曲臂式高空作業(yè)平臺及其液壓系統(tǒng)設(shè)計

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. 摘要 高空作業(yè)車是將高空作業(yè)人員和必要的工具送至空中，并提供工作人員空中作業(yè)場所的機(jī)械。起重機(jī)是一種能在一定范圍內(nèi)垂直起升和水平移動物品的機(jī)械，動作間歇性和作業(yè)循環(huán)性是起重機(jī)工作的特點(diǎn)。 高空作業(yè)車主要應(yīng)用于路燈、電力、交通、高速公路、造船修船、通信、建筑、園林、廣告、機(jī)場、港口、有線電視等行業(yè)，使用面廣、作業(yè)效率高、安全方便，擁有巨大的市場潛力。本課題主要是對其上車部分進(jìn)行理論分析、計算并進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。 高空作業(yè)車是由兩個機(jī)械臂組成，合理確定其一些基本尺寸，運(yùn)用理論力學(xué)知識對其受力分析，用材料力學(xué)知識進(jìn)行強(qiáng)度校核，確定其他尺寸。根據(jù)負(fù)載條件，選擇液壓元件，設(shè)計液壓系統(tǒng)。運(yùn)用繪圖軟件Pro-e , CAD，畫出零件圖和裝配圖。 關(guān)鍵字：起重機(jī)構(gòu)；強(qiáng)度校核；液壓系統(tǒng)；液壓缸。 Abstract The aerial platform vehicle sends high rise operation personnel and the tool of the necessity to the air, and provide the staff member with the high rise operation amenity machine.The derrick is a kind of machine that cans be perpendicular in the certain scope to rise to rise to move a product with level, the action by fits and starts and the homework circulation are the characteristicses of the derrick work, can press the main use and the structure characteristic classification. It is widely used, efficient, safe and convenient. It has a great potential in the market. This article mainly finished the theoretical analysis, calculation and structure design . Aerial Work Platform is composed by two manipulators ,after reasonably determining some of its basic dimensions, making its force analysis according to theoretical mechanics, I use material mechanics knowledge to make its strength check, and decide the other dimensions. According to load conditions, I choose hydraulic components, design hydraulic system. Make use of the drawing software such as Pro - e, CAD, to paint parts graphs and assembly drawings. Keywords：jack mechanism； Strength check；Hydraulic system； fluid cylinder. 目錄 1 緒論 1 1.1高空作業(yè)車簡介 1 1.2 課題的來源和意義 2 1.3 國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r 2 1.4 課題研究內(nèi)容 5 2 折疊機(jī)構(gòu)工作原理和計算分析 6 2.1折疊機(jī)構(gòu)組成 6 2.2 機(jī)構(gòu)工作原理確定 6 2.3 結(jié)構(gòu)尺寸的確定 7 2.3.1曲臂的受力分析 7 2.3.2 參數(shù)的確定 9 2.4可靠性分析 9 2.4.1臂L強(qiáng)度校核 11 2.4.2臂L強(qiáng)度校核 13 2.4.3鉸接旋轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度校核 16 3 行走底盤動力分析 17 3.1非工作狀態(tài)下底盤設(shè)計計算 17 3.2工作狀態(tài)下底盤設(shè)計計算 18 3.3軸荷分配 19 4 液壓系統(tǒng)的設(shè)計 21 4.1 液壓系統(tǒng)的構(gòu)成 21 4.2液壓系統(tǒng)設(shè)計概述 21 4.3 設(shè)計依據(jù) 22 4.4 主要機(jī)構(gòu)簡述 22 4.5 主要工作機(jī)構(gòu)液壓回路的設(shè)計 23 4.6上臂油缸的設(shè)計 25 4.6.1 確定液壓缸類型和安裝方式 25 4.6.2 確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸 25 4.7下臂油缸的設(shè)計計算 30 4.7.1 確定液壓缸類型和安裝方式 30 4.7.2確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸 30 結(jié)論 36 致謝 37 參考文獻(xiàn) 38 . 1 緒論 1.1高空作業(yè)車簡介 高空作業(yè)車作為一種工程機(jī)械設(shè)備，目前廣泛應(yīng)用在船舶、建筑、市政建設(shè)、消防、港口等行業(yè)，有著廣闊的發(fā)展前景。我國高空作業(yè)機(jī)械的生產(chǎn)于20世紀(jì)70年代末開始起步，發(fā)展較快?，F(xiàn)今，高空作業(yè)車已發(fā)展到其作業(yè)高度最高已到達(dá)72m(BRONTO公司生產(chǎn))，且作業(yè)車的可靠性、安全性、舒適性、操作方便和簡單的直接性等方面都有較大提高。高空作業(yè)車大體有折疊臂、伸縮臂、混合臂、自行式、剪叉式等五個系列， 東風(fēng)小霸王高空作業(yè)車、東風(fēng)多利卡高空作業(yè)車、東風(fēng)145高空作業(yè)車，江鈴高空作業(yè)車，慶鈴高空作業(yè)車，奧鈴高空作業(yè)車。 高空作業(yè)車的顏色以工程黃的顏色為主，不論是在白天和黑夜，黃色比較醒目。另提供多種選擇。 液壓系統(tǒng)設(shè)計在高空作業(yè)車的設(shè)計里占重要地位，例如起重工件裝置主要由起升，變幅，吊臂升縮和回轉(zhuǎn)等機(jī)構(gòu)組成，這些機(jī)構(gòu)都靠液壓系統(tǒng)驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)作業(yè)要求。 從安全性、可靠性角度看高空車不同于一般的工程機(jī)械, 其特點(diǎn)是作業(yè)頻率不高, 負(fù)荷較小, 但要求安全性, 可靠性較高。因此, 高空車液壓系統(tǒng)應(yīng)具備緊急停止裝置。