課程設(shè)計（論文）-QY-8型汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計

1、學(xué) 號： 課 程 設(shè) 計題 目QY-8型汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計學(xué) 院物流工程學(xué)院專 業(yè)機(jī)械設(shè)計制造及其自動化班 級機(jī)設(shè)0806班姓 名指導(dǎo)教師2021年12月25日本科生課程設(shè)計成績評定表姓 名性 別專業(yè)、班級課程設(shè)計題目：課程設(shè)計辯論或質(zhì)疑記錄：成績評定依據(jù)：評 定 項(xiàng) 目評分成績1圖紙(20分)2平時表現(xiàn)30分3設(shè)計說明書30分 4辯論20分總分備注：成績等級：優(yōu)90分100分、良80分89分、中70分79分、及格60分69分、60分以下為不及格。最終評定成績以優(yōu)、良、中、及格、不及格評定指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： 機(jī)設(shè)0806 指導(dǎo)教師： 工作單位：

2、武漢理工大學(xué) 題 目: 初始條件：QY-8型汽車起重機(jī)，他的整體工作機(jī)構(gòu)均采用液壓系統(tǒng)。這是單泵多執(zhí)行元件組成的串聯(lián)、開式混合系統(tǒng)，可分為支腿、回轉(zhuǎn)、起升、伸縮和變幅5個液壓回路，各局部具有相對獨(dú)立性。他的主要技術(shù)參數(shù)有：起重量、起升高度、起重力矩、幅度和各機(jī)構(gòu)工作速度等。要求完成的主要任務(wù): 包括課程設(shè)計工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求進(jìn)行工況分析確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)制定根本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖液壓元件的選擇和專業(yè)件的設(shè)計液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算參考文獻(xiàn)不少于5篇時間安排：11月日11月日: 布置任務(wù),閱讀指導(dǎo)書,查閱相關(guān)資料；11月日11月日: 分析并確定液壓系統(tǒng),繪制液壓系統(tǒng)原理圖

3、,計算并選擇液壓元件，撰寫課程設(shè)計說明書；11月日11月日: 課程設(shè)計辯論。指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任或責(zé)任教師簽名： 年 月 日目錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc16216 1.概述 PAGEREF _Toc16216 - 1 - HYPERLINK l _Toc10090 2.QY-8型汽車起重機(jī)典型工況確實(shí)定 PAGEREF _Toc10090 - 1 - HYPERLINK l _Toc16417 3.QY-8型汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計要求及有關(guān)設(shè)計參數(shù) PAGEREF _Toc16417 - 2 - HYPERLINK l _Toc3752 3.1對

4、液壓系統(tǒng)的要求 PAGEREF _Toc3752 - 2 - HYPERLINK l _Toc30401 3.2液壓系統(tǒng)設(shè)計參數(shù) PAGEREF _Toc30401 - 2 - HYPERLINK l _Toc10847 4.液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計算 PAGEREF _Toc10847 - 3 - HYPERLINK l _Toc22265 4.1 起升液壓馬達(dá)負(fù)載分析計算： PAGEREF _Toc22265 - 3 - HYPERLINK l _Toc6460 4.2初選系統(tǒng)工作壓力 PAGEREF _Toc6460 - 3 - HYPERLINK l _Toc24303 4.3計算液壓缸的主

5、要結(jié)構(gòu)尺寸和液壓馬達(dá)的排量 PAGEREF _Toc24303 - 4 - HYPERLINK l _Toc31316 4.3.1計算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 PAGEREF _Toc31316 - 4 - HYPERLINK l _Toc27870 4.3.2計算液壓馬達(dá)的排量 PAGEREF _Toc27870 - 5 - HYPERLINK l _Toc26756 4.3.4計算液壓執(zhí)行元件實(shí)際工作壓力 PAGEREF _Toc26756 - 5 - HYPERLINK l _Toc22392 4.3.5計算液壓執(zhí)行元件實(shí)際所需流量 PAGEREF _Toc22392 - 6 - HYPER

6、LINK l _Toc4567 5.制定系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)圖 PAGEREF _Toc4567 - 6 - HYPERLINK l _Toc1590 5.1 指定系統(tǒng)方案： PAGEREF _Toc1590 - 6 - HYPERLINK l _Toc21274 5.2 指定系統(tǒng)方案： PAGEREF _Toc21274 - 8 - HYPERLINK l _Toc28954 6.液壓元件的選擇 PAGEREF _Toc28954 - 9 - HYPERLINK l _Toc16642 6.1 液壓泵的選擇 PAGEREF _Toc16642 - 9 - HYPERLINK l _Toc2

