1、II 摘 要 高空作业车是用来运送工作人员和工作装备到指定高度进行作业的特种车辆，是将高 空作业装置安装在汽车底盘上组成的。高空作业装置包括工作臂、回转平台、副车架、工 作斗、液压系统和操纵装置等。现在的高空作业装置具有操作平顺、工作稳定、自动调速、 安全可靠等优点，大大提高了空中作业的工作效率。高空作业车是利用汽车底盘作为行走 机构，具有汽车的行驶通过性能，机动灵活，行驶速度高，可快速转移，转移到作业场地 后能迅速投入工作，因此被越来越多的应用在工程建设、工业安装、设备检修、物业管理、 航空、船舶、石化、电力、影视、市政、园林等许多行业，是近几年来国内发展最快的专 用汽车产品之。 关键词:
2、高空作业车；液压系统；泵站ABSTRACT Aerial word truck is used to transport personel and equipment to the designated special vehicle height work, is the aerial device installed in the automobile chasis. Aerial device comprises a working arm, rotating platform, side frame, basket, hydraulic system and control devic
3、e. Aerial device now has the advantages that the operation is smooth, stable operation, automatic control, safe and reliable, greatly improving the working eficiency of the air. Aerial vehicle is the automobile chassis as a running mechanism, has the vehicle performance, flexible, high speed, fast t
4、ransfer, transfer to the job site to work quickly, so it is more and more used in many industry construction, industrial installation, equipment maintenance, property management, aviation, ships, petrochemical, electricity, television, municipal, gardens, is one of the most rapid development in rece
5、nt years of dedicated automotive products. Keywords :operating vehicle height hydraulic system Pump stationsV 目录 摘 要.错误！未定义书签。 Abstract.错误！未定义书签。 目 录.错误！未定义书签。 1 绪论.1 1.1 引 言1 1.2 高空作业车的发展概况2 1.2.1 概况2 1.2.2 国外趋势与动向.3 1.3 国内现状、差距与如何提高的方法4 1.3.1 现状4 1.3.2 差距4 1.4 液压传动概况.5 1.4.1 液压传动的定义.5 1.4.2 液压传动的发
6、展概况5 1.4.3 液压传动系统的组成.5 1.4.4 液压传动的优缺点.6 1.4.5 液压系统的设计步骤与设计要求.6 1.5 课题简介.9 1.5.1选题的必要性.9 1.5.2 课题主要研究的内容及目的10 2 设计要求11 2.1 总体设计要求11 2.2 动作要求11 2.3 技术性能要求11 3 确定设计方案.12 3.1 总体设计方案12 3.2 确定执行元件的形式.12 3.3 液压系统的设计步骤.12 3.4 整体设计结构图12 3.5 液压系统13 3.5.1 液压系统工作原理14 3.5.2 液压系统原理图15 4 液压系统计算.16 4.1 液压缸的设计计算.16
