高空作業(yè)車的液壓系統(tǒng)設(shè)計【含圖紙】

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存檔編碼：無無錫錫太太湖湖學(xué)學(xué)院院 2013 屆屆畢畢業(yè)業(yè)作作業(yè)業(yè)周周次次進進度度計計劃劃、檢檢查查落落實實表表 系別：信機系 班級：機械91 學(xué)生姓名：貢濤 課題（設(shè)計）名稱：高空作業(yè)車的液壓系統(tǒng) 開始日期：2012年11月12日周次起止日期工作計劃、進度每周主要完成內(nèi)容存在問題、改進方法指導(dǎo)教師意見并簽字備 注1-32012年11月7日-2012年11月27日教師下達畢業(yè)設(shè)計任務(wù)，學(xué)生初步閱讀資料，完成畢業(yè)設(shè)計開題報告。按照任務(wù)書要求查閱論文相關(guān)參考資料，填寫畢業(yè)設(shè)計開題報告書存在問題：對設(shè)計目的及要求不明確，對課題理解模糊，實際設(shè)計操作能力不足。改進方法：向指導(dǎo)老師請教，通過導(dǎo)師指導(dǎo)后，翻閱圖書館的書籍等途徑查閱資料，重新填寫報告。4-82012年11月28日-12月31日指導(dǎo)專業(yè)實訓(xùn)機械制造綜合實訓(xùn)，機械零件加工方法和加工工藝編制存在問題：發(fā)現(xiàn)自己對所學(xué)知識的運用能力較差。改進方法：及時的對自己的知識點查漏補缺，了解設(shè)備的基本操作及特點。9-102013年1月9日-2月12日指導(dǎo)畢業(yè)實習(xí)到企業(yè)進行崗位實習(xí)，了解本專業(yè)的實踐知識,掌握基本的設(shè)計生產(chǎn)模式。存在問題：發(fā)現(xiàn)好多專業(yè)知識的欠缺。改進方法：向師傅學(xué)習(xí)，自己看書。112013年2月13日-2月17日查閱資料查閱與設(shè)計有關(guān)的參考資料不少于10篇，其中外文不少于5篇存在問題：自己的資料短缺，相關(guān)理論知識不足。改進方法：利用休息的時間去校圖書館、書店等地方翻閱書籍，并利用工作之余在網(wǎng)上搜索相關(guān)資料加以整理。122013年2月20日-2月24日翻譯外文資料翻譯外文資料（8000-10000字符）存在問題：英文素養(yǎng)低，專業(yè)詞匯不足。改進方法：上網(wǎng)查詢，并結(jié)合翻閱軟件，向同學(xué)求助等方法，不斷提升英語翻譯能力。132013年2月27日-3月2日分析液壓系統(tǒng)畫出液壓系統(tǒng)圖結(jié)合書本知識畫出用autocad畫出液壓系統(tǒng)圖存在問題：用cad畫圖不熟練，液壓符號不熟悉。改進方法：向同學(xué)學(xué)習(xí)經(jīng)驗，多次操作，認真查參考書。142013年3月5日-3月9日液壓缸和液壓泵的設(shè)計與計算設(shè)計出液壓缸和液壓泵，選擇出型號存在問題：對于液壓知識缺乏，材料力學(xué)，理論力學(xué)知識欠缺。改進方法：查閱資料，多問老師。152013年3月12日-3月16日電動機和管路的選擇計算出電動機的要求和管路的選擇存在問題：電動機的知識面較窄。改進方法：查閱相關(guān)資料。162013年3月19日-3月23日輔助元件的選擇濾油器，油箱，液壓油，各種液壓閥的選擇存在問題：輔助元件知道的不多，液壓閥只是較少。改進方法：詢問老師，自己看書。172013年3月26日-3月30日閥塊的設(shè)計和選擇計算出閥塊的要求并選擇出型號存在問題：閥塊知識較少，閥塊選擇錯誤。改進方法：詢問師傅，自己查閱書。182013年4月2日-4月6日泵站的設(shè)計和計算泵站的要求與計算存在問題：泵站選擇錯誤。改進方法：查閱書籍，請教老師。192013年4月9日-4月13日畫裝配圖用autocad畫出裝配圖存在問題：裝配圖中標準件畫法不正確，技術(shù)要求填寫不合理，沒能正確填寫明細欄。改進方法：翻閱書本，請導(dǎo)師檢閱。202013年4月16日-4月20日畫零件圖畫出2個零件圖存在問題：零件圖的描述不合理，零件圖上尺寸公差不達要求，粗糙度選用不規(guī)范。改進方法：修改零件圖以求以求達到合理要求。212013年4月23日-4月27日畫零件圖畫出3個零件圖存在問題：零件圖的描述不合理，零件圖上尺寸公差不達要求，粗糙度選用不規(guī)范。改進方法：修改零件圖以求以求達到合理要求。222013年4月30日-5月4日畫三維模型用ug畫出三維模型存在問題：ug操作不熟練，三維圖形結(jié)構(gòu)錯誤。改進方法：請教同學(xué)，上網(wǎng)查閱資料。232013年5月7日-5月11日審核圖紙仔細審核圖紙存在問題：不清楚如何審核裝配圖。改進方法：請教工廠師傅。242013年5月14日-5月18日設(shè)計說明書（論文）、摘要和小結(jié)編寫完成設(shè)計說明書（論文）、摘要和小結(jié)存在問題：說明書（論文）的格式不規(guī)范，摘要不合理要求等。改進方法：按學(xué)院要求重新修改書面格式，重新并編寫摘要。252013年5月21日-5月25日上交資料、準備答辯整理所有資料，打印后上交指導(dǎo)教師，準備答辯按指導(dǎo)老師要求結(jié)合學(xué)院要求整理書籍及資料。說明：1、“工作計劃、進度”、“指導(dǎo)教師意見并簽字”由指導(dǎo)教師填寫，“每周主要完成內(nèi)容”，“存在問題、改進方法”由學(xué)生填寫。2、本表由各系妥善歸檔，保存?zhèn)洳?。周次起止日期工作計劃、進度每周主要完成內(nèi)容存在問題、改進方法指導(dǎo)教師意見并簽字備 注 編號 無錫太湖學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題目： 高空作業(yè)車的液壓系統(tǒng) 信機 系 機械工程及自動化 專業(yè) 學(xué) 號： 　　　 0923046　　　　 學(xué)生姓名： 貢 濤 指導(dǎo)教師： 　 林承德 （職稱：教授） （職稱： ） 2013年5月25日 XXXIII 無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計 高空作業(yè)車的液壓系統(tǒng)設(shè)計 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計中特別加以標注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機械91 學(xué) 號： 0923046 作者姓名： 2013年 5 月 25 日 無錫太湖學(xué)院 　信 機　系 　機械工程及自動化 　專業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計論 文 任 務(wù) 書 一、題目及專題： 1、題目　　高空作業(yè)的液壓系統(tǒng)設(shè)計 　 　 2、專題　 液壓系統(tǒng)設(shè)計 　 二、課題來源及選題依據(jù) ①在大學(xué)課程中學(xué)習(xí)過液壓，理論結(jié)合實際； ②高空作業(yè)車是用來運送工作人員和工作裝備到指定高度進行作業(yè)的特種車輛，是將高空作業(yè)裝置安裝在汽車底盤上組成的。高空作業(yè)裝置包括工作臂、回轉(zhuǎn)平臺、副車架、工作斗、液壓系統(tǒng)和操縱裝置等?，F(xiàn)在的高空作業(yè)裝置具有操作平順、工作穩(wěn)定、自動調(diào)速、安全可靠等優(yōu)點，大大提高了空中作業(yè)的工作效率。 三、本設(shè)計應(yīng)達到的要求： 本畢業(yè)設(shè)計要求設(shè)計一輛11米高空作業(yè)車，其具體要求如下： ①設(shè)計任務(wù)：高空作業(yè)車的液壓系統(tǒng)設(shè)計 ②機器用途：通用型，適用于建筑、安裝、管道鋪設(shè)等高空作業(yè)。 ③工作環(huán)境：風(fēng)力六級以下，溫度-20～30 ℃，無腐蝕性極易爆易燃性氣體。 ④ 作業(yè)部分主要技術(shù)參數(shù) 最大作業(yè)高度： 11-12米； 最大作業(yè)半徑： 5.5米； 回轉(zhuǎn)角度： 360°； 額定平臺載荷： 200kg； 操作方式： 下操作、上操作可以任意選擇；支腿形式/數(shù)量： H型/4； 　 旋轉(zhuǎn)速度： 0-3r/min； 兩支臂變幅時間：起臂：t≤70s； 落臂：t≤6045s； 支腿收放時間： 收支腿：t≤60s； 放支腿：t≤60s。 四、接受任務(wù)學(xué)生： 機械91 班 　　姓名 貢 濤 5、 開始及完成日期： 自2012年11月20日 至2013年5月25日 六、設(shè)計（論文）指導(dǎo)（或顧問）： 指導(dǎo)教師　　　　　　　簽名 簽名 　　　　　　　簽名 教研室主任 　　　　　　〔學(xué)科組組長研究所所長〕　　　　　　　簽名 　　 　　系主任 　　　　　　簽名 2012年11月20日 I 摘 要 高空作業(yè)車是用來運送工作人員和工作裝備到指定高度進行作業(yè)的特種車輛，是將高空作業(yè)裝置安裝在汽車底盤上組成的。高空作業(yè)裝置包括工作臂、回轉(zhuǎn)平臺、副車架、工作斗、液壓系統(tǒng)和操縱裝置等。現(xiàn)在的高空作業(yè)裝置具有操作平順、工作穩(wěn)定、自動調(diào)速、安全可靠等優(yōu)點，大大提高了空中作業(yè)的工作效率。高空作業(yè)車是利用汽車底盤作為行走機構(gòu)，具有汽車的行駛通過性能，機動靈活，行駛速度高，可快速轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移到作業(yè)場地后能迅速投入工作，因此被越來越多的應(yīng)用在工程建設(shè)、工業(yè)安裝、設(shè)備檢修、物業(yè)管理、航空、船舶、石化、電力、影視、市政、園林等許多行業(yè)，是近幾年來國內(nèi)發(fā)展最快的專用汽車產(chǎn)品之。 關(guān)鍵詞: 高空作業(yè)車；液壓系統(tǒng)；泵站 ABSTRACT Aerial word truck is used to transport personnel and equipment to the designated special vehicle height work, is the aerial device installed in the automobile chassis. Aerial device comprises a working arm, rotating platform, side frame, basket, hydraulic system and control device. Aerial device now has the advantages that the operation is smooth, stable operation, automatic control, safe and reliable, greatly improving the working efficiency of the air. Aerial vehicle is the automobile chassis as a running mechanism, has the vehicle performance, flexible, high speed, fast transfer, transfer to the job site to work quickly, so it is more and more used in many industry construction, industrial installation, equipment maintenance, property management, aviation, ships, petrochemical, electricity, television, municipal, gardens, is one of the most rapid development in recent years of dedicated automotive products. Keywords : operating vehicle height ; hydraulic system ; Pump stations 目錄 摘 要 III Abstract IV 目 錄 V 1 緒論 1 1.1 引 言 1 1.2 高空作業(yè)車的發(fā)展概況 2 1.2.1 概況 2 1.2.2 國外趨勢與動向 3 1.3 國內(nèi)現(xiàn)狀、差距與如何提高的方法 4 1.3.1 現(xiàn)狀 4 1.3.2 差距 4 1.4 液壓傳動概況 5 1.4.1 液壓傳動的定義 5 1.4.2? 液壓傳動的發(fā)展概況 5 1.4.3 液壓傳動系統(tǒng)的組成 6 1.4.4 液壓傳動的優(yōu)缺點 6 1.4.5 液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟與設(shè)計要求 6 1.5 課題簡介 9 1.5.1選題的必要性 9 1.5.2 課題主要研究的內(nèi)容及目的 10 2 設(shè)計要求 11 2.1 總體設(shè)計要求 11 2.2 動作要求 11 2.3 技術(shù)性能要求 12 3 確定設(shè)計方案 12 3.1 總體設(shè)計方案 12 3.2 確定執(zhí)行元件的形式 12 3.3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟 12 3.4 整體設(shè)計結(jié)構(gòu)圖 13 3.5 液壓系統(tǒng) 14 3.5.1 液壓系統(tǒng)工作原理 14 3.5.2 液壓系統(tǒng)原理圖 15 4 液壓系統(tǒng)計算 16 4.1 液壓缸的設(shè)計計算 16 4.1.1 液壓缸的最大載荷 16 4.1.2 確定系統(tǒng)工作壓力 22 4.1.3 液壓缸的內(nèi)徑計算 22 4.1.4 液壓缸缸筒壁厚和外徑計算 22 4.1.5 液壓缸活塞桿直徑 24 4.1.6 液壓缸活塞桿強度校核 25 4.1.7 液壓缸活塞桿穩(wěn)定性校核 26 4.1.8 液壓缸的工作壓力 27 4.1.9 液壓缸的流量 28 4.1.10 液壓缸選擇 29 4.2 液壓泵的選擇 29 4.2.1 計算液壓泵的流量 29 4.2.2 計算液壓泵的壓力 30 4.2.3 選擇液壓泵 30 4.3 電動機的選擇 31 4.4 管路的選擇 32 4.5 其他輔助元件的選擇 32 4.5.1 慮油器 32 4.5.3 油箱 34 5 閥板的設(shè)計 36 5.1 閥的集成形式 36 5.1.1 有管集成 36 5.1.2 無管集成 36 5.2 無管集成液壓控制裝置的設(shè)計流程 36 5.3閥塊的設(shè)計 37 5.3.1 整體設(shè)計方案 37 5.3.2 閥塊的設(shè)計 37 6 泵站設(shè)計 42 6.1 泵站概述 42 6.2 泵站設(shè)計目的 42 6.3 泵站的連接和安裝方式 43 6.3.1 液壓泵的安裝方式 43 6.3.2 電動機與液壓泵的連接方式 43 6.4 防震降噪措施 43 7 結(jié)論與展望 44 7.1結(jié)論 44 7.2展望 44 致謝 45 參考文獻 46 III 高空作業(yè)車的液壓系統(tǒng)設(shè)計 1 緒論 1.1 引 言 高空作業(yè)車是用來運送工作人員和工作裝備到指定高度進行作業(yè)的特種車輛，是將高空作業(yè)裝置安裝在汽車底盤上組成的。高空作業(yè)裝置包括工作臂、回轉(zhuǎn)平臺、副車架、工作斗、液壓系統(tǒng)和操縱裝置等。