汽车起重机起升机构液压系统节能分析改进(附件)
本文以QY20型汽车起重机为主要研究对象，首先对国内外起重机的发展状况进行阐述，在分析了起升机构的液压系统工作原理之后，从而发现在整个起升机构作业中下降工况时系统的背压值恒定不变，在这种情况下轻载或空载作业会产生非常大的能耗损失，因此提出用负载敏感平衡阀替换原有的平衡阀，利用AMEsim仿真软件分析两系统下降工况下不同负载重量时的输出功率曲线后，通过输出功率曲线的比对图，来分析改进后的系统降低能耗损失的效果好坏。关键词 起升机构，负载敏感技术，Amesim
目 录
1 绪论 1
2 汽车起重机液压系统概述 1
2.1 液压系统组成 1
2.2 汽车起重机液压系统概述 2
3 QY20起重机起升机构液压系统分析改进 3
3.1 QY20起升机构液压系统原理分析 3
3.2 新型负载敏感平衡阀的运用 4
3.3 液压系统参数计算 9
4 基于Amesim的起升机构液压系统仿真 12
4.1 Amesim主要分析工具介绍 12
4.2 新型负载敏感阀的模型建立 14
4.3 起升机构液压系统模型搭建及其仿真 16
4.4 起升机构液压系统仿真分析 18
结论 21
致谢 22
参考文献 23
1 绪论
最早起源于英国和美国的汽车起重机，以及欧洲的Grove，Demag等都是世界起重机研究的领导者。第一台液压汽车起重机H2是由Roy Obilins在起重机上使用伸缩臂和液压支腿而诞生的。之后，汽车起重机进行了不断改进和优化。目前，国外的汽车起重机水平已经有了不断的突破和完善，具体有能够用动态计算方法来研究变幅油缸的动态响应，通过对应力和应变的有限元分析以提高系统的耐用性，出现了一种新型自行式汽车起重机。其特点是窄轴距可以让它在拥挤的环境下行驶[1]。
在汽车起重机领域，外国的发展水平远远高于中国。中国的汽车起重机行业始于20世纪五六十年代，并不断扩大并扩展到今天的规模。自成立以来，中国的汽车起重机的发展引进了三项国外技术，即苏联，日本和德国的技术。在三项技术的引进和完善下，我国的汽车起重机行 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
业发展迅速并在国际上小有名气，特别是近年来，我国汽车起重行业取得了较大进展，相信在当今人才辈出的社会，中国汽车起重机行业必将越来越稳定成熟 [2] 。
随着经济的高速增长，中国的基础设施建设不断得到实施，工程机械也在各个方面大规模使用，特别是汽车起重机。由于其操作简单的特点，所以被大规模用于工程建设，在建筑机械领域占有一定的地位。随着汽车起重机的大规模使用，尤其是在这个以节能减排为主题的社会，工程机械的能量损失也越来越被人重视。从长远的发展情况来看，买家在选购机器的时候，除了要考虑必要的性能和可靠性之外，还要考虑后续的投资费用，因为后期费用将会是一笔长期的经济支出，目前能源的消耗量已经成为一项重要指标用来衡量设备性能的优劣。
汽车起重机在不同环境下工作时，往往会遇到不同的负载重量，但是系统额定的起重量是设定好的，当起重比较轻的负载时，系统会产生比较多的能量损失。系统会提供额外的压力来让重物起重，能耗损失得越大，从而整个系统效率大幅度降低。液压系统的能量损失占整个汽车起重机能量损失的70%，所以本文将对QY20型起重机的起升机构液压系统进行分析，提出改进并通过输出功率的变化来判断能耗的降低程度。
2 汽车起重机液压系统概述
2.1 液压系统组成
液压系统将压力能量转换为动能，给整个系统提供动力源。动力元件、辅助元件、控制调节元件、执行元件和工作油液组成了液压系统。
