0823108-陈晟-液压起重台车设计(编辑修改稿)

0823108-陈晟-液压起重台车设计(编辑修改稿)内容摘要：

缸自动伸缩系统的卵圆形截面主臂。 这种卵圆形截面主臂在减轻结构重量和提高起重性能方面具有良好效 果。 目前卵圆形吊臂已列入利勃海尔新产品标准部件，装有世界最长的 7节 84m 卵圆形截面主臂的 LTM1500 型 (500t)AT 产品，也采用这种单缸伸缩系统。 格鲁夫开发的单缸伸缩系统要早于利勃海尔公司，但格鲁夫早期采用的单缸伸缩系统伸缩速度较慢。 此外，德马泰克大吨位起重机主臂也采用卵圆形截面。 格鲁夫 GMK6250(250t)和 GMK5180(180t)两种 AT 产品，采用了装有双销双锁自动伸缩系统的 U 形截面主臂，伸臂速度较快 (平均 9m/s 左右 )。 伸缩系统由电子式起重机操作装置控制，可将主臂自动伸至各种选定臂长。 据报道，美国谢迪 ． 格鲁夫工厂将采用德国工厂的主臂制造技术，原有梯形主臂将被淘汰，原因是焊接工艺复杂，制造成本高。 液压系统的类型 液压系统的回路 液压系统要实现其工作目的必须经过动力源 —— 控制机构 —— 机构三个环节。 其中动力源主要是液压泵；传输控制装置主要是一些输油管和各种阀的连接机构；执行机构主要是液压马达和液压缸。 这三种机构的不同组合就形成了不同功能的液压回路。 泵 — 马达回路是起重机液压系统的主要回路，按照泵循环方式的不同有开式回路和闭式回路两种。 开式回路中马达的回油直接通回油箱 ，工作油在油箱中冷却及沉淀过滤后再由液压泵送入系统循环，这样可以防止元件的磨损。 但油箱的体积大，空气和油液的接触机会多，容易渗入。 起升液压系统 对起重机来说，起升动作是最频繁的动作。 目前最常用的起升液压系统为定量泵、定量或变量马达开式液压系统，然而，现代施工对起升系统提出了新的要求：节能、高效、可靠以及微动性、平稳性好。 为了适应这些新的要求，以前的定量泵将逐步被先进可靠的具有负载反馈和压力切断的恒功率变量泵所取代，先前的定量马达或液控变量马达也将被电控变量马达所取代。 这种系统将能有效的 达到轻载高速、重载低速和节能的效果。 无锡太湖学院学士学位论文 4 操纵、控制系统 机械式操纵是汽车起重机最简单、最广泛使用的一种操纵方式，液比例操纵系统在我厂也己广泛使用并相当成熟，操作性能得到了很大的提高；然而，最有发展前途的还是电比例操纵系统，借助于计算机技术和可编程技术，汽车起重机将向智能化发展。 除此之外，液压系统在以下几方面也体现出明显的发展趋势： （ 1） 、采用国际化配套，对系统性要求较高的液压元件如泵、阀、马达等采用国际化配套可提高产品的可靠性，另外，国外使用成熟、量大价廉 的元件在国内也广泛使用。 （ 2） 、采用卡套式接头，由于卡套式接头在控制系统污染、防泄露等方面具有很强的优越性，使用卡套式接头能大大减少故障率和早期反馈率。 （ 3） 、在系统中设计速度分档，由于不同施工项目的不同要求，对起重机各动作速度的要求也不一样，速度分档技术也应运而生，设计不同的速度档位，以适用不同工况的要求。 （ 4） 、广泛使用高度集成的、模块化阀组，能简化管路，有效的减少液组，提高效率， 节约能量， 同时易于维护。 （ 5） 、向计算机技术领域的纵深渗透，汽车起重机将向无线遥控技 术、远程诊断服务技术、黑匣子自我保护技术等方向发展，为了实现整机的功能，液压技术将同计算机技术相互渗透，共同发展。 液压起重台车设计 5 第二章 原始数据及设计要求 1：承重 500kg ，即 F=500kg 2：工作行程可从 660mm调节到 960mm。 即 300mm 方案一 : 1：用车轮行驶 2：车轮可制动 3：用脚进行液压提升和下降 外型结构如图所示： 图 液压起重及台车外形图 无锡太湖学院学士学位论文 6 图 液压起重台车结构图 方案二： 用车轮行驶，和制动都可以不变，只要把先前的脚踏泵改为电动机形式，来实现液压的上升和下降。 不过这种方案的缺点就是要求比较高一般不怎么采用。 因为设计时也要考虑到该产品的经济性，广泛性多方面的渠道考虑的。 然而改为电动的液压千斤顶工作原理一样。 工作原理及组成部分： 1. 泵体由电动机，油泵，综合阀，换向阀，油箱，车轮，等组成。 2. 泵体部分：有电机直接带动偏心轴旋转，使柱塞沿着大油缸做往返运动，使油分别从 高低压进 油阀吸入，后从高低压出油阀压出分别进入综合阀的高压油路和低压油路。 3. 综合阀体：由阀体的安全阀，高压路中的额高压单向阀，低压油路中的低压单向阀，安全阀，减压阀，换向阀组成。 经分析讨论最后决定采用第一种方案。 液压起重台车设计 7 第三章 强度及稳定性计算 确定液压缸的工作压力 液压缸的工作压力的决定应从结构尺寸，经济性等方面综合考虑。 工作压力取高。 系统结构紧凑。 但泵压高，易引起液压冲击，且密封要求高；工作压力低，则相反。 根据教科书表 4— 1 暂取 p= 确定液压缸内径 由于本液压缸采用单作用柱塞缸，故 P2=0 ,P1= 根据教科书公式可得 D==  液压缸的壁厚和外径的计算 液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来确定。 