汽车与起重机的液压系统设计.doc

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1、1一：汽车起重机的工况分析一：汽车起重机的工况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 1.1 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 1.1 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-下降-卷扬起升-回转-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12

2、 吨之间二二:汽车起重机对液压系统的要求汽车起重机对液压系统的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

3、求在有载荷情况下能微动。2（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）操纵元件必须具有 45方向操纵两个机构联动能力。6. 支腿回路（1）要求垂直支腿不泄漏，具有很强的自锁能力（不软腿） 。（2）要求前后组支腿可以进行单独调整。（3）要求支腿能够承载最大起重时的压力，并且有足够的防倾翻力矩。（4）起重机行走时不产生掉腿现象。三：汽车起重机液压系统的工作

4、原理总成三：汽车起重机液压系统的工作原理总成1 支腿收放回路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 3.1 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

5、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。回油路：前支腿液压缸上腔液控单向阀手动换向阀 7 左位支腿回路安全阀油箱。3后支腿液压缸用三位四通手动换向阀 11 控制，其油路流动情况与前支腿油路类似。2 吊臂变幅回路吊臂变幅回路吊臂变幅是通过改变吊臂的起落角度来改变作业高度。吊臂的变幅运动由变幅液压缸驱动，变幅要求能带载工作，动作要平稳可靠。本机为

6、小吨位吊车采用单个变幅液压缸变幅方式。为防止吊臂在停止阶段因自重而减幅，如图 3.1在油路中设置了平衡阀 15，提高了变幅运动的稳定性和可靠性。吊臂变幅运动由三位四通手动换向阀 14 控制，在其工作过程中，通过改变手动换向阀 14 开口的大小和工作位，即可调节变幅速度和变幅方向。吊臂增幅时，三位四通手动换向阀 14 右位工作，其油路为：进油路：过滤器 2液压泵 3手动换向阀 5 右位手动换向阀 14 右位平衡阀 15 中的单向阀变幅液压缸下腔。回油路：变幅液压缸上腔手动换向阀 14 右位手动换向阀 19 中位手动换向阀 20 中位电磁阀 33 左位油箱。吊臂减幅时，三位四通手动换向阀 14 左

7、位工作，其油路为进油路：过滤器 2液压泵 3手动换向阀 5 右位手动换向阀 14 左位变幅液压缸上腔。回油路：变幅液压缸下腔平衡阀 15手动换向阀 14 左位手动换向阀19 中位手动换向阀 20 中位电磁阀 33 左位油箱。3 吊臂伸缩回路吊臂伸缩回路吊臂由基本臂和伸缩臂组成，伸缩臂套装在基本臂内，由吊臂伸缩液压缸驱动进行伸缩运动。本系统是利用各油缸有效面积差控制伸缩顺，即号伸缩油缸活塞面积大，号伸缩油缸活塞面积小。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，其次是号伸缩油缸伸出。平衡阀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

8、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 大，K2 小。为使其伸缩运动平稳可靠，并防止在停止时因自重而下滑，如图 3.1 在油路中设置了平衡阀 18。吊臂伸缩运动由三位四通手动换向阀 19 控制，当三位四通手动换向阀 19 工作在左位或右位时，分别驱动伸缩液压缸伸出或缩回。吊臂伸出时的油路为：进油路：过滤器 2液压泵 3手动换向阀 5 右位手动换向阀 14 中位手动换向阀 19 右位平衡阀 18 中的单向阀伸缩液压缸下腔。4回油路：伸缩液压缸上腔手动换向阀 19 右位手动换向阀 20 中位电磁阀 33 左位油箱。吊臂缩回时的油路为

9、：进油路：过滤器 2液压泵 3手动换向阀 5 右位手动换向阀 14 中位手动换向阀 19 左位伸缩液压缸上腔。回油路：伸缩液压缸下腔平衡阀 18手动换向阀 19 左位手动换向阀20 中位电磁阀 33 左位油箱。4 转台回转回路转台回转回路转台的回转由一个小转矩高速液压马达驱动。通过行星减速机构减速，转台的回转速度为 05rmin。为了提高工作效率，并且确保安全，本系统加装由平衡阀、二次溢流阀、制动器组成的回转缓冲装置。如图 3.1 回转液压马达的回转由三位四通手动换向阀 20 控制，当三位四通手动换向 20 工作在左位或右位时，分别驱动回转液压马达正向或反向回转。其油路为：进油路：过滤器 2液

