推土機液壓系統(tǒng)設計3張CAD圖,推土機,液壓,系統(tǒng),設計,CAD 推土機液壓系統(tǒng) 摘 要 裝卸小車是用于帶材生產(chǎn)的帶材裝卸傳送工具,也可根據(jù)需要用于其它行業(yè)的物料裝卸、傳送與定位、要求功能齊全、操作方便、結構緊湊、快速準確。 本文論述了裝卸小車液壓系統(tǒng)的設計過程，針對裝卸小車的負載及動作要求， 確定了裝卸小車的液壓系統(tǒng)原理方案，進行了工況分析和相關計算，選取了液壓元件及輔件的型號，進行了系統(tǒng)溫升和壓力損失的驗算，設計了相關集成塊、油箱和泵站，論述了系統(tǒng)的維護事項，并繪制相關圖紙。 本文所設計的液壓系統(tǒng)具有回路簡潔、控制方便、易于集成、結構緊湊等優(yōu)點，完全滿足裝卸小車的動作要求和帶材的生產(chǎn)需要。 關鍵詞：履帶推土機；液力系統(tǒng)；設計 ABSTRACT Loading and unloading car strip loading and unloading conveyance is used in strip production, can also be used in other industries according to need of material loading and unloading, transport and positioning, complete function, easy operation, compact structure, fast accurate. This paper discusses the design process of loading and unloading car hydraulic system, in view of the load and the action request handling car, determine the principle of the hydraulic system of loading and unloading car scheme, analyzed the condition and the related calculation, the selection of hydraulic components and auxiliary model, has carried on the system of temperature and pressure loss calculation, design the related integrated block, tank and pump station, this paper discusses the system maintenance, and draw the relevant drawings. In this paper, the design of the hydraulic system has the circuit is simple and easy to control, ease of integration, the advantages of compact structure, fully meet the requirements of the action of loading and unloading car and strip production needs. Key words: caterpillar bulldozers, Hydraulic system; design 目錄 緒 論 1 第一章推土機的發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.1 