高空作业车举升臂机构设计及液压控制(5)

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(a)

(b)

图5-2 支腿跨距的确定

支腿的纵向跨距：

2b?b1?b2?2a (5-3)

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因此取b1?1200mm；b2?2800mm。

5.1.2支撑脚接地面积确定

为了使高空作业车工作时能在规定的地面承受压力不下陷，且保证在不同地面能可靠支撑，支承脚要有足够的接地面积Sj，保证在最大支反力Fmax下对地面的压强不大于地基强度，即：

Sj???d?Fmax (5-4)

Fmax=9377,详见（6-10）

Sj?9377mm2 ； Sj?5860mm2

1.6综合考虑选取6000mm2

式中：[?b]——地基强度，一般为1.6Mpa。

5.2液压系统设计

5.2.1液压系统原理分析

图5.3为液压系统原理图。工作装置如支腿的收放、举升机构的升降、转台的回转等都是通过液压传动系统实现的。汽车发动机将动力通过取力器传递液压泵，液压油经过油箱内的粗滤器吸入齿轮泵，齿轮泵输出的压力油经过细滤器进入工作回路。各工作装置均由电磁换向阀和调速阀控制，不工作时，液压油通过卸荷回路直接回到油箱。支腿不工作时，1YA通电。支腿工作时，2YA通电。双向液压锁保证垂直缸能在任意位置上停止，且停止后不在外力的作用下发生位移。上臂上升时，3YA通电，上臂下降时，4YA通电。5YA通电时，下臂上升。6YA通电时，下臂下降。平衡阀防止作业臂在停止后在重力的作用下自由下降。7YA通电时，回转机构工作。8YA通电时，回转机构不工作。表5-1为电磁阀的工作状态表。

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图5-3 液压系统原理图

5.2.2油缸选型确定

液压缸是液压系统中的执行元件，其形式多样，按照其结构特点可分为活塞式、柱塞式和摆动式按照作用方式分又可分为单作用和双作用两种。其中以双作用活塞式液压缸应用最多。活塞式液压缸重量轻、结构简单、工作可靠、拆装方便，易于维修的特点，广泛适用于车辆、工程机械、起重运输机械、矿山机械及其它机械工业的液压传动系统中。柱塞式液压缸适用于行程较长的场合。摆动式液压缸加工工艺较复杂一般用于回转机构。高空作业车各液压缸均采用双作用单杆活塞缸。

1、液压缸直径的确定

液压缸的选型主要依据路灯安装车完成升降所需的最大作用力Fmax以及液压缸实际工作行程。前者用以确定液压缸的直径，后者则用来确定液压缸的工作行程。

表5-1 电磁阀工作状态表 动作名称 支腿工作 支腿不工作

电磁铁状态 1YA + 2YA + 3YA 4YA 18

5YA 6YA 7YA 8YA 中国地质大学长城学院2014届毕业设计

上臂上升 上臂下降 下臂上升 下臂下降 回转机构工作 回转机构不工作 + + + + + + D2?4?F?Ffc??p1?D2?d2??pP2 （5-5）

1式中：P1 —液压缸工作压力，初算时可选取系统工作压力pp，取为16 MPa； P2 —液压缸回油腔背压力，初算时，对于16MPa的系统可选为0；

d/D—活塞杆直径与液压缸内径之比，按液压缸的工作压力选定为0.7； F —工作时的最大外载荷；臂架和作业平台标定载荷的重力之和(400kg+240kg)

×10N/kg=6400N;

Ffc — 液压缸密封处摩擦力，它的精确值不易求得，常用液压缸的机械效率η行估算。

F?Ffc?F （5-6） ?cmcm

cm

进

式中：ηcm—液压缸的机械效率，一般η将ηcm值代入式（5-6），可求得

＝0.9～0.97，取为0.9。

F?Ffc?1.1F （5-7） 故，最终可求得液压缸直径D为 D?4?1.1F4.4F? （5-8） ?P1?P1 液压缸直径详细计算见5.2.5

2、液压缸工作行程的确定

S?lmax?lmin （5-9）

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式中：lmax——工作时液压缸两铰接点最长距离 lmin——工作时液压缸两铰接点的最短距离

5.2.3液压泵的选型计算

常见的液压泵有齿轮泵、柱塞泵、叶片泵类型。齿轮泵具有结构简单、工艺性好、体积小、重量轻、维护方便，使用寿命长的优点，叶片泵和柱塞泵结构较复杂、价格较高。高空作业车的液压系统中采用齿轮泵即可满足工作的需要，常用系列有CB、CBX、CG、CN等。

1、液压泵理论流量Qr

60??VL/min （5-10） ?v?t高空作业车液压泵理论流量应按下臂缸上升时间确定。 QT?式中：ΔV ——油缸最大工作容积（m3），按下式计算： ?V??D2S4?103 L （5-11）

S、D——均为下臂液压缸的参数，且其单位均为m；

t ——升降时间，由设计要求，一般要求10?t?20m，取t?10s；

?v ——液压泵容积效率，?v?0.8~0.9。

2、油泵排量q

q?Qr?103 mL/r （5-12） n式中：Qr——油泵流量，L/min；

n ——油泵额定转速， r/min。 3、油泵功率N N?pQn?t W （5-13）

式中：p——油泵最大工作压力，MPa； Qn——油泵额定流量，m3/s；

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