10、压泵 3手动换向阀 5 右位手动换向阀 14 中位手动换向阀 19 中位手动换向阀 20 左(右)位正反转平衡阀 23回转液压马达。回油路：回转液压马达正反转平衡阀 23手动换向阀 20 左(右)位电磁阀 33 左位油箱。5 吊重起升回路吊重起升回路 吊重起升是系统的主要工作回路。吊重的起吊和落下作业由一个大转矩液压马达驱动卷扬机来完成。起升液压马达的正反转有一个三位四通换向阀32（如图 3.1）控制。马达转速的调节(即起吊速度) 主要通过改变泵一二分合流方式来实现，还可以通过调节发动机转速及电磁换向阀 33 的开口来调节。回路中设有平衡阀 30，用以防止重物因自重而下滑。由于液压马达的内泄漏

11、比较大，当重物吊在空中时，尽管回路中设有平衡阀，重物仍会向下缓慢滑落，为此，在液压马达的驱动轴上设置了制动器 28。当起升机构工作时，在系统油压的作用下，制动器液压缸使闸块松开，当液压马达停止转动时，在制动器弹簧的作用下，闸块将轴抱死进行制动。当重物在空中停留的过程中重新起升时，有可能出现在液压马达的进油路还未建立起足够的压力以支撑重物时，制动器便解除了制动，造成重物短时间失控而向下滑落。为避免这种现象的出现，在制动器油路中设置了单向节流阀 27。通过调节该节流阀开口的大小，能使制动器抱闸迅速，而松闸则能缓慢地进行。6 汽车起重机液压系统总成汽车起重机液压系统总成5根据各回路的分析得到汽车起重

12、机液压系统的工作原理如图 3.1 所示。该系统为中压系统，动力源采用双联齿轮泵，由汽车发动机通过底盘上的分动箱驱动。液压泵从油箱中吸油，输出的液压油经手动阀组输送到各个执行元件。整个系统由支腿收放、吊臂变幅、吊臂伸缩、转台回转和吊重起升五个工作回路所组成，且各部分都具有一定的独立性。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 3.1 汽车起重机液压系统图表 3.2 汽车起重机液压系统的工作情况表7

13、汽车起重机液压系统的特点汽车起重机液压系统的特点汽车起重机的液压系统有如下几个特点：1)该系统为双泵双回路、分合流油路、开式、串联系统，采用了换向阀串联组合，不仅各机构的动作可以独立进行，而且在轻载作业时，可实现起升和回转复合动作，以提高工作效率。2)系统中采用了平衡回路、锁紧回路和制动回路，保证了起重机的工作可靠，操作安全。3)采用了三位四通手动换向阀换向，不仅可以灵活方便地控制换向动作，还可通过手柄操纵来控制流量，实现节流调速。在起升工作中，除了分合流油路可方便实现高低速切换外，将节流调速方法与控制发动机转速的方法结合使用，可以实现各工作部件微速动作。4)各三位四通手动换向阀均采用了 M

14、型中位机能，使换向阀处于中位时能使系统卸荷，可减少系统的功率损失，适宜于起重机进行间歇性工作。6注：平衡阀主要的功能不是锁定执行元件的位置，是用来防止执行器失速或惯性冲击的。四：液压系统计算四：液压系统计算1 汽车起重机液压系统参数的初定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=18；maxVmin/m 吊钩滑轮组倍率为M=6，效率=0.95；2钢丝绳导向滑轮效率=0.95；起升卷筒上钢丝绳最外层直径=400mm；maxD起升传动比 =20、效率=0.95；ich参看下表4.1根据液压马达负载，初选系统的工作压力为P=20MPa。表4.1各种机械常用的系统工作压力2机床机械类型

