2150 QY20B汽車起重機卷筒機構(gòu)及其液壓系統(tǒng)設(shè)計,qy20b,汽車起重機,卷筒,機構(gòu),及其,液壓,系統(tǒng),設(shè)計 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計QY20B 汽車起重機卷筒機構(gòu)及其液壓系統(tǒng)設(shè)計系部名稱： 機電工程系 專業(yè)班級：機械設(shè)計制造及其自動化 08-3 班學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 二○一二年六月The Graduation Design for Bachelor's DegreeThe Design of QY20B Truck Crane’s Creel Mechanism and Hydrahlic System.Candidate：Specialty：The Design Of Mechanical Manufactureand Automation Class： Supervisor： 2012-06 摘 要近兩年，我國的起重機發(fā)展迅速，在各個領(lǐng)域的應(yīng)用也日趨廣泛，但與世界先進水平還有一定的差距，主要原因是國內(nèi)配套零部件落后，材質(zhì)差，再有就是制造工藝水平低。本文對 QY20B 汽車起重機的設(shè)計做了研究，就汽車起重機整車做了大概的分析和論述，就汽車起重機卷筒機構(gòu)進行了設(shè)計，對于中、小型汽車起重機的發(fā)展具有一定的積極意義QY20B 型汽車起重機液壓系統(tǒng)的設(shè)計是該型起重機設(shè)計過程中最關(guān)鍵的一步。本文根據(jù)液壓系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)對該系統(tǒng)進行整體方案設(shè)計，對其功能和工作原理進行分析，初步確定了系統(tǒng)各回路的基本結(jié)構(gòu)及主要元件，按照所給機構(gòu)性能參數(shù)和液壓性能參數(shù)進行元件的選擇計算，通過對系統(tǒng)性能的驗算和發(fā)熱校核，以滿足該起重機所要達到的要求。關(guān)鍵字: 汽車起重機；卷筒機構(gòu)；汽車起重機；液壓系統(tǒng)；性能參數(shù)。 ABSTRACTIn the recent two years, our country hoist crane development rapid, in each domain application also day by day widespread, but also has the certain disparity with the world advanced level, the main reason is the domestic necessary spare part backward, material quality bad, again has is makes the technological level to be low.This article has done the research to the QY20B autohoist design, the autohoist entire vehicle has made the general analysis and the elaboration, the autohoist rotation organization has carried on the design, , regarding the center, the small autohoist development had the certain positive sense.Model QY20B automobile crane hydraulic pressure systematic design this type hoist the most key one of the design process.This text analyses , demand to carry on the scheme to work out on this performance systematic in hydraulic pressure.Prove to its function and operation principle have confirmed the basic structure of system every return circuit and main component tentatively. According to giving the organization performance parameters and choice of carrying on the component of performance parameter of hydraulic pressure to calculate .Through to the checking computations and generating heat to check of systematic function, in order to respond to the request that this hoist should reach Key words: Autohoist reel mechanism Crane truck Hydraulic pressure system Performance parameter 目 錄摘要………………………………………………………………………………………ⅠAbstract ………………………………………………………………………………Ⅱ第 1 章 緒論………………………………………………………………………11.1 國內(nèi)汽車起重機發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢……………………………………………11.1.1 