QY10汽車起重機(jī)總體及支腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說明書】

1摘 要汽車起重機(jī)是輪式起重機(jī)的一種。通常習(xí)慣把裝在通用或?qū)Ｓ幂d重汽車底盤上的起重機(jī)稱為汽車起重機(jī)。汽車起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)以回轉(zhuǎn)平臺(tái)為界，分為上車和下車兩部分。上車部分由起重臂架、人字架、配重、回轉(zhuǎn)平臺(tái)和起重司機(jī)室組成；下車部分由車架、汽車司機(jī)室和支腿組成。上車部分可以相對(duì)下車部分旋轉(zhuǎn)。起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)將起重機(jī)連接成一個(gè)整體，承受起重機(jī)的自重以及作業(yè)時(shí)的各種外載荷。工作半徑不小于 270，雙 H 型支腿同步伸縮臂式汽車起重機(jī)。其額定起重量為 10T,系統(tǒng)正常工作壓力為 16MPa。文中通過對(duì) QY10 起重機(jī)進(jìn)行總體性能分析，最終確定了一些結(jié)構(gòu)參數(shù)，并對(duì)起重機(jī)總機(jī)進(jìn)行了的牽引力和穩(wěn)定性計(jì)算。支腿在起重機(jī)工作時(shí)，支撐著整個(gè)機(jī)重和外載荷重量，要求安全可靠，如發(fā)生支腿自縮，就有使整個(gè)起重機(jī)傾翻的危險(xiǎn)。因此在支腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，著重從安全保障方面入手，在支腿油路中設(shè)置了雙向液壓鎖元件，且直接安裝在垂直液壓缸上，防止管路破壞或液壓缸活塞密封圈損壞時(shí)發(fā)生事故，而且當(dāng)行駛或停放時(shí)，支腿也不會(huì)在重力作用下自動(dòng)下降。為了提高效率及整機(jī)調(diào)平需要，單個(gè)垂直液壓缸即可同時(shí)伸縮又可單獨(dú)伸縮。為了保證結(jié)構(gòu)有較好的密封性，設(shè)計(jì)使用了性能較為可靠的由派克公司生產(chǎn)的密封圈。另外對(duì)于橫向伸縮箱的截面形狀也進(jìn)行了可靠性驗(yàn)算。關(guān)鍵詞：汽車起重機(jī) 支腿機(jī)構(gòu) 液壓2ABSTRACTTruck Crane is a kind of crane. It is usually used in general or put on the special truck chassis crane .It called cranes. The truck crane metal structure Divided into two parts of the truck with platform for boundary. Top truck is composed of Crane Boom, Renzi Jia, weight, rotary platform and crane cab; The lower part of truck is composed of Frame, drivers room and leg.Top truck and lower truck can be relative rotation. Crane metal structure will be connected into a whole,And crane under the crane self-reverence and various load at working. The working radius is not less than 270 , H-double outrigger synchronized telescopic boom truck crane. The rated weight of the machine is 10T, the normal system pressure is 16MPa.Based on the analysis to the total function of the QY10truck crane ,we at last assurance some structure parameters ,and do calculations of the loading dint and stability of the whole machine.When the crane working, the Outrigger will support the entire weight of the machine and the outside loading, so safety and reliability is required. If the outrigger retracted itself, there is a danger that the whole truck would turn over. Therefore, in outrigger designing, it should be focused on the aspects of safety.The outrigger Circuit set up a two-way hydraulic lock components, and installed directly on the vertical hydraulic cylinder, to prevent from the accident when pipe or hydraulic cylinder piston ring is damaged. And when driving or parked, the outrigger will not automatically fall under gravity. In order to improve efficiency and leveling needs, the vertical telescopic hydraulic cylinders can stretch and shrink together or singly. And the credibility calculate to the shape of the horizontal box is done at last.Key words: truck crane Outrigger Agency Hydraulic3第一章 概述 11.1 引言 11.2 國內(nèi)外汽車起重機(jī)的發(fā)展趨勢 31.3 國內(nèi)汽車起重機(jī)產(chǎn)品差距主要表現(xiàn) .61.4 汽車起重機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展趨勢 .7第二章 總體設(shè)計(jì) .92.1 總體參數(shù)的確定 92.2 汽車起重機(jī)底盤類型的選擇 102.3 設(shè)備組成及其功能分析 132.4 汽車起重機(jī)移動(dòng)性能分析 152.5 對(duì)整機(jī)進(jìn)行牽引計(jì)算 17第三章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .183.1 液壓系統(tǒng)型式 183.2 液壓系統(tǒng)的控制 203.3 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 213.4 支腿油路的設(shè)計(jì) 26第四章 支腿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和校核計(jì)算 .274.1 支腿形式的選擇 274.2 支腿壓力的計(jì)算 284.3 垂直支腿液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 334.4 液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算 354.5 液壓缸的連接計(jì)算 364.6 活塞桿穩(wěn)定性驗(yàn)算 .374.7 橫向伸縮箱截面的計(jì)算 .384.8 支腿垂直液壓缸與伸縮箱的連接 .40第五章 支腿工作穩(wěn)定性分析及操作工藝流程分析 435.1 支腿工作穩(wěn)定性 435.2 支腿機(jī)構(gòu)打軟腿的危害與防止措施分析 445.3 起重機(jī)操作工藝流程分析 .454參考文獻(xiàn)畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié)附：英文翻譯英文原文畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告5計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算與說明 結(jié)果第一章緒論引言分類方法第一章 概述1.1 引言汽車由于機(jī)動(dòng)性能好而一直在工程施工和城市建設(shè)中擔(dān)負(fù)著重要角色。