技術。但是總體來說，中國的汽車起重機產業(yè)始終走著自主創(chuàng)新的道路，有著自己清晰的發(fā)展脈絡，尤其是進幾年，中國的汽車式起重機產業(yè)取得了長足的發(fā)展，雖然與國外相比還有一定的差距，但是這個差距正在逐漸的縮小。而且我國目前在中小噸位的汽車式起重機的性能已經完好，能夠滿足現實生產的需求。在不久的將來，我國的汽車式起重機行業(yè)一定會發(fā)展成為一個發(fā)展穩(wěn)定，市場化程度高的成熟產業(yè)。　 中國汽車式起重機已經大量使用ＰＬＣ可編程集成控制技術，帶有總線接口的液壓閥塊，液壓馬達，油泵等控制和執(zhí)行元件已較為成熟，液壓和電器已實現了緊密的結合?？赏ㄟ^軟件實現控制性能的調整，大幅度簡化控制系統(tǒng)，減少液壓元件，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，具備了實現故障自動診斷，遠程控制的能力?！‘斍拔覈乱淮嚻鹬貦C產品，起重作業(yè)的操作方式，大面積應用先導比例控制，具有良好的微調性能和精控性能，操作力小，不易疲勞。通過先導比例手柄實現比例輸送多種負荷的無級調速，有效防止起重作業(yè)時的二次下滑現象，極大的提高了起重作業(yè)的安全性、可靠性和作業(yè)效率?！〔糠执笮推囀狡鹬貦C還在伸縮臂上使用了單缸插銷的伸縮技術，通過液壓銷作用，以單個液壓油缸可完成多節(jié)伸臂的運動，并達到各種工況的程序控制和自動伸縮，改變了以往不能油缸加內部繩排的作業(yè)方式，使起重機相對更輕，拓展了起重機向更高工作高度發(fā)展的空間?！≡谧呦驀H市場的過程中，我國汽車式起重機產業(yè)近幾年品質水平的快速提高，也得到了國際擁護的高度肯定，由于產品使用規(guī)范，用戶的專業(yè)素質較高，出口產品2的質量反饋比在國內有了明顯的減少，產品反映較好。這都為中國汽車式起重機行業(yè)的發(fā)展打下了良好的基礎。　我國的汽車式起重機的生產企業(yè)要想在本領域生存與發(fā)展，需要做的事情還很多，由于市場需求的增大，也要求生產企業(yè)不斷創(chuàng)新，在保證起重機性能的基礎上還要不斷開發(fā)出更大噸位的新產品，滿足市場的需求。只有這樣才能從市場中獲得養(yǎng)分和活力使自己生存，在生存中發(fā)展，在發(fā)展中壯大?！?.1.2 國內汽車起重機的發(fā)展趨勢主要的發(fā)展趨勢應該有以下幾點：　擴大產品的品種。在企業(yè)內部應建立完善的產品研究和開發(fā)體系，使產品系列化，品種齊全，要形成大中小完整系列，增多產品數量，使生產規(guī)模不斷的擴展?！　≡龃笃鹬亓?。目前我國生產的汽車式起重大多是50噸以下的中小噸位的起重機，大噸位生產的很少，而隨著社會的發(fā)展，對機動靈活的大型起重機械的需求越來越大，這都是汽車式起重機發(fā)展的養(yǎng)分。所以增大其中力矩迫在眉睫。　　　增加起重機功能。隨著國民經濟的快速發(fā)展，用戶對汽車式起重機的使用上的要求越來越多，希望能夠一機多用，已經不僅僅是在搬運重物時使用，而是滿足在不同環(huán)境和工種和使用，這些都為未來起重機的發(fā)展打清了方向?！∪Υ蛟熳约旱钠放?。目前中國的汽車起重機生產企業(yè)，缺少自己的專業(yè)研究人員和開發(fā)隊伍，而是去模仿別人生產的成品，沒有發(fā)展方向和競爭力。未來經　濟的全球化以及由此引發(fā)的一系列問題，使得競爭手　段從傳統(tǒng)的產品，價格等層次轉嫁到品牌的競爭上來?！∷愿鞔笃囀缴a企業(yè)應該努力打造自己的品牌，從而使自己發(fā)展壯大?！￠_創(chuàng)自我空間占領市場。我國的各大汽車式起重機生產企業(yè)要不斷創(chuàng)新，大膽進行急智的改革，面向市場，結構優(yōu)化，人員重組，引進設備，進行刻苦的技術研發(fā)，在不斷完善自我的前提下，占領市場?！