QY8汽车式起重机液压和起升机构的设计说明.doc

. QY8汽车式起重机液压及其起升机构的设计第一章 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2~4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QY 8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、吊臂伸缩相交腿机构等组成,全为液压传动图1.1 QY 8型汽车起重机 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汽车起重机的主要技术性能有最大起重量、整机质量、吊臂全伸长度、吊臂全缩长度、最大起升高度、最小工作半径、起升速度、最大行驶速度等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泵—马达回路是起重机液压系统的主要回路,按照泵循环方式的不同有开式回路和闭式回路两种开式回路中马达的回油直接通回油箱,工作油在油箱中冷却及沉淀过滤后再由液压泵送入系统循环,这样可以防止元件的磨损但油箱的体积大,空气和油液的接触机会多,容易渗入闭式回路中马达的回油直接与泵的吸油口相连,结构紧凑,但系统结构复杂,散热条件差,需设辅助泵补充泄漏和冷却而且要求过滤精度高,但油箱体积小,空气渗入油中的机会少,工作平稳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5～130T80～500T1～20T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：XX大江工业<集团>XX公司、XX工程机械集团XX、XX长江工程起重机XX公司、XX北方交通工程公司、三一汽车制造XX、马尼托瓦克东岳重工XX、XX中联重工科技发展股份XX、北起多田野<>起重机XX、XX柳工起重机XX、XX工程机械总厂等其中,XX工程机械集团XX、XX中联重工科技发展股份XX是行业内规模较大的企业从底盘供应企业来看,XX工程机械集团XX、XX中联重工科技发展股份XX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XX五岳专用汽车XX、东风汽车XX、东风汽车公司、XX三环汉阳特种汽车XX〔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XX、XX、XX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1.4本课题来源汽车起重机的液压系统起着驱动和控制汽车起重机各机构动作的作用其性能好坏对起重机有着十分重要的影响目前,我国生产8吨汽车起重机的厂家较多,品种也很杂,不同的厂家和不同的品种,其液压系统和液压元件都不一致,给生产、使用及维修带来很多麻烦,同时其性能也较低,不适于现代智能高效小型汽车起重机发展的需要。

为此对传统型QY8汽车起重机的液压系统进行了如下几方面的研究老8吨汽车起重机都是采用单泵单马达〔定量式>、串联油路、开式系统,所有的工作机构都靠一个油源供油,难于同时满足不同机构的速度和功率匹配的需要,例如起升机构为了满足起升速度的要求,需要较大的流量,而伸缩、变幅、回转及支腿则需要较小的流量即可,因此只好靠控制发动机的油门及在机构上采取一些措施解决这一矛盾,但这是有一定限度的还存在一些问题,起升速度低,最高起升速度只有8m／min,起升速度调节范围小<式1-1>如下式所示[9]：式中：-卷筒直径 -液压马达的容积效率 -液压油泵的排量-卷扬机的减速比 -钢丝绳的倍率 -液压马达的排量-液压油泵的容积效率 -发动机的转速 由上式可见,起升速度的大小,主要靠发动机的油门调节,当油门过小时,发动机的动力特性较差,容易灭火,轻载及空载时,速度太慢,生产率低新型QY8汽车起重机,采用了双泵单马达、分合流油路、开式系统,根据各机构的不同速度和功率的要求,变幅、伸缩、回转及支腿用小泵2供油,起升用大泵l供油,起升与其余各机构都可以进行联合动作,提高工作效率,同时起升轻载及空载时,泵2与泵l可以同时合流供给起升,提高起升速度,扩大调速范围,如下式所示[9]：<式1-2>式中：-泵1的排量 -泵2的排量 -泵1及泵2的容积效率 由上式可见,除发动机的油门调节起升速度外,还可以通过分合流型式调节起升速度,当重载时,用分流方式,即泵2不参与起升工作,此时提升速度为低速；当空载或轻载时用合流方式。

1.5本课题主要研究工作本课题主要针对汽车起重机的功能、组成和工作特点,结合国内外汽车起重机的运用现状和发展趋势,设计一款能够适应国内外工程建设的轻型汽车起重机〔QY8〕液压系统在设计本机液压系统时,明确设计任务和设计要求,不要偏离题目；仔细研究设计方案,理清设计思路,使设计过程清晰化在做好以上两点的基础上进行以下研究工作：1、分析已有的汽车起重机,结合本设计任务,了解其优缺点,把握其发展方向2、对当下具有成熟技术的液压回路进行分析研究和学习3、根据本机液压系统工作特点,在满足高效节能的功能前提下可以进行液压系统原理创新设计4、对设计好的液压原理系统进行计算,选择合适的液压元件,并对其性能进行验算,包括压力损失和系统发热等5、对起升机构进行分析计算和结构设计,使其结构紧凑合理,寿命长6、选取变幅液压缸进行计算设计,提高其可靠性注：整机基本参数应符合《汽车起重机基本参数》标准第2章 液压系统性能分析与原理设计2.1 QY8典型工况分析及对液压系统要求2.1.1QY8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＋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〔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。