在國內(nèi)市場上隨著國家擴(kuò)大內(nèi)需政策的推動(dòng)、投資的提高、個(gè)體和私營用戶的壯大，2002 年以來汽車起重機(jī)市場總量大幅上升，可以說市場巨大。汽車起重機(jī)是輪式起重機(jī)的一種。通常習(xí)慣把裝在通用或?qū)Ｓ幂d重汽車底盤上的起重機(jī)稱為汽車起重機(jī)。由于汽車起重機(jī)底盤為通用或?qū)Ｓ闷嚨妆P，故汽車起重機(jī)具有載重汽車的性能。1.汽車起重機(jī)具有如下優(yōu)點(diǎn)：1）行動(dòng)自由。在它的起重能力及外形尺寸容許條件下，能夠在整個(gè)工廠內(nèi)或貨場內(nèi)承擔(dān)絕大部分的起重工作。2）除了作為一臺(tái)起重機(jī)使用之外，可以在臂架上配裝各種拉鏟抓斗、挖溝器和鏟子進(jìn)行其它工作。3）不需要架空軌道等固定結(jié)構(gòu)，因此可使基建投資、生產(chǎn)成本或維修費(fèi)用降低。4）本身具有獨(dú)立的動(dòng)力裝置，不需要裝設(shè)饋電電纜或接觸導(dǎo)電裝置。5）它可以把載荷放在地面上，地面下或比汽車起重機(jī)更高的地方。2.分類方法主要有：1）按起重量分類：輕型汽車起重機(jī)（起重量在 5 噸以下） ，中型汽車起重機(jī)（起重量在 5-15 噸） ，重型汽車起重機(jī)（起重量在 15-50 噸） 。超重型汽車起重機(jī)（起重量在 50 噸以上） 。近年來，其起重量有提高的趨勢，如今已生產(chǎn)出 50-100 噸的大型汽車起重機(jī)。2）按支腿形式分：計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算與說明 結(jié)果6主要檢驗(yàn)項(xiàng)目及性能指標(biāo)蛙式支腿、X 式支腿、H 型支腿。蛙式支腿跨距較小僅適合于較小噸位的起重機(jī)。X 式支腿容易產(chǎn)生滑移，也很少采用；H 型支腿可實(shí)現(xiàn)較大跨距，對(duì)整機(jī)的穩(wěn)定有明顯的優(yōu)越性，所以我國目前生產(chǎn)的液壓汽車起重機(jī)多采用 H 型支腿。3）按傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)方式分：機(jī)械傳動(dòng)、電傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)三類。4）按起重裝置在水平面可回轉(zhuǎn)范圍（即轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)范圍）分：全回轉(zhuǎn)式汽車起重機(jī)（轉(zhuǎn)臺(tái)可任意旋轉(zhuǎn) 360）和非全回轉(zhuǎn)式汽車起重機(jī)。5）按吊臂的結(jié)構(gòu)形式分：折疊式吊臂、伸縮式吊臂和桁架式吊臂汽車起重機(jī)。3.主要檢驗(yàn)項(xiàng)目及性能指標(biāo)1）汽車起重機(jī)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性，各構(gòu)件在腐蝕性工作環(huán)境下的最小尺寸，抗傾覆穩(wěn)定性應(yīng)符合GB3811-83起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定。2）汽車起重機(jī)的基本參數(shù)應(yīng)符合 JBT1375-92汽車起重機(jī)和輪胎起重機(jī)基本參數(shù)的規(guī)定。3）汽車起重機(jī)的安全性能應(yīng)符合 GB6067-85起重機(jī)械安全規(guī)程的規(guī)定。4）汽車起重機(jī)的結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)、電氣等的設(shè)計(jì)按GB3811-83起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定。5）汽車起重機(jī)整機(jī)穩(wěn)定性應(yīng)符合 GB6068.3-85汽車起重機(jī)和輪胎起重機(jī)試驗(yàn)規(guī)范穩(wěn)定性的確定的規(guī)定。6）額定起重量表，起升高度曲線和性能參數(shù)標(biāo)牌的要求及表示方法應(yīng)符合 GB4031-85汽車起重機(jī)和輪胎起重機(jī)標(biāo)牌的規(guī)定。7）起重機(jī)安全裝置的設(shè)置和調(diào)試按 zbj80002-86汽車起重機(jī)和輪胎起重機(jī)安全規(guī)程的規(guī)定進(jìn)行。8）汽車起重機(jī)性能指標(biāo)應(yīng)符合 zbj80003-87汽車起計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算與說明 結(jié)果7國外外輪式起重機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀重機(jī)和輪胎起重機(jī)技術(shù)要求的規(guī)定。9）汽車起重機(jī)檢驗(yàn)方法：按 JB/SQ1-87汽車起重機(jī)和輪胎起重機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量分等 ，JB4030.3-85汽車起重機(jī)和輪胎起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范 ，GB6068.1-85汽車起重機(jī)和輪胎起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范一般要求 ，GB6068.2-85汽車起重機(jī)和輪胎起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范合格實(shí)驗(yàn)等規(guī)則進(jìn)行。產(chǎn)品定型試驗(yàn)按 GB4030.1-85汽車起重機(jī)和輪胎起重機(jī)規(guī)范作業(yè)可靠性試驗(yàn) ，JB4030.2-85汽車起重機(jī)和輪胎起重機(jī)試驗(yàn)規(guī)范行駛可靠性試驗(yàn) ，GB6068.4-85汽車起重機(jī)和輪胎起重機(jī)試驗(yàn)規(guī)范結(jié)構(gòu)試驗(yàn)等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。1.2 國內(nèi)外汽車起重機(jī)的發(fā)展趨勢1.2.1 國外輪式起重機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r及主要機(jī)種輪式起重機(jī)最初是以誕生于 1867 年的蒸汽軌道式起重機(jī)發(fā)展而來的，經(jīng)歷了軌道式、實(shí)心輪胎式、充氣輪胎式的發(fā)展變化過程。充氣式輪胎起重機(jī)是20 世紀(jì) 30 年代隨著汽車工業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)的。由于輪式起重機(jī)具有機(jī)動(dòng)靈活、操作方便、效率高等特點(diǎn)，早期的輪式起重機(jī)大多采用機(jī)械傳動(dòng)的桁架式臂架。