〗陙?，隨著社會的發(fā)展，社會生活中對起重機的需求越來越大，所以起重機的研發(fā)越來越緊迫，由于汽車式起重機轉場靈活，從而方便快捷，所以進幾年我國的汽車式起重機發(fā)展很快1.2 國外汽車起重機發(fā)展趨勢及應用情況國外工程起重機從整體情況分析，領先國內 10-20 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，如利勃海爾3公司汽車起重機基本退出市場，目前市場主導產品為全地面起重機，最小噸位是35t，而 80t 和 160t 是主導產品；格魯夫公司：主導產品是全地面起重機和輪胎起重機，最小噸位是 25t；多田野公司：汽車起重機只占 20%，主導產品是全地面起重機和輪胎起重機，最小噸位 16t。因此行業(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。由于國外工程機械起步較早，形成了成熟的配套件體系。如力士樂的泵馬達、閥、起升、回轉、行走機構；貝林格的主閥、先導閥、平衡閥；哈威的主閥、先導閥、平衡閥；ZF 的變速箱、分動箱；凱斯蘭的橋；PAT 的力限器等等。配套廠能與主機廠協(xié)作密切，聯(lián)合開發(fā)，再加上主機廠家的專有技術，能形成很強的核心競爭優(yōu)勢，能夠保證主機性能的發(fā)揮和可靠性的提高。1.3 汽車起重機產品的發(fā)展趨勢自90年代以來，國外工程機械進入了一個新階段，目前我國汽車起重機在工程機械的發(fā)展趨勢是：1、在廣泛應用新技術的同時，不斷涌現出新結構和新產品。2、繼續(xù)完成提高整機可靠性。3、技術發(fā)展的重點在于增加產品的電子信息技術含量，在集成電路、微處理器、微型計算機及電子監(jiān)控技術等方面都有廣泛的應用。4、努力完善產品的標準化、系列化和通用化，改善駕駛人員的工作條件，向節(jié)能、環(huán)保方向發(fā)展，可靠性、安全性、舒適性、環(huán)保性得到了高度重視。5、向大型化和微型化方向發(fā)展。借鑒國外工程機械產品的發(fā)展趨勢，并結合我國實際，我國的科學技術水平不能與國外相提并論，所以我們必須在產品質量、產品開發(fā)、產品創(chuàng)新上下大功夫才能與國外大型公司競爭。我國工程機械產品的發(fā)展走勢應是：41 系列化、特大型化系列化是工程機械發(fā)展的重要趨勢。國外著名大公司逐步實現其產品系列化進程，形成了從微型到特大型不同規(guī)格的產品。與此同時，產品更新?lián)Q代的周期明顯縮短。特大型工程機械產品特點是科技含量高，研制與生產周期較長，投資大市場容量有限，市場競爭主要集中少數幾家公司。因此我國必須在此加大研發(fā)力度才不至于在此受制于國外。2 多用途、微型化為了全方位地滿足不同用戶的需求，國外工程機械在朝著系列化、特大型化方向發(fā)展的同時，已進入多用途、微型化發(fā)展階段。一方面，工作機械通用性的提高，可使用戶在不增加投資的前提下充分發(fā)揮設備本身的效能，能完成更多的工作；另一方面，為了盡可能地用機器作業(yè)替代人力勞動，提高生產效率，適應城市狹窄施工場所以及在貨棧、碼頭、倉庫、艙位、農舍、建筑物層內和地下工程作業(yè)環(huán)境的使用要求，小型及微型工程機械有了用武之地，并得到了較快的發(fā)展。為占領這一市場，各生產廠商都相繼推出了多用途、小型和微型工程機械。3 電子化與信息化互動以微電子、Internet為重要標志的信息時代，不斷研制出集液壓、微電子及信息技術于一體的智能系統(tǒng)，并廣泛應用于工程機械的產品設計之中，進一步提高了產品的性能及高科技含量。4 安全、舒適、可靠 駕駛室將逐步實施優(yōu)化設計方法，配裝冷暖空調。