2706 高空作業(yè)車液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2706 高空作業(yè)車液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì),高空作業(yè),液壓,系統(tǒng),設(shè)計(jì) 高空作業(yè)車液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要高空作業(yè)車是將高空作業(yè)人員和必要的工具送至空中，并提供工作人員空中作業(yè)場所的機(jī)械。起重機(jī)是一種能在一定范圍內(nèi)垂直起升和水平移動物品的機(jī)械，動作間歇性和作業(yè)循環(huán)性是起重機(jī)工作的特點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)以徐州海倫哲工程機(jī)械有限公司研制開發(fā)的“GKZ14型高空作業(yè)車”為研究對象，對該車上的液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。此型號高空作業(yè)車除高空作業(yè)機(jī)構(gòu)外還設(shè)有起重裝置，一機(jī)多用。高空作業(yè)部分主要是指控制上下臂變幅運(yùn)動的液壓缸，控制上下臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動的液壓馬達(dá)。起重部分主要是控制伸縮臂伸縮運(yùn)動的液壓缸，以及控制起重鋼絲繩收進(jìn)放出的液壓馬達(dá)。本文著重高空作業(yè)機(jī)構(gòu)的變幅液壓缸和回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)設(shè)計(jì)，簡略起重機(jī)構(gòu)。文中詳細(xì)記錄了高空作業(yè)機(jī)構(gòu)上臂液壓缸的設(shè)計(jì)過程,簡略設(shè)計(jì)下臂液壓缸以及起重機(jī)構(gòu)部分的伸縮液壓缸;記錄了高空作業(yè)部分回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的液壓馬達(dá)和起重部分起升機(jī)構(gòu)的液壓馬達(dá)的設(shè)計(jì)選型過程，以及液壓泵，油箱的選型過程。在確定液壓系統(tǒng)元件參數(shù)的基礎(chǔ)上，完成了液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算。關(guān)鍵詞: 高空作業(yè)車；起重機(jī)構(gòu)；液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)；液壓缸；液壓馬達(dá)AbstractThe aerial platform vehicle sends high rise operation personnel and the tool of the necessity to the air, and provide the staff member with the high rise operation amenity machine.The derrick is a kind of machine that cans be perpendicular in the certain scope to rise to rise to move a product with level, the action by fits and starts and the homework circulation are the characteristicses of the derrick work, can press the main use and the structure characteristic classification.The high rise operation mechanism mainly is the fluid cylinder that the control points a top and bottom arm to luffe, and the hydranlic moter to control top and bottom arm turns around.Jack mechanism mainly is a control flexible sport of flexible arm of the liquid press an urn, rise a heavy steel wire rope to accept into let out of the liquid press motor.This text emphasizes high rise operation mechanism to become a liquid to press an urn and turns round design, Chine is a jack mechanism slightly.Recorded high empty homework organization parts of upper arm liquids to press the design process of the urn in detail in the text, Chien designed slightly the arm liquid press the flexible liquid of the urn and the jack mechanism part to press an urn.It recorded high rise operation mechanism to turn round the liquid of the organization to press motor and rise heavy part to rise to rise the design that the liquid of the organization presses motor to choose a process in the text, and the liquid press a pump, the fuel tank chooses a process.Base on the system component parameter in hydranlic , completed the designion and calculation of the hydranlic system.Keywords: aerial platform vehicle;jack mechanism ;hydranlic system design;fluid cylinder;hydrauhc motor.前 言高空作業(yè)車和起重機(jī)都廣泛應(yīng)用在船舶、建筑、市政建設(shè)、消防、港口等行業(yè)，有著廣闊的發(fā)展前景。本次設(shè)計(jì)以徐州海倫哲工程機(jī)械有限公司研制開發(fā) “GKZ14型高空作業(yè)車” 為研究對象，對該車上的液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。此型號高空作業(yè)車除高空作業(yè)機(jī)構(gòu)外還設(shè)有起重裝置，一機(jī)多用。液壓傳動是以流體（液壓液）作為工作介質(zhì)對能量進(jìn)行傳遞和控制的一種傳動形式，對于機(jī)械傳動來說，它是一門新技術(shù)。但如從1650年帕斯卡提出靜壓傳遞原理，1850年開始英國將帕斯卡原理先后應(yīng)用于液壓起重機(jī)、壓力機(jī)等算起，也已有二三百年的歷史了。而液壓傳動在工業(yè)上的真正推廣使用，則是在20世紀(jì)中葉以后的事。近幾十年來，隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，且滲透到液壓技術(shù)之中并與之緊密結(jié)合，使其應(yīng)用領(lǐng)域遍及到各個工業(yè)部門，已成為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化、提高勞動生產(chǎn)率等必不可少的重要手段之一。本文共分六章，主要內(nèi)容有：高空作業(yè)車發(fā)展?fàn)顩r；課題來源；液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述；液壓系統(tǒng)的構(gòu)成；主要工作機(jī)構(gòu)液壓回路的設(shè)計(jì)；整體液壓回路設(shè)計(jì)；上臂油缸的設(shè)計(jì)計(jì)算；下臂油缸的設(shè)計(jì)計(jì)算；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓馬達(dá)設(shè)計(jì)；伸縮機(jī)構(gòu)液壓缸設(shè)計(jì)；起升機(jī)構(gòu)液壓馬達(dá)設(shè)計(jì)計(jì)算等。