QY5型汽车起重机液压系统.doc

1、毕业设计 QY5型汽车起重机液压系统设计1 绪论1. 1汽车起重机简介汽车起重机是一种将起重作业部分安装在汽车通用或专用底盘上、具有载重汽车行驶性能的轮式起重机。根据吊臂结构可分为定长臂、接长臂和伸缩臂三种，前两种多采用桁架结构臂，后一种采用箱形结构臂。根据动力传动，又可分为机械传动、液压传动和电力传动三种。因其机动灵活性好，能够迅速转移场地，广泛用于土木工程。现在普遍使用的汽车起重机多为液压伸缩臂汽车起重机，液压伸缩臂一般有24节，最下(最外)一节为基本臂，吊臂内装有液压伸缩机构控制其伸缩。图1-1所示为QY5型汽车起重机的外形，该机采用黄河牌JYl50C型汽车底盘，由起升、变幅、回转、吊臂

2、伸缩相交腿机构等组成，全为液压传动。图1-1 汽车起重机外形图汽车起重机作业时必须先打支腿，以增大机械的支承面积，保证必要的稳定性。因此，汽车起重机不能负荷行驶。1.2 液压传动应用于汽车起重机上的优缺点液压系统要实现其工作目的必须经过动力源控制机构机构三个环节。其中动力源主要是液压泵,传输控制装置主要是一些输油管和各种阀的连接机构,执行机构主要是液压马达和液压缸。这三种机构的不同组合就形成了不同功能的液压回路。1.2.1优点1）在起重机的结构和技术性能上的优点：来自汽车发动机的动力经油泵转换到工作机构，其间可以获得很大的传动比，省去了机械传动所需的复杂而笨重的传动装置。不但使结构紧凑，而且使

3、整机重量大大的减轻，增加了整机的起重性能。同时还很方便的把旋转运动变为平移运动，易于实现起重机的变幅和自动伸缩。各机构使用管路联结，能够得到紧凑合理的速度，改善了发动机的技术特性。便于实现自动操作，改善了司机的劳动强度和条件。由于元件操纵可以微动，所以作业比较平稳，从而改善了起重机的安装精度，提高了作业质量。采用液压传动，在主要机构中没有剧烈的干摩擦副，减少了润滑部位，从而减少了维修和技术准备时间。2）在经济上的优点：液压传动的起重机，结构上容易实现标准化，通用化和系列化，便于大批量生产时采用先进的工艺方法和设备。此种起重机作业效率高，辅助时间短，因而提高了起重机总使用期间的利用率，对加速实现

4、四个现代化大有好处。1.2.2缺点液压传动的主要缺点是漏油问题难以避免。为了防止漏油问题，元件的制造精度要求比较高。油液粘度和温度的变化会影响机构的工作性能。液压元件的制造和系统的调试需要较高的技术水平。从液压传动的优缺点来看，优点大于缺点，根据国际上起重机的发展来看，不论大小吨位都采用液压传动系统。纵观众多用户的反馈意见，液压式汽车起重机深受他们的欢迎和好评。1.3国内汽车起重机行业发展现状1.3.1汽车起重机产品分类汽车起重机按结构和性能分为普通汽车起重机、全地面汽车起重机和随车起重运输车，见表1-1表1-1起重机分类汽车起重机全地面起重机随车起重运输车图片产品定义采用汽车通用底盘或专用底

5、盘的起重机，悬架为板簧结构悬架为油气结构的起重机具有吊重功能的载重汽车适宜吨位范围5130T80500T120T目前市场需求容量20000辆左右100辆左右5000-10000辆左右主要用途物流仓储转运、道路桥梁、建筑、电力/煤炭建设等林业、油田、物流等国际上，汽车起重机的底盘性能等同于同样整车总重的载重汽车，符合公路车辆的技术要求，起重量的范围很大，可从8吨到1000吨，底盘的车轴数可从 2到10根，是产量最大、使用最广泛的起重机类型。1.3.2汽车起重机市场的规模全球起重机市场（包括叉车、工程起重机械在内）总销售额约为1350亿美元左右，主要分布在北美、日本、中国、俄罗斯、西欧等几个主要区

6、域。近年来，中东、东南亚及其他发展中国家及新兴市场伴随城市化进程，固定资产投资巨大，吊装等作业总量呈现迅速提高的趋势；而对路面及作业环境要求不高，使汽车起重机持续景气。中国汽车起重机市场规模相对较小，但由于产品附加值高，年总销售额在40亿元人民币左右。1.3.3国内汽车起重机市场结构国内主要的汽车起重机生产企业包括：重庆大江工业(集团)有限责任公司、徐州工程机械集团有限公司、四川长江工程起重机有限责任公司、沈阳北方交通工程公司、三一汽车制造有限公司、马尼托瓦克东岳重工有限公司、长沙中联重工科技发展股份有限公司、北起多田野(北京)起重机有限公司、安徽柳工起重机有限公司、泰安工程机械总厂等。其中，