高空車在各執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作的終點(diǎn)位置設(shè)限位裝置, 尤其是對于折疊臂式及混合臂式的高空車應(yīng)設(shè)中臂限位裝置, 以確保整車的穩(wěn)定性。高空車的變幅系統(tǒng)和伸縮系統(tǒng)的速度必須加以控制, 以防止產(chǎn)生“超速”現(xiàn)象。在高空車的下車支腿液壓系統(tǒng)中, 還須防止“軟腿”及“掉腿”現(xiàn)象。高空作業(yè)車輛升降機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定可靠是實(shí)現(xiàn)安全作業(yè)的必要條件之一,這類設(shè)備的升降機(jī)構(gòu)大多采用臂式(如市政工程車輛、汽車起重機(jī)、飛機(jī)除冰車等)或剪式(如飛機(jī)食品車、殘疾旅客登機(jī)車等) 升降機(jī)構(gòu),采用液壓缸作為升降驅(qū)動力,液壓缸需要隨升降機(jī)構(gòu)運(yùn)動,因此液壓缸與液壓主回路須使用液壓膠管連接。此時液壓缸既作為升降時的動力,又作為施工作業(yè)時升降機(jī)構(gòu)的支撐構(gòu)件,因此液壓缸及其連接管路對于整個系統(tǒng)安全起著非常重要的作用。高空作業(yè)車液壓系統(tǒng)早期都是由汽車起重機(jī)的液壓系統(tǒng)改造而成，外表一樣而作業(yè)性能要求完全不一樣，高空車液壓系統(tǒng)的設(shè)計資料很少。隨著液壓技術(shù)的進(jìn)步，近幾年的高性能的液壓控制閥不斷出現(xiàn)，采用新型液壓閥的液壓系統(tǒng)的設(shè)計不斷出現(xiàn)，下面就筆者在實(shí)際設(shè)計中的一種采用新的插裝閥，設(shè)計的一種適合廠區(qū)作業(yè)，移動方便的自走式高空作業(yè)車的液壓系統(tǒng)及系統(tǒng)計算做一論述。 1.2 課題的來源和意義 高空作業(yè)車主要應(yīng)用于路燈、電力、交通、高速公路、造船修船、通信、建筑、園林、廣告、機(jī)場、港口、有線電視等行業(yè)，使用面廣、作業(yè)效率高、安全方便，擁有巨大的市場潛力。高空作業(yè)車除高空作業(yè)機(jī)構(gòu)外還設(shè)有起重裝置，一機(jī)多用。液壓系統(tǒng)設(shè)計在高空作業(yè)車的設(shè)計里占重要地位，例如起重工件裝置主要由起升，變幅，吊臂升縮和回轉(zhuǎn)等機(jī)構(gòu)組成，這些機(jī)構(gòu)都靠液壓系統(tǒng)驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)作業(yè)要求。液壓系統(tǒng)元件的類型可分為動力元件，控制元件，執(zhí)行元件，輔助元件等。隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的快速發(fā)展，國內(nèi)外起重機(jī)市場和高空作業(yè)車市場對這兩種產(chǎn)品的需求越來越大，我國近年來通過實(shí)行積極的財政政策和內(nèi)需拉動等手段，加強(qiáng)和改善宏觀調(diào)控，集中必要力量建設(shè)一批大型工程，高空作業(yè)車將有廣闊的應(yīng)用前景，將產(chǎn)生巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益。 1.3 國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r 國外高空作業(yè)車的起步較早，歐洲僅意大利已知的就有二十家左右高空作業(yè)車生產(chǎn)廠，德國、法國、英國、芬蘭、丹麥等國也都有很多高空作業(yè)車生產(chǎn)廠，可以說歐洲是高空作業(yè)車最主要的產(chǎn)地。歐洲產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)型式齊全，高空作業(yè)機(jī)械按臂架結(jié)構(gòu)可分為折疊臂、伸縮臂、混合臂等型式，歐洲產(chǎn)品各種結(jié)構(gòu)都有采用，尤其是各種結(jié)構(gòu)的混合臂產(chǎn)品，美國和日本很少見，而歐洲混合臂產(chǎn)品非常多。歐洲產(chǎn)品作業(yè)高度規(guī)格全，作業(yè)高度最低在10m左右，最大高度超過100m；北美地區(qū)的產(chǎn)品最大作業(yè)高度基本不超過70m，日本產(chǎn)品最大作業(yè)高度不超過60m。歐洲高空作業(yè)機(jī)械生產(chǎn)歷史長，技術(shù)水平高，因此目前歐洲產(chǎn)品在世界上銷售范圍最為廣泛，中東、東南亞、南美洲等地都是以歐洲產(chǎn)品為主。從以上幾點(diǎn)可以說明歐洲是高空作業(yè)車最發(fā)達(dá)，技術(shù)水平最高的地區(qū)。 北美高空作業(yè)車產(chǎn)品以絕緣型為主，約占總量的65%，這是由于北美地區(qū)的法規(guī)、政策對多數(shù)高空作業(yè)具有絕緣性能要求。世界上最大的三家絕緣型高空作業(yè)車生產(chǎn)企業(yè)集中在美國，其絕緣式高空作業(yè)車產(chǎn)品在世界上處于領(lǐng)先地位。北美也是高空作業(yè)車（包括絕緣型和普通型）銷量最大的地區(qū)，和歐洲相比，北美地區(qū)的高空作業(yè)車作業(yè)高度較低，為保證絕緣性能，北美高空作業(yè)車多采用較為簡單的結(jié)構(gòu)型式，只有低高度產(chǎn)品和低絕緣等級的產(chǎn)品，使用復(fù)雜程度較高的混合臂結(jié)構(gòu)，中等高度產(chǎn)品使用折疊臂結(jié)構(gòu)較多，大高度產(chǎn)品多使用伸縮臂結(jié)構(gòu)。北美的高空作業(yè)車生產(chǎn)廠家較為集中，美國Terex、Altec、Time是最大的三家生產(chǎn)廠，其余廠家均規(guī)模較小。 日本高空作業(yè)車使用普遍，普通型和絕緣型產(chǎn)品都得到廣泛使用。日本高空作業(yè)車的作業(yè)高度較低，小巧、靈活是其主要特點(diǎn)。日本高空作業(yè)車生產(chǎn)廠家高度集中，主要是AICHI（愛知）和多田野。愛知和多田野高空車的產(chǎn)品線都非常齊全，既有普通高空作業(yè)車，又有絕緣車，同時也生產(chǎn)自行走產(chǎn)品。此外，日立公司生產(chǎn)自行走高空作業(yè)平臺，東急車輛公司生產(chǎn)高空作業(yè)車。 我國高空作業(yè)機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)從七十年代初起步，至今已有30多年的歷史。到目前為止，國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)已由當(dāng)時的七八家發(fā)展到現(xiàn)在的一百余家，截至2009年10月，列入工信部公告的生產(chǎn)高空作業(yè)車的廠家共40家；生產(chǎn)高空作業(yè)平臺的企業(yè)有100余家；與國外合資企業(yè)有4家；國外獨(dú)資企業(yè)有4家。 截至2009年10月第201批，已列入公告的高空車類產(chǎn)品共265個。產(chǎn)品公告數(shù)量前5位廠家為：杭州愛知34種，沈陽北方交通28種，徐州海倫哲27種，北京凱特17種，北京三興14種。其中絕緣車48個，普通車220個。220個普通車產(chǎn)品中，折疊臂產(chǎn)品150個，占68.6％；伸縮臂產(chǎn)品39個，占17.6％；混合臂產(chǎn)品14個，占5.4％；其它17個，占8.3％?？