變幅液壓缸設計

變幅液壓缸設計,液壓缸,設計 第四節(jié) 汽車起重機液壓系統(tǒng) 一、概述 汽車起重機是一種使用廣泛的工程機械，這種機械能以較快速度行走，機動性好、適應性強、自備動力不需要配備電源、能在野外作業(yè)、操作簡便靈活，因此在交通運輸、城建、消防、大型物料場、基建、急救等領域得到了廣泛的使用。在汽車起重機上采用液壓起重技術，具有承載能力大，可在有沖擊、振動和環(huán)境較差的條件下工作。由于系統(tǒng)執(zhí)行元件需要完成的動作較為簡單，位置精度要求較低，所以，系統(tǒng)以手動操縱為主，對于起重機械液壓系統(tǒng)，設計中確保工作可靠與安全最為重要。 汽車起重機是用相配套的載重汽車為基本部分，在其上添加相應的起重功能部件，組成完整汽車起重機，并且利用汽車自備的動力作為起重機的液壓系統(tǒng)動力；起重機工作時，汽車的輪胎不受力，依靠四條液壓支撐腿將整個汽車抬起來，并將起重機的各個部分展開，進行起重作業(yè)；當需要轉移起重作業(yè)現(xiàn)場時，需要將起重機的各個部分收回到汽車上，使汽車恢復到車輛運輸功能狀態(tài)，進行轉移。一般的汽車起重機在功能上有以下要求 1)整機能方便的隨汽車轉移，滿足其野外作業(yè)機動、靈活、不需要配備電源的要求； 2)當進行起重作業(yè)時支腿機構能將整車抬起，使汽車所有輪胎離地，免受起重載荷的直接作用，且液壓支腿的支撐狀態(tài)能長時間保持位置不變，防止起吊重物時出現(xiàn)軟腿現(xiàn)象； 3)在一定范圍內能任意調整、平衡鎖定起重臂長度和俯角，以滿足不同起重作業(yè)要求； 4)使起重臂在3600以內能任意轉動與鎖定； 5)使起吊重物在一定速度范圍內任意升降，并能在任意位置上能夠負重停止，負重啟動時不出現(xiàn)溜車現(xiàn)象。 圖8-9所示為汽車起重機的結構原理圖，它主要由如下五個部分構成 1)支腿裝置 起重作業(yè)時使汽車輪胎離開地面，架起整車，不使載荷壓在輪胎上，并可調節(jié)整車的水平度，一般為四腿結構。 2)吊臂回轉機構 使吊臂實現(xiàn)3600任意回轉，在任何位置能夠鎖定停止。 3)吊臂伸縮機構 使吊臂在一定尺寸范圍內可調，并能夠定位，用以改變吊臂的工作長度。一般為3節(jié)或4節(jié)套筒伸縮結構。 4)吊臂變幅機構 使吊臂在150－800之間角度任意可調，用以改變吊臂的傾角。 5)吊鉤起降機構 使重物在起吊范圍內任意升降，并在任意位置負重停止，起吊和下降速度在一定范圍內無級可調。 二、工作原理 Q2-8型汽車起重機是一種中小型起重機（最大起重能力8噸），該起重機液壓系統(tǒng)如圖8-10、產品照片組所示。這種起重機的作業(yè)操作，主要通過手動操縱來實現(xiàn)多缸各自動作。起重作業(yè)時一般為單個動作，少數(shù)情況下有兩個缸的復合動作，為簡化結構，系統(tǒng)采用一個液壓泵給各執(zhí)行元件串聯(lián)供油方式。在輕載情況下，各串聯(lián)的執(zhí)行元件可任意組合，使幾個執(zhí)行元件同時動作，如伸縮和回轉，或伸縮和變幅同時進行等。 汽車起重機液壓系統(tǒng)中液壓泵的動力，都是由汽車發(fā)動機通過裝在底盤變速箱上的取力箱提供。