液压传动三级项目--21米高空作业车液压驱动系统设计

液压传动系统三级项目题目：21米高空作业车液压驱动系统设计学院：机械工程学院年级专业： 2013级机电控制2班小组成员：李坤坤、张佳其、曲春晓指导教师：赵静一完成时间： 2016年6月目录1高空作业车发展综述 (2)1.1高空作业车概况 (2)1.2高空作业车发展现状 (3)2.液压系统设计计算 (6)2.1高空作业车驱动方案选择 (6)2.2马达传动方案的选择 (7)2.3液压闭式系统分析 (8)2.4变量泵控马达的调速控制 (9)2.5高空作业车的差力差速控制 (10)2.5.1驱动轮受力分析 (10)2.5.2驱动马达差力控制 (11)2.5.3驱动马达差速控制 (13)3.拟定液压系统图 (15)3.1二维图 (15)3.2系统工作原理 (15)3.3三维图 (16)4.液压元、辅件的选择 (17)4.1选择液压泵、液压马达及其驱动电机 (17)5.关键回路搭建 (18)6.液压系统主要性能的验算 (19)6.1系统压力损失计算 (19)6.2系统效率计算 (20)6.3系统发热与温升计算 (20)7.总结 (21)8.参考文献 (21)1高空作业车发展综述1.1高空作业车概况工程机械广泛应用于经济建设的各部门，并且在整个经济发展中占有十分重要的地位。

建国以来，我国的机械工业在十分薄弱的基础上，经过五十多年的艰苦努力，从小到大，从修配到制造，从仅仅仿造一般机械产品到能制造大型、中型精密设备，从制造单机到制造重大成套设备，逐步形成了一个门类比较齐全，具有较大规模，较先进技术水平和成套水平不断提高的工业体系。