推土機的現(xiàn)狀 2 第二章執(zhí)行元件主要結構參數(shù)的確定 7 2.1 推土板舉升缸 7 2.1.2 確定推土板舉升缸主要結構參數(shù) 7 2.1.3 計算推土機舉升缸的工作壓力、流量和功率 8 2.2 松土器齒缸 9 2.2.1 確定松土器齒缸主要結構參數(shù) 9 2.2.2 計算松土器齒缸的工作壓力、流量和功率 10 2.3 傾斜缸 11 2.3.1 確定傾斜缸主要結構參數(shù) 11 2.3.2 計算松土器齒缸的工作壓力、流量和功率 12 2.4 松土器舉升缸 13 2.4.1 確定松土器舉升缸主要結構參數(shù) 13 2.4.2 計算松土器舉升缸的工作壓力、流量和功率 13 第三章原理圖的擬訂 16 3.1 擬訂原理圖的步驟 16 3.1.1 推土板舉升缸液壓回路的確定 16 3.1.2 松土器齒尖缸液壓回路的確定 17 3.1.3 傾斜缸液壓回路的確定 17 3.1.4 松土器舉升齒尖缸液壓回路的確定 18 3.2 繪制液壓系統(tǒng)原理圖 18 第四章液壓元件的選擇 20 4.1 動力元件的選型 20 4.2 閥類元件的選型 21 4.3 液壓油路的管件選擇 23 4.3.1 對推土板舉升缸液壓回路 24 4.3.2 對松土器齒尖缸液壓回路 25 4.3.3 對傾斜缸液壓回路 26 4.3.4 對于松土器舉升缸回路 27 4.4 管接頭的選擇 27 第五章系統(tǒng)驗算 29 5.1 液壓系統(tǒng)壓力損失 29 5.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱及溫升計算 30 5.3 液壓油的選用 31 結 語 32 致 謝 33 參考文獻 34 緒 論 推土機在國民經(jīng)濟與國家建設事業(yè)中，占據(jù)重要的地位。它廣泛應用于鐵道建筑工程、公路工程、機場建設、水利工程、房屋建筑、市政工程、港口建設、礦山工程、地下工程、軍事工程等各種工程項目中，我國建國五十多年社會主義建設的實踐充分說明，如果沒有大量優(yōu)質(zhì)的推土機，是不可能高速高質(zhì)完成國家的建設項目的。至于人煙稀少，工作面狹窄，工作條件惡劣，高寒沙漠地帶，工程質(zhì)量要求嚴格的工程項目，沒有優(yōu)質(zhì)的推土機是絕對不可能完成任務的。 自二十世紀八十年代以來，我國通過引進、消化、吸收，傳統(tǒng)的機械式、液 力機械式推土機從制造能力、生產(chǎn)規(guī)模、技術水平上基本接近或達到國外同類產(chǎn)品的水平。但是近年來隨著機電液一體化技術的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的機械式、液力機械式推土機的操作繁瑣，勞動強度大，不能很好的滿足目前社會和生產(chǎn)作業(yè)的要求，因此，發(fā)展智能型工程機械已是迫在眉睫。隨著科學技術的不斷發(fā)展，液壓傳動愈來愈顯現(xiàn)出強大的生命力，國外的液壓傳動技術日趨成熟，在推土機的應用愈來愈多，大有取代傳統(tǒng)傳動形式的趨勢。國外的推土機液壓傳動理論和技術處于保密狀態(tài)。我國在推土機液壓傳動方面的研究處于初期階段，理論研究基本處于空白狀態(tài)。國內(nèi)個別廠家生產(chǎn)的全液壓推土機基本上模仿國外產(chǎn)品，但由于缺乏理論支持，牽引性能遠遠不能滿足推土機作業(yè)工況的要求，其動力性和經(jīng)濟性與國外差距甚遠。為此，開展全液壓推土機牽引動力學研究，解決目前國內(nèi)在全液壓推土機行駛驅(qū)動方面的理論問題，探討液壓推土機匹配的準則、方法和控制方式。