动力元件：这种元件可以将机械能转化为压力能以在整个系统中提供动力。典型的结构是液压泵，可分为齿轮泵和柱塞泵。齿轮泵由于成本较低、体积较其他泵较小、对油液污染不是特别敏感，因此大部分中小型起重机都采用的是齿轮泵。
执行元件：通过把压力能转换成机械能的结构，主要有油缸和马达，是使得整个系统平稳工作的机构。油缸输出直线运动，马达输出转动，在整个系统中起到了不可缺少的作用。目前中小型的起重机大部分因为成本问题都采用马达通过减速器使驱动转台回转的传动方式。
控制调节元件：是系统的控制装置，各种阀类构成了它。根据效果，可分为流量控制阀，方向控制阀和压力控制阀。
辅助元件：在正常工作起到辅助作用的接头、蓄能器和油箱等。
2.2 汽车起重机液压系统概述
汽车起重机液压系统共有五个五个回路构成，分别是支腿收放液压回路、回转机构液压回路、变幅液压回路、伸缩臂液压回路和起升液压回路。
支腿收放液压回路是由液压泵，水平液压缸，垂直液压缸和换向阀组成，其可通过驱动腿来支撑整个起重机。在环境条件和载重量多变的情况下，系统对支腿也有相应的要求，例如需要支腿硬度大，可靠性强，容易伸缩，这样才能使得起重机安全平稳，对车上人员也是一种保障。
液压泵，换向阀，平衡阀，液压马达和液压离合器组成了回转机构液压回路。通过它的运行可以使得吊臂自由回转，让负载水平地移动，增加了起重机在工作时的操作便捷性，可以给作业带来很大的好处。因为所需的力比较小，所以回路较起升机构简单。由于负载移动范围的限制，故功率较小。
变幅液压回路通常由诸如液压泵，换向阀，变幅缸和平衡阀等部件组成。大部分起重机为了使起吊能力达到最高值经常会改变幅度，变幅液压回路就是实现幅度变化的液压回路可以通过改变幅度来增加起重机的工作范围，并且可以显着提高生产率。
伸缩臂液压回路的主要部件包括换向阀，液压缸，液压泵和平衡阀。该回路可以通过改变吊臂长度来改变起吊高度。液压缸节数和机构取决于伸缩的高度和伸缩方式，通常大部分起重机都会采用同步伸缩，因为这种方式可以提高伸缩臂的效率并且能够让伸缩臂结构优化。但是该回路需要再起重机起重前使吊臂伸出。
目 录
1 绪论 1
2 汽车起重机液压系统概述 1
2.1 液压系统组成 1
2.2 汽车起重机液压系统概述 2
3 QY20起重机起升机构液压系统分析改进 3
3.1 QY20起升机构液压系统原理分析 3
3.2 新型负载敏感平衡阀的运用 4
3.3 液压系统参数计算 9
4 基于Amesim的起升机构液压系统仿真 12
4.1 Amesim主要分析工具介绍 12
4.2 新型负载敏感阀的模型建立 14
4.3 起升机构液压系统模型搭建及其仿真 16
4.4 起升机构液压系统仿真分析 18
结论 21
致谢 22
参考文献 23
1 绪论
最早起源于英国和美国的汽车起重机，以及欧洲的Grove，Demag等都是世界起重机研究的领导者。第一台液压汽车起重机H2是由Roy Obilins在起重机上使用伸缩臂和液压支腿而诞生的。之后，汽车起重机进行了不断改进和优化。目前，国外的汽车起重机水平已经有了不断的突破和完善，具体有能够用动态计算方法来研究变幅油缸的动态响应，通过对应力和应变的有限元分析以提高系统的耐用性，出现了一种新型自行式汽车起重机。其特点是窄轴距可以让它在拥挤的环境下行驶[1]。
在汽车起重机领域，外国的发展水平远远高于中国。中国的汽车起重机行业始于20世纪五六十年代，并不断扩大并扩展到今天的规模。自成立以来，中国的汽车起重机的发展引进了三项国外技术，即苏联，日本和德国的技术。在三项技术的引进和完善下，我国的汽车起重机行 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
