堆高機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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制動(dòng)原理圖.dwg
堆高機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文.doc
液壓原理圖.dwg
溢流閥裝配圖.dwg
摘要 3
Abstract 3
第一章緒論 4
1．1課題研究的背景及意義 4
1．1．1課題研究的背景 4
1．1．2課題研究的意義 5
1．2堆高機(jī)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 5
1．2．1國(guó)外集裝箱堆高機(jī)的研究現(xiàn)狀 5
1．2．2國(guó)內(nèi)集裝箱堆高機(jī)的研究現(xiàn)狀 6
1．2．3堆高機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 7
1．3本文研究的主要內(nèi)容 7
1．3．1項(xiàng)目課題簡(jiǎn)介 7
1．3．2主要研究工作 8
第二章 堆高機(jī)整體結(jié)構(gòu)分析 9
2．1堆高機(jī)的組成及功用 9
2．1．1機(jī)械系統(tǒng) 9
第三章 液壓系統(tǒng)的組成 17
3.1．門(mén)架升降、搖擺系統(tǒng)液壓回路 18
3.2．吊具系統(tǒng)液壓回路 19
3.3．轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓回路 20
3.4．制動(dòng)系統(tǒng)液壓回路 21
3.5 堆高機(jī)制動(dòng)工況對(duì)液壓系統(tǒng)的要求 22
3.6本章小結(jié) 23
第四章 堆高機(jī)制動(dòng)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24
4.1堆高機(jī)制動(dòng)液壓系統(tǒng)原理 24
4.1.1制動(dòng)液壓系統(tǒng)介紹 24
4．1．2充液過(guò)程 26
4．1．3制動(dòng)過(guò)程 28
4．1．4液壓制動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn) 29
4.2 本章小結(jié) 30
第五章 基本液壓元件的選擇與計(jì)算 31
5.1油泵和電機(jī)選擇 31
5.1.1泵的額定流量和額定壓力 31
5.1.2 電機(jī)功率的確定 32
5.1.3 連軸器的選用 34
5.2 控制閥的選用 35
5.2.1 壓力控制閥 35
5.2.2 流量控制閥 36
5.2.3 方向控制閥 36
5.3 管路，過(guò)濾器，其他輔助元件的選擇計(jì)算 37
5.3.1 管路 37
5.3.2 過(guò)濾器的選擇 38
5.3.3 輔件的選擇 39
5.3.3.1 溫度計(jì)的選擇 39
5.4 液壓元件的連接 40
5.4.1 液壓裝置的總體布置 40
5.4.2液壓元件的連接 40
結(jié)論 41
致謝 42
參考文獻(xiàn) 43
摘要
集裝箱空箱堆高機(jī)是港口、堆場(chǎng)常用的一種物流搬運(yùn)設(shè)備，其工作時(shí)空間狹窄，需要頻繁的起動(dòng)、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)，因此整車(chē)需要具備安全有效的制動(dòng)系統(tǒng)。目前全液壓制動(dòng)系統(tǒng)代表著堆高機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)研究和應(yīng)用的方向。
液壓制動(dòng)系統(tǒng)是影響堆高機(jī)整機(jī)性能的關(guān)鍵技術(shù)之一，本文對(duì)集裝箱空箱堆高機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的性能進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。首先介紹了堆高機(jī)的機(jī)械機(jī)構(gòu)、液壓原理及電氣控制。接著對(duì)比分析了國(guó)內(nèi)外知名品牌堆高機(jī)SDCY90與DCESJJ動(dòng)系統(tǒng)異同，并重點(diǎn)分析了兩者的性價(jià)比。
關(guān)鍵詞：堆高機(jī)，液壓系統(tǒng)
Abstract
Empty Container Handler is a logistics handling equipment used in harbor and storage yard．Because of the narrow work space，frequently starting，steering，braking，the vehicle need to equip a safe and effective braking system．Hydraulic brake system currently represents the Empty Container Handler brake system research and application direction．
Hydraulic brake system is one of the key technologies affect the whole Empty Container Handler performance．Theoretical analysis and experimental study of the Empty Container Handler hydraulic brake system performance is made in this paper．First introduced Empty Container Handler of mechanical machines，hydraulic pressure principle，electrical control；then compared the SDCY90 and DCE Empty Container Handler on brake system similaritiesand differences，and focused analysis of both cost—effective.
Key Words：Empty Container Handler hydraulic
第一章緒論
1．1課題研究的背景及意義
1．1．1課題研究的背景
集裝箱空箱堆高機(jī)，英文名Empty container handling trucks或Empty container handler，有人直譯為集裝箱空箱作業(yè)叉車(chē)。目前叉車(chē)按動(dòng)力方式分為內(nèi)燃叉車(chē)和電動(dòng)叉車(chē)，按叉車(chē)類(lèi)型可分為通用叉車(chē)系列、集裝箱叉車(chē)系列、蓄電池叉車(chē)系列和特種叉車(chē)系列等，而集裝箱叉車(chē)系列分為集裝箱空箱作業(yè)叉車(chē)、集裝箱重箱作業(yè)叉車(chē)和進(jìn)箱作業(yè)叉車(chē)，集裝箱空箱堆高機(jī)是在通用叉車(chē)的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來(lái)的。
國(guó)外叉車(chē)發(fā)展較早，從美國(guó)克拉克公司于1932年向市場(chǎng)提供第一臺(tái)叉車(chē)起，至今已有70年歷史。進(jìn)入上世紀(jì)90年代以來(lái)，全世界大約有250多家叉車(chē)生產(chǎn)企業(yè)，主要的國(guó)家有德國(guó)、日本、美國(guó)、保加利亞和瑞典。亞洲則主要有日本、韓國(guó)和中國(guó)。1990年世界叉車(chē)產(chǎn)量達(dá)N55．8萬(wàn)臺(tái)、美國(guó)3．4萬(wàn)臺(tái)、瑞典1．1萬(wàn)臺(tái)、波蘭8000臺(tái)、捷克7000臺(tái)；在亞洲日本16萬(wàn)臺(tái)、韓國(guó)2．7萬(wàn)臺(tái)、中國(guó)1．6萬(wàn)臺(tái)。從1990-2001年全球叉車(chē)的年總規(guī)模在55-60萬(wàn)臺(tái)。世界叉車(chē)市場(chǎng)上電動(dòng)叉車(chē)呈上升趨勢(shì)，內(nèi)燃叉車(chē)略有下降，這與全球重視環(huán)保的因素有關(guān)。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)內(nèi)燃叉車(chē)正在推行環(huán)境治理，如采用歐I、歐II標(biāo)準(zhǔn)。近幾年日本叉車(chē)市場(chǎng)上電動(dòng)叉車(chē)、汽油叉車(chē)的銷(xiāo)售量大約各占三分之一，歐洲國(guó)家電動(dòng)叉車(chē)所占比例達(dá)到50％左右。由于競(jìng)爭(zhēng)的加劇，同20世紀(jì)80年代相比，上世紀(jì)90年代以來(lái)世界叉車(chē)工業(yè)出現(xiàn)了銷(xiāo)售額增長(zhǎng)、盈利減少的反?，F(xiàn)象，為了改變這種狀況，叉車(chē)巨頭紛紛在中國(guó)建廠，以便降低成本，維持盈利。國(guó)際上專業(yè)化生產(chǎn)集裝箱叉車(chē)的廠家主要有瑞典的卡爾瑪(Kalmar)、意大利的范特斯(Fantuzzi)、德國(guó)的林德(Linde)、瑞典的SMV、意大利的CVS、芬蘭的SISU和美國(guó)的海斯特(Hyster)等。
圖2.11堆高機(jī)工作原理圖
堆高機(jī)以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力裝置通過(guò)變速箱和驅(qū)動(dòng)橋的動(dòng)力傳遞、電氣系統(tǒng)的控制實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的行駛和吊具、門(mén)架等的工作，通過(guò)操作手的控制從而實(shí)現(xiàn)集裝箱空箱的堆垛和搬運(yùn)作業(yè)。
堆高機(jī)的主要運(yùn)行動(dòng)作有吊具升降、門(mén)架搖擺、吊具伸縮、吊具側(cè)移、后橋轉(zhuǎn)向和整車(chē)行駛。主要由動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、車(chē)架系統(tǒng)、門(mén)架系統(tǒng)、吊具系統(tǒng)、駕駛室及操縱系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及液壓系統(tǒng)等組成。
1．動(dòng)力系統(tǒng)