从材料力学可知。 承受内压力的圆筒。 其内应力分布规律因壁厚的不同而异，一般可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒之分。 因而计算公式也不一样。 本方 案采用后壁计算公式进行计算。 由公式 424 可得 δ≥ )1][ ][(2  yyPPD  式中 δ — 液压缸壁厚 yp — 试验压力，一般比液压缸工作压力 P大（ 20～ 30℅ ） [σ ]— 液压缸材的许用应力。 锻钢 [σ ] =110～ 120MPa 取 [σ ]=110MPa yP =+ 20℅ =+= 代入公式得 无锡太湖学院学士学位论文 8  ≥ cm1 0 5 )12 4 1 0 3 8 1 0(1 2 ) 1 0 1 0(2   D 外 =D+2δ =+2 =+= 由于本缸体结构考虑到稳定性等一些因素 ,缸体采用外方内圆的结构 ,外圆方身为 75 =40mmD= : P= 22/4500 cmkgSF   缸筒变形的计算 承受内压的厚壁缸筒，其筒壁任意直径 Dx的伸长量可由下式进行计算 : cmDuDuDDE PDD x ])1()21[()( 2122221  式中 xD — 筒壁任意直径的伸长量 D— 缸筒内径 D=40mm D1— 缸筒外径 D1=75mm P— 缸体内油压力 P= E— 材料的弹性模数， 对于钢取 E= 106公斤 /厘米 2 U— 泊松系数，对于钢取 U= xD = ])(4)[()( 22622   = cm46 )( 5 9  柱塞杆结构示意图： 液压起重台车设计 9 图 柱塞杆结构示意图 由于采用柱塞油缸，故柱塞直径 d=40mm 1：柱塞杆在稳定工作状况。 如果尽受轴向拉力或压力载荷时，便可近似的在于直杆承受拉压载 荷的简单计算公式进行计算： 柱塞杆 应力 ][4 2  dF 式中 F— 柱塞杆所受的轴向载荷 F=500kg D— 柱塞杆的直径 d=40mm [σ ]— 柱塞杆制造材料的许用应力 取 [σ ]=120MPa=1200kg/ cm2 σ = 22/ 5 0 044 5 0 0 cmkg 故稳定状态下，满足强度条件。 2：如果柱塞杆在工作时如果受到弯曲作用较大（如承受偏心载荷等），就 要按压（拉），弯联合作用来计算柱塞杆的强度： σ = WMAP (公斤 /厘米 2) 式中 A— 柱塞杆的面积 A=（π /4） 42=4π（ cm2） W—— 柱塞杆断面模（ cm3） W=（ 32 ） d3 cmd 4 W=（ 32 ） 43=2π M—— 柱塞所承受的弯曲力矩。 因塞杆仅受纵向载荷所以 M=P moxy 无锡太湖学院学士学位论文 10 P=500kg 考虑到最危险情况 取 moxy =20cm σ = WMAP =500/4π +500 20/2π =1632kg/ cm2 安全系数 n=σ s/σ 式中σ s—— 材料屈服极限 （公斤 /厘米 2） 由手册查得 45 σ s=3530（公斤 /厘米 2） 所以 n=  s 故满足压、拉、弯的 联合作用的强度条件。 无偏心载荷时的纵向弯曲极限力 油缸受纵向力后 缸体轴线产生弯曲，当纵向力达到极限力 PK后，油缸产生纵向弯曲，即出现不稳定状态，这是不允许的 当长细比 nmKl  时 按欧拉公式 : 千克）( 624 l ndPk 当长细比 nmKl  时 按高登 .拉金公式 : 千克）()(1 2klnaAfP ck  式中： L—— 活塞杆计算长度，即在油缸柱塞全部伸出时，活塞杆顶端的连接点与油缸支承点间的距离 L=76(cm) K—— 活塞杆断面最小回转半径 K= cmdAJ 14  kl =76 m— 柔性系数 对钢取 m=85（表 11140） 液压起重台车设计 11 n— 末端条件系数， n=1/4（表 11139） 4185  nm 因为 kl =76  nm 采用欧拉公式计算 KP kgl ndPk 62 4  kg1 1 3 0 21076 622 因为 kgPkgP k 50011302  所以满足无偏心载荷时 的纵向弯曲极限力的条件 承受偏心载荷时的纵向弯曲极限力 在设计时应尽量使轴向压缩载荷与油缸的轴线一致，但在实际中如承受偏心载荷时，可以用下列公式计算其纵向弯曲极限力 Pk 千克）(s ec81  eAP sk 式中：σ s—— 柱塞杆材料的屈服强度 σ s=3530kg/ cm2 d—— 柱塞杆直径 d=4 a— 活塞杆断面积 A=（ 4 ） d2=4π e— 载荷的偏心量 e=20(cm) )(klEAPk 式中： E—— 材料弹性模数 106 kg/ cm2 L—— 活塞杆计算长度 L=76(cm) 无锡太湖学院学士学位论文 12 K—— 柱塞杆最小回转半径 cmdAJK 14  )176( 11 30 2)( 6   klEAP k 因为  sec1 2 tg e c 22  tgtg  所以 kgeAP sk 1081120481 43530s e c81    因为 PPk 所以满足条件 活塞杆最大容许行程的计算 为了保。