現(xiàn)在的高空作業(yè)裝置具有操作平順、工作穩(wěn)定、自動調(diào)速、安全可靠等優(yōu)點，大大提高了空中作業(yè)的工作效率。高空作業(yè)車是利用汽車底盤作為行走機構(gòu)，具有汽車的行駛通過性能，機動靈活，行駛速度高，可快速轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移到作業(yè)場地后能迅速投入工作，因此被越來越多的應(yīng)用在工程建設(shè)、工業(yè)安裝、設(shè)備檢修、物業(yè)管理、航空、船舶、石化、電力、影視、市政、園林等許多行業(yè)，是近幾年來國內(nèi)發(fā)展最快的專用汽車產(chǎn)品之一。 高空作業(yè)車按工作臂的型式，有四種基本型式，分別為：垂直升降式、 折疊臂式、伸縮臂式和混合臂式。垂直升降式高空作業(yè)車的升降機構(gòu)只能在垂直方向上進行運動。它的主要特點是結(jié)構(gòu)簡單，承載能力強，但作業(yè)范圍小，作業(yè)高度低，這種結(jié)構(gòu)型式應(yīng)用比較少。折疊臂式高空作業(yè)車工作臂之間的連接全部采用鉸接型式，所以國外又把它叫做鉸接式高空作業(yè)車。折疊臂高空作業(yè)車結(jié)構(gòu)適合于較低作業(yè)高度的車型，如要加大作業(yè)高度，必然要增加臂長或增加工作臂數(shù)量，增加臂長會使作業(yè)車體積龐大，降低靈活性；增加工作臂數(shù)量會造成操作繁瑣，安全性降低。伸縮臂式的高空作業(yè)車在行駛狀態(tài)時，工作臂縮回套疊，工作時伸出，可以有效增大作業(yè)高度，同時具有工作效率高、操作簡單、動作平穩(wěn)等特點。混合臂式高空作業(yè)車工作臂之間既有鉸接，也有伸縮，是折疊臂式和伸縮臂式高空作業(yè)車的結(jié)合，它綜合了兩種結(jié)構(gòu)型式的優(yōu)點，工作性能最好，但結(jié)構(gòu)也最為復(fù)雜。 1.2 高空作業(yè)車的發(fā)展概況 1.2.1 概況 高空作業(yè)機械是在工程起重機械基礎(chǔ)上發(fā)展起來的產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)，只有二十幾年的歷史。盡管我國在高空作業(yè)車設(shè)計制造上取得了一些成績，但是國內(nèi)生產(chǎn)制造的高空作業(yè)機械同國外同類型高空作業(yè)機械產(chǎn)品相比仍有一定差 ,主要表現(xiàn)為技術(shù)含量低、大型的較少、結(jié)構(gòu)笨重、作業(yè)時微動性能差等問題。高空作業(yè)車在世界上已有近四十年的發(fā)展歷史，現(xiàn)已形成一個完整的專用產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)體系。如美國的CROVE(格洛夫)、GENIE(吉尼)、英國的COLES (西蒙)， 意大利的RICO (利高)，芬蘭的BRONTO(布朗托)公司等，并且它們各有側(cè)重，如BRONTO側(cè)重于高空消防車系列，COLES側(cè)重于車載高空作業(yè)平臺等。高空作業(yè)車發(fā)展到現(xiàn)在，其作業(yè)高度最高已到達72m(BRONTO公司生產(chǎn))，作業(yè)車的可靠性、安全性、舒適性、操作方便和簡單的直接性等方面都有較大提高，而且隨著電子計算機的普及和發(fā)展以及機、電、液一體化研究的進展，國外各大公司競相采用電腦(電子)操控系統(tǒng)，提高整機性能，減少整機液壓元件的使用，減小整機體積及重量，提高操控的靈敏度。 在我國，雖然對高空作業(yè)車的研制、生產(chǎn)起步較晚，但是隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，高空作業(yè)車的使用面、服務(wù)領(lǐng)域不斷擴大，現(xiàn)正處于較快的發(fā)展階段，特別是各生產(chǎn)廠家積極引進和消化國外先進技術(shù)，開發(fā)新品種，提高產(chǎn)品技術(shù)和質(zhì)量水平，已有部分達到或接近國際同類產(chǎn)品的水平。如浦沅集團公司已能生產(chǎn)作業(yè)高空6m到60m共12種規(guī)格近30個品種的高空作業(yè)車，杭州園林機械廠引進日本先進技術(shù)和管理經(jīng)驗，在近幾年內(nèi)開發(fā)出適合國內(nèi)用戶需要的l0多個新品種，能生產(chǎn)26m 內(nèi)的各種絕緣及通用高空作業(yè)車，形成年產(chǎn)350臺以上的生產(chǎn)能力，占有國內(nèi)中小高度高空作業(yè)車市場50％左右的份額，并有部分產(chǎn)品出口；撫順起重機總廠錦州重型機械股份有限公司和徐州重型機械廠針對國內(nèi)大高度消防救援作業(yè)車依賴進口狀況，先后開發(fā)了30m 以上的高空消防作業(yè)車，產(chǎn)銷良好，深受用戶歡迎；徐工集團生產(chǎn)非常適合路燈、隧道維護使用的20m 以內(nèi)的高空作業(yè)車，并完成了53m大高度高空消防車的研制。有關(guān)專家預(yù)測，我國高空作業(yè)車在未來幾年仍將保持較高的產(chǎn)銷增長率，特別是大中城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和維護等方面的需求增長更快。 然而現(xiàn)階段我國高空作業(yè)車發(fā)展中還存在許多問題：1、大多數(shù)廠家產(chǎn)品單一，型號老化，產(chǎn)量小，企業(yè)規(guī)模?。?、部分企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力較差，技術(shù)儲備明顯不足，市場經(jīng)營范圍窄，企業(yè)效益差；3、國內(nèi)基礎(chǔ)材料的質(zhì)量參差、研發(fā)水平又較低，基礎(chǔ)零部件配套水平較差，許多原材料依賴進口；4、基礎(chǔ)零部件配套廠家少，規(guī)格品種少，產(chǎn)品質(zhì)量、性能可靠性不高，不穩(wěn)定；5、專業(yè)化、機械化生產(chǎn)水平低，工藝落后，裝配水平較低；6、主機(底盤)型號單一，不能滿足生產(chǎn)廠的組裝要求，直接影響新產(chǎn)品的開發(fā)；7、產(chǎn)品的售后服務(wù)水平較差，缺乏專業(yè)的檢測和維修設(shè)備，維修人員專業(yè)技能不足，未形成善的售后服務(wù)體系；8、對高空作業(yè)車等專用車的管理上，有關(guān)政策滯后，不利于特種高空作業(yè)車的小批量改裝、生產(chǎn)。 為了適應(yīng)我國高空作業(yè)車發(fā)展的需求，筆者認為，要著眼于長遠目標，走規(guī)模化、標準化、集約化、產(chǎn)品配套化、系列化的道路；要盡快地培養(yǎng)高素質(zhì)的專業(yè)人才，要建立一套適合國際標準的生產(chǎn)體系和質(zhì)量體系， 在高空作業(yè)機械國際標準化組織(TC214)已有的標準范圍之外，建立適合我國的標準化質(zhì)量體系，以防止國外技術(shù)壟斷；各廠家要做到強強聯(lián)合，在研發(fā)上與高校及專業(yè)研究機構(gòu)聯(lián)合研發(fā)，加快相關(guān)產(chǎn)品的研制和研究成果的生產(chǎn)轉(zhuǎn)化，提高產(chǎn)品質(zhì)量，避免各自為營的現(xiàn)象；要能帶動國內(nèi)基礎(chǔ)零件配套產(chǎn)品的發(fā)展，使之形成完整的生產(chǎn)體系、配套體系，同時，形成幾家在技術(shù)力量、產(chǎn)品質(zhì)量、人才儲備上能達到國際先進水平的配套件生產(chǎn)廠家。 