隨著 60 年代中期液壓技術(shù)的發(fā)展，液壓伸縮臂輪式起重機(jī)得到迅速的發(fā)展。到了 80 年代末，中小噸位的輪式起重機(jī)已大多采用液壓伸縮式臂架，僅有一部分大噸位汽車起重機(jī)仍采用桁架式臂架?，F(xiàn)在國外已將自動(dòng)化技術(shù)與機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)相結(jié)合，將先進(jìn)的微電子技術(shù)。電力電子控制技術(shù)、液壓技術(shù)、數(shù)據(jù)總線通信技術(shù)等應(yīng)用到機(jī)械驅(qū)動(dòng)和控制管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化和半自動(dòng)化控制，從而大大提高了起重機(jī)的安全性和可靠性，并且降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗金和排放值。20 世紀(jì) 60 年代末期，特別是從 70 年代開始，隨著大型建筑、石油化工、水電站等大型工程的發(fā)展計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算與說明 結(jié)果8對(duì)輪式起重機(jī)的性能、工作效率和安全性提出了更高的要求。由于當(dāng)時(shí)液壓技術(shù)、電子技術(shù)、汽車工業(yè)的發(fā)展新型高強(qiáng)度鋼材的不斷出現(xiàn)，使輪式起重機(jī)開始向大型化發(fā)展，并且在普通輪胎式起重機(jī)的基礎(chǔ)上開發(fā)出越野輪胎式起重機(jī)，隨后又開發(fā)出全路面式起重機(jī)。全路面式起重機(jī)綜合了汽車起重機(jī)高速行駛和越野輪胎式起重機(jī)吊重行走及高通過性的特點(diǎn)，在近 20 多年得到很大的發(fā)展。目前國外輪式起重機(jī)生產(chǎn)國主要有日本、美國、德國、法國、意大利等。生產(chǎn)廠商有 100 多個(gè)，最著名的僅有 10 來家。世界輪式起重機(jī)市場主要?jiǎng)澐譃橐匀毡緸橹鞯膩喼奘袌?、以美國為主的北美市場、以德國為主的歐洲市場。亞洲約占世界年銷售臺(tái)數(shù)的40%，北美和歐洲各占 20%，世界其他地區(qū)占 20%。日本市場：從年產(chǎn)量上講，日本生產(chǎn)的輪式起重機(jī)居世界首位。在 1995 年 4 月到 1998 年 3 月間，日本輪式起重機(jī)平均年銷售量為 8140 臺(tái)，其中越野輪胎式起重機(jī)約占日本市場的 60%，其次是工業(yè)輪胎式起重機(jī)和汽車起重機(jī)。德國市場：德國是歐洲最大的輪式起重機(jī)生產(chǎn)國，也是全路面起重機(jī)的發(fā)源地，多年來他在開發(fā)大型、特大型、特大型輪式起重機(jī)方面一直處于領(lǐng)先地位。2007 年 4 月 23-29 日，第 28 屆國際工程機(jī)械、建材機(jī)械、采礦機(jī)械、工程車輛及建筑設(shè)備展覽會(huì)上，最引人注目的新型輪式起重機(jī)利勃海爾 LTM11200-9.1，其起重量為 1200t，主臂全伸長度創(chuàng)紀(jì)錄地達(dá)到了 100m。主臂和副臂組合能使起升高度達(dá)到170m。在這次展會(huì)上特雷克斯展出了一臺(tái)新型 TC40L汽車起重機(jī)。這臺(tái)最大起重量為 40t 的起重機(jī)采用PPMAC35L 全地面起重機(jī)的吊臂技術(shù)和 PPM 汽車起重機(jī)的底盤技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡單和維修方便的特點(diǎn)。整計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算與說明 結(jié)果9國內(nèi)輪式起重機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀機(jī)全長 10.679m、高 3.378m，吊臂頭部外側(cè)的最小轉(zhuǎn)彎半徑只有 9.673m；37.4m 的 5 節(jié)主臂采用雙缸、雙索伸縮機(jī)構(gòu)，8m 副臂；前支腿為擺動(dòng)伸縮腿，后支腿為 H 型支腿，可以全周吊重；前橋采用385/65R22.5 單胎，后橋采用 13R22.5 雙胎；攜帶全部裝備(8.6t 配重、8m 副臂、25t 吊鉤和一個(gè)備胎)的行駛重量為 31.9t，最高行駛速度為 90km/h，是一款性能相當(dāng)不錯(cuò)的汽車起重機(jī)。美國市場：美國是輪式起重機(jī)的生產(chǎn)大國，在起重機(jī)制造能力及規(guī)模上居世界首位。在美國市場上，越野輪胎式起重機(jī)占主導(dǎo)地位，約占市場份額的65%，其次是工業(yè)輪胎式起重機(jī)和汽車起重機(jī)，全路面式起重機(jī)所占份額較小，不到 10%。1.2.2 國內(nèi)汽車起重機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀我國在 1957 年生產(chǎn)第一臺(tái) 5t 機(jī)械式汽車起重機(jī)到現(xiàn)在已有 50 多年歷史了,它的生產(chǎn)大致經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段:1957-1966 年以生產(chǎn) 5t 機(jī)械式汽車起重機(jī)為主；1967-1976 年以生產(chǎn) 12t 以下小型液壓汽車起重機(jī)為主；1977-1996 年以來 16-50t 中大噸位液壓汽車起重機(jī)產(chǎn)品發(fā)展較快。自 1979 年開始，我國采用進(jìn)口汽車底盤和關(guān)鍵液壓件自行生產(chǎn)出了 16t，20t 液壓汽車起重機(jī)之后，國內(nèi)一些起重機(jī)生產(chǎn)廠家采用技貿(mào)結(jié)合方式，分別引進(jìn)日本多田野、加藤、美國格魯夫和德國利勃海爾、克虜伯的起重機(jī)產(chǎn)品技術(shù)，以合作生產(chǎn)的方式相繼制造出 25t、35t、45t、50t、80t、125t 汽車起重機(jī)。由于受客觀條件的限制，當(dāng)年的技術(shù)引進(jìn)主要著重體現(xiàn)在技術(shù)軟件的引進(jìn)（如產(chǎn)品、圖紙、工藝等） ，而沒有引進(jìn)全套的先進(jìn)加工設(shè)備，沒有與相關(guān)的配套件的引用同時(shí)進(jìn)行，因此國內(nèi)長時(shí)間不能提供高質(zhì)量高性能的基礎(chǔ)配套件（如液壓元件、電子元件等） ，到計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算與說明 結(jié)果10國內(nèi)汽車起重機(jī)的差距表現(xiàn)。了 90 年代我國汽車起重機(jī)的技術(shù)水平與世界先進(jìn)水平相比曾經(jīng)一度縮小的差距又拉大了。當(dāng)前國內(nèi)汽車起重機(jī)廠自行設(shè)計(jì)的產(chǎn)品技術(shù)水平大多還相當(dāng)于國際 70 年代初期、中期水平，只有少數(shù)產(chǎn)品在吸收國外先進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上，經(jīng)過更新?lián)Q代達(dá)到了 80 年代初的水平。隨著國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的蓬勃發(fā)展，國家重點(diǎn)工程建設(shè)項(xiàng)目紛紛上馬，一些大型關(guān)鍵工程一般都采用國際公開招標(biāo)方式采購機(jī)械設(shè)備。國外新型汽車起重機(jī)和二手設(shè)備大量進(jìn)入中國市場，使國產(chǎn)汽車起重機(jī)面臨很大的沖擊和壓力。國內(nèi)輪式起重機(jī)產(chǎn)品差距主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1.