動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)是堆高機(jī)動(dòng)力來(lái)源，其主要功能是為整車(chē)驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)及為其它工作系統(tǒng)的提供動(dòng)力來(lái)源。
堆高機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)由發(fā)動(dòng)機(jī)、動(dòng)力換檔變速箱(包括液力變矩器)、傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)橋、輪胎等幾部分組成，如圖2．2所示。
發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)液力變矩器驅(qū)動(dòng)三檔變速箱。變速箱除了提供行駛檔位控制功能外還能為液壓系統(tǒng)提供取力口，變速箱的離合、換檔功能主要通過(guò)控制多個(gè)電磁閥實(shí)現(xiàn)。
變速箱的動(dòng)力通過(guò)傳動(dòng)軸傳到驅(qū)動(dòng)橋，驅(qū)動(dòng)橋采用雙減速差速式重載型，帶行星式輪邊減速器和多片濕式制動(dòng)器，多片濕式制動(dòng)器用于行車(chē)制動(dòng)。差速器輸入端裝有盤(pán)式制動(dòng)器，用于駐車(chē)制動(dòng)和緊急制動(dòng)。
堆高機(jī)采用液力傳動(dòng)技術(shù)，其動(dòng)力傳動(dòng)路線是：發(fā)動(dòng)機(jī)一變矩器．變速箱一傳動(dòng)軸一驅(qū)動(dòng)橋一輪胎。
5.4 液壓元件的連接
5.4.1 液壓裝置的總體布置
液壓裝置的總體布置可以分為幾種式和分散式兩種。
集中式布置是將液壓系統(tǒng)的油源、控制及調(diào)節(jié)裝置至于主機(jī)之外，構(gòu)成獨(dú)立的液壓站，這種布置方式主要用于固定式液壓設(shè)備。其優(yōu)點(diǎn)是裝配、維修方便，從根本上消除了動(dòng)力源的振動(dòng)和油溫對(duì)主機(jī)的影響。本液壓系統(tǒng)采用集中式布置。
5.4.2液壓元件的連接
液壓元件的連接可以分為管式連接、板式連接，集中式連接三種。這里介紹整體式連接中的整體式閥板。它是本液壓系統(tǒng)中將要采用的連接方式。
整體式閥板的油路是在整塊板上鉆出或用精密鑄造鑄出的，這種結(jié)構(gòu)的閥板比粘合式閥板可靠性好，應(yīng)用較多，但工藝較差，特別是深孔的加工較難。當(dāng)連接元件較多時(shí)，各孔的位置不易確定。它屬于無(wú)管連接，多用于不太復(fù)雜的固定式機(jī)械中。
采用整體式閥板時(shí)，需要自行設(shè)計(jì)閥板，閥板的設(shè)計(jì)可參考相關(guān)資料。
結(jié)論
集裝箱空箱堆高機(jī)液壓系統(tǒng)汲取了國(guó)際上起吊搬運(yùn)設(shè)備的先進(jìn)技術(shù), 在充分研究現(xiàn)代港口和堆場(chǎng)對(duì)集裝箱空箱起吊及搬運(yùn)作業(yè)最新要求的基礎(chǔ)上, 設(shè)計(jì)了全液壓控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的可靠性、安全性、操縱的舒適性以及維修的方便性等方面均有很大提高。
目前, 集裝箱空箱堆高機(jī)液壓控制系統(tǒng)應(yīng)用效果較為理想, 受到客戶一致好評(píng)。
本文從整機(jī)構(gòu)造、對(duì)集裝箱空箱堆高機(jī)液壓系統(tǒng)進(jìn)行了研究。
整機(jī)構(gòu)造方面：本文全面分析了集裝箱空箱堆高機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分的動(dòng)力行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、車(chē)架系統(tǒng)、車(chē)架系統(tǒng)、吊具系統(tǒng)、駕駛室與操縱系統(tǒng)；另外分別研究了液壓系統(tǒng)原理圖、門(mén)架舉升搖擺液壓系統(tǒng)、吊具液壓系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)、行車(chē)制動(dòng)液壓系統(tǒng)、還對(duì)堆高機(jī)的制動(dòng)液壓系統(tǒng)作了詳細(xì)分析。最后對(duì)液壓元件進(jìn)行選型計(jì)算。
致謝
本論文是在導(dǎo)師的關(guān)心和指導(dǎo)下完成的，整個(gè)研究和論文撰寫(xiě)都傾注了老師大量的心血。在研究生學(xué)習(xí)的三年期間，老師學(xué)術(shù)嚴(yán)謹(jǐn)、治學(xué)有方，在撰寫(xiě)論文上給我悉心指導(dǎo)，在學(xué)習(xí)上亦對(duì)我諄諄教誨，這些為我以后的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，指明了方向，使我終生受益!老師對(duì)我們的諄諄教誨、細(xì)心呵護(hù)以及平易近人的作風(fēng)，無(wú)時(shí)無(wú)刻不感染著我，成為我人生前進(jìn)道路上的極大動(dòng)力和寶貴財(cái)富。值此論文完成之際，謹(jǐn)向?qū)煴硎局孕牡母兄x和崇高的敬意!
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湖南文理學(xué)院芙蓉本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 摘要 .................................................................................................................................................. 3 ............................................................................................................................................ 3 第一章緒論 ....................................................................................................................................... 4 1． 1 課題研究的背景及意義 .................................................................................................. 4 1． 1． 1 課題研究的背景 ................................................................................................ 4 1． 1． 2 課題研究的意義 ................................................................................................ 5 1． 2 堆高機(jī)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) .............................................................................. 5 1． 2． 1 國(guó)外集裝箱堆高機(jī)的研究現(xiàn)狀 ........................................................................ 5 1． 2． 2 國(guó)內(nèi)集裝箱堆高機(jī)的研究現(xiàn)狀 ........................................................................ 6 1． 2． 3 堆高機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 ............................................................................ 7 1． 3 本文研究的主要內(nèi)容 ...................................................................................................... 7 1． 3． 1 項(xiàng)目課題簡(jiǎn)介 .................................................................................................... 7 1． 3． 2 主要研究工作 .................................................................................................... 8 第二章 堆高機(jī)整體結(jié)構(gòu)分析 ....................................................................................................... 9 2． 1 堆高機(jī)的組成及功用 ...................................................................................................... 9 2． 1． 1 機(jī)械系統(tǒng) ............................................................................................................ 9 第三章 液壓系統(tǒng)的組成 ............................................................................................................. 17 架升降、搖擺系統(tǒng)液壓回路 .................................................................................... 