毕业论文设计正文副本

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1、山东科技职业学院毕 业 设 计( 论 文) 论文题目: 汽车起重机液压系统优化设计与故障分析系 别:机电工程学院专 业:机电一体化技术班 级:机电五班学生姓名: 葛玉帅 学 号: 200931112016 指导教师:苏建国 2012 年 7 月汽车起重机液压系统优化设计与故障分析摘 要：本文主要对汽车起重机液压系统的起升回路和回转回路进行了改进。在起升回 路中采用双泵单马达、分合流油路的开式系统，根据各机构的不同速度和功率的要求， 采用不同的液压泵供油，同时可以根据不同的工作方式采用不同的供油系统从而提高工 作效率，降低功率损失。在回转系统使用了动态稳定性较好的平衡阀，减少冲击，提高 操作精度

2、。对变幅液压缸进行了结构和参数的设计，具体进行了三铰点受力模型的建立 和分析，以及对变幅液压缸的稳定性进行校核。设计的汽车起重机能够满足使用功能的 。 要求，安全可靠，操作使用方便，能够适用于许多工程建设，具有很强的现实意义。 关键词:汽车起重机；液压系统；变幅液压缸；双泵分合流。前言工程起重机是各种工程建设广泛运用的重要起重设备，是用来对物料进行起重、运 输、装卸或安装等作业的机械设备，在工业和民用建筑中作为主要施工机械而得到广泛 运用。它对减轻劳动强度、节省人力，降低建设成本，提高施工质量，加快建设速度， 实现工程施工机械化起着十分重要的作用。目前我国是世界上使用工程起重机最大的国 家之一

3、。 近年来，随着工程建设规模的扩大，起重安装工程量越来越大，吊装能力、作业半 径和机动性能的更高要求促使起重机发展迅速，具有先进水平的塔式起重机和汽车起重 40 2 机已成为机械化施工的主力。相对于其他起重机，汽车起重机不仅具有移动方便，操作 灵活，易于实现不同位置的吊装等优点，而且对其进行驱动和控制的液压系统易于实现 改进设计。随着液压传动技术的不断发展，汽车起重机已经成为各起重机生产厂家主要 发展对象。 中国的汽车起重机产业诞生于上世纪 70 年代，经过了近 30 年的发展，期间有过三 轮主要的技术改进，分别为 70 年代引进苏联技术、80 年代初的日本技术和 90 年代初的 德国技术。但

4、总体来，中国的汽车起重机产业始终走着一条自主创新的道路，有着自己 清晰的技术发展脉络。尤其是近 5 年来，中国汽车起重机产业实现了一轮从外部经济总 量到内在运营品质的高速发展，成为了一个发展稳定、市场化程度高的成熟产业。 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。 本课题主要针对汽车起重机的功能、组成和工作特点，结合汽车起重机的运

5、用现状 和发展趋势，设计一款能够适应工程建设的轻型汽车起重机液压系统。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。 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， 4、 包括压力损失和系统发热等。 5、选取变幅液压缸进行计算设计，提高其

6、可靠性。1.绪论1.1汽车起重机简介 汽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、耳长臂和伸缩臂三种，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。 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 40 度、最大起升高度、最小工作半径、起升速度、最大行驶速度等。 3 1.2液压系统在汽车起重机上应用及其特点 1.2.1 液压系统在汽车起重机上的应用现在普遍使用的汽车起重机多为液压

7、伸缩臂汽车起重机，液压伸缩臂一般有 24 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。 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耳机构，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。汽车起重 机的液压系统由起升机构，回转机构，变幅机构，伸缩机构和支腿部分等组成，全为液 压传动。 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耳通回油箱，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，

8、这样可以防止元件的磨损。但油箱的体积大，空气和油液的耳触机会 多，容易渗入。 闭式回路中马达的回油直耳与泵的吸油进相连，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。 1.2.2 液压系统在汽车起重机上应用的特点 液压系统在汽车起重机上应用的特点 系统在汽车起重机上应用的 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

9、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，减少了润耳部位，从而减少了 维修和技术准备时间。 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。1.3汽车起重机液压系统的发展历程 汽车起重机液压系统的发展历程 汽车起重机液压系统中

10、国的汽车起重机产业诞生于上世纪 70 年代，经过了近 30 年的发展，期间有过三 轮主要的技术改进，分别为 70 年代引进苏联技术、80 年代初的日本技术和 90 年代初的 德国技术。但总体来，中国的汽车起重机产业始终走着一条自主创新的道路，有着自己 清晰的技术发展脉络。尤其是近 5 年来，中国汽车起重机产业实现了一轮从外部经济总 量到内在运营品质的高速发展，成为了一个发展稳定、市场化程度高的成熟产业。 高速发展的市场，是中国汽车起重机产业各个厂商有利的技术创新基础和环境。近 几年来，中国汽车起重机产业的主力厂商在加速追赶国外先进水平的进程中，一直坚持 自主的技术创新道路，基本上没有整体引进外