7、徐州工程机械集团有限公司、长沙中联重工科技发展股份有限公司是行业内规模较大的企业。从底盘供应企业来看，徐州工程机械集团有限公司、长沙中联重工科技发展股份有限公司基本上用本单位生产的底盘，其底盘涵盖了各个吨位的产品，偶尔也采购部分底盘。中国第一汽车集团公司、中国重型汽车集团泰安五岳专用汽车有限公司、东风汽车有限公司、东风汽车公司、湖北三环汉阳特种汽车有限公司（汉阳特种汽车制造厂）生产起重机底盘。从历年销售情况看，汽车起重机市场主要集中在山东、江苏、河北等中东部地势平坦、矿产资源丰富、交通发达的地区。经过几年的发展，汽车起重机市场用户群体发生了较大的变化，由最初的以施工单位用户为主逐渐转变为以个体

8、用户为主。 1.3.4市场竞争格局国内汽车起重机市场一直呈现徐重独领风骚，中联浦沅紧随的竞争格局，近年来，三一成为汽车起重机行业的黑马。徐重、浦沅集中在16、20和25吨的竞争区间，长起和泰起集中在8吨产品。当前，汽车起重机行业的市场竞争呈现以下态势：1）二类底盘改装的随车起重运输车因其因地制宜、兼有起重和运输的双重功能将发展成为市场热点；2）开发高附加值的大吨位产品、全地面起重机成为企业追求利润的增长点；3）汽车起重机操纵方式由机械式向先导式和电比例式方向发展；4）主臂的不断改进是产品竞争的亮点；5）行驶驾驶室与起重操纵室自动化设置；6）国内品牌主导市场的格局仍将维持很长时间。2 液压系统性

9、能分析与原理设计 2.1 QY5典型工况分析及对液压系统要求2.1.1 QY5典型工况的分析根据起重机试验规范，以及很多操作者的实际经验，可确定表2-1的三种工况，作为轻型汽车起重机的典型工况。设计液压系统时要求各系统的动作能够满足这些工况要求。表2-1 汽车起重机典型工况表序号工 况一次循环内容特 点 1基本臂；相应的工作幅度吊重起升回转下降起升回转下降（中间制动一次）起重吨位大，动作单一，很少与回转等机构组合动作 2全长臂相应的工作幅度卷扬起升回转卷扬下降卷扬起升回转卷扬下降（中间制动一次）运用较多的情况，能满足小吨位的工作 3最长臂；主臂加副臂；相应的工作幅度；（起升回转）变幅下降（起升

10、回转）下降（中间制动一次）起重吨位小，一般在一到两吨之间2.1.2对液压系统要求根据汽车起重机的典型工作状况对系统的要求主要反映在对以下几个液压回路的要求上。1） 起升回路（1）能方便的实现合分流方式转换，保证工作的高效安全。（2）要求卷扬机构微动性好，起、制动平稳，重物停在空中任意位置能可靠制动，即二次下滑问题，以及二次下降时的重物或空钩下滑问题，即二次下降问题。2）回转回路（1）具有独立工作能力。（2）回转制动应兼有常闭制动和常开制动（可以自由滑转对中），两种情况。3）变幅回路（1）带平衡阀并设有二次液控单向阀锁住保护装置。（2）要求起落臂平稳，微动性好，变幅在任意允许幅值位置能可靠锁死。

11、（3）要求在有载荷情况下能微动。（4）平衡阀应备有下腔压力传感器接口，作为力矩限制器检测星号源。4）伸缩回路本机伸缩机构采用三节臂（含有两个液压缸），由于本机为轻型起重机为了使本机运用广泛，实现各节臂顺序伸缩。各节臂能按顺序伸缩，但不能实现同步伸缩。5）控制回路（1）为了使操纵方便总体要求操纵手柄限制为两个。（2）操纵元件必须具有45方向操纵两个机构联动能力。6）支腿回路（1）要求垂直支腿不泄漏，具有很强的自锁能力（不软腿）。（2）要求前后组支腿可以进行单独调整。（3）要求支腿能够承载最大起重时的压力，并且有足够的防倾翻力矩。（4）起重机行走时不产生掉腿现象。2.2对QY5液压系统各主要回路的