7、4.1.1 液压缸的最大载荷16 4.1.2 确定系统工作压力214.1.3 液压缸的内径计算21 4.1.4 液压缸缸筒壁厚和外径计算21 4.1.5 液压缸活塞杆直径23 4.1.6 液压缸活塞杆强度校核24 4.1.7 液压缸活塞杆稳定性校核25 4.1.8 液压缸的工作压力27 4.1.9 液压缸的流量27 4.1.10 液压缸选择.28 4.2 液压泵的选择.28 4.2.1 计算液压泵的流量28 4.2.2 计算液压泵的压力29 4.2.3 选择液压泵29 4.3 电动机的选择30 4.4 管路的选择31 4.5 其他辅助元件的选择32 4.5.1 虑油器32 4.5.3 油箱33
8、 5 阀板的设计35 5.1 阀的集成形式.35 5.1.1 有管集成35 5.1.2 无管集成35 5.2 无管集成液压控制装置的设计流程.35 5.3阀块的设计.36 5.3.1 整体设计方案36 5.3.2 阀块的设计36 6 泵站设计42 6.1 泵站概述.42 6.2 泵站设计目的.42 6.3 泵站的连接和安装方式.42 6.3.1 液压泵的安装方式42 6.3.2 电动机与液压泵的连接方式43 6.4 防震降噪措施.43 7 结论与展望.44 7.1结论.44 7.2展望.44 致谢.44 参考文献.441 绪论 1.1 引 言 高空作业车是用来运送工作人员和工作装备到指定高度进
9、行作业的特种车辆，是将高 空作业装置安装在汽车底盘上组成的。高空作业装置包括工作臂、回转平台、副车架、工 作斗、液压系统和操纵装置等。现在的高空作业装置具有操作平顺、工作稳定、自动调速、 安全可靠等优点，大大提高了空中作业的工作效率。高空作业车是利用汽车底盘作为行走 机构，具有汽车的行驶通过性能，机动灵活，行驶速度高，可快速转移，转移到作业场地 后能迅速投入工作，因此被越来越多的应用在工程建设、工业安装、设备检修、物业管理、 航空、船舶、石化、电力、影视、市政、园林等许多行业，是近几年来国内发展最快的专 用汽车产品之一。 高空作业 车按工作臂的 型式， 有四种基 本型式，分别 为：垂直升降 式
10、、 折叠臂式、 伸缩 臂式和混合臂 式。 垂直升降式 高空作业车的 升降机构只能 在垂直方向上 进行运动。 它的 主要特点是结 构简单， 承载能 力强， 但作业范 围小， 作业高度 低， 这种结构型式应用比较少。 折叠臂式高空作业车工作臂之间的连接全部采用铰接型式， 所以国外又把它叫做铰接式高空作业车。折叠臂高空作业车结构适合于较低作业高度的车 型，如要加大作业高度，必然要增加臂长或增加工作臂数量，增加臂长会使作业车体积庞 大，降低灵活性；增加工作臂数量会造成操作繁琐，安全性降低。伸缩臂式的高空作业车 在行驶状态时，工作臂缩回套叠，工作时伸出，可以有效增大作业高度，同时具有工作效 率高、操作简
11、单、动作平稳等特点。混合臂式高空作业车工作臂之间既有铰接，也有伸缩，是折叠臂式和伸缩臂式高空作业车的结合， 它综合了两种结构型式的优点， 工作性能最好， 但结构也最为复杂。 1.2 高空作业车的发展概况 1.2.1 概况 高空作业机械是在工程起重机械基础上发展起来的产业系统，只有二十几年的历史。 尽管我国在高空作业车设计制造上取得了一些成绩，但是国内生产制造的高空作业机械同 国外同类型高空作业机械产品相比仍有一定差 ,主要表现为技术含量低、大型的较少、结 构笨重、作业时微动性能差等问题。高空作业车在世界上已有近四十年的发展历史，现已 形成一个完整的专用产品研发、生产体系。如美国的CROVE(格
12、洛夫)、GENIE(吉尼)、英 国的COLES (西蒙)， 意大利的RICO (利高)，芬兰的BRONTO(布朗托)公司等，并且它们 各有侧重，如BRONTO侧重于高空消防车系列，COLES侧重于车载高空作业平台等。高空 作业车发展到现在，其作业高度最高已到达72m(BRONTO公司生产)，作业车的可靠性、 安全性、舒适性、操作方便和简单的直接性等方面都有较大提高，而且随着电子计算机的 普及和发展以及机、电、液一体化研究的进展，国外各大公司竞相采用电脑(电子)操控系 统，提高整机性能，减少整机液压元件的使用，减小整机体积及重量，提高操控的灵敏度。 在我国，虽然对高空作业车的研制、生产起步较晚，
13、但是随着我国经济的快速发展， 高空作业车的使用面、服务领域不断扩大，现正处于较快的发展阶段，特别是各生产厂家 积极引进和消化国外先进技术，开发新品种，提高产品技术和质量水平，已有部分达到或 接近国际同类产品的水平。如浦沅集团公司已能生产作业高空6m到60m共12种规格近30个 品种的高空作业车，杭州园林机械厂引进日本先进技术和管理经验，在近几年内开发出适 合国内用户需要的l0多个新品种，能生产26m 内的各种绝缘及通用高空作业车，形成年产 350台以上的生产能力，占有国内中小高度高空作业车市场50左右的份额，并有部分产 品出口；抚顺起重机总厂锦州重型机械股份有限公司和徐州重型机械厂针对国内大高