液壓泵為高壓定量齒輪泵，由于發(fā)動機的轉速可以通過油門人為調節(jié)控制，因此盡管是定排量泵，但其輸出的流量可以在一定的范圍內通過控制汽車油門開度的大小來人為控制，從而實現(xiàn)無級調速；該泵的額定壓力為21MPa，排量為40min／r，額定轉速為1500r／min；液壓泵通過中心回轉接頭9、開關10和過濾器11從油箱吸油；輸出的壓力油經(jīng)回轉接頭9、多路換向閥手動閥組l和2的操作，將壓力油串聯(lián)地輸送到各執(zhí)行元件，當起重機不工作時，液壓系統(tǒng)處于卸荷狀態(tài)。液壓系統(tǒng)各部分工作的具體情況如下 1)支腿缸收放回路 該汽車起重機的底盤前后各有兩條支腿，通過機械機構可以使每一條支腿收起和放下。在每一條支腿上都裝著一個液壓缸，支腿的動作由液壓缸驅動。兩條前支腿和兩條后支腿分別由多路換向閥1中的三位四通手動換向閥A和B控制其伸出或縮回。換向閥均采用M型中位機能，且油路采用串聯(lián)方式。確保每條支腿伸出去的可靠性至關重要，因此每個液壓缸均設有雙向鎖緊回路，以保證支腿被可靠地鎖住，防止在起重作業(yè)時發(fā)生“軟腿”現(xiàn)象或行車過程中支腿自行滑落。此時系統(tǒng)中油液的流動情況為 前支腿 進油路 取力箱→液壓泵→多路換向閥1中的閥A→兩個前支腿缸進油腔； 回油路 兩個前支腿缸回油腔→多路換向閥1中的閥A→閥B中位→旋轉接頭9→多路換向閥2中閥C、D、E、F的中位→旋轉接頭9→油箱。 后支腿 進油路 取力箱→液壓泵→多路換向閥1中的閥A的中位→閥B→兩個后支腿缸進油腔； 回油路 兩個后支腿缸回油腔→多路換向閥1中的閥A的中位→閥B→旋轉接頭9→多路換向閥2中閥C、D、E、F的中位→旋轉接頭9→油箱。 2)吊臂回轉回路 吊臂回轉機構采用液壓馬達作為執(zhí)行元件。液壓馬達通過蝸輪蝸桿減速箱和一對內嚙合的齒輪傳動來驅動轉盤回轉。由于轉盤轉速較低，每分鐘僅為1-3轉，故液壓馬達的轉速也不高，因此沒有必要設置液壓馬達制動回路。系統(tǒng)中用多路換向閥2中的一個三位四通手動換向閥C來控制轉盤正、反轉和鎖定不動三種工況。此時系統(tǒng)中油液的流動情況為 進油路 取力箱→液壓泵→多路換向閥1中的閥A、閥B中位→旋轉接頭9→多路換向閥2中的閥C→回轉液壓馬達進油腔； 回油路 回轉液壓馬達回油腔→多路換向閥2中的閥C→多路換向閥2中的閥D、E、F的中位→旋轉接頭9→油箱。 3)伸縮回路 起重機的吊臂由基本臂和伸縮臂組成，伸縮臂套在基本臂之中，用一個由三位四通手動換向閥D控制的伸縮液壓缸來驅動吊臂的伸出和縮回。為防止因自重而使吊臂下落，油路中設有平衡回路。此時系統(tǒng)中油液的流動情況為 進油路 取力箱→液壓泵→多路換向閥1中的閥A、閥B中位→旋轉接頭9→多路換向閥2中的閥C中位→換向閥D→伸縮缸進油腔； 回油路 伸縮缸回油腔→多路換向閥2中的閥D→多路換向閥2中的閥E、F的中位→旋轉接頭9→油箱。 4)變幅回路 吊臂變幅是用一個液壓缸來改變起重臂的俯角角度。變幅液壓缸由三位四通手動換向閥E控制。同樣，為防止在變幅作業(yè)時因自重而使吊臂下落，在油路中設有平衡回路。