业发展迅速并在国际上小有名气，特别是近年来，我国汽车起重行业取得了较大进展，相信在当今人才辈出的社会，中国汽车起重机行业必将越来越稳定成熟 [2] 。
随着经济的高速增长，中国的基础设施建设不断得到实施，工程机械也在各个方面大规模使用，特别是汽车起重机。由于其操作简单的特点，所以被大规模用于工程建设，在建筑机械领域占有一定的地位。随着汽车起重机的大规模使用，尤其是在这个以节能减排为主题的社会，工程机械的能量损失也越来越被人重视。从长远的发展情况来看，买家在选购机器的时候，除了要考虑必要的性能和可靠性之外，还要考虑后续的投资费用，因为后期费用将会是一笔长期的经济支出，目前能源的消耗量已经成为一项重要指标用来衡量设备性能的优劣。
汽车起重机在不同环境下工作时，往往会遇到不同的负载重量，但是系统额定的起重量是设定好的，当起重比较轻的负载时，系统会产生比较多的能量损失。系统会提供额外的压力来让重物起重，能耗损失得越大，从而整个系统效率大幅度降低。液压系统的能量损失占整个汽车起重机能量损失的70%，所以本文将对QY20型起重机的起升机构液压系统进行分析，提出改进并通过输出功率的变化来判断能耗的降低程度。
2 汽车起重机液压系统概述
2.1 液压系统组成
液压系统将压力能量转换为动能，给整个系统提供动力源。动力元件、辅助元件、控制调节元件、执行元件和工作油液组成了液压系统。
动力元件：这种元件可以将机械能转化为压力能以在整个系统中提供动力。典型的结构是液压泵，可分为齿轮泵和柱塞泵。齿轮泵由于成本较低、体积较其他泵较小、对油液污染不是特别敏感，因此大部分中小型起重机都采用的是齿轮泵。
执行元件：通过把压力能转换成机械能的结构，主要有油缸和马达，是使得整个系统平稳工作的机构。油缸输出直线运动，马达输出转动，在整个系统中起到了不可缺少的作用。目前中小型的起重机大部分因为成本问题都采用马达通过减速器使驱动转台回转的传动方式。
控制调节元件：是系统的控制装置，各种阀类构成了它。根据效果，可分为流量控制阀，方向控制阀和压力控制阀。
辅助元件：在正常工作起到辅助作用的接头、蓄能器和油箱等。
2.2 汽车起重机液压系统概述
汽车起重机液压系统共有五个五个回路构成，分别是支腿收放液压回路、回转机构液压回路、变幅液压回路、伸缩臂液压回路和起升液压回路。
支腿收放液压回路是由液压泵，水平液压缸，垂直液压缸和换向阀组成，其可通过驱动腿来支撑整个起重机。在环境条件和载重量多变的情况下，系统对支腿也有相应的要求，例如需要支腿硬度大，可靠性强，容易伸缩，这样才能使得起重机安全平稳，对车上人员也是一种保障。
液压泵，换向阀，平衡阀，液压马达和液压离合器组成了回转机构液压回路。通过它的运行可以使得吊臂自由回转，让负载水平地移动，增加了起重机在工作时的操作便捷性，可以给作业带来很大的好处。因为所需的力比较小，所以回路较起升机构简单。由于负载移动范围的限制，故功率较小。
变幅液压回路通常由诸如液压泵，换向阀，变幅缸和平衡阀等部件组成。大部分起重机为了使起吊能力达到最高值经常会改变幅度，变幅液压回路就是实现幅度变化的液压回路可以通过改变幅度来增加起重机的工作范围，并且可以显着提高生产率。
伸缩臂液压回路的主要部件包括换向阀，液压缸，液压泵和平衡阀。该回路可以通过改变吊臂长度来改变起吊高度。液压缸节数和机构取决于伸缩的高度和伸缩方式，通常大部分起重机都会采用同步伸缩，因为这种方式可以提高伸缩臂的效率并且能够让伸缩臂结构优化。但是该回路需要再起重机起重前使吊臂伸出。
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