14、度消 防救援作业车依赖进口状况，先后开发了30m 以上的高空消防作业车，产销良好，深受用 户欢迎；徐工集团生产非常适合路灯、隧道维护使用的20m 以内的高空作业车，并完成了 53m大高度高空消防车的研制。有关专家预测，我国高空作业车在未来几年仍将保持较高 的产销增长率，特别是大中城市基础设施建设和维护等方面的需求增长更快。 然而现阶段我国高空作业车发展中还存在许多问题：1、大多数厂家产品单一，型号 老化，产量小，企业规模小；2、部分企业技术创新能力较差，技术储备明显不足，市场 经营范围窄，企业效益差；3、国内基础材料的质量参差、研发水平又较低，基础零部件 配套水平较差，许多原材料依赖进口；4、
15、基础零部件配套厂家少，规格品种少，产品质 量、性能可靠性不高，不稳定；5、专业化、机械化生产水平低，工艺落后，装配水平较 低；6、主机(底盘)型号单一，不能满足生产厂的组装要求，直接影响新产品的开发；7、 产品的售后服务水平较差，缺乏专业的检测和维修设备，维修人员专业技能不足，未形成 善的售后服务体系；8、对高空作业车等专用车的管理上，有关政策滞后，不利于特种高 空作业车的小批量改装、生产。为了适应我国高空作业车发展的需求，笔者认为，要着眼于长远目标，走规模化、标 准化、集约化、产品配套化、系列化的道路；要尽快地培养高素质的专业人才，要建立一 套适合国际标准的生产体系和质量体系， 在高空作业机
16、械国际标准化组织(TC214)已有的 标准范围之外，建立适合我国的标准化质量体系，以防止国外技术垄断；各厂家要做到强 强联合，在研发上与高校及专业研究机构联合研发，加快相关产品的研制和研究成果的生 产转化，提高产品质量，避免各自为营的现象；要能带动国内基础零件配套产品的发展， 使之形成完整的生产体系、配套体系，同时，形成几家在技术力量、产品质量、人才储备 上能达到国际先进水平的配套件生产厂家。 尤其在现阶段， 笔者认为要优先做好以下产品和技术的研发：l、建筑用自行式作业 平台和蜘蛛式作业平台；2、带电作业(10KV 以上)的绝缘高空作业车；3、25m 以上多功 能消防救援高空作业车；4、室内外
17、轻型作业平台；5、大作业幅度平台及新型多功能高空 作业车；6、高空作业机械的自动控制和安全保护技术的研制；7、机、电、液一体化技术 在高空作业车上的应用。 1.2.2 国外趋势与动向 国外高空作业机械属新兴行业，是在工程起重机械基础上发展起来的高新技术产业系 统，只有二十几年的历史。目前，专业生产高空作业机械的公司比较少。近年来，由于汽 车起重机销售量下降及市场平淡，一批汽车起重机制造公司，相继发展高空作业机械，但 总计年产量仍不能满足市场需求，正处于发展时期。 国外 高 空 作业机械，发展迅速，技术水平不断提高。工业发达国家，一般都有专 门的跨国公司和集团主营和兼营高空作业机械， 如美国GR
18、OVE公司(格鲁夫)和GENIE(吉尼 公司)、英国COLES公司、STMON公司(西蒙)、意大利RICO(利高)、芬兰BRONTO公司(波 浪涛公司)、日本的多田野和爱知株式会社等。高空作业机械的底盘分通用型和专用型，采 用通用汽车底盘的高空作业机械，机动灵活，能快速转移，作业高度较高，采用专用底盘 的高空作业机械，即自行式高空平台车，适用于固定场所作业，具有微动行驶，扩大作业 半径等特点。 为了满足实际工程的需要，高空作业车的作业高度越来越高，随之作业半径也越来越 大。如西蒙公司S600高度已达62 m、芬兰BROTO公司产品最高己达72 m，自命为“天梯”， 高空作业车的下车、工作斗均采
19、用微机进行操纵。 操作越来越简单可靠，自动化程度不断提高。如GENIE吉尼公司)的自行式直臂式高 空作业车、自行式曲臂式高空作业车、自行式剪型高空作业车。由于采用自动化控制，高 空作业车的微动性能好，定位也来越来越准确。 但根据不同的工况条件，考虑到造价等原因，拖动式和手动式很有实用价值，目前在 一些场所仍被广泛使用。此类高空作业车有拖动式曲臂高空作业车和手动式物料升降机。 高空作业车的发展主要动向是实现六化、三性，以提高高空作业机械的适用性。六化: 即液压化、最优化(采用计算机辅助设计)、轻量化(采用高强度材料、减轻构件重量)、机电 液一体化(如安全保护、报警装置等)、通用化、系列化。三性:
20、可靠性、安全性和舒适性。 为了满足高层建筑的复杂情况，要求人们不断改进举高车，以适应施工、灭火等需要，以及举高车制造公司间日趋激烈的竞争，促进了举高车技术的发展。新技术的采用，使发 达国家80年代的举高车在性能和安全上有较大的提高，这主要体现在三个方面: (1) 在公安消防上，提高救生和灭火能力。在80年代，发达国家通过改进举高消防车的臂 架结构和液压系统，使其救人和灭火能力有了大幅度的提高。登高平台消防车，70年代的 最大工作高度是40m, 80年代后期，芬兰波浪涛公司又推出67.5m的登高平台消防车，而且 这两种车的登高平台载重能力达450比，显著地提高了救生能力。 (2 )提高应付不利环
21、境的能力。在高层建筑火场上或在施工现场上，有时会遇到地面不平、 场地狭窄等情况。如何在这些不利情况下使举高车充分发挥救生和灭火能力或载人施工的 能力，也是举高车新技术开发的主要方向之一。在这方面比较突出的日本森田泵公司，在 新一代云梯消防车上采用了电子计算机调平技术。 (3) 提高安全性。如在80年代德国的马基路斯、麦茨、森田和芬兰的波浪涛公司等纷纷采 用了靠电子计算机控制举高消防车的支腿梯架的操作和显示等技术，这种技术提高了云梯 操作自动化程度，从而避免了因操作人员的失误而导致的危险。 1.3 国内现状、差距与如何提高的方法 国内高空作业机械发展刚刚起步，只有十几年的发展历史，虽然起步晚，由
22、于高空作 业机械制造企业的努力，已逐步走向稳定的发展轨道。 1.3.1 现状 我国高空作业机械的生产于20世纪70年代末开始起步，发展较快， 目前生产经营企 业已由原来的几家迅速增加到40余家， 其中与国外合资或合作生产的企业有5家。 根据2004 年和2005年中国工程机械年鉴，2003年高空作业机械工业总产值为32139万元，生产 各类高空作业平台1906台，高空作业车740台；2004年高空作业机械工业总产值为36340万 元，生产各类高空作业平台2500台，高空作业车800台。行业几个骨干企业通过近几年的 技术改造，其生产规模不断扩大，形成了各自特色的产品系列，基本能满足国内市场高空
23、作业机械的需要，企业的各项主要经济指标逐步上升，经济效益也逐年提高。从 80 年 代 开始抚顺起重机总厂、武汉起重机厂、四川度岩机械厂、四川长江起重机有限责任公司、 杭州园林机械厂、北京攀尼高空作业车有限公司、徐州重型机械厂等开始着手研制高空作 业车和登高平台消防车，投放市场。抚顺市起重机总厂生产的CDZ32型登高平台消防车已 出口泰国。最近四川长江起重机有限责任公司，研制的QZC5120JGKS25型高空作业车是最 近向推向市场的一种新产品。该产品采用现代设计手段设计，填补了国内25m伸缩臂式高 空作业车的空白。 1.3.2 差距 尽管我国在高空作业车设计制造上取得了一些成绩，但是国内生产制
24、造的高空作业机 械同国外同类型高空作业机械产品相比仍有一定差距，主要表现为技术含量低、大型的较 少、结构笨重、作业时微动性能差等问题。在开发研制过程中，应采取有效措施、试验研 究，逐项加以解决，以缩小差距。同时对目前存在的技术关键，有待于组织力量攻关解决， 其关键是电液比例操纵、微动性能问题，支腿调平技术问题，数显微机自动程序控制以及 机电航天、导弹发射等。综上所述，在目前的高空作业车的生产水平上，改进高空作业车的工作性能，开发研 制机动灵活、技术含量高安全、可靠的高空作业机械具有重大的意义。 1.4 液压传动概况 1.4.1 液压传动的定义 一部完整的机器是由原动机、传动机构及控制部分、工作
25、机(含辅助装置)组成。原动 机包括电动机、内燃机等。工作机即完成该机器之工作任务的直接工作部分，如剪床的剪 刀，车床的刀架、车刀、卡盘等。由于原动机的功率和转速变化范围有限，为了适应工作 机的工作力和工作速度变化范围较宽，以及其它操纵性能的要求，在原动机和工作机之间 设置了传动机构，其作用是把原动机输出功率经过变换后传递给工作机。 传动机构通常分为机械传动、电气传动和流体传动机构。流体传动是以流体为工作介 质进行能量转换、传递和控制的传动。它包括液压传动、液力传动和气压传动。 液压传动和液力传动均是以液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式。液压传动 主要是利用液体的压力能来传递能量；而液力传
26、动则主要是利用液体的动能来传递能量。 由于液压传动有许多突出的优点，因此，它被广泛地应用于机械制造、工程建筑、石油化 工、交通运输、军事器械、矿山冶金、轻工、农机、渔业、林业等各方面。同时，也被应 用到航天航空、海洋开发、核能工程和地震预测等各个工程技术领域。 1.4.2 液压传动的发展概况 液压传动相对于机械传动来说，它是一门新学科，从17世纪中叶帕斯卡提出静压传动 原理，18世纪末英国制成第一台水压机算起，液压传动已有23百年的历史，只是由于 早期技术水平和生产需求的不足，液压传动技术没有得到普遍地应用。随着科学技术的不 断发展，对传动技术的要求越来越高，液压传动技术自身也在不断发展，特别