質(zhì)量穩(wěn)定性差部分產(chǎn)品發(fā)生早期故障多，保修期內(nèi)返修率高。故障多發(fā)生在液壓系統(tǒng)、底盤、發(fā)動(dòng)機(jī)于傳動(dòng)件上。液壓系統(tǒng)滲漏問題普遍存在，其主要原因是制造、裝配工藝不良和密封件質(zhì)量問題。國內(nèi)汽車起重機(jī)平均無故障時(shí)間僅為 93.4h。整機(jī)工作壽命按主要零件壽命計(jì)算，約為 20003000h，而國外同類產(chǎn)品一般可達(dá)到 12500h。2.產(chǎn)品品種單一輪式起重機(jī)是工程機(jī)械行業(yè)中的一個(gè)重要的類別，其技術(shù)含量、機(jī)電一體化程度、對(duì)使用材料的要求和制造難度不亞于其他類型的工程機(jī)械。國內(nèi)輪式起重機(jī)的生產(chǎn)主要仍以 8-50t 汽車起重機(jī)為主，某些企業(yè)對(duì)全路面起重機(jī)產(chǎn)品和越野輪胎起重機(jī)產(chǎn)品以及大噸位汽車起重機(jī)開發(fā)雖有一定的研究，但是尚未形成商品供應(yīng)市場。8t 以下微型起重機(jī)基本空白，而 60t 以上大型起重機(jī)產(chǎn)量有限，從而形成了一方面形成了生產(chǎn)力過剩，另一方面許多重點(diǎn)工程所需的大型起重機(jī)尚需進(jìn)口。計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算與說明 結(jié)果11汽車起重機(jī)的發(fā)展趨勢3.產(chǎn)品自動(dòng)化、智能化方面目前，國外已將自動(dòng)化技術(shù)與機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)相結(jié)合，將先進(jìn)的微電子技術(shù)、電力電子控制技術(shù)、液壓技術(shù)、數(shù)據(jù)總線通信技術(shù)等應(yīng)用到機(jī)械驅(qū)動(dòng)和控制管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化和半自動(dòng)化控制，從而大大提高了起重機(jī)的安全性和可靠性，并且降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗與排放值。國內(nèi)產(chǎn)品在這方面差距較大，安全保護(hù)方面的設(shè)備可靠性也較差。4.材料方面國內(nèi)除部分產(chǎn)品的某些結(jié)構(gòu)采用了 HG60 或 HQ70剛才外，主要采用的材料為 Q235、Q345、Q395 等，而國外已廣泛采用低合金鋼和其它輕型材料，并且正醞釀向超高強(qiáng)度鋼發(fā)展，所以國產(chǎn)輪式起重機(jī)一般顯得笨重，性能也受到較大影響。1. 4 汽車起重機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展趨勢1.提高起重機(jī)的起重量由于現(xiàn)代工程項(xiàng)目想大型化發(fā)展，所需設(shè)備和配套構(gòu)件的重量在不斷增加，對(duì)超大型起重設(shè)備的需求也越來越多。2.微型起重機(jī)大量涌現(xiàn)汽車起重機(jī)的微型化是適應(yīng)現(xiàn)代建設(shè)工作的需要而出現(xiàn)的一種新的發(fā)展趨勢。走在前面的是日本的神戶制鋼公司，它于 10 多年前開發(fā)的 RK70(7 噸)型是世界第一臺(tái)裝有下俯式臂架的“迷你”越野汽車式起重機(jī)。目前，下俯式臂架已成為“迷你”起重機(jī)的重要標(biāo)志。3.混合性起重機(jī)在發(fā)展混合型起重機(jī)是為了特定用途而開發(fā)出來的。如利勃海爾公司生產(chǎn)的 LTL1160 型越野汽車起重機(jī)就是為了維修龐大的斗輪挖掘機(jī)而專門研制的。德馬格雙橋 AC25（250 全路面起重機(jī)，結(jié)構(gòu)非常緊湊，車身長計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算與說明 結(jié)果12新型汽車起重機(jī)的特點(diǎn)9m，非常適應(yīng)城市狹窄地段工作，所以又稱為城市型起重機(jī)。4.伸縮臂結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)利勃海爾公司于 90 年代中期推出的LTM1092/2（90t）和 LTM1160/2(160t),裝有 6 節(jié) 60米主臂,采用了裝有“Telematik”單缸自動(dòng)伸縮系統(tǒng)的橢圓形截面的主臂。5.數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)得到應(yīng)用利勃海爾公司的 LTM10302(30t)是世界上首臺(tái)裝有數(shù)據(jù)總線管理系統(tǒng)的高技術(shù)雙橋全路面起重機(jī)。它采用CANBUS（現(xiàn)場總線） ，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系各功能塊之間的數(shù)據(jù)傳輸與電子控制。它可大大簡化布線，提高整機(jī)式配重的作用。6.靜液壓傳動(dòng)起重機(jī)進(jìn)入市場采用靜液壓傳動(dòng)安裝的上車發(fā)動(dòng)機(jī)既可以用來驅(qū)動(dòng)起重機(jī)上車各個(gè)工作裝置，又可以用來驅(qū)動(dòng)行走裝置。此外將發(fā)動(dòng)機(jī)橫放在上車操縱室后面，使其起到整體式配重的作用。7.一機(jī)多能，擴(kuò)大工作范圍意大利馬奇蒂公司于 1995 年推出的 MG10.28 越野汽車起重機(jī)，使用吊鉤時(shí)成為 10t 起重機(jī)；安裝起重叉后成為 2.5t 級(jí)伸縮臂叉車；安裝雙人作業(yè)平臺(tái)后成為高空作業(yè)車。1.4.1 新型汽車起重機(jī)的特點(diǎn)1.吊臂采用易于定心、對(duì)腹板抗失穩(wěn)能力、抗扭曲變形能力強(qiáng)的大圓角六邊形截面；2.轉(zhuǎn)臺(tái)采用立板加筋結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在滿足強(qiáng)度要求的同時(shí)減輕了重量，提高起重性能，使材料的機(jī)械性能得到進(jìn)一步利用；3采用前懸下沉全景駕駛室專用汽車底盤。這種底盤車身長，適合較長吊臂的布置（吊臂的增長使整機(jī)的計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算與說明 結(jié)果13主要的性能參數(shù)起升高度增加） ，且乘坐舒適，視野開闊；4液壓系統(tǒng)增設(shè)回轉(zhuǎn)制動(dòng)閥、液壓先到控制閥液控操縱回路，使回轉(zhuǎn)抗沖擊能力增強(qiáng)、操縱更加方便；5液壓輔件采用新型錐面密封與 O 型圈相結(jié)合的雙重密封，提高管路密封壽命；6.利用現(xiàn)代化設(shè)計(jì)和手段開發(fā)、編制相關(guān)的計(jì)算機(jī)軟件，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。第二章 總體設(shè)計(jì)2.1 總體參數(shù)的確定2.1.1 主要性能參數(shù)汽車起重機(jī)的主要性能參數(shù)是起重機(jī)工作性能指標(biāo)，也是設(shè)計(jì)的依據(jù)，主要包括起重量、工作幅度、起重力矩、起升高度、工作速度、自重、通過性能等。1.額定起重量:汽車起重機(jī)額定起重量是在各種工況下安全作業(yè)所容許起吊重量的最大質(zhì)量值，包括取物裝置重量。2.工作幅度:在額定起重量下，起重機(jī)回轉(zhuǎn)中心的軸線距吊鉤中心的距離。工作幅度決定起重機(jī)的工作范圍。3.起重力矩:起重機(jī)的工作幅度與相應(yīng)起重量的乘積為起重力矩，它是綜合起重量與幅度兩個(gè)因數(shù)的參數(shù)，能比較全面和確切地反映起重機(jī)的起重能力。4.起升高度:吊鉤起升到最高位置時(shí)，鉤口中心到支撐地面的距離。