尤其在現(xiàn)階段， 筆者認為要優(yōu)先做好以下產(chǎn)品和技術(shù)的研發(fā)：l、建筑用自行式作業(yè)平臺和蜘蛛式作業(yè)平臺；2、帶電作業(yè)(10KV 以上)的絕緣高空作業(yè)車；3、25m 以上多功能消防救援高空作業(yè)車；4、室內(nèi)外輕型作業(yè)平臺；5、大作業(yè)幅度平臺及新型多功能高空作業(yè)車；6、高空作業(yè)機械的自動控制和安全保護技術(shù)的研制；7、機、電、液一體化技術(shù)在高空作業(yè)車上的應(yīng)用。 1.2.2 國外趨勢與動向 國外高空作業(yè)機械屬新興行業(yè)，是在工程起重機械基礎(chǔ)上發(fā)展起來的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)，只有二十幾年的歷史。目前，專業(yè)生產(chǎn)高空作業(yè)機械的公司比較少。近年來，由于汽車起重機銷售量下降及市場平淡，一批汽車起重機制造公司，相繼發(fā)展高空作業(yè)機械，但總計年產(chǎn)量仍不能滿足市場需求，正處于發(fā)展時期。 國外 高 空 作業(yè)機械，發(fā)展迅速，技術(shù)水平不斷提高。工業(yè)發(fā)達國家，一般都有專門的跨國公司和集團主營和兼營高空作業(yè)機械，如美國GROVE公司(格魯夫)和GENIE(吉尼公司)、英國COLES公司、ST-MON公司(西蒙)、意大利RICO(利高)、芬蘭BRONTO公司(波浪濤公司)、日本的多田野和愛知株式會社等。高空作業(yè)機械的底盤分通用型和專用型，采用通用汽車底盤的高空作業(yè)機械，機動靈活，能快速轉(zhuǎn)移，作業(yè)高度較高，采用專用底盤的高空作業(yè)機械，即自行式高空平臺車，適用于固定場所作業(yè)，具有微動行駛，擴大作業(yè)半徑等特點。 為了滿足實際工程的需要，高空作業(yè)車的作業(yè)高度越來越高，隨之作業(yè)半徑也越來越大。如西蒙公司S600高度已達62 m、芬蘭BROTO公司產(chǎn)品最高己達72 m，自命為“天梯”，高空作業(yè)車的下車、工作斗均采用微機進行操縱。 操作越來越簡單可靠，自動化程度不斷提高。如GENIE〔吉尼公司)的自行式直臂式高空作業(yè)車、自行式曲臂式高空作業(yè)車、自行式剪型高空作業(yè)車。由于采用自動化控制，高空作業(yè)車的微動性能好，定位也來越來越準確。 但根據(jù)不同的工況條件，考慮到造價等原因，拖動式和手動式很有實用價值，目前在一些場所仍被廣泛使用。此類高空作業(yè)車有拖動式曲臂高空作業(yè)車和手動式物料升降機。 高空作業(yè)車的發(fā)展主要動向是實現(xiàn)六化、三性，以提高高空作業(yè)機械的適用性。六化: 即液壓化、最優(yōu)化(采用計算機輔助設(shè)計)、輕量化(采用高強度材料、減輕構(gòu)件重量)、機電液一體化(如安全保護、報警裝置等)、通用化、系列化。三性:可靠性、安全性和舒適性。 為了滿足高層建筑的復(fù)雜情況，要求人們不斷改進舉高車，以適應(yīng)施工、滅火等需要，以及舉高車制造公司間日趨激烈的競爭，促進了舉高車技術(shù)的發(fā)展。新技術(shù)的采用，使發(fā)達國家80年代的舉高車在性能和安全上有較大的提高，這主要體現(xiàn)在三個方面: (1) 在公安消防上，提高救生和滅火能力。在80年代，發(fā)達國家通過改進舉高消防車的臂架結(jié)構(gòu)和液壓系統(tǒng)，使其救人和滅火能力有了大幅度的提高。登高平臺消防車，70年代的最大工作高度是40m, 80年代后期，芬蘭波浪濤公司又推出67.5m的登高平臺消防車，而且這兩種車的登高平臺載重能力達450比，顯著地提高了救生能力。 (2 )提高應(yīng)付不利環(huán)境的能力。在高層建筑火場上或在施工現(xiàn)場上，有時會遇到地面不平、場地狹窄等情況。如何在這些不利情況下使舉高車充分發(fā)揮救生和滅火能力或載人施工的能力，也是舉高車新技術(shù)開發(fā)的主要方向之一。在這方面比較突出的日本森田泵公司，在新一代云梯消防車上采用了電子計算機調(diào)平技術(shù)。 (3) 提高安全性。如在80年代德國的馬基路斯、麥茨、森田和芬蘭的波浪濤公司等紛紛采用了靠電子計算機控制舉高消防車的支腿梯架的操作和顯示等技術(shù)，這種技術(shù)提高了云梯操作自動化程度，從而避免了因操作人員的失誤而導(dǎo)致的危險。 1.3 國內(nèi)現(xiàn)狀、差距與如何提高的方法 國內(nèi)高空作業(yè)機械發(fā)展剛剛起步，只有十幾年的發(fā)展歷史，雖然起步晚，由于高空作業(yè)機械制造企業(yè)的努力，已逐步走向穩(wěn)定的發(fā)展軌道。 1.3.1 現(xiàn)狀 我國高空作業(yè)機械的生產(chǎn)于20世紀70年代末開始起步，發(fā)展較快， 目前生產(chǎn)經(jīng)營企業(yè)已由原來的幾家迅速增加到40余家，其中與國外合資或合作生產(chǎn)的企業(yè)有5家。根據(jù)2004年和2005年《中國工程機械年鑒》，2003年高空作業(yè)機械工業(yè)總產(chǎn)值為32139萬元，生產(chǎn)各類高空作業(yè)平臺1906臺，高空作業(yè)車740臺；2004年高空作業(yè)機械工業(yè)總產(chǎn)值為36340萬元，生產(chǎn)各類高空作業(yè)平臺2500臺，高空作業(yè)車800臺。行業(yè)幾個骨干企業(yè)通過近幾年的技術(shù)改造，其生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，形成了各自特色的產(chǎn)品系列，基本能滿足國內(nèi)市場高空作業(yè)機械的需要，企業(yè)的各項主要經(jīng)濟指標逐步上升，經(jīng)濟效益也逐年提高。從 80 年 代開始撫順起重機總廠、武漢起重機廠、四川度巖機械廠、四川長江起重機有限責任公司、杭州園林機械廠、北京攀尼高空作業(yè)車有限公司、徐州重型機械廠等開始著手研制高空作業(yè)車和登高平臺消防車，投放市場。撫順市起重機總廠生產(chǎn)的CDZ32型登高平臺消防車已出口泰國。最近四川長江起重機有限責任公司，研制的QZC5120JGKS25型高空作業(yè)車是最近向推向市場的一種新產(chǎn)品。該產(chǎn)品采用現(xiàn)代設(shè)計手段設(shè)計，填補了國內(nèi)25m伸縮臂式高空作業(yè)車的空白。 1.3.2 差距 盡管我國在高空作業(yè)車設(shè)計制造上取得了一些成績，但是國內(nèi)生產(chǎn)制造的高空作業(yè)機械同國外同類型高空作業(yè)機械產(chǎn)品相比仍有一定差距，主要表現(xiàn)為技術(shù)含量低、大型的較少、結(jié)構(gòu)笨重、作業(yè)時微動性能差等問題。在開發(fā)研制過程中，應(yīng)采取有效措施、試驗研究，逐項加以解決，以縮小差距。同時對目前存在的技術(shù)關(guān)鍵，有待于組織力量攻關(guān)解決，其關(guān)鍵是電液比例操縱、微動性能問題，支腿調(diào)平技術(shù)問題，數(shù)顯微機自動程序控制以及機電—航天、導(dǎo)彈發(fā)射等。 綜上所述，在目前的高空作業(yè)車的生產(chǎn)水平上，改進高空作業(yè)車的工作性能，開發(fā)研制機動靈活、技術(shù)含量高安全、可靠的高空作業(yè)機械具有重大的意義。 1.4 液壓傳動概況 1.4.1 液壓傳動的定義 一部完整的機器是由原動機、傳動機構(gòu)及控制部分、工作機(含輔助裝置)組成。原動機包括電動機、內(nèi)燃機等。工作機即完成該機器之工作任務(wù)的直接工作部分，如剪床的剪刀，車床的刀架、車刀、卡盤等。由于原動機的功率和轉(zhuǎn)速變化范圍有限，為了適應(yīng)工作機的工作力和工作速度變化范圍較寬，以及其它操縱性能的要求，在原動機和工作機之間設(shè)置了傳動機構(gòu)，其作用是把原動機輸出功率經(jīng)過變換后傳遞給工作機。 