27、是在第二次 世界大战期间及战后，由于军事及建设需求的刺激，液压技术日趋成熟。 第二次世界大战前后，成功地将液压传动装置用于舰艇炮塔转向器，其后出现了液压 六角车床和磨床，一些通用机床到本世纪30 年代才用上了液压传动。第二次世界大战期 间，在兵器上采用了功率大、反应快、动作准的液压传动和控制装置，它大大提高了兵器 的性能，也大大促进了液压技术的发展。战后，液压技术迅速转向民用，并随着各种标准 的不断制订和完善及各类元件的标准化、规格化、系列化而在机械制造，工程机械、农业 机械、汽车制造等行业中推广开来。近30年来，由于原子能技术、航空航天技术、控制 技术、材料科学、微电子技术等学科的发展，再次
28、将液压技术推向前进，使它发展成为包 括传动、控制、检测在内的一门完整的自动化技术，在国民经济的各个部门都得到了应用， 如工程机械、数控加工中心、冶金自动线等。采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工 业水平的重要标志之一。 1.4.3 液压传动系统的组成 液压传动是以液体作为工作介质来进行工作的，一个完整的液压传动系统由以下几部 分组成： (l) 液压泵(动力元件)：是将原动机所输出的机械能转换成液体压力能的元件，其作用是 向液压系统提供压力油，液压泵是液压系统的心脏。(2) 执行元件：把液体压力能转换成机械能以驱动工作机构的元件，执行元件包括液压 缸和液压马达。 (3) 控制元件：包括压力、方
29、向、流量控制阀，是对系统中油液压力、流量、方向进行 控制和调节的元件。如换向阀15即属控制元件。 (4) 辅助元件：上述三个组成部分以外的其它元件，如管道、管接头、油箱、滤油器等 为辅助元件。 1.4.4 液压传动的优缺点 1、液压传动系统的主要优点 液压传动与机械传动、电气传动相比有以下主要优点： (1) 在同等功率情况下，液压执行元件体积小、重量轻、结构紧凑。例如同功率液压马 达的重量约只有电动机的1/6左右。 (2) 液压传动的各种元件，可根据需要方便、灵活地来布置； (3) 液压装置工作比较平稳，由于重量轻，惯性小，反应快，液压装置易于实现快速启 动、制动和频繁的换向； (4) 操纵控
30、制方便，可实现大范围的无级调速(调速范围达2000：1)，它还可以在运行 的过程中进行调速； (5) 一般采用矿物油为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长； (6) 容易实现直线运动； (7) 既易实现机器的自动化，又易于实现过载保护，当采用电液联合控制甚至计算机控 制后，可实现大负载、高精度、远程自动控制。 (8) 液压元件实现了标准化、系列化、通用化，便于设计、制造和使用。 2、液压传动系统的主要缺点 (1)液压传动不能保证严格的传动比，这是由于液压油的可压缩性和泄漏造成的。 (2)工作性能易受温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。 (3)由于流体流动的阻力损失和泄漏
31、较大，所以效率较低。如果处理不当，泄漏不仅污染 场地，而且还可能引起火灾和爆炸事故。 (4)为了减少泄漏，液压元件在制造精度上要求较高，因此它的造价高，且对油液的污染 比较敏感。 总的说来，液压传动的优点最突出的，它的一些缺点有的现已大为改善，有的将随着 科学技术的发展而进一步得到克服。 1.4.5 液压系统的设计步骤与设计要求 液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系统的设计要同主机的总体设计 同时进行。着手设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压 传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的 液压传动系统。 1、设计步骤 液
