25吨位起重机伸缩机构液压系统设计.doc

设计及说明
结果
一、25吨汽车起重机伸缩臂架的设计
箱型吊臂连接尺寸的拟定包含下列的内容：1）吊臂根部铰点位置的拟定；2）吊臂各节尺寸的拟定；3）变幅油缸铰点的拟定。
1、吊臂根部铰点位置的拟定
基本臂工作长度和吊臂最大工作长度的拟定：
由图2.1可知，设为工作长度，则有

图2.1 三铰点有关尺寸图

式中：H—基本臂的起升高度，。
b—吊钩滑轮组最短距离，取。
、—根部铰点和头部滑轮轴心离吊臂基本截面中心线的距离，并带有符号。由于此项数值较小，所以计算时可以忽略不计。
—吊臂仰角，取。
h—根部铰接点离地距离，取。
吊臂根部离铰点的距离e

—最小工作幅度，取。
吊臂根部铰点离回转平面的高度

—回转支承装置的高度，
—起重机汽车底盘的高度，
主吊臂最大长度

—最长主臂起升高度，
a，r，b，h同上。
2、吊臂各节尺寸的拟定
主吊臂的最长长度是由基本臂结构长度和外伸长度所组成。

、、—各节臂的伸缩长度，在设计中伸缩长度往往取同一数值，即。外伸长度。
、、—为二、三、四节臂缩回后外漏部分的长度，在计算时取同一数值（a=0.25m）
若假设为臂头滑轮中心离基本臂端面的距离，则基本臂结构长度加上即为基本臂的工作长度。

所以有

从中可以求出

k—吊臂的节数。
—主臂最大长度，初取35m。
—主臂最小长度，初取11m。
通常搭接长度应当短些，以减轻吊臂重量。但是，太短将搭接部分反力增大了，引起搭接部分吊臂的盖板或侧板局部失稳，同时，也使吊臂的间隙变形增大。因此搭接部分要根据实际经验和优化设计而定，一般为伸缩臂外伸长度的1/4—1/5（吊臂较长者取后者，较短者取前者，同步伸缩者可取后者）。
从而搭接长度为

在第i节臂退回后，除外露部分长度a外，在前节（i-1）节臂中的长度加上伸出后仍在前节臂中的那部分搭接长度。第i节臂插在前节臂内的长度为（），设第i节臂的结构长度为，则

各节伸缩臂插入前一节都留有一段距离c，这是结构的需要，在此距离内要设立伸缩油缸的铰支座和其他的结构构件，其大小视情况而定，在本次设计中选择c=0.35m。
因此前后两节臂有这样的关系，

从而得到
已知，，，从上式可知，后一节的搭接长度比前一节的搭接长度小一些，由于一般情况下结构空间c比外露空间a大一些，得出。
本次设计共有4节臂，其最后一节的搭接长度为使其等于1/5的外伸长度，现在和已经得出，则吊臂的各节搭接长度和结构长度分别为，

各节臂长度尺寸的验算
计算的基本臂工作长度必须满足下面的式子，所计算的各节臂的长度值才干满足需要，

不等式左边为10.95m，右边为10.95m，长度满足规定。
最终求得，。
以上所用尺寸如下图所示

图2.2 结构尺寸图
3、变幅液压缸铰点的拟定
变幅液压缸的铰点如图3.1所示。 变幅液压缸根部铰点（）的位置，一般使其落在回转支撑装置的滚道上，从而改变了平台的受力情况。采用双作用液压缸，其铰点离回转中心的距离f取决于双缸间的距离B，可通过下式算得：

图3.1 主臂铰点位置图

D—起重机底盘直径，D=2m。
B—吊臂宽度，由于回转支撑装置D和吊臂宽度B都与起重能力有关，一般取，这里取D=2.3B。
铰点O在求得和e时已经拟定即 ，e=2.35m，所以认定铰点O已经拟定。由于铰点离滚道面的距离是构造所定，一般取。
在图3.1中可以看出，只有在基本臂上固定的铰点尚未拟定。铰点的拟定要满足下述条件，在变幅缸缩回时，吊臂位在行驶状态，液压缸长度为最短长度；而当全伸时吊臂位在最大仰角状态，液压缸长度达成最大长度。在中，在中。而角是OB和水平线的夹角，它可由下式求得：

式中：，e=2.35m，，。
在O和拟定后，用三角公式求得的位置，

已知，，，并带入上述两式并消去、，可得的二次方程式：

式中： ，
的值是根据实际情况而定，在设计中，大体是所设计的铰点应位于基本臂工作长度的中点处，有助于起重机的受力分布，使支点可以达成最大的作用效果。
根据上几式得出：时，或1.25，
时，或1.93，
时，或1.54，
在时，比较接近中点值，所以铰点位置拟定为：时，或1.93，在时，根部铰点的位置落在前方轨道上，时，根部铰点落在后方轨道上。
根据上述计算，汽车起重机的铰点位置已经拟定。
4、吊臂截面的选择及截面尺寸拟定
吊臂截面上半部分采用矩形，下半部分采用外凸折板形最佳。参见徐工25吨汽车起重机主臂设计尺寸，拟定基本尺寸为780
650。其余各节臂尺寸，如下图所示。

图4.1 各节臂截面尺寸的拟定

e=2.35m

二、变幅机构液压回路设计
采用液压缸驱动刚性变幅机构，其液压回路和受力简图如下两图所示。
对臂转动铰点A取矩，，则变幅液压缸推力为

L—工作臂的长度；取
—铰点A到臂重心的距离；取
—铰点A到活塞杆和臂铰点的距离；取
h—起升钢丝绳到铰点A的垂线距离；取h=1.5m
—工作臂和水平线夹角（幅角）；
—变幅缸的轴线和水平线夹角；
Q—工作负载，涉及吊具重量(N)；
G—臂架自重，涉及伸缩机构的重量；
、—分别作用在负载上和臂架上的风负载；均设为零。
S—起升钢丝绳拉力；S=32.343KN
假设当相关数据如上取值时得到变幅缸所需最大推力，并以此作为计算马达排量和变幅缸的缸径的依据。
刚性变幅机构液压缸缸径D由下式拟定：

p—变幅液压缸入口压力（Pa），取为20 MPa
—回油压力（Pa）
d — 缸活塞杆直径。
令回油为0，则上式可简化为

液压泵输出流量可由下式拟定：

—缸活塞缸伸出速度，取0.05m/s

取为350mm