18 具系統(tǒng)液壓回路 ........................................................................................................ 19 向系統(tǒng)液壓回路 ........................................................................................................ 20 動(dòng)系統(tǒng)液壓回路 ........................................................................................................ 21 高機(jī)制動(dòng)工況對(duì)液壓系統(tǒng)的要求 .............................................................................. 22 章小結(jié) ........................................................................................................................... 23 第四章 堆高機(jī)制動(dòng)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) ............................................................................................. 24 高機(jī)制動(dòng)液壓系統(tǒng)原理 ............................................................................................... 24 動(dòng)液壓系統(tǒng)介紹 ................................................................................................ 24 4． 1． 2 充液過(guò)程 .......................................................................................................... 26 4． 1． 3 制動(dòng)過(guò)程 .......................................................................................................... 28 4． 1． 4 液壓制動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn) ...................................................................................... 29 章小結(jié) .......................................................................................................................... 30 第五章 基本液壓元件的選擇與計(jì)算 ......................................................................................... 31 泵和電機(jī)選擇 ............................................................................................................... 31 的額定流量和額定壓力 .................................................................................... 31 電機(jī)功率的確定 ............................................................................................... 32 連軸器的選用 ..................................................................................................... 34 制閥的選用 .................................................................................................................. 35 力控制閥 ........................................................................................................... 35 量控制閥 ........................................................................................................... 36 方向控制閥 ......................................................................................................... 36 管路，過(guò)濾器，其他輔助元件的選擇計(jì)算 ................................................................ 37 路 ....................................................................................................................... 37 過(guò)濾器的選擇 ..................................................................................................... 38 件的選擇 ........................................................................................................... 39 溫度計(jì)的選擇 .................................................................................................. 39 湖南文理學(xué)院芙蓉本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 壓元件的連接 .............................................................................................................. 40 壓裝置的總體布置 ........................................................................................... 40 壓元件的連接 .................................................................................................... 40 結(jié)論 ................................................................................................................................................ 41 致謝 ................................................................................................................................................ 42 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................................... 43 湖南文理學(xué)院芙蓉本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 摘要 集裝箱空箱堆高機(jī)是港口、堆場(chǎng)常用的一種物流搬運(yùn)設(shè)備，其工作時(shí)空間狹窄，需要頻繁的起動(dòng)、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)，因此整車(chē)需要 具備安全有效的制動(dòng)系統(tǒng)。目前全液壓制動(dòng)系統(tǒng)代表著堆高機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)研究和應(yīng)用的方向。 液壓制動(dòng)系統(tǒng)是影響堆高機(jī)整機(jī)性能的關(guān)鍵技術(shù)之一，本文對(duì)集裝箱空箱堆高機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的性能進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。首先介紹了堆高機(jī)的機(jī)械機(jī)構(gòu)、液壓原理及電氣控制。接著對(duì)比分析了國(guó)內(nèi)外知名品牌堆高機(jī) 重點(diǎn)分析了兩者的性價(jià)比。 關(guān)鍵詞： 堆高機(jī)，液壓系統(tǒng) is a in of to a is of of is in of on of 湖南文理學(xué)院芙蓉本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 一章緒論 1． 1課題研究的背景及意義 1． 1． 1 課題研究的背景 集裝箱空箱堆高機(jī)，英文名 人直譯為集裝箱空箱作業(yè)叉車(chē)。