全密封及降噪處理的“安全環(huán)保型”駕駛室，采用人機工程學設計的司機座椅可全方位調節(jié)，以及功能集成的操縱手柄、全自動換擋裝置及電子監(jiān)控與故障自診斷系統(tǒng)，以改善司機的工作環(huán)境，提高作業(yè)效率。大型工程機械安裝有閉路監(jiān)視系統(tǒng)以及超聲波后障礙探測系統(tǒng)，為司機安全作業(yè)提供音頻和視頻信號。微機監(jiān)控和自動報警的集中潤滑系統(tǒng)，大大簡化了機器的維修程序，縮短了維修時間。大型工程機械的使用壽命達2.05萬小時，最高可達2.5萬小時。 5 節(jié)能與環(huán)保為提高產品的節(jié)能效果和滿足日益苛刻的環(huán)保要求，主要從降低發(fā)動機排放、提高液壓系統(tǒng)效率和減振、降噪等方面入手。1.4 課題背景汽車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5廣泛運用。在國內汽車起重機行業(yè)，關鍵部位的制造工藝已經成為行業(yè)的熱點。通過對QY20B汽車起重機的液壓系統(tǒng)入手，結合國內外先進汽車起重機的技術特點，本著最大限度提高卷筒組的安全系數，對其卷筒進行設計和改造，爭取為我國汽車起重機卷筒的制造工藝做出一定的貢獻。為了加快我國工程機械前進的步伐，促進多元化的起重產品結構，且檢驗自己四年所學，在工作之前對自己進行一次檢閱，我選了QY20B汽車起重機卷筒機構及其液壓系統(tǒng)設計這個題目，希望為我四年大學學習生活畫上一個圓滿的句號。1.5 課題任務通過對汽車起重機卷筒機構設計原理及技術要求的分析，最大起重量為20T，最大起升高度為16M，結合實際生產的需要，在現有的資料的基礎上，對多種方案進行分析比較，從而初步確定汽車起重機卷筒機構的總體設計框架。在此基礎上，設定參數，通過設計、計算、校核、反復對照比較，最終完成整個設計任務。其中包括：QY20B汽車起重機卷筒機構設計，QY20B汽車起重機起升機構液壓系統(tǒng)設計，選擇離合器與制動器使卷筒機構具有較高的安全系數。要求對液壓油路進行優(yōu)化設計，使其效率更高。6第 2 章 卷筒的設計計算及強度校核2.1 卷筒的結構與材料卷筒的結構分為筒體部分和支架部分，筒體部分通過軸支承在支架上，支架用4枚螺栓固定在起重機上。支架一般鑄造制成，本設計選用45鋼，卷筒為保證良好的抗彎強度和抗扭強度選用鑄鋼，本設計選用45鋼。卷筒的制造可分為鑄造和焊接兩種。在一般載荷的起重機中采用灰口鑄鐵，對于重要的卷筒可用球墨鑄鐵，對于重載荷的卷筒，可采用鑄鋼。對于有重量要求的機構，采用鑄造卷筒。2.2 卷筒的鋼絲繩卷筒在起升機構或牽引機構中用來卷繞鋼絲繩，將螺旋運動轉換為直線運動。卷筒通常是圓柱形的，特殊的卷筒也有制成圓錐形或曲線形的。卷筒有單層和多層2種，一般的起重機采用單層卷筒。單層卷筒通常表面切出螺旋槽，是為了增加鋼絲繩的接觸面積和防止相鄰鋼絲繩的磨損。繩槽分為標準槽和深槽兩種（圖2.1），其尺寸為R≈0.55d。圖 2.1 卷筒槽形標準槽： c1≈（0.3~0.4 ）d，t 1=（2~4） （mm）深槽： c2≈0.6d，t 2=d+（6~8 ） （mm ）7一般采用標準槽，由于節(jié)距小，機構緊湊，深槽的特點是不易脫槽，但節(jié)距大，增加卷筒長度。2.3 卷筒的主要尺寸2.3.1 卷筒直徑 D卷筒直徑 D 與滑輪直徑一樣，是以槽底計算的直徑。卷筒直徑的確定方法與滑輪完全相同，即 D0min=hd。式中 D0min——按鋼絲繩中心計算的滑輪最小卷繞直徑，mm；h——與機構工作級別和鋼絲繩的有關的系數，d——鋼絲繩的直徑，mm?！?D≥D 0min= hd≈350mm2.3.2 卷筒的長度 L 卷筒的長度（圖 2.2）L=L0+l1+2 l2 （2.1） 圖 2.2 卷筒的長度式中 L——卷筒總長度； L0——繩槽部分長度，其值為 L0 = 0HantD????????