12、分析汽车起重机液压系统一般由起升、变幅、伸缩、回转、支腿和控制六个主回路组成。如图2-1所示，可以看出，各个回路之间具有不同的功能、组成和工作特点。图2-1 汽车起重机各回路工作状态1）起升回路： 起升回路起到使重物升降的作用。2）回转回路：回转回路起到使吊臂回转，实现重物水平移动的作用。回转回路主要由液压泵、换向阀、平衡阀、液压离合器和液压马达组成。回转机构使重物水平移动的范围有限， 但所需功率小，所以一般汽车起重机都设计成全回转式的，即可在左右方向任意进行回转。液压驱动的小起重量起重机，通过液压回路和换向阀的合适机能，可以使回转机构不装制动器，同时保证回转部分在任意位置上停住，并避免冲击。

13、高速液压马达的驱动形式，在汽车式、轮胎式和铁路起重机上应用广泛。如图2-2所示，低速大扭矩液压马达的转速每分钟在0-100转范围内，因此，可以直接在油马达轴上安装回转机构的小齿轮，如马达输出扭矩不满足传动要求，可以加装机械减速装置。该形式在一些小吨位汽车起重机上有所应用。可以在液压马达输出轴上加装制动器。 图2-2低速大扭矩液压马达回转机构采用低速大扭矩液压马达可以省去或减小减速装置，因此机构很紧凑。但低速大扭矩液压马达成本高，使用可靠性不如高速液压马达，加之可以采用结构紧凑、传动比大的行星传动或蜗轮传动，高速液压马达在起重机的回转机构中使用广泛。综上所述，QY5回转机构设计为高速液压马达加装

14、制动器的回转机构，其基本回路如图2-3所示：图2-3 回转回路3）变幅回路：绝大部分工程起重机为了满足重物装、卸工作位置的要求，充分利用其起吊能力（幅度减小能提高起重量），需要经常改变幅度。变幅回路则是实现改变幅度的液压工作回路，用来扩大起重机的工作范围，提高起重机的生产率。变幅回路主要由液压泵、换向阀、平衡阀和变幅液压缸组成如图2-4所示：图2-4 变幅回路工程起重机变幅按其工作性质可分为非工作性变幅和工作性变幅两种。非工作性变幅指只是在空载条件下改变幅度。它在空载时改变幅度，以调整取物装置的位置，而在重物装卸移动过程中，幅度不改变。这种变幅次数一般较少，而且采用较低的变幅速度，以减少变幅机

15、构的驱动功率，这种变幅的变幅机构要求简单。工作性变幅能在带载的条件下改变幅度。为了提高起重机的生产率和更好地满足装卸工作的需要，常常要求在吊装重物时改变起重机的幅度，这种类型的变幅次数频繁，一般采用较高的变幅速度以提高生产率。工作性变幅驱动功率较大，而且要求安装限速和防止超载的安全装置。与非工作性变幅相比，这种变幅要求的变幅机构较复杂，自重也较大，但工作机动性却大为改善。汽车起重机由于使用了支腿，除了吊非常轻的重物之外，必须带载变幅。4）伸缩回路：具有臂架伸缩机构的起重机，不需要接臂和拆臂，缩短了辅助作业时间。臂架全部缩回以后，起重机外形尺寸减小，提高了机动性和通过性。臂架采用液压伸缩机构，可

16、以现无级伸缩和带载伸缩，扩大了汽车和轮胎起重机、铁路救援起重机在复杂使用条件下的使用功能。伸缩回路主要由液压泵、换向阀、液压缸和平衡阀组成，根据伸缩高度和方式不同其液压缸的节数结构也就大不相同。具有三节或三节以上的吊臂，各节臂的伸缩基本有三种形式：顺序伸缩、同步伸缩和独立伸缩。顺序伸缩就是各节伸缩臂按一定先后次序完成伸缩动作。同步伸缩是指各节伸缩臂以相同的行程比率同时伸缩。独立伸缩是指各节伸缩臂无关联地独立进行伸缩动作。显然，独立伸缩机构同样也可以完成顺序伸缩或同步伸缩的动作。如图2-5所示。图2-5 臂架伸缩方式（a）-顺序伸缩 （b）-同步伸缩为了使起重机各节伸缩臂伸出后的载荷和起重机的起