7、7584 6.2 液壓馬達(dá)的選擇 PAGEREF _Toc27584 - 10 - HYPERLINK l _Toc5011 6.3 液壓閥的選擇 PAGEREF _Toc5011 - 10 - HYPERLINK l _Toc32170 6.4 油管內(nèi)徑計算 PAGEREF _Toc32170 - 11 - HYPERLINK l _Toc19875 6.5 確定郵箱的有效容積 PAGEREF _Toc19875 - 11 - HYPERLINK l _Toc23079 6.6 過濾器、壓力表及其開關(guān)的選擇 PAGEREF _Toc23079 - 11 - HYPERLINK l _Toc2

8、492 7.液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 PAGEREF _Toc2492 - 12 - HYPERLINK l _Toc23630 7.1 驗(yàn)算回路中的壓力損失 PAGEREF _Toc23630 - 12 - HYPERLINK l _Toc24219 8. 集成塊的設(shè)計 PAGEREF _Toc24219 - 13 - HYPERLINK l _Toc20440 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc20440 - 14 -汽車起重機(jī)是我國近年來開展迅速的一種能在一定范圍內(nèi)垂直起升和水平移動物品的新型工程機(jī)械，動作間歇性和作業(yè)循環(huán)性是起重機(jī)的工作特點(diǎn)。他以汽車底盤為根底的自行式起重設(shè)備，具有較高的行駛速

9、度，可以與裝運(yùn)工具的汽車編隊(duì)行駛，機(jī)動性好；廣泛運(yùn)用于建筑、貨站及野外吊裝作業(yè)等，可在有沖擊、振動、溫度變化大和環(huán)境較差的條件下工作。其執(zhí)行元件完成的動作比擬簡單，位置精度要求低，負(fù)載較大，因此一般采用中、高壓手動控制系統(tǒng)，并非常重視系統(tǒng)的平安可靠性。其根本機(jī)構(gòu)組成如圖1所示。圖1：1-載重汽車； 2-根本臂； 3-起升機(jī)構(gòu)； 4-吊臂伸縮缸； 5-吊臂變幅缸； 6-回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；7-支腿 此次我的設(shè)計課題是QY-8型汽車起重機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)計，他的整體工作機(jī)構(gòu)均采用液壓系統(tǒng)。這是單泵多執(zhí)行元件組成的串聯(lián)、開式混合系統(tǒng)，可分為支腿、回轉(zhuǎn)、起升、伸縮和變幅5個液壓回路，各局部具有相對獨(dú)立性。他的主要技

10、術(shù)參數(shù)有：起重量、起升高度、起重力矩、幅度和各機(jī)構(gòu)工作速度等。表1：汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)典型工況序號工況一次循環(huán)內(nèi)容特點(diǎn)1根本臂：額定起重量的80%；相應(yīng)的工作幅度；吊重起升回轉(zhuǎn)下降起升回轉(zhuǎn)下降中間制動一次起重噸位大，動作單一，很少與回轉(zhuǎn)等機(jī)構(gòu)組合動作2中長臂：額定起重量的50%；相應(yīng)的工作幅度；吊重起升回轉(zhuǎn)變幅下降起升回轉(zhuǎn)下降中間制動一次中長臂與出現(xiàn)的最多3最長臂：額定起重量的50%；相應(yīng)的工作幅度；主+副卷揚(yáng)起升回轉(zhuǎn)變幅主+副卷揚(yáng)下降主+副卷揚(yáng)起升回轉(zhuǎn)主+副卷揚(yáng)下降中間制動一次起重噸位小，用于高空作業(yè) 一、具有足夠的驅(qū)動力。 二、可靠和全面的平安保護(hù)裝置。 三、較大的調(diào)速范圍和平穩(wěn)的動作性能

11、。 四、具有多機(jī)構(gòu)聯(lián)合動作的能力以提高工作效率。 五、合理利用功率，降低發(fā)動機(jī)能耗。 六、抗污染能力強(qiáng)。 七、系統(tǒng)較簡單、緊湊、“三化程度高、操縱簡便、易于調(diào)試、安裝和維護(hù)。 表2：液壓系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)機(jī)構(gòu)名稱設(shè)計參數(shù)數(shù)據(jù)起升馬達(dá)鋼絲繩所受最大靜拉力起升卷筒鋼絲繩最外層直徑411mm起升減速傳動比起升減速傳動效率支腿液壓缸最大負(fù)載100KN行程伸縮時間全伸17s全縮17s伸縮液壓缸最大負(fù)載200KN行程3m伸縮時間全伸36s全縮25s變幅液壓缸最大負(fù)載260KN行程1m變幅時間全伸35s全縮20s 4.1 起升液壓馬達(dá)負(fù)載分析計算： 起升馬達(dá)所受最大扭矩 式中： 鋼絲繩所受最大靜拉力， 起升卷筒鋼

