1、兰州工业学院毕业设计说明书 (论文 ) I 摘要 起重机液压系统主要用来控制起升机构、变幅机构、回转机构等。本设计对轮胎起重机的组成及主要参数的确定，驱动装置、底盘与动力装置的选择，总体选形及稳定性做了一定的介绍与总结。 根据液压系统的技术指标及一些相关参数对该系统进行了整体方案设计，对其功能和工作原理进行分析并且绘制液压系统原理图，初步确定了系统各回路的基本结构及主要元件。按照液压性能参数进行元件的选择计算，对变幅、伸缩、支腿油缸的结构进行设计并对相关部分进行验算和校核，最后通过对系统性能的验算和发热校核，满足了该起重机所要达到的要 求。 关键字 : 起重机液 压缸 液压泵 兰州工业学院毕业
2、设计说明书 (论文 ) II Abstract Hydraulic system is mainly used to control hoisting mechanism, luffing, slewing institutions etc. We did a certain introduction and conclusion on the composition of crane , choice of drive, chassis and power unit, stability of the overall and selection of shape. According to
3、the technical indicators and some relevant parameters of the system we design the overall program. We analyze its function and working principle and draw the schematic of hydraulic system, and identified basic structure and major components of the system. We design and checked on the structure of lu
4、ffing, stretching, outrigger cylinder according to hydraulic performance parameters,.Finally, Checking on performance of system and pyrexia， meet the requirements of crane. Key Word: Crane Hydraulic cylinder Hydraulic Pump 兰州工业学院毕业设计说明书 (论文 ) 目录 第 1 章 绪论 . 1 1.1 起重机简介 . 1 1.2 流动式起重机 . 2 第 2 章 轮胎式起重机
5、的总体设计 . 4 2.1 起重机的组成 . 4 2.2 轮胎式起重机的主要参数 . 4 2.3 起重机驱动装置的选择 . 6 2.4 轮胎式起重机底盘的选型 . 8 2.5 轮胎式起重机动力装置的选择 . 10 2.6 轮胎式起重机的总体选形 . 10 2.7 轮胎式起重机的稳定性 . 11 第 3 章 起重机液压系统设计 . 17 3.1 轮式起重汽车液压系统的工作原理总成 . 17 3.1.1 支腿收放回路 . 17 3.1.2 吊臂变幅回路 . 17 3.1.3 吊臂伸缩回路 . 18 3.1.4 吊重起升回路 . 18 3.2 液压系统 . 18 3.2.1 液压系统总体设计 . 1
6、8 3.2.2 确定对起重机液压系统的工作要求： . 19 3.2.3 拟定起重机的液压系统原理图 . 19 3.2.4 液压系统概况 . 21 3.2.5 确定液压系统的工作压力 . 21 3.3 确定起升和回转马达的计算依据 . 22 3.3.1 确定起升马达驱动的最大载荷力矩 . 22 3.3.2 确定回转马达驱动的最大载荷力矩 . 22 3.3.3 马达的工作转速 . 28 3.4 选择液压泵及计算其输出功率 . 29 3.4.1 计算起升、回转马达的所需流量 . 29 3.4.2 选择油泵并计算输入功率 . 29 3.5 液压缸的计算 . 30 3.5.1 支腿液压缸的计算 . 30