梢娬郫B臂產(chǎn)品仍是目前國內(nèi)最主要的產(chǎn)品型式。最近幾年各廠家陸續(xù)開發(fā)生產(chǎn)伸縮臂產(chǎn)品，公告產(chǎn)品的數(shù)量已占到17.6％，說明其發(fā)展迅速，但用戶對伸縮臂的認(rèn)可程度，低于廠家預(yù)期?；旌媳郛a(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)難度高，公告數(shù)量較少，在國內(nèi)仍處于起步階段，徐州海倫哲公司是混合臂產(chǎn)品數(shù)量最多的廠家，共有6個混合臂產(chǎn)品公告，已經(jīng)形成較為完整的系列。 作業(yè)高度情況：所有產(chǎn)品中，30m以上5個，占2.5％；22～30m共13個，占6.5％；17～21m共66個，占33％；12～16m共102個，占51％；11m以下14個，占7％。所有產(chǎn)品中12～16m的產(chǎn)品仍占優(yōu)勢，17～21m占的份額也較大。 近幾年我國高空作業(yè)平臺的發(fā)展主要表現(xiàn)在品種數(shù)量不斷增加。十年前，我國高空作業(yè)平臺產(chǎn)品以剪叉式、套筒油缸式等產(chǎn)品為主，產(chǎn)品的移位大都靠手推為主。隨著國民經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的發(fā)展，需求量逐年增加，新產(chǎn)品增加較快。如單桅柱鋁合金平臺、雙桅柱鋁合金平臺、車載剪叉式平臺、剪叉式平臺、折臂式平臺、箱型截面鋁合金桅柱平臺、自行式剪叉式平臺、蜘蛛式高空作業(yè)平臺和自行式曲臂、直臂平臺等產(chǎn)品相繼開發(fā)成功。 折疊臂式高空作業(yè)車仍然是市場主流產(chǎn)品，但市場份額將逐步下降，伸縮臂和混合臂式高空作業(yè)車將以無可替代的優(yōu)勢占據(jù)市場半壁江山。①折疊臂式高空作業(yè)車由于市場保有量大、用戶熟悉、價格低廉、維護(hù)簡單等優(yōu)勢仍然會成為市場主流產(chǎn)品，但需在安全性和人性化方面改進(jìn)提高；②伸縮臂式高空作業(yè)車將以其作業(yè)效率高、操作簡單、安全性好等優(yōu)勢得到快速發(fā)展，作業(yè)高度在18～28m之間的將成為主力產(chǎn)品；③混合臂式高空作業(yè)車既有折疊臂式跨越障礙能力，又有伸縮臂式操作簡單、作業(yè)效率高的優(yōu)點(diǎn)，在特殊領(lǐng)域和大高度上具有無比優(yōu)勢，但由于該型式車技術(shù)復(fù)雜、制造工藝要求高、成本高等缺點(diǎn)，普及程度要低于伸縮臂式高空作業(yè)車；④采用越野底盤的高空作業(yè)車也將成為一個新的產(chǎn)品方向。 杭州賽奇高空作業(yè)機(jī)械有限公司近幾年先后開發(fā)了單桅柱鋁合金平臺、雙桅柱鋁合金平臺及多桅柱鋁合金平臺，其中多桅柱鋁合金平臺完成了10m、12m、14m、16m、18m、20m、22m七種規(guī)格的研制，完成了自行式桅柱鋁合金平臺和防爆型桅柱鋁合金平臺的研制。浙江鼎力機(jī)械有限公司完成了自行式單桅柱、自行式雙桅柱鋁合金平臺及剪叉自行式平臺以及自行剪叉式升降平臺、自行式伸縮臂平臺的研制。湖南運(yùn)想重工科技有限公司、徐州重型機(jī)械有限公司、湖南星邦重工有限公司、北京京城重工有限責(zé)任公司開發(fā)了全液壓底盤驅(qū)動的40m自行式高空作業(yè)平臺，為國內(nèi)船舶修造、建筑、機(jī)場及工礦企業(yè)的安裝檢修等工程提供了新的品種，并在短短的幾年里先后開發(fā)了10多種系列的高空作業(yè)平臺產(chǎn)品。杭州愛知公司、徐州海倫哲公司開發(fā)完成了絕緣型高空作業(yè)車，其產(chǎn)品的工作斗耐電壓20kv/5min，工作斗內(nèi)襯耐電壓50kv/5min，絕緣臂耐電壓可達(dá)到100kv/1min。沈陽北方交通重工集團(tuán)完成54m高空消防救援車的研制。徐州重型機(jī)械有限公司先后完成了22～68m大高度高空消防救援車的研制，目前正在開發(fā)研制80m高空消防救援車。中聯(lián)重科目前正在開發(fā)研制100m以上高空消防救援車。 圖1 北方交通高空作業(yè)車 車上的任何技術(shù)設(shè)備，都需要維修和保養(yǎng)。保養(yǎng)的范圍和次數(shù)根據(jù)高空作業(yè)車的工作狀況而決定。按照保養(yǎng)規(guī)則和保養(yǎng)時間間隔不同，分三個保養(yǎng)范疇。保養(yǎng)預(yù)備工作和保持工作可靠性的要求都在保養(yǎng)手冊里論述。檢查和保養(yǎng)需要純熟的技術(shù)。這些不能在說明書里得到，要進(jìn)行這項(xiàng)工作，建議派人到疾馳維修站培訓(xùn)。為保持維修好，要有純熟的經(jīng)驗(yàn)，工廠的技術(shù)資料，車間設(shè)備和維修工具。由維修站把一個提醒維修工作的牌子，附在司機(jī)座位的門邊。任何修理和保養(yǎng)都要根據(jù)高空作業(yè)車的工作情況而定。要把潤滑油、燃油、冷卻水放在盆里或類似的容器里，不要放在地面上（環(huán)境污染）不要長時間開動發(fā)動機(jī)，在車上操作時，要注重安全規(guī)則。關(guān)于潤滑，使用黃油槍的最高壓力不超過400巴。黃油槍沒有安全裝置，可能損壞軸承，球形接頭，油封等。加油前要注重清潔潤滑油嘴，旋出放油塞之前，要注重清潔之。潤滑的專用設(shè)備，按照制造廠的說明書進(jìn)行。所需的專用工具，諸如一套通用工具和扭力扳手等工具都可由維修站備件部門供應(yīng)。所有維修站都儲有供維修和保養(yǎng)所需的原配件，保證迅速供應(yīng)世界和地用戶原配件。在中央設(shè)備倉庫，儲有二十多萬不同的配件。舊型號高空車的配件更多。高空作業(yè)車使用原配件，可保持高空作業(yè)車的最佳功能及可靠性，這些部件可經(jīng)得起最高質(zhì)量的檢查。特殊是各部件的研制、制造，或選擇都適用于高空作業(yè)車。因此，只能使用原配件。 （一）翻轉(zhuǎn)駕駛室 ，留意：翻轉(zhuǎn)駕駛室 --使發(fā)動機(jī)熄火； --降下保險杠上的防護(hù)裝置 ；--為確保安全，清理駕駛室前部范圍和變速桿。 向前翻轉(zhuǎn)： 1.把變速桿置于空擋。 2.短駕駛室，解除司機(jī)座和助手座位后面的鎖定機(jī)構(gòu)。長駕駛室，解除司機(jī)座后面的鎖定機(jī)構(gòu)。 3.確實(shí)關(guān)住兩側(cè)車門和前保護(hù)欄板。 4.按翻轉(zhuǎn)方向移動液壓閥桿。 5.作用液壓泵，直到駕駛室翻轉(zhuǎn)到最適當(dāng)位置。 留意：假如液壓駕駛室翻轉(zhuǎn)裝置有故障，或者沒裝有這個裝置，從變速器拆下變速桿，用外部輔助設(shè)備翻轉(zhuǎn)駕駛室（一個起重機(jī)）。 翻回駕駛位置： 1.向翻轉(zhuǎn)方向移動液壓泵閥桿。 2.作用液壓泵，直到駕駛室翻轉(zhuǎn)回到駕駛位置。 注：對短駕駛室，要把橡膠墊準(zhǔn)確地放在葉子板與車架的接觸處。必要時，校正橡膠墊。對長駕駛室，連續(xù)作用液壓泵，直到感到有很大阻力為止。 3.短駕駛室，鎖閉司機(jī)座和助手座后面的鎖定機(jī)構(gòu)。長駕駛室，檢查司機(jī)座后面的安全桿位置。 4.向前壓變換械桿，直到變速桿接合。 注：高空平臺車工作時，駕駛室翻轉(zhuǎn)泵上的閥桿，要指向驅(qū)動方向。 當(dāng)作用駕駛室外翻轉(zhuǎn)泵時，假如感到?jīng)]有阻力：檢查駕駛室翻轉(zhuǎn)泵是否有足夠的油量。當(dāng)作用駕駛室翻轉(zhuǎn)泵時，假如感到有很大阻力. （二）潤滑翻轉(zhuǎn)駕駛室軸承 ，長駕駛室軸承，要定期使用多用途潤滑脂。