傳動機構(gòu)通常分為機械傳動、電氣傳動和流體傳動機構(gòu)。流體傳動是以流體為工作介質(zhì)進行能量轉(zhuǎn)換、傳遞和控制的傳動。它包括液壓傳動、液力傳動和氣壓傳動。 液壓傳動和液力傳動均是以液體作為工作介質(zhì)來進行能量傳遞的傳動方式。液壓傳動主要是利用液體的壓力能來傳遞能量；而液力傳動則主要是利用液體的動能來傳遞能量。由于液壓傳動有許多突出的優(yōu)點，因此，它被廣泛地應(yīng)用于機械制造、工程建筑、石油化工、交通運輸、軍事器械、礦山冶金、輕工、農(nóng)機、漁業(yè)、林業(yè)等各方面。同時，也被應(yīng)用到航天航空、海洋開發(fā)、核能工程和地震預(yù)測等各個工程技術(shù)領(lǐng)域。? 1.4.2? 液壓傳動的發(fā)展概況 ??? 液壓傳動相對于機械傳動來說，它是一門新學(xué)科，從17世紀中葉帕斯卡提出靜壓傳動原理，18世紀末英國制成第一臺水壓機算起，液壓傳動已有2～3百年的歷史，只是由于早期技術(shù)水平和生產(chǎn)需求的不足，液壓傳動技術(shù)沒有得到普遍地應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對傳動技術(shù)的要求越來越高，液壓傳動技術(shù)自身也在不斷發(fā)展，特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間及戰(zhàn)后，由于軍事及建設(shè)需求的刺激，液壓技術(shù)日趨成熟。 第二次世界大戰(zhàn)前后，成功地將液壓傳動裝置用于艦艇炮塔轉(zhuǎn)向器，其后出現(xiàn)了液壓六角車床和磨床，一些通用機床到本世紀30年代才用上了液壓傳動。第二次世界大戰(zhàn)期間，在兵器上采用了功率大、反應(yīng)快、動作準的液壓傳動和控制裝置，它大大提高了兵器的性能，也大大促進了液壓技術(shù)的發(fā)展。戰(zhàn)后，液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用，并隨著各種標準的不斷制訂和完善及各類元件的標準化、規(guī)格化、系列化而在機械制造，工程機械、農(nóng)業(yè)機械、汽車制造等行業(yè)中推廣開來。近30年來，由于原子能技術(shù)、航空航天技術(shù)、控制技術(shù)、材料科學(xué)、微電子技術(shù)等學(xué)科的發(fā)展，再次將液壓技術(shù)推向前進，使它發(fā)展成為包括傳動、控制、檢測在內(nèi)的一門完整的自動化技術(shù)，在國民經(jīng)濟的各個部門都得到了應(yīng)用，如工程機械、數(shù)控加工中心、冶金自動線等。采用液壓傳動的程度已成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標志之一。 1.4.3 液壓傳動系統(tǒng)的組成 液壓傳動是以液體作為工作介質(zhì)來進行工作的，一個完整的液壓傳動系統(tǒng)由以下幾部分組成： ??? (l) 液壓泵(動力元件)：是將原動機所輸出的機械能轉(zhuǎn)換成液體壓力能的元件，其作用是向液壓系統(tǒng)提供壓力油，液壓泵是液壓系統(tǒng)的心臟。 ??? (2) 執(zhí)行元件：把液體壓力能轉(zhuǎn)換成機械能以驅(qū)動工作機構(gòu)的元件，執(zhí)行元件包括液壓缸和液壓馬達。 ??? (3) 控制元件：包括壓力、方向、流量控制閥，是對系統(tǒng)中油液壓力、流量、方向進行控制和調(diào)節(jié)的元件。如換向閥15即屬控制元件。 ??? (4) 輔助元件：上述三個組成部分以外的其它元件，如管道、管接頭、油箱、濾油器等為輔助元件。 1.4.4 液壓傳動的優(yōu)缺點 1、液壓傳動系統(tǒng)的主要優(yōu)點 ??? 液壓傳動與機械傳動、電氣傳動相比有以下主要優(yōu)點： ??? (1) 在同等功率情況下，液壓執(zhí)行元件體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。例如同功率液壓馬達的重量約只有電動機的1/6左右。 ??? (2) 液壓傳動的各種元件，可根據(jù)需要方便、靈活地來布置； ??? (3) 液壓裝置工作比較平穩(wěn)，由于重量輕，慣性小，反應(yīng)快，液壓裝置易于實現(xiàn)快速啟動、制動和頻繁的換向； (4) 操縱控制方便，可實現(xiàn)大范圍的無級調(diào)速(調(diào)速范圍達2000：1)，它還可以在運行的過程中進行調(diào)速； ??? (5) 一般采用礦物油為工作介質(zhì)，相對運動面可自行潤滑，使用壽命長； ??? (6) 容易實現(xiàn)直線運動； ??? (7) 既易實現(xiàn)機器的自動化，又易于實現(xiàn)過載保護，當采用電液聯(lián)合控制甚至計算機控制后，可實現(xiàn)大負載、高精度、遠程自動控制。 ??? (8) 液壓元件實現(xiàn)了標準化、系列化、通用化，便于設(shè)計、制造和使用。 2、液壓傳動系統(tǒng)的主要缺點 ??? (1)液壓傳動不能保證嚴格的傳動比，這是由于液壓油的可壓縮性和泄漏造成的。 ??? (2)工作性能易受溫度變化的影響，因此不宜在很高或很低的溫度條件下工作。 ??? (3)由于流體流動的阻力損失和泄漏較大，所以效率較低。如果處理不當，泄漏不僅污染場地，而且還可能引起火災(zāi)和爆炸事故。 ??? (4)為了減少泄漏，液壓元件在制造精度上要求較高，因此它的造價高，且對油液的污染比較敏感。 總的說來，液壓傳動的優(yōu)點最突出的，它的一些缺點有的現(xiàn)已大為改善，有的將隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而進一步得到克服。 1.4.5 液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟與設(shè)計要求 液壓傳動系統(tǒng)是液壓機械的一個組成部分，液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計要同主機的總體設(shè)計同時進行。著手設(shè)計時，必須從實際情況出發(fā)，有機地結(jié)合各種傳動形式，充分發(fā)揮液壓傳動的優(yōu)點，力求設(shè)計出結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡單、維修方便的液壓傳動系統(tǒng)。 1、設(shè)計步驟 ???液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟并無嚴格的順序，各步驟間往往要相互穿插進行。一般來說，在明確設(shè)計要求之后，大致按如下步驟進行。 1）確定液壓執(zhí)行元件的形式； 2）進行工況分析，確定系統(tǒng)的主要參數(shù)； 3）制定基本方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖； 4）選擇液壓元件； 5）液壓系統(tǒng)的性能驗算； 6）繪制工作圖，編制技術(shù)文件。 2、明確設(shè)計要求 ??? 設(shè)計要求是進行每項工程設(shè)計的依據(jù)。在制定基本方案并進一步著手液壓系統(tǒng)各部分設(shè)計之前，必須把設(shè)計要求以及與該設(shè)計內(nèi)容有關(guān)的其他方面了解清楚。 1）主機的概況：用途、性能、工藝流程、作業(yè)環(huán)境、總體布局等； 2）液壓系統(tǒng)要完成哪些動作，動作順序及彼此聯(lián)鎖關(guān)系如何； 3）液壓驅(qū)動機構(gòu)的運動形式，運動速度； 4）各動作機構(gòu)的載荷大小及其性質(zhì)； 5）對調(diào)速范圍、運動平穩(wěn)性、轉(zhuǎn)換精度等性能方面的要求； 6）自動化程序、操作控制方式的要求； 7）對防塵、防爆、防寒、噪聲、安全可靠性的要求； 8）對效率、成本等方面的要求。 