32、压系统的设计步骤并无严格的顺序，各步骤间往往要相互穿插进行。一般来说，在明确设计要求之后，大致按如下步骤进行。 1）确定液压执行元件的形式； 2）进行工况分析，确定系统的主要参数； 3）制定基本方案，拟定液压系统原理图； 4）选择液压元件； 5）液压系统的性能验算； 6）绘制工作图，编制技术文件。 2、明确设计要求 设计要求是进行每项工程设计的依据。 在制定基本方案并进一步着手液压系统各部分设 计之前，必须把设计要求以及与该设计内容有关的其他方面了解清楚。 1）主机的概况：用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布局等； 2）液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此联锁关系如何； 3）液压驱动机构的
33、运动形式，运动速度； 4）各动作机构的载荷大小及其性质； 5）对调速范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求； 6）自动化程序、操作控制方式的要求； 7）对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求； 8）对效率、成本等方面的要求。 3、制定基本方案和绘制液压系统图 （1）制定基本方案 1）制定调速方案 液压执行元件确定之后，其运动方向和运动速度的控制是拟定液压回路的核心问题。 方向控制用换向阀或逻辑控制单元来实现。对于一般中小流量的液压系统，大多通过 换向阀的有机组合实现所要求的动作。对高压大流量的液压系统，现多采用插装阀与先导 控制阀的逻辑组合来实现。 速度控制通过改变液压执行元件输入或输
34、出的流量或者利用密封空间的容积变化来 实现。相应的调整方式有节流调速、容积调速以及二者的结合容积节流调速。 节流调速一般采用定量泵供油，用流量控制阀改变输入或输出液压执行元件的流量来 调节速度。此种调速方式结构简单，由于这种系统必须用闪流阀，故效率低，发热量大， 多用于功率不大的场合。 容积调速是靠改变液压泵或液压马达的排量来达到调速的目的。其优点是没有溢流损 失和节流损失，效率较高。但为了散热和补充泄漏，需要有辅助泵。此种调速方式适用于 功率大、运动速度高的液压系统。 容积节流调速一般是用变量泵供油，用流量控制阀调节输入或输出液压执行元件的流 量，并使其供油量与需油量相适应。此种调速回路效率
35、也较高，速度稳定性较好，但其结 构比较复杂。 节流调速又分别有进油节流、 回油节流和旁路节流三种形式。 进油节流起动冲击较小，回油节流常用于有负载荷的场合，旁路节流多用于高速。 调速回路一经确定，回路的循环形式也就随之确定了。 节流调速一般采用开式循环形式。在开式系统中，液压泵从油箱吸油，压力油流经系 统释放能量后，再排回油箱。开式回路结构简单，散热性好，但油箱体积大，容易混入空 气。 容积调速大多采用闭式循环形式。闭式系统中，液压泵的吸油口直接与执行元件的排 油口相通，形成一个封闭的循环回路。其结构紧凑，但散热条件差。 2）制定压力控制方案 液压执行元件工作时，要求系统保持一定的工作压力或在
36、一定压力范围内工作，也有 的需要多级或无级连续地调节压力，一般在节流调速系统中，通常由定量泵供油，用溢流 阀调节所需压力，并保持恒定。在容积调速系统中，用变量泵供油，用安全阀起安全保护 作用。 在有些液压系统中，有时需要流量不大的高压油，这时可考虑用增压回路得到高压， 而不用单设高压泵。液压执行元件在工作循环中，某段时间不需要供油，而又不便停泵的 情况下，需考虑选择卸荷回路。 在系统的某个局部，工作压力需低于主油源压力时，要考虑采用减压回路来获得所需 的工作压力。 3）制定顺序动作方案 主机各执行机构的顺序动作，根据设备类型不同，有的按固定程序运行，有的则是随 机的或人为的。工程机械的操纵机构
37、多为手动，一般用手动的多路换向阀控制。加工机械 的各执行机构的顺序动作多采用行程控制，当工作部件移动到一定位置时，通过电气行程 开关发出电信号给电磁铁推动电磁阀或直接压下行程阀来控制接续的动作。行程开关安装 比较方便，而用行程阀需连接相应的油路，因此只适用于管路联接比较方便的场合。 另外还有时间控制、压力控制等。例如液压泵无载启动，经过一段时间，当泵正常运 转后，延时继电器发出电信号使卸荷阀关闭，建立起正常的工作压力。压力控制多用在带 有液压夹具的机床、挤压机压力机等场合。当某一执行元件完成预定动作时，回路中的压 力达到一定的数值，通过压力继电器发出电信号或打开顺序阀使压力油通过，来启动下一