此時系統(tǒng)中油液的流動情況為 進油路 取力箱→液壓泵→閥A中位→閥B中位→旋轉接頭9→閥C中位→閥D中位→閥E→變幅缸進油腔； 回油路 變幅缸回油腔→閥E→閥F中位→旋轉接頭9→油箱。 5)起降回路 起降機構是汽車起動機的主要工作機構，它由一個低速大轉矩定量液壓馬達來帶動卷揚機工作。液壓馬達的正、反轉由三位四通手動換向閥F控制。起重機起升速度的調節(jié)是通過改變汽車發(fā)動機的轉速從而改變液壓泵的輸出流量和液壓馬達的輸入流量來實現(xiàn)的。在液壓馬達的回油路上設有平衡回路，以防止重物自由落下；在液壓馬達上還設有單向節(jié)流閥的平衡回路，設有單作用閘缸組成的制動回路，當系統(tǒng)不工作時通過閘缸中的彈簧力實現(xiàn)對卷揚機的制動，防止起吊重物下滑；當?shù)踯囏撝仄鸬鯐r，利用制動器延時張開的特性，可以避免卷揚機起吊時發(fā)生溜車下滑現(xiàn)象。此時系統(tǒng)中油液的流動情況為 進油路 取力箱→液壓泵→閥A中位→閥B中位→旋轉接頭9→閥C中位→閥D中位→閥E中位→閥F→卷揚機馬達進油腔； 回油路 卷揚機馬達回油腔→閥F→旋轉接頭9→油箱。 三、性能分析 從圖8-10可以看出，該液壓系統(tǒng)由調壓、調速、換向、鎖緊、平衡、制動、多缸卸荷等基本回路組成，其性能特點是： 1)在調壓回路中，采用安全閥來限制系統(tǒng)最高工作壓力，防止系統(tǒng)過載，對起重機實現(xiàn)超重起吊安全保護作用。 2)在調速回路中，采用手動調節(jié)換向閥的開度大小來調整工件機構(起降機構除外)的速度，方便靈活，充分體現(xiàn)以人為本，用人來直接操縱設備的思想。 3)在鎖緊回路中，采用由液控單向閥構成的雙向液壓鎖將前后支腿鎖定在一定位置上，工作可靠，安全，確保整個起吊過程中，每條支腿都不會出現(xiàn)軟腿的現(xiàn)象，即使出現(xiàn)發(fā)動機死火或液壓管道破裂的情況，雙向液壓鎖仍能正常工作，且有效時間長。 4)在平衡回路中，采用經(jīng)過改進的單向液控順序閥作平衡閥，以防止在起升、吊臂伸縮和變幅作業(yè)過程中因重物自重而下降，且工作穩(wěn)定、可靠，但在一個方向有背壓，會對系統(tǒng)造成一定的功率損耗。 5)在多缸卸荷回路中，采用多路換向閥結構，其中的每一個三位四通手動換向閥的中位機能都為M型中位機能，并且將閥在油路中串聯(lián)起來使用，這樣可以使任何一個工作機構單獨動作；這種串連結構也可在輕載下使機構任意組合地同時動作；但采用6個換向閥串連連接，會使液壓泵的卸荷壓力加大，系統(tǒng)效率降低，但由于起重機不是頻繁作業(yè)機械，這些損失對系統(tǒng)的影響不大。 6)在制動回路中，采用由單向節(jié)流閥和單作用閘缸構成的制動器，利用調整好的彈簧力進行制動，制動可靠、動作快，由于要用液壓缸壓縮彈簧來松開剎車，因此剎車松開的動作慢，可防止負重起重時的溜車現(xiàn)象發(fā)生，能夠確保起吊安全，并且在汽車發(fā)動機死火或液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，能夠迅速實現(xiàn)制動，防止被起吊的重物下落。