3、制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖 ??（1）制定基本方案 ??? 1）制定調(diào)速方案 ??? 液壓執(zhí)行元件確定之后，其運動方向和運動速度的控制是擬定液壓回路的核心問題。 方向控制用換向閥或邏輯控制單元來實現(xiàn)。對于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多通過換向閥的有機組合實現(xiàn)所要求的動作。對高壓大流量的液壓系統(tǒng)，現(xiàn)多采用插裝閥與先導(dǎo)控制閥的邏輯組合來實現(xiàn)。 速度控制通過改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量或者利用密封空間的容積變化來實現(xiàn)。相應(yīng)的調(diào)整方式有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速以及二者的結(jié)合——容積節(jié)流調(diào)速。 節(jié)流調(diào)速一般采用定量泵供油，用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來調(diào)節(jié)速度。此種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡單，由于這種系統(tǒng)必須用閃流閥，故效率低，發(fā)熱量大，多用于功率不大的場合。 容積調(diào)速是靠改變液壓泵或液壓馬達的排量來達到調(diào)速的目的。其優(yōu)點是沒有溢流損失和節(jié)流損失，效率較高。但為了散熱和補充泄漏，需要有輔助泵。此種調(diào)速方式適用于功率大、運動速度高的液壓系統(tǒng)。 容積節(jié)流調(diào)速一般是用變量泵供油，用流量控制閥調(diào)節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量，并使其供油量與需油量相適應(yīng)。此種調(diào)速回路效率也較高，速度穩(wěn)定性較好，但其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 節(jié)流調(diào)速又分別有進油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。進油節(jié)流起動沖擊較小，回油節(jié)流常用于有負載荷的場合，旁路節(jié)流多用于高速。 調(diào)速回路一經(jīng)確定，回路的循環(huán)形式也就隨之確定了。 節(jié)流調(diào)速一般采用開式循環(huán)形式。在開式系統(tǒng)中，液壓泵從油箱吸油，壓力油流經(jīng)系統(tǒng)釋放能量后，再排回油箱。開式回路結(jié)構(gòu)簡單，散熱性好，但油箱體積大，容易混入空氣。 容積調(diào)速大多采用閉式循環(huán)形式。閉式系統(tǒng)中，液壓泵的吸油口直接與執(zhí)行元件的排油口相通，形成一個封閉的循環(huán)回路。其結(jié)構(gòu)緊湊，但散熱條件差。 2）制定壓力控制方案 液壓執(zhí)行元件工作時，要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力或在一定壓力范圍內(nèi)工作，也有的需要多級或無級連續(xù)地調(diào)節(jié)壓力，一般在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，通常由定量泵供油，用溢流閥調(diào)節(jié)所需壓力，并保持恒定。在容積調(diào)速系統(tǒng)中，用變量泵供油，用安全閥起安全保護作用。 在有些液壓系統(tǒng)中，有時需要流量不大的高壓油，這時可考慮用增壓回路得到高壓，而不用單設(shè)高壓泵。液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中，某段時間不需要供油，而又不便停泵的情況下，需考慮選擇卸荷回路。 在系統(tǒng)的某個局部，工作壓力需低于主油源壓力時，要考慮采用減壓回路來獲得所需的工作壓力。 3）制定順序動作方案 主機各執(zhí)行機構(gòu)的順序動作，根據(jù)設(shè)備類型不同，有的按固定程序運行，有的則是隨機的或人為的。工程機械的操縱機構(gòu)多為手動，一般用手動的多路換向閥控制。加工機械的各執(zhí)行機構(gòu)的順序動作多采用行程控制，當工作部件移動到一定位置時，通過電氣行程開關(guān)發(fā)出電信號給電磁鐵推動電磁閥或直接壓下行程閥來控制接續(xù)的動作。行程開關(guān)安裝比較方便，而用行程閥需連接相應(yīng)的油路，因此只適用于管路聯(lián)接比較方便的場合。 另外還有時間控制、壓力控制等。例如液壓泵無載啟動，經(jīng)過一段時間，當泵正常運轉(zhuǎn)后，延時繼電器發(fā)出電信號使卸荷閥關(guān)閉，建立起正常的工作壓力。壓力控制多用在帶有液壓夾具的機床、擠壓機壓力機等場合。當某一執(zhí)行元件完成預(yù)定動作時，回路中的壓力達到一定的數(shù)值，通過壓力繼電器發(fā)出電信號或打開順序閥使壓力油通過，來啟動下一個動作。 4）選擇液壓動力源 液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)一般用定量泵供油，在無其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱，溢流閥同時起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調(diào)速系統(tǒng)多數(shù)是用變量泵供油，用安全閥限定系統(tǒng)的最高壓力。 為節(jié)省能源提高效率，液壓泵的供油量要盡量與系統(tǒng)所需流量相匹配。對在工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的情況，一般采用多泵供油或變量泵供油。對長時間所需流量較小的情況，可增設(shè)蓄能器做輔助油源。 油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。一般泵的入口要裝有粗過濾器，進入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護元件的要求，通過相應(yīng)的精過濾器再次過濾。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設(shè)置磁性過濾器或其他型式的過濾器。根據(jù)液壓設(shè)備所處環(huán)境及對溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。 （2）繪制液壓系統(tǒng)圖 ??? 整機的液壓系統(tǒng)圖由擬定好的控制回路及液壓源組合而成。各回路相互組合時要去掉重復(fù)多余的元件，力求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。注意各元件間的聯(lián)鎖關(guān)系，避免誤動作發(fā)生。要盡量減少能量損失環(huán)節(jié)。提高系統(tǒng)的工作效率。 ? 為便于液壓系統(tǒng)的維護和監(jiān)測，在系統(tǒng)中的主要路段要裝設(shè)必要的檢測元件（如壓力表、溫度計等）。 大型設(shè)備的關(guān)鍵部位，要附設(shè)備用件，以便意外事件發(fā)生時能迅速更換，保證主要連續(xù)工作。 