高空作业机械(高空作业车)作为工程机械领域的一个重要分支，现在广泛应用在船舶、建筑、市政建设、消防、港口货运等行业，是新兴的技术产业，有着广阔的发展前景。

我国高空作业机械只有二十几年的发展历史，发展初期由于经济环境和技术水平限制，没有得到很好的发展。

而这一时期，国外高空作业机械行业伴随着新技术的不断应用取得了长足的发展，涌现出一批国际知名的专业生产制造企业。

近年来，随着我国经济建设的飞速发展，国内对包括高空作业车在内的工程机械的需求量和保有量连年快速增长。

例如在船舶行业，当前我国造船业发展迅猛，逐步进入了国际船舶市场。

船舶产量从20世纪80年代初的30 多万吨，提高到现在的200 多万吨，约占世界船舶市场份额的6%。

船舶的设计和建造，从建造万吨级散货船开始，发展到能建造六万吨级巴拿马型船舶和十五万吨级大型油船。

最近几年，又开始建造高速集装箱船、成品油船、液化气船和自卸式散货船等技术难度大、附加值高的船舶。

随着船舶行业的发展，大型船舶增多，造船和修船中越来越多的需要高空作业，因此高空作业车的应用也是与日增加。

中国船舶系统，需要直臂式16~25 m 高空作业平台大约80~100 台左右。

公安消防系统中，随着大中城市高层建筑增多，消防设施“滞后”，登高平台消防车己属紧迫需要。

我国百万人口城市30个，以平均每个城市需要作业高度30~50 m 大型登高平台消防车4 台计算，需要量为120台左右。

全国几十万人口以上的城市近500 个，以平均每个城市拥有16~20 m 中型登高平台消防车2 台计算，需要量为1000 台左右。

在全国的城市路灯园林部门，需要6~16 m 中小型高空作业车大约1000 台左右。

通过上面的分析可以看出，仅在这三个行业就有大量市场需求，上面的统计是不完全统计，随着企业的发展和城市规模的不断扩大，每年的市场需求量也不断的在增长[2]。

国外高空作业机械制造企业早已意识到了中国巨大的市场潜力，纷纷携带这自己的产品抢占中国市场。

由于国外的产品技术先进、种类齐全，具有良好的安全性和使用性，以及完善的维修和技术支持体系，因此对国内高空作业机械制造企业冲击很大。

国内高空作业机械制造企业也已经意识到了该产品市场的巨大蕴涵量，目前在引进国外先进产品的同时，积极消化吸收国外先进技术，不少企业已经推出了达到国外技术水平的产品。

但是总体上我国的生产技术水平与国外相比仍然存在一定的差距。

综上所述，在我国目前的高空作业车的生产水平上，改进高空作业车的工作性能，开发研制机动灵活、技术含量高、安全可靠的高空作业机械具有现实的意义。

1.2高空作业车发展现状(1)国外发展现状在1950年,国外高空作业车开始起步,第一批用于路维修的作业车由英国制造商制造出,作业高度在一巧,但是英国人没有看到高空作业车在未来的发展强劲势头,因此,没有抓住这个有利时机申请专利。

美国于年开始使用高空作业车,开始时只是用于果园的采摘工作。

在美国,高空作业车在“年才开始小批量的产。

虽然年,高空作业车有了重大突破,出现了汽车拖动式和专用底盘式的高空作业车,但是工作高度还是低于。

进入上世纪年代以后,由于技术水平的不断提高,高空作业车结构型式更趋完善,作业安全性能不断提高。

随着高空作业车技术水平的提高,高空作业机械在国外的发展非常迅速。

同时,在工业发达国家,高空作业机械的发展呈现出集团化趋势,如意大利的班利高、芬兰的布朗托、美国的格洛夫和阴吉尼、英国的西蒙、日本的多田野和爱知株式会社等,这些公司在高空作业车的制造和技术创新方面也呈现出不同的侧重点,如侧重于高空消防车系列,侧重于车载高空作业平台等等。

侧重于高空消防车的如西蒙公司高度已达、芬兰公司产品最高己达,自命为“天梯”如图所示。

为了满足不同行业、不同作业性能要求,国外高空作业机械制造企业己经开发了不同种类、规格齐全的系列化产品。

其产品的基本特点可以从结构方面、液压系统方面和电气控制方面加以概括。

（1）结构方面：国外高空作业车一般采用伸缩臂式、剪切臂式和折叠臂式三种形式的作业臂设计,如图所示。

在底盘方面一般可分为通用汽车底盘和专用底盘两种形式。

通用汽车底盘在高空作业过程中工作灵活便于移动专用底盘作业半径比较大,适用于固定场所作业。

对于作业高度大于的车辆,作业斗的调平采用电液比例调平方式作业高度低于的车辆,作业斗的调平一般采用机械式和液压式调平方式。

（2）液压系统方面：高空作业车的主要工作装置一般采用电液比例控制行走液压系统的设计一般分为开式系统和闭式系统两种形式,采用液压传动可以实现车辆行走的无级调速。

闭式系统还可以有效地防止污染物的侵入,延长系统的使用寿命工作装置的液压系统中都装有平衡阀以保证作业的安全性液压系统的控制阀一般采用插装阀的形式,使系统趋于集成化减小了液压系统的安装空间。

