QY40型汽车起重机液压系统设计.doc

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1、 0 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。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液压传动应用于汽车起重机上的优缺点机发展迅速，具有先进水平的塔式起重机和汽车起重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

2、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。1 汽车起重机1.1 液压传动应用于汽车起重机上的优缺点1.1.1 液压传动应用于汽车起重机上的优点1）首先，液压传动在起重机的结构和技术性能上的优点，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

3、。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。2）其次，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。1.1.2 液压传动应用于汽车起重机上的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

4、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，液压式汽车起重机深受他们的欢迎和好评。所以QY40型汽车起重机决定采用液压传动的形式。1.2 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执行机构三个环节。其中动力源主要是液压泵；传输控制机构主要是一些输油管和各种阀的连接组成；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

5、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。1.3 汽车起重机液压系统功能、组成和工作特点汽车起重机液压系统一般由起升、变幅、伸缩、回转、支腿五个主回路组成。从图1-1可以看出，各个回路之间具有不同的功能、组成和工作特点：1.3.1 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、液压离合器和液压马达组成。起升回路是起重机液压系统的主

6、要回路，对于大、中型汽车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。图1-1 汽车起重机各回路工作状态图1.3.2 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，所以一般汽车起重机都设计成全回转式的

7、，即可在左右方向任意进行回转。 1.3.3 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

8、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。汽车起重机由于使用了支腿，除了吊非常轻的重物之外，必须带载变幅。1.3.4 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。汽车起重机的伸缩方式主要有同步伸缩和非同

9、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。1.3.5 支腿回路支腿回路是用来驱动支腿，支撑整台起重机的。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。汽车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。1.4 本课题来源、任务要求和整机性能参数1.4.1 课题来源QY40全液压汽车起重机属于中型起重机，是工程建设中较常用的

10、一款汽车起重机。现在国内很多厂家还没有生产出这款起重机来，却不断的向生产大型起重机迈进。随着三一重工的SAC303千吨级全地面起重机2010年在长沙成功下线，标志着我国打破了国外对超大吨位起重机市场的垄断，民族品牌跻身世界工业之林，国内千吨级全地面起重机历史将被重写。生产厂家把生产的起重机所能够吊的吨位作为生产能力的主要标志，而忽视中小型起重机的技术发展，从某种方面来说是不完美的。为了使设计出来的起重机具有高的性能，设计时综合了一些国内外的先进技术。这样，才能使设计出来的产品具有一定的先进性，很高的性价比。因此，设计这样一款汽车起重机不仅很有必要而且是可行的。1.4.2 任务要求1）整机基本参

11、数应符合汽车起重机基本参数标准。2）各工作机构既能单独作业又能复合作业，其中主卷扬单独作业时能实现合流。3）发动机功率80KW(3000r/min)，最大扭矩300Nm(1650r/min)，液压系统压力250Mpa。4）液压系统采用多泵多回路变量液压系统，主、副卷扬和回转采用闭式回路，变幅、伸缩和支腿采用开式回路。5）所设计的汽车起重机液压系统构成合理，工作安全可靠。1.4.3 整机主要性能参数最大起重量*幅度 40t*3m最大起升高度 46 m滑轮组倍率 11主臂长 11-33.5m（4节）主臂全程伸缩时间 162Sec主臂变幅范围 -2-80degree主臂变幅时间 60Sec主卷扬单绳

12、速度 0-110 m/min副卷扬单绳速度 40 m/minM最大起升力矩 1401 kN.m最大回转速度 0-2.0 r/min最高行驶速度 68 km/h最大爬坡度 37%最小转弯半径 12m行驶状态总重 37.51t外形尺寸 13.652.753.46m支腿距离(纵向横向) 5.456.2m上车空冷发动机 斯太尔WD615.61最大功率 191KW（2600rpm）最大扭矩 828Nm(1600rpm)1.5 本课题主要研究工作本课题主要针对汽车起重机的功能、组成和工作特点，结合国内外汽车起重机的运用现状，设计一款能够适应工程建设的中型汽车起重机（QY40）液压系统。在设计本机液压系统时

