高空作业车液压系统设计(开题报告+英文文献翻译+CAD图) 第7页
第2章 液压系统设计
2.1 液压系统的构成
GKZ系列车型采用折叠式工作臂结构,工作装置为液压驱动,360 全回转。除高空作业机构外,GKZ系列车型还设有起重装置,一机多用。该系列车分为底盘(简称下车)和起重工作装置、高空作业装置(简称上车)两大部分。底盘的作用在于转移整机装置的作业场所,在起重或高空作业时用于支承上车,保持整机的稳定。起重工作装置和高空作业装置主要由起升、变幅、吊臂伸缩和回转等机构组成,起升机构和吊臂伸缩机构属于起重装置部分, 变幅机构和回转机构属于高空作业装置部分,这些机构都靠液压系统驱动,实现作业要求。液压系统元件按构成类型可以分为动力元件、执行元件和辅助元件等。在此次液压系统设计过程中,将构成作业车主要工作机构的液压回路分成起升机构、变幅机构、回转机构、吊臂伸缩机构和支腿收放这几部分。其中起升机构和回转机构由液压马达控制,吊臂伸缩机构和上下吊臂的变幅由液压缸控制,在此次设计中主要是对这两部分进行液压设计,而支腿是用于支撑整机,同时调整整机平衡,支腿收放部分的液压设计在此次设计中不加以考虑。
2.2液压系统设计概述
液压系统有传动系统和控制系统之分,本次设计中所说的系统设计主要是针对传动系统设计而言,主要是确定整个高空作业车的液压回路,以及其间主要执行元件、控制元件等的主要尺寸和基本性能参数。其实从结构组成和工作原理来看,传动系统和控制系统并无本质上的区别,仅仅一类以传递动力为主,追求传动特性的完善,其执行元件用来驱动某个控制元件的操纵装置(例如液压泵、液压马达的变量机构、控制阀的阀心等)而已。因此,传动系统的设计内容和方法只需略做调整,即可直接用于控制系统的设计。
系统的设计除应满足主机要求的功能和性能外,还必须考虑符合质量轻、体积小、成本低、效率高、结构简单、使用文护方便等一般要求及工作可靠这一特别重要的要求。
系统设计的出发点,可以是充分发挥其组成元件的工作性能,也可以是着重追求其工作状态的绝对可靠。前者着眼于效能,后者着眼于安全;实际的设计工作则常常是这两种观点不同程度的组合,考虑具体要求不同而有所侧重[3]。
2.3 设计依据
此次液压系统设计以徐州海伦哲工程机械有限公司研制开发 “GKZ14型高空作业车” 为模版,主要依据《机械设计手册4》里液压传动系统设计步骤和方法[4],以及《起重机机设计手册》里起重机液压部分设计步骤和方法。
2.4 主要机构简述
一 高空作业工作臂
高空作业工作臂包括上臂和下臂。行驶状态时,两节工作臂折叠在一起,进行高空作业时,两节工作臂分别由上下臂油缸举升伸展至一定角度,将工作人员送至工作位置。上臂和下臂、下臂和转台铰接处设有专门的滑动轴承,保证工作臂转动时阻力小,运动平稳。
二 起重工作臂
起重工作臂由基本臂和伸缩臂组成。高空作业工作臂兼做起重基本臂。伸缩臂由伸缩油缸控制,不工作时,回缩至基本臂内部,进行起重作业时,伸缩臂根据需要的起重幅度和起升高度进行伸缩。
三 工作平台(工作吊篮)
工作平台的作用是将高空作业人员和必要的工具送至空中,并作为工作人员空中作业的场所。GKZ系列车型的工作平台采用钢管焊接框架结构,周围设有护栏,右侧护栏开有侧门,方便人员进出,平台底板采用防滑的花纹铝板,平台周圈下部设有护围,防止工具和其它物品掉落。
四 回转机构
回转机构由液压马达、回转减速机以及回转小齿轮、回转支承等组成。进行回转时,液压马达输出动力,通过回转减速机减速后带动输出轴上的小齿轮旋转,小齿轮与回转支承的齿圈啮合,由于回转支承的齿圈与车架刚性连接,因而回转减速机带动与之相连的转台回转。
五 起升机构
起升机构由液压马达和起升减速机组成。其工作原理是:起升液压马达驱动起升减速机旋转,带动滚筒将钢丝绳收进或放出,实现重物的提升和下降。
辣 动力系统
GKZ系列作业车高空作业和起重作业动力源为底盘发动机,其动力由取力器从底盘变速箱取出。取力器和变速箱之间的动力传递由机械式操纵系统控制,平时取力器与变速箱取力齿轮处于断开状态,当进行高空作业或起重作业时,操纵拉杆使取力器的滑移齿轮与变速箱的输出取力齿轮啮合,取力器输出轴带动油泵工作,从而将发动机的机械能转为液压能,为系统提供动力。
在行驶状态时,务必将取力器脱开。
七 中心回转接头
中心回转接头由导电滑环、液压滑环两部分组成,它的作用是当作业车进行回转动作时,作业车转动部分与固定部分的电路及液压油路始终畅通。
八 液压系统
液压系统采用定量齿轮泵供油,系统工作压力为16MPa,油路中设有安全溢流阀,保证系统安全。
液压系统通过电液比例流量阀对工作臂油缸、回转马达和卷扬马达供油,供油量大小由比例阀控制,输出流量和负荷变化无关,可使系统达到稳定的工作速度,并且能够实现无级调速。系统工作压力由电磁溢流阀调定。
支腿的收放由下车多路换向阀控制,下车多路换向阀可对个支腿的进回油分别控制,因此各支腿的伸缩量均可单独调节,使作业车能适应不同的路面状况。
为了增加液压系统的安全性,在下车附设了手动泵作为应急液压源,当主动力源发生故障时,可用手动泵压杆操纵手动泵收回工作臂。
九 电器系统
电气系统包括示廊灯、警示灯、照明灯(可选件)等灯具、上臂限位系统、下臂限位系统、上下车互锁系统、蜂鸣器、转台控制箱和吊篮控制箱等部分。
示廊灯和汽车行车灯并联,表示该车的轮廓。警示灯为夜间工作时显示吊篮位置,提醒过往车辆和行人。照明灯在夜间工作时起照明作用。
当支腿油缸支起,下臂离开原始位置后,系统自动切断支腿油缸的回油油路,确保高空作业时支腿油缸不会因误操作而收回。
上、下臂限位行程开关限制上、下臂最大仰角,当工作臂举升至最大仰角时,行程开关自动接通蜂鸣器,提醒操作者注意,同时系统切断油缸进油路,使工作臂不能继续举升,但工作臂的下落不受影响。
蜂鸣器受蜂鸣器按钮和上、下臂限位行程开关控制,在作业车开始作业及工作臂处于极限位置时起警示作用。
转台控制箱与吊篮控制箱的设置,使得全车即可在转台处操作,又可在吊篮处操作,两处操作具有互锁功能,不能在两处同时对高空作业车进行操作。
2.5 主要工作机构液压回路的设计
2.5.1高空作业车起升机构的液压回路设计
(1) 动作分析
起升机构由液压马达和起升减速机组成。起升液压马达驱动起升减速机旋转,带动滚
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