各液壓元件盡量采用國產(chǎn)標準件，在圖中要按國家標準規(guī)定的液壓元件職能符號的常態(tài)位置繪制。對于自行設(shè)計的非標準元件可用結(jié)構(gòu)原理圖繪制。 系統(tǒng)圖中應(yīng)注明各液壓執(zhí)行元件的名稱和動作，注明各液壓元件的序號以及各電磁鐵的代號，并附有電磁鐵、行程閥及其他控制元件的動作表。 1.5 課題簡介 本課題的目的是通過對折疊臂高空作業(yè)車各項技術(shù)的研究，設(shè)計一種折疊臂型式的高空作業(yè)車的液壓系統(tǒng)。根據(jù)混折疊型式高空作業(yè)車的使用特點和國內(nèi)實際需求情況，本課題將要研制的是最大作業(yè)高度12米的折疊臂高空作業(yè)車及其液壓系統(tǒng)。作業(yè)車通過工作臂的舉升能夠?qū)⒐ぷ魅藛T安全送至12米高空進行工作，作業(yè)車的作業(yè)半徑不小于12米，可以進行 360°的連續(xù)回轉(zhuǎn)。而液壓系統(tǒng)是高空作業(yè)車的主要部分，故重點進行設(shè)計和相應(yīng)的計算。 1.5.1 選題的必要性 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們在談?wù)撘环N設(shè)備的好壞，不僅僅停留在對其功效的評價，機器的宜人性作為一種必要的指標，已經(jīng)日益得到重視，并且已經(jīng)形成了一種專門的學(xué)科— 人機工程學(xué)。 隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，停電對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活帶來的損失不可估量，國家已經(jīng)開始實行《電力法》，對供電可靠性要求越來越高，在電力系統(tǒng)創(chuàng)一流企業(yè)活動中要求供電可靠率達到99．9 ，所以如何解決不停電檢修——帶電作業(yè)的問題已經(jīng)非常突出。這就要求不但能登高作業(yè)，還要具有絕緣性能好的高空作業(yè)車，這種新型高空作業(yè)車要打破常規(guī)的格局，工作斗、臂架要采用非金屬的高性能絕緣材料，工作斗對整個作業(yè)的控制不能采用一般的電控和液控，還要具有起吊能力，并有更可靠的安全性、平穩(wěn)性、微調(diào)性。電信和有線電視系統(tǒng)使用的高空作業(yè)車要求小巧靈活，能走街穿巷，操作方便、乘坐舒適。這就要求設(shè)計小型先進的汽車底盤，并解決動力輸出問題。應(yīng)該特別注意的是，高空作業(yè)車新產(chǎn)品的開發(fā)不能限制在汽車上，應(yīng)該考慮它是一種工程機械，以適應(yīng)用戶的需要為前提，行走方式可以采用電動自行式、液控自行式、輪胎自行式、履帶自行式等。我國船舶行業(yè)對輪胎液控自行式高空作業(yè)車的需求量很大，建筑行業(yè)對履帶自行式產(chǎn)品也將產(chǎn)生需求，室內(nèi)裝修、清洗行業(yè)大量需要電機自行式高空作業(yè)車。 總之，設(shè)計和生產(chǎn)一種既滿足人機工程學(xué)又能夠運用于多種場合下的新型的高空作業(yè)車是極為必要的。 1.5.2 課題主要研究的內(nèi)容及目的 本課題將以自動式直臂高空作業(yè)車為例，對其進行特性分析。建立起數(shù)學(xué)模型和液壓系統(tǒng)模型，然后針對具體的參數(shù)給出實例計算。最終設(shè)計出一種可以有一定的承載能力，可以用于工程建設(shè)、工業(yè)安裝、設(shè)備檢修、物業(yè)管理、航空、船舶、石化、電力、影視、市政、園林等許多行業(yè)的高空作業(yè)車。 通過本課題的研究和設(shè)計，可以進一步熟悉機械設(shè)計的流程，加深對工程機械的了解，尤其是對高空作業(yè)設(shè)備的發(fā)展歷史和國內(nèi)外的現(xiàn)狀都有了全面的認識。其中，最為重要的是在這次畢業(yè)設(shè)計的過程中可以進一步的加強對液壓系統(tǒng)的認識，進一步熟悉液壓系統(tǒng)的設(shè)計方法和設(shè)計步驟。 通過本課題的研究和設(shè)計，尤其可以對液壓泵站的設(shè)計和制造有一個較為全面的了解，能夠從中學(xué)會一些比較簡單的液壓泵站的設(shè)計方法，同時加強對液壓系統(tǒng)的認識，提高了獨立思考問題和解決問題的能力。 2 設(shè)計要求 2.1 總體設(shè)計要求 本畢業(yè)設(shè)計要求設(shè)計一輛11米高空作業(yè)車，其具體要求如下： 1、設(shè)計任務(wù)：高空作業(yè)車的液壓系統(tǒng)設(shè)計 2、機器用途：通用型，適用于建筑、安裝、管道鋪設(shè)等高空作業(yè)。 3、工作環(huán)境：風(fēng)力六級以下，溫度-20～30 ℃，無腐蝕性極易爆易燃性氣體。 4、作業(yè)部分主要技術(shù)參數(shù) 最大作業(yè)高度： 11-12米 最大作業(yè)半徑： 5.5米 回轉(zhuǎn)角度： 360° 額定平臺載荷： 200kg 操作方式： 下操作、上操作可以任意選擇。 支腿形式/數(shù)量： H型/4 　 旋轉(zhuǎn)速度： 0-3r/min 兩支臂變幅時間：起臂：t≤70s 　　　　　　　　　 落臂：t≤6045s 支腿收放時間： 收支腿：t≤60s 　　　　　　　　 放支腿：t≤60s 2.2 動作要求 1、回轉(zhuǎn)臺左右均可以全周回轉(zhuǎn)360°。 2、起升和旋轉(zhuǎn)可以同時互不干涉的動作。 3、垂直支腿在高空作業(yè)車非工作狀態(tài)下可以自由縮放。 4、水平支腿在高空作業(yè)車非工作狀態(tài)下可以自由的擴放支腿的支承范圍。 5、制動液壓缸可以隨時制動回轉(zhuǎn)馬達的轉(zhuǎn)動。 2.3 技術(shù)性能要求 動作平穩(wěn)、安全可靠、操作方便、體積小、自重輕。 3 確定設(shè)計方案 3.1 總體設(shè)計方案 1、上車個機構(gòu)均采用液壓傳動。 2、采用兩節(jié)折疊臂形式。 3.2 確定執(zhí)行元件的形式 液壓執(zhí)行元件的型式要根據(jù)機構(gòu)輸出動作、經(jīng)濟性分析以及整機布置得要求等確定。一般，連續(xù)回轉(zhuǎn)的機構(gòu)用液壓馬達，直線動作機構(gòu)用液壓缸。野鴨高空作業(yè)車的變幅機構(gòu)常用液壓缸。 本例中11米高空作業(yè)車： 四只支腿：采用8個液壓缸。水平（4），垂直（4）。其中，水平支腿用來將液壓缸推出，直至適當位置，從而擴大液壓支腿的支承范圍。而垂直支腿則用于將高空作業(yè)車調(diào)平，其中，前兩支腿和后兩個支腿可以分別運動，而不互相干擾。 兩支支臂：采用液壓缸（2）。兩支臂液壓缸用來將兩個支臂支承起來，從而將工作人員送至相應(yīng)的高度進行工作。 回轉(zhuǎn)機構(gòu)：采用液壓馬達。液壓馬達帶動回轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動從而使整個支臂結(jié)構(gòu)一起回轉(zhuǎn)，實現(xiàn)一定的半徑內(nèi)的高空作業(yè)。其中回轉(zhuǎn)機構(gòu)中采用渦輪蝸桿和一對直齒輪進行變速，從而實現(xiàn)回轉(zhuǎn)機構(gòu)的運行。 3.3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟 液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算步驟大致如下： (1)、明確系統(tǒng)設(shè)計要求； (2)、分析系統(tǒng)工況，確定主要參數(shù)； (3)、擬定液壓系統(tǒng)原理圖； (4)、液壓元件的計算與選擇； (5)、液壓系統(tǒng)的性能驗算； (6)、進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，編寫技術(shù)文件。 