（2.2）式中 H——起升高度； a——滑輪組倍率；D0——卷筒卷繞直徑；t——繩槽節(jié)距； n——附加安全圈數，n=1.5~3 圈； l1——固定鋼絲繩所需要的長度，l 1=3t； l2——兩端的邊緣長度。 得 L0≈500mm ∴ L= L0+2 l2=500+40=540mm 8（2.3）2.3.3 卷筒的厚度按經驗公式計算，對于鑄鐵卷筒，δ=0.02D+（6~10） （mm） ；對于鋼卷筒，δ≈d。然后進行強度校核，鑄鐵壁厚不宜小于 12mm。這里取材料為 45 鋼，筒壁厚為 22mm。2.4 滾筒體受力分析滾筒體作簡支梁，兩端支撐的端蓋在水平及垂直面內均為鉸支。作用在筒體上的載荷有鋼絲繩對滾筒的張力 F、圓周驅動力 Fu 以及鋼絲繩軸向位移產生的軸向力，該力與前兩項的相對比值較小，故忽略不計，滾筒筒體受力及分析見圖 2.3。圖中 F 1——起升拉力，N；Fu——圓周驅動力，N；M3——滾筒所受之扭矩， （N/m） ；M3=Fu （N/m ） ；502DPv?M——彎矩 ；Mmax （N/m） ??N/m284qlFl??（2.4）σ——正應力， （N/mm 2） 圖 2.3 卷筒受力分析 （N/mm 2） （2.5）=MW?τ——剪切應力， （N/mm 2） （N/mm 2） 3nMW??（2.6）σh——合成應力， （N/mm 2） σh= （N/mm 2） ??23????（2.7）92.5 滾筒強度校核圓周驅動力 F u=1000 =52500（N） （2.8）6310.2Pv?鋼絲繩張力 F =Fu =52500（N） （2.9）扭矩 M 3= Fu （N/m ） 0.3952127.5D?（2.10）彎矩 Mmax= （N/m ） .4.4Fl??（2.11）正應力 σ= （N/mm 2） 237.105.098.965（2.12）剪切應力 τ= （N/mm 2） （2.13）21037..54.86??將計算的 σ、τ 值代入式（3-6）：（N/mm 2）48000h 366 81010270.710.8.hCL hn?????????????????（3.16）∴此軸承合格，預期壽命足夠。3.5 鍵連接的選擇及校核計算3.5.1 聯(lián)軸器與輸入軸鍵連接的選擇聯(lián)軸器與輸入軸連接采用平鍵連接軸徑d1=50mm，L1=114mm查《機械零件設計手冊》P53 表4-1 選用C型平鍵，得：b=14 h=9 L=70即：鍵C14×70 GB/T 1096-2003 l=L-b=114-14=100mm T=23.947N·m （3.17） 16根據教材P106式6-1得65 m/minM最大起升力矩 1340 kN.m最大回轉速度 3r/min最高行駛速度 75 km/h最大爬坡度 35%最小轉彎半徑 20m行駛狀態(tài)總重 26.02t外形尺寸 12.4×2.5×3.3m支腿距離(縱向×橫向) 4.97×5.4m21發(fā)動機型號 SC8DK260Q3 最大功率 192KW（2200rpm）最大扭矩 1100Nm(1400rpm)4.6 主副卷揚系統(tǒng)主副卷揚回路如圖 4.2 所示：圖 4.2 主副卷揚回路主副卷揚油路由雙向電液比例排量調節(jié)泵和雙向定量馬達構成兩個容積調速閉式油路，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，調節(jié)馬達轉速?；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。4.6.1 性能要求22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。