15、 磨床组合机床龙门刨床拉床农业机械小型工程机械建筑机械液压凿岩机液压机大中型挖掘机重型机械起重运输机械工作压力/aMP0.823528810101820302 起升马达的计算和选择起升马达的计算和选择（1） 作用于钢丝绳上的最大静拉力1：max 2QSM 式中 Smax作用于钢丝绳上的最大静拉力，N；Q起重量, Q=8000kg9.8N/kg=78400NM吊钩滑轮组倍率；吊钩滑轮组效率；2钢丝绳导向滑轮效率。Nmax7840014478.36 0.95 0.95S(2)起升马达所受最大扭矩12maxmax max2chSDMi式中:动力系数，= 1+0.35V，其中V是最高起升速度，由于V

16、=18m/min 22(4-1)(4-2)7=0.3m/s则 = 1+ 0.350.3 =1.105；2Smax作用于钢丝绳上的最大静拉力，N；起升卷筒上钢丝绳最外层直径，=400mm；maxDmaxD起升传动比， =20；ii起升效率，=0.95。chchmax1.105 14478.3 0.4168.412 20 0.95MN m(3)液压马达的排量2max2m mMQP 式中：Mmax起升马达受到的最大扭矩，Mmax=168.41 ；N mP系统的工作压力，P=20Mpa；液压马达机械效率，通常取= 0.92；mm3 62 3.14 168.4157.48/20 100.92mQcmr（

17、4）液压马达转速1max max maxMiVnD式中：M吊钩滑轮组倍率；起升传动比， =20；ii最高提升速度，=18；maxVmaxVmin/m 起升卷筒上钢丝绳最外层直径，=400mm；maxDmaxDmax6 20 181720 /min3.14 0.4nr(5) 液压马达的选择根据马达所受到的压力、最大扭矩以及需要的转速和排量查2表3.2-3决定采用型号为CM4型的齿轮马达，该马达的具体参数如下：额定压力为20MPa，转速1502000r/min，排量4063ml/r，输出转矩115180。mN 3 液压泵的计算与选择液压泵的计算与选择（1）液压泵的工作压力12max 1 12/mm

18、MPN mQ 式中：液压马达的最大工作压力1P起升马达所受最大扭矩= 168.41maxMmaxMmN (4-3)(4-4)(4-5)8Qm 起升马达排量(cm3/r)，Qm = 57.48cm3/r起升马达机械效率， = 0.921m1m12 3.14 168.411857.48 0.92aPMP查2得到液压泵的最大工作压力：maxPmax1Ppp式中从液压泵出口到液压马达入口之间总的管路损失，由于管路复杂故1p取=0.51.5M，。paP则液压泵的最大工作压力18 + 1.5 = 19.5。maxPMpa(2) 查2得到确定液压泵的流量maxvqmaxmaxvvqKq式中： K系统漏油系数

19、，一般取K=1.11.3，这里取K=1.3；包括液压马达的最大总流量，同时由于工作过程中用到节流maxvqmaxQ调速所以要加上溢流阀的最小溢流量一般取ylQ=0.0008 /min。ylQ430.5 10/msl3 maxmaxQ1720 57.4898865.6/min98.87 /minmnQml液压泵的流量：=1.3 （98.87+0.0008）=128.54 /minmaxvql(3) 液压泵的选择液压泵主要有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵三种。对于汽车起重机，其液压系统负载大、功率大、精度要求不高。所以， 一般采用齿轮泵。根据系统的要求以及压力、流量的需要，查2表 3.1-18 选择了 5

20、0.3/40.6 型双联齿轮泵，型号为CBG2050/2040，最高工作压力为 20MPa，额定转速为 2000r/min，理论排量分别为 50.3mL/r 和 40.6mL/r，合流最大流量为 90.9mL/r。当发动机经分动箱输出速度为 1500 r/min 时，流量为 136.35L/min。满足以上的设计参数。所以选择的液压泵型号为：CBG2050/2040。经计算得出液压泵的最大工作压力为19.5；因此初选系统压力maxPMpa为P=20Mpa 符合。五：变幅液压缸设计五：变幅液压缸设计 1变幅液压缸的受力分析变幅液压缸的受力分析(4-6)(4-7)9图5.1变幅液压缸的工作示意图全