國內(nèi)汽車起重機的發(fā)展現(xiàn)狀………………………………………………11.1.2 國內(nèi)汽車起重機的發(fā)展趨勢………………………………………………21.2 國外汽車起重機發(fā)展趨勢及應(yīng)用情況……………………………………………21.3 汽車起重機產(chǎn)品的發(fā)展趨勢………………………………………………………31.4 課題背景……………………………………………………………………………41.5 課題任務(wù)……………………………………………………………………………5第 2 章卷筒的設(shè)計計算及強度校核…………………………………………………62.1 卷筒的結(jié)構(gòu)與材料 ………………………………………………………………62.2 卷筒的鋼絲繩 ……………………………………………………………………62.3 卷筒的主要尺寸 …………………………………………………………………72.3.1 卷筒直徑 D…………………………………………………………………72.3.2 卷筒的長度 L ………………………………………………………………72.3.3 卷筒的厚度…………………………………………………………………72.4 滾筒受力分析 ……………………………………………………………………82.5 滾筒強度校核 ……………………………………………………………………8第 3 章軸的設(shè)計計算及強度校核……………………………………………………103.1 按扭矩初算軸徑…………………………………………………………………103.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計……………………………………………………………………113.3 軸的受力分析……………………………………………………………………113.4 軸承的選擇及校核計算…………………………………………………………133.5 鍵連接的選擇及校核計算………………………………………………………143.6 聯(lián)軸器的選擇及校核計算………………………………………………………143.7 鍵的設(shè)計…………………………………………………………………………15第 4 章 起升機構(gòu)的液壓系統(tǒng)設(shè)計 …………………………………………………164.1 液壓傳動應(yīng)用于汽車起重機上的優(yōu)缺點………………………………………164.1.1 優(yōu)點 ………………………………………………………………………164.1.2 缺點 ………………………………………………………………………164.2 液壓系統(tǒng)的類型…………………………………………………………………164.3 汽車起重機液壓系統(tǒng)功能、組成和工作特點…………………………………174.4 汽車起重機液壓系統(tǒng)的運用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢…………………………………174.5 整機主要性能參數(shù)………………………………………………………………184.6 主副卷揚系統(tǒng)……………………………………………………………………194.6.1 性能要求 …………………………………………………………………204.6.2 主要元件 …………………………………………………………………204.6.3 主要回路 …………………………………………………………………214.6.4 工作原理 …………………………………………………………………214.7 液壓系統(tǒng)類型選擇………………………………………………………………234.7.1 本機液壓系統(tǒng)分析 ………………………………………………………234.8 各種執(zhí)行元件的選擇……………………………………………………………234.9 液壓系統(tǒng)工作參數(shù)和各機構(gòu)主要參數(shù)…………………………………………244.9.1 作機構(gòu)主要參 ……………………………………………………………244.10 液壓系統(tǒng)參數(shù)……………………………………………………………………254.11 液壓元件選擇計算………………………………………………………………264.11.1 副卷揚回路………………………………………………………………264.11.2 主卷揚回路………………………………………………………………284.12 液壓閥的選擇……………………………………………………………………304.13 液壓輔助元件選擇………………………………………………………………334.13.1 油路的通徑………………………………………………………………334.13.2 油箱選擇…………………………………………………………………34結(jié)論……………………………………………………………………………………35參考文獻…………………………………………………………………………………36致謝……………………………………………………………………………………371第 1 章 緒 論1.1 國內(nèi)汽車起重機發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.1.1 國內(nèi)汽車起重機的發(fā)展現(xiàn)狀隨著經(jīng)濟建設(shè)的迅速發(fā)展，我國的基礎(chǔ)建設(shè)力度正逐漸加大，道路交通，機場，港口，水利水電，市政建設(shè)等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)規(guī)模也越來越大，市場汽車起重機的需求也隨之增加。中國的汽車起重機誕生于上世紀(jì)的 10 年代，經(jīng)過了近 30 年的發(fā)展，期間有過 3次主要的技術(shù)改進，分別是 70 年代引進蘇聯(lián)的技術(shù)，80 年代引進日本的技術(shù)，90 年代引進德國的技術(shù)。