13、，要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）分析已有的汽车起重机，结合本机特点，对液压元件进行选择。2）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。3）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，并且对其进行选择。4）液压元件选好以后需要对各回路进行性能计算，各回路性能验算。2 液压系统元件选择2.1 典型工况分析及对系统要求2.1.1 伸缩机构的作业情况汽车起重机工作中主要用到的机构是主、副卷扬机构，回转机构；在重物下降定位时常常用

14、到变幅机构。带载伸缩是比较危险的，在实际作业中很少使用，空载吊臂伸缩循环仅占试验基本工况作业循环次数的5，故伸缩及带载伸缩不是典型工况。2.1.2 副臂的作业情况大多数汽车起重机都带有副臂，它的作用是增加起重机的最大起升高度。很多大型汽车起重机主臂前都有一个突出滑轮，在副卷扬工作时，顺着滑轮吊下副钩，用于主、副卷扬的组合动作，而很少用副臂与主卷扬进行组合动作。本机属于中型起重机，不提倡采用副臂，不过可以增加臂的节数来增大最大起升高度。2.1.3 典型工况的确定根据以上原则，各机构的实际作业情况，起重机试验规范，以及很多操作者的实际经验，可确定表2-1的五种工况，作为大中型汽车起重机的典型工况。

15、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2-1 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；额定起重量的80；相应的工作幅度；吊重起升回转下降起升回转回转下降（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基本臂；额定起重量的80；相应的工作幅度；（主+副）卷扬起升回转（主副）卷扬下降（主副）卷扬起升回转（主副）卷扬下降（中间制动一次）主、副卷扬组合动作主要用于平吊安装或空中翻转3中长臂；中长臂最大额定起重量的1/2；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）起重机在额定起重量的（5060）的作业工况最多4中长臂；中长臂最大

16、额定起重量的1/2；相应的工作幅度；（主+副）卷扬起升回转变幅（主副）卷扬下降（主副）卷扬起升回转（主副）卷扬下降（中间制动一次）中长臂，中等起重量工况出现机率大，此时的台装作业或空中翻转作业也很常用5最长臂；最长臂最大额定起重量的1/2；相应的工作幅度；（主副）卷扬起升回转变幅（主+副）卷扬下降（主副）卷扬下降 （中间制动一次）很多工况并不是利用汽车起重机起吊吨位大的特点，而是利用它臂长特点进行高空作业2.1.4 系统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 主、副卷扬既能单动，又能同时动作，要求自动分流合流并将保证低压合流高压自动分流

17、。 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 具有独立工作能力。 回转制动应兼有常闭制动和常开制动，两种情况。3）变幅回路 带平衡阀并设有二次液控单向阀锁住保护装置。 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。 要求在有载荷情况下能微动。4）伸缩回路本机伸缩机构采用四节臂（含有三个液压缸），由于本机为中型起重机为了使本机运用广泛，采用电液阀控制液压缸实现各节臂顺序伸缩。各节臂具有任意伸缩的选择性，但不能实现同步伸缩。5）支腿回路 要求垂直支腿不泄漏，具有很强的自锁能力（

18、不软腿）。 要求各支腿可以进行单独调整。 要求水平支腿伸出距离足够大，能够满足最大吊重而不至于整机倾翻。 要求垂直支腿能够承载最大起重时的压力。 起重机行走时不产生掉腿现象。2.2 液压系统类型选择2.2.1 本机液压系统分析根据开式和闭式系统的优缺点、典型工况，结合国内外同类产品的具体情况，上车液压系统决定选用多泵多回路和多种型式的高压变量系统。在起升（主、副卷扬）、回转、伸缩、变幅、支腿5个液压回路中，起升采用独立闭式油路，变幅、伸缩、回转和支腿采用开式油路。起升油路采用单液压马达驱动的主、副起升液压回路，并且采用双泵双回路系统。主副卷筒支撑在同一根传动轴上，但并不和传动轴固定连接而是通过