7、 3.5.2 支腿垂直油缸的计算 . 30 3.5.3 计算垂直油缸的主要参数 . 32 3.5.4 计算垂直液压缸的壁厚 . 32 3.5.5 支腿水平液压缸的计算 . 33 3.5.6 变幅液压缸的计算 . 33 3.5.7 伸缩液压缸的计算 . 35 3.6 计算和选择辅助装置 . 36 3.6.1 油管计算 . 36 3.6.2 油管通经的计算 . 36 3.6.3 金属管壁厚的计算 . 37 3.6.4 油箱容积计算 . 38 兰州工业学院毕业设计说明书 (论文 ) 3.6.5 滤油器计算 . 38 3.7 控制阀的选择 . 38 3.7.1 QYZ25/20 上车组合操纵阀 . 3
8、8 3.7.2 QYZ20/10 下车组合操纵阀 . 38 结论 . 39 致谢 . 40 参考文献 . 41 兰州工业学院毕业设计说明书 (论文 ) 1 第 1 章 绪论 1.1 起重机简介 起重机属于起重机械的一种，是一种作循环、间歇运动的机械。一个工作循环包括：取物装置从取物地把物品提起，然后水平移动到指定地点降下物品，接着进行反向运动，使取物装置返回原位，以便进行下一次循环。 根据水平运动形式的不同分为桥架类型起重机和臂架式起重机两大类 别，此外还有桥架与臂架类型综合的起重机，例如，在装卸桥上装有可旋转臂架的起重机，在冶金桥式起重机上装有可旋转小车等。 1.1.1桥架类型起重机 以桥型
9、结构作为主要承载构件，取物装置悬挂在可以延主梁运行的起重小车上的起重机， 多用于车间、仓库、露天堆场等处的物品装卸 。根据结构形式不同分为桥式起重机和门式起重机等。 1）桥式起重机 由桥架、起重小车和电气部分等主要部件构成，使用广泛的有单主梁或双主桥梁式起重机，它的主梁和两个端梁组成桥架，整个起重机直接运行在建筑物高架结构的轨道上。 2）门式起重机 又 被称为带腿的桥式起重机，其主梁通过支撑在地面轨道上的两个刚性支腿，形成一个可横跨铁路轨道或货场的门架，外伸到之腿外侧的主梁悬臂部分可扩大作业面积。有时门式起重机制造成单支腿的半门式起重机。 1.1.2 臂架类型起重机 其结构都有一个悬伸、可旋转
10、的臂架作为主要受力构件，除了起升机构外，通常还有旋转机构和变幅机构，通过起升机构、变幅机构、旋转机构和运行机构等四大机构的的组合运动，可以实现在圆形或长圆形空间的装卸作业，可装设在车辆或其他运输工具上，构成了常见的各种运行臂架式起重机。例如，门座式起重机、塔式起 重机、铁路起重机、流动式起重机。 1)门座式起重机 它是回转臂架安装在门形座架上的起重机，沿地面轨道运行的门座架下可通过铁路车辆或其他车辆，多用于港口装卸作业，或造船厂进行船体与设备装配 2) 塔式起重机 塔式起重机的结构特点是有一直立的塔身，起重臂结构在垂直塔身的上部，故塔式起重机起升高度和工作幅度都很大。塔式起重机在房屋建筑，电站
11、建设以及料厂、混凝土预制构件厂等场所得到广泛的应用 17。 塔式起重机由于塔身是直立的，起重臂与塔身组成“ ” 型，其有用幅度比轮胎式或履带式起重机大得多，故可使起重机靠近所施工的建筑物。一般情况下，塔式起重机的有用幅度接近全幅度的 80%。同样情况下，若选用履带式或轮胎式起重机，其有用幅度则不超过 50%，并随着建筑物的增高而急剧减少。特别是在高层建筑中，塔式起重机与履带式起重机或轮胎式起重机相比，其优越性更为明显。所以广泛应用于塔式起重机来建筑多层和高层建筑。 塔式起重机的动力装置是用外接电源的电动机，而一般施工现场都有动力电源，可很方便的接通电源，不需要造价昂贵的内燃机动力装置。但是塔式
12、起重机普遍是在专用的 宽 轨道上行走的，故需专门平整场地，铺设轨道，增加铺轨费用。近年来为适应高层建筑或超高层建筑施工的需要，一种能自行升高的自升塔式起重机的研制和应用日益增多。这种自升塔式起重机无需铺设轨道，它可安装在施工的建筑物内部（一般是安装在电梯井或楼梯间结构上）或附着于建筑物上。在其底架上安装行走台车后，也可作为在轨道上行走的自升塔式起重机。七十年代生产的塔式起重机一般多是这种三用或四用自升塔式起重机兰州工业学院毕业设计说明书 (论文 ) 2 （将固定式、轨道式、爬升式和附着式） 13。 1.2 流动式起重机 1.2.1 汽车起重机 1）将起重机安装在通用或专 用汽车底盘上低盘性能等