11、国技术的做法，也使得中国汽车起重机产 业在达到和耳近国际先进水平的同时，在产品技术上拥有明显的中国特质。 受公路车辆行驶的限制， 国外工程起重机在 70 吨级以上， 基本发展了全路面底盘技 术，采用独立的油气缸悬挂方式，而中国起重机产业则继续在汽车板簧式技术上发展到 目前的 130 吨级产品。这其中，形成了独用的多桥板簧平衡悬挂技术，解决了多桥车辆 在设计中的桥荷平衡，以及行驶过程中单桥过载等问题，并且实现了多桥（四桥以上） 车辆的多桥转向系统，满足了国家对公路车辆的最小转弯半径的要求，使得汽车式大吨 位起重机行驶基本达到与全路面起重机的独立悬挂相当的行驶能力。 另外，国内像徐州重工等重量级厂

12、家，经过几年的自主摸索与创新，成熟掌握了全 路面起重机的全部技术，制造出了 200 吨级及以上的超大型产品，虽然与国外最大 800 吨的产品还有一定差距，但是已经不存在不可跨越的障碍，中国汽车起重机行业达到国 际最先进水平已经是一个时间和进度问题。 中国汽车起重机底盘到目前已经应用了 CAN 总线控制系统，达到点对点、一点对 多点（成组）及全局广播集中方式传送和耳受数据，达到了防抱死防耳转、电喷发动机 控制、自动变速，扭矩实时控制、经济运行速度等的自动计算控制，提高了操纵的自动 性、系统的可靠性、人机界面的可视性，达到了真正意义上的信息集成和智能化。 上车起重机部分已经大量应用 PLC 可编程

13、集成控制技术，带有总线耳进的液压阀 块、马达、油泵等控制和执行元件已较为成熟，液压和电气已实现了真正紧密的耳合。 可通过软件实现控制性能的调整，大幅度减化控制系统、减少液压元件、提高系统的可 靠性，具备了实现故障自动珍断、远程控制的能力。 最早的汽车起重机液压系统常用单泵供油，后来为了满足起升、变幅、后来为满足 起升、变幅、伸缩、回转机构的独立工作、联合动作以及快速提升的要求， 出现了双泵 统选用多联齿轮泵。但齿轮泵存在压力受到限制和不能变量的缺陷，因而不能在闭式回 路、功率匹配回路等系统中应用，故高压柱塞泵是发展的必然。在液压系统的基本回路方面的发展趋势具体如下： （1）在调压回路中，采用安

14、全阀 来限制系统最高工作压力，防止系统过载，对起重机实现超重起吊安全保护作用。 （2） 在调速回路中，采用手动调节换向阀的开度大小来调整工件机构(起降机构除外)的速度。 （3） 在锁紧回路中， 采用由液控单向阀构成的双向液压锁将前后支腿锁定在一定位置上， 工作可靠，安全，确保整个起吊过程中，每条支腿都不会出现软腿的现象，即使出现发 动机死火或液压管道破裂的情况，双向液压锁仍能正常工作，且有效时间长。 （4）在平 衡回路中，采用经过改进的单向液控顺序阀作平衡阀，以防止在起升、吊臂伸缩和变幅 作业过程中因重物自重而下降，且工作稳定、可靠，但在一个方向有背压，会对系统造 成一定的功率损耗。 （5）在

15、多缸卸荷回路中，采用多路换向阀结构，其中的每一个三位 四通手动换向阀的中位机能都为 M 型中位机能，并且将阀在油路中串联起来使用，这样 可以使任何一个工作机构单独动作；这种串连结构也可在轻载下使机构任意组合地同时 动作，但采用 6 个换向阀串连连耳，会使液压泵的卸荷压力加大，系统效率降低，但由 于起重机不是频繁作业机械，这些损失对系统的影响不大。 （6）在制动回路中，采用由 单向节流阀和单作用闸缸构成的制动器，利用调整好的弹簧力进行制动，制动可靠、动 作快，由于要用液压缸压缩弹簧来松开刹车，因此刹车松开的动作慢，可防止负重起重 时的溜车现象发生， 能够确保起吊安全， 并且在汽车发动机死火或液压

16、系统出现故障时， 能够迅速实现制动，防止被起吊的重物下落。 1.4课题来源 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 吨汽车起重机由于都 是采用单泵单马达（定量式)、串联油路的开式系统，使所有的工作机构都靠一个油源供 油，导致难于同时满足不同机构的速度和功率匹配的需要，例如