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2 0 1 1 年 7月 第 3 9卷 第 1 4期 机床与液压 MACHI NE TOOL HYDRAUL I C S J u 1 ． 2 0 1 1 Vo 1 ． 3 9 No ．1 4 D O I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 3 8 8 1 ． 2 0 1 1 ． 1 4 ． 0 2 2 Z Y 4 0汽车起重机伸缩机构液压系统设计 白政 民 ，杨 飞 许 昌学院电气信 息工程学院，河南许 昌 4 6 1 0 0 0 摘要 简述了 Z Y 4 0汽车起重机及其伸缩机构的工作特点，设计了伸缩机构液压系统，对系统其他元件进行 了选型， 并对系统主要参数进行了计算验证。 关键词 汽车起重机 ；伸缩机构；液压系统；元件选型 中图分类号T H1 3 7 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 1 1 40 6 5 3 Th e De s i g n o f Hy d r a ul i c s S y s t e m f o r t he Co mp a nd i n g M e c h a ni s m o f ZY4 0 M o t o c r a n e BAI Z he n g mi n， YANG F e i C o l l e g e o f E l e c t r i c a l a n d I n f o r ma t i o n E n g i n e e r i n g ，X u e h a n g U n i v e r s i t y ，X u c h a n g H e n a n 4 6 1 0 0 0 ，C h i n a Ab s t r a c t ZY 4 0 mo t o c r a n e a n d i t s e o mp a n d i n g me c h a n i s m w e r e i n t r o d u c e d ． T h e h y d r a u l i c s s y s t e m o f t h e e o mp a n d i n g me c h a - n i s m w a s d e s i g n e d ． S o me i mp o r t a n t c o mp o n e n t s w e r e c h o s e n ． T h e ma i n p a r a me t e r s w e r e c a l c u l a t e d a n d t e s t e d ． Ke y wo r d s Mo t o c r a n e； C o mp a n d i n g me c h a n i s m； Hy d r a u l i c s y s t e m ；Co mp o n e n t s s e l e c t i o n 汽车起重机作为工程建设广泛使用的重要起重设 备，主要用来对物料进行运输 、起重、输送等作业 ， 它移动方便 ，操作灵活 ，对减轻劳动强度 、加快建设 速度、提高施工质量起着十分重要的作用。 液压系统作为汽车起重机的主动力传送系统 ，不 仅可以获得较大的传动比，而且使整机质量减轻、结 构紧凑 。汽车起重 机液 压 系统一般 由起 升 、变 幅、伸缩、回转 、支腿 和控制等回路组成，结 构见图 1所示。伸缩回 路作为系统的重要 回路 之 一 ，主要用来 改变 吊 臂长度 ，从而改变起重 机吊重的高度。伸缩回 路主要由液压泵、换向 阀 、液压 缸和平衡 阀组 成 。作者主要对其进行 分 析设计 。 1 方案设计 图 1 汽车起重机液 压回路结构图 起 降 伸缩臂有 4节，采用 3套油缸和钢丝绳进行驱 动 ，系统主要技术参数如下 最大起质量幅度4 0 t 3 m；最大起升高度 4 6 m；主臂长 1 1 ～ 3 3 ． 5 m；主臂 变幅范围 一 2 。 一8 0 。 ；最大起升力矩 1 4 0 1 k N m；最 大功率 1 9 1 k W；最大扭矩8 2 8 N m。 根据系统工作特点和要求，拟定的汽车起重机伸 缩机构液压 系统原理如 图 2所示 。 A l 一 二 位 六通 转 阀2 一 I级液 压 缸3 一 I I 级 液压 缸4 一 Ⅲ级 液压 缸 5 _ _ 梭阀组6 _ _ 平衡阀组卜 电液换向阀组8 _ 一 电液换向阀组 图 2 伸缩机构液压 系统原 理图 I 级 液压缸 动作 流程 1 伸出。二位六通转 阀 1左位动作一平衡 阀 组 6 一 I 级液压缸 2 一 电液换向阀7 - 1上位一平衡 阀 6 ． 