但是總體來說，中國的汽車起重機產(chǎn)業(yè)始終走著自主創(chuàng)新的道路，有著自己清晰的發(fā)展脈絡(luò)，尤其是進幾年，中國的汽車式起重機產(chǎn)業(yè)取得了長足的發(fā)展，雖然與國外相比還有一定的差距，但是這個差距正在逐漸的縮小。而且我國目前在中小噸位的汽車式起重機的性能已經(jīng)完好，能夠滿足現(xiàn)實生產(chǎn)的需求。在不久的將來，我國的汽車式起重機行業(yè)一定會發(fā)展成為一個發(fā)展穩(wěn)定，市場化程度高的成熟產(chǎn)業(yè)?！? 中國汽車式起重機已經(jīng)大量使用ＰＬＣ可編程集成控制技術(shù)，帶有總線接口的液壓閥塊，液壓馬達，油泵等控制和執(zhí)行元件已較為成熟，液壓和電器已實現(xiàn)了緊密的結(jié)合?？赏ㄟ^軟件實現(xiàn)控制性能的調(diào)整，大幅度簡化控制系統(tǒng)，減少液壓元件，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，具備了實現(xiàn)故障自動診斷，遠程控制的能力?！‘?dāng)前我國新一代汽車起重機產(chǎn)品，起重作業(yè)的操作方式，大面積應(yīng)用先導(dǎo)比例控制，具有良好的微調(diào)性能和精控性能，操作力小，不易疲勞。通過先導(dǎo)比例手柄實現(xiàn)比例輸送多種負荷的無級調(diào)速，有效防止起重作業(yè)時的二次下滑現(xiàn)象，極大的提高了起重作業(yè)的安全性、可靠性和作業(yè)效率?！〔糠执笮推囀狡鹬貦C還在伸縮臂上使用了單缸插銷的伸縮技術(shù)，通過液壓銷作用，以單個液壓油缸可完成多節(jié)伸臂的運動，并達到各種工況的程序控制和自動伸縮，改變了以往不能油缸加內(nèi)部繩排的作業(yè)方式，使起重機相對更輕，拓展了起重機向更高工作高度發(fā)展的空間?！≡谧呦驀H市場的過程中，我國汽車式起重機產(chǎn)業(yè)近幾年品質(zhì)水平的快速提高，也得到了國際擁護的高度肯定，由于產(chǎn)品使用規(guī)范，用戶的專業(yè)素質(zhì)較高，出口產(chǎn)品2的質(zhì)量反饋比在國內(nèi)有了明顯的減少，產(chǎn)品反映較好。這都為中國汽車式起重機行業(yè)的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。　我國的汽車式起重機的生產(chǎn)企業(yè)要想在本領(lǐng)域生存與發(fā)展，需要做的事情還很多，由于市場需求的增大，也要求生產(chǎn)企業(yè)不斷創(chuàng)新，在保證起重機性能的基礎(chǔ)上還要不斷開發(fā)出更大噸位的新產(chǎn)品，滿足市場的需求。只有這樣才能從市場中獲得養(yǎng)分和活力使自己生存，在生存中發(fā)展，在發(fā)展中壯大?！?.1.2 國內(nèi)汽車起重機的發(fā)展趨勢主要的發(fā)展趨勢應(yīng)該有以下幾點：　擴大產(chǎn)品的品種。在企業(yè)內(nèi)部應(yīng)建立完善的產(chǎn)品研究和開發(fā)體系，使產(chǎn)品系列化，品種齊全，要形成大中小完整系列，增多產(chǎn)品數(shù)量，使生產(chǎn)規(guī)模不斷的擴展?！　≡龃笃鹬亓?。目前我國生產(chǎn)的汽車式起重大多是50噸以下的中小噸位的起重機，大噸位生產(chǎn)的很少，而隨著社會的發(fā)展，對機動靈活的大型起重機械的需求越來越大，這都是汽車式起重機發(fā)展的養(yǎng)分。所以增大其中力矩迫在眉睫?！　　≡黾悠鹬貦C功能。隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，用戶對汽車式起重機的使用上的要求越來越多，希望能夠一機多用，已經(jīng)不僅僅是在搬運重物時使用，而是滿足在不同環(huán)境和工種和使用，這些都為未來起重機的發(fā)展打清了方向?！∪Υ蛟熳约旱钠放?。目前中國的汽車起重機生產(chǎn)企業(yè)，缺少自己的專業(yè)研究人員和開發(fā)隊伍，而是去模仿別人生產(chǎn)的成品，沒有發(fā)展方向和競爭力。未來經(jīng)　濟的全球化以及由此引發(fā)的一系列問題，使得競爭手　段從傳統(tǒng)的產(chǎn)品，價格等層次轉(zhuǎn)嫁到品牌的競爭上來。　所以各大汽車式生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該努力打造自己的品牌，從而使自己發(fā)展壯大?！￠_創(chuàng)自我空間占領(lǐng)市場。我國的各大汽車式起重機生產(chǎn)企業(yè)要不斷創(chuàng)新，大膽進行急智的改革，面向市場，結(jié)構(gòu)優(yōu)化，人員重組，引進設(shè)備，進行刻苦的技術(shù)研發(fā)，在不斷完善自我的前提下，占領(lǐng)市場?！〗陙恚S著社會的發(fā)展，社會生活中對起重機的需求越來越大，所以起重機的研發(fā)越來越緊迫，由于汽車式起重機轉(zhuǎn)場靈活，從而方便快捷，所以進幾年我國的汽車式起重機發(fā)展很快1.2 國外汽車起重機發(fā)展趨勢及應(yīng)用情況國外工程起重機從整體情況分析，領(lǐng)先國內(nèi) 10-20 年(不同類型產(chǎn)品有所不同)。隨著國外經(jīng)濟發(fā)展速度趨于平穩(wěn)，工程起重機向智能、高性能、靈活、適應(yīng)性強、多功能方向發(fā)展。25t 以下基本上不生產(chǎn)，產(chǎn)品向高附加值、大噸位發(fā)展，如利勃海爾3公司汽車起重機基本退出市場，目前市場主導(dǎo)產(chǎn)品為全地面起重機，最小噸位是35t，而 80t 和 160t 是主導(dǎo)產(chǎn)品；格魯夫公司：主導(dǎo)產(chǎn)品是全地面起重機和輪胎起重機，最小噸位是 25t；多田野公司：汽車起重機只占 20%，主導(dǎo)產(chǎn)品是全地面起重機和輪胎起重機，最小噸位 16t。