4.6.2 主要元件泵 1（2）、馬達 5（6）、冷卻閥 13-1（13-2）、益流閥 12-1（12-2）、壓力記憶閥 8-1（8-2）、單向可調節(jié)流閥 9-1（9-2）、制動油缸 10-1（10-2）、二位三通液壓先導換向閥 11-1（11-2）、或門型梭閥 16-1（16-2）、功率限制器 17-1（17-2）、三位四通液壓先導換向閥 14、三位六通電磁換向閥 15。4.6.3 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。4.6.4 工作原理1. 主卷揚泵與副卷揚泵合流工作狀態(tài)(起升)如圖 4.6-1 所示A）控制油路（含電路） 17-1（左移） 電流 1-4（下） （1-4 上移）1-4 油箱泵 1 1-2 1-4 1-3（下）1-3（上） 油箱 （1-1 輸出流量）17-2（左移） 電流 2-4（下） （2-4 上移）泵 2 2-4 油箱2-2 2-4 2-3（下）2-3（上） 油箱 （2-1 輸出流量）制動器打開：12 11-1（上） 9-1 10-1 （10-1 制動打開）B 路（↑） 8-1（+）B）主油路主泵：11 5泄油 13-1（左） 12-1 油箱副泵 2-1 14（下） 52-2 DF2（+） 泄油 13-1（左） 12-1 油箱2. 主卷揚泵與副卷揚泵合流狀態(tài)（下降）23A）路（含電路）17-4（右移）電流 1-4（上） （1-4 下移）1-4 油箱泵 1 1-2 1-4 1-3（上）1-3（下） 油箱 （1-1 輸出流量）（由于利用換向閥 14 可以在下降時不必對副泵進行換向控制）18-3（左移） 電流 2-4（下） （2-4）上移泵 2 2-4 油箱2-2 2-4 2-3（下）2-3（上） 油箱 （2-1 輸出流量）制動器打開油路與起升狀態(tài)相同。B）主油路主泵：11 5泄油 13-1（右） 12-1 油箱副泵 2-1 14（上） 52-2 DF1(上) 泄油 13-1（右） 12-1 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）A)控制油路（含電路）38-3（左移）電流 2-4（下） （2-4 上移）泵 2 2-4 油箱2-2 2-4 2-3（下）2-3（上） 油箱 （2-1 輸出流量）制動器打開：22 15(常) 11-2(上) 9-2 10-2 （ 10-2 的剎車打開）B 路（↑） 8-2（+）A)主油路泵 2：21 6泄油 13-2（左） 12-2 油箱245. 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。6. 恒功率控制如 4.3 所示：圖 4.3 功率控制回路壓力過高 17-1-1 左移 17-1-2 開口變大 控制油壓力降低 泵的傾角變小，流量降低；壓力過低 17-1-1右移 17-1-2開口減小 控制油壓力升高 泵的傾角變大，流量變大。4.7 液壓系統(tǒng)類型選擇4.7.1 本機液壓系統(tǒng)分析根據開式和閉式系統(tǒng)的優(yōu)缺點、典型工況，結合國內外同類產品的具體情況，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、伸縮、變幅、支腿和控制 6 個液壓回路中，起升和回轉采用獨立閉式油路，變幅、伸縮和支腿采用開式油路。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節(jié)泵，此泵能實現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節(jié)，它與定量馬達構成了兩個獨立的容積調速回路。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，回轉比較頻繁，所以回轉油路由雙向電液比例排量調節(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象”（在回轉過程中出現打停后再回轉現象）和防止臂桿因外力（風力等）引起的自由擺動的特殊閥?？