其中著重高空作業(yè)機(jī)構(gòu)的變幅液壓缸和回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)設(shè)計(jì)，簡略起重機(jī)構(gòu)的伸縮液壓缸和起升液壓馬達(dá)。液壓部分的設(shè)計(jì)計(jì)算主要要考慮動作的實(shí)現(xiàn)、泄漏、安全、經(jīng)濟(jì)性等方面的問題，由于時(shí)間能力等方面的限制，在此次實(shí)際過程中考慮的問題不是很周全。在設(shè)計(jì)過程中，以《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊4》、《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊》為根本，參考相關(guān)方面的教材、書籍以及論文。在此次設(shè)計(jì)中，遇到很多問題，動作的實(shí)現(xiàn)，油路的設(shè)計(jì)，液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)矩的計(jì)算等，在指導(dǎo)老師蔣紅旗老師的指導(dǎo)和幫助下，順利解決了這些問題，在此謹(jǐn)致忠心的感謝。由于學(xué)生水平有限，本文錯誤之處和不妥之處必定不少，敬請老師批評指正。第 1章 緒 論1.1 高空作業(yè)車的發(fā)展?fàn)顩r高空作業(yè)車是用于電力、通信線路工程安裝和維修的專用車輛。作為一種工程機(jī)械設(shè)備，目前廣泛應(yīng)用在船舶、建筑、市政建設(shè)、消防、港口等行業(yè)，有著廣闊的發(fā)展前景。我國高空作業(yè)機(jī)械的生產(chǎn)于20世紀(jì)70年代末開始起步，發(fā)展較快。現(xiàn)今，高空作業(yè)車已發(fā)展到其作業(yè)高度最高已到達(dá)72m(BRONTO公司生產(chǎn))，且作業(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。在高空作業(yè)車輛中,空中作業(yè)的人機(jī)安全是十分重要的。隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的快速發(fā)展，國內(nèi)外起重機(jī)市場對起重機(jī)大型產(chǎn)品的需求越來越大；我國近幾年來通過實(shí)行積極的財(cái)政政策和內(nèi)需拉動等手段，加強(qiáng)和改善宏觀調(diào)控，集中必要力量建設(shè)一批大型工程，液壓汽車起重機(jī)和高空作業(yè)車將有廣闊的應(yīng)用前景，將產(chǎn)生巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益。目前國內(nèi)使用的高空作業(yè)車大多采用吊籃式車輛, 工作時(shí)需設(shè)有專用支腿, 且在設(shè)計(jì)中必須考慮其穩(wěn)定性。而直升式高空作業(yè)車無需專用支腿, 工作相對穩(wěn)定可靠, 已逐步在城市的通信、電纜的安裝和維護(hù)作業(yè)中得到應(yīng)用 [1]。高空作業(yè)車輛升降機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定可靠是實(shí)現(xiàn)安全作業(yè)的必要條件之一,這類設(shè)備的升降機(jī)構(gòu)大多采用臂式(如市政工程車輛、汽車起重機(jī)、飛機(jī)除冰車等)或剪式(如飛機(jī)食品車、殘疾旅客登機(jī)車等) 升降機(jī)構(gòu),采用液壓缸作為升降驅(qū)動力,液壓缸需要隨升降機(jī)構(gòu)運(yùn)動,因此液壓缸與液壓主回路須使用液壓膠管連接。此時(shí)液壓缸既作為升降時(shí)的動力,又作為施工作業(yè)時(shí)升降機(jī)構(gòu)的支撐構(gòu)件,因此液壓缸及其連接管路對于整個系統(tǒng)安全起著非常重要的作用。1.2 課題的來源和意義本課題以徐州海倫哲工程機(jī)械有限公司研制開發(fā) “GKZ14型高空作業(yè)車” 為研究對象，對該車上的液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。此型號高空作業(yè)車除高空作業(yè)機(jī)構(gòu)外還設(shè)有起重裝置，一機(jī)多用。液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)在高空作業(yè)車的設(shè)計(jì)里占重要地位，例如起重工件裝置主要由起升，變幅，吊臂升縮和回轉(zhuǎn)等機(jī)構(gòu)組成，這些機(jī)構(gòu)都靠液壓系統(tǒng)驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)作業(yè)要求。液壓系統(tǒng)元件的類型可分為動力元件，控制元件，執(zhí)行元件，輔助元件等 [2]。隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的快速發(fā)展，國內(nèi)外起重機(jī)市場和高空作業(yè)車市場對這兩種產(chǎn)品的需求越來越大，我國近年來通過實(shí)行積極的財(cái)政政策和內(nèi)需拉動等手段，加強(qiáng)和改善宏觀調(diào)控，集中必要力量建設(shè)一批大型工程，“GKZ14型高空作業(yè)車”將有廣闊的應(yīng)用前景，將產(chǎn)生巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益。液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)在整個高空作業(yè)車的設(shè)計(jì)里具有重要的意義，它使整個機(jī)器實(shí)現(xiàn)自動化。其中安全性等方面的考慮，設(shè)計(jì)更是減少了故障的發(fā)生，相當(dāng)程度上確保運(yùn)行該高空作業(yè)車的工人的安全。1.3 基本參數(shù)及主要技術(shù)性能指標(biāo)作業(yè)車行駛狀態(tài)主要技術(shù)參數(shù)（表一）：數(shù)值類別 項(xiàng)目 單位江鈴（五十鈴） 躍進(jìn)總長 m7170 ?總寬 1942 1952尺寸參數(shù)總高 2860乘坐人數(shù)（含駕駛員） 人 6總質(zhì)量 kg4370 5020前橋 1720 1980質(zhì)量參數(shù)軸荷 后橋 k2650 3040最高行駛速度 hm/ 90 80 縱向通過角 027 ?橫向通過角 017 ?最小離地間隙 m190接近角 022 30行駛參數(shù)離去角 12 13（表一）作業(yè)車作業(yè)狀態(tài)主要技術(shù)參數(shù)（見表二）：類 別 項(xiàng) 目 單 位 數(shù) 據(jù)平臺額定載荷 kg200平臺最大作業(yè)高度 m14平臺最大作業(yè)高度時(shí)作業(yè)幅度 1.9平臺最大作業(yè)幅度 5.6平臺最大作業(yè)幅度時(shí)作業(yè)高度 7.7最大起重量 kg1300最大起升高度 m9回轉(zhuǎn)速度 in/r0--2收 S80?支腿收放時(shí)間 放80下臂變幅時(shí)間 40上臂變幅時(shí)間 S40?伸縮臂全伸時(shí)間 30主要性能參數(shù)單繩起升速度 min/0--40(表二)高空作業(yè)車平臺作業(yè)工作狀態(tài)圖：（圖 1.1）第 2章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 液壓系統(tǒng)的構(gòu)成 GKZ系列車型采用折疊式工作臂結(jié)構(gòu)，工作裝置為液壓驅(qū)動，360 全回轉(zhuǎn)。除高空作0業(yè)機(jī)構(gòu)外，GKZ 系列車型還設(shè)有起重裝置，一機(jī)多用。該系列車分為底盤（簡稱下車）和起重工作裝置、高空作業(yè)裝置（簡稱上車）兩大部分。底盤的作用在于轉(zhuǎn)移整機(jī)裝置的作業(yè)場所，在起重或高空作業(yè)時(shí)用于支承上車，保持整機(jī)的穩(wěn)定。起重工作裝置和高空作業(yè)裝置主要由起升、變幅、吊臂伸縮和回轉(zhuǎn)等機(jī)構(gòu)組成，起升機(jī)構(gòu)和吊臂伸縮機(jī)構(gòu)屬于起重裝置部分, 變幅機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)屬于高空作業(yè)裝置部分，這些機(jī)構(gòu)都靠液壓系統(tǒng)驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)作業(yè)要求。