1 一 I 级液压缸 2无杆腔 。 回油。 I 级液压缸 2有杆腔一二位六通转阀 l 左 位一三位四通电磁 比例换阀 图中未画出一油箱。 2 缩回。二位六通转阀 1左位动作一 I 级液 收稿 日期 2 0 1 0 0 6 2 2 作者简介自政民 1 9 6 8 一 ，男 ，副教授 ，主要从事电力电子方面的研究与教学工作。电话1 5 5 3 7 4 7 2 1 2 1 ，Em a i l h wq X C U ．e d u． c a。 6 6 机床与液压 第 3 9卷 压缸 2有杆腔 。 回油 。 I 级液压缸 2无杆 腔一平 衡 阀组 6 - 1 一 电 液换 向阀 7 - 1 上位一 I 级液 压缸 2 一三位 四通 电磁 比 例换阀 图中未画出一油箱。 Ⅱ级液压缸动作流程 1 伸出。二位六通转阀 1 左位动作一 I级液 压缸 2 一 电液 换 向 阀 7 - 1下位 一 电液 换 向 阀 8 - 1上 位一平衡阀组 6 _ 2 一 Ⅱ级液压缸 3无杆腔。 回油 。 Ⅱ级液压缸 3 有杆 腔一 I 级 液压缸 2 一二 位六通转阀 1 左位一三位四通电磁比例换阀 图中 未画出一油箱。 2 缩 回。二位 六通 转 阀 1 左 位 动作一 I级液 压缸 2 一 Ⅱ级液压 缸有杆 腔。 回油 。 Ⅱ级液压缸 3无 杆腔一 平衡 阀组 6 ． 2 一 电 液换向阀8 - 1 上位一 Ⅱ级液压缸 3 一 电液换 向阀 8 - 1 下位一 I 级液压缸 2 一二位六通转阀 1 左位一三位四 通电磁比例换阀 图中未画出一油箱。 Ⅲ级液压缸动作过程和 Ⅱ级类似，不再赘述。 2 液压系统部分重要元件选型 2 ． 1 伸缩油缸的设计计算 1 无杆腔油压作用面积 A 0 ． 0 4 2 5 m2 一 P一2 81 0 一 。 “ A 7 0 0 x 1 0 3 0 ． 0 2 5 0 m2 A u ‘ A 0 ． 0 1 6 1 m 2 A Ⅲ 而 式中FI 、F Ⅱ 、F Ⅲ 分别为第 1 、Ⅱ、Ⅲ级油缸的最 大轴向反力 ， P为各级液压缸的工作压力。 2 无杆腔缸径 DI 4 x l 1 9 0 x 1 0 3 0 ． 2 3 2 7 m 2 3 2 ． 7 mm 2 8 1 0 一 订p 一～⋯ 、 ， 、 ～ 一 ～“ 一 ⋯ “ DⅡ 摩 0 ． 17 8 5 m 1 7 8 ． 5 m2 8 10 一 一 ，＼／ 盯 ⋯ ⋯⋯ ⋯ ⋯ 需一 o - m 14 3 ． 1 m Fn2 8 10 一 一 1T 2 ． 2伸 缩 油路 1 伸缩缸平均伸出速度 ， I Ⅱ Ⅲ 8 0 0 0 8 0 0 0 8 o o o 1 0 一 一 ‘ 一 一 i 一 一 0． 1 4 8 m／ s8 ． 8 8 m／mi n 式中s I 、s n 、s 分别为 I缸、Ⅱ缸、Ⅲ缸工作行 程 ，取值均为 8 0 0 0 m m；t 为全程伸出时间。 2 伸缩缸平均输入流量 I 缸输人流量 8 ． 0Q 8 8 x 4 2 5 ． 01 0 - 4 一 0 ． 3 7 7 4 m ／mi n3 7 7 ． 4 L ／mi n Ⅱ缸输入 流量 f 7 4 QⅡ 8 ． 8 8 2 5 0 ． 01 0 ～ 0． 2 2 2 m。 ／mi n2 2 2 ．0 L ／mi n Ⅲ缸输入 流量 Q Ⅲ 8 ． 8 8 l 6 1 ． 01 0 ～ 0 ．1 4 3 0 m ／mi n1 4 3 ． 0 L ／mi n 式中叼 为油缸容积效率，取值 1 。 平均输入流量 ／1 Q1 QII Q Ⅲ 3 7 7 ． 4 2 2 2 ． 01 4 3 ． 0 VP 一 一 一 一 一一 3 。 一 2 4 7 ． 5 L／ mi n 3 液压泵输 出流量 Q t B -- t p -2 6 0 ． 5 n 4 满足变 幅伸缩 时油泵 的输 出流量 Q B m a x Q B 1 ， Q B 1 2 6 0 ． 5 L ／ m i n 5 液压泵 的排量 Q B 3 0 0 xO 9 5 _1 l c m B B 叼B 一2 ． 一 ‘ 。 儿 式中n 为油泵工作转速，取值 2 3 0 0 r ／ ra i n ；r ／ 为 油泵容积效率，取值 0 ． 9 5 。 根据以上计算 ，查相关样本，选用 A 2 F 0 1 2 5轴 向柱塞变量泵，控制方式为恒功率控制，其最大排量 1 2 5 ． 0 c m ／ r ，额 定压 力 4 0 M P a ，额定 转 速 为 1 5 0 0 r ／ ra i n ，驱动功率为 6 2 ． 4 k W，容积效率 ≥9 3 ％，泵 出 口和负载 的压力差为 1 ． 4～ 2 ． 5 MP a 。 阀类主要元件及其他主要辅助元件见表 1 所示。 