19、两套常开式离合器分别与传动轴联系起来。伸缩回路有四节臂（三只液压缸），使用电液阀控制使液压缸实现顺序伸缩和各节臂单独伸缩。回路中，电磁阀仅通过推动液动阀所需的流量，流量较小，而流动阀才是通过工作机构所需的大流量。这样电磁阀可靠性大大提高。液动阀可通过很大流量，从而提高伸缩速度。为了减小液压系统的复杂性，本机系统的变幅回路采用单缸回路。本机采用了一平衡阀来防止在变幅下降时产生超速现象。伸缩、变幅回路在工作时既能单独工作，又能同时动作，分别用两个换向阀控制。在变幅油路中采用平衡阀，以免重物在自重作用下越降越快，引起失控滑落事故。伸缩回路采用液动阀，可通过很大流量，从而提高伸缩速度。支腿回路采用H式

20、支腿，此支腿外伸距离大，每一支腿有两个液压缸，一个水平的，一个垂直的，支腿外伸后成H形。支腿回路的各油缸均采用手柄操纵换向阀来实现各种控制。回路中支腿油路转阀可以对各支腿进行单独调节和共同伸缩，液控单向阀可以防止支腿软腿现象。本系统起升回路采用单独油泵供油，也可实现双泵合流。回转、伸缩、变幅、支腿回路采用同一油泵供油，当支腿油路工作完毕后，转换阀换位，泵将向其他三个油路供油，即组成串联油路。2.2.2 系各机构动作组合 图2-1 各机构动作组合情况支腿机构在起升过程中不能动作，但是支腿回路不工作时其他的回路均不能工作，回转可以与各个机构进行组合动作，主副起升之间，以及主、副起升分别与变幅，伸缩

21、回路要有组合动作功能。各机构组合情况如图2-1所示。2.2.3 各种执行元件的选择以上各步完成以后，本机的总体方案也已基本确定，各回路的主要元件也可初步确定。1）动力元件：轴向柱塞变量泵2）执行元件：起升马达、 回转马达、 变幅油缸、 伸缩臂油缸、支腿水平与垂直油缸3）控制元件：电磁阀、换向阀、顺序阀、单向节流阀、液动阀、平衡阀、单向阀、液控单向阀等4）辅助装置：油箱、蓄能器、 滤油器、 各种管道及接头3 各液压回路组成原理和性能分析3.1 主副卷扬回路主副卷扬回路如图3-1所示：图3-1 主副卷扬回路主副卷扬油路采用单液压马达驱动的主、副起升液压回路。泵A向起升油路供油，泵B向回转、变幅、伸

22、缩及支腿油路供油。泵B也可向泵A回路合流供油。起升机构包括主、副卷扬两套装置，由一个液压马达26通过机械减速器驱动。主副卷筒支撑在同一根传动轴上，但并不和传动轴固定连接，而是通过两套常开式离合器分别与传动轴联系起来。两卷筒上各有一套常闭式离合器。当打开制动器，离合器结合时，液压马达才能带动卷筒转动。若同时松开制动器和离合器，卷筒便可在支承轴上自由转动，进行重力下降。3.1.1 主要元件泵A(B)、马达26、起升机构换向阀2-4、平衡阀27、单向补油阀25、远控溢流阀28、电磁阀29、制动器油缸30、离合器油缸31、脚踏板32、单向节流阀33、制动器和离合器操纵阀34、液控阀35、蓄能器36、压

23、力表37、压力继电器38、远控顺序阀39、液控阀40、液控阀41、单向阀42、溢流阀43、电磁阀44。3.1.2 功能实现和工作原理这里着重分析制动器和离合器的控制油路。两套制动器和两套离合器分别控制主副卷筒，在起升液压马达的驱动下，可使主副卷扬分别工作，也可以使它们同时工作。制动器是常闭式，靠弹簧力制动，当制动器液压缸进入压力油时，制动器松开。离合器是常开式的，当离合器液压缸进入压力油时，离合器才能结合。制动器和离合器的控制油路是设置有蓄能器的控制油路，由泵A的主油路向蓄能器充油。当对制动器液压缸和离合器液压缸进行控制时，由蓄能器供油。其优点是使压力稳定，保证制动器和离合器动作平稳，不受液压