38、个动作。 4）选择液压动力源 液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵。节流调速系统一 般用定量泵供油，在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需油量，多 余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。容积调速系统多 数是用变量泵供油，用安全阀限定系统的最高压力。 为节省能源提高效率，液压泵的供油量要尽量与系统所需流量相匹配。对在工作循环 各阶段中系统所需油量相差较大的情况，一般采用多泵供油或变量泵供油。对长时间所需 流量较小的情况，可增设蓄能器做辅助油源。油液的净化装置是液压源中不可缺少的。一般泵的入口要装有粗过滤器，进入系统的 油液根据被保护
39、元件的要求， 通过相应的精过滤器再次过滤。 为防止系统中杂质流回油箱， 可在回油路上设置磁性过滤器或其他型式的过滤器。根据液压设备所处环境及对温升的要 求，还要考虑加热、冷却等措施。 （2）绘制液压系统图 整机的液压系统图由拟定好的控制回路及液压源组合而成。 各回路相互组合时要去掉重 复多余的元件，力求系统结构简单。注意各元件间的联锁关系，避免误动作发生。要尽量 减少能量损失环节。提高系统的工作效率。 为便于液压系统的维护和监测，在系统中的主要路段要装设必要的检测元件（如压力 表、温度计等）。 大型设备的关键部位，要附设备用件，以便意外事件发生时能迅速更换，保证主要连 续工作。 各液压元件尽量
40、采用国产标准件，在图中要按国家标准规定的液压元件职能符号的常 态位置绘制。对于自行设计的非标准元件可用结构原理图绘制。 系统图中应注明各液压执行元件的名称和动作，注明各液压元件的序号以及各电磁铁 的代号，并附有电磁铁、行程阀及其他控制元件的动作表。 1.5 课题简介 本课题的目的是通过对折叠臂高空作业车各项技术的研究，设计一种折叠臂型式的高 空作业车的液压系统。根据混折叠型式高空作业车的使用特点和国内实际需求情况，本课 题将要研制的是最大作业高度12米的折叠臂高空作业车及其液压系统。作业车通过工作臂 的举升能够将工作人员安全送至12米高空进行工作，作业车的作业半径不小于12米，可以 进行 36
41、0的连续回转。而液压系统是高空作业车的主要部分，故重点进行设计和相应的 计算。 1.5.1 选题的必要性 随着科学技术的发展，人们在谈论一种设备的好坏，不仅仅停留在对其功效的评价， 机器的宜人性作为一种必要的指标，已经日益得到重视，并且已经形成了一种专门的学科 人机工程学。 随着我国经济的发展，停电对工农业生产和人民生活带来的损失不可估量，国家已经 开始实行电力法，对供电可靠性要求越来越高，在电力系统创一流企业活动中要求供 电可靠率达到999 ，所以如何解决不停电检修带电作业的问题已经非常突出。这就 要求不但能登高作业，还要具有绝缘性能好的高空作业车，这种新型高空作业车要打破常 规的格局，工作
42、斗、臂架要采用非金属的高性能绝缘材料，工作斗对整个作业的控制不能 采用一般的电控和液控，还要具有起吊能力，并有更可靠的安全性、平稳性、微调性。电 信和有线电视系统使用的高空作业车要求小巧灵活，能走街穿巷，操作方便、乘坐舒适。 这就要求设计小型先进的汽车底盘，并解决动力输出问题。应该特别注意的是，高空作业 车新产品的开发不能限制在汽车上，应该考虑它是一种工程机械，以适应用户的需要为前 提，行走方式可以采用电动自行式、液控自行式、轮胎自行式、履带自行式等。我国船舶行业对轮胎液控自行式高空作业车的需求量很大，建筑行业对履带自行式产品也将产生需 求，室内装修、清洗行业大量需要电机自行式高空作业车。 总
43、之，设计和生产一种既满足人机工程学又能够运用于多种场合下的新型的高空作业 车是极为必要的。 1.5.2 课题主要研究的内容及目的 本课题将以自动式直臂高空作业车为例，对其进行特性分析。建立起数学模型和液压 系统模型，然后针对具体的参数给出实例计算。最终设计出一种可以有一定的承载能力， 可以用于工程建设、工业安装、设备检修、物业管理、航空、船舶、石化、电力、影视、 市政、园林等许多行业的高空作业车。 通过本课题的研究和设计， 可以进一步熟悉机械设计的流程， 加深对工程机械的了解， 尤其是对高空作业设备的发展历史和国内外的现状都有了全面的认识。其中，最为重要的 是在这次毕业设计的过程中可以进一步的