目前叉車(chē)按動(dòng)力方式分為內(nèi)燃叉車(chē)和電動(dòng)叉車(chē)，按叉車(chē)類(lèi)型可分為通用叉車(chē)系列、集裝箱叉車(chē)系列、蓄電池叉車(chē)系列和特種叉車(chē)系列等，而集裝箱叉車(chē)系列分為集裝箱空箱作業(yè)叉車(chē)、集 裝箱重箱作業(yè)叉車(chē)和進(jìn)箱作業(yè)叉車(chē)，集裝箱空箱堆高機(jī)是在通用叉車(chē)的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來(lái)的。 國(guó)外叉車(chē)發(fā)展較早，從美國(guó)克拉克公司于 1932年向市場(chǎng)提供第一臺(tái)叉車(chē)起，至今已有 70年歷史。進(jìn)入上世紀(jì) 90年代以來(lái)，全世界大約有 250多家叉車(chē)生產(chǎn)企業(yè)，主要的國(guó)家有德國(guó)、日本、美國(guó)、保加利亞和瑞典。亞洲則主要有日本、韓國(guó)和中國(guó)。 1990年世界叉車(chē)產(chǎn)量達(dá) 8萬(wàn)臺(tái)、美國(guó) 3． 4萬(wàn)臺(tái)、瑞典 1． 1萬(wàn)臺(tái)、波蘭 8000臺(tái)、捷克 7000臺(tái)；在亞洲日本 16萬(wàn)臺(tái)、韓國(guó) 2． 7萬(wàn)臺(tái)、中國(guó) 1． 6萬(wàn)臺(tái)。從 19905界叉車(chē)市場(chǎng)上電動(dòng)叉車(chē)呈上升趨勢(shì)，內(nèi)燃叉車(chē)略有下降，這與全球重視環(huán)保的因素有關(guān)。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)內(nèi)燃叉車(chē)正在推行環(huán)境治理，如采用歐 I、歐 幾年日本叉車(chē)市場(chǎng)上電動(dòng)叉車(chē)、汽油叉車(chē)的銷(xiāo)售量大約各占三分之一，歐洲國(guó)家電動(dòng)叉車(chē)所占比例達(dá)到50％左右。由于競(jìng)爭(zhēng)的加劇，同 20世紀(jì) 80年代相比，上世紀(jì) 90年代以來(lái)世界叉車(chē)工業(yè)出現(xiàn)了銷(xiāo)售額增長(zhǎng)、盈利減少的反常現(xiàn)象，為了改變這種狀況，叉車(chē)巨頭紛紛在中國(guó)建廠，以便降低成本，維持盈利。國(guó)際上專業(yè)化生產(chǎn)集裝箱叉車(chē)的廠家主要有瑞典的卡爾瑪 (意大利的 范特斯 (德國(guó)的林德(瑞典的 大利的 蘭的 。 湖南文理學(xué)院芙蓉本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 我國(guó)叉車(chē)工業(yè)起步于 20世紀(jì) 50年代末，自 1985年大連叉車(chē)總廠生產(chǎn)了第一臺(tái)仿蘇叉車(chē)后，從 7年代后期到 80年代中期，全行業(yè)組織了二次聯(lián)合設(shè)計(jì)，各叉車(chē)生產(chǎn)廠紛紛引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)全行業(yè)生產(chǎn)叉車(chē)產(chǎn)品的主要企業(yè) 57家(包括獨(dú)資、合資的 10家企業(yè) )，他們是：林德．廈門(mén)叉車(chē)有限公司、安徽 宇重工煙臺(tái)有限公司、上海海斯特叉車(chē)制造有限公司、上海力至優(yōu)叉車(chē)制造有限公 司和衡陽(yáng)大楊叉車(chē)制造有限公司等，按照小行業(yè)分，屬于內(nèi)燃叉車(chē)的主要生產(chǎn)企業(yè) 32家；屬于電動(dòng)車(chē)輛的主要生產(chǎn)企業(yè) 12家；屬于輕小型搬運(yùn)車(chē)輛主要生產(chǎn)企業(yè) 13家。近年來(lái)，原制造內(nèi)燃叉車(chē)的生產(chǎn)企業(yè)同時(shí)生產(chǎn)電動(dòng)車(chē)輛和輕小搬運(yùn)車(chē)輛，原電動(dòng)車(chē)輛生產(chǎn)企業(yè)也生產(chǎn)內(nèi)燃叉車(chē)和輕小搬運(yùn)車(chē)輛，因此，小行業(yè)的劃分也是相對(duì)的?，F(xiàn)國(guó)內(nèi)專業(yè)化生產(chǎn)集裝箱堆高機(jī)的廠家主要有三一重工股份有限公司、大連叉車(chē)總廠、安徽合力股份有限公司和衡陽(yáng)三創(chuàng)工程機(jī)械有限公司。三一重工自主研制了全液壓的 - 1． 1． 2 課題研究的意義 集裝箱空箱堆高機(jī)是港口、堆場(chǎng)常用的一種物流搬運(yùn)設(shè)備，其工作時(shí)空間狹窄，需頻繁的起動(dòng)、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)，因此整車(chē)需要具備安全有效的制動(dòng)系統(tǒng)，而且堆高機(jī)的制動(dòng)性能直接影響到其堆箱的效率。目前全液壓制動(dòng)系統(tǒng)代表著堆高機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)研究和應(yīng)用的方向，液壓制動(dòng)系統(tǒng)也是影響堆高機(jī)整機(jī)性能的關(guān)鍵技術(shù)之一，因此對(duì)集裝箱空箱堆高機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的性能進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究具有積極的意義。 1． 2堆高機(jī)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1． 2． 1 國(guó)外集裝箱堆高機(jī)的研究現(xiàn)狀 1．產(chǎn)品的系列化與多 樣化 系列化是叉車(chē)發(fā)展的重要趨勢(shì)。國(guó)外著名大公司逐步實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)品系列化，形成了微型到特大型不同規(guī)格的產(chǎn)品。與此同時(shí)，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期明顯縮短。各叉車(chē)公司皆以產(chǎn)品種類(lèi)、系列的多樣化去充分適應(yīng)不同用戶、不同工作對(duì)象和湖南文理學(xué)院芙蓉本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 不同工作環(huán)境的需要。并不斷推出新結(jié)構(gòu)新車(chē)型，以多品種小批量滿足用戶的個(gè)性要求。 內(nèi)燃叉車(chē)以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，功率強(qiáng)勁，使用范圍廣，缺點(diǎn)是排氣和噪聲污染環(huán)境，有害人類(lèi)健康；電動(dòng)叉車(chē)具有能量轉(zhuǎn)換效率高、無(wú)廢氣排放、噪聲小等突出優(yōu)點(diǎn)，是室內(nèi)物料搬運(yùn)的首選工具，但其受蓄電池容量限制，功率小，作，業(yè)時(shí)間短。未 來(lái)叉車(chē)將廣泛采用電子燃燒噴射和共軌技術(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣催化、凈化技術(shù)的發(fā)展將有害氣體和微粒的排放。 2．節(jié)能和機(jī)電液一體化高新技術(shù)應(yīng)用 微電子技術(shù)、傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，對(duì)提高叉車(chē)作業(yè)整體水平，實(shí)現(xiàn)復(fù)合功能，以及保證整機(jī)及系統(tǒng)的安全性、控制性和自動(dòng)化水平的作用將更加明顯，使電子與機(jī)械、電子與液壓的結(jié)合更加密切。未來(lái)叉車(chē)的發(fā)展在于電子技術(shù)的應(yīng)用水平 3．運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)原理，追求操縱舒適性 各叉車(chē)公司不斷優(yōu)化改進(jìn)叉車(chē)人機(jī)界面，使操縱簡(jiǎn)便省力、迅速準(zhǔn)確 ，充分發(fā)揮人機(jī)效能。例如，配備醒目的數(shù)字化儀表、報(bào)警裝置，實(shí)現(xiàn)工況的在線監(jiān)控；采用浮動(dòng)駕駛室 (可移動(dòng)、升降 )，使操作者獲得全方位視野，以集中手柄控制替代多個(gè)手柄控制，電控替代手控；以及逐漸將電子監(jiān)測(cè)器和高度顯示器作為高升程叉車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)配置。 4．工業(yè)造型設(shè)計(jì) 近年來(lái)各大企業(yè)皆推出了外觀造型令人矚目的新車(chē)型，體現(xiàn)了叉車(chē)造型轎車(chē)化的發(fā)展趨勢(shì)。流線型、大圓弧過(guò)渡加之明快的色彩搭配。隨之計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)、三維實(shí)體造型、快速成型等先進(jìn)設(shè)計(jì)手段和先進(jìn)制造技術(shù)的運(yùn)用，叉車(chē)造型將越來(lái)越具有新意和特色。 1． 2． 2 國(guó)內(nèi)集裝箱堆高機(jī)的研究現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)叉車(chē)廠家的技術(shù)來(lái)源最初是由北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所提供的統(tǒng)一圖紙，包括合力叉車(chē)、大連叉車(chē)和杭州叉車(chē)等。從上世紀(jì) 90年代起一些骨干企業(yè)開(kāi)始引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的產(chǎn)品技術(shù)和制造技術(shù)，大大提高了產(chǎn)品技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)湖南文理學(xué)院芙蓉本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 量。 本世紀(jì)初，三一重工在廣泛研究國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品先進(jìn)技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，應(yīng)市場(chǎng)和用戶需求，自主創(chuàng)新、自主研制的 收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，應(yīng)用科學(xué)設(shè)計(jì)手段，整機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)。