24、泵压力波动的影响，同时保证控制安全可靠，即使工作过程中液压泵发生故障，控制油路靠蓄能器供油保持一定的压力，离合器仍可结合，避免发生事故。该控制油路的另一个特点是可以通过脚踏泵对制动器液压缸进行压力控制。其操作灵敏，动作平稳，可保证重力下降安全可靠，并且可以进行点控，脚踏泵结构中有单向阀，当不踩脚踏泵时，控制油路中的压力油，仍可通过脚踏泵中的单向阀进入制动器油缸，对制动器进行控制。液压泵A首先经过液控阀41像蓄能器充油。当蓄能器36压力低于最大调定值12MPa时，液控阀41在右端弹簧力作用下处于图示位置，液压泵A的压力打开单向阀42向蓄能器充油。当充油压力升高到最大调定值时，液控阀41在蓄能器压

25、力油的作用下处于左位，即切断液压泵A向蓄能器充油的通路。单向阀42的作用是防止蓄能器压力油倒流。当蓄能器油路的油压达到7MPa时，液控阀40处于图示的左位，使远控顺序阀39动作，液压泵A可以向起升液压马达供油。远控顺序阀39的作用是只有控制油路达到一定的压力时，液压泵A才能向起升液压马达供油，使工作安全可靠。远控溢流阀28是作为起升的行程限制器，当重物上升到极限位置时，电磁阀29通电，溢流阀28远控口与回油路相通，变成卸载阀，于是主油路形成短路，停止起升。下面分析制动器与离合器的配合动作。当起升操作阀2-4处于右位工作时，液压泵向起升马达26供油，使重物起升。此时主油路压力油使液控阀35处于右

26、位，再操纵制动器和离合器阀34使之处于右位，则制动器液压缸和离合器液压缸均与控制油路压力油相通，离合器结合，制动器松开，卷筒在起升液压马达的驱动下转动，重物按一定的速度起升。当起升操作阀2-4处于左位工作时，则重物进行重力下降。如果起升操作阀处于中位时则液压泵A卸荷。液控阀35在弹簧的作用下处于图示位置，使制动器液压缸与控制油路切断，制动器液压缸与回油路相通，制动器处于制动状态。此时离合器液压缸通过离合器操纵阀34与控制油路相通，可以使离合器接合，保证重物能在空中停留。图示位置为重物下降工况。制动器与离合器操纵阀34处于左位，制动器液压缸30和离合器液压缸31均与回油路相通，制动器处于制动状态

27、，离合器处于脱开状态，卷筒不能转动。如果进行重力下降，则踩脚踏泵32控制制动器液压缸，使制动器松开，卷筒在重物的作用下自由转动，可以实现重力下降。由于脚踏泵行程可以控制，这样可以适当调整制动器摩擦阻力矩，控制重物的下降速度，以保证重物下降时的安全。此起升液压回路可以进行双泵合流。当液压泵B与液压泵A合流时，电磁阀44处于右位，切断溢流阀远控口。单向阀42的作用是防止液压泵A倒流。3.2 回转回路回转回路如图3-3所示： 图3-3 回转回路回转机构的载荷特点是静载荷（阻力）双向存在，数值不大。而动力载荷（惯性力）通常较大这类机构液压系统应该特别注意防止在制动或反转时出现液压冲击。通常应设计机械制