17、重量特性相适应，伸臂的顺序为2（二节臂）3（三节臂）的顺序伸出，1为基本臂，而缩回按相反的顺序，即32的顺序缩回。下面介绍实现顺序伸缩的几种方案。图2-6是利用各油缸有效面积差控制伸缩顺,即号伸缩油缸活塞面积大，.号伸缩油缸活塞面积逐次减小。各活塞腔是联通的，各油缸活塞杆腔也是联通的。很显然I号伸缩油缸先伸出，其次是号和号伸缩油缸伸出。平衡阀Ki可以保证吊臂在载荷下平稳收缩，同时还可以防止因泄漏或管道破裂而造成吊臂回落。此外为了保证吊臂回缩时按预定的顺序，不至因自重和滑动阻力变化等因素影响。平衡阀的开启压力应该设定为足K1最大，K3最小。图2-7是用单向顺序阀控制顺序的一种方案。扳动操纵阀S，

18、使A与P接通，同时B与O也通，此时伸缩油缸I伸出。油缸I伸出到位后，随着活塞腔油压力的升高，单向顺序阀S1被打开，于是伸缩油缸伸出。油缸伸出到位后，油压继续升高单向顺序阀S2也开启，于是伸缩油缸量开始伸出。该机构缩回过程同前一方案。与前一方案比较，此方案对油缸面积无特殊要求，有利于减轻自重。图中的双单向阀d1与d2，其作用是使顺序阀中的溢流流入主油道，这样可以省去两根回油管和软管卷筒。图2-8是电液操纵阀控制顺序的一种方案。扳动操纵阀S，A和P、B和O接通。压力油经电液换向阀Cl及平衡阀Kl进入到伸缩油缸I活塞腔，伸缩油缸I开始伸出。若电液换向阀Cl换位，则压力油改道上行，经电液换向阀C2及平

19、衡阀K2进入伸缩油缸，于是伸缩油缸E开始伸出。若电液换向阀C2换位，则压力油二次改道上行，进入伸缩油缸伸出。与前述方案比较，由于该机构装有电液阀，从而需要设置电线和电线卷筒，但该方案的伸缩顺序有可靠保证。综上所述QY5伸缩回路选择差积式顺序伸缩回路。图2-6差积式顺序伸缩原理 图2-7 单向顺序阀顺序伸缩原理 图2-8电液换向阀顺序伸缩原理 5）支腿回路：支腿回路主要由液压泵、水平液压缸、垂直液压缸和换向阀组成。起重机设置支腿机构，目的是增加起重机的稳定性及起重能力。支腿机构在作业时承受整机的自重和吊重，要求结构坚固，动作可靠。目前支腿大都采用液压支腿。支腿机构有三种基本形式：蛙式支腿、H型支

20、腿和X型支腿（如图2-9、2-10）。H式支腿结构简单，跨距小，适用于中小吨位起重机上使用。 图2-9 H型支腿 图2-10 X型支腿1-水平液压缸；2-垂直液压缸 1-垂直液压缸；2-车架；3-伸缩液压缸；4-固定腿；5-活动腿汽车起重机设置支腿可以大大提高起重机的起重能力。为了使起重机在吊重过程中安全可靠，支腿要求坚固可靠，伸缩方便。在行驶时收回，工作时外伸撑地。还可以根据地面情况对各支腿进行单独调节。2.3液压系统类型的拟定2.3.1本机液压系统分析根据开式和闭式系统的优缺点、典型工况，结合国内外同类产品的具体情况，液压系统决定选用多泵多回路和多种型式的高压变量系统。为了使液压系统更加易

21、于检修和使结构更简单明了，在起升、回转、伸缩、变幅和支腿五个液压回路中全部采用开式油路。由于本机属于轻型起重机，回转比较频繁，所以回转油路由变量泵和定量马达组成。伸缩回路有两节伸缩臂和两个液压缸，液压缸与钢绳组合实现同时伸缩。轻型起重机的变幅机构，采用单缸回路。为了提高效率，本轻型起重机回转、伸缩、变幅回路可以协调工作。因此采用了三个三位四通换向阀来分别控制三个动作，这样操作起来十分方便，简单。支腿回路采用H式支腿，因为本机为轻型起重机，支腿不外伸，每一支腿只有一个垂直液压缸，支腿伸出后成H形。支腿回路的各油缸均采用手柄操纵换向阀来实现各种控制。回路中支腿油路液控单向阀可以防止支腿软腿现象。根

22、据汽车起重机的工况，支腿回路、回转回路、伸缩回路和变幅回路通常单独工作，所以可以采用同一个液压泵并联组合供油。2.3.2各机构动作组合、分配及控制1）各机构组合情况起伸机构伸缩机构回转机构变幅机构支腿机构图2-11 各机构动作组合情况支腿机构在起升过程中不能动作，但是支腿回路不工作时其他的回路均不能工作，起升与变幅，伸缩、回转回路要有组合动作功能，回转、伸缩、变幅回路之间不需要组合动作。各机构组合情况如图2-11所示。2）动力分配情况 根据设计要求、工作情况、起重量等，本机的动力分配如图2-12所示：变幅机构回转机构伸缩机构支腿机构卷扬机构 合流 泵2泵1分动箱图2-12上车动力分配情况2.4

