1、河南理工大学万方科技学院本科毕业设计1摘 要本设计是通过对液压绞车工作原理、工作的环境和工作的特点进行分析，并结合实际，在进行细致观察后，对液压绞车的整体结构进行了设计，对组成的各元件进行了选型、计算和校核。本绞车由进口液压马达、进口平衡阀、常闭多片式制动器、离合器、卷筒、支承轴和机架等部件组成，还可根据需要设计阀组直接集成于马达配油器上，如带平衡阀、高压梭阀、调速换向阀或其它性能的阀组。液压绞车在结构上具有紧凑、体积小、重量轻、外型美观等特点，在性能上则具有安全性好、效率高、启动扭矩大、低速稳定性好、噪音低、操作可靠等特点，在提升和下放工作中运转相当平稳，带离合器的绞车可实现自由下放工况，广
2、泛适用于铁道机车和汽车起重机、船舶、油田钻采、地质勘探、煤矿、港口等各种起重设备中。关键词：液压绞车；计算；校核；阀组河南理工大学万方科技学院本科毕业设计2AbstractThis design is to analyze the working principle，the working environment and the working characteristic of the hydraulic winch，and union reality，after the careful observation，I design the overall construction，and ch
3、oose，compute and examine the various parts of the hydraulic winch. The winch is made up of the import hydraulic motor，import balancing valve，the brake of many pieces，coupling，reel，supporting axle and rack . Also we may design the valve group for the distributor of the motor，like with balancing valve
4、， high-pressured shuttle valve，velocity modulation cross valve or other performance valve groups. The characteristic of the construction is compact ，small，light，beautiful and so on，the characteristic of the performance is safe，the high efficiency，the big start torque，the best low-speed stability cha
5、racteristic，the low noise，the reliable operation. The winch is quite steadily in the work of promotion and relaxation ，The winch with the coupling also may release the things free ，It is popular to the railroad locomotive ，the auto hoist，the ships， the oil field of drills picks，the geological prospe
6、cting，the coal mine，the harbor and the each kind of hoisting equipment.Key words：Hydraulic winch；Computation；Examination；Valve group河南理工大学万方科技学院本科毕业设计3一 绪 论1.1绞车概述在人类历史上，绞盘是第一种用于拖拽提升重物的机器，它可使一个人搬运远重于自己许多倍的重物。绞盘采用一种轴和轮的形式，由用垂直框架支撑的滚筒组成，人通过用手摇动曲柄，使绞盘绞盘滚筒绕水平轴转动（见图 1.1） 。中国人远在公元前两千年就设计出用曲拐手柄转动的砂轮。图 1.1
7、绞盘简图今天被广泛应用的绞车（或称卷扬机）是绞盘的另一种形式，它泛指具有一个或几个上面卷绕有绳索或钢丝绳的圆筒，用来提升或拖拽重载荷的动力机械。1.1.1 绞车分类河南理工大学万方科技学院本科毕业设计4绞车可以采用多种分类方法。按绞车驱动方式分类，绞车可以分为机械式驱动绞车、电机驱动绞车、气动绞车、液压绞车等几大类。1.机械式驱动绞车驱动部件间的固定几何位置关系决定着系统的设计布局，布局的变化少；传动系体积尺寸大，总重量重；安装布置复杂，经常需要精密加工的平面和精密的部件定位；难以实现大范围的无级变速；原动机的位置是不可变的；在有负载的情况下，难以取得平稳的反转；通过采用液力偶合器，可以在堵转
8、工况下产生最大扭矩。2.电机驱动绞车在小型和低端绞车产品上采用常规定速电机驱动方法，能实现单速(或双速)和双向旋转功能，系统简单，但不能低速启动和平滑变速；采用可控硅整流(SCR)直流调速方式实现无级变速，发展历史悠久，可在低速段提供短时的额定扭矩(或堵转扭矩)。但是，若无独立冷却系统和专用设计，直流调速方式不能长时间用于堵转工况；采用交流变频调速方式实现从零到最大速度的无级变速，可以在低速或堵转工况下提供 100%额定扭矩，调速平稳；设备复杂，维修、保养人员的技术水平要求较高。3.气动绞车需要配置压缩空气站；气动系统工作压力较低，气动马达外形尺寸较大，气动系统总体重量较重；河南理工大学万方科