刂苹芈凡捎秒娍胤绞絹韺崿F。主、副卷揚回路，回轉回路均采用了電液比例排25量調節(jié)泵，此泵能實現排量與輸入電信號成正比的控制功能。此泵的控制過程為：操縱手控電閥發(fā)給電液比例方向閥一定量電信號值，電液比例方向閥有一對應位移，并打開閥口使補油泵的油液進入變量活塞缸，使之對電液比例方向閥有一跟蹤位移，并使泵的排量變化，直至變量活塞缸的反饋移動量又使電液比例方向閥的閥口關閉為止。這就使得操縱者搬動手控電閥的角度與泵的排量成正比例變化，達到預期的操縱目的。伸縮、變幅回路也采用電液比例閥控制其速度，操縱方式也是用手動比例電壓控制閥。采用電液比例控制的調速系統(tǒng)，不僅可以省力，也可改變主機的設計柔性，并且可以實現遠距離有線或無線控制。根據汽車起重機的工況，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，回轉回路都用了電液比例排量調節(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。4.8 各種執(zhí)行元件的選擇以上各步完成以后，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4.9 液壓系統(tǒng)工作參數和各機構主要參數4.9.1 工作機構主要參數1. 起升機構主卷揚：單繩最大速度(空載) 100 m/min單繩最大拉力(滿載) 35.8 KN卷筒直徑 350mm鋼絲繩直徑 21mm鋼絲繩層數 4減速器速比 36.5副卷揚：26單繩最大速度(空載) 100 m/min單繩最大拉力(滿載) 35.8 KN卷筒直徑 350mm鋼絲繩直徑 16mm鋼絲繩層數 3減速器速比 41.42. 回轉機構回轉速度 3 r/min回轉阻力矩 48.9 K.Nm減速器速比 209.873. 變幅機構最大行程 2842mm 變幅油缸最大軸向阻力 1130 KN變幅時間 75 Sec4. 伸縮機構伸縮臂有四節(jié)，三節(jié)為伸縮臂，采用兩套油缸和鋼絲繩進行驅動。第一級缸行程 7500mm油缸最大軸向阻力 900 KN速比 2.5第二級缸行程 7500mm 油缸最大軸向阻力 510 KN速比 2.5 伸出時間 170 Sec第三級缸行程 7500mm速比 2.5 油缸最大軸向阻力 250 KN5. 支腿機構垂直支腿：27吊重時支腿油缸最大反力 460 KN.m行程 270mm速比 2.78水平支腿：水平支腿伸出最大反力 180 KN.m行程 1500mm速比 2.044.10 液壓系統(tǒng)參數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動回路，控制系統(tǒng)采用液壓先導操作。2. 液壓系統(tǒng)參數主卷揚: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液壓泵轉速 2300 rpm回轉:工作壓力 26.5 Mpa補油壓力 2.5Mpa;流量 82 L/min液壓泵轉速 2760 rpm變幅、伸縮和支腿:工作壓力 28 Mpa補油壓力 2.5Mpa;28流量 242 L/min液壓泵轉速 2300 rpm4.11 液壓元件選擇計算 4.11.1 副卷揚回路1. 副卷揚馬達的選擇(1) 副起升卷筒扭矩2jjFDMn??（4.1）式中: F2—副卷揚單純最大拉力，F 2=35.8KN; （4.2）Dj2—鋼絲繩卷繞時的卷筒直徑02(1)340(1)6420m.j jDnd????????（4.3）dj2——鋼絲繩直徑，dj2 ＝16mmηj—卷筒機械效率,由 Dj2/ dj2= 25 查《起重機設計手冊 》P91 表 8-7 得ηj =0.987235.8047.62KN/m9jM??