21、液压汽车起重机的变幅机构使用液压缸来驱动动臂变幅。液压缸的布置形式有三种，分别是前倾式、后倾式和后拉式。前倾式如图 4.1 所示。因液压缸前倾，其对动臂作用力臂较长，变幅缸的推力可以较小些，故缸径较小。因臂的悬臂长度较短，对臂受力有利。大多数全液压汽车起重机都采用此布置形式4。图5.2变幅液压缸的几何示意图变幅机构三铰点的几何关系简化成 ABC （见图 4.2） 。AB 为油缸，A、B 点为变幅油缸在转台和吊臂上的铰点为起重机的回转中心线。当1OO在工作幅度 R 吊起载荷 Q 时，对吊臂后铰点 C 的平衡方程式为：()coscoscosPB BPB BF hQ RaG lSeF hQlG lS

22、e式中：变幅油缸推力；PFQ工作负载的重量；h变幅油缸推力对吊臂铰点C的力臂；(5-1)10吊臂的仰角；吊臂的长度；l吊臂的重量；BG吊臂的重心距C点的距离；BlS起升绳的拉力；e随角变的起升绳到铰点C的距离。因为Se Q(R+a)，式(5-1)可简化为：coscosPB BF hQlG l式（5-2）表明，当起重机的额定载荷Q确定后，油缸的推力是仰角和PF力臂h的函数。仰角和力臂h是由变幅机构三铰点的几何形装决定的，即ABC的形状决定油缸推力。PF2变幅机构三铰点合理几何形状的分析变幅机构三铰点合理几何形状的分析图4.3变幅机构的铰点三角形前支式变幅机构的铰点ABC中，令液压缸全缩时长，全伸

23、时长 ，即有0ll，其中为变幅液压缸的伸缩比，液压缸全缩时，吊臂仰角为0，液压缸0ll全伸时，吊臂仰角为，=80。max设铰点C与A的距离为p，为油缸与铰接点AC间的夹角，则在变幅过程中，油缸推力对C点的力臂h有：PFsinhp当时，在ABC中h=p。取090hKp(5-2)(5-3)11则有sinK因为1，则K1。用作图法可得到随吊臂仰角变化的、sinh、曲线，它反应变幅过程中油缸的推力变化情况。KM设变幅油缸全缩时为单位长，即，则一般全伸时，吊臂仰角01l 1.8l由0变到80，能满足此变幅油缸的铰点A布置可有轨迹ad（见图5.4） ，例如取三种状态：取p=0.7时铰点三角形为11ABC取

24、p=0.62时铰点三角形为22A B C取p=0.62时铰点三角形为33A B C图5.4铰接点A的运动轨迹图5.5、图5.6是按三个不同的三角形用作图法得到的、曲线。hK12图5.5图h图5.6图K这三个三角形的比较如下表5.1。表5.1不同变幅铰点比较1311ABC起臂时力臂较小，在仰角为58时，力臂h=p，在吊臂仰角较大时，力臂h较大油缸工作条件好，压力参数变化小，油缸参数选择较易合理，结构紧凑22A B C变幅过程中力臂h变化平缓，在仰角为38时，力臂h=p油缸工作条件较好，结构紧凑33A B C起臂时力臂h较大，在变幅过程中hp，在吊臂仰角较大时，力臂h小油缸工作条件恶劣，油缸参数选

25、择不合理，结构紧凑有表5.1可以看出，油缸铰点A布置在段上，可以使油缸工作压力变化21A A平稳而且机构紧凑，所以A点应该布置在段上，在=4050时，力臂21A Ah=p。3变幅机构铰点三角形变幅机构铰点三角形 吊臂与油缸的铰点B一般位于L到L吊臂上，故，L =10 1 31 211BC=,32LL .4m，取BC =5，选择合理的铰点三角形如图5.7，确定变幅铰点三角形几何尺寸 5。图5.7变幅机构三铰点几何三角形4变幅液压缸的机械设计变幅液压缸的机械设计14图5.8变幅液压缸额定工作幅度的各参数图变幅液压缸受到的推力：PFcoscos sinB B PQlG lFAC 式中：变幅轴线与水平

26、线的夹角；工作臂长；l吊臂的重量；BG吊臂重心到铰点C的距离；Bl变幅液压缸与AC的夹角；R起重机工作幅度；a铰点C与回转中心的距离。铰点 C 与回转中心的距离 a 的取值范围为 1.53m6，此时=67；Q额定工作幅度下起重量Q=78400N；吊臂质量的取值范围是起重机总质量（10t）的15%20%，由于采用的是组合式伸缩臂，所以取吊臂的重量=；BG310 109.8 15%14700N工作绳拉力=14478.3N；maxS吊臂基本臂长 =10.4m；l铰点A到C的距离AC=947mm；(4-4)15AC与AB的夹角=62；变幅液压缸最大长度=2800mm；maxAB变幅液压缸最小长度=18