具有卓越的整機(jī)性能，高可靠 性，高檔配置，先進(jìn)的電液控制系統(tǒng)，完備的安全保護(hù)系統(tǒng)，舒適的駕駛環(huán)境及方便的操作系統(tǒng)；且具有多項(xiàng)專利技術(shù)，整機(jī)性能達(dá)到和超越先進(jìn)產(chǎn)品技術(shù)水平。 綜上所述，目前國(guó)內(nèi)叉車(chē)產(chǎn)品多以引進(jìn)技術(shù)為主，三一重工和合力叉車(chē)的綜合技術(shù)水平在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位，杭州叉車(chē)其次。 1． 2． 3 堆高機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 集裝箱堆高機(jī)整車(chē)行走一般為前橋驅(qū)動(dòng)，后橋轉(zhuǎn)向。堆高機(jī)門(mén)架重心較高，尤其是滿載行駛時(shí)，對(duì)制動(dòng)提出了更高的要求，通常用縱向穩(wěn)定性這一指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)。 堆高機(jī)滿載行駛時(shí)的縱向穩(wěn)定性工況是指堆高機(jī)門(mén)架后傾，滿載并使集裝箱底面高出地面 4． 5m，在平道上以全速行駛突然制動(dòng)，堆高機(jī)受到慣性力和重力作用的工況。這是一個(gè)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性問(wèn)題，一般的研究方法因在平臺(tái)上只能進(jìn)行靜態(tài)試驗(yàn)，所以采用增大平臺(tái)傾角的辦法把一個(gè)慣性力作用問(wèn)題，簡(jiǎn)化為重力問(wèn)題處理。 為保證制動(dòng)的可靠性，堆高機(jī)的行車(chē)制動(dòng)一般具有獨(dú)立的制動(dòng)系統(tǒng)，因此行走制動(dòng)十分可靠，并且使用壽命長(zhǎng)。 1． 3本文研究的主要內(nèi)容 1． 3． 1 項(xiàng)目課題簡(jiǎn)介 三一重工自主研發(fā)的 場(chǎng)占有率第一位的高性能品牌堆高機(jī)。自 2007年在產(chǎn)品研發(fā)的早期就如何改善堆高機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng) 沖擊問(wèn)題，經(jīng)過(guò)辛勤工作努力探索，也極大的提升了堆高機(jī)制動(dòng)性能。本項(xiàng)目的研究方向就是對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的性能作進(jìn)一步深入的研究和探討。 湖南文理學(xué)院芙蓉本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 1． 3． 2 主要研究工作 本文主要研究的是集裝箱空箱堆高機(jī)液壓制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，以及依據(jù)數(shù)學(xué)模型和制動(dòng)原理的仿真分析，最后根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)制動(dòng)性能做進(jìn)一步分析和驗(yàn)證。在液壓傳遞過(guò)程中，當(dāng)有動(dòng)作啟動(dòng)、停止時(shí)系統(tǒng)或多或少都有一定的液壓沖擊，這主要產(chǎn)生于油泵液壓油的突然輸出、終止；控制閥的突然中斷；油缸的到位和啟動(dòng)等因素。產(chǎn)生的沖擊不但對(duì)整機(jī)的結(jié)構(gòu)件造成損害，還將影響整機(jī)的性能，嚴(yán)重時(shí)還 將產(chǎn)生事故，因此研究相關(guān)液壓制動(dòng)系統(tǒng)性能對(duì)提升產(chǎn)品品質(zhì)是一件非常有意義的事。 現(xiàn)在對(duì)相關(guān)液壓沖擊的研究方法很多，通過(guò)搭建系統(tǒng)模型進(jìn)行仿真研究目前是一種很流行也很有效的方法。通過(guò)仿真研究能快速的搭建研究模型，既減少成本也節(jié)約時(shí)間，并且能完成很多在現(xiàn)實(shí)中無(wú)法現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)研究，而其實(shí)驗(yàn)結(jié)果也往往是真實(shí)現(xiàn)場(chǎng)研究的客觀反映，具有很強(qiáng)的設(shè)計(jì)參考價(jià)值。 湖南文理學(xué)院芙蓉本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 第二章 堆高機(jī)整體結(jié)構(gòu) 分析 2． 1堆高機(jī)的組成及功用 2． 1． 1 機(jī)械系統(tǒng) 堆高機(jī)是通過(guò)吊具旋鎖鎖住集裝箱；舉升油 缸的活塞桿的伸縮帶動(dòng)鏈條使集裝箱沿著門(mén)架上下移動(dòng)；搖擺油缸的伸縮，實(shí)現(xiàn)門(mén)架前傾后仰；通過(guò)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力，使整車(chē)行駛，從而實(shí)現(xiàn)集裝箱空箱堆垛作業(yè)或場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸?shù)墓I(yè)搬運(yùn)功能。 堆高機(jī)工作原理如圖 2． 1所示。 湖南文理學(xué)院芙蓉本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 圖 堆高機(jī)以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力裝置通過(guò)變速箱和驅(qū)動(dòng)橋的動(dòng)力傳遞、電氣系統(tǒng)的控制實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的行駛和吊具、門(mén)架等的工作，通過(guò)操作手的控制從而實(shí)現(xiàn)集裝箱空箱的堆垛和搬運(yùn)作業(yè)。 堆高機(jī)的主要運(yùn)行動(dòng)作有吊具升降、門(mén)架搖擺、吊具伸縮、吊具側(cè)移、后橋轉(zhuǎn)向和整車(chē)行駛。主要由動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 、車(chē)架系統(tǒng)、門(mén)架系統(tǒng)、吊具系統(tǒng)、駕駛室及操縱系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及液壓系統(tǒng)等組成。 1．動(dòng)力系統(tǒng) 動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)是堆高機(jī)動(dòng)力來(lái)源，其主要功能是為整車(chē)驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)及為其它工作系統(tǒng)的提供動(dòng)力來(lái)源。 堆高機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)由發(fā)動(dòng)機(jī)、動(dòng)力換檔變速箱 (包括液力變矩器 )、傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)橋、輪胎等幾部分組成，如圖 2． 2所示。 發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)液力變矩器驅(qū)動(dòng)三檔變速箱。變速箱除了提供行駛檔位控制功能外還能為液壓系統(tǒng)提供取力口，變速箱的離合、換檔功能主要通過(guò)控制多個(gè)電磁閥實(shí)現(xiàn)。 變速箱的動(dòng)力通過(guò)傳動(dòng)軸傳到驅(qū)動(dòng)橋，驅(qū)動(dòng)橋采用雙減 速差速式重載型，帶湖南文理學(xué)院芙蓉本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 行星式輪邊減速器和多片濕式制動(dòng)器，多片濕式制動(dòng)器用于行車(chē)制動(dòng)。差速器輸入端裝有盤(pán)式制動(dòng)器，用于駐車(chē)制動(dòng)和緊急制動(dòng)。 堆高機(jī)采用液力傳動(dòng)技術(shù)，其動(dòng)力傳動(dòng)路線是：發(fā)動(dòng)機(jī)一變矩器．變速箱一傳動(dòng)軸一驅(qū)動(dòng)橋一輪胎。 1發(fā)動(dòng)機(jī) 2變矩器一變速箱 3傳動(dòng)軸 4驅(qū)動(dòng)橋 5輪胎 圖 2． 2動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)圖 (1)發(fā)動(dòng)機(jī) 發(fā)動(dòng)機(jī)是整個(gè)設(shè)備動(dòng)力源，因此配備一臺(tái)功率強(qiáng)大、技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量可靠、匹配合理的發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)整臺(tái)設(shè)備至關(guān)重要。 三一堆高機(jī)動(dòng)力裝置采用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，主要給液壓系統(tǒng)和行走系統(tǒng)提供動(dòng)力。該裝置由進(jìn)氣系統(tǒng) 、排氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)本體和發(fā)動(dòng)機(jī)支撐等部分組成。 (2)變矩器一變速箱 變矩器起柔性傳遞力矩，并增加力矩的作用，位于發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱之間。變速箱的作用是傳遞行車(chē)驅(qū)動(dòng)力矩，并提供檔位控制以變換行車(chē)速度和方向。 液力變矩器和變速箱組成。 