（4.4）(2) 副卷揚馬達的扭矩2.jMi??（4.5）式中: i2—副卷揚減速器速比, i2=41.4η2—馬達至減速器輸出端機械效率, η2=0.93;27.60.197..9413MKNm???（4.6）(3) 副卷揚馬達排量2922MqP????（4.7）式中: ΔPM2— 馬達最大工作壓差230.528PaM???進 回（4.8） ηM2m—馬達機械效率 , ηM2m =0.95(以下同);2197.46.2L/min805Mq???（4.9）(4) 副卷揚馬達的型號查《曼勒斯曼公司液壓元件手冊》P295 表，選取德國曼勒斯曼公司(以下同)生產的定量軸向柱塞馬達 A2FM32,其性能參數為:排量 32.0 cm3/r;額定壓力 40 Mpa;最大壓力 45 Mpa;允許轉速 4750r/min;沖洗閥 流量 3.1 l/min,壓力 2.5Mpa。2. 副卷揚泵的選擇 (1) 副起升卷筒的轉速（4.10）式中: V2—副卷揚單繩最大速度 V2=100m/min21075.83/min.4jnr???（4.11）(2) 副卷揚馬達轉速221.758319r/inMjni???（4.12）(3) 副卷揚馬達輸入流量2.jjVnD??3020.31905.7L/minMVqnQ????（4.13）式中: ηM2V—副卷揚馬達容積效率, ηM2V =0.95(4) 副卷揚泵輸出流量不計管路泄露2105.7L/minBMQ?（4.14）(5) 副卷揚泵的排量322105.748.c/r.39BVqn????（4.15）式中: nB2 —副卷揚泵工作轉速 2300r/minηB2V—油泵容積效率，ηB2V ＝0.95(6) 副卷揚泵的型號查《曼勒斯曼公司液壓元件手冊》P161 表，選取軸向柱塞雙響液控變量泵A4V56EL1.0，控制方式為 EL 即先導電液比例控制雙向變量和壓力切斷，帶有一輔助泵和雙向緩沖補油閥。性能參數為：最大排量 56cm3/r額定壓力 40 Mpa最大壓力 45 Mpa允許轉速 3400r/min先導壓力變化范圍　 0.6～1.8Mpa4.11.2 主卷揚回路1. 主卷揚馬達的選擇(1) 主卷揚卷筒力矩12jijFDM??（4.16） 式中：F1—主卷揚單繩最大拉力 F1=36KN;31Dj1—鋼繩 4 層卷繞時的卷筒直徑0(2)50(241)62m0.61j jiDnd????????（4.17） dj1——鋼絲繩直徑，dj1＝16mmηj—卷筒機械效率,由 Dj1/ dj1=31 查《起重機設計手冊 》P91 表 8-7 得ηj =0.99135.80621.7KN/m9jM???（4.18）(2) 主卷揚馬達扭矩1.07.316/316/3659jMi?????（4.19）式中：i1—主卷揚減速器速比，i1=36.5η1—馬達至減速器輸出端機械效率，η1=0.93(3) 主卷揚馬達排量4112360.717.68.95MmqP????????33m/rc/r（4.20）式中：ΔPM1 馬達進出口最大壓差，30.528MMPa???進 回（4.21） ηM1m 主卷揚馬達機械效率， ηM1m=0.95(4) 主卷揚馬達型號選取定量軸向柱塞馬達 A2FM107。馬達性能參數為：排量 106.7cm3/r額定壓力 40 Mpa最大壓力 45 Mpa允許轉速 3000 r/min沖洗閥 流量 5.8 l/min,壓力 2.5 Mpa322. 主卷揚泵的選擇（1）主卷揚卷筒的轉速1052.4r/min..6jjVnD????（4.22）式中：V1—主卷揚單純最大速度，V1=100m/min（2）主卷揚馬達轉速1136.5204189.5r/minMjni????（4.23）（3）主卷揚馬達流量 3106.7189.5213.L/inMVqnQ?????