12、絲繩最外層直徑，= 起升減速傳動比， 起升減速傳動效率， 帶入數(shù)據(jù) 取液壓馬達(dá)的機(jī)械效率為0.95，那么其負(fù)載轉(zhuǎn)矩 根據(jù)液壓馬達(dá)負(fù)載，查找機(jī)械設(shè)計手冊，初選系統(tǒng)工作壓力P=18Mpa 計算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 1支腿液壓缸的設(shè)計計算 粗略估計：吊重時支腿油缸最大軸向阻力F=100KN； 吊重時支腿油缸最大工作壓力P1=18Mpa； 查機(jī)械設(shè)計手冊，取油缸背壓P2=0.5MPa; 取液壓缸速度比=2； 油缸受壓時 那么無桿腔油壓作用面積 無桿腔缸徑 取D=100mm； 活塞桿直徑 取d=70mm； 2伸縮液壓缸的設(shè)計計算 粗略估計：伸出時伸縮油缸最大軸向阻力F=200KN； 吊重時伸縮油缸最大工

13、作壓力P1=18Mpa； 查機(jī)械設(shè)計手冊，取油缸背壓P2=2MPa; 取液壓缸速度比=2； 油缸受壓時 那么無桿腔油壓作用面積 無桿腔缸徑 取D=125mm； 活塞桿直徑 取d=90mm； 3變幅液壓缸的設(shè)計計算 粗略估計：變幅時變幅油缸最大軸向阻力F=260KN； 變幅時變幅油缸最大工作壓力P1=18Mpa； 查機(jī)械設(shè)計手冊，取油缸背壓P2=1MPa; 取液壓缸速度比=2； 油缸受壓時 那么無桿腔油壓作用面積 無桿腔缸徑 取D=160mm； 活塞桿直徑 取d=110mm； 計算液壓馬達(dá)的排量 起升馬達(dá)為雙向旋轉(zhuǎn)的，設(shè)其回油路背壓0.5MPa,機(jī)械效率為0.95，那么 計算液壓執(zhí)行元件實(shí)際工作

14、壓力 按確定的液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸和液壓馬達(dá)排量，計算工況液壓執(zhí)行元件實(shí)際 工作壓力。執(zhí)行元件名稱工況載荷背壓P2/MPa工作壓力P1/MPa支腿缸伸出100kN伸縮缸伸出200kN2變幅缸頂出260kN1起升馬達(dá)吊重起升156Nm表3：液壓執(zhí)行元件實(shí)際工作壓力 計算液壓執(zhí)行元件實(shí)際所需流量 根據(jù)最后確定的液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸或液壓馬達(dá)的排量及其運(yùn)動速度或轉(zhuǎn)速， 計算各液壓執(zhí)行元件實(shí)際所需流量。表4：液壓執(zhí)行元件實(shí)際所需流量執(zhí)行元件名稱工況運(yùn)動速度結(jié)構(gòu)參數(shù)流量/Ls-1支腿缸伸出/s2縮回2伸縮缸伸出/s2縮回/s2變幅缸頂出/s2縮回/s2起升馬達(dá)吊重起升/r 5.1 指定系統(tǒng)方案：QY-8型汽車起重

15、機(jī)的整體工作機(jī)構(gòu)均采用液壓系統(tǒng)。這是單泵多執(zhí)行元件組成的串聯(lián)、開式混合系統(tǒng)，可分為支腿、回轉(zhuǎn)、起升、伸縮和變幅5個液壓回路，各局部具有相對獨(dú)立性。在工作原理上，他們可同時動作，但起重作業(yè)時，支腿不能動作。輕載時，可有兩個以上的工作機(jī)構(gòu)同時動作，以提高生產(chǎn)率。支腿回路 由于汽車輪胎支承能力有限，在其起吊重物前必須放下支腿作剛性支承，將輪胎架空。汽車行駛時必須將支腿收起。為保證起重機(jī)的穩(wěn)重性，要求前支腿比后支腿先放、后收。前、后支腿用均為M型的換向閥組控制，其油路是串聯(lián)的。為防止支腿在支承過程中發(fā)生“軟腿現(xiàn)象或在行駛過程中支腿自行下落，每一液壓缸均設(shè)置雙向液壓鎖，以保證可靠的鎖緊。當(dāng)操縱手動換向閥