液壓系統(tǒng)元件按構(gòu)成類型可以分為動力元件、執(zhí)行元件和輔助元件等。在此次液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，將構(gòu)成作業(yè)車主要工作機(jī)構(gòu)的液壓回路分成起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、吊臂伸縮機(jī)構(gòu)和支腿收放這幾部分。其中起升機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由液壓馬達(dá)控制，吊臂伸縮機(jī)構(gòu)和上下吊臂的變幅由液壓缸控制,在此次設(shè)計(jì)中主要是對這兩部分進(jìn)行液壓設(shè)計(jì)，而支腿是用于支撐整機(jī)，同時(shí)調(diào)整整機(jī)平衡，支腿收放部分的液壓設(shè)計(jì)在此次設(shè)計(jì)中不加以考慮。2.2液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述液壓系統(tǒng)有傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)之分,本次設(shè)計(jì)中所說的系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是針對傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)而言,主要是確定整個高空作業(yè)車的液壓回路,以及其間主要執(zhí)行元件、控制元件等的主要尺寸和基本性能參數(shù)。其實(shí)從結(jié)構(gòu)組成和工作原理來看，傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)并無本質(zhì)上的區(qū)別，僅僅一類以傳遞動力為主，追求傳動特性的完善，其執(zhí)行元件用來驅(qū)動某個控制元件的操縱裝置（例如液壓泵、液壓馬達(dá)的變量機(jī)構(gòu)、控制閥的閥心等）而已。因此，傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容和方法只需略做調(diào)整，即可直接用于控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)除應(yīng)滿足主機(jī)要求的功能和性能外，還必須考慮符合質(zhì)量輕、體積小、成本低、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、使用維護(hù)方便等一般要求及工作可靠這一特別重要的要求。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)，可以是充分發(fā)揮其組成元件的工作性能，也可以是著重追求其工作狀態(tài)的絕對可靠。前者著眼于效能，后者著眼于安全；實(shí)際的設(shè)計(jì)工作則常常是這兩種觀點(diǎn)不同程度的組合，考慮具體要求不同而有所側(cè)重 [3]。2.3 設(shè)計(jì)依據(jù)此次液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)以徐州海倫哲工程機(jī)械有限公司研制開發(fā) “GKZ14 型高空作業(yè)車”為模版，主要依據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 4》里液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟和方法 [4]，以及《起重機(jī)機(jī)設(shè)計(jì)手冊》里起重機(jī)液壓部分設(shè)計(jì)步驟和方法。2.4 主要機(jī)構(gòu)簡述一 高空作業(yè)工作臂高空作業(yè)工作臂包括上臂和下臂。行駛狀態(tài)時(shí)，兩節(jié)工作臂折疊在一起，進(jìn)行高空作業(yè)時(shí)，兩節(jié)工作臂分別由上下臂油缸舉升伸展至一定角度，將工作人員送至工作位置。上臂和下臂、下臂和轉(zhuǎn)臺鉸接處設(shè)有專門的滑動軸承,保證工作臂轉(zhuǎn)動時(shí)阻力小,運(yùn)動平穩(wěn)。二 起重工作臂起重工作臂由基本臂和伸縮臂組成。高空作業(yè)工作臂兼做起重基本臂。伸縮臂由伸縮油缸控制，不工作時(shí)，回縮至基本臂內(nèi)部，進(jìn)行起重作業(yè)時(shí)，伸縮臂根據(jù)需要的起重幅度和起升高度進(jìn)行伸縮。三 工作平臺（工作吊籃）工作平臺的作用是將高空作業(yè)人員和必要的工具送至空中，并作為工作人員空中作業(yè)的場所。GKZ 系列車型的工作平臺采用鋼管焊接框架結(jié)構(gòu)，周圍設(shè)有護(hù)欄，右側(cè)護(hù)欄開有側(cè)門，方便人員進(jìn)出，平臺底板采用防滑的花紋鋁板，平臺周圈下部設(shè)有護(hù)圍，防止工具和其它物品掉落。四 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由液壓馬達(dá)、回轉(zhuǎn)減速機(jī)以及回轉(zhuǎn)小齒輪、回轉(zhuǎn)支承等組成。進(jìn)行回轉(zhuǎn)時(shí)，液壓馬達(dá)輸出動力，通過回轉(zhuǎn)減速機(jī)減速后帶動輸出軸上的小齒輪旋轉(zhuǎn)，小齒輪與回轉(zhuǎn)支承的齒圈嚙合，由于回轉(zhuǎn)支承的齒圈與車架剛性連接，因而回轉(zhuǎn)減速機(jī)帶動與之相連的轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)。五 起升機(jī)構(gòu)起升機(jī)構(gòu)由液壓馬達(dá)和起升減速機(jī)組成。其工作原理是：起升液壓馬達(dá)驅(qū)動起升減速機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動滾筒將鋼絲繩收進(jìn)或放出，實(shí)現(xiàn)重物的提升和下降。六 動力系統(tǒng)GKZ系列作業(yè)車高空作業(yè)和起重作業(yè)動力源為底盤發(fā)動機(jī)，其動力由取力器從底盤變速箱取出。取力器和變速箱之間的動力傳遞由機(jī)械式操縱系統(tǒng)控制，平時(shí)取力器與變速箱取力齒輪處于斷開狀態(tài)，當(dāng)進(jìn)行高空作業(yè)或起重作業(yè)時(shí)，操縱拉桿使取力器的滑移齒輪與變速箱的輸出取力齒輪嚙合，取力器輸出軸帶動油泵工作，從而將發(fā)動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)為液壓能，為系統(tǒng)提供動力。在行駛狀態(tài)時(shí)，務(wù)必將取力器脫開。七 中心回轉(zhuǎn)接頭 中心回轉(zhuǎn)接頭由導(dǎo)電滑環(huán)、液壓滑環(huán)兩部分組成，它的作用是當(dāng)作業(yè)車進(jìn)行回轉(zhuǎn)動作時(shí)，作業(yè)車轉(zhuǎn)動部分與固定部分的電路及液壓油路始終暢通。八 液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng)采用定量齒輪泵供油，系統(tǒng)工作壓力為 16MPa，油路中設(shè)有安全溢流閥，保證系統(tǒng)安全。液壓系統(tǒng)通過電液比例流量閥對工作臂油缸、回轉(zhuǎn)馬達(dá)和卷揚(yáng)馬達(dá)供油，供油量大小由比例閥控制，輸出流量和負(fù)荷變化無關(guān)，可使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定的工作速度，并且能夠?qū)崿F(xiàn)無級調(diào)速。系統(tǒng)工作壓力由電磁溢流閥調(diào)定。支腿的收放由下車多路換向閥控制，下車多路換向閥可對個支腿的進(jìn)回油分別控制，因此各支腿的伸縮量均可單獨(dú)調(diào)節(jié)，使作業(yè)車能適應(yīng)不同的路面狀況。為了增加液壓系統(tǒng)的安全性，在下車附設(shè)了手動泵作為應(yīng)急液壓源，當(dāng)主動力源發(fā)生故障時(shí)，可用手動泵壓桿操縱手動泵收回工作臂。九 電器系統(tǒng)電氣系統(tǒng)包括示廊燈、警示燈、照明燈（可選件）等燈具、上臂限位系統(tǒng)、下臂限位系統(tǒng)、上下車互鎖系統(tǒng)、蜂鳴器、轉(zhuǎn)臺控制箱和吊籃控制箱等部分。