變矩器由泵輪、導(dǎo)輪和渦輪組成，泵輪通過(guò)變矩器輸入軸上的柔性盤(pán)與發(fā)動(dòng)湖南文理學(xué)院芙蓉本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 機(jī)相連，輸入動(dòng)力，泵輪是變矩器的主動(dòng)部件，驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)液運(yùn)動(dòng)；渦輪在傳動(dòng)液的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，渦輪安裝在變矩器的 輸出軸上，將動(dòng)力輸入到變速箱中；導(dǎo)輪的作用是改變變矩器中傳動(dòng)液運(yùn)動(dòng)方向，增大輸出力矩。 變速箱有兩個(gè)取力口，給液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。變速箱具有三個(gè)前進(jìn)檔和三個(gè)后退檔，有自動(dòng)／手動(dòng)兩種換檔方式，并裝有前進(jìn)／倒退防逆轉(zhuǎn)裝置并可根據(jù)設(shè)備行駛狀況自動(dòng)調(diào)整檔位。 (3)傳動(dòng)軸 傳動(dòng)軸在變速箱和驅(qū)動(dòng)橋之間，采用萬(wàn)向傳動(dòng)軸相連，變速箱輸出軸輸出功率通過(guò)傳動(dòng)軸傳遞給驅(qū)動(dòng)橋，以便使整機(jī)前進(jìn)和后退。 (4)驅(qū)動(dòng)橋 驅(qū)動(dòng)橋用于前輪驅(qū)動(dòng)，空載時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋約承受整機(jī)重量的 50％，吊重時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋必須承受整機(jī)重量 (包括吊重 )的 85％ "，極限情況可達(dá) 100％，因此驅(qū)動(dòng)橋需要有足夠大的動(dòng)載、靜載承受能力。 如圖 2． 4所示是一種采用了德國(guó)生產(chǎn)的 由主減速器、差速器、半軸、輪邊減速器、盤(pán)式行車(chē)制動(dòng)器、駐車(chē)制動(dòng)器和殼體等組成。其詳細(xì)技術(shù)參數(shù)如表 2． 1。 1、 2主減速器和差速器 3駐車(chē)制動(dòng)器 4半軸 (殼體內(nèi) ) 5行車(chē)制動(dòng)器 6輪邊減速器 圖 2． 3驅(qū)動(dòng)橋 湖南文理學(xué)院芙蓉本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 表 2． 1驅(qū)動(dòng)橋相關(guān)參 數(shù)a．主減速器 主減速器位于驅(qū)動(dòng)橋的輸入端，由一對(duì)軸線垂直的傘齒輪組成，它的作用是將輸入動(dòng)力傳遞給半軸 (右半軸 )并降低轉(zhuǎn)速增大驅(qū)動(dòng) 力矩。 b．差速器 位于驅(qū)動(dòng)橋中部，由四個(gè)差速傘齒輪和兩個(gè)裝在左右半軸上的傘齒輪組成，差速齒輪裝在兩個(gè)半軸上傘齒輪中間，當(dāng)差速齒輪在半軸上傘齒輪滾動(dòng)時(shí)，左右半軸的轉(zhuǎn)速不同，產(chǎn)生差速運(yùn)動(dòng)。差速器作用保證變速箱傳遞來(lái)的力矩傳給兩根半軸，同時(shí)保證左右兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪由不同的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，使驅(qū)動(dòng)輪相對(duì)地面的運(yùn)動(dòng)接近于純滾動(dòng)。 C．半軸 半軸是差速器與輪邊減速器之間的傳動(dòng)部件，其作用是將差速器傳遞的動(dòng)力傳遞給輪邊減速器。 d．輪邊減速器 輪邊減速器為行星減速器，由中間齒輪，齒圈以及齒輪、齒圈間的行星齒輪組成，其作用是降低轉(zhuǎn)速， 增大驅(qū)動(dòng)力矩。 e．駐車(chē)制動(dòng)器 駐車(chē)制動(dòng)器位于驅(qū)動(dòng)橋軸的輸入端，為彈簧制動(dòng)液壓釋放浮動(dòng)卡鉗盤(pán)式制動(dòng)湖南文理學(xué)院芙蓉本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 器，由制動(dòng)盤(pán)和制動(dòng)卡鉗組成。當(dāng)制動(dòng)釋放油路無(wú)壓力時(shí)，制動(dòng)卡鉗在制動(dòng)彈簧的作用下抱死制動(dòng)盤(pán)，此時(shí)制動(dòng)器制動(dòng)，當(dāng)制動(dòng)釋放油路有壓力時(shí)，制動(dòng)油通過(guò)制動(dòng)卡鉗內(nèi)的活塞推動(dòng)制動(dòng)彈簧，制動(dòng)卡鉗松開(kāi)，此時(shí)制動(dòng)器不制動(dòng)。此制動(dòng)器用于駐車(chē)制動(dòng)和緊急制動(dòng)。 行車(chē)制動(dòng)器為多片濕式制動(dòng)器，由制動(dòng)片和摩擦片組成。行車(chē)制動(dòng)器由液壓油進(jìn)行控制操作，制動(dòng)冷卻油進(jìn)行冷卻。當(dāng)制動(dòng)油路有壓力時(shí)，壓力油推動(dòng)活塞壓緊制動(dòng)片和摩擦片，此時(shí)行 車(chē)制動(dòng)器制動(dòng)。 堆高機(jī)通常整車(chē)行走為前橋驅(qū)動(dòng)，且因?yàn)殚T(mén)架重心較高，因此需要良好的制動(dòng)安全性來(lái)保證。堆高機(jī)通常帶有可靠的轂式制動(dòng)器，能調(diào)節(jié)制動(dòng)問(wèn)隙，因此行走制動(dòng)十分可靠，并且使用壽命長(zhǎng)。 (5)輪胎輪輞 堆高機(jī)輪胎通常采用港口專用重吊用內(nèi)胎充氣輪胎，其采用加厚花紋 E． 4J，以增加耐磨性：輪輞分別為無(wú)輪輻重載輪輞，前橋 4個(gè)，后橋 2個(gè)，單個(gè)輪胎可承受最大靜載 24t，承載能力大，耐磨性好。 2．轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要功能是實(shí)現(xiàn)整車(chē)行駛、工作時(shí)的方向控制。 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理是：當(dāng)雙作用油缸活塞桿向左伸出時(shí)，就會(huì)通過(guò) 雙向轉(zhuǎn)向油缸和四連桿機(jī)構(gòu)推動(dòng)左后輪連桿和拉動(dòng)右后輪連桿同時(shí)向左擺動(dòng)，兩個(gè)后輪就會(huì)同時(shí)向右轉(zhuǎn)向；反之，當(dāng)雙作用油缸活塞桿向右伸出時(shí)，就會(huì)推動(dòng)右后輪連桿和拉動(dòng)左后輪連桿同時(shí)向右擺動(dòng)，兩個(gè)后輪就會(huì)同時(shí)向左轉(zhuǎn)向。 3．車(chē)架系統(tǒng) 車(chē)架系統(tǒng)是堆高機(jī)各部件的安裝基礎(chǔ)件，它主要起到支撐各部件的作用。 堆高機(jī)車(chē)架系統(tǒng)由低合金鋼板焊接而成，采用氣體保護(hù)焊焊接，很好的保證了焊接質(zhì)量。頭部、尾部進(jìn)行焊后機(jī)加工，保證各安裝尺寸，其結(jié)構(gòu)如圖 2． 4所示。 車(chē)架體除承受靜載荷外，還要承受整車(chē)行駛時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)載荷，因此車(chē)架體必須滿足下列要求： a．滿足總布置的要求； b．強(qiáng)度高； C．剛性好； d．結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；e．重心低。 湖南文理學(xué)院芙蓉本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 1車(chē)架總成 2左擋泥板 3右擋泥板 4蓋板總成 5左后擋泥板總成 6右后擋泥板總成 7上配重 8下配重 圖 2． 4車(chē)架總成 4．門(mén)架系統(tǒng) 門(mén)架系統(tǒng)主要功能是承載堆高機(jī)吊具，使之通過(guò)門(mén)架系統(tǒng)上升或下降，實(shí)現(xiàn)集裝箱吊裝的功能。 堆高機(jī)門(mén)架系統(tǒng)的基本動(dòng)作有升降和搖擺兩種，門(mén)架系統(tǒng)分為兩種運(yùn)動(dòng)形式，即一級(jí)鏈條式和二級(jí)鏈條式，兩者都為內(nèi)外門(mén)架結(jié)構(gòu)。其基本工作原理是通過(guò)外門(mén)架與車(chē)架連接，靠油缸作用使內(nèi)門(mén)架上下運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)吊具上下運(yùn)動(dòng)，如圖 2． 5所 示為門(mén)架運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 湖南文理學(xué)院芙蓉本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 1內(nèi)門(mén)架滑輪 (內(nèi)門(mén)架 ) 2舉升油缸滑輪 (外門(mén)架 ) 3吊具與集裝箱 1內(nèi)門(mén)架重量 圖 2． 5門(mén)架運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 一級(jí)鏈條式門(mén)架系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)油缸、吊具的移動(dòng)速度比是 l： 2，所費(fèi)力約是 2： 1。通過(guò)外門(mén)架的舉升油缸動(dòng)作，可實(shí)現(xiàn)內(nèi)門(mén)架的上下移動(dòng)；內(nèi)門(mén)架通過(guò)鏈輪對(duì)二級(jí)鏈條起作用，實(shí)現(xiàn)吊具的上下移動(dòng)，如圖 2． 5左圖所示。 優(yōu)點(diǎn)：整體重量輕、機(jī)構(gòu)少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單； 缺點(diǎn)：油缸細(xì)長(zhǎng)，穩(wěn)定性差。 二級(jí)鏈條式門(mén)架系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)油缸、內(nèi)門(mén)架、吊具的移動(dòng)速度比是 1： 2： 4，所費(fèi)力約是 4： 2： 1。