27、00mm。minAB将以上参数带入公式（5-4）得到变幅液压缸的受到的推力：5coscos4.17 10sinQB BQ QQlG lFNAC5变幅液压缸主要几何参数的计算变幅液压缸主要几何参数的计算（1）变幅液压缸压力的选取NP系统的工作压力为P=20，因为系统中有一定的背压，所以选择液压aMP缸的被压力为2，故取液压缸的工作压力=22。aMPNPaMP（2）变幅液压缸内径 Db的确定由于汽车起重机的变幅液压缸是以无杆腔作为工作腔的，所以有公式如下5644 4.17 101553.14 22 10Q b NFDmmP参考表5.2液压缸尺寸系列取液压缸内径Db=160mm。表5.2液压缸径尺寸

28、系列（单位mm） （摘自GB2348-80）810121620253240506380100125160200250320400（3）变幅液压缸活塞杆直径 d 的计算由于活塞杆受到压力作用，且=227，故NPaMPaMPd=0.7D=0.7 160mm=112mm。参看下表5.3取活塞杆的直径d=125mm。表5.3活塞杆直径尺寸系列/mm456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400（4）活塞杆理论推力 F1和拉力 F2的计算16图5.9活塞杆受力分析图画活塞杆的受力分析图如图

29、5.9。当活塞杆伸出时理论推力：1F5 116.9 10NFAPN当活塞杆回缩时理论拉力2F4 226.2 10NFA PN式中：和分别为无杆腔和有杆腔的受力面积；1A2A为液压缸的工作压力，=22。NPNPaMP（5）变幅液压缸活塞杆行程 S 的确定由于液压缸全伸时：=2800mmmaxAB变幅液压缸全缩时：=1800mmminAB得到变幅液压缸行程S：S=1000mmmaxABminAB查3表37.7-3选取行程S=1000mm。（6）液压缸最小导向长度 H 的确定导向长度过短，将使缸因配合间隙引起的初始挠度增大，影响液压的工作性能和稳定性，因此，设计必须保证缸有一定的最小导向长度，液压缸

30、的最小导向长度应满足2：202SDH 式中：S 是变幅液压缸的最大行程，S=1000mm；D 是变幅液压缸的内径，D=160mm；故有：。1000200150202202SDHmm（7）液压缸缸筒壁厚b的计算查3表 37.7-64 工程机械用缸外径系列取变幅液压缸外径为 245mm，液压缸体材料为 45 号无缝钢管。因此，壁厚为b=（245200）/2=22.5mm。（8）液压缸的缸底厚度 hb计算设计此缸为平行缸底，查3得(4-5)17 0.433y bphAL式中：hb缸底厚度，m；液压缸内径，m；AL试验压力，；ypaMP缸底材料的许用应力，。 aMP缸底材料选用 45 钢，查7表 6-

31、5 得到 45 钢的抗拉强度600MPa，屈服b强度355MPa，伸长率16，断面收缩率为40，冲击功为 39J。则s5=600。 aMP变幅液压缸的工作压力=22，取=1.6=35.2NPaMPypNPaMP 35.20.4330.433 0.221600yphALmm综合以上计算，查3表 37.7-10 可知液压缸相关尺寸为：缸径=200mm，D=245mm，UE=270mm，耳环滑动轴承ALCD=80mm，Y=85mm，PM=105mm，MREW=9090，进出油口尺寸 2-EE 为M422，耳环连接螺纹为 M853*-95。六：汽车起重机液压系统的发热温升计算六：汽车起重机液压系统的发