通過對國內(nèi)外傳動形式和控制模式的分析研究、推土機的野外實驗和臺架實驗及計算機模擬仿真，提供全液壓推土機液壓系統(tǒng)設計的基本步驟與方法、液壓系統(tǒng)合理的參數(shù)配置；行駛系統(tǒng)的控制形式與方法；建立全波壓推土瓿匹配性熊評價體系；填補目前國內(nèi)全液壓推土機行駛驅(qū)動系統(tǒng)理論研究方面的不足。 推土機的覆蓋面廣，技術先進，直接關系國家的建設事業(yè)，有不少領域等待著人們?nèi)ヌ接懪c提高，使大有可為的。因此我們從國家建設事業(yè)出發(fā)，選擇了履帶式推土機液壓設計師大有前景的。 35 第一章推土機的發(fā)展現(xiàn)狀 1.1 推土機的現(xiàn)狀 推土機是一個在施工工程中用途比較多的自行式施工機械，推土機能夠挖掘土壤并將土壤運向你想放置的位置。比如在施工建設公路的過程中推土機可以獨自完成對路基進行打基地的的作業(yè)，在路旁挖掘土壤向填筑高度小于等于 1m 的路堤。另外，推土機還可以在平整場地，堆積松散材料，等環(huán)境比較復雜的地方進行其它機械無法完成的施工作業(yè)。推土機在建筑、筑路、采礦、油田、水電、港口、農(nóng)林及國防等施工過程中，它都得到了其它土方機械設施無法相比的作用,而且它在施工過程中的用途也得到了非常廣泛的應用。推土機還可以進行切削、推運、開挖、堆積、回填、平整、疏松、壓實等多種其它土方機械設施無法完成的土房作業(yè)，因此推土機在施工工程中起到的作用是其它土方機械設施無法相比的, 在所有的施工工程中推土機也是不可缺少的施工機械之一。 推土機在施工過程中的用途也得到了非常大的應用，但是因為推土機的鏟刀在宰挖掘及運輸工程中的有一定的容量，挖掘及推送運送土壤的距離不能太長， 所以推土機事一種運輸距離比較短的施工機械。在現(xiàn)實的施工過程中，假如推土機挖掘推送土壤的距離過長的話，會導致土壤從鏟刀中流失，這會導致推土機在生產(chǎn)效率這方面大大降低;換句話說，假如推土機運輸距離不是很長的時候會因為施工過程中操作者轉向幅度過大,頻繁的進行換檔的操作，在任何一個施工操作中這些操作所占用的時間比較大，這樣也會使推土機在效率這方面大大的降低。在大部分施工過程中,中小型推土機的運輸距離應該在 30~100m;大型推土機的運輸距離最好不要超過 150m。 可以根據(jù)用途、發(fā)動機功率、傳動方式、行走方式、推土鏟安裝方式及操作方式等不同方面對推土機進行系統(tǒng)地分類。 1 用途可以分為：普通用型推土機和專用型推土機兩種； 普通用型推土機。普通用型推土機應用型比較好，可以在各種施工工程中得到廣泛的應用，在現(xiàn)實的施工過程中普通用型推土機得到了非常廣泛的應用。 專用型推土機。專用型推土機可以分為好多類：浮體推土機、水陸兩用推土機、深水推土機、濕地推土機、爆破推土機、低噪音推土機、軍用高速推土機。這些推土機在現(xiàn)實施工中基本是見不到的，這些推土機都是應用在擁有特殊條件的環(huán)境中，完成普通用型推土機完成不了的工作。 2 發(fā)動機的功率可分為： 根據(jù)前面對推土機的分類，由于柴油機的功率比較大，能夠在相同條件下輸出比較大的扭力，而且柴油機發(fā)生故障的情況比較少，從多方面可以看出柴油機的優(yōu)點比較多,因此可靠性也比較大，根據(jù)以上的敘述,所以推土機大部分都是使用柴油機,以柴油機為動力基礎,因為可靠性性比較高。根據(jù)柴油機的功率大小，推土機還可以分為小型推土機（<140kw、中型推土機（59—103kw）和大型推土機（118 —235）特大型推土機（功率）235kw）。 3 按傳動方式可分為： （1）.機械傳動式推土機。機械傳動式推土機的設計相比于其它類型的推土機擁有設計比較簡單，工作效率比較高，傳動方面也優(yōu)于其它類型的推土機，而且如機械傳動式推土機出現(xiàn)故障等問題,它也非常容易修理，但是機械式推土機對駕駛員的負載比較大，推土機本身也對負載的能力有限，因此機械式傳動推土機會在效率這一方面大大地降低。