因此行業(yè)配套也與國內(nèi)有所不同：1） 下車主要是 300kW 以上柴油大功率發(fā)動機，與之配套的液力變矩器和自動換檔變速箱、12 噸級驅(qū)動轉(zhuǎn)向橋及越野輪胎。2） 上車：高強度材料、大扭矩的起升機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、回轉(zhuǎn)支承。3） 液壓系統(tǒng)：變量泵、變量馬達、電磁換向先導(dǎo)閥及主閥、平衡閥、懸掛系統(tǒng)閥、液壓鎖、液壓缸及管路標(biāo)準(zhǔn)配套件。4） 智能控制系統(tǒng)：力限器顯示控制、記憶通訊及單缸順序伸縮自動控制。由于國外工程機械起步較早，形成了成熟的配套件體系。如力士樂的泵馬達、閥、起升、回轉(zhuǎn)、行走機構(gòu)；貝林格的主閥、先導(dǎo)閥、平衡閥；哈威的主閥、先導(dǎo)閥、平衡閥；ZF 的變速箱、分動箱；凱斯蘭的橋；PAT 的力限器等等。配套廠能與主機廠協(xié)作密切，聯(lián)合開發(fā)，再加上主機廠家的專有技術(shù)，能形成很強的核心競爭優(yōu)勢，能夠保證主機性能的發(fā)揮和可靠性的提高。1.3 汽車起重機產(chǎn)品的發(fā)展趨勢自90年代以來，國外工程機械進入了一個新階段，目前我國汽車起重機在工程機械的發(fā)展趨勢是：1、在廣泛應(yīng)用新技術(shù)的同時，不斷涌現(xiàn)出新結(jié)構(gòu)和新產(chǎn)品。2、繼續(xù)完成提高整機可靠性。3、技術(shù)發(fā)展的重點在于增加產(chǎn)品的電子信息技術(shù)含量，在集成電路、微處理器、微型計算機及電子監(jiān)控技術(shù)等方面都有廣泛的應(yīng)用。4、努力完善產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，改善駕駛?cè)藛T的工作條件，向節(jié)能、環(huán)保方向發(fā)展，可靠性、安全性、舒適性、環(huán)保性得到了高度重視。5、向大型化和微型化方向發(fā)展。借鑒國外工程機械產(chǎn)品的發(fā)展趨勢，并結(jié)合我國實際，我國的科學(xué)技術(shù)水平不能與國外相提并論，所以我們必須在產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)品創(chuàng)新上下大功夫才能與國外大型公司競爭。我國工程機械產(chǎn)品的發(fā)展走勢應(yīng)是：41 系列化、特大型化系列化是工程機械發(fā)展的重要趨勢。國外著名大公司逐步實現(xiàn)其產(chǎn)品系列化進程，形成了從微型到特大型不同規(guī)格的產(chǎn)品。與此同時，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期明顯縮短。特大型工程機械產(chǎn)品特點是科技含量高，研制與生產(chǎn)周期較長，投資大市場容量有限，市場競爭主要集中少數(shù)幾家公司。因此我國必須在此加大研發(fā)力度才不至于在此受制于國外。2 多用途、微型化為了全方位地滿足不同用戶的需求，國外工程機械在朝著系列化、特大型化方向發(fā)展的同時，已進入多用途、微型化發(fā)展階段。一方面，工作機械通用性的提高，可使用戶在不增加投資的前提下充分發(fā)揮設(shè)備本身的效能，能完成更多的工作；另一方面，為了盡可能地用機器作業(yè)替代人力勞動，提高生產(chǎn)效率，適應(yīng)城市狹窄施工場所以及在貨棧、碼頭、倉庫、艙位、農(nóng)舍、建筑物層內(nèi)和地下工程作業(yè)環(huán)境的使用要求，小型及微型工程機械有了用武之地，并得到了較快的發(fā)展。為占領(lǐng)這一市場，各生產(chǎn)廠商都相繼推出了多用途、小型和微型工程機械。3 電子化與信息化互動以微電子、Internet為重要標(biāo)志的信息時代，不斷研制出集液壓、微電子及信息技術(shù)于一體的智能系統(tǒng)，并廣泛應(yīng)用于工程機械的產(chǎn)品設(shè)計之中，進一步提高了產(chǎn)品的性能及高科技含量。4 安全、舒適、可靠 駕駛室將逐步實施優(yōu)化設(shè)計方法，配裝冷暖空調(diào)。全密封及降噪處理的“安全環(huán)保型”駕駛室，采用人機工程學(xué)設(shè)計的司機座椅可全方位調(diào)節(jié)，以及功能集成的操縱手柄、全自動換擋裝置及電子監(jiān)控與故障自診斷系統(tǒng)，以改善司機的工作環(huán)境，提高作業(yè)效率。大型工程機械安裝有閉路監(jiān)視系統(tǒng)以及超聲波后障礙探測系統(tǒng)，為司機安全作業(yè)提供音頻和視頻信號。微機監(jiān)控和自動報警的集中潤滑系統(tǒng)，大大簡化了機器的維修程序，縮短了維修時間。大型工程機械的使用壽命達2.05萬小時，最高可達2.5萬小時。 5 節(jié)能與環(huán)保為提高產(chǎn)品的節(jié)能效果和滿足日益苛刻的環(huán)保要求，主要從降低發(fā)動機排放、提高液壓系統(tǒng)效率和減振、降噪等方面入手。1.4 課題背景汽車起重機是各種工程建設(shè)廣泛運用的重要起重設(shè)備，是用來對物料進行起重、運輸、裝卸或安裝等作業(yè)的機械設(shè)備，在工業(yè)和民用建筑中作為主要施工機械而得到5廣泛運用。在國內(nèi)汽車起重機行業(yè)，關(guān)鍵部位的制造工藝已經(jīng)成為行業(yè)的熱點。通過對QY20B汽車起重機的液壓系統(tǒng)入手，結(jié)合國內(nèi)外先進汽車起重機的技術(shù)特點，本著最大限度提高卷筒組的安全系數(shù)，對其卷筒進行設(shè)計和改造，爭取為我國汽車起重機卷筒的制造工藝做出一定的貢獻。為了加快我國工程機械前進的步伐，促進多元化的起重產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，且檢驗自己四年所學(xué)，在工作之前對自己進行一次檢閱，我選了QY20B汽車起重機卷筒機構(gòu)及其液壓系統(tǒng)設(shè)計這個題目，希望為我四年大學(xué)學(xué)習(xí)生活畫上一個圓滿的句號。