16、組時，可使支腿放下支承和收起?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用了低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)，它通過齒輪、渦輪減速箱與底盤的內(nèi)齒輪嚙合的小外齒輪，驅(qū)動轉(zhuǎn)盤以1r/min3r/min的速度回轉(zhuǎn)。操縱手動控制閥組，可使液壓馬達(dá)正傳、停轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。由于回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)所需的功率較小，故其運(yùn)動時，其他機(jī)構(gòu)可以同時運(yùn)動，如起升、變幅和伸縮等。不同幅仰角時的起重量，應(yīng)按操作標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。起吊機(jī)構(gòu)是起重機(jī)的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它對液壓系統(tǒng)的要求，除必須滿足最大起重量和升降速度外，尚須滿足調(diào)速性能好、換向沖擊小、升降平穩(wěn)，無爬行和超速現(xiàn)象。該機(jī)構(gòu)采用低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)驅(qū)動卷揚(yáng)機(jī)。液壓馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)由手動控制閥組控制。液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速即起吊速度可通過改變發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)

17、速調(diào)節(jié)。回路中設(shè)有平衡閥由改良的液控順序閥和單向閥組成，以防止在下放時重物因自重沉降，并且可防止其超速下降。由于設(shè)置了平衡閥，使得液壓馬達(dá)只有在其進(jìn)油路建立起壓力的情況下才能下放重物，同時也有益于液壓馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)的平衡性。改良后的平衡閥使重物下降時不會產(chǎn)生“點(diǎn)頭現(xiàn)象。由于起升液壓馬達(dá)泄漏較大，當(dāng)負(fù)載吊在空中時，盡管回路中設(shè)有平衡閥，仍有可能產(chǎn)生“溜車現(xiàn)象。故在起升液壓馬達(dá)上設(shè)有制動液壓缸，以使在液壓馬達(dá)停轉(zhuǎn)時將其鎖緊。制動缸松閘慢、抱閘快。抱閘快可使液壓馬達(dá)制動迅速重物迅速停止下降，松閘慢可防止負(fù)載懸空而再次起升時，使液壓馬達(dá)反轉(zhuǎn)而產(chǎn)生下滑現(xiàn)象。吊臂伸縮機(jī)構(gòu)由根本臂組成，伸縮臂套裝在根本臂內(nèi)，行走

18、時，應(yīng)將伸縮臂收回。吊臂的伸縮由伸縮液壓缸控制。為防止吊起因自重下滑，回路中設(shè)有平衡閥，提高了收縮運(yùn)動的可靠性。所謂變幅就是改變起重臂的仰角以改變作業(yè)半徑，要求能帶載變幅，動作要平穩(wěn)。同樣，為防止變幅缸在根本臂的壓力力自行收縮，回路中設(shè)有平衡閥，保證系統(tǒng)的平安可靠性。 5.2 指定系統(tǒng)方案： 液壓系統(tǒng)圖見圖2圖2; 1-液壓泵；2-回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)；3-伸縮液壓缸；4-變幅液壓缸；5-起升液壓馬達(dá)；6-制動缸；7-前支腿液壓缸；8-后支腿液壓缸；9-雙向液壓鎖；10、13-手動控制閥組；11-平安閥；12-壓力表；14、15、17-平衡閥；16-單向節(jié)流閥；18-回轉(zhuǎn)接頭；19-開關(guān)閥；20-過濾

19、器；21-油箱。其工作過程如下： 油液過濾器20開關(guān)19回轉(zhuǎn)街頭18手動閥組A左位前支腿液壓缸7無桿腔前支腿液壓缸7有桿腔手動閥組A左位 手動閥組B左位 后支腿液壓缸8無桿腔后支腿液壓缸8有桿腔手動閥組B左位后面回路。收回相反，閥組處于右位。支腿收放回路出來的油液手動閥組C左位回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)2左轉(zhuǎn)伸縮回路。馬達(dá)2右轉(zhuǎn)，那么閥組C換到右位。起升回路變幅回路來的油液手動閥組F右位平衡閥 17，起升馬達(dá)5右轉(zhuǎn)郵箱。馬達(dá)5左轉(zhuǎn)那么閥組F處于左位。其中單向節(jié)流閥16在起升回路無動作時，不通油，制動缸制動。當(dāng)起升回路動作是，閥16通油，制動缸有桿腔油液壓縮無桿腔彈簧，制動缸不制動?；剞D(zhuǎn)回路來的油液手動閥組D