在目前社會上工程中基本上只有小型推土機使用了機械式傳動。 （2）液力機械傳動方式推土機。推土機以液力變矩器與動力換檔器組合的液力為傳動裝置,液力機械傳動式推土機擁有自動無極變速變矩，能夠在負載不斷變化條件下進行工作，而且它還可以自行換檔，減少換檔次數(shù)，對于駕駛員來說操作鼻尖簡單方便，這樣的優(yōu)點使液壓機械傳動式推土機的工作效率得到了提高。不足是：液力變矩在施工過程中會由于壓力過大導致液壓裝置發(fā)熱，降低了推土機在工作中傳遞的效率變低；而且推土機的液壓系統(tǒng)制造精度比較高，在制造方面成本明顯大于其它類型推土機，萬一出現(xiàn)故障,相對于維修方面也是比較困難的，在目前現(xiàn)實施工過程中基本上是大中型推土機使這種類型的裝置。 （3）.全液壓傳動式推土機。全液壓傳動式推土機自己帶有泵源,是靠液壓馬達直接提供動力使其行走。由于沒有了主離合器,變速器,后橋等機械裝置組成,因此結構相比于其它推土機比較簡單,而且整臺機器在質(zhì)量方面也變低,對于駕駛員來說操作更加的隨心所欲,而且推土機還可以在操作下原地旋轉。全液壓傳動式推土 機在制造方面成本比較高,而且全壓式推土機在耐用度和可靠性方面比較差,萬一出現(xiàn)故障也是比較難以維修的。在現(xiàn)實中只有中小型推土機在使用這種裝置。 (4). 電傳動式推土機。電傳動式推土機是由柴油機帶動發(fā)動機,使電動組提供動力裝置,使其進行工程作業(yè)。電傳動相對于其它推土機裝置鼻尖簡單,相對于駕駛員來說操作比較簡單,而且推土機能再駕駛員的操作下進行原地旋轉。電動式推土機擁有行駛速度和牽引力可無級調(diào)節(jié)的能力,而且電傳動式推土機面對外界阻力具有良好的調(diào)節(jié)能力,而且工作效率比較高。但是因為機體本身的質(zhì)量過大,機體內(nèi)部結構相對比較復雜,因此會導致制造機體的成本比較高,在現(xiàn)實的施工項目中只在大功率推土機使用電傳動式,并且基本上是以輪式推土機為主。另外一種電傳動推土機是一電力電網(wǎng)為動力的來源,可以稱其為電氣傳動,這種推土機基本上都是在環(huán)境條件比較惡劣的條件下工作的,由于機體本身所攜帶的電力有限,因此它的工作能力有一定的限制,但是這種推土機由于結構簡單,工作可靠,不污染環(huán)境，作業(yè)效率高,因此這種推土機還是很受施工人員的親睞。 4. 行走方式可分為: (1). 履帶式推土機。起耐用性好，牽引力大，接地比壓大，爬坡能力強，能適應惡劣的工作環(huán)境，故具有優(yōu)越的作業(yè)能力，但機械質(zhì)量大，制造成本高。 5. 按鏟刀方式可分為: （1）. 固定式鏟刀推土機。在一般的情況下來說，可以從鏟刀的堅固性和經(jīng)濟性等方面來考慮，小型和經(jīng)常進行中負載得施工項目的推土機基本上都用了固定式鏟刀這種鏟刀安裝方法。 （2）. 回轉式推土機?；剞D式推土機得推土鏟在水平面擁有回轉一定角度的能力， 也可以成為直角?；剞D式推土機它可以在比較惡劣的情況下進行施工作業(yè)，擁有直線行駛一側排土，可以適應在平地上面進行施工作業(yè)，也可以在橫坡鏟土側移等能力。這種推土機還可以稱其為活動式鏟刀推土機或角鏟式推土機?，F(xiàn)在社會中大部分推土機用柴油機是以蓄電池為啟動電動機的，所有柴油機的機構變得極為簡單，其生產(chǎn)制造、技術使用及維修等也變得越來越成熟。因為液壓控制技術的發(fā)展迅速，使現(xiàn)在施工單位所應用的施工推土機基本上越來越液壓化。 