外門(mén)架的舉升油 缸通過(guò)鏈輪對(duì)一級(jí)鏈條起作用，可實(shí)現(xiàn)內(nèi)門(mén)架的上下移動(dòng)；內(nèi)門(mén)架通過(guò)鏈輪對(duì)二級(jí)鏈條起作用，實(shí)現(xiàn)吊具的上下移動(dòng)，如圖2． 5右圖所示。 優(yōu)點(diǎn)：油缸短粗，穩(wěn)定性好； 缺點(diǎn)：整體重量較重、機(jī)構(gòu)較多、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。 除 它型號(hào)均采用一級(jí)鏈條門(mén)架系統(tǒng)，其整體重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 5．吊具系統(tǒng) 湖南文理學(xué)院芙蓉本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 吊具系統(tǒng)是堆高機(jī)的主要工作機(jī)構(gòu)，具有取吊集裝箱的作用。如圖 2． 6所示。 1橫梁總成 2滑移架 圖 2． 6吊具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 堆高機(jī)吊具系統(tǒng)是通過(guò)伸縮油缸的伸縮來(lái)適應(yīng) 20過(guò)轉(zhuǎn)鎖裝置來(lái)完成 旋鎖抓取和放開(kāi)集裝箱的功能；通過(guò)側(cè)移油缸促使吊具和集裝箱左右移動(dòng)來(lái)方便對(duì)箱和堆碼。 6．駕駛室及操作系統(tǒng) 駕駛室及操縱系統(tǒng)是操作手的工作空間及對(duì)操縱系統(tǒng)的操作控制 。 第三章 液壓系統(tǒng)的組成 堆高機(jī)液壓系統(tǒng)分為兩大部分：行走驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)和工作裝置液壓系統(tǒng)，主要功能為整車(chē)行走、轉(zhuǎn)向和制動(dòng)，門(mén)架、吊具等工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)傳遞動(dòng)力來(lái)源。如圖 輪泵安裝在液力變矩器取力口上，由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)以下功能： 湖南文理學(xué)院芙蓉本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 a．整車(chē)行走時(shí)的轉(zhuǎn)向和制動(dòng)； b．吊具的側(cè)移、伸縮、旋鎖； c．控制門(mén)架的上升、下降、前傾、后傾。 圖 堆高機(jī)液壓系統(tǒng)包括門(mén)架升降和搖擺系統(tǒng)液壓回路、吊具系統(tǒng)液壓回路、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓回路、制動(dòng)系統(tǒng)液壓回路 等組成。 架升降、搖擺系統(tǒng)液壓回路 門(mén)架升降、搖擺系統(tǒng)液壓原理圖如圖 由油泵 1向多路閥供油，通過(guò)操作手柄，可實(shí)現(xiàn)門(mén)架的升降、搖擺動(dòng)作，還可對(duì)吊具液壓系統(tǒng)回路供油。 (1)門(mén)架升降液壓回路 當(dāng)往前推動(dòng)手柄時(shí)，來(lái)自供油系統(tǒng)的壓力油經(jīng)換向閥后至液控手柄的 經(jīng)液控手柄的口至換向閥的 電磁換向閥 3和 4得電的情況下，壓力油進(jìn)入多路閥的換向油腔，推動(dòng)閥芯運(yùn)動(dòng) 實(shí)現(xiàn)多路閥換向功能，此時(shí)油泵所供壓力油通過(guò)多路閥、單向節(jié)流閥、單向閥至升降油缸兩油腔，實(shí)現(xiàn)差動(dòng)快速上升。 湖南文理學(xué)院芙蓉本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 圖 擺系統(tǒng) 當(dāng)往后來(lái)自供油系統(tǒng)的壓力油經(jīng)液控手柄的 力油進(jìn)入多路閥向油腔，推動(dòng)閥芯運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)多路閥換向功能，在電磁換向閥得電的情況下時(shí)升降油缸中的油通過(guò)單向節(jié)流閥、多路閥回到油箱， 實(shí)現(xiàn)門(mén)架快速下 (2)門(mén)架搖擺回路 當(dāng)左右來(lái)自供油系統(tǒng)的壓力油經(jīng)手柄的 力油進(jìn)入多路閥的油腔，推動(dòng)閥芯運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)多路閥換向功能，此時(shí)油泵所供壓力油通過(guò)多路、雙平衡閥至搖擺油缸無(wú)桿腔或有 桿腔，實(shí)現(xiàn)門(mén)架前、后傾。 具系統(tǒng)液壓回路 吊具系統(tǒng)液壓原理圖如圖 湖南文理學(xué)院芙蓉本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 吊具液壓系統(tǒng)所需油源由齒輪泵提供，流量通過(guò)多路閥調(diào)節(jié)。通過(guò)操作手柄上的按鈕，從而控制吊具上的電磁閥實(shí)現(xiàn)吊具的左右側(cè)移、 20英尺與 40英尺之間轉(zhuǎn)換、旋鎖的開(kāi)、閉。溢流閥起安全閥的作用，液壓鎖的作用是保證吊具在鎖具關(guān)閉的位置不會(huì)打開(kāi)，避免發(fā)生意外事故。 向系統(tǒng)液壓回路 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓原理圖如圖 液壓油經(jīng)齒輪泵 后到轉(zhuǎn)向器 2，提供實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能的油源。轉(zhuǎn)向器在轉(zhuǎn) 動(dòng)過(guò)程中，油從其 的左腔，實(shí)現(xiàn)右轉(zhuǎn)向；反之，實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)向。 湖南文理學(xué)院芙蓉本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 圖 動(dòng)系統(tǒng)液壓回路 制動(dòng)回路齒輪泵的輸出油液經(jīng)冷卻系統(tǒng)后連通充液閥，經(jīng)單向閥后向蓄能器充油，當(dāng)壓力達(dá)到充液閥設(shè)定的壓力后，齒輪泵將卸荷。單向閥防止蓄能器中儲(chǔ)備的壓力油在齒輪泵待速或停止運(yùn)行時(shí)泄回油箱。蓄能器充有一定壓力的氮?dú)?，供?yīng)急剎車(chē)用。制動(dòng)液壓回路包括駐車(chē)制動(dòng)液壓回路和行車(chē)制動(dòng)液壓回路， (1)駐車(chē)制動(dòng)回路 駐車(chē)制動(dòng)電磁閥控制駐車(chē)制動(dòng)器，駐車(chē)制動(dòng)器為液壓釋放、彈簧制動(dòng)式。操作駐車(chē)制動(dòng)時(shí)，駐車(chē)制動(dòng)電磁閥通電，蓄能器中的壓力油通過(guò)電磁閥進(jìn)入駐車(chē)制動(dòng)器，克服彈簧作用力，將駐車(chē)制動(dòng)器打開(kāi)。同時(shí)，壓力繼電器 出電信號(hào)，駐車(chē)制動(dòng)器指示燈熄滅，并解除電器連鎖，使動(dòng)力換檔變速箱可掛檔行湖南文理學(xué)院芙蓉本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 車(chē)。 (2)行車(chē)制動(dòng)回路 行車(chē)制動(dòng)器為液壓制動(dòng)、彈簧釋放式。行車(chē)制動(dòng)時(shí)，腳踩行車(chē)制動(dòng)閥，齒輪泵油經(jīng)行車(chē)制動(dòng)閥的進(jìn)入行車(chē)制動(dòng)器，克服彈簧力，實(shí)現(xiàn)行車(chē)制動(dòng)，壓力繼電器出電信號(hào)，接通行車(chē)制動(dòng)指示燈。行車(chē)制動(dòng)器的壓力反饋給行車(chē)制動(dòng)閥，操作者可以通過(guò)腳踏板直觀感覺(jué)和調(diào)節(jié)行車(chē)制動(dòng)力的大小。圖 高機(jī)制動(dòng)工況對(duì)液壓系統(tǒng)的要求 根據(jù)以上分析可知，為了保證堆高機(jī)制動(dòng)時(shí)制動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠，制動(dòng)液壓系統(tǒng)需具備如下性能： 1．任何情況下安全制動(dòng)的需要。這需要在行車(chē)時(shí)或發(fā)動(dòng)機(jī)突然熄火后液壓制動(dòng)系統(tǒng)仍然具備良好的連續(xù)制動(dòng)性能。在液壓制動(dòng)系統(tǒng)中蓄能器的設(shè)計(jì)需滿足：發(fā)動(dòng)機(jī)在停止充液時(shí)，連續(xù)踩踏制動(dòng)踏板，蓄能器的剎車(chē)油仍能滿足 7~8次制動(dòng)的要求，這主要涉及到蓄能器的容積和充氮壓力，另外對(duì)整個(gè)回路的泄漏也提出了很高的要求 2．制動(dòng)時(shí)液壓系統(tǒng)快速響應(yīng)的要求。在目前工程機(jī)械上制動(dòng)主要存在著氣體制動(dòng)、氣液混合制動(dòng)、液壓制動(dòng)這三種制動(dòng)形式，響應(yīng)最快的是全液壓制動(dòng)，根據(jù)堆高機(jī)制動(dòng)時(shí)的要求在 ． 2m，這需要液壓制動(dòng)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間不能大于 0． 6s。 湖南文理學(xué)院芙蓉本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 3．剎車(chē)穩(wěn)定性的要求，由于整車(chē)在吊載制動(dòng)時(shí)整車(chē)質(zhì)量較大，巨大的慣性往往會(huì)導(dǎo)致剎車(chē)穩(wěn)定性的減弱，也就是在剎車(chē)時(shí)整車(chē)產(chǎn)生晃動(dòng)，這在液壓系統(tǒng)上表現(xiàn)為剎車(chē)壓力突變往往產(chǎn)生壓力峰值。一旦出現(xiàn)這些情況極易導(dǎo)致整車(chē)傾翻，故在制動(dòng)時(shí)液壓制動(dòng)系統(tǒng)需要制動(dòng)壓力平穩(wěn)沒(méi)有劇烈波動(dòng)。 