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毕业设计

变幅液压缸设计

时间:2015-04-01 22:19:50   作者:   来源:   阅读:3307   评论:0

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内容简介:

1 概述...... 2
1.1关于轮胎式起重机...... 2
1.2 液压系统应用于轮胎式起重机上的优缺点... 3
1.2.1 优点....3
1.2.2 缺点..... 3
1.3 液压系统的类型....... 3
1.4 轮胎起重机液压系统功能、组成和工作特点....4
1.4.1 起升回路.. 4
1.4.2 回转回路....4
1.4.3 变幅回路..... 5
1.4.4 伸缩回路...... 5
1.4.5 支腿回路....... 6
1.5 轮胎起重机液压系统发展趋势..... 6
1.6 本课题的主要研究工作..... 6
2 轮胎式起重机的总体设计......7
2.1轮胎式起重机的总体选形..... 7
2.2起重机驱动装置的选择........... 8
2.2.1内燃机—机械驱动............... 8
2.2.2电力—机械驱动................... 9
2.2.3 复合驱动................................10
2.3轮胎式起重机动力装置的选择.... 11
2.4轮胎式起重机底盘的选型...........12
2.5轮胎式起重机的主要参数............. 14
2.5.1起重量Q...................................... 14
2.5.2工作幅度R和有效幅度A............. 14
2.5.3起重力矩M................................... 15
2.5.4起升高度H.................. 15
2.5.5自重G............................. 15
2.5.6工作速度V.................... 16
2.5.7通过性参数.....................16
2.5.8几何尺寸参数................... 17
2.6起重机的组成...................... 17
2.7轮胎式起重机的稳定性......17
2.7.1轮胎式起重机的行驶稳定性...... 17
2.7.2 轮胎式起重机起重稳定性..........20
3起重机液压系统设计........... 23
3.1液压系统.............................. 23
3.1.1 液压系统总体设计.............. 23
3.1.2 确定对起重机液压系统的工作要求:.... 23
3.1.3 拟定起重机的液压系统原理图.........24
3.1.4 液压系统概况............27
3.1.5 确定液压系统的工作压力........28
3.2 确定起升和回转马达的计算依据.....28
3.2.1 确定起升马达驱动的最大载荷力矩..... 28
3.2.2 确定回转马达驱动的最大载荷力矩.... 29
3.2.3 马达的工作转速......... 35
3.3选择液压泵及计算其输出功率...... 36
3.3.1 计算起升、回转马达的所需流量.... 36
3.3.2 选择油泵并计算输入功率......37
3.4液压缸的计算......... 38
3.4.1 支腿液压缸的计算..... 38
3.4.2 支腿垂直油缸的计算...... 38
3.4.3 计算垂直油缸的主要参数..... 40
3.4.4   计算垂直液压缸的壁厚..... 41
3.4.5 支腿水平液压缸的计算.... 42
3.4.6 变幅液压缸的计算..... 42
3.4.7 伸缩液压缸的计算....... 44
3.5 计算和选择辅助装置.......... 45
3.5.1 油管计算.......... 45
3.5.2 油管通经的计算....... 45
3.5.3 金属管壁厚的计算..... 46
3.5.4 油箱容积计算........ 47
3.5.5 滤油器计算..... 47
3.6 控制阀的选择............ 48
3.6.1 QYZ25/20上车组合操纵阀... 48
3.6.2 QYZ20/10下车组合操纵阀..... 48
1 概述
1.1关于轮胎式起重机
    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,具有先进水平的轮胎式起重机已成为机械化施工的主力。
相对于其他起重机,轮胎式起重机操作灵活,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,液压轮胎式起重机已经成为各起重机生产厂家主要发展对象。
1.2 液压系统应用于轮胎式起重机上的优缺点
1.2.1优点
    在起重机的结构和技术性能上的优点
    来自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,减少了润滑部位,从而减少了维修和技术准备时间。
    在经济上的优点
    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,提高了起重机的充分利用率。
1.2.2缺点