1.2 推土機的國內(nèi)外發(fā)展方向 1.2.1 國內(nèi)發(fā)展水平及方向 在我國推土機的發(fā)展基本上經(jīng)力了萌芽期（1950—1961 年）、專業(yè)形成期（1961 —1978 年）和產(chǎn)品系列形成期（1978 年至今）等三個階段。推土機在我國半個世紀的發(fā)展中，尤其是在 1978 年以后。推土機在我國越來越形成一種系列，我國通過對外引進先進的科學技術，專業(yè)技術水平明顯提高了一個檔次，由于我國積極向上的渴望，使我國推土機無論是在產(chǎn)量還是在品種等方面都有了大幅度的增長， 產(chǎn)品性能和技術水平也逐漸追上了發(fā)達國家的步伐?，F(xiàn)在的情況是我國擁有推土機生產(chǎn)廠家大致二十多個。在以后的發(fā)展道路中，我國應該注意以下幾個需要注意的地方: 1）.在推土機的工作可靠性和使用壽命方面，我們應該增加，使推土機更加取得人們的親睞。我國產(chǎn)履帶式推土機的可靠性和使用壽命還有有很大的差距與國際先進水平的產(chǎn)品相比。 2）.我國發(fā)展大功率多功能用推土機。現(xiàn)在的情況是推土鏟的功率基本是豆低于 235KW，這些的低功率并不能滿足大型、特大型工程施工的需要，因此我國每年都需從國外購買 1000 臺左右的大型推土機。我國在近幾年基本建設方面的加速發(fā)展、大中型工程數(shù)量也在逐漸變多，發(fā)展大功率推土機是不可避免的。而且要積極研制開發(fā)多功能的工作裝置，這樣才能提高推土機的利用率和作業(yè)效率，才能追上發(fā)達國家的發(fā)展腳步。 3）.擴大生產(chǎn)規(guī)模、降低生產(chǎn)成本。我國擁有十一家是履帶式推土機為主導產(chǎn)品。生產(chǎn) 73KW 以上廠家中年產(chǎn)量多為 100-200 臺。這些廠家產(chǎn)量小，成本高，未形成規(guī)模經(jīng)濟。所以我們必須提高生產(chǎn)規(guī)模，并且降低生產(chǎn)成本，這樣才有加快我國發(fā)展速度。 4). 發(fā)展機電液一體化。雖然我國現(xiàn)在推土機的整體技術水平有了很明顯的提高， 但是因為我國最近幾年的發(fā)展迅速，電子技術也逐漸加入了推土機的發(fā)展中，實現(xiàn)了機電液一體化。比如將電子調(diào)速器加入發(fā)動機中，極限負荷控制系統(tǒng)和燃油噴射系統(tǒng)等，這些能力能夠使推土機根據(jù)作業(yè)情況，發(fā)動機工況，自己調(diào)整發(fā)動機性能，提高推土機自身的能力，降低了人們的體力消耗。實現(xiàn)機電一體化。 5). 在設計過程中在推土機中安裝了空調(diào)，防震可調(diào)座椅的設置等是為了滿足人身 工程學的需求,使駕駛員在工作時有了更加舒適的工作環(huán)境,機械的涂飾等均要按照國家要求進行生產(chǎn)。 1.2.2 國外水平及發(fā)展趨勢 在外國生產(chǎn)推土機擁有著比較長的歷史(起始 20 世紀 30 年代末),由于先進工業(yè)技術不斷發(fā)展與提高，推土機設計、制造、測試等技術也隨著它的提高越來越成熟。 1) 一機多用。大型推土機施工速度非?？?，生產(chǎn)率也比較高，操縱人員需求量非常少，是大型施工單位不可或缺的機械設施。 2). 部件化設計，這樣使推土機維護保養(yǎng)變得簡單方便。將每一部件做成獨立的 結構完善的單一部件，簡化相臨部件的連接，這樣的措施使得推土機在有些方面更加的方便簡單。 3）. 液壓化。推土機在工作裝置方面均用全液壓操縱方式。另外，主離合器，變 速箱，轉向器及制動器等發(fā)展為液壓操縱式，在中小型推土機方面體現(xiàn)的更加明顯，可以看出來這是以后全球推土機發(fā)展的一種定式。 4).發(fā)展輪胎式推土機。