汽车起重机液压系统设计——毕业设计论文

毕业设计作品题目：汽车起重机液压系统设计姓名：专业：机电一体化班级：学号：校内指导老师：校外指导老师：填表日期：湘潭医卫职业技术学院教务处制湘潭医卫职业技术学院毕业设计作品的独立性。

整个系统分为上下两部分，除液压泵、过滤器、溢流阀、手动阀组及支腿部分外，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5进行切换。

图汽车起重机液压系统图表汽车起重机液压系统的工作情况表汽车起重机液压系统的工作原理总成支腿收放回路由于汽车轮胎支撑能力有限，且为弹性变形体，作业时很不安全，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，轮胎着地。

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。

如图前支腿两个液压缸同时用一个三位四通手动换向阀7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11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。

当三位四通手动换向阀7工作在右位时，前支腿放下，其油路为：进油路：过滤器2→液压泵3→手动换向阀5左位→手动换向阀7右位→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7右位→支腿回路安全阀→油箱。

当三位四通手动换向阀7工作在左位时，前支腿收回，其油路为：进油路：过滤器2→液压泵3→手动换向阀5左位→手动换向阀7左位→前支腿液压缸下腔。

图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。

起升回路的液压系统能方便的实现合分流方式转换，保证工作的高效安全。

同时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。

液压传动起升机构的调速，通常是采用调节发动机油门改变液压泵流量和控制换向阀改变通道面积大小进行节流的联合调速法。

此种调速法既简单又可靠，调速范围较大，调速平稳无极，也可实现起升机构工作速度的微调。

但缺点是节流的功率损失较大，而且进一步提高升降速度受液压泵流量限制。

为了提高起升机构工作速度，在多泵定量系统中，往往采用油泵并联调速，在系统中采用液压马达串、并联供油的方法进行调速。

当液压马达串联时以高速工作，并联时获低速。

在变量系统中可用变量马达调速。

此外，当起重机的起升高度较大时，为了进一步提高空钩或轻载时的下降速度，在起升机构上往往设置重力下降装置，即在起升卷筒与传动轴间装有离合器，有液压系统保证空钩和载荷的重力下降时，打开离合器及制动器使起升卷筒与液压马达脱开自由转动，则空钩或重物在重力作用下，以较高的速度下降。

本系统为双泵单马达、分合流油路、开式系统如图所示，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。

当重载时，用分流方式，即泵2不工作，此时提升速度为低速；当空载或轻载时用合流方式，此时提升速度为高速。

图起升回路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。

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，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，汽车起重机的回转机构设计为高速液压马达加装制动器的回转机构，其基本回路如下图。

图回转回路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。

图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，可以实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图臂架伸缩方式（a）顺序伸缩（b）同步伸缩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所示。

为了使起重机各节伸缩臂伸出后的载荷和起重机的起重量特性相适应，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3→2的顺序缩回。

下面介绍实现顺序伸缩的几种方案。

图是利用各油缸有效面积差控制伸缩顺，即Ⅰ号伸缩油缸活塞面积大，Ⅱ.Ⅲ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Ⅱ号和Ⅲ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。

图是用单向顺序阀控制顺序的一种方案。

扳动操纵阀S，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Ⅱ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简。

图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及平衡阀K2进入伸缩油缸Ⅱ，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Ⅲ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简，但该方案的伸缩顺序有可靠保证。

综上所述汽车起重机伸缩回路选择差积式顺序伸缩回路。

图差积式顺序伸缩 图单向顺序阀顺序伸缩 图电液换向阀顺序伸缩Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ-伸缩油缸；S-操纵阀；双向液压阀；321.k .k k -平衡阀；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ-伸缩油缸；S-操纵阀；321.k .k k -平衡阀。

单项顺序阀；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ-伸缩油缸；S-操纵阀；电液换向阀5.支腿回路：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。

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 型支腿和X 型支腿如图、。

蛙式支腿结构简单，跨距小，适用于中小吨位起重机上使用。

因为本机为轻型起重机，支腿不外伸，每一支腿可以只有一个垂直液压缸，所以支腿回路采用H 型支腿。

图 H型支腿图 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-活动腿汽车起重机液压系统类型的拟定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于检修和使结构更简单明了，在起升、回转、伸缩、变幅、支腿和控制6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。

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。

回路中支腿油路采用液控单向阀防止支腿软腿现象。

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。

根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各机构组合分配及控制1.各机构组合情况起升机构图2．13 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所示：图上车动力分配情况3 液压系统计算汽车起重机液压系统主要液压元件的选择 汽车起重机液压系统参数的初定 最大起重量8吨；最高提升速度max V =18min /m ； 吊钩滑轮组倍率为M=6，效率2η=； 钢丝绳导向滑轮效率αη=；起升卷筒上钢丝绳最外层直径max D =400mm ； 起升传动比i =20、效率ch η=；支腿机构回转机构 变幅机构伸缩机构。