在以上的設(shè)計步驟中，前五項屬于性能設(shè)計，它們相互影響，相互滲透，本章將扼要敘述這些內(nèi)容；最后一項屬于結(jié)構(gòu)設(shè)計，進行時須先查明液壓元件的結(jié)構(gòu)和配置形式，仔細查閱有關(guān)產(chǎn)品樣本、設(shè)計手冊和資料。 3.4 整體設(shè)計結(jié)構(gòu)圖 圖 3-1 12米高空作業(yè)車結(jié)構(gòu)圖 1、Ⅰ支臂液壓缸 2、Ⅱ支臂液壓缸 3、工作斗 4、汽車底盤 5、Ⅱ支臂 6、Ⅰ支臂 7、液壓油箱 8、支腿液壓缸 9、取力器 圖 3-2 11.5米高空作業(yè)車的作業(yè)范圍 3.5 液壓系統(tǒng) 高空作業(yè)車的液壓系統(tǒng)原理圖如圖 3-3 所示。在熟悉液壓系統(tǒng)主要元件的作用的情況下，可直接對系統(tǒng)的工作循環(huán)和工作回路進行分析。 3.5.1 液壓系統(tǒng)工作原理 1、液壓系統(tǒng)主要元件的作用 在圖 3-3 所示的液壓系統(tǒng)中，動力元件為雙聯(lián)液壓泵。 執(zhí)行元件是兩對水平支腿液壓缸、兩隊垂直支腿液壓缸、一對支臂液壓缸和一個回轉(zhuǎn)馬達以及用于制動的制動馬達。 控制元件有方向閥和壓力閥。 方向閥包括以下幾個部分： 六個三位四通M型機能的電磁換向閥——用于控制各組液壓缸運動。其中，上支臂液壓缸控制上支臂變幅，下支臂液壓缸控制下支臂變幅。水平支腿液壓缸控制支腿的伸展范圍，垂直支腿液壓缸用于控制四個支腿的伸出收回。 液壓鎖——主要用于鎖緊前后支腿液壓缸。 壓力控制閥包括： 一對溢流閥——這里用做安全閥，安全閥1用于控制支承、穩(wěn)定工作回路免于過載，其調(diào)定壓力為8 MPa；安全閥2用于控制支臂的變幅、回轉(zhuǎn)回路免于過載，其調(diào)定壓力為16～20 MPa。兩個安全閥分別裝于兩多路閥組中。 一對平衡閥——分別用于控制支臂的變幅的平穩(wěn)和單向鎖緊。 2、工作原理 汽車底盤型高空作業(yè)車的液壓系統(tǒng)可以分為兩個部分，變幅機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)的工作回路組成一個串聯(lián)系統(tǒng)；前后支腿的工作回路組成一個串并聯(lián)系統(tǒng)，兩部分油路不能同時工作。整個液壓系統(tǒng)除了液壓泵、濾油器、前后支腿及油箱外，其他工作機構(gòu)都在平臺上面，因而有的稱為上車油路和下車油路。上部分和下部分油路通過中心回轉(zhuǎn)接頭連接。 根據(jù)高空作業(yè)車的工作性質(zhì)和作業(yè)要求，液壓系統(tǒng)完成下列的工作循環(huán)：車身支撐、調(diào)平、支臂的變幅、回轉(zhuǎn)。 （1）車身的支撐、調(diào)平 車身的液壓支撐、調(diào)平由支腿工作回路完成。操縱換向閥1處于左邊，這時的工作油液進入水平支腿液壓缸內(nèi)，使水平液壓缸伸出，從而擴大或者縮小支腿的支撐范圍。當換向閥處于右位時，液壓缸收回。同時，操縱換向閥2處于左位，則前水平支腿液壓缸伸出；操縱換向閥2處于右位，則后水平支腿液壓缸伸出，從而在將高空作業(yè)車的車身調(diào)平。 （2）支臂的變幅、回轉(zhuǎn) 操縱換向閥3處于左位，則上支臂缸伸出，推動上支臂上升。若處于右位，則上支臂液壓缸收回，支臂下降。 3.5.2 液壓系統(tǒng)原理圖 1、油箱 2、濾油器 3、雙聯(lián)齒輪液壓泵 4、電動機 5、中心回轉(zhuǎn)接頭 6、溢流閥 7、電磁換向閥 8、水平支腿液壓缸 9、 前垂直支腿液壓缸 10、后垂直支腿液壓缸 11、雙向液壓鎖 12、平衡閥 13、下支臂液壓缸 14、上支臂液壓缸 15、回轉(zhuǎn)液壓馬達 16、制動液壓缸 17、單向調(diào)速閥 18、單向閥 19、手動應(yīng)急泵 圖 3-3 高空作業(yè)車液壓系統(tǒng) 4 液壓系統(tǒng)計算 4.1 液壓缸的設(shè)計計算 4.1.1 液壓缸的最大載荷 1、Ⅰ支臂液壓缸 （1）狀態(tài)一：如圖 4-1 所示 圖 4-1 ，， ， （2）狀態(tài)二：如圖 4-2 所示 圖 4-2 故可知Ⅰ支臂液壓缸的最大載荷為 2、Ⅱ支臂液壓缸 如圖 4-3 所示，在圖示狀態(tài)液壓缸受力最大 圖 4-3 3、支腿液壓缸 （1）打開支腿時，如圖 4-4 所示 圖 4-4 支腿縱向跨距 支腿橫向跨距 ， 前支腿至中心的距離： 后支腿至重心的距離： 故前兩支腿反力 后兩支腿反力 （2）最大載荷時支腿力的計算 該高空作業(yè)車工作時，支承在A、B、C、D 四個支腿上由于回轉(zhuǎn)工作部分的回轉(zhuǎn)變幅作業(yè)等運動，則作用工作面內(nèi)必然產(chǎn)生附加力矩。 狀態(tài)一：如圖 4-1 所示，產(chǎn)生的附加力矩為： 產(chǎn)生的附加支承反力為 狀態(tài)二：如圖 4-2 所示，產(chǎn)生的附加力矩為： 附加支承反力為 狀態(tài)三：如圖 4-3 所示，產(chǎn)生的附加力矩為： 可見，狀態(tài)三最危險。 所以，支腿液壓缸最大封閉壓力為： 4.1.2 確定系統(tǒng)工作壓力 由經(jīng)驗知道工程機械中，對于大負載機械，為了使機器緊湊、輕便一般都使用高壓或中高壓系統(tǒng)，一般取16～20MPa。高空作業(yè)車由于載重較小，故可取較小的系統(tǒng)工作壓力，此處初定為16MPa， 即=16MPa 4.1.3 液壓缸的內(nèi)徑計算 由 式中 ——系統(tǒng)壓力差，，其中為回油背壓，按一般的推薦值取。故。 ——液壓缸效率，對于橡膠密封圈。 1、 Ⅰ支臂液壓缸內(nèi)徑 按GB2348-80,取推薦值。 2、 Ⅱ支臂液壓缸內(nèi)徑 取推薦值 3、支腿液壓缸 查手冊，取推薦系列 4.1.4 液壓缸缸筒壁厚和外徑計算 液壓缸最大密封壓強為 式中 ——液壓缸最大載荷，N。 ——液壓缸缸筒內(nèi)徑 由壁厚 式中 ——原液壓缸試驗壓力，，此處 ——液壓缸內(nèi)徑， ——強度系數(shù)，對于無縫鋼管取為1。 ——考慮壁厚公差和浸蝕的附加厚度，通常取0.001～0.002，此處取。 ——缸筒許用應(yīng)力，，其中， 為安全系數(shù)，取 （1）對Ⅰ支臂液壓缸 （2）對Ⅱ支臂液壓缸 （3）對支腿液壓缸 故壁厚 （4）液壓缸缸筒外徑 故 查表取推薦值： 故實際壁厚： Ⅰ支臂液壓缸： Ⅱ支臂液壓缸： 支腿液壓缸： 4.1.5 液壓缸活塞桿直徑 根據(jù)活塞桿往返速度比： 由起臂時間和收臂時間 故 （1）Ⅰ支臂液壓缸 按GB2348-80取標準值 （2）Ⅱ支臂液壓缸 按GB2348-80取標準值 （3）支腿液壓缸 按GB2348-80取標準值 4.1.6 液壓缸活塞桿強度校核 式中 ——液壓缸最大載荷，即，N ——材料的屈服極限， ——屈服極限安全系數(shù)，取 1、 Ⅰ支臂液壓缸 故Ⅰ支臂液壓缸滿足強度條件 2、Ⅱ支臂液壓缸 故Ⅱ支臂液壓缸滿足強度條件 3、支腿液壓缸 故支腿液壓缸滿足強度條件 4.1.7 液壓缸活塞桿穩(wěn)定性校核 當液壓缸支承長度時，需要校核活塞桿彎曲穩(wěn)定性，液壓缸彎曲示意圖如圖 4-5 所示。 式中 ——活塞桿彎曲失穩(wěn)臨界壓索力，N ——實際彈性模數(shù)， ——活塞桿橫截面慣性矩，對于圓形截面 ——液壓缸安裝及導(dǎo)向系數(shù)，查表取為。 ——深長時的總長度， 圖 4-5 1、對Ⅰ支臂液壓缸 （1）狀態(tài)一：如圖 4-1 所示，壓縮力最大時 故， （2）狀態(tài)二：如圖 4-2 所示，液壓缸達到最大長度時 故， 可知，Ⅰ支臂液壓缸滿足穩(wěn)定性要求。 2、對Ⅱ支臂液壓缸 故， Ⅱ支臂液壓缸滿足穩(wěn)定性要求。