（4.24）式中：ηM1V—主卷揚馬達容積效率，ηM1V=0.95;（4）主卷揚泵輸出流量此時為主副卷揚泵聯(lián)合供油，不計管路泄露，則總流量為（4.25）12MBQ??1B?（4.26）式中： —副卷揚泵流量，2B248.30.951.7L/minVQqn??????（4.27） 1...6/iBQ?（4.28）（5）主卷揚泵排量31107.641295BVqn?????3cm/r（4.29） 式中：nB1 —主卷揚泵工作轉速，nB1=2760rpm33ηB1V—主卷揚泵容積效率，ηB1V=0.95（6）主卷揚泵的型號查《曼勒斯曼公司液壓元件手冊》P161 表，選取軸向柱塞雙向液控變量泵A4V71EL2.0，控制方式為 EL 即先導電液比例控制雙向變量和壓力切斷，帶有一輔助泵和雙向緩沖補油閥。性能參數為：最大排量 71cm3/r額定壓力 40Mpa最大壓力 45Mpa允許轉速 3200r/min先導壓力變化范圍 0.6～1.8 Mpa4.12 液壓閥的選擇1. 主副卷揚合流閥該閥由主閥和先導電磁閥組成，主閥為三位二通液控閥，額定壓力為 32 Mpa，閥口最大流量 56cm3/r，電磁換向閥，額定壓力 31.5 Mpa，公稱流量 12L/min，該閥機能為三位六通常閉型。2. 功率限制閥由于卷揚泵為液壓比例變量，壓力一定時，其輸出功率隨排量增大而線性增大，主副卷揚油路中分別設置功率限制器，可以限制主副卷揚油路的極限液壓功率，使其不超過規(guī)定值，保正多回路總功率不超過發(fā)動機分配給液壓系統(tǒng)的功率，防止發(fā)動機過載。如圖 4.4 所示，功率限制器主要由直動式溢流閥和階梯形活塞 1 所組成，溢流閥進口與先導控制油相通，壓力為 Pst ，出口與油箱相接；階梯形活塞的兩端分別裝有先到控制彈簧 2 和功率調節(jié)彈簧 3（內外兩根），其中的環(huán)形面作用有有來自主卷揚（副卷揚）起升回路 A 路的壓力 PHD 。階梯形活塞在先導彈簧了力，功率調節(jié)彈簧力和 PHD 油壓作用下相平衡，因先導彈簧力隨活塞位移的增加而減小，且與先導油壓作用力相平衡，因此當油泵轉速不變時，油泵流量與先導壓力成正比。PHD 增加時，活塞右移，先導彈簧力減小，溢流閥開度增加，Pst 減小，伺服滑閥開度減小，油泵排量及流量減?。环粗?，溢流 PHD 減小時，Pst 增加，油泵流量增加。這樣即可保持PHD 和 Q（卷揚泵流量）近似按雙曲線規(guī)律（由內外彈簧所決定的折線）變化，使回路功率不超過規(guī)定值。34圖 4.4 功率限制器裝配圖閉式油路中應對回路的最大功率加以限制，主副卷揚泵的極限功率為 40KW 和30KW。選用曼內斯曼公司生產的恒功率調節(jié)閥，型號為 LV061A0，主油路額定壓力為40Mpa，最大先導壓力為 6 Mpa。3. 壓力值記憶閥為了防止卷揚二次起升下降和下降啟動時下滑，主副卷揚油路在起升管路上各裝有壓力值記憶閥，該閥為德國曼勒斯曼公司生產，其型號為 2324829。如圖 4.5 所示圖 4.5 壓力記憶閥裝配圖(左)及示意圖(右)壓力記憶閥由由一個固定在電閘開關上的活動翻板、以及兩個操縱翻板的承壓柱塞所組成。高壓柱塞（接口 A）承受來自起升管路來油的壓力并對測力彈簧作功，同時操縱翻板。輔助壓力柱塞（接口 G）承受制動壓力并使承受高壓的翻板復位。電閘開關與起升泵的零位開關一起控制起升制動器的換向閥。在提升載荷時，開關閉合，翻板的位置與載荷壓力成比例，即克服摩擦制動使開關位置產生變化。起升運動停止時，在高壓因泄露降低之前，零位開關即切斷輔助壓力（制動壓力）。翻板即保持它此時的位置。只有在“起升”側的管路中重新達到上一次的載荷壓力（工作）時，才能實現繼續(xù)起升運動，因為只有高壓柱塞才能使開關閉合，使制動器松開，從而達到阻止載荷下滑的目的。載荷從停止位置開始下降必須首先在“起升”側管路中建立載荷壓力（工作壓力）以使電閘開關閉合