32、热温升计算1 计算液压系统的发热功率计算液压系统的发热功率液压系统工作时，除执行元件驱动外载荷输出有效功率外，其余功率损失全部转化为热量，使油温升高。油温过高，不仅使油的性质发生变化，影响系统工作，而且会引起容积效率的下降，因此，油温必须控制在一定的范围内。对于复杂系统，由于功率损失的环节太多，通常用下式计算液压系统的发热功率2：hrrcPPP式中 液压系统的总输入功率；rP液压系统输出的有效功率。cP11iz ivi i ritPp q tPT111() iijj jnmcW SWtijtPFTT (3-8)(3-9)(3-10)(4-6)18式中 工作周期，S;tTZ、n、m分别为液压泵、

33、液压缸、液压马达的数量；、第i台液压泵的实际输出压力、流量、效率；ipviq iP第i台液压泵工作时间，s；it、液压马达的外载转矩，Nm，转速，rad/s，工作时间，s； jWTjjt、液压缸外载荷及驱动此载荷的行程，Nm。 jWFis起重机的一个工作循环包括起升、回转、变幅、伸缩臂、下降、空载、回转、装料等工序。在整个循环中，依据经验估算出所需时间为 280 s。28019.51500 /minmin (50.340.6)/6049.22800.9arMPrml r PKws 5520805.20 1014.0 108 19.5 80 120019.5 57.48 1600606024.1

34、280cPKw 总发热功率：。49.224.125.1hrrcPPPKw2 计算液压系统的散热功率计算液压系统的散热功率液压系统的散热渠道主要是油箱表面，但如果系统的外接管路较长，在计算散热功率时，也应该考虑管路表面的散热2。hcP1122()hcPK AK AT式中 油箱散热系数，见下表 3.2，取=16；1K1K管路散热系数，见下表 3.3；2K、分别为油箱。管道的散热面积，；1A2A2m油温与环境温度之差，。T表 5.2 油箱散热系数/W/() 1K2m冷却条件1K通风条件很差89通风条件良好1517用风扇冷却23循环水强制冷却110170(3-11)19表 5.3 管道散热系数/W/(

35、)2K2m管道外径/m 风速/m1s 0.010.050.1086512514105694023若系统达到热平衡，则，油温不再升高，此时，最大温差2hrhcPP1122hrPTK AK A环境温度为，=25。查下表 3.4 可知 T90，则TT-=75。取0T0T0TT=75表 5.4 各种机械允许油温/液压设备类型正常工作温度最高允许温度数控机床30505570一般机床30555570机车车辆40607080船舶30608090冶金机械、液压机40706090工程机械、矿山机械50807090（1） 油箱散热面积的计算1A油箱容积一般为液压泵流量的 38 倍，由于汽车起重机的冷却效果较好，故

36、取油箱容量为液压泵流量的 6 倍，即 V=8=8128.54=1028.32=1.03。maxvql3m如令油箱尺寸的高、宽、长之比为 111 至 123，油面高度选油箱高度的 0.8，油箱靠自然冷却使系统保持在允许温度以下时，则油箱的散热面积可近似用以下公式计算2：32 16.66AV式中 V油箱的有效体积，；3m(3-12)(3-13)20油箱的散热面积，。1A2m则油箱的散热面积=6.66。1A2m（2） 管路散热面积的计算2A液压泵吸油管道内径d2:4vqdv式中 通过管道内的流量，=128.54 /min=0.002；vqvql3/ms管道允许流速，m/s，参照表3.5取0.8m/s

37、。 v5.5管道内允许流速推荐值管道推荐流速/（m/s）液压泵吸油管道0.51.5，一般常取1以下液压系统压油管道36，压力高，管道短，粘度小取大值液压系统回油管道1.52.6液压泵吸油管道内径4 0.0020.056563.14 0.8bdmmm管道壁厚的计算2: 2pd式中 管道内最高工作压力，=22M；ppaP管道内径，m；d管道材料的许用应力，； aP b n管道材料的抗拉强度，；baP安全系数，对钢管来说，p7时，取；p17.5时，取naMP8n aMP；p17.5时，取。6n aMP4n 由于液压泵的吸油管道内径80mm，故管道材料采用10钢，查56bdmm表3.6钢管的力学性质得

38、到10钢消除应力退火后的抗拉强度。故:2333/bN mm 233383.25/4bN mmn管道壁厚：。 22 567.422 83.25pdmm表5.6钢管的力学性质(3-14)(3-15)21交货状态冷加工/硬（Y）冷加工/软（R）消除应力退火(T)抗拉强度b/（N/mm2）伸长率/%抗拉强度b/（N/mm2）伸长率/%抗拉强度b/（N/mm2）伸长率/%牌号不小于10203040412510588647654437345154962810865333432520608121087管道散热面积=3.14（562+7.4）2=3935mm2=3.93510-3m2。2A查表3.3取=402