本章首先對(duì)集裝箱空箱堆高機(jī)的機(jī)電液各系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，包括機(jī)械系統(tǒng)的整機(jī)功能概述、動(dòng)力行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、車(chē)架系統(tǒng)、車(chē)架系統(tǒng)、吊具系統(tǒng)、駕駛室與操縱系統(tǒng)；液壓系統(tǒng)的系統(tǒng)原理圖、門(mén)架舉升搖擺液壓系統(tǒng)、吊具液壓系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)、行車(chē)制動(dòng)液壓系統(tǒng)、冷卻液壓系統(tǒng)；以及對(duì)電氣系統(tǒng)的詳細(xì)研究。如此對(duì)理解和分析整車(chē)制動(dòng)性能能起到輔助作用。隨后兩節(jié)根據(jù)前述分析提出了堆高機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的工況和制動(dòng)時(shí)對(duì)液壓的要求，由于集裝箱空箱堆高機(jī)自身的結(jié)構(gòu)和功能復(fù)雜、工況的多樣性，較大的質(zhì)量和傾翻力矩需要制動(dòng)時(shí)滿足下面三個(gè)要 求： a．在任何情況下蓄能器的剎車(chē)油仍能滿足連續(xù) 7~8次制動(dòng)的要求； b．制動(dòng)時(shí)液壓系統(tǒng)快速響應(yīng)的時(shí)問(wèn)不能大于 0． 6s； C．在制動(dòng)時(shí)液壓制動(dòng)系統(tǒng)需要制動(dòng)壓力平穩(wěn)沒(méi)有劇烈波動(dòng)。 湖南文理學(xué)院芙蓉本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 第四章 堆高機(jī)制動(dòng)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 上一章對(duì)堆高機(jī)各系統(tǒng)各工況進(jìn)行了分析與研究，并提出了制動(dòng)工況對(duì)液壓系統(tǒng)的要求，本章將重點(diǎn)分析堆高機(jī)的制動(dòng)液壓系統(tǒng)及設(shè)計(jì)要求。 動(dòng)液壓系統(tǒng)介紹 目前國(guó)內(nèi)一些工程機(jī)械的制動(dòng)系統(tǒng)多采用氣頂液的結(jié)構(gòu)形式，以實(shí)現(xiàn)整機(jī)的高壓制動(dòng)效能。但是 這也存在一些問(wèn)題，首先對(duì)于集裝箱空箱堆高機(jī)這種制動(dòng)力矩要求很大，且在堆場(chǎng)頻繁制動(dòng)的場(chǎng)合，氣液制動(dòng)無(wú)法保證很好的制動(dòng)效果。此外氣液制動(dòng)系統(tǒng)需要單獨(dú)的壓縮氣源，元件數(shù)量多，且尺寸較大，給整機(jī)布置帶來(lái)了不便。而且排出的油氣污染環(huán)境，它需要?dú)庖簝商坠苈?，排氣時(shí)噪聲較大，液壓管路易混入空氣而造成制動(dòng)失靈等故障。 隨之液壓制動(dòng)技術(shù)的不斷完善和濕式制動(dòng)器制造技術(shù)改進(jìn)，可靠性更高的液壓制動(dòng)系統(tǒng)在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已普遍采用。近年來(lái)，國(guó)外主要堆高機(jī)制造商 (如部分都采用全 液壓制動(dòng)系統(tǒng)，它是性能良好的制動(dòng)系統(tǒng)，與氣液制動(dòng)系統(tǒng)一樣，也屬于動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)，其主要優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)制動(dòng)壓力高，產(chǎn)生的制動(dòng)力矩大，液壓管路為全封閉的回路，污染性很小，工作效率高。 本章將以三一重工自行研制生產(chǎn)的 面論述全液壓制動(dòng)系統(tǒng)。 制動(dòng)液壓為雙回路全液壓制動(dòng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由剎車(chē)油泵、蓄能器、充液閥、平衡閥、駐車(chē)電磁閥、球湖南文理學(xué)院芙蓉本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 閥、壓力傳感器、蓄能器、腳踏制動(dòng)閥、制動(dòng)器等部分組成。制動(dòng)器為濕式盤(pán)式制動(dòng)器，蓄能器充液閥和腳踏制動(dòng) 閥為該系統(tǒng)關(guān)鍵元件。 充液閥的外觀如圖 理示意圖如圖 由滑閥式主閥芯、濾芯、單向閥、節(jié)流孔、梭閥、球閥、彈簧、閥體等組成，是一個(gè)集成度較高、比較復(fù)雜的閥，它負(fù)責(zé)給蓄能器充液。 圖 腳踏制動(dòng)閥 (外形如圖 由踏板、頂桿上閥芯、下閥芯、閥體、彈簧等組成，它在制動(dòng)系統(tǒng)中的作用是根據(jù)操作者施加在其上的力來(lái)控制后面制動(dòng)缸，進(jìn)而間接控制制動(dòng)力矩。前橋制動(dòng)缸中的壓力均由它來(lái)控制，進(jìn)油口與蓄能器相連接，出油口與制動(dòng)缸相連，閥芯控制流往前橋的油。下面 將結(jié)合充液閥和腳踏調(diào)節(jié)制動(dòng)閥的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)明全液壓制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理。 湖南文理學(xué)院芙蓉本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 系統(tǒng)的工作過(guò)程分為兩個(gè)：一是對(duì)蓄能器的充液過(guò)程，二是制動(dòng)過(guò)程。 4． 1． 2 充液過(guò)程 對(duì)蓄能器的充液由蓄能器充液閥負(fù)責(zé)。結(jié)合蓄能器充液閥的原理示意圖 3． 4對(duì)充液過(guò)程詳細(xì)敘述如下： 閥為低壓優(yōu)先閥，保持對(duì)蓄能器的充液壓力。當(dāng)蓄能器壓力低于下限壓力 (約 1 10，此時(shí) 閥 7在左邊彈簧的作用下關(guān)閉，通過(guò)推桿 8頂開(kāi)球閥 6，此時(shí) 3相通，在 簧 力以及左邊油壓力共同作用下，主閥芯推至左邊，關(guān)閉 的出口油通過(guò)濾芯 3、阻尼孔 4、單向閥 5、及梭閥 10進(jìn)入蓄能器，給蓄能器充液；蓄能器壓力逐漸升高， 蓄能器壓力升至平衡閥設(shè)定最高壓力 (約 140，在 閥 6關(guān)閉，通過(guò)推桿頂開(kāi)球閥 7，此時(shí) 閥芯右邊反饋壓力立即卸掉，在左邊油箱壓力及右邊彈簧力作用下，主閥芯 1移至右位，打開(kāi) 于限位桿 2的存在， 口不會(huì)完全打開(kāi)始終都有一個(gè)節(jié)流作用，防止主閥芯左邊油 壓力過(guò)低，不足以克服右邊彈簧力的作用。球閥 6、 7與推桿 8及湖南文理學(xué)院芙蓉本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 閥套等組成一先導(dǎo)級(jí)，用于控制 于實(shí)施制動(dòng)或者泄露等原因而引起蓄能器油壓力下降至下限壓力時(shí)，球閥 7重新關(guān)閉，球閥 6打開(kāi)，進(jìn)而 閥芯 1又移至左位， 口油路重新關(guān)閉，恢復(fù)對(duì)蓄能器充液，由此往復(fù)循環(huán)。其中充液過(guò)程相當(dāng)短從下限壓力充液至上限壓力只需 l～ 2s。 1主閥芯 2限位桿 3濾芯 4阻尼孔 5單向閥 6、 7球閥 8推桿 9壓力傳感器 圖 因此，充液閥的主要作用是控制蓄能器的充液壓力和速度 ，并根據(jù)蓄能器充液閥預(yù)置的上下限壓力 (下限壓力一般為上限壓力的 82％ )切換回路，使蓄能器里的油液壓力保持在下限壓力與上限壓力之間，充液閥的另一個(gè)作用是使泵優(yōu)先給蓄能器充液。 為防止因充液壓閥故障，使蓄能器壓力不足而造成危險(xiǎn)，系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置了一個(gè)低壓報(bào)警開(kāi)關(guān)，當(dāng)蓄能器壓力下降至下限以下某一個(gè)值而充液閥仍不能對(duì)其充液時(shí) (一般為充液閥故障 )，低壓報(bào)警開(kāi)關(guān)就接通報(bào)警電路，駕駛室內(nèi)的報(bào)警蜂鳴器就會(huì)發(fā)出聲音提醒駕駛員立即停車(chē)檢查。 湖南文理學(xué)院芙蓉本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 4． 1． 3 制動(dòng)過(guò)程 制動(dòng)過(guò)程主要由腳踏制動(dòng)閥來(lái)控制，下面結(jié)合該制動(dòng)閥結(jié)構(gòu)圖 過(guò)程。 腳踏制動(dòng)閥是一個(gè)兩位三通滑閥式結(jié)構(gòu)。初始位置時(shí)，制動(dòng) n(與油箱口 )有一個(gè)正開(kāi)口量，而制動(dòng) n(與壓力油口 (有一個(gè)正遮蓋量。施加在踏板上的力通過(guò)上面的頂桿以及彈簧傳遞到閥芯上，當(dāng)未在踏板上加力時(shí)，腳踏調(diào)節(jié)制動(dòng)閥在下端彈簧作用下處于上位，和制動(dòng)缸相連的 口相通，制動(dòng)缸中油壓力為零，制動(dòng)器釋放。當(dāng)踩下踏板時(shí)，閥芯下移，逐漸關(guān)閉 口的油路，處于中位時(shí)， 口、 續(xù)踩下踏板使閥芯繼續(xù)下移時(shí)， 口的油路打開(kāi)，兩個(gè)蓄能器里的壓力油通過(guò)腳調(diào)節(jié)制動(dòng)閥分 別進(jìn)入前橋制動(dòng)缸，制動(dòng)缸中的壓力逐漸上升，推動(dòng)摩擦盤(pán)壓緊制動(dòng)盤(pán)，產(chǎn)生制動(dòng)動(dòng)作。每個(gè) 引一個(gè)反饋壓力 (等于制動(dòng)缸的壓力 )至閥芯下端，壓縮上面的彈簧，使閥芯往上移，反饋力與加在踏板上的力相比較，達(dá)到平衡時(shí)，閥芯重新回到中位， P、 A、 大腳踏力，閥芯從平衡位置又開(kāi)始往下移， P、 動(dòng)缸中壓力進(jìn)一步上升，反饋壓力也隨著上升，三口重新關(guān)閉，這樣就使得制動(dòng)缸中的壓力與加在踏板上的力成比例，使駕駛員產(chǎn)生良好的制動(dòng)感