潤滑時，要把駕駛室向前翻轉(zhuǎn)。 檢查駕駛室鎖定是否解除，駕駛室翻轉(zhuǎn)泵上的閥桿是否指向所需的翻轉(zhuǎn)方向。 發(fā)動機(jī) 機(jī)油和濾清器的更換， 高空作業(yè)車長距離行駛后，趁機(jī)油還熱較稀的時候，更換機(jī)油。 放出發(fā)動機(jī)和機(jī)油濾清器殼里的機(jī)油，卸下濾清器殼的中央螺栓，取出濾芯及濾殼，放出存油并用汽油清洗。 每次更換機(jī)油，換上濾芯和濾殼與蓋之間的襯墊。檢查所有密封環(huán)是否準(zhǔn)確密封和有無損壞，必要時，更換之。清洗耳恭聽放油塞。 濾芯彈簧必須對準(zhǔn)濾清器殼。把濾殼垂直對冷濾清器支架，向上推之。然后，用手或扳手上緊中央螺栓。 灰塵分離閥的保養(yǎng)，定期倒空進(jìn)氣管路的灰塵分離閥。在積聚灰塵我的情況下，每周清除一次?；覊m特殊嚴(yán)峻，天天都要清除。要倒空，壓縮橡膠波紋管。 油封的準(zhǔn)確安裝很重要。要留意按規(guī)定的扭力上昆機(jī)油濾清器殼。旋入并上緊放油螺塞。觀察緊定扭力。把機(jī)油注入發(fā)動機(jī)。轉(zhuǎn)動發(fā)動機(jī)（不超過20秒），直到機(jī)油壓力表指示機(jī)油壓力，此時，要作用排氣制動，防止發(fā)動機(jī)起動。 注意：如果壓縮空氣系沒有供應(yīng)壓力，把駕駛室向前翻轉(zhuǎn)，使噴油泵控制桿移到停止位置，推動發(fā)動機(jī)上的起動器按鈕。 使發(fā)動機(jī)怠速一會，檢查機(jī)油濾清器是否泄漏，五分鐘后關(guān)住發(fā)動機(jī)，并檢查發(fā)動機(jī)機(jī)油平面，重新把機(jī)油注到油標(biāo)尺上標(biāo)記。紙質(zhì)式空氣濾清器的檢查和保養(yǎng)，檢查422、423發(fā)動機(jī)，發(fā)動機(jī)預(yù)熱后，全開油門（加速踏板全部壓下），觀察保養(yǎng)指示器，如果約色區(qū)域全部可見，清潔或更換濾芯。 422A，422L A發(fā)動機(jī) 如果保養(yǎng)指示器全部紅色區(qū)域都可看到，清潔或更換濾芯。帶兩個轉(zhuǎn)向前橋和大駕駛室的高空作業(yè)車配件：1.如果保養(yǎng)指示器的紅色區(qū)域完全可見，推動按鈕，除去紅色區(qū)域。2.全速開動發(fā)動機(jī)（油門踏板全部壓下），觀察保養(yǎng)指示器。如果紅色區(qū)域出現(xiàn)，清潔或更換濾芯。 3.推動按鈕，清除紅色區(qū)域。 清洗： 1.松開固定螺帽，取出濾芯。2.蓋住濾芯內(nèi)部，用最大5巴的壓縮空氣沿濾芯外部折疊方向吹氣。然后，注意吹濾芯里面。這樣清潔不夠徹底，也可用清潔劑清洗濾芯。如若清洗，要嚴(yán)格按下列安全規(guī)則進(jìn)行。2.使用制造廠的清潔劑。任何疾馳維修站將予提供，如果沒有制造廠的清潔劑，也可使用無泡沫變通清潔劑。注意：制造廠的濾清器清潔劑有很強(qiáng)的去油作用，使用時，戴上橡皮套或涂上皮膚保護(hù)膏，以保護(hù)手。約不要使用堿液或熱液。3.把濾芯浸入約40℃的清潔液中10分鐘。然后在清潔液中洗耳恭聽滌五分鐘，再用干凈的水沖洗，甩抻濾器上的水后，然后，放到隔塵室里使其干燥（約60℃）。只有徹底干燥，才能安裝。4.清潔濾清器襯墊與濾清清器殼的封面。5.裝上濾芯之前，用檢查燈檢查已清潔的濾芯和襯墊有元損壞（裂紋、針孔）。更換已損壞的濾芯。6.注意在濾芯面上標(biāo)記清潔的次數(shù)，裝上濾芯并上緊固定螺帽。清洗三次，或最多兩年后，要更換濾芯?；覊m沉積在進(jìn)氣管道，表明進(jìn)氣系統(tǒng)有泄漏現(xiàn)象，應(yīng)立刻排除之。 （三）油浴式空氣濾清器的保養(yǎng)，定期檢查空氣濾清器的油平面。如果有大量的灰塵進(jìn)入空氣濾清器，要每周檢查一次，如若灰塵很多，天天都要檢查。始終保持油平面達(dá)到標(biāo)記，至少高于油殼底部形成油泥層5毫米。如果空氣濾清器污物增多，更換機(jī)油。進(jìn)入不干凈的空氣將導(dǎo)致加速活塞和汽缸的磨損。用柴油清洗空氣濾芯和濾殼，并用壓縮空氣吹干（徹底干燥）。把發(fā)動機(jī)油注入濾器殼，直至注到上標(biāo)記。裝配空氣濾清器時，檢查其密封狀況，如果必要，更換之?；覊m沉積在進(jìn)氣管道，表明進(jìn)氣系統(tǒng)有泄漏現(xiàn)象，應(yīng)立刻排除之。 （四）飛輪齒圈的潤滑，定期潤滑飛輪齒圈。使用長效潤滑脂經(jīng)檢查孔逐一潤滑齒圈潤滑點(diǎn)。 （五）正時齒輪驅(qū)動動力輪輸出軸，按照保養(yǎng)手冊里的說明，檢查彈性聯(lián)接器橡膠塊是否裂紋和損壞。固定螺栓是否緊定。觀察扭力，有關(guān)橡膠塊的更換，參看"故障判定"。 （六）氣缸蓋罩的拆下和安裝，拆下汽缸蓋罩之前，要清除上面的灰塵。更換變形嚴(yán)峻或損壞的汽缸蓋襯墊和緊定螺栓下的彈簧墊圈。觀察緊定扭力。 （七）氣門間隙的調(diào)整，用厚薄規(guī)在冷發(fā)動機(jī)，檢查搖臂與進(jìn)排氣門桿之間的間隙。（發(fā)動機(jī)熄火后20分鐘檢查）在點(diǎn)火上止點(diǎn)時，進(jìn)排氣門同時關(guān)閉，調(diào)整第一缸氣門間隙（進(jìn)排氣門間隙）。重疊檢查：進(jìn)排氣同時稍為打開（重疊）時，汽缸活塞應(yīng)燃燒完畢。422發(fā)動機(jī)：1、6、2、8、3、5、4、7氣缸活塞。 423發(fā)動機(jī)：1、7、2、9、3、6、4、10、5、8氣缸活塞。松開埋頭螺母，轉(zhuǎn)動調(diào)整螺釘，調(diào)整氣門間隙。調(diào)整后，重新上緊埋頭螺母，并再檢查一次氣門間隙。使用專用工作轉(zhuǎn)動曲軸。氣門間隙參看"技術(shù)數(shù)據(jù)"。 1.4 課題研究內(nèi)容 （1）對整機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計，把整機(jī)分為了幾大系統(tǒng)： （2）對底盤系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計計算： （3）對于實(shí)現(xiàn)運(yùn)動的曲臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計，同時對于結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度進(jìn)行了驗(yàn)證： （4）對于機(jī)器的液壓系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計。 2 折疊機(jī)構(gòu)工作原理和計算分析 2.1折疊機(jī)構(gòu)組成 曲臂式高空作業(yè)平臺的折疊機(jī)構(gòu)主要有以下幾個部分組成：一級折疊臂、二級折疊臂、一級折疊油缸、二級折疊油缸、作業(yè)平臺。機(jī)構(gòu)如圖2.1所示： 圖2.1 折疊機(jī)構(gòu) 2.2 機(jī)構(gòu)工作原理確定 依照設(shè)計要求，作業(yè)平臺的額定升降高度為4米，額定作業(yè)高度是4.7米，則本工控作業(yè)平臺屬于低空作業(yè)高度，平臺的原理圖如圖2.2： 圖2.2 工作原理圖 2.3 結(jié)構(gòu)尺寸的確定 兩機(jī)械臂中間鉸接 ，構(gòu)成一個二桿開鏈，該二桿機(jī)構(gòu)一端自由，一端鉸接在機(jī)架上，在兩個液壓缸給定的推力下，有確定的運(yùn)動 。由于在載荷作用下，高空作業(yè)車有一定的強(qiáng)度要求。 運(yùn)用理論力學(xué)知識對上懸臂進(jìn)行受力分析，建立簡化的力學(xué)模型，使其合力，合力矩為零，處于靜平衡狀態(tài)，運(yùn)用材料力學(xué)知識對其危險部分進(jìn)行強(qiáng)度校核。