在標(biāo)定起重機(jī)性能參數(shù)時(shí)，通常以額定起升高度表示。額定起升高度是指滿載時(shí)吊鉤上升到最高極限位置時(shí)從鉤口中心至支撐地面的距離。對(duì)于動(dòng)臂式起重機(jī)，當(dāng)?shù)醣坶L度一定時(shí)，起升高度隨幅度的減小而增加。5.工作速度:汽車起重機(jī)的工作速度主要指起升、回轉(zhuǎn)、變幅、伸縮臂機(jī)構(gòu)及支腿收放的速度。起升速度指吊鉤平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，起吊物品的垂直位移速度；回轉(zhuǎn)速度指起重機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)；變幅速度指變幅時(shí)，計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算與說明 結(jié)果14參數(shù)的確定底盤的選擇幅度從最大(最小)變到最小(最大)所用的時(shí)間；伸縮臂速度指起重臂伸縮時(shí)，其頭部沿伸縮臂軸線的移動(dòng)速度。6.自重:指起重機(jī)處于工作狀態(tài)時(shí)起重機(jī)本身的全部質(zhì)量，它是評(píng)價(jià)起重機(jī)的綜合指標(biāo)，反映了起重機(jī)設(shè)計(jì)、制造和材料的技術(shù)水平。7.通過性能:是汽車起重機(jī)正常行使通過各種道路的能力。汽車起重機(jī)通過性能接近一般公路車輛。接近角、離去角、離地間隙越大，最小轉(zhuǎn)彎直徑越小，說明整機(jī)通過性能越好。2.1.2 QY10 型汽車起重機(jī)參數(shù)設(shè)定及所選底盤的參數(shù)情況初定主要技術(shù)參數(shù)為:最大額定起重量(kN): 100最大起重量力矩(kNm): 300基本臂長度(m): 7.5全伸縮臂長度(m): 18.7主臂最大起升高度（m）： 19.9基本臂最大起升高度（m）： 10.0最大回轉(zhuǎn)速度(r/min): 3.0最大到最小幅度變幅時(shí)間(s):35支腿跨距(縱 X 橫)(m): 3.84.1主臂節(jié)數(shù)： 32.2 汽車起重機(jī)底盤類型的選擇2.2.1 底盤的選擇汽車起重機(jī)底盤按總體性能可分為通用汽車底盤、專用汽車底盤二種。通用汽車底盤指通用汽車的二類底盤。由于原汽車車架的強(qiáng)度和剛度滿足不了起重機(jī)在起重作業(yè)時(shí)的要求，故需要在原汽車底盤上增設(shè)帶有固定支腿和回轉(zhuǎn)支撐連接的副車架以實(shí)現(xiàn)對(duì)上計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算與說明 結(jié)果15車的支撐，所以整個(gè)起重機(jī)的重心較高，重量也較大，從而導(dǎo)致整機(jī)性能下降。但由于通用底盤的價(jià)格較低，在中小噸位的汽車起重機(jī)上比較常用。專用的汽車底盤是按起重機(jī)要求專門設(shè)計(jì)制造的。專用底盤軸距較長，車架剛性好，其駕駛室的布置有三種形式，一是正置駕駛室(與通用汽車一樣)，如圖2-l-1，二是側(cè)置的偏頭式駕駛室(圖 2-l-2)，三是前懸下沉式駕駛室(圖 2-l-3)。正置平頭駕駛室的汽車起重機(jī)行駛狀態(tài)時(shí)，臂架放置在駕駛室上面，所以整車重心較高；側(cè)置偏頭式駕駛室的汽車起重機(jī)，其臂架位于駕駛室側(cè)方，行駛狀態(tài)整機(jī)重心大大降低，但駕駛室視野不良；前懸下沉式駕駛室的汽車起重機(jī)，盡管臂架置于駕駛室上方，但臂架位置不高，故起重機(jī)重心低，其駕駛室懸掛在前橋前面，使車身較長，適合使用較長臂架，且乘坐舒適、視野開闊；不足之處在于駕駛室懸掛在前橋前，故前橋軸荷大，同時(shí)使車身增長，接近角減小，通過性稍差。綜上所述，我在設(shè)計(jì)中將優(yōu)先考慮第一種底盤。汽車起重機(jī)選用通用底盤時(shí)，要根據(jù)通用載重汽車的承載能力和最大總質(zhì)量來選擇。中、小型汽車起計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算與說明 結(jié)果16QY10 汽車起重機(jī)的參數(shù)重機(jī)總質(zhì)量分別約為 120%和 140%的起重量，即將汽車滿載后的總重量乘上 0.70-0.83 得到的數(shù)值為改裝后的起重機(jī)最大額定起重量。為了保持原車軸荷的合理分配，在總布置時(shí)可通過改變上車三鉸點(diǎn)位置及配重的重量和距回轉(zhuǎn)中心的位置來調(diào)整。當(dāng)選用專用底盤時(shí)，按起重機(jī)總質(zhì)量和底盤的橋荷來確定橋數(shù)，按發(fā)動(dòng)機(jī)取力器扭矩來選擇傳動(dòng)系各總成。專用底盤的變速箱、傳動(dòng)軸、主傳動(dòng)和橋箱一般都選用現(xiàn)有的通用汽車底盤部件。汽車起重機(jī)的橋荷受到道路、橋梁標(biāo)準(zhǔn)的限制。在一般雙橋起重機(jī)底盤中，若前后橋都是單胎，則前、后橋荷各為總重的50%:若后橋?yàn)殡p胎，則后橋?yàn)?70%的總重。在三橋汽車底盤中，雙胎后雙橋總載荷為 240%的總重，這主要是按輪胎數(shù)目來確定。由于本起重機(jī)的額定起重量是 10t，屬于較小噸位汽車起重機(jī)。汽車起重機(jī)滿載時(shí)總重為10120%10140%t 即：12t14t工作半徑：2m-4m最大移動(dòng)速度 74km/h根據(jù)以上數(shù)據(jù)初選通用底盤型號(hào)為柳工生產(chǎn)的QY10 汽車起重機(jī)底盤，型號(hào)為 CA5115JQZ： 驅(qū)動(dòng)形式： 42-1+（1）公路型滿載總重（t）： 11.14軸距 L(mm)： 4400橋荷（t）分配 前橋/后橋:3.48/7.85最高車速(km/h)： 74最小轉(zhuǎn)彎半徑(m)： 8計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算與說明 結(jié)果17底盤參數(shù)設(shè)備組成及其功能分析發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)： CA4DE2-16發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率（KW/rpm）： 117/2400 最大扭矩(Nm/RPM)： 580/1600專用底盤型號(hào)： CA5115JQZ驅(qū)動(dòng)形式： 42起重能力： 12t3軸距 L(mm)： 4400車輛外型尺寸(長 X 寬 X 高)(mm)：956924003240輪距前/后(mm)： 2010/1823底盤整體質(zhì)量（kg）： 6600最高車速(km/h): 74最小轉(zhuǎn)彎半徑(m)： 8 最大爬坡度： 30%發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)： CA4DE2-16發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率（kw）：117 （r/min）：2400最大扭矩(Nm)： 580（r/min）：1600車橋載荷（kg）： 3483/7852駕駛室位置： 左側(cè)2.3 設(shè)備組成及其功能分析汽車起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)以回轉(zhuǎn)平臺(tái)為界，分為上車和下車兩部分。上車部分由起重臂架、人字架、配重、回轉(zhuǎn)平臺(tái)和起重司機(jī)室組成；下車部分由車架、汽車司機(jī)室和支腿組成。上車部分可以相對(duì)下車部分旋轉(zhuǎn)。起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)將起重機(jī)連接成一個(gè)整體，承受起重機(jī)的自重以及作業(yè)時(shí)的各種外載荷。它是多個(gè)結(jié)構(gòu)件的組合，包括吊臂、轉(zhuǎn)臺(tái)、底架、支腿等結(jié)構(gòu)件，以及回轉(zhuǎn)、變幅、伸縮、起升等機(jī)構(gòu)。