1.5 課題任務(wù)通過對汽車起重機卷筒機構(gòu)設(shè)計原理及技術(shù)要求的分析，最大起重量為20T，最大起升高度為16M，結(jié)合實際生產(chǎn)的需要，在現(xiàn)有的資料的基礎(chǔ)上，對多種方案進行分析比較，從而初步確定汽車起重機卷筒機構(gòu)的總體設(shè)計框架。在此基礎(chǔ)上，設(shè)定參數(shù)，通過設(shè)計、計算、校核、反復(fù)對照比較，最終完成整個設(shè)計任務(wù)。其中包括：QY20B汽車起重機卷筒機構(gòu)設(shè)計，QY20B汽車起重機起升機構(gòu)液壓系統(tǒng)設(shè)計，選擇離合器與制動器使卷筒機構(gòu)具有較高的安全系數(shù)。要求對液壓油路進行優(yōu)化設(shè)計，使其效率更高。6第 2 章 卷筒的設(shè)計計算及強度校核2.1 卷筒的結(jié)構(gòu)與材料卷筒的結(jié)構(gòu)分為筒體部分和支架部分，筒體部分通過軸支承在支架上，支架用4枚螺栓固定在起重機上。支架一般鑄造制成，本設(shè)計選用45鋼，卷筒為保證良好的抗彎強度和抗扭強度選用鑄鋼，本設(shè)計選用45鋼。卷筒的制造可分為鑄造和焊接兩種。在一般載荷的起重機中采用灰口鑄鐵，對于重要的卷筒可用球墨鑄鐵，對于重載荷的卷筒，可采用鑄鋼。對于有重量要求的機構(gòu)，采用鑄造卷筒。2.2 卷筒的鋼絲繩卷筒在起升機構(gòu)或牽引機構(gòu)中用來卷繞鋼絲繩，將螺旋運動轉(zhuǎn)換為直線運動。卷筒通常是圓柱形的，特殊的卷筒也有制成圓錐形或曲線形的。卷筒有單層和多層2種，一般的起重機采用單層卷筒。單層卷筒通常表面切出螺旋槽，是為了增加鋼絲繩的接觸面積和防止相鄰鋼絲繩的磨損。繩槽分為標(biāo)準(zhǔn)槽和深槽兩種（圖2.1），其尺寸為R≈0.55d。圖 2.1 卷筒槽形標(biāo)準(zhǔn)槽： c1≈（0.3~0.4 ）d，t 1=（2~4） （mm）深槽： c2≈0.6d，t 2=d+（6~8 ） （mm ）7一般采用標(biāo)準(zhǔn)槽，由于節(jié)距小，機構(gòu)緊湊，深槽的特點是不易脫槽，但節(jié)距大，增加卷筒長度。2.3 卷筒的主要尺寸2.3.1 卷筒直徑 D卷筒直徑 D 與滑輪直徑一樣，是以槽底計算的直徑。卷筒直徑的確定方法與滑輪完全相同，即 D0min=hd。式中 D0min——按鋼絲繩中心計算的滑輪最小卷繞直徑，mm；h——與機構(gòu)工作級別和鋼絲繩的有關(guān)的系數(shù)，d——鋼絲繩的直徑，mm?！?D≥D 0min= hd≈350mm2.3.2 卷筒的長度 L 卷筒的長度（圖 2.2）L=L0+l1+2 l2 （2.1） 圖 2.2 卷筒的長度式中 L——卷筒總長度； L0——繩槽部分長度，其值為 L0 = 0HantD????????（2.2）式中 H——起升高度； a——滑輪組倍率；D0——卷筒卷繞直徑；t——繩槽節(jié)距； n——附加安全圈數(shù)，n=1.5~3 圈； l1——固定鋼絲繩所需要的長度，l 1=3t； l2——兩端的邊緣長度。 得 L0≈500mm ∴ L= L0+2 l2=500+40=540mm 8（2.3）2.3.3 卷筒的厚度按經(jīng)驗公式計算，對于鑄鐵卷筒，δ=0.02D+（6~10） （mm） ；對于鋼卷筒，δ≈d。然后進行強度校核，鑄鐵壁厚不宜小于 12mm。這里取材料為 45 鋼，筒壁厚為 22mm。2.4 滾筒體受力分析滾筒體作簡支梁，兩端支撐的端蓋在水平及垂直面內(nèi)均為鉸支。作用在筒體上的載荷有鋼絲繩對滾筒的張力 F、圓周驅(qū)動力 Fu 以及鋼絲繩軸向位移產(chǎn)生的軸向力，該力與前兩項的相對比值較小，故忽略不計，滾筒筒體受力及分析見圖 2.3。圖中 F 1——起升拉力，N；Fu——圓周驅(qū)動力，N；M3——滾筒所受之扭矩， （N/m） ；M3=Fu （N/m ） ；502DPv?M——彎矩 ；Mmax （N/m） ??N/m284qlFl??（2.4）σ——正應(yīng)力， （N/mm 2） 圖 2.3 卷筒受力分析 （N/mm 2） （2.5）=MW?τ——剪切應(yīng)力， （N/mm 2） （N/mm 2） 3nMW??（2.6）σh——合成應(yīng)力， （N/mm 2） σh= （N/mm 2） ??23????（2.7）92.5 滾筒強度校核圓周驅(qū)動力 F u=1000 =52500（N） （2.8）6310.2Pv?鋼絲繩張力 F =Fu =52500（N） （2.9）扭矩 M 3= Fu （N/m ） 0.3952127.5D?（2.10）彎矩 Mmax= （N/m ） .4.4Fl??（2.11）正應(yīng)力 σ= （N/mm 2） 237.105.098.965（2.12）剪切應(yīng)力 τ= （N/mm 2） （2.13）21037..54.86??將計算的 σ、τ 值代入式（3-6）：（N/mm 2）48000h 366 81010270.710.8.hCL hn?????????????????（3.16）∴此軸承合格，預(yù)期壽命足夠。3.5 鍵連接的選擇及校核計算3.5.1 聯(lián)軸器與輸入軸鍵連接的選擇聯(lián)軸器與輸入軸連接采用平鍵連接軸徑d1=50mm，L1=114mm查《機械零件設(shè)計手冊》P53 表4-1 選用C型平鍵，得：b=14 h=9 L=70即：鍵C14×70 GB/T 1096-2003 l=L-b=114-14=100mm T=23.947N·m （3.17） 16根據(jù)教材P106式6-1得65 m/minM最大起升力矩 1340 kN.m最大回轉(zhuǎn)速度 3r/min最高行駛速度 75 km/h最大爬坡度 35%最小轉(zhuǎn)彎半徑 20m行駛狀態(tài)總重 26.02t外形尺寸 12.4×2.5×3.3m支腿距離(縱向×橫向) 4.97×5.4m21發(fā)動機型號 SC8DK260Q3 最大功率 192KW（2200rpm）最大扭矩 1100Nm(1400rpm)4.6 主副卷揚系統(tǒng)主副卷揚回路如圖 4.2 所示：圖 4.2 主副卷揚回路主副卷揚油路由雙向電液比例排量調(diào)節(jié)泵和雙向定量馬達構(gòu)成兩個容積調(diào)速閉式油路，在主卷揚單動情況下，副卷揚泵通過一電磁換向驅(qū)動一液壓換向閥向主卷揚油路供油，兩泵合流，提高主卷揚作業(yè)速度。