20、右位平衡閥14伸縮缸3無桿腔伸縮缸3有桿腔變幅回路。伸縮缸3縮回那么閥D處于左位。系統(tǒng)設(shè)有液控順序閥，防止閥D處于左位時，液壓缸3在重物作用下快速縮回，提高系統(tǒng)的平安性。變幅回路伸縮回路來的油液手動閥組E右位平衡閥15伸縮缸4無桿腔伸縮缸4有桿腔變幅回路。伸縮缸4縮回那么閥D處于左位。同樣，系統(tǒng)設(shè)有液控順序閥，防止閥E處于左位時，液壓缸4在重物作用下快速縮回，提高系統(tǒng)的平安性。 6.1 液壓泵的選擇 (1) 液壓泵工作壓力確實(shí)定 是液壓執(zhí)行元件的最高工作壓力，根據(jù)表3知為液壓那大吊重起升時的壓力，。是泵到執(zhí)行元件間總的管路損失，取。 液壓泵工作壓力為 (2) 液壓泵流量確實(shí)定 由表4知，系統(tǒng)最

21、大流量發(fā)生在液壓馬達(dá)吊重起升工況，。取泄漏系數(shù)K為1.2，求得液壓泵流量為 (3) 液壓泵的型號查?機(jī)械設(shè)計手冊?，選用P5100F50型高壓齒輪泵。性能參數(shù)如下： 最大排量 50 額定工作壓力 23 最高工作壓力 28 工作轉(zhuǎn)速 2400 6.2 液壓馬達(dá)的選擇的計算求得液壓馬達(dá)的排量為54.4 ，系統(tǒng)工作壓力為18MPa,輸出轉(zhuǎn)矩為148.17 Nm。 查?機(jī)械設(shè)計手冊?，選用MFB29型軸向柱塞馬達(dá)。性能參數(shù)如下： 最大排量 61.60 最高轉(zhuǎn)速 2400 最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 50 最高工作壓力 20.7 MPa 最大輸出轉(zhuǎn)矩 178 Nm6.3 液壓閥的選擇 表5：起重機(jī)液壓閥明細(xì)表序號名稱

22、實(shí)際流量/Lmin-1選用規(guī)格A三位四通手動換向閥HD-G02C6-10BD63DMG-03-3C60-50E36DMG-03-3C60-50FDMG-04-3C6-219液控單向閥4CG-03-C11溢流閥16DT-02-H-2214平衡閥FD16FA1015平衡閥FD12FA1016單向節(jié)流閥SRCG-03-5017平衡閥FD16FA106.4 油管內(nèi)徑計算 油管內(nèi)徑 式中 通過管道內(nèi)的流量 管道內(nèi)允許流速表6：管道內(nèi)徑計算選擇管路名稱最大通過流量/Ls-1允許流速/ms-1管道內(nèi)徑/m實(shí)際取值/m泵吸油管2泵排油管2支腿回路換向閥前管道工作回路壓油管道 6.5 確定郵箱的有效容積初算郵箱容積 式中 液壓泵每分鐘排出壓力油的容積m3 經(jīng)驗(yàn)系數(shù) 帶入數(shù)據(jù) 6.6 過濾器、壓力表及其開關(guān)的選擇根據(jù)安裝位置和液壓泵的要求，過濾器選擇WU-160180； 壓力表選擇Y60，測壓范圍025MPa； 壓力表開關(guān)選擇 AF6EA30/X250 7.1 驗(yàn)算回路中的壓力損失本系統(tǒng)較為復(fù)雜，有多個液壓執(zhí)行元件動作回路，其中環(huán)節(jié)較多，管路損失較大的為起升液壓馬達(dá)動作回路，故主要驗(yàn)算由泵到起升馬達(dá)這段管路的損失。沿程壓力損失主要是起升馬達(dá)吊重起升時進(jìn)油管路的壓力損失。設(shè)此管路長10m，管內(nèi)徑，吊重起升時通過流量s-1，選用L-HM32液壓油，正常運(yùn)轉(zhuǎn)后油的運(yùn)動粘度，油