示廊燈和汽車行車燈并聯(lián)，表示該車的輪廓。警示燈為夜間工作時(shí)顯示吊籃位置，提醒過往車輛和行人。照明燈在夜間工作時(shí)起照明作用。當(dāng)支腿油缸支起，下臂離開原始位置后，系統(tǒng)自動切斷支腿油缸的回油油路，確保高空作業(yè)時(shí)支腿油缸不會因誤操作而收回。上、下臂限位行程開關(guān)限制上、下臂最大仰角，當(dāng)工作臂舉升至最大仰角時(shí)，行程開關(guān)自動接通蜂鳴器，提醒操作者注意，同時(shí)系統(tǒng)切斷油缸進(jìn)油路，使工作臂不能繼續(xù)舉升，但工作臂的下落不受影響。蜂鳴器受蜂鳴器按鈕和上、下臂限位行程開關(guān)控制，在作業(yè)車開始作業(yè)及工作臂處于極限位置時(shí)起警示作用。轉(zhuǎn)臺控制箱與吊籃控制箱的設(shè)置，使得全車即可在轉(zhuǎn)臺處操作，又可在吊籃處操作，兩處操作具有互鎖功能，不能在兩處同時(shí)對高空作業(yè)車進(jìn)行操作。2.5 主要工作機(jī)構(gòu)液壓回路的設(shè)計(jì)2.5.1高空作業(yè)車起升機(jī)構(gòu)的液壓回路設(shè)計(jì)(1) 動作分析起升機(jī)構(gòu)由液壓馬達(dá)和起升減速機(jī)組成。起升液壓馬達(dá)驅(qū)動起升減速機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動滾筒將鋼絲繩收進(jìn)或放出，實(shí)現(xiàn)重物的提升和下降。(2) 液壓回路設(shè)計(jì)(圖 2.5.1)1—液壓泵；2—油缸；3—換向閥；4—梭閥；5—單向節(jié)流閥；6--制動器液壓缸；7—平衡閥；8—起升機(jī)構(gòu)液壓馬達(dá)。換向閥：利用閥心在閥體中的相對運(yùn)動，使流液的通路接通、關(guān)斷，或改變流動方向，從而使執(zhí)行元件啟動、停止或改變運(yùn)動方向。梭閥：梭閥相當(dāng)于有兩個單向閥組合而成，有兩個輸入口和一個輸出口，在液壓回路中起邏輯“或”的作用。單向節(jié)流閥：正向流動時(shí)起單向閥作用，反向流動時(shí)起節(jié)流閥作用。平衡閥：可使運(yùn)動速度不受載荷變化的影響，保持穩(wěn)定，附加的單向閥功能，密封性好，在管路損壞或制動失靈時(shí)，可防止重物自由下落造成事故。制動器：制動器一般都采用常閉式，即向制動器供壓力油時(shí)，制動器打開，反之，則在彈簧力作用下使馬達(dá)制動 [5]。以下開始分析動作控制過程：如圖(2.5.1)所示，換向閥 3置于右位時(shí)，壓力油經(jīng)梭閥 4、單向節(jié)流閥 5進(jìn)入制動器液壓缸 6，制動器松開。液壓油同時(shí)經(jīng)平衡閥 7中的單向閥進(jìn)入起升機(jī)構(gòu)液壓馬達(dá) 8，驅(qū)動其轉(zhuǎn)動，使吊重起升?？繂蜗蚬?jié)流閥 5的節(jié)流作用，制動器松開較起升機(jī)構(gòu)液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)滯后，避免吊重在起升驅(qū)動力矩未充分建立前下溜（“溜鉤” ） 。換向閥 3置于左位時(shí)，液壓油直接進(jìn)入起升機(jī)構(gòu)液壓馬達(dá)的另一腔，同時(shí)經(jīng)梭閥 4、單向節(jié)流閥 5進(jìn)入制動器液壓缸 6，松開制動器，液壓馬達(dá)反轉(zhuǎn)，吊重放下。此時(shí)，平衡閥 7的遠(yuǎn)控口受到壓力油的作用，推動平衡閥的閥芯，調(diào)節(jié)其開度，使吊重平穩(wěn)下落。換向閥 3處在中位時(shí)，整個回路卸荷，制動器液壓缸 6在自身彈簧和單向節(jié)流閥 5的作用下迅速剎住液壓馬達(dá)。這樣，即使液壓馬達(dá)有內(nèi)泄露也能保證吊重被迅速制動住，實(shí)現(xiàn)空中可靠懸?；蚓臀?。(3) 優(yōu)缺點(diǎn)分析這種液壓回路只能靠調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和換向閥開度的節(jié)流作用來調(diào)速，調(diào)速范圍小，能耗大，但它簡單，容易配置，適宜用于這種中小型起重車。2.5.2高空作業(yè)車吊臂伸縮機(jī)構(gòu)液壓回路設(shè)計(jì)(1) 動作分析該高空作業(yè)車工作下臂兼做起重基本臂，伸縮臂由伸縮油缸控制，不工作時(shí)，回縮至基本臂內(nèi)部，進(jìn)行起重作業(yè)時(shí)，伸縮臂根據(jù)需要的起重幅度和起升高度進(jìn)行伸縮。該伸縮臂式起重機(jī)可采用單液壓缸或雙液壓缸變軸，變幅機(jī)構(gòu)由液壓馬達(dá)驅(qū)動，其液壓回路與起升機(jī)構(gòu)相同。(2) 液壓回路設(shè)計(jì)此處吊臂伸縮機(jī)構(gòu)的液壓回路設(shè)計(jì)省略。2.5.3高空作業(yè)車回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓回路(1) 動作分析進(jìn)行回轉(zhuǎn)時(shí)，液壓馬達(dá)輸出動力，通過回轉(zhuǎn)減速機(jī)減速后帶動輸出軸上的小齒輪旋轉(zhuǎn)，小齒輪與回轉(zhuǎn)支承的齒圈嚙合，由于回轉(zhuǎn)支承的齒圈與車架剛性連接，因而回轉(zhuǎn)減速機(jī)帶動與之相連的轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn) [6]。(2) 液壓回路設(shè)計(jì) （圖 2.5.2）電磁換向閥：電磁換向閥借助于電磁鐵吸力推動閥心動作來改變流液流向。梭閥：梭閥相當(dāng)于有兩個單向閥組合而成，有兩個輸入口和一個輸出口，在液壓回路中起邏輯“或”的作用。單向節(jié)流閥：正向流動時(shí)起單向閥作用，反向流動時(shí)起節(jié)流閥作用。制動器：制動器一般都采用常閉式，即向制動器供壓力油時(shí)，制動器打開，反之，則在彈簧力作用下使馬達(dá)制動。控制過程分析如下：如圖(2.5.2)所示，換向閥置于右位時(shí)，壓力油經(jīng)梭閥進(jìn)入制動器液壓缸，制動器松開。液壓油同時(shí)經(jīng)平衡閥中的單向閥進(jìn)入回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓馬達(dá)，驅(qū)動其轉(zhuǎn)動，使吊臂回轉(zhuǎn)。換向閥置于左位時(shí)，液壓油經(jīng)單向節(jié)流閥進(jìn)入回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓馬達(dá)的另一腔，同時(shí)經(jīng)梭閥進(jìn)入制動器液壓缸，松開制動器，液壓馬達(dá)反轉(zhuǎn)。換向閥處在中位時(shí)，整個回路卸荷，制動器液壓缸在自身彈簧的作用下迅速剎住液壓馬達(dá)。這樣，即使液壓馬達(dá)有內(nèi)泄露也能保證吊臂被迅速制動住 [13]。2.5.4高空作業(yè)車變幅機(jī)構(gòu)液壓回路設(shè)計(jì)(1) 動作分析行駛狀態(tài)時(shí)，兩節(jié)工作臂折疊在一起，進(jìn)行高空作業(yè)時(shí)，兩節(jié)工作臂分別由上下臂油缸舉升升展至一定家度，將工作人員送至工作位置。上臂和下臂、下臂和轉(zhuǎn)臺鉸接處均設(shè)有專門的滑動軸承，保證工作臂轉(zhuǎn)動時(shí)阻力小，運(yùn)動平穩(wěn)。(2) 液壓回路設(shè)計(jì)： (圖 2.5.3)電磁換向閥：電磁換向閥借助于電磁鐵吸力推動閥心動作來改變流液流向。平衡閥：可使運(yùn)動速度不受載荷變化的影響，保持穩(wěn)定，附加的單向閥功能，密封性好，在管路損壞或制動失靈時(shí)，可防止重物自由下落造成事故。以下簡述動作分析過程：因?yàn)樯舷卤鄣囊簤涸O(shè)計(jì)很相似，所以分開分析。先看左邊液壓缸的控制過程。如上圖所示，當(dāng)電磁換向閥置于左位時(shí)，油液經(jīng)過左邊單向節(jié)流閥的單向閥部分到達(dá)平衡閥，再經(jīng)過平衡閥到液壓缸的左腔，推動活塞桿向外運(yùn)動。而右腔的油液則從右邊的平衡閥到右邊的節(jié)流閥再流出。當(dāng)電磁換向閥置于右位時(shí)，油液經(jīng)右邊的單向節(jié)流閥和平衡閥到達(dá)液壓缸的右腔，推動活塞桿向左運(yùn)動，左腔的油液的經(jīng)左邊的平衡閥和單向節(jié)流閥流出。當(dāng)電磁換向閥處于中位時(shí)，液壓缸不運(yùn)動 [13]。右邊液壓缸的控制過程如上。