13、同于同样整车总重的载重汽车，符合公路车辆的技术要求，因而可在各类公路上通行无阻。此种起重机一般备有上、下车两个操纵室，作业时必需伸出支腿保持稳定。起重量的范围很大，可从 8吨 1000 吨，底盘的车轴数，可从 2 10根。是产量最大，使用最广泛的起重机类型。 2）越野轮胎起重机 越野轮胎起重机是 70 年代发展起来的一种起重机，其吊重功能与轮胎起重机相似，也可进行不用支腿吊重及吊重行驶。所不同的是底盘的结构形式及由独特的底盘结构所带来的行驶性能的提高。这种起重机的发动机均装在底盘上，底盘有两根 车轴及四个大直径的越野花纹轮胎。四个车轮均为驱动轮及转向轮，当在泥泞不平的工地上转移工位时，四个车轮
14、都传递动力，即四轮驱动，以提高通过泥泞地面及不平路面的能力。当在平坦路面以较快速度行驶时，只用前轴或后轴的两个车轮驱动，以减少能耗。在起重机的随机文件中，用 4 4 表示四轮驱动， 4 2表示 4个车轴中有两个车轮是驱动轮。该车型适合狭小的场地作业。可实现连续无极变速，在路面阻力突变的情况下发动机也不会熄火，因而极大的方便了司机的操作。可以所越野轮胎起重机是一种性能扩展了的、强力而灵活的轮胎起重机 12。 1.2.2履带式起重机 把起重机作业部分装设在履带底盘上，行走依靠履带装置的起重机称为履带式起重机。它具有全回转转台，起升高度大，牵引系数高，爬坡度大，行驶速度低，行驶过程中可能对路面造成损
15、坏，一般不宜在公路上行驶。履带式起重机与轮胎式起重机相比，因履带与地面接触面积大，故对地面平均比压小，可在松软、泥泞地面上作业 17。 1.2.3 全地面起重机 全地面起重机是一种兼有汽车起重机和越野起重机特点的高性能产品。它既能像汽车起重机一样快速转移、长距离行驶，又可满足在狭小和崎岖不平或泥泞场地上作业的要求 ，即行驶速度快，多桥驱动，全轮转向，三种转向方式，离地间隙大，爬坡能力高，可不用支腿吊重等功能，是一种极有发展前途的产品。但价格较高，对使用和维护水平要求较高。 1.2.4 特种起重机 为完成某种特定任务而研制的专用起重机。例如：为机械化部队实施战术技术保障用的、装在越野汽车或装甲车
16、上的起重轮救车；为处理交通事故用的公路清障车等，均属此类 8。 1.2.5 轮胎起重机 轮胎起重机可分为通用轮胎起重机和越野轮胎起重机。 1）轮胎起重机 又称通用轮胎起重机，广泛用于仓库、码头、货场等作业场所。它是利用轮胎式底盘行走的动臂旋转起重机。由上车和下车两部分组成。上车为起重作业部分，设有动臂、起升机构、变幅机构、平衡重和转台等；下车为支承和行走部分。上、下车之间用回转支承连接。吊重时一般需放下支腿，增大支承面，并将机身调平，以保证起重机的稳定。 2）轮胎式起重机总体布置不受汽车底盘的限制，采用行驶操纵和起重作业操作合一的驾驶室，可在室中控制上下车的动作，具有轮距较宽、稳定性好、轴距小
17、、车身短小、转弯半径小等优点，可适用于狭窄的作业场所 17。 本设计共分为 4章： 第 1章 是绪论主要对起重机的分类及其各种 不同类型的起重机的特点做了简单阐述； 第 2章 概述了轮胎起重机组成，并从起重机的的主要参数、驱动装置、底盘、动力装兰州工业学院毕业设计说明书 (论文 ) 3 置、总体、稳定性方面进行了设计； 第 3章 对起重机的动臂进行了设计与计算，此章也为本设计的重点部分； 第 4章 为结论部分，主要对本设计的优缺点及需要改进方面进行了简单总结。 兰州工业学院毕业设计说明书 (论文 ) 4 第 2 章 轮胎式起重机的总体设计 2.1 起重机的组成 轮胎式起重机由以下几部分组成：