    液压传动的主要缺点是漏油问题难以避免。为了防止漏油问题,元件的制造精度要求比较高。油液粘度和温度的变化会影响机构的工作性能。液压元件的制造和系统的调试需要较高的技术水平。
从液压传动的优缺点来看,优点大于缺点,根据国际上起重机的发展来看,不论大小吨位都采用液压传动系统。纵观众多用户的反馈意见,液压式轮胎起重机深受他们的欢迎和好评。所以QLY55型轮胎起重机决定采用液压传动的形式。
1.3 液压系统的类型
    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接机构;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。
    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接通回油箱,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,这样可以防止元件的磨损。但油箱的体积大,空气和油液的接触机会多,容易渗入。
    闭式回路中马达的回油直接与泵的吸油口相连,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。
1.4 轮胎起重机液压系统功能、组成和工作特点
    轮胎起重机液压系统一般由起升、变幅、伸缩、回转和支腿五个主回路组成。各个回路具有的功能、组成和工作特点:
1.4.1起升回路
    起升回路起到使重物升降的作用。
    起升回路主要由液压泵、换向阀、平衡阀、液压离合器、液压制动器和液压马达组成。
    起升回路是起重机液压系统的主要回路,对于大、中型轮胎起重机一般都设置主、副卷扬起升系统。它们的工作方式有单独吊重、合流吊重以及单独共同吊重三种方式,其中对于吊大吨位且要求速度不太高时用主卷扬吊的方式,对于吊小吨位且要求速度不太高时用副卷扬吊的方式;对于吊大吨位且要求速度比较高时用主副卷扬泵合流吊的方式;对于吊比较长的物体时用单独共同吊重方式。
1.4.2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,由于回转力比较小所以其结构没有起升回路复杂。
    回转机构使重物水平移动的范围有限,但所需功率小,所以一般轮胎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。
1.4.3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。
    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。轮胎起重机使用了支腿,除了吊非常轻的重物之外,必须带载变幅。
1.4.4伸缩回路
    伸缩回路可以改变吊臂的长度,从而改变起重机吊重的高度。
     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。
    轮胎起重机的伸缩方式主要有同步伸缩和非同步伸缩两种,同步伸缩就是各节液压缸相对于基本臂同时伸出,采用这种伸缩方式不仅可以提高臂的伸出效率,而且可以使臂的结构大大简化,提高起重机的吊重。伸缩回路只能在起重机吊重之前伸出。
1.4.5支腿回路
    支腿回路是用来驱动支腿,支承整台起重机的。
    支腿回路主要由液压泵、水平液压缸、垂直液压缸和换向阀组成。
     轮胎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。
1.5 轮胎起重机液压系统发展趋势
    轮胎起重机液压系统在以下几方面体现出明显的发展趋势:
(1) 采用国际化配套,对系统性要求较高的液压元件如泵、阀、马达等采用国际化配套可提高产品的可靠性,另外,国外使用成熟、量大价廉的元件在国内也广泛使用。
(2) 采用卡套式接头,由于卡套式接头在控制系统污染、防泄露等方面具有很强的优越性,使用卡套式接头能大大减少故障率和早期反馈率。
 (3) 在系统中设计速度分档,由于不同施工项目的不同要求,对起重机各动作速度的要求也不一样,速度分档技术也应运而生,设计不同的速度档位,以适用不同工况的要求。
(4) 广泛使用高度集成的、模块化阀组,能简化管路,有效的减少液阻,提高效率,节约能量,同时易于维护。
(5) 向计算机技术领域的纵深渗透,轮胎起重机将向无线遥控技术、远程诊断服务技术、黑匣子自我保护技术等方向发展,为了实现整机的功能,液压技术将同计算机技术相互渗透,共同发展。
1.6 本课题的主要研究工作
    本课题主要针对轮胎起重机的功能、组成和工作特点,结合国内外轮胎起重机的运用现状和发展趋势,设计一款能够适应国内外工程建设的中型(QLY55)轮胎起重机总体及液压系统。在设计本机液压系统时,在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,这两点的基础上。进行以下研究工作:
1.分析已有的轮胎起重机,对起升机构进行详细的设计。
2. 结合本机特点,对液压元件进行选择。
3.对各工作机构液压回路进行设计,对个回路的组成原理和性能进行分析。
4.根据本机液压系统工作参数和各机构主要参数对液压系统进行设计计算,即对各种类型的主要元件进行设计计算。
5.液压元件选好以后需要对各回路进行性能计算,其中包括系统各回路功率计算,各回路性能验算以及对整个系统的发热进行验算。

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