44、加强对液压系统的认识，进一步熟悉液压系统的 设计方法和设计步骤。 通过本课题的研究和设计，尤其可以对液压泵站的设计和制造有一个较为全面的了 解，能够从中学会一些比较简单的液压泵站的设计方法，同时加强对液压系统的认识，提 高了独立思考问题和解决问题的能力。2 设计要求 2.1 总体设计要求 本毕业设计要求设计一辆11米高空作业车，其具体要求如下： 1、设计任务：高空作业车的液压系统设计 2、机器用途：通用型，适用于建筑、安装、管道铺设等高空作业。 3、工作环境：风力六级以下，温度2030 ，无腐蚀性极易爆易燃性气体。 4、作业部分主要技术参数 最大作业高度： 1112米 最大作业半径： 5.5米
45、 回转角度： 360 额定平台载荷： 200kg 操作方式： 下操作、上操作可以任意选择。 支腿形式/数量： H型/4 旋转速度： 03r/min 两支臂变幅时间：起臂：t70s 落臂：t6045s 支腿收放时间： 收支腿：t60s 放支腿：t60s 2.2 动作要求 1、回转台左右均可以全周回转360。 2、起升和旋转可以同时互不干涉的动作。 3、垂直支腿在高空作业车非工作状态下可以自由缩放。 4、水平支腿在高空作业车非工作状态下可以自由的扩放支腿的支承范围。 5、制动液压缸可以随时制动回转马达的转动。 2.3 技术性能要求 动作平稳、安全可靠、操作方便、体积小、自重轻。3 确定设计方案 3
46、.1 总体设计方案 1、上车个机构均采用液压传动。 2、采用两节折叠臂形式。 3.2 确定执行元件的形式 液压执行元件的型式要根据机构输出动作、经济性分析以及整机布置得要求等确定。 一般，连续回转的机构用液压马达，直线动作机构用液压缸。野鸭高空作业车的变幅机构 常用液压缸。 本例中11米高空作业车： 四只支腿：采用8个液压缸。水平（4），垂直（4）。其中，水平支腿用来将液压 缸推出，直至适当位置，从而扩大液压支腿的支承范围。而垂直支腿则 用于将高空作业车调平，其中，前两支腿和后两个支腿可以分别运动， 而不互相干扰。 两支臂：采用液压缸（2）。两支臂液压缸用来将两个支臂支承起来，从而将工 作人员
47、送至相应的高度进行工作。 回转机构： 采用液压马达。 液压马达带动回转台转动从而使整个支臂结构一起回转， 实现一定的半径内的高空作业。其中回转机构中采用涡轮蜗杆和一对直 齿轮进行变速，从而实现回转机构的运行。 3.3 液压系统的设计步骤 液压系统的设计计算步骤大致如下： (1)、明确系统设计要求； (2)、分析系统工况，确定主要参数； (3)、拟定液压系统原理图； (4)、液压元件的计算与选择； (5)、液压系统的性能验算； (6)、进行结构设计，编写技术文件。 在以上的设计步骤中，前五项属于性能设计，它们相互影响，相互渗透，本章将扼要 叙述这些内容；最后一项属于结构设计，进行时须先查明液压元
48、件的结构和配置形式，仔 细查阅有关产品样本、设计手册和资料。 3.4 整体设计结构图图 31 12米高空作业车结构图 1、支臂液压缸 2、支臂液压缸 3、工作斗 4、汽车底盘 5、支臂 6、支臂 7、液压油箱 8、支腿液压缸 9、取力器 图 32 11.5米高空作业车的作业范围 3.5 液压系统高空作业车的液压系统原理图如图 33 所示。在熟悉液压系统主要元件的作用的情况 下，可直接对系统的工作循环和工作回路进行分析。 3.5.1 液压系统工作原理 1、液压系统主要元件的作用 在图 33 所示的液压系统中，动力元件为双联液压泵。 执行元件是两对水平支腿液压缸、两队垂直支腿液压缸、一对支臂液压缸
49、和一个回转 马达以及用于制动的制动马达。 控制元件有方向阀和压力阀。 方向阀包括以下几个部分： 六个三位四通M型机能的电磁换向阀用于控制各组液压缸运动。其中，上支臂液 压缸控制上支臂变幅，下支臂液压缸控制下支臂变幅。水平支腿液压缸控制支腿的伸展范 围，垂直支腿液压缸用于控制四个支腿的伸出收回。 液压锁主要用于锁紧前后支腿液压缸。 压力控制阀包括： 一对溢流阀这里用做安全阀，安全阀1用于控制支承、稳定工作回路免于过载， 其调定压力为8 MPa； 安全阀2用于控制支臂的变幅、 回转回路免于过载， 其调定压力为16 20 MPa。两个安全阀分别装于两多路阀组中。 一对平衡阀分别用于控制支臂的变幅的平稳和单向锁紧。 2、工作原理 汽车底盘型高空作业车的液压系统可以分为两个部分，变幅机构、回转机构的工作回 路组成一个串联系统；前后支腿的工作回路组成一个串并联系统，两部分油路不能同时工 作。整个液压系统除了液压泵、滤油器、前后支腿及油箱外，其他工作机构都在平台上面， 因而有的称为上车油路和下车油路。上部分和下部分油路通过中心回转接头连接。 根据高空作业车的工作性质和作业要求，液压系统完成下列的工作循环：车身支撑、 调平、支臂的变幅、回转。 （1）车身的支撑、调平 车身的液压支撑、调平由支腿工作回路