28、动器或液压制动阀组（缓冲阀），以吸收（消耗）很大的惯性能。在油路中设有两个方向相反的缓冲阀10（10）。在回转机构制动换向时，换向阀切断油路或改变油流方向，但是液压马达在机械惯性力的作用下仍然继续旋转不断向外排油，马达的出口压力升高，这时有造成油路中薄弱环节损坏的危险。有了缓冲阀，当压力达到缓冲阀调定值时，缓冲阀自动打开，这时马达和缓冲阀之间就形成了一个回路，高压油经过缓冲阀进入马达的进油口，使回转机构缓慢地向前转一段，直到回转机构的动能在缓冲阀的节流作用下全部耗尽。3.2.1 性能要求具有独立工作能力；工作过程中可防止“打停现象”和自由摆动；微动性能好。3.2.2 主要元件泵B、换向阀2-1

29、、液动阀9、导控缓冲阀10（10）、马达11、制动油缸12、脚踏板13。3.2.3 功能实现和工作原理当换向阀2-1处于左、右位工作，而使回转机构回转时，泵的压力油一路进入液压马达，使马达带动回转机构，另一路经导控油管进入缓冲阀10、10，和弹簧一起阻止缓冲阀开启，从而保证回转马达有足够的启动转矩。当换向阀2-1处于中位而使回转机构制动时，缓冲阀10、10的导控油路已和低压回油路相通。此时，缓冲阀10、10和普通缓冲阀一样，其开启压力由弹簧力决定，调整弹簧即可调整液压制动力的大小。若液压制动力矩只是启动力矩的一部分，则回转机构在部分液压制动下减速运动。当需定位制动时，可用机械制动器准确定位，常

30、开式制动器12用脚踏板13操纵，踩动脚踏板13时，产生的压力油进入制动油缸12，压缩弹簧使制动器合闸，抬脚时在弹簧作用下制动器油缸活塞复位，将油液压回脚踏板泵，当回路中的油液有漏损时，从油箱48经过单向阀向该回路进行补油。3.3 伸缩回路伸缩回路如图3-4所示：此伸缩回路采用电磁液动阀组来控制各臂的伸缩，除了不能同步伸缩外，其他的伸缩方式都可以。3.3.1 性能要求起、制动平稳，各缸应具有一定的伸缩选择性能。3.3.2 主要元件单向定量泵（B与变幅、回转、支腿回路共用）、换向阀（2-2）、缸（14、15、16）、电磁-液控组阀（17、18）、限速阀（19）、单向阀组（20、21）。3.3.3

31、主要回路缸14、15、16伸出、缩回油路，控制油路图3-4 伸缩回路3.3.4 功能实现和工作原理1） 缸16伸出要使第二节臂伸出时，换向阀2-2处于位工作，高压油经缸16活塞杆、缸筒导油管后分成两路，一路经交替逆止阀进入电磁阀18（电磁阀18未通电处于图示位置）去推动液动阀17处于位工作；另一路经液动阀17、限速阀19进入缸16的无杆腔，使缸筒和第二、三、四节臂一起伸出。2）缸15伸出 当电磁阀18通电处于下位工作时，高压油经缸16活塞杆、导油管也分两路：一路经电磁阀18去推动液动阀17处于位工作；另一路经液动阀17进入缸15活塞杆，经缸15导油又分成两路，一路经交替逆止阀、电磁阀18（此时

32、电磁阀18不通电处于图示位置）推动液动阀17处于位工作，另一路经液动阀17、限速阀19进入缸15无杆腔，推动第三、四节臂一起伸出。3）缸14伸出 当电磁阀18通电处于下位工作时，高压油经缸15活塞杆、导油管也分两路：一路经电磁阀18去推动液动阀17处于位工作；另一路经液动阀17、 限速阀19,进入缸14无杆腔，使缸筒和第四节臂一起伸出。4）缸14、15、16的缩回缸14、15、16的缩回次序与伸出次序正好相反，这里就不一一叙述了。两组双向单向阀是供液动阀芯端部回油之用的。3.4 变幅回路变幅回路如图3-6所示：3.4.1 性能要求能带载变幅，起落臂平稳，微动性好，变幅在任意值允许位置能可靠锁死