在作業(yè)計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算與說明 結(jié)果18過程中，吊臂相對(duì)于轉(zhuǎn)臺(tái)可以變幅與伸縮。而吊臂與轉(zhuǎn)臺(tái)的組合結(jié)構(gòu)可繞回轉(zhuǎn)中心 360 度轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，對(duì)整機(jī)系統(tǒng)的分析不僅需要將所有的結(jié)構(gòu)件及機(jī)構(gòu)加以考慮，而且需要將作業(yè)過程中的不同載荷工況加以考慮。為了控制整機(jī)分析的規(guī)模，模型的建立既要盡量理想化、簡單化、典型化，又要較客觀的反映出整機(jī)（特別是結(jié)構(gòu)件連接部位）的應(yīng)力分布、變形及失效等問題。汽車起重機(jī)最危險(xiǎn)的工況是起重作業(yè)工況。它的傳力路線是：重物-吊臂-變幅油缸支撐-轉(zhuǎn)臺(tái)- 回轉(zhuǎn)支撐-底架-支腿-垂直油缸- 地面。汽車起重機(jī)主要由支腿裝置、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、伸縮機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)組成，如圖 1 所示：（1）支腿裝置 起重作業(yè)時(shí)使汽車輪胎離開地面，架起整車，不使載荷壓在輪胎上，并可調(diào)節(jié)整車的水平度，一般為四腿結(jié)構(gòu)。計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算與說明 結(jié)果19縱向行駛穩(wěn)定性（2）回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 使吊臂實(shí)現(xiàn) 360 度任意回轉(zhuǎn)，在任何位置能夠鎖定停止。（3）伸縮機(jī)構(gòu) 使吊臂在一定尺寸范圍內(nèi)可調(diào)，并能夠定位，用以改變吊臂的工作長度。一般為 2 節(jié)或 3 節(jié)套筒。 （4）変副機(jī)構(gòu) 使吊臂在 15080 0之間角度任意可調(diào)，用以改變吊臂傾角。 （5）起降機(jī)構(gòu) 使重物在起吊范圍內(nèi)任意升降，并在任意位置負(fù)重停止，起吊和下降速度在一定范圍內(nèi)無級(jí)可調(diào)。2.4 汽車起重機(jī)移動(dòng)性能分析2.4.1 移動(dòng)性能分析2.4.1.1 縱向行駛穩(wěn)定性汽車起重機(jī)在行駛過程中，由于某種原因（如上坡）使其前輪（轉(zhuǎn)向輪）對(duì)地面的法向作用力為零時(shí)，則起重機(jī)前輪的偏轉(zhuǎn)不能確定起重機(jī)的行駛方向。此時(shí)，可以認(rèn)為車輛已失去穩(wěn)定性，無法控制其行駛方向。當(dāng)后輪（驅(qū)動(dòng)輪）對(duì)地面的法向作用力所引起的牽引力為零時(shí)（被下滑力抵消） ，車輛失去了形式能力，也破壞了行駛穩(wěn)定性。計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算與說明 結(jié)果21橫向行駛穩(wěn)定性圖 11-1 為起重機(jī)上坡行駛圖。此時(shí)可能失穩(wěn)，地面的反作用力 Z1=G1=0，由于上大坡，行駛速度低，不能做加速運(yùn)動(dòng)，故可以忽視一切慣性力和風(fēng)阻力。其各作用在后輪與地面接觸點(diǎn) O2為中心的力矩平衡如下： Z 1L+Ghgsina-GLcosa=0式中，G 為機(jī)械總重量，L2 為重心離后軸的距離。當(dāng) Z1=0 時(shí)，則 Ghgsina-GL2cosa=0.因此可能失去操縱穩(wěn)定的極限坡度為a0=arctanL2/hg另外，當(dāng)車輛下滑力接近于驅(qū)動(dòng)輪上的附著力時(shí)，車輛就不能上坡，驅(qū)動(dòng)輪就開始打滑，即Gsina=Z2（當(dāng)后輪為驅(qū)動(dòng)輪時(shí)）Gsina=（Z 1+Z2）=（Gcosa）（當(dāng)全輪驅(qū)動(dòng)時(shí)）綜上所知，a =arctan式中， 為附著系數(shù)，此處可用 0.70.8 代入。將上式綜合可得，汽車起重機(jī)行駛的穩(wěn)定條件為：L2/hg一般汽車起重機(jī)重心較低，均能滿足上述條件。2.4.1.2 橫向行駛穩(wěn)定性汽車起重機(jī)在彎道上或直線上轉(zhuǎn)向時(shí)常受到側(cè)向力，如離心力、橫向風(fēng)力等。起重機(jī)在側(cè)風(fēng)力作用下有時(shí)克服了車輪的附著力。從而產(chǎn)生側(cè)滑移，或?qū)④囕v橫向傾覆。圖 11-2 為起重機(jī)在橫向坡上等速轉(zhuǎn)向行駛受力圖在車輛重心上作用有兩個(gè)力，起重機(jī)自重力 G和；離心力 Pjy=GV2/gR，若 Zr=0，則車向左傾覆的極限條件為Tan0=（V 2/gR）h g-B/2/hg+V2/gR（ B/2）22計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算與說明 結(jié)果牽引計(jì)算從動(dòng)輪受力分析就是說橫向坡度角不得小于 0。 若在水平路面上（ 0=0） ，則當(dāng)轉(zhuǎn)彎半徑為 R 時(shí)，車輛轉(zhuǎn)向所允許的最大速度為 Vmax= 2gBh若在水平路面上（ 0=0） ，當(dāng)轉(zhuǎn)彎半徑為 R 時(shí)車輛不致側(cè)滑的允許最大速度為 maxV為了行駛安全，應(yīng)使側(cè)滑發(fā)生在翻車前，故應(yīng)使，這就是橫向行駛穩(wěn)定性的基本條件。式中，2BhgB 是輪距，一般硬路面的 取 0.70.8.因此一般汽車起重機(jī)均能滿足此公式。2.5 對(duì)整機(jī)進(jìn)行牽引計(jì)算1.對(duì)從動(dòng)輪進(jìn)行受力分析 fnnPQf式中：從動(dòng)輪上的滾動(dòng)阻力；fn從動(dòng)輪上的軸荷；按照底盤上所給的前橋軸荷計(jì)算， ；134.nRkN230xm計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算與說明 結(jié)果23主動(dòng)輪受力分析液壓系統(tǒng)型式從動(dòng)輪滾動(dòng)摩擦系數(shù)；nf查工程起重機(jī)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)P224 表 9-1，選輪胎型號(hào)：B-d/in 12.00-20，起重機(jī)橋負(fù)荷大，通常采用高壓輪胎。查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)P363 表 3-8-17，斷面寬度 280mm，外直徑 1073mm，充氣壓力0.32Mpa。查工程起重機(jī)械底盤構(gòu)造與設(shè)計(jì)P116 表 2-1-1，選擇密實(shí)非粘性土質(zhì)，通過插入法可查得從動(dòng)輪滾動(dòng)摩擦系數(shù) 黏著系數(shù)0.72nf則 3410.7245PQN2.對(duì)主動(dòng)輪進(jìn)行受力分析kfkTfkkfA式中切線牽引力；kP牽引力；主動(dòng)輪上的滾動(dòng)摩擦力；fk主動(dòng)輪上的軸荷，按底盤上給的最大軸荷計(jì)Q算 主動(dòng)輪上滾動(dòng)摩擦系數(shù)，kf knf則 76950.72540fkPf N對(duì)整機(jī)進(jìn)行受力分析： kTfkfnPP式中：工作阻力，對(duì)于汽車起重 。T 故： 540279kffnPk 45kffnTPN粘著力 769.6QT第三章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1液壓系統(tǒng)型式3.1.1 開式、閉式系統(tǒng)按油液循環(huán)方式不同，液壓系統(tǒng)可分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。