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轮胎式起重机液压系统设计(3)

2022-12-07    作者:    来源:

3.3选择液压泵及计算其输出功率

3.3.1  计算起升、回转马达的所需流量

取液压马达的容积效率轮胎式起重机液压系统设计 图1,则液压马达的所需流量为:

1、  起升马达的所需流量轮胎式起重机液压系统设计 图2

轮胎式起重机液压系统设计 图3                   (3.27)

2、  回转马达所需流量轮胎式起重机液压系统设计 图4

轮胎式起重机液压系统设计 图5                               (3.28)

3.3.2  选择油泵并计算输入功率

1、  确定液压泵的流量

取管路系统漏油系数K=1.1则:

轮胎式起重机液压系统设计 图6

轮胎式起重机液压系统设计 图7

2、  确定液压系统中泵的工作压力

在确定液压系统压力时,就已确定了起升泵和回转泵的工作压力,轮胎式起重机液压系统设计 图8

3、  计算液压系统中泵的工作压力和输入功率

在确定液压系统压力时,就已确定了起升泵和回转泵的工作压力,轮胎式起重机液压系统设计 图9,取齿轮的总效率轮胎式起重机液压系统设计 图10.

则起升泵的输入功率轮胎式起重机液压系统设计 图11

轮胎式起重机液压系统设计 图12             (3.29)

则回转泵的输入功率轮胎式起重机液压系统设计 图13

轮胎式起重机液压系统设计 图14           (3.30)

整车的液压系统回路属于并联油路,在起重机实际的现场操作中起升时回转、吊臂的伸缩及变幅只有一项可与其同时动作,由于回转时泵的输入功率较大,故选泵需同时考虑起升和回转,需使泵的流量和功率均大于前二者的。依次查得CBQL-F40/32双联高压齿轮油泵符合此工况要求,它得额定压力20Mpa,最高压力25Mpa,最高转速3000r/min,公称排量:前泵40ml/r,后泵32ml/r。

3.4液压缸的计算

3.4.1  支腿液压缸的计算

支腿跨距的确定:为增大轮胎式起重机在起重工作时的起重能力,起重机设有支腿。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,H式支腿外伸距离大,对地面适应性好,易于调平,故广泛采用此支腿。

汽车起重机支腿是前后设置的,并向两侧方向伸出。但在汽车起重机中,前方作业区域一般不吊重,所以取:2b=3835mm

3.4.2  支腿垂直油缸的计算

1.  按四点支撑的支腿压力计算

假定轮胎式起重机在吊重工作时支撑在A、B、C、D四个支腿上如3-5所示,在这里忽略了B与C、A与D支腿叉开的实际情况,因为影响不大,吊臂位置是在任意方向,如图示,吊臂位置在高起重机纵轴线轮胎式起重机液压系统设计 图15角处。令假定起重机底盘不回转部分的重量为轮胎式起重机液压系统设计 图16,其重心位置在离支腿中心轮胎式起重机液压系统设计 图17处,轮胎式起重机液压系统设计 图18本身带有符号,如图示,在0上侧为正,下侧为负。起重机回转中心轮胎式起重机液压系统设计 图19,离支腿中心0的距离为轮胎式起重机液压系统设计 图20轮胎式起重机液压系统设计 图21也带有符号,其上车自重轮胎式起重机液压系统设计 图22,吊臂自重轮胎式起重机液压系统设计 图23和配重自重轮胎式起重机液压系统设计 图24和计算吊重轮胎式起重机液压系统设计 图25的合力轮胎式起重机液压系统设计 图26则:

轮胎式起重机液压系统设计 图27轮胎式起重机液压系统设计 图28+轮胎式起重机液压系统设计 图29+轮胎式起重机液压系统设计 图30+轮胎式起重机液压系统设计 图31    (其中,由轮胎式起重机液压系统设计 图32=-1865mm, 轮胎式起重机液压系统设计 图33=550mm)     (3.31)

则:轮胎式起重机液压系统设计 图34轮胎式起重机液压系统设计 图35+轮胎式起重机液压系统设计 图36+轮胎式起重机液压系统设计 图37+轮胎式起重机液压系统设计 图38=(34544+1755+1181+8160)轮胎式起重机液压系统设计 图399.8=143.67 KN

合力矩轮胎式起重机液压系统设计 图40的距离为:

轮胎式起重机液压系统设计 图41                    (3.32)

所以有:轮胎式起重机液压系统设计 图42轮胎式起重机液压系统设计 图43

图3-5  四点支撑的支腿受力情况

轮胎式起重机液压系统设计 图44

由于回转惯性力,离心力和风力等风力水平力的作用,在吊臂头部作用有水平力T,则作用在吊臂平面内有力矩M,其大小为:

轮胎式起重机液压系统设计 图45                          (3.33)

其中轮胎式起重机液压系统设计 图46为吊臂头部离地面的距离,轮胎式起重机液压系统设计 图47=7.5米

水平力T为:

轮胎式起重机液压系统设计 图48                  (3.34)

则:

轮胎式起重机液压系统设计 图49

从上已知,作用在支腿上的载荷有:底盘自重轮胎式起重机液压系统设计 图50,上车回转部分轮胎式起重机液压系统设计 图51,以及在吊臂平面内的力矩M,则四个支腿上的压力各为:

轮胎式起重机液压系统设计 图52        (3.35)

轮胎式起重机液压系统设计 图53          (3.36)

轮胎式起重机液压系统设计 图54          (3.37)

轮胎式起重机液压系统设计 图55          (3.38)

轮胎式起重机液压系统设计 图56时,且带入数据可得A=26.67KN ;B=23.02KN ;C=78.6KN ;D=73.5KN

放支腿时,最少有两个液压缸受力,则单个液压缸的最大载荷:

轮胎式起重机液压系统设计 图57                            (3.39)

起重量为8吨时,作用在支腿液压缸上的最大外载荷轮胎式起重机液压系统设计 图58

3.4.3  计算垂直油缸的主要参数

该油缸用于控制轮胎式起重机垂直支腿,使之工作时起到支撑起重机的作行驶时应收回,选用双向液压驱动的单杆活塞缸。

确定液压缸的内径D和活塞杆直径d

在确定缸筒内径D时,必然保证液压缸在系统给定的工作压力下,具有足够的牵引力来驱动工作负载。对于双作用单活塞杆液压缸,当活塞杆是以推力驱动工作负载时,即压力油输入无杆腔时,工作负载为轮胎式起重机液压系统设计 图59

缸筒内径D可由下式求得:

轮胎式起重机液压系统设计 图60                 (3.40)

式中:

轮胎式起重机液压系统设计 图61——液压缸的有效工作压力;轮胎式起重机液压系统设计 图62=19MPa

轮胎式起重机液压系统设计 图63——液压缸的机械效率;轮胎式起重机液压系统设计 图64=0.95

轮胎式起重机液压系统设计 图65——液压缸所承受的外载荷。

所以垂直缸的内径D为:

轮胎式起重机液压系统设计 图66  

取标准系列为D=63mm,选取速比系数轮胎式起重机液压系统设计 图67,查取标准活塞杆直径d=45mm.

3.4.4   计算垂直液压缸的壁厚

液压缸的壁厚可由下式求得:

          轮胎式起重机液压系统设计 图68            (3.41)

式中:

轮胎式起重机液压系统设计 图69——液压缸内最达油压力轮胎式起重机液压系统设计 图70

轮胎式起重机液压系统设计 图71——液压缸内径,单位mm

轮胎式起重机液压系统设计 图72——轮胎式起重机液压系统设计 图73

轮胎式起重机液压系统设计 图74——强度系数

轮胎式起重机液压系统设计 图75——附加厚度

轮胎式起重机液压系统设计 图76           (3.42)

轮胎式起重机液压系统设计 图77                        (3.43)

取标准壁厚轮胎式起重机液压系统设计 图78

4 缸筒壁厚与活塞杆的校核

缸筒上无焊接零件,一般采用45号钢,调质处理,轮胎式起重机液压系统设计 图79

轮胎式起重机液压系统设计 图80  强度足够。   

活塞杆材料可用45号钢做实心杆,其强度一般是足够的。

45号钢多用于小截面,中载荷的调质钢,如主轴,曲轴,齿轮,连杆,链轮等。力学性能:轮胎式起重机液压系统设计 图81a=600Mpa, 轮胎式起重机液压系统设计 图82b=355Pma

3.4.5  支腿水平液压缸的计算

支腿的水平液压缸主要参数可以与垂直液压缸的相同,但水平液压缸有车架的金属箱板共同抗弯,故其活塞杆直径可以小一些,故取D=63mm,选取D=63mm,选取过比系数轮胎式起重机液压系统设计 图83,查取标准活塞杆直径d=35mm,轮胎式起重机液压系统设计 图84

液压缸的强度和活塞杆的强度及稳定性的计算雷同垂直液压缸,都能满足条件。

3.4.6  变幅液压缸的计算

1:由于液压油缸变幅具有工作稳定,结构轻便和便于布置,变幅力较小时一般采用单缸,否则采用双缸,变幅油缸的受力较复杂,具体分析如下:

轮胎式起重机液压系统设计 图85

图3-6变幅油缸的受力分析

变幅油缸受的支撑力 :        轮胎式起重机液压系统设计 图86

式中 :  轮胎式起重机液压系统设计 图87为冲击载荷系数一般为   轮胎式起重机液压系统设计 图88 = 1.2

轮胎式起重机液压系统设计 图89为起升动载荷系数       轮胎式起重机液压系统设计 图90=(1.15—1.3)之间,取轮胎式起重机液压系统设计 图91=.1.2

轮胎式起重机液压系统设计 图92为变幅油缸数轮胎式起重机液压系统设计 图93=1 ,      l为变幅油缸的力臂  

轮胎式起重机液压系统设计 图94一般取小于12°,        取轮胎式起重机液压系统设计 图95=11° 

轮胎式起重机液压系统设计 图96=0.191                l=7.6X轮胎式起重机液压系统设计 图97=1.45

轮胎式起重机液压系统设计 图98=17.395KN; 轮胎式起重机液压系统设计 图99=1.5m; 轮胎式起重机液压系统设计 图100=轮胎式起重机液压系统设计 图101/轮胎式起重机液压系统设计 图102=0.51

将以上各式带入N   得N=146.76KN     轮胎式起重机液压系统设计 图103=轮胎式起重机液压系统设计 图104+轮胎式起重机液压系统设计 图105=70.34°

根据计算,当起重8吨时,变幅油缸与水平面呈轮胎式起重机液压系统设计 图106的角,则起重为8吨时作用在液压缸上的最大外载荷轮胎式起重机液压系统设计 图107,当吊物重量为8吨斜支起重时,液压缸承受的最大外载荷为轮胎式起重机液压系统设计 图108,则变幅液压缸D:

轮胎式起重机液压系统设计 图109        (3.44)

由于变幅油缸形成较大,受力复杂,为了保证液压缸的稳定性,取标准缸径D=110mm。

选取速比系数轮胎式起重机液压系统设计 图110,查取标准活塞杆直径d=80mm

则缸壁厚    轮胎式起重机液压系统设计 图111

取标准壁厚  轮胎式起重机液压系统设计 图112

变幅油缸缸筒壁厚与活塞杆的校核:

缸筒上无焊接零件,一般采用45号钢,调质处理,轮胎式起重机液压系统设计 图113

轮胎式起重机液压系统设计 图114  强度足够。

对于活塞杆:   轮胎式起重机液压系统设计 图115   满足强度要求。

轮胎起重机的变幅缸行程为1145mm,当它全缩时,吊臂有负仰角,使吊臂头部离地面在1800mm左右,便于安装调整付臂。

3.4.7  伸缩液压缸的计算

由于伸缩油缸行程达,为了保证其稳定性,取标准缸径D=100mm,选取速比系数轮胎式起重机液压系统设计 图116,查取标准活塞杆直径d=70mm。

伸缩油缸是双作用缸,由活塞杆、活塞、缸筒及密件组成。轮胎起重机的伸缩缸行程为5米,由于活塞杆全部伸出时较长,本身自重会引起较大的弯曲变形,因而在伸缩臂内装有


对于伸缩缸,液压缸最大封闭压力轮胎式起重机液压系统设计 图117就是系统压力即轮胎式起重机液压系统设计 图118

则缸壁厚:

轮胎式起重机液压系统设计 图119

取标准壁厚轮胎式起重机液压系统设计 图120

伸缩油缸缸筒壁厚与活塞杆的校核:

缸筒上无焊接零件,一般采用45号钢,调质处理,轮胎式起重机液压系统设计 图121

轮胎式起重机液压系统设计 图122  强度足够。

对于活塞杆:   轮胎式起重机液压系统设计 图123   满足强度要求。


3.5 计算和选择辅助装置

3.5.1  油管计算

液压系统的工作液体用油管输送,油管应由足够的强度,良好的密封,并且要求压力损失小,拆装方便。

无缝钢管具有耐压高、变形小、耐油、抗腐蚀能力强等优点,故选取无缝钢管为主要管用管。

3.5.2  油管通经的计算

合理选择油管的通经,对于正确决定液压系统所需的安装空间,方便安装工艺,保持一定的系统效率和其它工作性能都很重要,油管通经d按下式计算:

轮胎式起重机液压系统设计 图124                        (3.45)

式中:

Q——管内通过的流量,l/min

V——液体在管内的最大允许流量

高压管:轮胎式起重机液压系统设计 图125

回油管:轮胎式起重机液压系统设计 图126

吸油管:轮胎式起重机液压系统设计 图127

高压管通经油两种情况:

轮胎式起重机液压系统设计 图128               对于小泵:取d=15mm

轮胎式起重机液压系统设计 图129

对于大泵:取d=16.9mm

回油管通经油两种情况:

轮胎式起重机液压系统设计 图130

对于小泵:取轮胎式起重机液压系统设计 图131

轮胎式起重机液压系统设计 图132

对于大泵:取轮胎式起重机液压系统设计 图133

吸油管通经油两种情况:

轮胎式起重机液压系统设计 图134

对于小泵:取轮胎式起重机液压系统设计 图135  

轮胎式起重机液压系统设计 图136

对于大泵:取轮胎式起重机液压系统设计 图137

3.5.3 金属管壁厚的计算

对于金属油管的壁厚可按薄壁筒公式计算:

轮胎式起重机液压系统设计 图138                            (3.46)

式中:

d——油管内径,mm

P——管内液体最大工作压力,Pa;P=20MPa

轮胎式起重机液压系统设计 图139——油管材料的许用应力,Pa;轮胎式起重机液压系统设计 图140

轮胎式起重机液压系统设计 图141——管材抗拉强度,Pa;对于20号钢无缝管,轮胎式起重机液压系统设计 图142

n——安全系数,n=4

则:

轮胎式起重机液压系统设计 图143

高压油管壁厚:

对于小泵:

轮胎式起重机液压系统设计 图144

对于大泵:

轮胎式起重机液压系统设计 图145

回油管壁厚:

轮胎式起重机液压系统设计 图146

3.5.4  油箱容积计算

该系统不使用冷却器,依靠油箱散热,且油管又作为配件使用,故取油箱容积V为液压泵每分钟流量的4倍,即:

轮胎式起重机液压系统设计 图147               (3.47)

取油箱体积V=500升

3.5.5 滤油器计算

粗滤油器选用网式滤油器,过滤精度180Hm,精滤油器选用线隙式滤油器,过滤精度100 hm。

滤油器型号根据流量和过滤精度选择,粗滤油器选择Wv-63×180和Wv-100×180,分别安装在小、大泵的吸油口,精滤油器选择XV-160×100,安装于回油口,另有ZU-63×100安装于液压系统图3处。

3.6 控制阀的选择

根据管路流量及液压要求,上车操纵阀选择QYZ25/20上车组合操纵阀,下车操纵阀选用  QYZ20/10下车组合操纵阀,起升、变幅、伸缩油路的平衡阀可用CP20插装平衡阀。

3.6.1  QYZ25/20上车组合操纵阀

QYZ25/20上车组合操纵阀适用于起重量:8~12吨的双泵液压系统上车组合操纵阀中的溢流阀仅对起升油路起安全阀作用,重物起升时,高压先导阀调节起作用,其调节范围为16~25MPa,一般使用时调定压力为额定吊重(最大吊量)时系统压力的1.2~1.3倍,防止液压系统过载,起保护作用的液压元件和管路。

当操纵起升阀时,可分别操纵变幅、伸缩和回转阀片,即实现联合动作,但变幅、伸缩、回转三片阀不能同时操作。

3.6.2 QYZ20/10下车组合操纵阀

QYZ20/10下车组合操纵阀,用于液压汽车起重机的支腿操纵,根据主油路确定,它可用于各种吨位液压起重机的支腿回路。

QYZ20/10下车组合操纵阀的旋阀的a、b、c、d出口分别接支腿的前左、前右、后右、后左的油缸上腔(即无杆腔)。E接水平缸的伸出缸,f接各支腿下腔及水平缸伸缩腔。

支腿液压回路采用一个三位五通换向阀和一个七位八通的旋阀组成,工作时应选操纵旋阀道水平位置,再操纵换向阀使水平缸动作,水平缸伸出后,将旋阀转至全通位置,再操纵换向阀使四个垂直缸同时动作,如果将旋阀转至某个液压缸位置,再操纵换向阀,即可进行支腿单独动作,以便起重机的调平,工作时应注意换向阀操纵手柄处于下压位置时水平缸或支腿油缸伸出,手柄处于上拉位置时水平缸或支腿油缸收回。

严禁旋阀和换向阀同时操纵,当支腿全部调整完毕,旋手柄应置于全闭位置,操纵手柄处于中位,这时油泵来油从P口经D口流入上车操纵阀。

溢流阀的调节范围位16~25MPa,使用时调定压力为额定吊重时,系统压力的1.1~1.25倍,它可防止液压系统过载,起保护液压元件和管路的作用。


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