33、3.4.2 主要元件溢流阀（24）、变幅油缸（23）、平衡阀（22）、变幅机构换向阀（2-3）3.4.3 主要回路变幅缸起臂、变幅缸落臂图3-6 变幅回路3.4.4 功能实现和工作原理本系统采用单杠变幅。考虑到油缸活塞受压时的稳定性，活塞杆直径较大。这使油缸两腔容积相差很大，在动臂下降时大小腔压力差就很大，为使压力不至于过高，这里装有溢流阀24，调定压力为7MPa。为避免因臂架下降速度过快而发生事故以及保证臂架准确可靠地停留在某一位置，即在回路中采用平衡油路。平衡油路的主要特点是双向静载荷，作用方向有时还与运动方向相同，有时动载荷也可能较大。因此这类机构回路既能双向驱动，又能承受反向载荷（与运

34、动方向同向的载荷）作用，还要防止制动时产生冲击。在这种油路中，为了可靠地支撑住重物，并防止下降时油缸的排油管路直通油箱，使重物在自重作用下越降越快，引起失控滑落事故，因此要采用限速和缩进装置平衡阀22。当换向阀右位工作时，高压油经过单向阀进入无杆腔，使活塞杆伸出，驱动臂向上变幅，有杆腔油液经过换向阀回油箱；当换向阀左位工作时，高压油直接进入液压缸有杆腔，使臂下降。无杆腔已不能经单向阀回油，而是经过限速阀（平衡阀）22的阀芯回油。3.5 支腿回路支腿回路如图3-7所示：本机采用H式支腿回路，具有防软腿、掉腿和单独调节各支腿伸缩的装置，操作方便，工作安全可靠等特点。3.5.1 性能要求要求水平液压

35、缸和竖直液压缸伸缩方便；支撑平稳；可防止软腿现象；可单独对各支腿进行调节；在锁死的时候油缸不发生油液泄露。3.5.2 主要元件泵B、支腿油路控制阀组1、转换阀1-1、水平支腿换向阀1-2、垂直支腿换向阀1-3、支腿油路溢流阀5、支腿油路转阀6、支腿水平油缸7、垂直油缸8、液控单向阀46（47）3.5.3 主要回路水平伸缩油路；竖直伸缩油路图3-8 支腿回路3.5.4 功能实现和工作原理本油路由泵B供油，当支腿控制阀组1的转换阀1-1处于图示位置时，泵B向支腿油路供油。油路中的压力由溢流阀5限制，本起重机采用H型支腿，由水平和垂直油缸驱动。这种支腿外伸距离大，缩回时又能保证一定的通过性，并且承载

36、能力达。另外支腿着地后无水平位移，所以对地面适应性也好。并联的水平油缸7由换向阀1-2操纵，垂直油缸8由换向阀1-3和转阀6共同控制。收腿时转阀6处于全通位置，转换阀1-3处于左位，泵B输出的油经1-1、1-3推开液压单向阀46进入垂直油缸下腔。上腔回油通过液控单向阀47经转阀6全通位置和阀1-3回油箱。在打开支腿时，阀1-3处于右位，转阀6处于全通位置。泵B输出的油经阀1-1、1-3和转阀6全通位置，同时向各垂直缸上腔供油，活塞外伸。根据地面情况，车辆底盘需要调平时，转阀6旋转到相应的位置使某一垂直缸单独动作。各垂直缸都装有双向液压锁（液控单向阀），可以长时间保持垂直缸的活塞杆在工作与非工作

37、状态下都不会因外负载或自重的作用而伸出或缩回。4 液压系统设计计算4.1 液压系统工作参数和各机构主要参数4.1.1 工作机构主要参数1）起升机构主卷扬：单绳最大速度(空载) 110 m/min单绳最大拉力(满载) 36 KN卷筒直径 500mm钢丝绳直径 21mm钢丝绳层数 4减速器速比 36.5副卷扬：单绳最大速度(空载) 50 m/min单绳最大拉力(满载) 28 KN卷筒直径 340mm钢丝绳直径 17mm钢丝绳层数 3减速器速比 51.42）回转机构回转速度 1.5 r/min回转阻力矩 104 K.Nm减速器速比 1423.083）变幅机构最大行程 2842mm 变幅油缸最大轴向阻