輪胎式推土機擁有行走速度高,動靈活,用金屬少, 不損壞 路面等特長,比如美國的輪胎式推土機產(chǎn)量已經(jīng)擁有我國目前所擁有的推土機的三分之一。 5) .新結構的應用，目前電子技術的發(fā)展與進步和計算機應用的廣泛性，推土機上也越來越先進，基本上都采用了微電腦。 6）.用新材料、新工藝。目前在制造推土機的選材趨勢，重要的零部件仍采用高強度合金鋼，其他非重要的許多零件均使用比較便宜合金元素含量少的低錳鋼、硼鋼或碳鋼，因為熱處理技術的不斷發(fā)展與提高，使擁有了與合金材料的相媲美物理機械性能。刀片是運用淬透性好的低合金鋼或硼鋼，其強度可提高 65%，耐磨性也明顯提高，使得推土機能夠更好完成每一項工作。 第二章執(zhí)行元件主要結構參數(shù)的確定 2.1 推土板舉升缸 2.1.1 確定執(zhí)行元件的工作壓力 液壓系統(tǒng)的重要參數(shù)抉擇于壓力與系統(tǒng)，決定著如何確定系統(tǒng)元件，輔件及動力機構。系統(tǒng)壓力選擇的是不是適合，將會影響到系統(tǒng)設計的是否合理，設計液壓系統(tǒng)的時候，特定條件下的最佳的工作壓力，各項設計因素的最好結合。 液壓系統(tǒng)中的經(jīng)濟和質(zhì)量因素，壓力和流量的乘積系統(tǒng)所傳遞的功率。假如系統(tǒng)功率確定的話，選擇的壓力值如果太小，會導致元件的尺寸過大，設備比較大，比較費錢。如果，選擇的壓力值過高，同是也提高了對系統(tǒng)能力的要求，也提高了對系統(tǒng)各元件的要求，而且不實惠，但是以上所說的并非完全絕對的，應該對具體系統(tǒng)有著詳細的方案。 這次課程設計的課題設計參數(shù)中已給出工作壓力為 P=20pa，由于系統(tǒng)存在背壓，同時考慮到工進階段與快速的階段的差異性，參考下表選取工進階段背壓Pb1=1Mpa，快速階段背壓 Pb2= 1pa。 其余因素 1、增加壓力值，對密封裝置、各執(zhí)行元件的精度耐用度提出高要求 2、壓力值升高，系統(tǒng)的泄漏量變大，效率下降 3、壓力值太高，使元件、輔件壽命降低，系統(tǒng)可靠性下降 2.1.2 確定推土板舉升缸主要結構參數(shù) 前面工況分析中已對各工況所受負載進行了初步計算，其中最大負載為工進階段的負載 F=105KN 無桿腔為工作腔時， p1 A1 - p2 A2 = F D = ′10-3 = m =0.082m 根據(jù)實際情況與圓整法，取 D = 82mm 查《機械設計手冊》知活塞桿在受壓工作時，一般取 d D  =0.5~0.7 取 d =0.707，有 d=0.707D=58mm D A  = pD 2 = 1 ′ 3.14′822 = 53 cm2 無桿腔面積有桿腔面積 1 A2 = 4 pd 2 4 4 = 1 ′ 3.14 ′ 582 4  = 26cm2 2.1.3 計算推土機舉升缸的工作壓力、流量和功率 1） 計算工作壓力 工進時選取 Pb=1Mpa,快速回升時 Pb=1Mpa 工作進給階段 1 b p = F + A2 p A1 A1 ? 1050000 26 ′10-4 ? ? = è 53 ′10-4 + 53 ′10 ′ 1. -4 ′106 ÷ pa = 19. ? Mpa 快速進給階段  26 1= A1 Pb= 53 A2  ′10-4 ′ 1. ′10-4  ′106 pa = 2.  Mpa 2） 計算液壓缸輸入流量 因快進速度和快速回升的速度相同 v1=0.03 故土推機舉升缸在工作時需要的輸入流量為 工進階段 q = Av = 53 ′10-4 ′ 0.03 m3 /s = 9.54L /min 1 1 2 快速回升階段 q = A v = 26 ′10-4 ′ 0.03m3 / s = 4.68L / min 1 2 1 3） 計算液壓缸的輸出功率 工進階段  p = p q =19 ′106 ′ 0.16 ′10-3 = 3kw 1 1 快速進給階段 p = p q = 2 ′106 ′ 0.078 ′10-3 = 0.2kw 1 1 將以上計算的壓力、流量和功率值列于表 2.1。 