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,则液压马达的所需流量为:
1、 起升马达的所需流量
(3.27)
2、 回转马达所需流量
(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:
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,。
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,,取齿轮的总效率.
则起升泵的输入功率:
(3.29)
则回转泵的输入功率
(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角处。令假定起重机底盘不回转部分的重量为,其重心位置在离支腿中心处,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,离支腿中心0的距离为,也带有符号,其上车自重,吊臂自重和配重自重和计算吊重的合力则:
=+++ (其中,由=-1865mm, =550mm) (3.31)
则:=+++=(34544+1755+1181+8160)9.8=143.67 KN
合力矩的距离为:
(3.32)
所以有:
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:
(3.33)
其中为吊臂头部离地面的距离,=7.5米
水平力T为:
(3.34)
则:
从上已知,作用在支腿上的载荷有:底盘自重,上车回转部分,以及在吊臂平面内的力矩M,则四个支腿上的压力各为:
(3.35)
(3.36)
(3.37)
(3.38)
当时,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:
(3.39)
起重量为8吨时,作用在支腿液压缸上的最大外载荷
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
缸筒内径D可由下式求得:
(3.40)
式中:
——液压缸的有效工作压力;=19MPa
——液压缸的机械效率;=0.95
——液压缸所承受的外载荷。
所以垂直缸的内径D为:
取标准系列为D=63mm,选取速比系数,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:
(3.41)
式中:
——液压缸内最达油压力
——液压缸内径,单位mm
——
——强度系数
——附加厚度
(3.42)
(3.43)
取标准壁厚
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,
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:a=600Mpa, b=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,查取标准活塞杆直径d=35mm,
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:
图3-6变幅油缸的受力分析
变幅油缸受的支撑力 :
式中 : 为冲击载荷系数一般为 = 1.2
为起升动载荷系数 =(1.15—1.3)之间,取=.1.2
为变幅油缸数=1 , l为变幅油缸的力臂
一般取小于12°, 取=11°
=0.191 l=7.6X=1.45
=17.395KN; =1.5m; =/=0.51
将以上各式带入N 得N=146.76KN =+=70.34°
根据计算,当起重8吨时,变幅油缸与水平面呈的角,则起重为8吨时作用在液压缸上的最大外载荷,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,则变幅液压缸D:
(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,查取标准活塞杆直径d=80mm
则缸壁厚
取标准壁厚
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,
强度足够。
对于活塞杆: 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,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就是系统压力即
则缸壁厚:
取标准壁厚
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,
强度足够。
对于活塞杆: 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:
(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:
回油管:
吸油管:
高压管通经油两种情况:
对于小泵:取d=15mm
对于大泵:取d=16.9mm
回油管通经油两种情况:
对于小泵:取
对于大泵:取
吸油管通经油两种情况:
对于小泵:取
对于大泵:取
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:
(3.46)
式中:
d——油管内径,mm
P——管内液体最大工作压力,Pa;P=20MPa
——油管材料的许用应力,Pa;
——管材抗拉强度,Pa;对于20号钢无缝管,
n——安全系数,n=4
则:
高压油管壁厚:
对于小泵:
对于大泵:
回油管壁厚:
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:
(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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