38、力 1320 KN变幅时间 60 S4）伸缩机构伸缩臂有五节，四节为伸缩臂，采用两套油缸和钢丝绳进行驱动。第一级缸行程 8000mm油缸最大轴向阻力 1190 KN速比 2.5第二级缸行程 8000mm 油缸最大轴向阻力 700 KN速比 2.5 伸出时间 162 S第三级缸行程 8000mm速比 2.5 油缸最大轴向阻力 450 KN5）支腿机构 垂直支腿：吊重时支腿油缸最大反力 700 KN.m行程 335mm速比 2.78水平支腿：水平支腿伸出最大反力 180 KN.m行程 1915mm速比 2.044.1.2 液压系统参数1）液压系统型式采用多泵多回路高压变量液压系统，其中主、副卷扬和

39、回转为独立回路，主卷扬单动自动合流，伸缩、变幅和支腿为单泵集中驱动回路，控制系统采用液压先导操作。2）液压系统参数主卷扬:工作压力 30.5 Mpa补油压力 2.5Mpa流量 240 L/min液压泵转速 2760 rpm回转:工作压力 26.5 Mpa补油压力 2.5Mpa流量 82 L/min液压泵转速 2760 rpm变幅、伸缩和支腿:工作压力 28 Mpa补油压力 2.5Mpa流量 242 L/min液压泵转速 2300 rpm4.2 液压元件选择计算 4.2.1 液压马达和液压泵的选择计算为了实现本机的功能和性能要求。本机主各回路采用的液压泵皆是变量柱塞泵。由于支腿、伸缩、回转、变幅

40、回路采用同一油泵供油，所以要分别计算后，取最大功效的泵主、副卷扬回路，回转回路采用的执行机构皆为双向定量液压马达。1）卷扬回路由于本回路主副卷扬采用一个液压马达驱动，所以只计算主起升液压马达即可。 主卷扬马达的选择a、主卷扬卷筒力矩 式中：F1主卷扬单绳最大拉力 F1=36KN;Dj1钢绳4层卷绕时的卷筒直径dj1钢丝绳直径，dj121mmj卷筒机械效率,由Dj1/ dj1=31查起重机设计手册P91表8-7得j =0.99b、主卷扬马达扭矩式中：i1主卷扬减速器速比，i1=36.5 1马达至减速器输出端机械效率，1=0.93c、主卷扬马达排量 式中：PM1马达进出口最大压差， M1m主卷扬马

41、达机械效率，M1m=0.95d、主卷扬马达型号选取定量轴向柱塞马达A2FM107。马达性能参数为：排量 106.7cm3/r额定压力 40 Mpa最大压力 45 Mpa允许转速 3000 r/min 主卷扬泵的选择a、主卷扬卷筒的转速式中：V1主卷扬单纯最大速度，V1=110m/minb、主卷扬马达转速c、主卷扬马达流量 式中：M1V主卷扬马达容积效率，M1V=0.95;d、主卷扬泵排量 式中：nB1主卷扬泵工作转速，nB1=2760rpm B1V主卷扬泵容积效率，B1V=0.95e、主卷扬泵的型号查力士乐液压公司液压元件手册，选取轴向柱塞变量泵A4VSO71。性能参数为：最大排量71cm3/r 额定压力40Mpa 最大压力45Mpa 允许转速3200r/min2）回转回路 回转马达的选择a、回转马达阻力矩式中：MHmax回转总阻力矩，MHmax=104KN.m; i回转减速器速比， i=1423.08; 回转机械传动效率， =0.90b、回转马达的排量式中：PM3回转马达工作压差， M3m回转马达机械效率，M3m=0.95c、回转马达的型号查力士乐公司液压元件手册，选取定量轴向柱塞马达A2FM28马达性能参数为：排量28.1cm3/r额定压力40 Mpa最大压力45 Mpa允许转速4750r/min 回转油泵的选择a、马达最大转速式中：