9、技学院本科毕业设计5对环境条件敏感-在周围环境温度低的地方，可能有潮气凝结在气动管路和部件里；噪音大-需要噪音消音器。4.液压绞车双向实现从零到最大速度的无级变速控制，易于换向；用高压溢流阀或压力补偿器双向限制有效力矩；输出速度范围大，负载的低速控制好，可以带载良好启动；系统允许长时间支持负载，双向可以限制不同力矩；设计紧凑，布置方便，动力传递系统总重量轻；易于实现恒速、恒张力控制。按绞车应用领域和使用工况分类，绞车分为矿用绞车、建工卷扬机、河南理工大学万方科技学院本科毕业设计6船用绞车、工程机械绞车以及特殊用途用绞车等等。按绞车作业形式分类，绞车一般分为滚筒卷扬绞车和线型绞车两大类。滚筒卷扬
10、绞车采用驱动滚筒旋转方式收放缆绳和拖拽负载，并在滚筒上直接容绳；线型绞车采用夹钳直线拉拔缆绳方式拖拽负载，并在独立配置的滚筒上卷扬容绳。1.2液压传动系统概论1.2.1 传动类型及液压传动的定义一部完备的机器都是由原动机、传动装置和工作机组成。原动机（电动机或内燃机）是机器的动力源；工作机是机器直接对外做功的部分；而传动装置则是设置在原动机和工作机之间的部分，用于实现动力（或能量）的传递、转换与控制，以满足工作机对力（或力矩） 、工作速度及位置的要求。按照传动件（或转速）的不同，有机械传动、电器传动、流体传动（液体传动和气体传动）及复合传动等的要求。液体传动又包括液力传动和液压传动是以动能进行
11、工作的液体传动。液压传动则是以受压液体作为工作介质进行动力（或能量）的转换、传递、控制与分配的液体传动。由于其独特的技术优势，以成为现代机械设备与装置实现传动及控制的重要技术手段之一。1.2.2 液压系统的组成部分液压传动与控制的机械设备或装置中，其液压系统大部分使用具有连续流动性的液压油等工作介质，通过液压泵将驱动泵的原动机的机械能转换成液体的压力能，经过压力、流量、方向等各种控制阀，送至执行机器（液压缸、液压马达或摆动液压马达）中，转换为机械能去驱动负载。这样的液压系统一般都是由动力源、执行器、控制阀、液压附河南理工大学万方科技学院本科毕业设计7件及液压工作介质等几部分所组成。一般而言，能
12、够实现某种特定功能的液压元件的组合，称为液压回路。为了实现对某一机器或装置的工作要求，将若干特定的基本回路连接或复合而成的总体称为液压系统。1.2.3 液压系统的类型液压系统可以按多种方式进行分类，见表 1.1。表 1-1 液压系统的分类1.2.4 液压技术的特点与其它传动控制方式相比较，液压传动与控制技术的特点如下。（1）优点：1） 、单位功率的重量轻。2） 、布局灵活方便。3） 、调速范围大。4） 、工作平稳、快速性好。5） 、易于操纵控制并实现过载保护。河南理工大学万方科技学院本科毕业设计86） 、易于自动化和机电一体化。7） 、易于操纵控制并实现过载保护。8） 、液压系统设计、制造和使
13、用维护方便。（2）缺点：1） 、不能保证定比传动。2） 、传动效率低。3） 、工作稳定性易受温度影响。4） 、造价较高。5） 、故障诊断困难。1.3 绞车的简介在起重机械中，用以提升或下降货物的机构称为起升机构，一般采用卷扬式，而这样的机器叫做卷扬机又叫绞车。卷扬机的卷扬机构一般由驱动装置、钢丝绳卷绕系统、取物装置和安全保护装置等组成。驱动装置包括电动机、联轴器、制动器、减速器、卷筒等部件。钢丝绳卷绕系统包括钢丝绳、卷筒、定滑轮和动滑轮。取物装置有吊钩、吊环、抓斗、电磁吸盘、吊具挂梁等多种形式。安全保护装置有超负载限制器、起升高度限位器、下降深度限位器、超速保护开关等，根据实际需要配用。卷扬机
14、的驱动方式有三种，分别为内燃机驱动、电动机驱动和液压驱动。内燃机驱动的起升机构，其动力由内燃机经机械传动装置集中传给包括起升机构在内的各个工作机构，这种驱动方式的优点是具有自身独立的能源，机动灵活，适用于流动作业。为保证各机构的独立运动，整机的传动系统复杂笨重。由于内燃机不能逆转，不能带载起动，需依靠传动环节的离合实现起动和换向，这种驱动方式调速困难，操纵麻烦，河南理工大学万方科技学院本科毕业设计9属于淘汰类型。目前只有少数地方应用。电动机驱动是卷扬机的主要驱动方式。直流电动机的机械特性适合起升机构的工作要求，调速性能好，但获得直流电源较为困难。在大型的卷扬机中，常采用内燃机和直流发电机实现直
15、流传动。交流电动机驱动能直接从电网取得电能，操纵简单，维护容易，机组重量轻，工作可靠，在电动卷扬机中应用广泛。液压驱动的卷扬机，由原动机带动液压泵，将工作油液输入执行构件（液压缸或液压马达）使机构动作，通过控制输入执行构件的液体流量实现调速。液压驱动的优点是传动比大，可以实现大范围的无级调速，结构紧凑，运转平稳，操作方便，过载保护性能好。缺点是液压传动元件的制造精度要求高，液体容易泄漏。目前液压驱动在建筑卷扬机中获得日益广泛的应用。1.4 拟定绞车液压系统图系统的工作原理及其特点简要说明如图所示：（见图 1.2）液压马达 2 的排量切换由二位四通电磁换向阀 5 实现，控制压力由液压泵 9 来提
16、供，为了防止下放时因超越负载作用而失速，在马达回油路上设置了外控式平衡阀 4。另外，为了提高系统工作可靠性，以防污染和过热造成的故障，在回油路上设置了回油过滤器 7 及冷却器 8。三位四通电磁换向阀 5 的中位机能为 K 型，所以，绞车停止待命时，液压泵可以中位低压卸荷，有利于节能。表 1.2 绞车液压系统电磁铁动作顺序电磁铁工 况1YA 2YA 3YA满载卷扬上升 - + -空包下放 + - -河南理工大学万方科技学院本科毕业设计10停止 - - +由表 1.2 可知：当电磁铁 2YA 通电时，三位四通电磁换向阀 5 切换至右位，液压油经过单向阀进入液压马达 2，驱动滚筒卷扬方向旋转。当电磁铁 1YA 通电时，负载由平衡阀支撑的同时快速下放，当需要制动时，电磁铁 3YA 通电，制动器制动 。图 1.21、多片式摩擦离合器 2、液压马达 3、6、溢流阀 4、外控式平衡阀5、三位四通电磁换向阀 7、回油过滤器 8、冷却器 9、液压马达 10、油箱原始数据：卷筒底层拉力 1100kgf，马达排量 520ml/r，工作压力 16.5MPa，