表 2.1 推土機舉升缸在各階段的壓力、流量和功率 液壓缸工作階段 工作壓力 p1 /Mpa 輸入流量 q1 /(L/min) 輸入功率 P/kw 工進階段 19 9.54 3 快速進給階段 2 4.68 0.2 2.2 松土器齒缸 2.2.1 確定松土器齒缸主要結構參數(shù) 根據(jù)設計參數(shù)：松土器齒缸最大總負載 50KN，行程 500mm，速度 0.04m/s； 故同理可以計算出無桿腔作用時 D = ′10-3 =  =0.058m 查詢設計手冊 GB/T2348-1993 按圓整法取 D=58mm 圓整法取 d=41 mm 取 d =0.707，有 d=0.707D=41mm D A = pD 2 = 1 ′ 3.14′2 92 =  26 cm2 無桿腔面積 1 4 4 A = pd2 = 1 ′ 3.14′ . = . 2  cm2 有桿腔面積 2 4 4 20.5 13 2.2.2 計算松土器齒缸的工作壓力、流量和功率 1） 計算工作壓力 工進時選取 Pb=1Mpa,快速回升時 Pb=1Mpa ? 53000  .13 ′10-4 ? 工作進給階段 ? 1 b p = F + A2 p = è .26′ + 10-4 2.6 ′10 ′ 1. -4 ′106 ÷pa = 21 ? Mpa A1 A1 13.′10-4 ′ 1. ′106 =  0.5Mpa 快速進給階段 P1= A1 Pb= 26 A2 ′10-4 2） 計算液壓缸輸入流量 因快進速度和快速回升的速度相同 v=0.04m/s 故松土器齒缸在工作時需要的輸入流量為 工進階段 q = Av = 2.6 ′10-4 ′ 0.04m3 /s = 0.104′10-3 m3 /s = 6.24L/min 1 1 2 快速回升階段 q1 = A2v1 = 3） 計算液壓缸的輸出功率 13. ′10-4 ′ 0.04m3 /s = 0.052′10-3 m3 /s = 3.12L/min 工進階段 p = p1q1 =21. ′106 ′ 0.104′10-3 w = 2.2Kw 快退階段 p = p1q1 = 0.5 ′106 ′ 0.052′10-3 = 0.03kw 將以上計算的壓力、流量和功率值列于表 2.2。 表 2.2 松土器齒缸在各階段的壓力、流量和功率 液壓缸工作階段 工作壓力 p1 /Mpa 輸入流量 q1 /(L/min) 輸入功率 P/kw 工進階段 21 6.24 2.2 快速進給階段 0.5 3.12 0.03 2.3 傾斜缸 2.3.1 確定傾斜缸主要結構參數(shù) 根據(jù)設計參數(shù)：傾斜缸最大總負載 15KN，行程 500mm，速度 0.02m/s； 故同理可以計算出無桿腔作用時 D = ′10-3 =  =0.03m 查詢設計手冊 GB/T2348-1993 按圓整法取 D=30mm 圓整法取 d=21 mm 取 d =0.707，有 d=0.707D=21mm D A = pD 2 = 1 ′ 3.14′  192 =  7 cm2 無桿腔面積 1 4 4 A = pd2 = 1 ′ 3.14′ . = . 2  cm2 有桿腔面積 2 4 4 10.5 4 2.3.2 計算松土器齒缸的工作壓力、流量和功率 1）計算工作壓力 工進時選取 Pb=1Mpa,快速回升時 Pb=1Mpa ? 16000  .4 ′10-4 ? 工作進給階段 ? 1 b p = F + A2 p = è .7 ′ + 10-4 7. ′10 ′ 1. -4 ′106 ÷pa = 23.5 Mpa ? A1 A1 4. 