通過操作先導(dǎo)手柄可以雙向改變油泵排量，調(diào)節(jié)馬達轉(zhuǎn)速。回路中設(shè)置有功率限制器，從而限制油泵最大功率，防止發(fā)動機過載。為避免二次起升下滑和下降下滑，回路中設(shè)置有壓力記憶閥。4.6.1 性能要求22副卷揚不工作或低壓輕負載時，主泵合流工作；起、制動平穩(wěn)，微動性好；重物停在空中任意位置能可靠制動。4.6.2 主要元件泵 1（2）、馬達 5（6）、冷卻閥 13-1（13-2）、益流閥 12-1（12-2）、壓力記憶閥 8-1（8-2）、單向可調(diào)節(jié)流閥 9-1（9-2）、制動油缸 10-1（10-2）、二位三通液壓先導(dǎo)換向閥 11-1（11-2）、或門型梭閥 16-1（16-2）、功率限制器 17-1（17-2）、三位四通液壓先導(dǎo)換向閥 14、三位六通電磁換向閥 15。4.6.3 主要回路油主路（含補油油路）、冷卻油路、防過載油路、記憶閥油路、合流控制油路、防二次下滑油路。4.6.4 工作原理1. 主卷揚泵與副卷揚泵合流工作狀態(tài)(起升)如圖 4.6-1 所示A）控制油路（含電路） 17-1（左移） 電流 1-4（下） （1-4 上移）1-4 油箱泵 1 1-2 1-4 1-3（下）1-3（上） 油箱 （1-1 輸出流量）17-2（左移） 電流 2-4（下） （2-4 上移）泵 2 2-4 油箱2-2 2-4 2-3（下）2-3（上） 油箱 （2-1 輸出流量）制動器打開：12 11-1（上） 9-1 10-1 （10-1 制動打開）B 路（↑） 8-1（+）B）主油路主泵：11 5泄油 13-1（左） 12-1 油箱副泵 2-1 14（下） 52-2 DF2（+） 泄油 13-1（左） 12-1 油箱2. 主卷揚泵與副卷揚泵合流狀態(tài)（下降）23A）路（含電路）17-4（右移）電流 1-4（上） （1-4 下移）1-4 油箱泵 1 1-2 1-4 1-3（上）1-3（下） 油箱 （1-1 輸出流量）（由于利用換向閥 14 可以在下降時不必對副泵進行換向控制）18-3（左移） 電流 2-4（下） （2-4）上移泵 2 2-4 油箱2-2 2-4 2-3（下）2-3（上） 油箱 （2-1 輸出流量）制動器打開油路與起升狀態(tài)相同。B）主油路主泵：11 5泄油 13-1（右） 12-1 油箱副泵 2-1 14（上） 52-2 DF1(上) 泄油 13-1（右） 12-1 油箱3. 主卷揚回路分流狀態(tài)主卷揚回路分流起升、控制都和合流時的相同，下降時的工作狀態(tài)跟起升時的操作方式基本相同，只是泵的操作方式跟起升時相反而已。4. 副卷揚回路分流狀態(tài)（起升）A)控制油路（含電路）38-3（左移）電流 2-4（下） （2-4 上移）泵 2 2-4 油箱2-2 2-4 2-3（下）2-3（上） 油箱 （2-1 輸出流量）制動器打開：22 15(常) 11-2(上) 9-2 10-2 （ 10-2 的剎車打開）B 路（↑） 8-2（+）A)主油路泵 2：21 6泄油 13-2（左） 12-2 油箱245. 副卷揚回路分流狀態(tài)（下降）下降時跟起升時相同，只是泵的操作方向跟起升時相反。6. 恒功率控制如 4.3 所示：圖 4.3 功率控制回路壓力過高 17-1-1 左移 17-1-2 開口變大 控制油壓力降低 泵的傾角變小，流量降低；壓力過低 17-1-1右移 17-1-2開口減小 控制油壓力升高 泵的傾角變大，流量變大。4.7 液壓系統(tǒng)類型選擇4.7.1 本機液壓系統(tǒng)分析根據(jù)開式和閉式系統(tǒng)的優(yōu)缺點、典型工況，結(jié)合國內(nèi)外同類產(chǎn)品的具體情況，上車液壓系統(tǒng)決定選用多泵多回路和多種型式的高壓變量系統(tǒng)。在起升（主、副卷揚）、回轉(zhuǎn)、伸縮、變幅、支腿和控制 6 個液壓回路中，起升和回轉(zhuǎn)采用獨立閉式油路，變幅、伸縮和支腿采用開式油路。起升油路分主卷揚油路和副卷揚油路，液壓泵采用具有壓力切斷功能的雙向電液比例排量調(diào)節(jié)泵，此泵能實現(xiàn)排量與輸入電壓信號成正比的控制功能，用手動比例電壓控制閥來進行調(diào)節(jié)，它與定量馬達構(gòu)成了兩個獨立的容積調(diào)速回路。副卷揚油路可通過合流閥向主卷揚油路自動合流。主副卷揚回路中設(shè)有壓力記憶閥，防止二次起升下墜，緩沖補油和自動冷熱油交換等裝置。由于本機屬于中型起重機，回轉(zhuǎn)比較頻繁，所以回轉(zhuǎn)油路由雙向電液比例排量調(diào)節(jié)泵和定量馬達組成，除采用緩沖補油和冷熱油自動交換措施外，還采用了防止“打停現(xiàn)象”（在回轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)打停后再回轉(zhuǎn)現(xiàn)象）和防止臂桿因外力（風(fēng)力等）引起的自由擺動的特殊閥?？刂苹芈凡捎秒娍胤绞絹韺崿F(xiàn)。主、副卷揚回路，回轉(zhuǎn)回路均采用了電液比例排25量調(diào)節(jié)泵，此泵能實現(xiàn)排量與輸入電信號成正比的控制功能。此泵的控制過程為：操縱手控電閥發(fā)給電液比例方向閥一定量電信號值，電液比例方向閥有一對應(yīng)位移，并打開閥口使補油泵的油液進入變量活塞缸，使之對電液比例方向閥有一跟蹤位移，并使泵的排量變化，直至變量活塞缸的反饋移動量又使電液比例方向閥的閥口關(guān)閉為止。這就使得操縱者搬動手控電閥的角度與泵的排量成正比例變化，達到預(yù)期的操縱目的。伸縮、變幅回路也采用電液比例閥控制其速度，操縱方式也是用手動比例電壓控制閥。