2.6 整體液壓回路設(shè)計(jì)結(jié)合以上能滿足起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、吊臂伸縮機(jī)構(gòu)動作要求的液壓回路,完成整體液壓回路設(shè)計(jì)。如下圖（2.6.1）所示,分析運(yùn)動控制過程。(圖 2.6.1)總圖分析：圖中虛線部分是屬于控制油路。聯(lián)結(jié)兩個液壓馬達(dá)然后通回油箱的虛線是防止泄漏的。由于液壓馬達(dá)本身沒有密封裝置，它靠馬達(dá)外殼將泄漏的液壓油聚集起來，然后通過細(xì)管送回油箱。單向節(jié)流閥，正向流動時(shí)起單向閥作用，反向流動時(shí)起節(jié)流閥作用。流液正向通過時(shí)可以順利通過該閥，反向通過時(shí)，則可根據(jù)調(diào)節(jié)節(jié)流閥節(jié)流口面積的方法來控制通過閥的流量，從而達(dá)到控制液壓缸和液壓馬達(dá)運(yùn)動速度的目的。在系統(tǒng)圖中，高空作業(yè)部分的變幅機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)回路上都安裝了單向節(jié)流閥，主要是基于安全方面的考慮控制速度。例如當(dāng)工作人員在高空作業(yè)籃內(nèi)，上臂起升和下降時(shí)，如果速度高將會十分危險(xiǎn)，通過節(jié)流閥的調(diào)速后則可以使作業(yè)籃平穩(wěn)緩慢的上升和下降。這部分結(jié)構(gòu)主要是一個電磁式兩位四通閥和一個先導(dǎo)式溢流四通閥。按下手柄時(shí)，兩位四通閥置于右位，由于閥端被堵，此油路不同；通常情況下，兩位四通閥置于左位，則 H 型閥口使回路通順，即使先導(dǎo)溢流閥的遠(yuǎn)程控制口接回了油箱。這是，泵輸出的油液在很低的壓力下通過閥口流回油箱實(shí)現(xiàn)卸荷作用。在整個液壓系統(tǒng)圖中，起重結(jié)構(gòu)部分的動作是靠手動控制的，而高空作業(yè)部分的機(jī)構(gòu)是靠電動控制的。當(dāng)該兩位四通閥位于右位時(shí)，由于油路不同，油液會繞過此機(jī)構(gòu)到達(dá)高空作業(yè)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高空作業(yè)部分的動作。當(dāng)該兩位四通閥位于左位時(shí)，油路卸荷，油液直接流回油箱則相當(dāng)于是高空作業(yè)機(jī)構(gòu)的總開關(guān)沒有開啟，高空作業(yè)部分不能動作。此手動二位四通閥同時(shí)還有安全保護(hù)的作用。當(dāng)高空作業(yè)部分出現(xiàn)故障時(shí)，可以按動手柄使二位四通閥置于左位，油路卸荷，高空作業(yè)部分不能動作。高空作業(yè)部分具體動作時(shí)還必須使變幅機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的三位四通電磁閥通電 [7]。中心回轉(zhuǎn)接頭。中心回轉(zhuǎn)接頭由導(dǎo)電滑環(huán)、液壓滑環(huán)兩部分組成，它的作用是當(dāng)作業(yè)車進(jìn)行回轉(zhuǎn)動作時(shí)，作業(yè)車轉(zhuǎn)動部分與固定部分的電路及液壓油路始終暢通。壓力表。電磁換向閥。通電時(shí)油路導(dǎo)通，不通電時(shí)，油路不導(dǎo)通。是高空作業(yè)機(jī)構(gòu)的總開關(guān)。只有它通了電，高空作業(yè)機(jī)構(gòu)才可能動作。安全閥,保證系統(tǒng)壓力穩(wěn)定.當(dāng)壓力過大時(shí),油液會溢流。第 3章 高空作業(yè)部分液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算高空作業(yè)部分主要由變幅機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)構(gòu)成，其中，變幅機(jī)構(gòu)主要是指上下臂液壓缸。上臂液壓缸是聯(lián)結(jié)上臂和下臂鉸點(diǎn)的液壓缸，它主要控制上臂的上升，下降動作。下臂液壓缸是指下臂與支架之間的液壓缸，它主要用于控制下臂的上升和下降動作。而回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要是控制上下臂的回轉(zhuǎn)動作，主要用一個液壓馬達(dá)來實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn) [8]。以下，就主上臂油缸，下臂油缸及控制回轉(zhuǎn)的液壓馬達(dá)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。3.1上臂油缸的設(shè)計(jì)設(shè)液壓缸單活塞桿雙向運(yùn)動時(shí)的負(fù)載力相同,不記執(zhí)行件質(zhì)量。液壓系統(tǒng)工作壓力為P=16MPa。3.1.1 確定液壓缸類型和安裝方式根據(jù)主機(jī)的運(yùn)動要求,按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 4》表 23.6—39,選擇液壓缸類型為單桿活塞式雙作用液壓缸 [4]。下圖為單桿活塞式雙作用液壓缸示意圖：（圖 3.1.1）此類液壓缸特點(diǎn)為活塞雙向運(yùn)動產(chǎn)生推、拉力。活塞在行程終了時(shí)不減速。將缸體固定，活塞桿運(yùn)動，按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 4》表 23.6—40 液壓缸的安裝方式，選擇合適的安裝方式 [4]?？紤]機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)要求，上臂起升、下降時(shí)液壓缸的活塞桿進(jìn)行伸縮實(shí)現(xiàn)運(yùn)動需求。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 4》表 23.6-40 液壓缸的安裝 (P23-176)選擇耳環(huán)型安裝方式，這種安裝方式使液壓缸在垂直面內(nèi)可擺動,滿足上臂動作要求 [4]。3.1.2 確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸根據(jù)主機(jī)的動力分析和運(yùn)動分析,確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸1) 液壓缸內(nèi)徑 D的計(jì)算根據(jù)載荷力的大小和選定的系統(tǒng)壓力來計(jì)算液壓缸內(nèi)徑 D 計(jì)算公式：=3.57 ?210?pF（3.1）式中 --液壓缸內(nèi)徑（m） ；D--液壓缸推力（kM） ；F--選定的工作壓力（MPa） 。p其中 的計(jì)算過程如下：當(dāng)高空作業(yè)車上下臂處于如下狀態(tài)時(shí)，如圖 3.1.2。上臂液壓缸所受的力最大，即液壓缸具備的最大力必須大于此時(shí)的力。 上( 圖 3.1.2)有: SFGFh????1)2(（3.2）其中: --上臂自重,由計(jì)算為 7.53 10 。G?5N--上臂長度，為 5.950m。S--高空作業(yè)車吊籃最大承受力，由計(jì)算知為 2.0 。1F 610?N-- 點(diǎn)到力 的垂直距離，由計(jì)算得 =1.796m。hah代入公式(3.2)得:796.1)50.1.2950.132.7( 65 ?????FN68.將 , 代入式(3.1),FN61087.??MPap得: akD1607.5.332??? m79.0?按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 4》表 23.6-33給出的缸筒內(nèi)徑尺寸系列圓整 成標(biāo)準(zhǔn)值 [4]。D表 23.6--33 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列(摘自 GB/T2348—1993) ( )m8 40 125 （280）10 50 （140） 32012 63 160 （360）16 80 （180） 40020 （90） 200 （450）25 100 （220） 50032 （110） 250(表三)即取: mD80?2)活塞桿直徑 的計(jì)算d根據(jù)速度比的要求來計(jì)算活塞桿直徑 d(3.3)?1??式中 --活塞桿直徑( );dm--液壓缸直徑( );D--速度比?212dDv???--活塞桿的縮入速度 ;2vmin)/(--活塞桿的伸出速度 。