2457fnPN540fkN2457T96NT計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算與說明 結(jié)果24開式系統(tǒng)是指液壓泵從油箱吸油，把壓力油輸給執(zhí)行元件，執(zhí)行元件排出的油則直接流回油箱(圖 3-la)。開式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，液壓油能夠得到較好的冷卻，油液中雜質(zhì)易沉淀，但油箱尺寸較大，空氣、臟物容易進(jìn)入系統(tǒng)中去，會(huì)導(dǎo)致工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的不平穩(wěn)。在實(shí)際應(yīng)用中多用于發(fā)熱較多的液壓系統(tǒng)，如具有節(jié)流調(diào)速回路的系統(tǒng)。閉式系統(tǒng)是指液壓泵的排油腔直接與執(zhí)行元件的進(jìn)油管相連，執(zhí)行元件的回油管直接與液壓泵的吸油管相連，油液在系統(tǒng)的管路中進(jìn)行封閉循環(huán)(圖 3-lb)。閉式系統(tǒng)油箱尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊、執(zhí)行元件回油管和液壓泵吸油腔直接連通，減少了空氣及臟物進(jìn)入系統(tǒng)的機(jī)會(huì)，但油液的冷卻條件差，需要輔助泵進(jìn)行換油冷卻和補(bǔ)償漏油，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。一般情況下，閉式系統(tǒng)中的執(zhí)行元件若采用雙作用單活塞桿液壓缸時(shí)，由于兩腔流量不等，在工作中會(huì)使功率利用下降。所以閉式系統(tǒng)的執(zhí)行元件一般為馬達(dá)。選用定量單泵開式系統(tǒng)計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算與說明 結(jié)果25單泵多泵系統(tǒng)節(jié)流控制系統(tǒng)3.1.2 單泵、多泵系統(tǒng)按系統(tǒng)中的液壓泵數(shù)量，液壓系統(tǒng)可分為單泵系統(tǒng)和多泵系統(tǒng)。單泵系統(tǒng)是指由一個(gè)液壓泵向一個(gè)或一組執(zhí)行元件供油的液壓系統(tǒng)單泵系統(tǒng)適合于不需要進(jìn)行多種復(fù)合動(dòng)作的工程機(jī)械，如推土機(jī)等鏟土運(yùn)輸機(jī)械的液壓系統(tǒng)。多泵系統(tǒng)是多個(gè)單泵系統(tǒng)的組合。每臺(tái)泵可以分別向各自回路中的執(zhí)行元件供油。每臺(tái)泵的功率是根據(jù)各自回路中的功率而定。例如:當(dāng)系統(tǒng)中只需要進(jìn)行單個(gè)動(dòng)作而又要充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率時(shí)，可采用合流供油方式，即幾個(gè)液壓泵流量同時(shí)供給一個(gè)執(zhí)行元件，這樣可使工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度加快。3.2液壓系統(tǒng)的控制3.2.1 定量節(jié)流控制系統(tǒng)定量系統(tǒng)是指采用定量泵的液壓系統(tǒng)。定量系統(tǒng)所用的液壓泵為齒輪泵、葉片泵或柱塞泵。由于定量泵，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，流量也一定。而壓力是根據(jù)工作循環(huán)中需要克服的最大阻力確定的，因此液壓系統(tǒng)工作時(shí)，液壓泵功率是隨工作阻力變化而變化的。在一個(gè)工作循環(huán)中液壓泵達(dá)到滿功率的情況是很少的，這就造成了發(fā)動(dòng)機(jī)的功率損耗。在定量系統(tǒng)中，執(zhí)行元件的速度是由控制元件以節(jié)流方式控制的，如圖3-la，泵輸出的流量一定，進(jìn)入油缸的油液流量大小由換向閥控制，當(dāng)需要控制液壓缸的速度時(shí)，操縱換向閥使閥芯與閥體之間的流油通道變小，從而減少計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算與說明 結(jié)果26變量系統(tǒng)各機(jī)構(gòu)油路組成及其特點(diǎn)流入液壓缸的油量，減少的部分通過溢流閥流回油箱，從而不可避免的造成能量損耗。定量節(jié)流控制系統(tǒng)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、控制方便、價(jià)格便宜、發(fā)動(dòng)機(jī)的功率有一定的損耗。3.2.2 變量系統(tǒng)變量系統(tǒng)是指采用變量泵的液壓系統(tǒng)。如變量系統(tǒng)中用到的恒功率控制的軸向柱塞泵。柱塞泵的功率調(diào)節(jié)器中控制活塞右面有壓力油作用，控制活塞左面有彈簧力作用，當(dāng)泵的出口壓力低于彈簧裝置的預(yù)緊壓力時(shí)，彈簧裝置未被壓縮，液壓泵擺角處于最大擺角位置，此時(shí)泵的排量最大。隨著液壓泵出口壓力的增高，彈簧被壓縮，液壓泵的擺角也就隨之減小，排量也隨之減少。當(dāng)液壓泵出口壓力大于起調(diào)壓力時(shí)，由于調(diào)節(jié)器中彈簧壓縮力與其行程有近似雙曲線的變化關(guān)系，因而在轉(zhuǎn)數(shù)恒定的情況下，液壓泵與流量也呈近似雙曲線關(guān)系，這樣液壓泵在調(diào)節(jié)范圍之內(nèi)始終保持恒功率特性。由于液壓泵工作壓力隨外載荷大小而變化，因此，可使工作機(jī)構(gòu)的速度隨外載荷的增大而變小，或隨外載荷的減小而增大，使發(fā)動(dòng)機(jī)功率在液壓泵調(diào)定范圍內(nèi)得到充分的利用。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)和制造工藝復(fù)雜、成本高。3.3液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)(一)各機(jī)構(gòu)油路組成及其特點(diǎn)QY10 型汽車起重機(jī)工作機(jī)構(gòu)包括起升機(jī)構(gòu)、臂架變幅機(jī)構(gòu)、臂架伸縮機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、液壓支腿等。各工作機(jī)構(gòu)油路組成及特點(diǎn)如下：計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算與說明 結(jié)果271.起升油路：用以提升和放下重物。應(yīng)具有：(1)一定的提升能力和提升速度。通常單繩速度在48-160m/min，卷筒的力矩應(yīng)能從零逐步增加到最大值。(2)工作平穩(wěn)，尤其重物下降時(shí)，應(yīng)防止由于載荷的自重作用導(dǎo)致超速降落。(3)微動(dòng)性能好，防止載荷就位時(shí)發(fā)生沖擊，微動(dòng)速度不大于 0.25-0.4m/min。(4)調(diào)速方便，能夠?qū)崿F(xiàn)重載低速、輕載高速的起升、下落功能。為滿足上述要求，起升油路應(yīng)具有下列特點(diǎn)：(1)在重物下降時(shí)有限速措施目前主要有兩種方法，用平衡閥限速及用單向節(jié)流閥和液控單向閥限速。平衡閥限速特點(diǎn)是工作平穩(wěn)，安全可靠，但能量損失大，并轉(zhuǎn)換成熱能使液壓系統(tǒng)油溫升高。單向節(jié)流閥和液控單向閥限速特點(diǎn)是元件簡單，體積小，安全可靠，能量損失低；但起閉動(dòng)作較快，使工作平穩(wěn)性較差?，F(xiàn)國內(nèi)主要采用平衡閥限速。