23、 QY5型汽车起重机液压系统的工作原理总成QY5型汽车起重机液压系统的工作原理如图2-13所示。该系统为中压系统，动力源采用双联齿轮泵，由汽车发动机通过底盘上的分动箱驱动。液压泵从油箱中吸油，输出的液压油经手动阀组输送到各个执行元件。整个系统由支腿收放、吊臂变幅、吊臂伸缩、转台回转和吊重起升五个工作回路所组成，且各部分都具有一定的独立性。整个系统分为上下两部分，除液压泵、过滤器、溢流阀、阀组A及支腿部分外，其余元件全部装在可回转的上车部分。油箱装在上车部分，兼作配重。上下两部分油路通过中心回转接头连通。支腿收放回路和其他动作回路采用一个二位三通手动换向阀进行切换。图2-13 QY5型汽车起重机

24、液压系统图2.4.1支腿收放回路由于汽车轮胎支撑能力有限，故在起重作业前必须放下前、后支腿，用支腿承重使汽车轮胎架空。在行驶时又必须将支腿收起。为此，在汽车的前、后两端各设置两条支腿，每条支腿均配置有液压缸。前支腿两个液压缸同时用一个三位四通手动换向阀控制其收、放动作，而后支腿两个液压缸则用另一个三位四通手动换向阀控制其收、放动作。为确保支腿能停放在任意位置并能可靠地锁住，在支腿液压缸的控制回路中设置了双向液压锁。 当三位四通互锁换向阀工作在左位时，前支腿放下，其油路为： 进油路：过滤器液压泵互锁换向阀左位手动换向阀（5-1）左位前支腿液压缸上腔。 回油路：前支腿液压缸下腔液控单向阀手动换向阀

25、（5-1）左位油箱。当三位四通手动换向阀（5-1）工作在右位时，前支腿收回，其油路为： 进油路：过滤器液压泵互锁换向阀左位手动换向阀（5-1）右位前支腿液压缸下腔。回油路：前支腿液压缸上腔液控单向阀手动换向阀（5-1）右位油箱。后支腿液压缸用三位四通手动换向阀（5-2）控制，其油路情况与前支腿油路类似。 2.4.2吊臂变幅回路吊臂变幅是通过改变吊臂的起落角度来改变作业高度。吊臂的变幅运动由变幅液压缸驱动，变幅要求能带载工作，动作要平稳可靠。本机为小吨位吊车采用单个变幅液压缸变幅方式。为防止吊臂在停止阶段因自重而减幅，在油路中设置了平衡阀,提高了变幅运动的稳定性和可靠性。吊臂变幅运动由三位四通手

26、动换向阀（5-3）控制，在其工作过程中，通过改变手动换向阀（5-3）的工作位，即可调节变幅方向。 吊臂增幅时，三位四通手动换向阀（5-3）右位工作，其油路为： 进油路：过滤器液压泵互锁换向阀右位手动换向阀（5-3）右位平衡阀中的单向阀变幅液压缸下腔。 回油路：变幅液压缸上腔手动换向阀（5-3）右位手动换向阀（5-4）中位手动换向阀（5-5）中位油箱。 吊臂减幅时，三位四通手动换向阀（5-3）左位工作，其油路为 进油路：过滤器液压泵互锁换向阀右位手动换向阀（5-3）左位变幅液压缸上腔。 回油路：变幅液压缸下腔平衡阀手动换向阀（5-3）左位手动换向阀（5-4）中位手动换向阀（5-5）中位油箱。2.

27、4.3吊臂伸缩回路吊臂由基本臂和伸缩臂组成，伸缩臂套装在基本臂内，由吊臂伸缩液压缸驱动进行伸缩运动。本系统是利用各油缸有效面积差控制伸缩顺,即号伸缩油缸活塞面积大，号伸缩油缸活塞面积小。各活塞腔是联通的，各油缸活塞杆腔也是联通的。很显然I号伸缩油缸先伸出，其次是号伸缩油缸伸出。 平衡阀可以保证吊臂在载荷下平稳收缩，同时还可以防止因泄漏或管道破裂而造成吊臂回落。此外为了保证吊臂回缩时按预定的顺序，不至因自重和滑动阻力变化等因素影响。平衡阀的开启压力应该设定为大缸的大，小缸的小。吊臂伸缩运动由三位四通手动换向阀（5-4）控制，当三位四通手动换向阀（5-4）工作在左位或右位时，分别驱动伸缩液压缸伸出