1此處，取液壓缸的往復(fù)運(yùn)動速度比為 1.46,由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 4》表 23.6-57(P23-191)[4]查得: (3.4)Dd56.0?將 代入式(3.4) 得:mD80? md8.4?查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 4》表 23.6-34 液壓缸活塞桿外徑尺寸系列（摘自 GB/T2348-1993） [4]表 23.6—34 液壓缸活塞桿外徑尺寸系列(摘自 GB/T 2348—1993) ( )4 20 56 1605 22 63 1806 25 70 2008 28 80 22010 32 90 25012 36 100 28014 40 110 32016 45 125 36018 50 140(表四)取液壓缸活塞桿外徑尺寸如下：。md50?3)液壓缸行程 的確定S由于上下臂工作狀態(tài)最大夾角為 ,如下圖所示：072? （圖 3.1.3）上下臂鉸點(diǎn)位置如上所示,代入數(shù)據(jù)可求出線段 的長度,由此長度計(jì)算上臂油缸的ab最大行程,計(jì)算過程如下:022 1549.085.149.085.1COSab?????m3查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 4》表 23.6-35 液壓缸活塞行程第一系列( )[4]。m表 23.6—35 液壓缸活塞行程第一系列( )摘自(GB2349—1980)25 50 80 100 125 160 200 250 320 400500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 4000(表五)由以上條件取 S值如下: 。m80?4)液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算(1)缸筒壁厚的計(jì)算按薄臂筒計(jì)算: ????2Dpy?（3.5）式中 --液壓缸缸筒厚度( );?m--試驗(yàn)壓力( )。取 ，即， 。ypMPapy5.1?MPapy24165..???--液壓缸內(nèi)徑（m） ；D--剛體材料的許用應(yīng)力（ ） ，取 。???a??Pa10?代入式（3.5）中，得：mMP6.910284????（2）缸體外徑的計(jì)算(3.6)1?D代入數(shù)據(jù)得: mD2.96.801???查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 4》表 23.6-60(P23-192)圓整液壓缸外徑 為 105 [4]。1Dm（3）流量的計(jì)算由原始數(shù)據(jù)得,上臂的變幅時(shí)間小于等于 40 ,且由上面計(jì)算可知液壓缸活塞桿的行S程為 1000 ,則,液壓缸活塞桿運(yùn)動的最小速度 [13]。m st/25401/????查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 4》表 23.4知: ,取 最大為 0.12 。即，液壓缸活sm16.0?m塞桿運(yùn)動的最大速度為：s/12.0??則液壓缸流量 4Dqv?min/2.3641.08.132L????3.2下臂油缸的設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)液壓缸單活塞桿雙向運(yùn)動時(shí)的負(fù)載力相同,不記執(zhí)行件質(zhì)量。液壓系統(tǒng)工作壓力為P=16MPa。3.2.1 確定液壓缸類型和安裝方式根據(jù)主機(jī)的運(yùn)動要求,按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 4》表 23.6—39,選擇液壓缸類型為單桿活塞式雙作用液壓缸。此類液壓缸特點(diǎn)為活塞雙向運(yùn)動產(chǎn)生推、拉力?；钊谛谐探K了時(shí)不減速。與上一個液壓缸相似，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 4》表 23.6-40 液壓缸的安裝 (P23-176)選擇耳環(huán)型安裝方式 [4]，這種安裝方式使液壓缸在垂直面內(nèi)可擺動,滿足下臂動作要求。3.2.2確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸根據(jù)主機(jī)的動力分析和運(yùn)動分析,確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸:1) 液壓缸內(nèi)徑 D的計(jì)算根據(jù)載荷力的大小和選定的系統(tǒng)壓力來計(jì)算液壓缸內(nèi)徑 D 計(jì)算公式：=3.57 ?210?pF（3.7）式中 --液壓缸內(nèi)徑（m） ；D --液壓缸推力（kM） ；F--選定的工作壓力（MPa） 。p其中 的計(jì)算過程如下：當(dāng)高空作業(yè)車上下臂處于如下狀態(tài)時(shí)，如圖 3.2.1。上臂液壓缸所受的力最大。此時(shí)，上下臂夾角為 ，下臂水平放置，上臂抬起與下臂成夾角 。075 075( 圖 3.2.1)把上下臂當(dāng)成一個整體，將所受力對 點(diǎn)取矩 [9]，得：ahFSGhF??????2211（3.8）其中: --上臂自重,由計(jì)算為 7.53 10 。1G5N--高空作業(yè)車吊籃最大承受力，由計(jì)算知為 2.0 。F 610?N--下臂自重,由計(jì)算知其值是 。2 310856?--點(diǎn) 到力 的垂直距離。1ha1--點(diǎn) 到上臂重力 的垂直距離。S1G--點(diǎn) 到下臂重力 的垂直距離。22--最大起重量，由計(jì)算得 。FN603?--點(diǎn) 到力 的垂直距離，為 5.6 。2ha2m已知上下臂夾角為 ，上臂長為 5.950 ,下臂長為 5.6 ,且已知上下臂上各鉸點(diǎn)位置,075m通過計(jì)算得:;h6.41?83S;.2m。h470?其中 為點(diǎn) 到力 的垂直距離，計(jì)算過程如下所示：haF已知尺寸如下圖（3.2.2）所標(biāo)示 [18]。下 臂 ：(圖 3.2.2)由此計(jì)算得: 。mh47.0?將所得數(shù)據(jù)代入公式(3.8)得:mFmNNN 47.018.72.1056.83.41053.706.41.2 66 ????????F82?將 , 代入式(3.7),F8.?MPap得: akND160.57.352???m160按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 4》表 23.6-33(P23-173)給出的缸筒內(nèi)徑尺寸系列圓整 成標(biāo)準(zhǔn)D值。即?。?。mD160?2)活塞桿直徑 的計(jì)算d根據(jù)速度比的要求來計(jì)算活塞桿直徑 d(3.9)?1??式中 --活塞桿直徑( );dm--液壓缸直徑( );D--速度比?212dDv???--活塞桿的縮入速度 ;2vmin)/(--活塞桿的伸出速度 。1此處，取液壓缸的往復(fù)運(yùn)動速度比為 1.46,由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 4》表 23.6-57(P23-191)[4]查得: (3.10)Dd56.0?將 代入式(3.4) 得:mD160?m.89查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 4》表 23.6-34 液壓缸活塞桿外徑尺寸系列（摘自 GB/T2348-1993） [4]取液壓缸活塞桿外徑尺寸如下：d90?3)液壓缸行程 S的確定首先計(jì)算下臂升至最大角時(shí)，下臂鉸點(diǎn)與底盤鉸點(diǎn)之間的距離 [10]。如下圖所示： (圖 3.2.3)如上圖(3.2.3)所示，由計(jì)算得下臂升至最大角時(shí)，下臂鉸點(diǎn)與底盤鉸點(diǎn)之間的距離為： 。m1758查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 4》表 23.6-35 液壓缸活塞行程第一系列( ),由以上條件取 Sm值如下:。S80?4)液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算(1)缸筒壁厚的計(jì)算 [4]按薄臂筒計(jì)算: ????2Dpy?（3.11）式中 --液壓缸缸筒厚度( );?m--試驗(yàn)壓力( )。取 ，即， 。ypMPapy5.1?MPapy24165..???--液壓缸內(nèi)徑（m） ；D--剛體材料的許用應(yīng)力（ ） ，取 。???a??Pa10?代入式（3.5）中，得：mMP2.910264????