(2)速度可調(diào)節(jié)調(diào)速方法有三種：一、調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)油門改變轉(zhuǎn)速，控制液壓泵輸出流量和控制換向閥節(jié)流開度的聯(lián)合調(diào)速。二、利用變量液壓馬達(dá)調(diào)速。三、通過多泵有級(jí)調(diào)速。(3)起升機(jī)構(gòu)用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)起升機(jī)構(gòu)的液壓馬達(dá)有高速和低速馬達(dá)之分，兩者各有利弊。目前國內(nèi)多采用前一種，因?yàn)槠涔に囆院?、性能穩(wěn)定、工作壽命長、制動(dòng)器尺寸小、價(jià)格較低。低速馬達(dá)因歷史較短、工藝性較差、國內(nèi)制造=1m0h28經(jīng)驗(yàn)不足、容積效率較低、價(jià)格較高等原因使用的較少，但它可直接驅(qū)動(dòng)卷筒，使起升機(jī)構(gòu)大為簡化。2.變幅油路：變幅機(jī)構(gòu)用以改變作業(yè)幅度和作業(yè)高度。要求能帶負(fù)載變幅，變幅動(dòng)作要平穩(wěn)可靠，變幅速度在 1.082.5rad/min 左右。由于落臂時(shí)與負(fù)載運(yùn)動(dòng)方向一致，有自動(dòng)增速的趨勢，要采取限速措施。變幅液壓缸有單缸、雙缸之分，單缸使用一個(gè)平衡閥，容易調(diào)整，結(jié)構(gòu)簡單；雙缸采用兩個(gè)平衡閥不易調(diào)整一致，很難保證同步，常在兩個(gè)液壓缸的進(jìn)油口用油管連通或借助臂架的剛度，保證雙缸同步。3.伸縮油路：臂架伸縮機(jī)構(gòu)主要用以改變作業(yè)高度和作業(yè)幅度以及減小起重運(yùn)輸狀態(tài)下整體長度，提高機(jī)動(dòng)能力。要求吊臂伸出作業(yè)時(shí)，伸縮液壓缸不能縮回，帶載回縮時(shí)，伸縮油缸不能超速縮回，所以也要有限速措施，設(shè)置平衡閥組成平衡回路。4.回轉(zhuǎn)油路：回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)用以改變工作方位?？紤]到載荷的擺動(dòng)會(huì)造成傾翻的危險(xiǎn)，對(duì)微動(dòng)性和平穩(wěn)性要求較高。液壓驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)有高速方案和低速方案之分。高速方案采用高速液壓馬達(dá)，通過減速裝置降速，增大扭矩，以驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)；低速方案采用低速液壓馬達(dá)以驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)。5.支腿油路：液壓支腿在起重機(jī)工作時(shí)，支撐著整個(gè)機(jī)重和外載荷重量，要求安全可靠。如發(fā)生支腿自鎖，就有使整個(gè)起重機(jī)傾翻的危險(xiǎn)。因此在支腿油計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算與說明 結(jié)果29液壓系統(tǒng)壓力的選擇液壓系統(tǒng)型式的選擇油路組合路上設(shè)置雙向液壓鎖元件，且直接安裝在垂直液壓缸上，防止管路破壞或液壓缸活塞密封圈損壞時(shí)可能發(fā)生的事故。為了提高效率及整機(jī)調(diào)平需要，單個(gè)水平液壓缸、垂直液壓缸即可同時(shí)伸縮又可單獨(dú)伸縮。(二)液壓系統(tǒng)壓力選擇汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)有向高壓發(fā)展的趨勢，但液壓元件在克服漏油、軟管爆破方面存在一定的困難，特別是大直徑的軟管困難更大，同時(shí)考慮齒輪泵的額定壓力在 22MPa 左右，現(xiàn)多采用系統(tǒng)壓力為 16MPa。(三)液壓系統(tǒng)型式的選擇考慮 QY10 型汽車起重機(jī)起重噸位比較小，系統(tǒng)最大工作壓力要求不高，采用單個(gè)齒輪泵就能比較好的滿足使用要求，因此采用單泵系統(tǒng)。在變量系統(tǒng)中，雖然發(fā)動(dòng)機(jī)功率在液壓泵調(diào)定范圍內(nèi)可得到充分的利用，但是其成本太高，性能價(jià)格比體現(xiàn)得不明顯。而定量系統(tǒng)中，用控制油門大小來改變發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速所得到的變量與控制換向閥開度進(jìn)行旁路節(jié)流相結(jié)合可獲得適當(dāng)范圍的無級(jí)調(diào)速，能滿足起重機(jī)微調(diào)性能的要求，其性能價(jià)格比與變量系統(tǒng)比要高。開式系統(tǒng)與閉式系統(tǒng)相比結(jié)構(gòu)簡單，液壓油能夠得到較好的冷卻，油液中雜質(zhì)易沉淀，價(jià)格便宜，便于維修而選用。綜上所述，系統(tǒng)選用定量一單泵一開式系統(tǒng)。（四)油路組合QY10 汽車起重機(jī)要求各機(jī)構(gòu)獨(dú)立工作，因此液壓S=2.2mm計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算與說明 結(jié)果30系統(tǒng)采用串連方式，液壓系統(tǒng)圖見圖 3.2（液壓系統(tǒng)圖） ，液壓原理圖說明如下：液壓泵從油箱吸油首先通過下車的三位四通換向閥進(jìn)入水平支腿油缸，水平支腿油缸完全伸出后，使三位四通換向閥恢復(fù)中位。分別操縱控制四個(gè)垂直支腿的三位四通換向閥完成垂直支腿的伸出，然后手動(dòng)操縱使換向閥恢復(fù)中位。在此過程中，可以隨時(shí)手動(dòng)控制換向閥，控制支腿伸縮，保證整車的平衡。垂直支腿油路中使用了雙向液壓鎖，防止起重機(jī)工作時(shí)發(fā)生支腿縮回的現(xiàn)象。雙向液壓鎖的作用機(jī)理，雙向液壓鎖是兩個(gè)串連的液控單向閥，液控單向閥的控制油口達(dá)到一定壓力后，就能反向流通。當(dāng)控制油口接油箱即控制壓力接近零時(shí)，就很難實(shí)現(xiàn)反向開啟，此時(shí)該液控單向閥就只能正向流通，達(dá)到了鎖死油路的目的。起重機(jī)支腿達(dá)到工作位置后，液壓油通過中央回轉(zhuǎn)接頭進(jìn)入上車的換向閥，上車各個(gè)工作機(jī)構(gòu)是串連的，在控制室操縱換向閥就能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。在起升、變幅、動(dòng)臂伸縮油路中使用了平衡閥，保證動(dòng)臂不會(huì)在自身重力下失去控制而快速下落、起升、回轉(zhuǎn)、變幅、動(dòng)臂伸縮。=21計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算與說明 結(jié)果31支腿油路的設(shè)計(jì) 3.4 支腿油路的設(shè)計(jì)在 QY10 型汽車起重機(jī)中各機(jī)構(gòu)的工作載荷、運(yùn)動(dòng)速度和工作頻率程度差別較大，為了更好的利用和分配動(dòng)力及實(shí)現(xiàn)動(dòng)作組合和調(diào)速，要采用并聯(lián)油路根據(jù)以上設(shè)計(jì) QY10 型汽車起重機(jī)支腿機(jī)構(gòu)液壓原理如圖示支腿油路設(shè)計(jì)見圖 3-1 下車組合操縱閥由溢流閥、換向閥和四片選擇閥組成。溢流閥控制泵和支腿油路的最大工作壓力，它的調(diào)定壓力為 16MPa?，F(xiàn)以一組水平液壓缸和垂直液壓缸動(dòng)作為例，說明支腿回路動(dòng)作原理：搬動(dòng)選擇閥、換向閥至下閥，泵高壓油經(jīng)換向閥、選擇閥至水平液壓缸無桿腔，水平液壓缸伸出，待水平液壓缸全伸出后搬動(dòng)換向閥至上位，垂直液壓缸伸出；若收支腿時(shí)先后搬動(dòng)選擇閥、換向閥至上位，計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算與說明 結(jié)果