保證高空作業(yè)車在給定載荷作用下正常工作。 2.3.1曲臂的受力分析 機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計，已知最大起重量為160kg，其可靠性設(shè)計過程如下：（注意，） 運(yùn)用理論力學(xué)知識，對上臂進(jìn)行受力分析： X軸方向的受力平衡： （2.1） Y軸方向的受力平衡： （2.2） 對鉸接點(diǎn)的合力矩為零： （2.3） 通過其它參數(shù)可以求得 F , F; （圖2.3中） 圖2.3上臂受力圖 同理，運(yùn)用理論力學(xué)知識，對上臂進(jìn)行受力分析： X軸方向的受力平衡： （2.4） Y軸方向的受力平衡： （2.5） 對鉸接點(diǎn)的合力矩為零： （2.6） 圖2.4中。 圖2.4下臂受力圖 2.3.2 參數(shù)的確定 由以上的分析確定各主要機(jī)構(gòu)參數(shù)尺寸，取曲臂1為1.5米，曲臂2為2米，并且曲臂1和曲臂2的活動角度都為60度。 2.4可靠性分析 材料選為合金鋼 20CrMnTi，根據(jù)其力學(xué)性能，運(yùn)用材料力學(xué)的知識對其分析。見圖2.5： 圖2.5上臂與上臂液壓缸位置關(guān)系圖 L1，L2水平位置時， （2.7） 時由式（2.7）得， 在圖2.6中 圖2.6下臂與下臂液壓缸位置關(guān)系圖 （2.8） 如圖2.7液壓缸伸長后 （2.9） （2.10） 得 H=2 （2.11） 如圖2.7 圖2.7高空作業(yè)車上車機(jī)構(gòu)簡圖 2.4.1臂L強(qiáng)度校核 易知液壓缸g與臂L相交處的L臂處的截面易折斷，是危險截面，對危險截面進(jìn)行受力分析：如圖2.8 圖2.8上臂危險截面受力分析圖 根據(jù)其受力平衡可知其載荷之和與合力矩之和為零； （2.12） M= （2.13） M——對危險截面的彎矩 （2.14） ——危險截面的正應(yīng)力 （2.15） ——危險截面的切應(yīng)力 （2.16） ——由彎矩引起的應(yīng)力值 根據(jù)材料力學(xué)的知識，有上臂斷面上部處應(yīng)力分析： （2.17） ——上臂斷面上端所受正應(yīng)力 （2.18） ——上臂斷面所受的切應(yīng)力 見圖3-2-3，形心坐標(biāo)公式有： （2.19） ——對y軸的形心坐標(biāo) =0.043m 對z軸的轉(zhuǎn)動慣量： = =1.324 代入得 根據(jù)第三強(qiáng)度理論： （2.20） 代入不等式后，當(dāng) 605.1 < （2.21） =1.3 具有一定的安全系數(shù)，可靠性足夠。 2.4.2臂L強(qiáng)度校核 易知L與液壓缸g鉸接處截面易破壞， 都取得最大值， 力學(xué)分析見圖2.9 圖2.9 下臂簡化圖 同理，對危險截面受力分析： （2.22） （2.23）M= （2.24） M =1.76 如圖2.10所示 圖2.10 下臂受力分析圖 L截面如圖2.11： 單位mm 圖2.11 下臂截面圖 有以下參數(shù)計算： S= I= （2.25） 由第三強(qiáng)度理論： n=1.3 2.4.3鉸接旋轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度校核 L和L鉸接處旋轉(zhuǎn)軸尺寸確定：旋轉(zhuǎn)軸20鋼， （2.26） 由上式得： （2.27） （2.28） 又 F > 0 , 所以有以下關(guān)系： 取L臂與支座鉸接處旋轉(zhuǎn)軸直徑 d=1.7m,強(qiáng)度足夠。 3 行走底盤動力分析 總布置設(shè)計人員應(yīng)初步確定以下各種參數(shù)，作為整車和總成的原始數(shù)據(jù)和工作目標(biāo)。在整車的方案(車頭、駕駛室的型式、發(fā)動機(jī)的種類，整車初步的外廓尺寸、主要布置參數(shù)和布置草圖)初步確定之后，整車設(shè)計人員通過圖面工作和計算、初步確定如下目標(biāo)參數(shù)：汽車主要尺寸參數(shù)、汽車質(zhì)量參數(shù)、主要性能參數(shù)、汽車的機(jī)動性參數(shù)、估算發(fā)動機(jī)的最大功率、最大扭矩及其對應(yīng)的轉(zhuǎn)速、變速器的頭檔速比和檔位數(shù)和驅(qū)動橋的主減速比。 圖2.1 高空作業(yè)平臺底盤 3.1非工作狀態(tài)下底盤設(shè)計計算 整車整備質(zhì)量(自重) 按下式計算： ＝ （3.1） 式中 No——用估算整車整備質(zhì)量的全部總成數(shù)量(總成的劃分可根據(jù)實(shí)際情況由設(shè)計人員自定)； ——整車裝備質(zhì)量，kg。 空車后軸荷按下式計算： ＝ （3.2） 式中 L——軸距， mm； ——空車后軸荷， kg。 空車前軸荷Mci按下式計算： 式中 Mcf——空車前軸荷， kg。 空車質(zhì)心高度——mgo按下式計算： （3.3） 式中 ——空車質(zhì)心高度， mm。 3.2工作狀態(tài)下底盤設(shè)計計算 整車最大總質(zhì)量(總重)按下式計算： N1——用于估算整車最大總質(zhì)量的全部總成和負(fù)載的數(shù)量(一般在整車整備質(zhì)量基礎(chǔ)上加上乘員和最大裝載質(zhì)量)。 滿載后軸荷按下式計算： 式中 ——滿載后軸荷，kg。 滿載前軸荷按下式計算 ＝ 式中 ——滿載前軸荷，kg 滿載質(zhì)心高度按下式計算： 式中 ——滿載質(zhì)心高度，mm。 3.3軸荷分配 在確定汽車的軸荷分配時，還要考慮汽車的靜態(tài)方向穩(wěn)定性和動態(tài)方向穩(wěn)定性。根據(jù)理論分析，汽車質(zhì)心位置到汽車中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)的距離s對汽車的靜態(tài)方向穩(wěn)定性有決定性的影響。這個距離可由下式計算得到： （3.4） 式中 ，—分別為汽車質(zhì)心離前、后軸的距離。和取決于軸荷分配， ，； —兩個前輪的輪胎側(cè)偏剛度之和，N/rad； —后輪的輪胎側(cè)偏剛度之和，N/rad； —汽車全部輪胎的總側(cè)偏剛度之和，N/rad； 當(dāng)s<0時，亦即當(dāng)L1Ca1－L2Ca2<0時，汽車質(zhì)心位于中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)之前，汽車具有不足轉(zhuǎn) 向特性，汽車靜態(tài)的方向穩(wěn)定性較好。反之，當(dāng)s>0時，汽車具有過度轉(zhuǎn)向特性。此時存在著一個臨界車速，低于此車速時，汽車的行駛時穩(wěn)定的，高與此車速，則汽車就不能穩(wěn)定行駛。在汽車設(shè)計時一般希望汽車具有適度的不足轉(zhuǎn)向特性。為此，要很好地匹配上述參數(shù)，使 L1Ca1－L2Ca2<0 汽車動態(tài)方向穩(wěn)定性的條件是 （3.5） 式中，K—穩(wěn)定性因素； v—汽車車速，m/s； L—軸距，m。 4 液壓系統(tǒng)的設(shè)計 4.1 液壓系統(tǒng)的構(gòu)成 GKZ系列車型采用折疊式工作臂結(jié)構(gòu)，工作裝置為液壓驅(qū)動，360全回轉(zhuǎn)。除高空作業(yè)機(jī)構(gòu)外，GKZ系列車型還設(shè)有起重裝置，一機(jī)多用。該系列車分為底盤（簡稱下車）和起重工作裝置、高空作業(yè)裝置（簡稱上車）兩大部分。底盤的作用在于轉(zhuǎn)移整機(jī)裝置的作業(yè)場所，在起重或高空作業(yè)時用于支承上車，保持整機(jī)的穩(wěn)定。