（3）电气控制方面：控制方式一般为嵌入式,采用专门为工程机械设计的专用控制器通讯方面,采用总线的工程车辆现场总线控制系统。

总线控制降低了系统危险性,提高了系统的可靠性和安全性,实现了车辆的多任务协同工作。

综上所述,国外高空作业车主要发展方向是液压化、最优化采用计算机辅助设计、轻量化、机电液一体化、通用化、系列化,可靠性、安全性和舒适性。

(2)国内发展现状我国高空作业机械的生产于世纪年代末开始起步,发展较快,目前生产经营企业已由原来的几家迅速增加到余家,其中与国外合资或合作生产的企业有家。

我国高空作业机械产品的需求量随着国民经济和城市建设的发展逐年增加,各种规格的新产品近几年增加较快。

尽管我国在高空作业车设计制造上取得了一些成绩,但是国内生产制造的高空作、业机械同国外同类型高空作业机械产品相比仍有一定差距。

为了提高我国高空作业的生产水平,从目前的状况存在的问题来看应从如下的几个方面来进行：（1）产品标准的更新问题。

产品的标准工作关系到行业的技术进步和技术发展,与企业的经济利益和市场利益密切相关。

为了提高国内高空作业车的技术水平,适应当前市场发展需要必须解决产品标准的更新问题。

（2）产品结构的调整问题。

目前,我国高空作业平台产品大多体积大、份量重,更换工作场地非常困难,为了给用户使用带来不便,开发轻便的铝合金平台和自行式平台是高空作业车发展的必然趋势。

（3）产品销售和租赁并存发展问题。

国内大多数企业在产品开发上只注重产品销售,忽视了潜在的巨大的租赁市场。

应当说产品销售和租赁并存两条腿走路是高空作业机械（4）行业企业今后一个时期新的发展方向。

企业品牌问题。

未来国际市场竞争的主要形式将是品牌的竞争。

因此必须加强国际竞争意识。

2.液压系统设计计算2.1高空作业车驱动方案选择根据高空作业车的底盘结构要求,高空作业车的驱动形式可以分为中央驱动和车轮独立驱动两种形式。

根据高空作业车的低速和牵引力小的特点该车采用轮式底盘和双桥驱动形式。

轮式底盘驱动方式主要分为中央驱动方式和车轮独立驱动方式两种。

中央驱动方式如图所示,由于其没有改变车辆的整体布局,因此,是一种介于真正意义上的液压驱动车辆与传统车辆之间的液压-----机械车辆。

由于,该型高空作业车是整体结构布置新颖、性能要求特殊的新型机器,目的是要设计一款真正意义上的液压车辆,选择车轮独立驱动的方式。

这种驱动方式的主要特点有具有灵活的结构布置,机器结构形式更加多样化系列化的马达驱动装置,马达驱动装置配套方便可组成具有差速器功能的马达并联油路,可实现偏转车轮或车架转向车辆的制动可通过马达减速器上的行驶制动器实现无需驱动桥装置,车辆结构简洁,便于维修和元件更换。

根据高空作业车的作业环境以及转向工况等使用要求,综合比较考虑选定本车采用图(c)所示的方案。

根据对高空作业车的全液压要求,综合上述对中央驱动方式的优缺点的了解,方案理应排除。

上述提到作业车的双桥驱动工作方式和液压系统的高效率和简洁特性要求,以及两级最高速度控制要求。

由于图所示的闭式系统,具有较高的传动效率、系统简洁等优点。

由于闭式系统会出现油液泄漏现象,因此在闭式回路系统中需要辅助补油泵来补偿因润滑及冷却所引起的闭式回路容积损失。

虽然方案图可以实现作业斗上的远程控制、远程无级调速和差速控制等功能,但是不能满足系统高效、简洁等要求。

因此,该车选择如图3-1（b）(c)所示驱动方案。

根据高空作业车的作业环境以及转向工况等使用要求,综合比较考虑选定本车采用图3-1(b)所示的方案。

根据对高空作业车的全液压要求,综合上述对中央驱动方式的优缺点的了解,方案3-1(a)理应排除。

上述提到作业车的双桥驱动工作方式和液压系统的高效率和简洁特性要求,以及两级最高速度控制要求。

由于图3-1(b)所示的闭式系统,具有较高的传动效率、系统简洁等优点。

由于闭式系统会出现油液泄漏现象,因此在闭式回路系统中需要辅助补油泵来补偿因润滑及冷却所引起的闭式回路容积损失。

虽然方案图3-1(c)可以实现作业斗上的远程控制、远程无级调速和差速控制等功能,但是不能满足系统高效、简洁等要求。

因此,该车选择图3-1(b)所示驱动方案。

2.2马达传动方案的选择马达减速驱动装置主要用于各终端独立驱动的机械,减速驱动装置中的液压马达根据其工作转速和排量大小可分为高、中、低速马达。