表 1 阀类元件及其他辅助元件选择表 3 伸缩系统参数计算 系统主要参数 缸作 用 面积 A I 0 ． 0 4 2 5 n q 。 ，A Ⅱ 0 ． 0 2 5 0 m ， 第 l 4期 白政民 等Z Y 4 0汽车起重机伸缩机构液压系统设计 6 7 AⅢ0 ． 0 1 6 1 m2 管路流量效率叼 0 ． 9 5 行程 s 8 0 0 0 m m 3 ． 1 伸缩时间 泵 的输 出流量 q n q 叩 B 2 3 0 01 2 5 ． 0 x 1 0 0 ． 9 5 2 7 3 ．1 L／ mi n I 缸伸出时间 缸内径 D 2 3 2 ． 7 m m 一 一 兰 鱼 一 伸 一q Q 一 鱼 Q 型 7 4 ． 7 42 7 3． 11 0 I 缸缩 回时间 速 比 i 2 ． 5 7 4 7． 7 2 9 ． 8 8 I s 缩一i 一 2 ． 5 一 。 。 Ⅱ缸伸出时间 缸内径 DⅡ1 7 8 ． 5 m m 1 r ／ 4 s X 6 0 伸 一q q 一 鱼 Z 墨 4 3 ．9 6 42 7 3 ． 1l O Ⅱ缸缩 回时间 速 比 i 2 ． 5 、 f Ⅱ 4 3 ． 9 6 1 7 ． 5 8 s 缩Ⅱ一i 一 2 ．5一 。 Ⅲ缸伸出时间 缸内径 DⅢ1 4 3 ． 1 m m ． V 丌 ／ 4 D s 6 0 ‘ 伸 一q q 一 鱼 Q 2 8 ．26 一 0 42 7 3 ． 1 x l U Ⅲ缸缩 回时间 速 比 i 2 ． 5 t 2 8 ． 2 61 1 ． 3 0 s 缩Ⅲ一i 一 2 ．5 一 ‘ 3 ． 2伸 缩速度 I 缸伸 出速度 s 8 0 0 01 0一 7 4． 7 0 ．1 0 7 m／s 缩 回速度 音t 2 9 8 8 1 0 ． 2 6 8 m ／ s 缩 I 一 缩 I 一 ． 一 u ‘ 厶 u 。 u l／ Ⅱ缸伸出速度 s 8 0 0 01 0一 ’ n 缩 回速度 4 3 ． 9 6 0 ．1 8 2 m／ s t 1 7 58--0 ． 4- k ／ ． 55 s 缩Ⅱ一 缩 Ⅱ 一 ． ‘t JJ u Ⅲ缸伸出速度 s 8 0 0 0 z 1 0一 。 m 缩 回速度 2 8 ． 2 6 0 ． 2 8 3 r n ／ s 去t 1 1 3 0 - 0 ． 7 o 8 m ／ s 缩 Ⅲ 一 缩 Ⅲ 一 ． 一 u ‘ u 。 l， 平均伸出速度 伸I 伸I1 伸Ⅲ0 ．1 0 7 0． 1 8 20． 2 8 3 伸 一 3 3 。 一 0 ． 1 9 1 m／ s 0 ． 1 4 8 m ／ s ，所以伸缩速度可以满足系统要 求。 4结论 文中主要对 Z Y型汽车起重机伸缩回路液压系统 进行了分析设计。后经实验验证，系统运行情况 良 好，达到了令人满意的效果。 参考文献 【 1 】 曹晓山． 对汽车起重机液压系统常出现故障的几点探讨 [ J ] ． 中国高新技术企业 ， 2 0 0 9 2 3 1 7 41 7 5 ． 【 2 】刘希亮， 陈小虎． 汽车起重机液压缸爬行的故障树研究 [ J ] ． 机械 ， 2 0 0 8 ， 3 5 1 O 6 06 2 ． 【 3 】袁子荣． 液气压传动与控制 [ M] ． 重庆 重庆大学 出版 社 ， 2 0 0 2 ． 3 ． 【 4 】杨国平， 刘忠． 现代工程机械液压与液力实用技术[ M] ． 北京 人民交通出版社 ， 2 0 0 4 ． 7 ． 新兴国际机械制造业基地在中国逐步发展 中国机械工业联合会特别顾问、中国机械工程学会荣誉理事长陆燕荪在此间召开的 2 0 0 5中国国际工业转 包论坛上说，中国正在逐步成为新兴的国际机械制造业基地。 据德国机械设备制造商协会公布的最新统计 ， 2 0 0 4年，由于全球投资货物需求强劲，世界机械设备产值实 际增长 1 0 ％，达 1 1 0 0 0 亿欧元。其中，中国以7 7 0亿欧元位居世界第 4大机械设备制造大国。 “ 中小企业具有引进设备所需投资少、产品投产周期短、投资回报快等优势” ，陆燕荪指出，随着中国西部 大开发战略的启动 ，中国工业制造基地开始由沿海地区、东部地区向西部转移。重庆作为中国西部唯一的直辖 市、著名的 “ 摩托车之都”和 “ 汽车名城” ，拥有大批为汽车、摩托车配套的中小型零部件企业，十分有利于 吸引海内外投资商和转包商。 7月 1 2日，在渝召开的 2 0 0 5中国国际工业转包论坛以 “ 推动转包贸易，参与国际竞争”为主题 ，论坛旨 在探讨如何让中国企业了解国际转包规则 ，并通过 国际转包途径尽快进入全球供应链 ，以提高企业持续性发 展。 内容来源机电商情 网
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