39、K 油箱的散热功率：1122()8hcPK AK ATkw由于散热功率=8=25.1，所以需要装设冷却器。根据热交换hcPkwhrPkw量25.1-8=17.1KW。油的流量（50.3+40.6）ml/r 1500r/min=136.35 L/min。查3表37.10-36选择冷却器型号为2LQFLA2.5F，它能保持油温50左右。七：主要液压辅助装置的选择七：主要液压辅助装置的选择1 液压油的选择液压油的选择由于工作温度在 60以下，载荷较轻，故选用机械油。查3表 37.3-30液压泵用油粘度推荐值得到所选液压油的粘度为 6388mm2/s，查3表37.3-15机械油质量指标及应用选 70

40、号机械油，代号为 HJ-70。2 滤油器的选择滤油器的选择查3表 37.10-2过滤精度与液压系统压力的关系得到颗粒大小25。查3表 37.10-3滤油器类型及其特性选择烧结式滤油器。根据液m压泵的流量查3表 37.10-18SU3 型技术规格选择 SU3-F15016 型烧结式滤油器。3 压力表的选择压力表的选择根据系统压力查3表 37.10-48 选择弹簧管压力表。根据液压泵的吸油口内径查3表 37.10-49 选择压力表的直径为 60mm。采用径向有边形式，选择压力表的型号为 Y-60T。4 阀类元件的选择阀类元件的选择（参看液压系统图）22（1）回路操纵阀根据工作要求查3表 37.8-

41、191滑阀机能选择 4WMMT 型手动换向阀。根据工作压力及液压泵的出油口内径查3表 37.8-192技术规格选择通径为16mm。则各个回路的操纵阀（7/11/14/19/20/32） ，型号为 4WMM16T50B10。（2）回路切换阀根据回路切换的工作要求查3表 37.8-191滑阀机能选择 3WMMA 型手动换向阀。根据工作压力及液压泵的出油口内径查3表 37.8-192技术规格选择通径为 16mm。回路切换阀 5 的型号为 3WMM16A50FB10。（3）回路平衡阀根据工作要求查3表 37.8-55技术规格选择变幅平衡阀 15、伸缩平衡阀 18、回转平衡阀 23 的型号为 XD3F-

42、L20H，起升平衡阀的型号为 XD4F-L32H。（4）其它阀类元件支腿液压锁：根据工作原理选择 Z2S 型叠加式液控单向阀作为锁紧回路，查3表 37.8-248技术规格选择支腿液压锁 8 的型号为 Z2S22。支腿回路安全阀：根据工作要求 DBD 型直动式溢流阀做为支腿回路的安全阀，查3表 37.8-7技术规格选择支腿回路安全阀 10 的型号为DBDH25P10/20。起升快慢电磁阀：根据工作要求查3表 37.8-155滑阀机能选择起升快慢电磁阀 33 的型号为 WE5A6.2LW220-50NZ5L。八：小结八：小结这次课程设计花了一周天时间，我们六个人通过这段时间的设计，认识到自 己的很

43、多不足，自己知识的很多盲点和漏洞知识和实践的差距。所以说通过这 次设计我深刻的认识到理论联系实际的能力还需提高汽车起重机液压系统是以内燃机提供动力基础，使用液压泵将机械能转化为 压力，推动液压油。通过控制各种阀门改变液压油的流向，从而推动液压缸做 出不同行程、不同方向的动作。完成各种工况的不同动作需要。液压系统已经 在各个工业部门及农林牧渔等许多部门得到愈来愈广泛的应用，而且愈先进的 设备，其应用液压系统的部分就愈多。所以像我们这样的大学生学习和亲手设 计一个液压系统是非常有意义的。本次设计涉及了液压传动大部分知识，还有就是 CAD 作图和 word 文档的23处理。也使我们很好的将课本上的知识与实际结合起来，收获颇多，特别是查 询信息的能力。这也是我们大学期间一次难得的机会，总之是受益匪浅