起重工作裝置和高空作業(yè)裝置主要由起升、變幅、吊臂伸縮和回轉(zhuǎn)等機(jī)構(gòu)組成，起升機(jī)構(gòu)和吊臂伸縮機(jī)構(gòu)屬于起重裝置部分, 變幅機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)屬于高空作業(yè)裝置部分，這些機(jī)構(gòu)都靠液壓系統(tǒng)驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)作業(yè)要求。液壓系統(tǒng)元件按構(gòu)成類型可以分為動力元件、執(zhí)行元件和輔助元件等。在此次液壓系統(tǒng)設(shè)計過程中，將構(gòu)成作業(yè)車主要工作機(jī)構(gòu)的液壓回路分成起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、吊臂伸縮機(jī)構(gòu)和支腿收放這幾部分。其中起升機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由液壓馬達(dá)控制，吊臂伸縮機(jī)構(gòu)和上下吊臂的變幅由液壓缸控制,在此次設(shè)計中主要是對這兩部分進(jìn)行液壓設(shè)計，而支腿是用于支撐整機(jī)，同時調(diào)整整機(jī)平衡，支腿收放部分的液壓設(shè)計在此次設(shè)計中不加以考慮。 4.2液壓系統(tǒng)設(shè)計概述 液壓系統(tǒng)有傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)之分,本次設(shè)計中所說的系統(tǒng)設(shè)計主要是針對傳動系統(tǒng)設(shè)計而言,主要是確定整個高空作業(yè)車的液壓回路,以及其間主要執(zhí)行元件、控制元件等的主要尺寸和基本性能參數(shù)。其實(shí)從結(jié)構(gòu)組成和工作原理來看，傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)并無本質(zhì)上的區(qū)別，僅僅一類以傳遞動力為主，追求傳動特性的完善，其執(zhí)行元件用來驅(qū)動某個控制元件的操縱裝置（例如液壓泵、液壓馬達(dá)的變量機(jī)構(gòu)、控制閥的閥心等）而已。因此，傳動系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容和方法只需略做調(diào)整，即可直接用于控制系統(tǒng)的設(shè)計。 系統(tǒng)的設(shè)計除應(yīng)滿足主機(jī)要求的功能和性能外，還必須考慮符合質(zhì)量輕、體積小、成本低、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、使用維護(hù)方便等一般要求及工作可靠這一特別重要的要求。 系統(tǒng)設(shè)計的出發(fā)點(diǎn)，可以是充分發(fā)揮其組成元件的工作性能，也可以是著重追求其工作狀態(tài)的絕對可靠。前者著眼于效能，后者著眼于安全；實(shí)際的設(shè)計工作則常常是這兩種觀點(diǎn)不同程度的組合，考慮具體要求不同而有所側(cè)重。 4.3 設(shè)計依據(jù) 此次液壓系統(tǒng)設(shè)計以徐州海倫哲工程機(jī)械有限公司研制開發(fā) “GKZ14型高空作業(yè)車” 為模版，主要依據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊4》里液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計步驟和方法[4]，以及《起重機(jī)機(jī)設(shè)計手冊》里起重機(jī)液壓部分設(shè)計步驟和方法。 4.4 主要機(jī)構(gòu)簡述 一 高空作業(yè)工作臂 高空作業(yè)工作臂包括上臂和下臂。行駛狀態(tài)時，兩節(jié)工作臂折疊在一起，進(jìn)行高空作業(yè)時，兩節(jié)工作臂分別由上下臂油缸舉升伸展至一定角度，將工作人員送至工作位置。上臂和下臂、下臂和轉(zhuǎn)臺鉸接處設(shè)有專門的滑動軸承,保證工作臂轉(zhuǎn)動時阻力小,運(yùn)動平穩(wěn)。 二 起重工作臂 起重工作臂由基本臂和伸縮臂組成。高空作業(yè)工作臂兼做起重基本臂。伸縮臂由伸縮油缸控制，不工作時，回縮至基本臂內(nèi)部，進(jìn)行起重作業(yè)時，伸縮臂根據(jù)需要的起重幅度和起升高度進(jìn)行伸縮。 三 工作平臺（工作吊籃） 工作平臺的作用是將高空作業(yè)人員和必要的工具送至空中，并作為工作人員空中作業(yè)的場所。GKZ系列車型的工作平臺采用鋼管焊接框架結(jié)構(gòu)，周圍設(shè)有護(hù)欄，右側(cè)護(hù)欄開有側(cè)門，方便人員進(jìn)出，平臺底板采用防滑的花紋鋁板，平臺周圈下部設(shè)有護(hù)圍，防止工具和其它物品掉落。 四 液壓系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)采用定量齒輪泵供油，系統(tǒng)工作壓力為16MPa，油路中設(shè)有安全溢流閥，保證系統(tǒng)安全。 液壓系統(tǒng)通過電液比例流量閥對工作臂油缸、回轉(zhuǎn)馬達(dá)和卷揚(yáng)馬達(dá)供油，供油量大小由比例閥控制，輸出流量和負(fù)荷變化無關(guān)，可使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定的工作速度，并且能夠?qū)崿F(xiàn)無級調(diào)速。系統(tǒng)工作壓力由電磁溢流閥調(diào)定。 支腿的收放由下車多路換向閥控制，下車多路換向閥可對個支腿的進(jìn)回油分別控制，因此各支腿的伸縮量均可單獨(dú)調(diào)節(jié)，使作業(yè)車能適應(yīng)不同的路面狀況。 為了增加液壓系統(tǒng)的安全性，在下車附設(shè)了手動泵作為應(yīng)急液壓源，當(dāng)主動力源發(fā)生故障時，可用手動泵壓桿操縱手動泵收回工作臂。 五 電器系統(tǒng) 電氣系統(tǒng)包括示廊燈、警示燈、照明燈（可選件）等燈具、上臂限位系統(tǒng)、下臂限位系統(tǒng)、上下車互鎖系統(tǒng)、蜂鳴器、轉(zhuǎn)臺控制箱和吊籃控制箱等部分。 示廊燈和汽車行車燈并聯(lián)，表示該車的輪廓。警示燈為夜間工作時顯示吊籃位置，提醒過往車輛和行人。照明燈在夜間工作時起照明作用。 當(dāng)支腿油缸支起，下臂離開原始位置后，系統(tǒng)自動切斷支腿油缸的回油油路，確保高空作業(yè)時支腿油缸不會因誤操作而收回。 上、下臂限位行程開關(guān)限制上、下臂最大仰角，當(dāng)工作臂舉升至最大仰角時，行程開關(guān)自動接通蜂鳴器，提醒操作者注意，同時系統(tǒng)切斷油缸進(jìn)油路，使工作臂不能繼續(xù)舉升，但工作臂的下落不受影響。 蜂鳴器受蜂鳴器按鈕和上、下臂限位行程開關(guān)控制，在作業(yè)車開始作業(yè)及工作臂處于極限位置時起警示作用。 轉(zhuǎn)臺控制箱與吊籃控制箱的設(shè)置，使得全車即可在轉(zhuǎn)臺處操作，又可在吊籃處操作，兩處操作具有互鎖功能，不能在兩處同時對高空作業(yè)車進(jìn)行操作。 4.5 主要工作機(jī)構(gòu)液壓回路的設(shè)計 該高空作業(yè)車工作下臂兼做起重基本臂，伸縮臂由伸縮油缸控制，不工作時，回縮至基本臂內(nèi)部，進(jìn)行起重作業(yè)時，伸縮臂根據(jù)需要的起重幅度和起升高度進(jìn)行伸縮。