18、（ 1）取物装置：轮胎式起重机取物装置主要是吊钩。 （ 2）吊臂：用来支承起升钢丝绳、滑轮组的钢结构。 （ 3）上车回转部分： 它是在起重作业时，可以回转的部分，它包括装在回转平上除了吊臂、配重、吊钩等外的全部机构和装置。 （ 1）下车行走部分：它是起重机的底盘，是上车回转部分的基础。 （ 2）回转支承部分：它是安装在下车底盘上用来支承上车回转部分 （ 3）支腿：轮胎式起重机为了提高它的起重能力，在车架上装有支腿 （ 4）配重：在起重机平台尾部常挂有一定重量的铁块，以保证起重机的稳定。 2.2 轮胎式起重机的主要参数 起重机械的基本参数是用来说明起重机的规格和性能的一些数据，也是提供设计计算和
19、选择使用起 重机械的主要依据。 2.2.1 起重量 Q 轮胎式起重机起重量一般不包括吊钩的重量 q。可以把包括吊钩重量在内的起重量成为总起重量（ Q+q）。轮胎式起重机起重量是随吊臂伸缩、俯仰而变化，因此起重量是由吊臂强度和整机稳定所决定。起重机的额定起重量总比临界起重量小。所谓临界起重量，是指当起重机吊起重物后处在稳定和倾翻的临界状态时的重量。根据使用需要，利于生产制造，故选择为 8 吨。 2.2.2 工作幅度 R和有效幅度 A 工作幅度 R 指起重机回转中心轴线至吊钩中心的距离。它与吊臂长度 L 和仰角 Q有关，Q 可以从 0 080 ，工作角度在 030 075 之间。当轮胎起重机的幅度
20、变小时。起重机可以增大，但当幅度小于支腿跨距的一半时，吊重无法进行。所以在系列标准上规定有效幅度上 A 的极限值 A。有效幅度 A满足下列公式 minA R A （ 2.1） 查表 2-1 A=1.45 米 但有效幅度不宜规定过大，因为有效幅度大，意味着最大起重量时的工作幅度也大，吊臂受的力也大。这样一来吊臂自重就要增大，使大幅度时的起重量急剧下降，恶化了起重性能。 表 2-1 起重机性能 起重机 Q(吨 ) 3 5 8 12 16 25 40 65 100 有效幅度【 A】米 1.25 1.35 1.45 1.50 1.50 1.25 100 0.85 0.70 支腿横向跨距 2a（米） 3
21、.1 3.3 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.6 工作幅度 R（米） 2.8 3.0 3.5 3.5 3.75 3.75 3.75 3.85 4.0 起重力矩 M（吨 .米） 8.4 15 25. 42 60 94 150 250 400 兰州工业学院毕业设计说明书 (论文 ) 5 6 系列规定的 起重力矩（吨 .米） 8 15 25 40 60 95 150 250 400 工作幅度 R=LCOS e 查表 2-1 R=3.2 米 2.2.3 起重力矩 M 作为轮胎式起重机基本参数的起重力矩 是指最大额定起重量和相应的工作幅度的乘积，起重机工作时，不但要求有起重量，还要求
22、有一定的幅度。只比较起重量，不比较其相应的幅度是无法评定两台起重机的起重能力的大小。起重力矩作为比较起重机起重能力的指标比较起重量更合适，更确切。本次设计的起重机确定： Q=8 吨 R=3 米 则 m=8 3 24 （吨米） 2.2.4 起升高度 H 升高度 H与吊臂长度 L和仰角 Q有关： 22 s i nH l R e h b l h b （ 2.2） 它在装卸工作中并不重要，但在建筑安装工程上则是一重要参数。起重机在使用中不但要满足起重量要求，还要满足工作幅度和起升高度的要求。本次设计的起升高度为H=13.6m 2.2.5 自重 G 轮胎式起重机的自重是指工作状态时的机械总重。它并不一定
23、等于行驶时的重量。在后设计各部分重量时，可以参照同样类型起重机实物重量，制造后的起重机重量不得大于系列标准规定重量。超出时应设法改进，把自重降到最低值。根据以上要求，本机总重为9550 公斤，根据 1得 8 吨轮胎 式起重机自重 15 吨，所以合适。 2.2.6 工作速度 V 根据目前轮胎式起重机的统计资料，中小型起重机的吊钩速度一般在 8-20m/min 左右。在大型起重机中，起升速度不是主要的，为降低功率，减少冲击，起升速度取得较低，在5-8m/min 左右。起升速度也有以绕入卷筒的单根钢丝绳速度表示的。虽然，单绳速度和吊钩速度是差一滑轮组的倍率。实际上轮胎式起重机吊钩速度不是恒定的，钢丝