采用電液比例控制的調(diào)速系統(tǒng)，不僅可以省力，也可改變主機的設(shè)計柔性，并且可以實現(xiàn)遠距離有線或無線控制。根據(jù)汽車起重機的工況，支腿回路、伸縮回路和變幅回路只能一個單獨工作，所以采用同一個液壓泵供油。主、副卷揚回路，回轉(zhuǎn)回路都用了電液比例排量調(diào)節(jié)泵，它們都帶有副泵，此副泵負責(zé)給自己所在閉式回路補油和提供控制油。4.8 各種執(zhí)行元件的選擇以上各步完成以后，本機的總體方案也已基本確定，各回路的主要元件也可初步確定了。1、動力元件 軸向柱塞雙向變量泵（含輔助泵）、 軸向柱塞定量泵2、執(zhí)行元件 起升馬達、 回轉(zhuǎn)馬達、 變幅油缸、 伸縮臂油缸3、控制元件 功率限制閥、 壓力記憶閥、 電磁閥、電液比例方向閥、先導(dǎo)比例閥 、主副卷揚合流閥、變幅伸縮多路閥、 回轉(zhuǎn)中位浮動閥、平衡閥、單向閥、手動比例電壓控制閥4、輔助裝置 油箱、 濾油器、 各種管道及接頭4.9 液壓系統(tǒng)工作參數(shù)和各機構(gòu)主要參數(shù)4.9.1 工作機構(gòu)主要參數(shù)1. 起升機構(gòu)主卷揚：單繩最大速度(空載) 100 m/min單繩最大拉力(滿載) 35.8 KN卷筒直徑 350mm鋼絲繩直徑 21mm鋼絲繩層數(shù) 4減速器速比 36.5副卷揚：26單繩最大速度(空載) 100 m/min單繩最大拉力(滿載) 35.8 KN卷筒直徑 350mm鋼絲繩直徑 16mm鋼絲繩層數(shù) 3減速器速比 41.42. 回轉(zhuǎn)機構(gòu)回轉(zhuǎn)速度 3 r/min回轉(zhuǎn)阻力矩 48.9 K.Nm減速器速比 209.873. 變幅機構(gòu)最大行程 2842mm 變幅油缸最大軸向阻力 1130 KN變幅時間 75 Sec4. 伸縮機構(gòu)伸縮臂有四節(jié)，三節(jié)為伸縮臂，采用兩套油缸和鋼絲繩進行驅(qū)動。第一級缸行程 7500mm油缸最大軸向阻力 900 KN速比 2.5第二級缸行程 7500mm 油缸最大軸向阻力 510 KN速比 2.5 伸出時間 170 Sec第三級缸行程 7500mm速比 2.5 油缸最大軸向阻力 250 KN5. 支腿機構(gòu)垂直支腿：27吊重時支腿油缸最大反力 460 KN.m行程 270mm速比 2.78水平支腿：水平支腿伸出最大反力 180 KN.m行程 1500mm速比 2.044.10 液壓系統(tǒng)參數(shù)1. 液壓系統(tǒng)型式采用多泵多回路高壓變量液壓系統(tǒng)，其中主、副卷揚和回轉(zhuǎn)為獨立回路，主卷揚單動自動合流，伸縮、變幅和支腿為單泵集中驅(qū)動回路，控制系統(tǒng)采用液壓先導(dǎo)操作。2. 液壓系統(tǒng)參數(shù)主卷揚:工作壓力 30.5 Mpa補油壓力 2.5Mpa;流量 240 L/min液壓泵轉(zhuǎn)速 2760 rpm副卷揚:工作壓力 30.5 Mpa補油壓力 2.5Mpa;流量 100 L/min液壓泵轉(zhuǎn)速 2300 rpm回轉(zhuǎn):工作壓力 26.5 Mpa補油壓力 2.5Mpa;流量 82 L/min液壓泵轉(zhuǎn)速 2760 rpm變幅、伸縮和支腿:工作壓力 28 Mpa補油壓力 2.5Mpa;28流量 242 L/min液壓泵轉(zhuǎn)速 2300 rpm4.11 液壓元件選擇計算 4.11.1 副卷揚回路1. 副卷揚馬達的選擇(1) 副起升卷筒扭矩2jjFDMn??（4.1）式中: F2—副卷揚單純最大拉力，F(xiàn) 2=35.8KN; （4.2）Dj2—鋼絲繩卷繞時的卷筒直徑02(1)340(1)6420m.j jDnd????????（4.3）dj2——鋼絲繩直徑，dj2 ＝16mmηj—卷筒機械效率,由 Dj2/ dj2= 25 查《起重機設(shè)計手冊 》P91 表 8-7 得ηj =0.987235.8047.62KN/m9jM??（4.4）(2) 副卷揚馬達的扭矩2.jMi??（4.5）式中: i2—副卷揚減速器速比, i2=41.4η2—馬達至減速器輸出端機械效率, η2=0.93;27.60.197..9413MKNm???（4.6）(3) 副卷揚馬達排量2922MqP????（4.7）式中: ΔPM2— 馬達最大工作壓差230.528PaM???進 回（4.8） ηM2m—馬達機械效率 , ηM2m =0.95(以下同);2197.46.2L/min805Mq???（4.9）(4) 副卷揚馬達的型號查《曼勒斯曼公司液壓元件手冊》P295 表，選取德國曼勒斯曼公司(以下同)生產(chǎn)的定量軸向柱塞馬達 A2FM32,其性能參數(shù)為:排量 32.0 cm3/r;額定壓力 40 Mpa;最大壓力 45 Mpa;允許轉(zhuǎn)速 4750r/min;沖洗閥 流量 3.1 l/min,壓力 2.5Mpa。2. 副卷揚泵的選擇 (1) 副起升卷筒的轉(zhuǎn)速（4.10）式中: V2—副卷揚單繩最大速度 V2=100m/min21075.83/min.4jnr???（4.11）(2) 副卷揚馬達轉(zhuǎn)速221.758319r/inMjni???（4.12）(3) 副卷揚馬達輸入流量2.jjVnD??3020.31905.7L/minMVqnQ????（4.13）式中: ηM2V—副卷揚馬達容積效率, ηM2V =0.95(4) 副卷揚泵輸出流量不計管路泄露2105.7L/minBMQ?（4.14）(5) 副卷揚泵的排量322105.748.c/r.39BVqn????（4.15）式中: nB2 —副卷揚泵工作轉(zhuǎn)速 2300r/minηB2V—油泵容積效率，ηB2V ＝0.95(6) 副卷揚泵的型號查《曼勒斯曼公司液壓元件手冊》P161 表，選取軸向柱塞雙響液控變量泵A4V56EL1.0，控制方式為 EL 即先導(dǎo)電液比例控制雙向變量和壓力切斷，帶有一輔助泵和雙向緩沖補油閥。