該伸縮臂式起重機(jī)可采用單液壓缸或雙液壓缸變軸，變幅機(jī)構(gòu)由液壓馬達(dá)驅(qū)動，其液壓回路與起升機(jī)構(gòu)相同。 行駛狀態(tài)時，兩節(jié)工作臂折疊在一起，進(jìn)行高空作業(yè)時，兩節(jié)工作臂分別由上下臂油缸舉升升展至一定家度，將工作人員送至工作位置。上臂和下臂、下臂和轉(zhuǎn)臺鉸接處均設(shè)有專門的滑動軸承，保證工作臂轉(zhuǎn)動時阻力小，運(yùn)動平穩(wěn)。 液壓回路設(shè)計： 圖4.1 液壓回路 電磁換向閥：電磁換向閥借助于電磁鐵吸力推動閥心動作來改變流液流向。 平衡閥：可使運(yùn)動速度不受載荷變化的影響，保持穩(wěn)定，附加的單向閥功能，密封性好，在管路損壞或制動失靈時，可防止重物自由下落造成事故。 以下簡述動作分析過程： 因?yàn)樯舷卤鄣囊簤涸O(shè)計很相似，所以分開分析。先看左邊液壓缸的控制過程。如上圖所示，當(dāng)電磁換向閥置于左位時，油液經(jīng)過左邊單向節(jié)流閥的單向閥部分到達(dá)平衡閥，再經(jīng)過平衡閥到液壓缸的左腔，推動活塞桿向外運(yùn)動。而右腔的油液則從右邊的平衡閥到右邊的節(jié)流閥再流出。當(dāng)電磁換向閥置于右位時，油液經(jīng)右邊的單向節(jié)流閥和平衡閥到達(dá)液壓缸的右腔，推動活塞桿向左運(yùn)動，左腔的油液的經(jīng)左邊的平衡閥和單向節(jié)流閥流出。當(dāng)電磁換向閥處于中位時，液壓缸不運(yùn)動[13]。 右邊液壓缸的控制過程如上。 4.6上臂油缸的設(shè)計 設(shè)液壓缸單活塞桿雙向運(yùn)動時的負(fù)載力相同,不記執(zhí)行件質(zhì)量。液壓系統(tǒng)工作壓力為P=16MPa。 4.6.1 確定液壓缸類型和安裝方式 根據(jù)主機(jī)的運(yùn)動要求,按《機(jī)械設(shè)計手冊4》表23.6—39,選擇液壓缸類型為單桿活塞式雙作用液壓缸[4]。 下圖為單桿活塞式雙作用液壓缸示意圖： 圖4.2 液壓缸 此類液壓缸特點(diǎn)為活塞雙向運(yùn)動產(chǎn)生推、拉力?；钊谛谐探K了時不減速。 將缸體固定，活塞桿運(yùn)動，按《機(jī)械設(shè)計手冊4》表23.6—40 液壓缸的安裝方式，選擇合適的安裝方式[4]?？紤]機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)要求，上臂起升、下降時液壓缸的活塞桿進(jìn)行伸縮實(shí)現(xiàn)運(yùn)動需求。查《機(jī)械設(shè)計手冊4》表23.6-40 液壓缸的安裝 (P23-176)選擇耳環(huán)型安裝方式，這種安裝方式使液壓缸在垂直面內(nèi)可擺動,滿足上臂動作要求[4]。 4.6.2 確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸 根據(jù)主機(jī)的動力分析和運(yùn)動分析,確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸 1) 液壓缸內(nèi)徑D的計算 根據(jù)載荷力的大小和選定的系統(tǒng)壓力來計算液壓缸內(nèi)徑D 計算公式： =3.57 （4.1） 式中 --液壓缸內(nèi)徑（m）； --液壓缸推力（kM）； --選定的工作壓力（MPa）。 其中的計算過程如下： 當(dāng)高空作業(yè)車上下臂處于如下狀態(tài)時，如圖3.1.2。上臂液壓缸所受的力最大，即液壓缸具備的最大力必須大于此時的力。 圖4.3 受力分析 （4.2） 其中:--上臂自重,由計算為7.5310 。 --上臂長度，為5.950m。 --高空作業(yè)車吊籃最大承受力，由計算知為2.0。 --點(diǎn)到力的垂直距離，由計算得=1.796m。 代入公式(4.2)得: 將,代入式(3.1), 得: 按《機(jī)械設(shè)計手冊4》表23.6-33給出的缸筒內(nèi)徑尺寸系列圓整成標(biāo)準(zhǔn)值[4]。 表23.6--33 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列(摘自GB/T2348—1993) () 8 40 125 （280） 10 50 （140） 320 12 63 160 （360） 16 80 （180） 400 20 （90） 200 （450） 25 100 （220） 500 32 （110） 250 即取: 2)活塞桿直徑的計算 根據(jù)速度比的要求來計算活塞桿直徑 (4.3) 式中 --活塞桿直徑(); --液壓缸直徑(); --速度比 --活塞桿的縮入速度; --活塞桿的伸出速度。 此處，取液壓缸的往復(fù)運(yùn)動速度比為1.46,由《機(jī)械設(shè)計手冊4》表23.6-57(P23-191)[4]查得: (4.4) 將代入式(4.4) 得: 查《機(jī)械設(shè)計手冊4》表23.6-34 液壓缸活塞桿外徑尺寸系列（摘自GB/T2348-1993）[4] 表23.6—34 液壓缸活塞桿外徑尺寸系列 (摘自GB/T 2348—1993) () 4 20 56 160 5 22 63 180 6 25 70 200 8 28 80 220 10 32 90 250 12 36 100 280 14 40 110 320 16 45 125 360 18 50 140 取液壓缸活塞桿外徑尺寸如下： 。 3)液壓缸行程的確定 由于上下臂工作狀態(tài)最大夾角為,如下圖所示： 圖4.4 上下臂夾角示意圖 上下臂鉸點(diǎn)位置如上所示,代入數(shù)據(jù)可求出線段的長度,由此長度計算上臂油缸的最大行程,計算過程如下: 查《機(jī)械設(shè)計手冊4》表23.6-35 液壓缸活塞行程第一系列()[4]。 表23.6—35 液壓缸活塞行程第一系列()摘自(GB2349—1980) 25 50 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 4000 由以上條件取S值如下: 。 4)液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算 (1)缸筒壁厚的計算 按薄臂筒計算: （4.5） 式中 --液壓缸缸筒厚度(); --試驗(yàn)壓力()。取，即，。 --液壓缸內(nèi)徑（m）； --剛體材料的許用應(yīng)力（），取。 代入式（3.5）中，得： （2）缸體外徑的計算 (4.6) 代入數(shù)據(jù)得: 查《機(jī)械設(shè)計手冊4》表23.6-60(P23-192)圓整液壓缸外徑為105[4]。 （3）流量的計算 由原始數(shù)據(jù)得,上臂的變幅時間小于等于40,且由上面計算可知液壓缸活塞桿的行程為1000,則,液壓缸活塞桿運(yùn)動的最小速度[13]。 查《機(jī)械設(shè)計手冊4》表23.4知:,取最大為0.12。即，液壓缸活塞桿運(yùn)動的最大速度為： 則液壓缸流量 4.7下臂油缸的設(shè)計計算 設(shè)液壓缸單活塞桿雙向運(yùn)動時的負(fù)載力相同,不記執(zhí)行件質(zhì)量。液壓系統(tǒng)工作壓力為P=16MPa。 4.7.1 確定液壓缸類型和安裝方式 根據(jù)主機(jī)的運(yùn)動要求,按《機(jī)械設(shè)計手冊4》表23.6—39,選擇液壓缸類型為單桿活塞式雙作用液壓缸。此類液壓缸特點(diǎn)為活塞雙向運(yùn)動產(chǎn)生推、拉力。活塞在行程終了時不減速。 與上一個液壓缸相似，查《機(jī)械設(shè)計手冊4》表23.6-40 液壓缸的安裝 (P23-176)選擇耳環(huán)型安裝方式[4]，這種安裝方式使液壓缸在垂直面內(nèi)可擺動,滿足下臂動作要求。 