（2）缸體外徑的計(jì)算(3.12)1?D代入數(shù)據(jù)得:mD4.1982.160????查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 4》表 23.6-60(P23-192)取液壓缸外徑為 200 [4]。m（3）流量的計(jì)算由原始數(shù)據(jù)得,下臂的變幅時(shí)間小于等于 40 ,且由上面計(jì)算可知液壓缸活塞桿的行S程為 800 ,則,液壓缸活塞桿運(yùn)動的最小速度 [13]。m st/2048/????查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 4》表 23.4知: ,取 最大為 。即，液壓缸活sm16.0?m1.塞桿運(yùn)動的最大速度為：s/12.0??則液壓缸流量 4Dqv?min/2.3641.06.132L????3.3回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓馬達(dá)設(shè)計(jì)3.3.1 轉(zhuǎn)矩計(jì)算 [17](圖 3.3.1)其中， --平臺最大載荷；F--上臂和下臂總重。G查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 3》表 1.1—20 物體的摩擦系數(shù) [12] ?。耗Σ料禂?shù) 。02.??Ff1G2如上圖(3.3.1) 所示，力 對支架中心點(diǎn)取矩，得：)2.06.59.(02./10231 mkgNkgSfM????? mN???3102.力 對支架中心點(diǎn)取矩，得：G )2.06.5(69..62 ???SfMN???3107.8查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 4》表 23.6-3 各種液壓馬達(dá)的適用工況和應(yīng)用范圍,選取適合的液壓馬達(dá)類型 [4]。表 23.6-3 各種液壓馬達(dá)的適用工況和應(yīng)用范圍馬達(dá)類型 適用工況 應(yīng)用范圍齒輪馬達(dá) 結(jié)構(gòu)簡單,制造簡單,但轉(zhuǎn)速脈動性較大,齒輪馬達(dá)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不大,速度平穩(wěn)性要求不高,噪聲限制不嚴(yán),適用于高轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)矩情況下。鉆床，通風(fēng)設(shè)備葉片馬達(dá) 結(jié)構(gòu)緊湊，外型尺寸小，運(yùn)動平穩(wěn)，噪聲小，負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小。磨床回轉(zhuǎn)工作臺，機(jī)床操縱機(jī)構(gòu)擺線馬達(dá) 負(fù)載速度中等，體積要求小 塑料機(jī)械、煤礦機(jī)械、挖掘機(jī)軸向柱塞馬達(dá)結(jié)構(gòu)緊湊，徑向尺寸小，轉(zhuǎn)動慣量小，轉(zhuǎn)速較高負(fù)載大，有變速要求，負(fù)載轉(zhuǎn)矩小，低速平穩(wěn)性要求高。起重機(jī)、鉸車、鏟車、內(nèi)燃機(jī)車、數(shù)控機(jī)床行走機(jī)械徑向柱塞馬達(dá)負(fù)栽轉(zhuǎn)矩較大，速度中等，徑向尺寸大 塑料機(jī)械，行走機(jī)械等內(nèi)曲線徑向馬達(dá)負(fù)載轉(zhuǎn)矩很大，轉(zhuǎn)速低，平穩(wěn)性高的場合 挖掘機(jī)、拖拉機(jī)、起重機(jī)、采煤機(jī)等(表六)由轉(zhuǎn)矩，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 4》表 23.6-18 1JMD型液壓馬達(dá)技術(shù)規(guī)格 1JMD-100 表 23.6-18 1JMD型徑向柱塞液壓馬達(dá)技術(shù)規(guī)格機(jī) 偏 重 排量 轉(zhuǎn)速 壓力/MPa轉(zhuǎn) 矩/ mkN?功 率/kW械效 率心距 量型號 1/??rLm1in/??額定最大額定 最大 額定 最大 （%） /m/kg1JMD-40 0.201 10--400 16 22 0.47 0.645 19.2 26.4 91.5?16 44.51JMD-63 0.780 10—200 16 22 1.815 2.50 37.2 51.2 91.5 25 1071JMD-80 1.608 10—150 16 22 3.75 5.16 57.8 79.2 91.5 32 160.41JMD-100 3.140 10—100 16 22 7.75 10.07 75.3 103 91.5?40 2571JMD-125 6.140 10--75 16 22 14.30 19.70 110 151 91.5 50 521(表七)取馬達(dá)型號為：1JMD-100 第 4章 起重機(jī)構(gòu)的液壓部分設(shè)計(jì) 起重機(jī)構(gòu)部分主要由起升機(jī)構(gòu)和伸縮機(jī)構(gòu)兩部分組成。其中伸縮機(jī)構(gòu)主要是控制伸縮臂。高空作業(yè)車下臂兼做起重基本臂，伸縮臂在基本臂里面，由伸縮油缸控制，不工作時(shí)，回縮至基本臂內(nèi)部，進(jìn)行起重作業(yè)時(shí)，伸縮臂進(jìn)行伸縮。起升機(jī)構(gòu)則主要是用于實(shí)現(xiàn)重物的提升和下降。以下具體進(jìn)行起重機(jī)構(gòu)液壓部分的設(shè)計(jì)：4.1 伸縮機(jī)構(gòu)液壓缸設(shè)計(jì)上臂油缸具體設(shè)計(jì)如下：設(shè)液壓缸單活塞桿雙向運(yùn)動時(shí)的負(fù)載力相同,不記執(zhí)行件質(zhì)量。液壓系統(tǒng)工作壓力為P=16MPa。4.1.1 確定液壓缸類型和安裝方式根據(jù)主機(jī)的運(yùn)動要求,按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 4》表 23.6—39,選擇液壓缸類型為單桿活塞式雙作用液壓缸。此類液壓缸特點(diǎn)為活塞雙向運(yùn)動產(chǎn)生推、拉力?；钊谛谐探K了時(shí)不減速 [14]。將缸體固定，活塞桿運(yùn)動，按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 4》表 23.6—40 液壓缸的安裝方式，選擇合適的安裝方式?？紤]機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)要求，上臂起升、下降時(shí)液壓缸的活塞桿進(jìn)行伸縮實(shí)現(xiàn)運(yùn)動需求。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 4》表 23.6-40 液壓缸的安裝 (P23-176)選擇法蘭型安裝方式 [4]。4.1.2確定伸縮液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸根據(jù)主機(jī)的動力分析和運(yùn)動分析,確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸:1) 液壓缸內(nèi)徑 D的計(jì)算根據(jù)載荷力的大小和選定的系統(tǒng)壓力來計(jì)算液壓缸內(nèi)徑 D 計(jì)算公式：=3.57 ?210?pF（4.1）式中 --液壓缸內(nèi)徑（m） ；D--液壓缸推力（kM） ；F--選定的工作壓力（MPa） 。p計(jì)算 如下：下臂處于水平位置時(shí),液壓缸對伸縮臂的推力最大,即如下圖所示時(shí)推力最大。 ( 圖 4.1.1)其中: --伸縮臂自重,由計(jì)算為 3.85 10 。G?3N--液壓缸對伸縮臂的推力。F(4.2)GN??查表 23.4-1 摩擦系數(shù) ,取 0.1 。表 23.4-1 摩擦系數(shù)導(dǎo)軌類型 導(dǎo)軌材料 運(yùn)動狀態(tài) 摩擦系數(shù)滑動導(dǎo)軌 鑄鐵對鑄鐵起動時(shí)低速( )16.0?vsm/高速( )/.s?0.15—0.200.1—0.120.05—0.08滾動導(dǎo)軌鑄鐵對滾柱(珠)淬火鋼導(dǎo)軌對滾柱0.005—0.020.003—0.006靜壓導(dǎo)軌 鑄鐵 0.005(表八)將 0.1 , 代入式(4.2),得：??NG31085.?F?將 代入式（4.1）,得:F3MPaD16385057.32??m.?