28、或缩回。吊臂伸出时的油路为：进油路：过滤器液压泵互锁换向阀右位手动换向阀（5-3）中位手动换向阀（5-4）右位平衡阀中的单向阀伸缩液压缸下腔。回油路：伸缩液压缸上腔手动换向阀（5-4）右位手动换向阀（5-5）中位油箱。 吊臂缩回时的油路为：进油路：过滤器液压泵互锁换向阀右位手动换向阀（5-3）中位手动换向阀（5-4）左位伸缩液压缸上腔。回油路：伸缩液压缸下腔平衡阀手动换向阀（5-4）左位手动换向阀（5-5）中位油箱。2.4.4转台回转回路转台的回转由一个小转矩高速液压马达驱动。通过行星减速机构减速，转台的回转速度为05rmin。为了提高工作效率，并且确保安全，本系统加装由平衡阀、二次溢流阀、梭

29、阀、制动器组成的回转缓冲装置。回转液压马达的回转由三位四通手动换向阀（5-5）控制，当三位四通手动换向阀（5-5）工作在左位或右位时，分别驱动回转液压马达正向或反向回转。其油路为： 进油路：过滤器液压泵互锁换向阀右位手动换向阀（5-3）中位手动换向阀（5-4）中位手动换向阀（5-5）左(右)位正反转平衡阀回转液压马达。回油路：回转液压马达正反转平衡阀手动换向阀（5-5）左(右)位油箱。2.4.5吊重起升回路吊重起升是系统的主要工作回路。吊重的起吊和落下作业由一个大转矩液压马达驱动卷扬机来完成。起升液压马达的正反转有一个三位四通换向阀（5-6）控制。马达转速的调节(即起吊速度) 主要通过改变泵分

30、合流方式来实现，还可以通过调节发动机转速及手动换向阀（5-6）的开口来调节。回路中设有平衡阀，用以防止重物因自重而下滑。由于液压马达的内泄漏比较大，当重物吊在空中时，尽管回路中设有平衡阀，重物仍会向下缓慢滑落，为此，在液压马达的驱动轴上设置了制动器。当起升机构工作时，在系统油压的作用下，制动器液压缸使闸块松开，当液压马达停止转动时，在制动器弹簧的作用下，闸块将轴抱死进行制动。当重物在空中停留的过程中重新起升时，有可能出现在液压马达的进油路还未建立起足够的压力以支撑重物时，制动器便解除了制动，造成重物短时间失控而向下滑落。为避免这种现象的出现，在制动器油路中设置了单向节流阀。通过调节该节流阀开口

31、的大小，能使制动器抱闸迅速，而松闸则能缓慢地进行。2.4.6 QY5型汽车起重机液压系统的特点QY5型汽车起重机的液压系统有如下几个特点：1)该系统为双泵双回路、分合流油路、开式、串联系统，采用了换向阀串联组合，不仅各机构的动作可以独立进行，而且在轻载作业时，可实现起升和回转复合动作，以提高工作效率。2)系统中采用了平衡回路、缩紧回路和制动回路，保证了起重机工作可靠，操作安全。3)采用了三位四通手动换向阀换向，不仅可以灵活方便地控制换向动作，还可通过手柄操纵来控制流量，实现节流调速。在起升工作中，除了分合流油路可方便实现高低速切换外，将节流调速方法与控制发动机转速的方法结合使用，可以实现各工作

32、部件微速动作。4)各三位四通手动换向阀均采用了M型中位机能，使换向阀处于中位时能使系统卸荷，可减少系统的功率损失，适宜于起重机进行间歇性工作。3液压系统设计3.1主要液压元件的选择5吨液压汽车起重机的液压元件较多，计算比较复杂，选择时应尽量选用标准元件,只有在特殊情况下，才考虑设计专用元件。下面仅以起升马达和液压泵为例。3.1.1 5吨液压汽车起重机的主要技术参数的初定最大起重量5吨； 最高提升速度=15；起升减速传动比=21.6、效率=0.92；起升卷筒上钢丝绳最外层直径=411mm；吊钩滑轮组倍率为=6,效率=0.95；钢丝绳导向滑轮效率=0.96；液压系统额定压力初定为=18=18106