4.7.2確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸 根據(jù)主機(jī)的動力分析和運(yùn)動分析,確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸: 1) 液壓缸內(nèi)徑D的計算 根據(jù)載荷力的大小和選定的系統(tǒng)壓力來計算液壓缸內(nèi)徑D 計算公式： =3.57 （4.7） 式中 --液壓缸內(nèi)徑（m）； --液壓缸推力（kM）； --選定的工作壓力（MPa）。 其中的計算過程如下： 當(dāng)高空作業(yè)車上下臂處于如下狀態(tài)時，如圖3.2.1。上臂液壓缸所受的力最大。此時，上下臂夾角為，下臂水平放置，上臂抬起與下臂成夾角。 圖4.5 受力分析 把上下臂當(dāng)成一個整體，將所受力對點(diǎn)取矩[9]，得： （4.8） 其中: --上臂自重,由計算為7.5310。 --高空作業(yè)車吊籃最大承受力，由計算知為2.0。 --下臂自重,由計算知其值是。 --點(diǎn)到力的垂直距離。 --點(diǎn)到上臂重力的垂直距離。 --點(diǎn)到下臂重力的垂直距離。 --最大起重量，由計算得。 --點(diǎn)到力的垂直距離，為5.6。 已知上下臂夾角為，上臂長為5.950,下臂長為5.6,且已知上下臂上各鉸點(diǎn)位置,通過計算得: ; 。 其中為點(diǎn)到力的垂直距離，計算過程如下所示： 已知尺寸如下圖所標(biāo)示[18]。 圖4.6 由此計算得: 。 將所得數(shù)據(jù)代入公式(4.8)得: 將,代入式(4.7), 得: 按《機(jī)械設(shè)計手冊4》表23.6-33(P23-173)給出的缸筒內(nèi)徑尺寸系列圓整成標(biāo)準(zhǔn)值。 即?。? 。 2)活塞桿直徑的計算 根據(jù)速度比的要求來計算活塞桿直徑 (4.9) 式中 --活塞桿直徑(); --液壓缸直徑(); --速度比 --活塞桿的縮入速度; --活塞桿的伸出速度。 此處，取液壓缸的往復(fù)運(yùn)動速度比為1.46,由《機(jī)械設(shè)計手冊4》表23.6-57(P23-191)[4]查得: (4.10) 將代入式(3.4) 得: 查《機(jī)械設(shè)計手冊4》表23.6-34 液壓缸活塞桿外徑尺寸系列（摘自GB/T2348-1993）[4]取液壓缸活塞桿外徑尺寸如下： 3)液壓缸行程S的確定 首先計算下臂升至最大角時，下臂鉸點(diǎn)與底盤鉸點(diǎn)之間的距離[10]。 如下圖所示： 圖4.7 如上圖(3.2.3)所示，由計算得下臂升至最大角時，下臂鉸點(diǎn)與底盤鉸點(diǎn)之間的距離為：。 查《機(jī)械設(shè)計手冊4》表23.6-35 液壓缸活塞行程第一系列(),由以上條件取S值如下: 。 4)液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算 (1)缸筒壁厚的計算[4] 按薄臂筒計算: （4.11） 式中 --液壓缸缸筒厚度(); --試驗(yàn)壓力()。取，即，。 --液壓缸內(nèi)徑（m）； --剛體材料的許用應(yīng)力（），取。 代入式（3.5）中，得： （2）缸體外徑的計算 (4.12) 代入數(shù)據(jù)得: 查《機(jī)械設(shè)計手冊4》表23.6-60(P23-192)取液壓缸外徑為200[4]。 （3）流量的計算 由原始數(shù)據(jù)得,下臂的變幅時間小于等于40,且由上面計算可知液壓缸活塞桿的行程為800,則,液壓缸活塞桿運(yùn)動的最小速度[13]。 查《機(jī)械設(shè)計手冊4》表23.4知:,取最大為。即，液壓缸活塞桿運(yùn)動的最大速度為： 則液壓缸流量 結(jié)論 本設(shè)計是對高空作業(yè)車上車機(jī)構(gòu)的設(shè)計，通過功用分析，機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析，對上車機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，尺寸確定，強(qiáng)度校核，在嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠嬎愕幕A(chǔ)上，對液壓系統(tǒng)進(jìn)行分析，對液壓元件科學(xué)選用，設(shè)計液壓系統(tǒng)。高空作業(yè)車的設(shè)計關(guān)鍵在于強(qiáng)度校核，這是安全的前提，液壓系統(tǒng)要可靠的使用壽命。高空作業(yè)車普遍用于高空作業(yè)，可靠地設(shè)計是安全的重要保障！ 在設(shè)計過程中，起重機(jī)構(gòu)與高空作業(yè)機(jī)構(gòu)結(jié)合在一起，相互制約又相互獨(dú)立。高空作業(yè)機(jī)構(gòu)的下臂作為起重機(jī)構(gòu)的基本臂，兩機(jī)構(gòu)的動作又相互獨(dú)立。在液壓系統(tǒng)設(shè)計過程中，各個動作由不同的執(zhí)行元件來控制。同時又在系統(tǒng)中加入安全控制部分，例如安全閥的加入，當(dāng)回路中壓力過大時可使油液溢流，使整個系統(tǒng)中壓力維持恒定。手動換向閥的加入，在系統(tǒng)油路出現(xiàn)問題時可以直接按動手柄切斷油路，使機(jī)構(gòu)停止動作，防止事故的發(fā)生。 今后要扎實(shí)掌握所學(xué)知識，運(yùn)用科學(xué)的運(yùn)算，設(shè)計出高強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)優(yōu)化的工程產(chǎn)品，要深入實(shí)踐，觀看高空作業(yè)車產(chǎn)品，要認(rèn)真翻閱和查找相關(guān)設(shè)計資料，制定科學(xué)的設(shè)計計劃，踏實(shí)完成設(shè)計任務(wù)。尤其是工程圖的繪制要愈加細(xì)心！ 致謝 參考文獻(xiàn) [1].周秋等,現(xiàn)代工程機(jī)械應(yīng)用技術(shù)，國防科技人學(xué)出版社，2001年。 [2].單斗液壓挖掘機(jī)第二版、同濟(jì)大學(xué)主編，中國建筑工業(yè)出版社1986年12月。 [3].曹善華等,單斗挖掘機(jī)，機(jī)械工業(yè)出版社，1989年11月。 [4].機(jī)械設(shè)計手冊編委會,機(jī)械設(shè)計手冊4,機(jī)械工業(yè)出版社,2004年8月。 [5].計算機(jī)輔助設(shè)計，機(jī)械工業(yè)出版社，1994年10月。 [6].西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理教研室編，機(jī)械設(shè)計，高等教育出版社，1984年。 [7].芮豐1YM128 型自動卷染機(jī)液壓比例系統(tǒng)液壓氣動與密封,1999(6)。 [8].陳忠強(qiáng),芮豐1 A10VSO 變量泵節(jié)能技術(shù)及應(yīng)用流體傳動及控制,2004(6)。 [9].何存興,液壓元件華中工學(xué)院，機(jī)械工業(yè)出版社，1984年10月。 [10].黎啟柏等：液壓元拌手冊，冶金工業(yè)出版社，機(jī)械工業(yè)出版社，2000年。 [11].機(jī)械工程師手冊，機(jī)械工業(yè)出版社，2000年5月。 [12]. 機(jī)械設(shè)計手冊編委會,機(jī)械設(shè)計手冊3,機(jī)械工業(yè)出版社,2004年8月。 [13].王積偉等，液壓與氣壓傳動第二版，機(jī)械工業(yè)出版社，2005年。 [14].