按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 4》表 23.6-33(P23-173)給出的缸筒內(nèi)徑尺寸系列圓整 成標(biāo)準(zhǔn)D值。即取 mD20?2)活塞桿直徑 的計(jì)算d根據(jù)速度比的要求來計(jì)算活塞桿直徑 d(4.3)?1??式中 --活塞桿直徑( );dm--液壓缸直徑( )；D--速度比。?此處，取液壓缸的往復(fù)運(yùn)動速度比為 1.46,由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 4》表 23.6-57(P23-191)[4]查得: (4.4)Dd56.0?將 代入式(4.4) 得:mD20?m2.1查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 4》表 23.6-34 液壓缸活塞桿外徑尺寸系列 [4]（摘自 GB/T2348-1993）取液壓缸活塞桿外徑尺寸如下：d12?3)液壓缸行程 的確定S伸縮臂總長為 2.8 ,查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 4》表 23.6-35 液壓缸活塞行程第一系列(m)[4],由以上條件取 S值如下:m。1250?4)流量的計(jì)算由原始數(shù)據(jù)得,伸縮臂全伸時(shí)間 30 ,且由上面計(jì)算可知液壓缸活塞桿的行程為?S1250 ,則,液壓缸活塞桿運(yùn)動的最小速度 。m smt /6.4130125/????查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 4》表 23.4[4]知: ,取 最大為 0.12 。即，液壓缸sm6.0??活塞桿運(yùn)動的最大速度為：s/12.0??則液壓缸流量 42Dqv? min/45.21.02.143L????4.2 起升機(jī)構(gòu)液壓馬達(dá)設(shè)計(jì)計(jì)算起升液壓馬達(dá)驅(qū)動起升減速機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動滾筒將鋼絲繩收進(jìn)或放出，實(shí)現(xiàn)重物的提升和下降 [14]。4.2.1 轉(zhuǎn)矩的計(jì)算起重機(jī)構(gòu)的最大起重重量是 1300 ，以下計(jì)算重物對滾筒中心的轉(zhuǎn)矩 [18]。Kg滾 筒齒 輪 減 速 機(jī)液 壓 馬 達(dá)（4.2.1）其中，F(xiàn) 是起重機(jī)構(gòu)的最大起重量。KgNg/108.91303??由高空作業(yè)車主要性能參數(shù)可知單繩起升速度為 0--40 。取最大速度為 40min/，計(jì)算轉(zhuǎn)矩。min/即重物起升速度為：；min/40V?已知滾筒直徑為：；d3力 F 對滾筒中心點(diǎn)取矩：rFMe??（4.5）其中：F—起重機(jī)最大起重量； --滾筒半徑。r將 ， 代入（式 4.2.1） 。Fm15.0?計(jì)算得：kNNrMe ???? 309.考慮成本問題選取齒輪減速機(jī)較大傳動比為 50，則此處液壓馬達(dá)所必須具備的輸出轉(zhuǎn)矩為 。m?3109查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 4》表 23.6—22 QJM 系列定量液壓馬達(dá)的技術(shù)參數(shù)，表 23.6—22QJM 系列定量液壓馬達(dá)的技術(shù)參數(shù)壓力/MPa型號 排量/ 1??rL額定最大轉(zhuǎn)速范圍 1min/??r最大輸出轉(zhuǎn)矩/ mN?重量 kg/1QJM52-2.01QJM52-2.51QJM52-3.21QJM52-4.01QJM52-5.01QJM52-6.31QJM61-81QJM61-101QJM61-161QJM61-202.02.53.24.05.06.381016202020201010102020101031.531.531.516161631.531.516161—3201—3201—2501—2001—1601—1251—631—501—321--25882010783142108918112701421036297441153531642183180180180180180180500500500500(表九)選定液壓馬達(dá)型號為：1QJM61—20第 5章 液壓泵的確定5.1 液壓泵的主要技術(shù)參數(shù)液壓泵是將原動機(jī)（如電動機(jī)和內(nèi)燃機(jī)等）的機(jī)械功率轉(zhuǎn)換為液體壓力能（液壓能）的元件。通常分為齒輪泵、葉片泵、柱塞泵、螺桿泵。5.1.1 主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)如下 [15]：（1）泵的排量（ ） 泵每轉(zhuǎn)一周，所能排除的液體體積。rmL/（2）泵的理論流量（ ） 在額定轉(zhuǎn)速時(shí)、用計(jì)算方法得到的單位時(shí)間內(nèi)泵能排出in的最大流量。（3）泵的額定流量（ ） 在正常工作條件下，保證泵長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)所能輸出的最大i/流量。（4）泵的額定壓力（ ） 在正常工作條件下，能保證泵長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力。MPa（5）泵的最高壓力（ ） 允許泵在短時(shí)間內(nèi)超過額定壓力運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的最高壓力。（6）泵的額定轉(zhuǎn)速 在額定壓力下，能保證長時(shí)間正常運(yùn)轉(zhuǎn)的最高轉(zhuǎn)速。min)/(r（7）泵的最高轉(zhuǎn)速（ 在額定壓力下，允許泵在短時(shí)間內(nèi)超過額定轉(zhuǎn)速時(shí)的最高轉(zhuǎn)速。（8）泵的容積效率（%） 泵的實(shí)際輸出流量和理論流量的比值。（9）泵的總效率（%） 泵輸出的液壓功率與輸入的機(jī)械效率的比值。（10）泵的驅(qū)動功率（ ） 在正常工作條件下能驅(qū)動液壓泵的機(jī)械效率。kW5.1.2 各種泵的比較齒輪泵 葉片泵 軸向柱塞泵 徑向柱塞泵斜盤式內(nèi)嚙合式外嚙合 式 隔塊式擺線式單作用 式雙作用式通軸式非通軸式斜軸式配流式閥式定 量定量變量定量 定 量 變 量 定量變 量定量結(jié) 構(gòu)最簡較簡 簡較簡較簡復(fù)雜復(fù)雜最復(fù)雜最復(fù)雜較復(fù)雜尺 寸 重 量 小 小 小 較小 較小 大 大 最大 最大 較大壽 命 短 短 短 較短 較短 較長 較長 長 長 較短價(jià)格 最廉較廉 廉較廉較廉昂貴昂貴 最昂貴最昂貴較昂貴流量脈動 最大 小 小 較小 最小 小 小 小 小 大抗污染能力 強(qiáng) 強(qiáng) 強(qiáng) 較弱 較弱 弱 弱 弱 弱 較弱耐沖擊能力 較弱 較強(qiáng) 較弱 較弱 弱 弱 最 強(qiáng) 最 強(qiáng)（表十）5.2 液壓泵的確定泵的基本參數(shù)是壓力、流量、轉(zhuǎn)速、效率。一般應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際工況來選擇，為了提高系統(tǒng)的可靠性，延長泵的使用壽命，一般車輛用液壓系統(tǒng)工作壓力可選擇為泵額定壓力的 50%--60%。選擇泵的第二個重要因素是泵的流量或排量，泵的流量與工況有關(guān)，選擇泵的流量需大于液壓系統(tǒng)工作時(shí)的最大流量。泵的效率值是泵的質(zhì)量好壞的體現(xiàn)，另外，泵的最高壓力和最高轉(zhuǎn)速不宜同時(shí)使用，以延長使用壽命 [13]。根據(jù)液壓缸的動作可知,3 個液壓缸同時(shí)動作且速度都為 ,且液壓馬達(dá)也動作sm/120時(shí)，系統(tǒng)所需流量最大而自動控制時(shí)系統(tǒng)所需流量最小,二者差距較大 [7]。此處選擇液壓泵時(shí)我們考慮只執(zhí)行一項(xiàng)動作時(shí)，液壓泵所必須提供的功率，流量。這有利于減小流量的波動，化簡系統(tǒng)的復(fù)雜程度。（1）液壓泵的最大工作壓力液壓泵最大工作壓力 ，由下式確定：pPPp????1（5.1）式中 --液壓泵最大工作壓力, ；p Mpa--液壓缸的最大工作壓力， 。1P其中 。Ma6?--管路損失。取 。??paP5.0??則 。MPp .165.01??（2）液壓泵的流量 Qp液壓泵的流量 ：（5.2）)(maxKQP?式中 --液壓泵的流量, ；pin/L--系統(tǒng)泄漏系數(shù)，取 ；2.1?K--同時(shí)動作液壓缸最大總流量， 。?maxQmin/L其