33、；以上参数在下述计算中不再标出。3.1.2起升马达的计算和选择（1）作用于钢丝绳上的最大静拉力9(3-1) 式中: 起重量(N) =5000kg=5000kg9.8N/kg=49000N(3-2)（2）起升马达所受最大扭矩9式中: 动力系数= 1+0.35 V 则 = 1+ 0.350.25 =1.088V 最高起升速度V =15m/min =0.25m/s（3）液压马达的排量9(3-3) 液压马达机械效率,通常取= 0.92(3-4)（4）液压马达转速9（5）液压马达的选择齿轮式和叶片式输出扭矩较小， 且不适于低速传动， 因此，一般情况下均采用柱塞式液压马达。柱塞式液压马达可分为径向柱塞式和

34、轴向柱塞式两种。轴向柱塞式液压马达除具有转速范围宽、扭矩大的优点外,还具有结构紧凑、径向尺寸小、转动惯量小等优点,故选用之。根据对国产轴向柱塞式液压马达产品的性能比较，5吨液压汽车起重机选用了上海液压泵厂引进西德海卓玛蒂克公司技术生产的A2F6.1系列斜轴式定量马达,型号为A2F56W6.1，输入排量为56.1cm3/r，最高转2390r/min最大输入流量131L/min，最大功率78，最大输出扭312Nm。3.1.3液压泵的计算和选择（1）液压泵的工作压力9(3-6)(3-5) + 式中: 液压马达的最大工作压力式中: 起升马达所受最大扭矩=100.9 起升马达排量(cm3/r), = 3

35、8.3cm3/r 起升马达机械效率 = 0.92 沿程压力损失和局部压力损失之和,一般取515bar , 则液压泵的最大工作压力18 + 1.5 = 19.5（2）液压泵的流量 式中: 系统泄漏系统,其值为1.11.3,现取= 1.3 液压马达所需最大流量 = 式中:液压马达最高转速,=1495 r/min = 149538.3=57258.5cm3/min = 57.3 l/min则液压泵的流量=1.357.3=74.5 l/min（3）液压泵的选择液压泵主要有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵三种。对于汽车起重机，其液压系统负载大、功率大、精度要求不高。所以， 一般采用齿轮泵。根据系统的要求以及压力、

36、流量的需要，5吨液压汽车起重机选择了40/32 型双联齿轮泵,型号为：CBG40/32-H，其最高工作压力25Mpa，最高转速2500r/min ，两泵的理论排量分别为40cm3/r和32cm3/r，合流最大流量为180L/min。当发动机经分动箱输出速度为1500 r/min时，流量为108L/min。型号为：CBG40/32-H。3.2 液压系统元器件的选择 根据液压泵的选择和液压系统工作压力以及流量的确定，对液压系统的主要元器件进行了选择如表3-1：表3-1 液压系统主要元器件 代号 名称 代号 名称1 SU3-F20125X24 烧结式过滤器 8 XD4F-L20HY1 平衡阀2 CB

37、G40/32-H 双联齿轮泵 9 DBDH25P10/20 安全阀3 UX10250X5 回转接头 10 MG G1.2/2 节流阀4 AF6EA30/Y250 压力表开关 11 Z2FS1630/S1 单向节流阀5 4WMM16T5OB10 换向阀 12 4WE10AG42 起升快慢电磁阀6 Z2S1630-30 支腿液压锁 13 XU-A160X30FS 低压线隙式过滤器7 3WMM16A5OFB10 互锁切换阀 3.3 液压系统发热温升计算3.3.1计算液压系统的发热功率由于液压阻力产生的压力损失以及整个系统的机械损失和容积损失组成了能量的总损失，这些能量根据守恒定律，它不会自行消失而是

38、转化成了热能，从而使油液的温度升高，油温过高，不仅使油的性质发生变化，影响系统工作，而且会引起容积效率的下降，因此，油温必须控制在一定的范围内，保证基本臂最大起重量40个工作循环后，油箱内液压油的相对温升在不加冷却器的情况下，不超过75（见1）。对于复杂系统，由于功率损失的环节太多，通常用下式计算液压系统的发热功率1：式中是液压系统的总输入功率，是输出的有效功率1。 (3-7) (3-8)式中为工作周期 s z、n、m分别为液压泵、液压缸、液压马达的数量、分别为第i台泵的实际输出压力、流量、效率为第i台泵工作时间s、为液压马达的外载转矩、转速、工作时间 、rad/s、s、为液压缸外载荷及此载荷