24、绳在卷筒上绕的层次不同，单绳速度也在变化。作为铭牌的参数的起升速度，是指卷筒在驱动机最大工作速度下的第一层钢丝绳的单绳速度，或与此相对 应的吊钩速度。 变幅速度是指吊臂在头部沿水平方向移动的速度。变幅速度对生产效率影响不大，而对起重机的平稳性和安全性影响较大，故不能取大，幅度时间（从最大臂到最小臂）一般在 30-60 秒左右。本机起臂时间为 25s，落臂时间 16s。 在伸缩式吊臂的起重机上，吊臂伸缩速度也是需要注明的，一般外伸速度为收缩速度的 1/2 倍，该机伸缩速度选为伸缩（全程） 34s，缩臂（全程） 18.5s 液压支腿收放速度一般用时间来表示，一般在 10-50s 之间，本机速度为：
25、 水平支腿伸出时间 13.7s； 水平支腿缩回时间 11.8s； 垂直支腿放下时间 22s； 垂直支腿收起时间 21.5s； 轮胎式汽车起重机行驶速度是主要参数之一，本机的行驶速度最高可达 75公里 /小时。 2.2.7 通过性参数 通过性参数指轮胎式起重机正常行驶时能够通过各种道路的能力，不同车辆有不同的要求：轮胎式起重机的通过性几何参数基本上接近一般公路车辆。汽车起重机的要求和所采用的汽车底盘一致，经过改装后，最大出入不超过 15%，接近角、离去角和最小离地间兰州工业学院毕业设计说明书 (论文 ) 6 隙要大些。纵向通过半径要小些，由于轮胎式起重机车架下载有支腿，故 离地面间隙可能变小。
26、汽车起重机最大爬坡在 0012 18 左右。 轮胎式起重机转弯半径在 7 12 米左右。 2.2.8 几何尺寸参数 轮胎式起重机的各部尺寸按需要和可能来确定，力求紧凑。轮胎式起重机在公路行驶状态的外形尺寸应考虑到道路、洞桥和铁路运输条件，按国家规定：总长限制在 12 米以内，总宽在 2.6 米以内，总高不超过 4 米。在特殊情况下，大吨位的起重机宽度可超过 3米。 2.3 起重机驱动装置的选择 起重机的性能和结构特点在很大程度上取决于驱动装置（动力装置和传动装置的总称）。而驱动装置本身的重量和成本，对起重机的技术经济指标也起着显著的影响，因此设计起重机时，合理选择驱动装置和确定驱动形式是很重要
27、的。 工程起重机对驱动装置的要求，主要应从起重机本身的工作特点来考虑，主要的有以下几点。 适应外载荷多变的要求； 适应迅速改变运动方向的要求； 适应工作速度频繁变换的要求； 适应冲击振动的要求。 此外，对于需要经常转移作业场地的工程起重机，要求有独立的动力能源装置。为了避免噪声 的危害，要求低噪声的驱动装置。 应于指出，要满足上述工作特点所指出的各项要求，仅仅依靠动力装置本身还不能完全达到。而必须有合理的传动装置与之相配合，以达到起重机所要求的传动特点。 2.3.1 内燃机 机械驱动 概述 在轮胎式起重机和履带式起重机中，内燃机 -机械驱动得到广泛的应用，它通过机械传动装置将内燃机发出的动力传
28、递到那个工作机构上去（简称内燃机驱动）。这种驱动装置有一个独立的能源，具有较大的机动性，可满足工程起重机流动性的要求。由于不受外能源的牵制，所以起重机一到达作业场地后就可随时投入到工作 。此外，内燃机结构紧凑。一般来说，外形尺寸和重量较小。但内燃机 -机械驱动与电力 -机械驱动比较，前者存在不少缺点： 承受载荷能力差，在超负荷运转时容易熄火，因此不得不选用大一些功率的内燃机，以较大的功率储备来适应超载的需要； 内燃机不能带载启动，因此在内燃机 -机械传动系统中，必须设置离合器结构，在启动时脱开离合器； 内燃机不能运转，为了保证机构的正向和逆向转动，在机械传动的起重机必须设置逆转机构； 内燃机在严寒地区运转，要采取措施，改善启动性能。 此外，内燃机噪声、振动及污染的问题也有待进一步解决。 在工程起重机中使用的内燃机目前常用的有两种类型，即柴油机和汽油机。柴油机比汽油机更具有使用经济性和工作可靠的优点，所以柴油机得到广泛的应用。从降低重量和减少外形尺寸考虑工程起重机用的柴油机应该是运输型的，最好选用工程起重机械用的中转速的 柴油机以适应工程起重机特点，保证工作可靠性和简化中间传动装置的构造。