性能參數(shù)為：最大排量 56cm3/r額定壓力 40 Mpa最大壓力 45 Mpa允許轉(zhuǎn)速 3400r/min先導(dǎo)壓力變化范圍　 0.6～1.8Mpa4.11.2 主卷揚回路1. 主卷揚馬達的選擇(1) 主卷揚卷筒力矩12jijFDM??（4.16） 式中：F1—主卷揚單繩最大拉力 F1=36KN;31Dj1—鋼繩 4 層卷繞時的卷筒直徑0(2)50(241)62m0.61j jiDnd????????（4.17） dj1——鋼絲繩直徑，dj1＝16mmηj—卷筒機械效率,由 Dj1/ dj1=31 查《起重機設(shè)計手冊 》P91 表 8-7 得ηj =0.99135.80621.7KN/m9jM???（4.18）(2) 主卷揚馬達扭矩1.07.316/316/3659jMi?????（4.19）式中：i1—主卷揚減速器速比，i1=36.5η1—馬達至減速器輸出端機械效率，η1=0.93(3) 主卷揚馬達排量4112360.717.68.95MmqP????????33m/rc/r（4.20）式中：ΔPM1 馬達進出口最大壓差，30.528MMPa???進 回（4.21） ηM1m 主卷揚馬達機械效率， ηM1m=0.95(4) 主卷揚馬達型號選取定量軸向柱塞馬達 A2FM107。馬達性能參數(shù)為：排量 106.7cm3/r額定壓力 40 Mpa最大壓力 45 Mpa允許轉(zhuǎn)速 3000 r/min沖洗閥 流量 5.8 l/min,壓力 2.5 Mpa322. 主卷揚泵的選擇（1）主卷揚卷筒的轉(zhuǎn)速1052.4r/min..6jjVnD????（4.22）式中：V1—主卷揚單純最大速度，V1=100m/min（2）主卷揚馬達轉(zhuǎn)速1136.5204189.5r/minMjni????（4.23）（3）主卷揚馬達流量 3106.7189.5213.L/inMVqnQ?????（4.24）式中：ηM1V—主卷揚馬達容積效率，ηM1V=0.95;（4）主卷揚泵輸出流量此時為主副卷揚泵聯(lián)合供油，不計管路泄露，則總流量為（4.25）12MBQ??1B?（4.26）式中： —副卷揚泵流量，2B248.30.951.7L/minVQqn??????（4.27） 1...6/iBQ?（4.28）（5）主卷揚泵排量31107.641295BVqn?????3cm/r（4.29） 式中：nB1 —主卷揚泵工作轉(zhuǎn)速，nB1=2760rpm33ηB1V—主卷揚泵容積效率，ηB1V=0.95（6）主卷揚泵的型號查《曼勒斯曼公司液壓元件手冊》P161 表，選取軸向柱塞雙向液控變量泵A4V71EL2.0，控制方式為 EL 即先導(dǎo)電液比例控制雙向變量和壓力切斷，帶有一輔助泵和雙向緩沖補油閥。性能參數(shù)為：最大排量 71cm3/r額定壓力 40Mpa最大壓力 45Mpa允許轉(zhuǎn)速 3200r/min先導(dǎo)壓力變化范圍 0.6～1.8 Mpa4.12 液壓閥的選擇1. 主副卷揚合流閥該閥由主閥和先導(dǎo)電磁閥組成，主閥為三位二通液控閥，額定壓力為 32 Mpa，閥口最大流量 56cm3/r，電磁換向閥，額定壓力 31.5 Mpa，公稱流量 12L/min，該閥機能為三位六通常閉型。2. 功率限制閥由于卷揚泵為液壓比例變量，壓力一定時，其輸出功率隨排量增大而線性增大，主副卷揚油路中分別設(shè)置功率限制器，可以限制主副卷揚油路的極限液壓功率，使其不超過規(guī)定值，保正多回路總功率不超過發(fā)動機分配給液壓系統(tǒng)的功率，防止發(fā)動機過載。如圖 4.4 所示，功率限制器主要由直動式溢流閥和階梯形活塞 1 所組成，溢流閥進口與先導(dǎo)控制油相通，壓力為 Pst ，出口與油箱相接；階梯形活塞的兩端分別裝有先到控制彈簧 2 和功率調(diào)節(jié)彈簧 3（內(nèi)外兩根），其中的環(huán)形面作用有有來自主卷揚（副卷揚）起升回路 A 路的壓力 PHD 。階梯形活塞在先導(dǎo)彈簧了力，功率調(diào)節(jié)彈簧力和 PHD 油壓作用下相平衡，因先導(dǎo)彈簧力隨活塞位移的增加而減小，且與先導(dǎo)油壓作用力相平衡，因此當(dāng)油泵轉(zhuǎn)速不變時，油泵流量與先導(dǎo)壓力成正比。PHD 增加時，活塞右移，先導(dǎo)彈簧力減小，溢流閥開度增加，Pst 減小，伺服滑閥開度減小，油泵排量及流量減??；反之，溢流 PHD 減小時，Pst 增加，油泵流量增加。這樣即可保持PHD 和 Q（卷揚泵流量）近似按雙曲線規(guī)律（由內(nèi)外彈簧所決定的折線）變化，使回路功率不超過規(guī)定值。34圖 4.4 功率限制器裝配圖閉式油路中應(yīng)對回路的最大功率加以限制，主副卷揚泵的極限功率為 40KW 和30KW。選用曼內(nèi)斯曼公司生產(chǎn)的恒功率調(diào)節(jié)閥，型號為 LV061A0，主油路額定壓力為40Mpa，最大先導(dǎo)壓力為 6 Mpa。3. 壓力值記憶閥為了防止卷揚二次起升下降和下降啟動時下滑，主副卷揚油路在起升管路上各裝有壓力值記憶閥，該閥為德國曼勒斯曼公司生產(chǎn)，其型號為 2324829。如圖 4.5 所示圖 4.5 壓力記憶閥裝配圖(左)及示意圖(右)壓力記憶閥由由一個固定在電閘開關(guān)上的活動翻板、以及兩個操縱翻板的承壓柱塞所組成。高壓柱塞（接口 A）承受來自起升管路來油的壓力并對測力彈簧作功，同時操縱翻板。輔助壓力柱塞（接口 G）承受制動壓力并使承受高壓的翻板復(fù)位。電閘開關(guān)與起升泵的零位開關(guān)一起控制起升制動器的換向閥。在提升載荷時，開關(guān)閉合，翻板的位置與載荷壓力成比例，即克服摩擦制動使開關(guān)位置產(chǎn)生變化。起升運動停止時，在高壓因泄露降低之前，零位開關(guān)即切斷輔助壓力（制動壓力）。翻板即保持它此時的位置。只有在“起升”側(cè)的管路中重新達到上一次的載荷壓力（工作）時，才能實現(xiàn)繼續(xù)起升運動，因為只有高壓柱塞才能使開關(guān)閉合，使制動器松開，從而達到阻止載荷下滑的目的。載荷從停止位置開始下降必須首先在“起升”側(cè)管路中建立載荷壓力（工作壓力）以使電閘開關(guān)閉合