39、时的行程，N、m起重机的一个工作循环包括起升、回转、变幅、伸缩臂、下降、空载、回转、装料等工序。在整个循环中，依据经验估算出所需时间为280 s总的发热功率为=39-20.8=18.23.3.2计算液压系统的散热功率液压系统的散热渠道主要是油箱表面，但如果系统外接管路较长，而且计算发热功率时，也应考虑管路表面散热1： (3-9)式中为油箱散热系数，见1，选择=15； 为管路散热系数，见1，选择=14； 、分别为油箱、管道的散热面积 为油温与环境温度之差若系统达到热平衡，则，油温不再升高，此时，最大温差1 (3-10)环境温度为，则油温。油箱散热面积的计算在以上章节计算油箱的容量为2.45，据1

40、，V=0.8abh现假设油侧箱面为正方形a=b=1m，求得宽为1.36m=1.8h(a+b)+1.5ab=10.719=112.2+25=137.2计算出来的温度远远高于所限制的温度，现在采用安装冷却器的方法来降低温度。据1，根据热交换量18.2和油的流量(40+32)ml/r 1500r/min合74.5L/min，在表37.10-36中选择型号为2LQFLA1.46F的冷却器，它能保持油液温度在55左右。油箱的尺寸基本确定： 长a=1m、宽b=1.36m、高=1m。4 变幅液压缸设计4.1变幅液压缸的结构设计液压缸的结构设计包括缸筒和缸盖的连接形式、活塞和活塞杆的连接形式排气装置的选择和最

41、小导向长度的确定。4.1.1缸体端部连接结构缸体端部连接结构与液压缸的工作压力、材料及工作条件有关。在工程机械常用的连接形式有外螺纹连接、卡簧连接、半环连接、法兰连接。其中法兰连接加工、装卸方便，连接强度高，安全可靠，在变幅液压缸工作压力高，经常受到冲击载荷的情况下选用法兰连接较为适宜。4.1.2活塞与活塞杆的连接方式活塞与活塞杆的连接方式一般采用螺纹连接和卡环连接，也有采用焊接方式的。其中螺纹连接比较可靠，可以承受较大的工作压力和机械振动，且结构简单、装卸方便。多用于工程机械。所以本机采用了螺纹连接。4.1.3活塞杆头部结构活塞杆头部直接与工作机构连接，根据与负载连接的要求不同，活塞杆头部主

42、要有单耳环不带衬套结构，单耳环带衬套结构，双耳环结构，球头结构，外螺纹及内螺纹结构。本机选用双耳环结构。4.1.4液压缸的缓冲装置液压缸缓冲都是利用油液的节流作用实现的，形式很多，常用的有间隙缓冲装置和可变节流缓冲装置。当活塞将近行程终点时，活塞杆端部的排油只能通过柱塞与导向孔形成的环形间隙流出。由于环形间隙的节流作用使回油腔的压力迅速升高，从而对活塞产生一个制动力，减缓活塞的运动速度以免活塞撞击缸底。本机采用可变节流缓冲装置。4.1.5排气装置液压缸中如果有残留空气，将引起活塞低速运动时爬行和振动，产生噪声和发热，甚至使整个系统不能正常工作。因此在设计和安装液压缸时，要保证能及时排出残留在缸

43、内的空气。所以液压缸还要安装排气阀。对于大型双作用液压缸，排气结构设置在往复运动行程终点附近，所以本机的排气装置安装在了两个端盖的附近。4.2三铰点变幅油缸的受力分析由汽车起重机吊臂的根部铰点和变幅油缸上下铰点所组成的变幅机构三铰点是整机总体设计的重要部分，如图4-1所示为三铰点安装简图。三铰点布置的合理与否，对总体设计影响很大。通常在设计三铰点时，是通过作图和计算相结合的方法得到的。 OAB图4-1 吊臂及油缸安装图图4-2 吊臂及油缸分析图如图4-2所示，分别对应图4-1，AB1、AB2分别为变幅缸未伸出和伸出时的长度，OB1、OB2分别表示吊臂处于不同位置，B1CB2表示随着起升高度的增加 B点的运动轨迹。设r为动摇杆OB的长度，d为机架OA长度，L为AB长度，为摇杆OB的摆角，为机构运动的传动角，符号角码1和2分别表示机构处于初始位置和终止位置，1=2现取18。设机架为单位长，m=r/d， n=L/d，=L2/L1=n2/n1为油缸伸长系数。在此三铰点设计中，采取图所示方法来实现优化设计，这是一个1的情况，由几何关系（余弦定理）可以得出18 +2cos=1 （4-1） 2 +2cos=1 (4-2) 在工作过程中尽量使变幅液压缸推力随臂架仰角而变化的曲线平衡，也就是机构的传动角变化要小，只有这样变幅液压缸能够具有良好的工作环境和合理的机构铰