快速進給階段 P1= A1 Pb= 7 A2 ′10-4 ′ 1. ′10-4 ′106 =  0.5Mpa 4） 計算液壓缸輸入流量 因快進速度和快速回升的速度相同 v=0.02m/s 故松土器齒缸在工作時需要的輸入流量為 工進階段 q = Av = 7. ′10-4 ′ 0.02m3 /s = 0.014′10-3 m3 /s = 0.84L/min 1 1 2 快速回升階段 q1 = A2v1 = 4. 1 1 5） 計算液壓缸的輸出功率 ′10-4 ′ 0.02m3 /s = 0.008′10-3 m3 /s = 0.5L/min 工進階段 p = p q =23.5′106 ′ 0.014′10-3 w = 0.3Kw 快退階段 p = p1q1 = 0.5 ′106 ′ 0.008′10-3 = 0.004kw 將以上計算的壓力、流量和功率值列于表 2.3。 表 2.3 傾斜缸在各階段的壓力、流量和功率 液壓缸工作階段 工作壓力 p1 /Mpa 輸入流量 q1 /(L/min) 輸入功率 P/kw 工進階段 23.5 0.84 0.3 快速進給階段 0.5 0.5 0.004 2.4 松土器舉升缸 2.4.1 確定松土器舉升缸主要結構參數(shù) 前面工況分析中已對各工況所受負載進行了初步計算，其中最大負載為工進階段的負載 F=30KN 無桿腔為工作腔時， p1 A1 - p2 A2 = F D = ′10-3 = m =0.04m 根據(jù)實際情況與圓整法，取 D =40mm 查《機械設計手冊》知活塞桿在受壓工作時，一般取 d D  =0.5~0.7 取 d =0.707，有 d=0.707D=28mm D A  = pD 2 = 1 ′ 3.14′202 = 13 cm2 無桿腔面積有桿腔面積 1 A2 = 4 pd 2 4 4 = 1 ′ 3.14 ′142 4  = 6cm2 2.4.2 計算松土器舉升缸的工作壓力、流量和功率 1） 計算工作壓力 工進時選取 Pb=1Mpa,快速回升時 Pb=1Mpa 工作進給階段 1 b p = F + A2 p A1 A1 ? 32000 6 ′10-4 ? ? = è 13 ′10-4 + 13 ′10 ′ 1. -4 ′106 ÷ pa = 25. ? Mpa 快速進給階段  1= A1 A2  Pb=  6 ′10-4 ′ 1. 13 ′10-4  ′106 pa = 0.5  Mpa P 2） 計算液壓缸輸入流量 因快進速度和快速回升的速度相同 v1=0.03 故松土器舉升缸在工作時需要的輸入流量為 工進階段  q = Av = 13 ′10-4 ′ 0.03 m3 /s = 2.34L /min 1 1 2 快速回升階段 q = A v = 6 ′10-4 ′ 0.03m3 / s = 1.08L / min 1 2 1 3） 計算液壓缸的輸出功率 工進階段  p = p q = 25 ′106 ′ 0.039 ′10-3 = 0.98kw 1 1 快速進給階段 p = p q = 0.5 ′106 ′ 0.018 ′10-3 = 0.009kw 1 1 將以上計算的壓力、流量和功率值列于表 2.4。 表 2.4 松土器舉升缸在各階段的壓力、流量和功率 液壓缸工作階段 工作壓力 p1 /Mpa 輸入流量 q1 /(L/min) 輸入功率 P/kw 工進階段 25 2.34 0.98 快速進給階段 0.5 1.08 0.009 第三章原理圖的擬訂 3.1 擬訂原理圖的步驟 系統(tǒng)原理圖是對液壓系統(tǒng)的組成和工作原理的圖紙進行詳細的解釋及說明。做好系統(tǒng)設計的前提就是繪制系統(tǒng)的原理圖，系統(tǒng)的性能穩(wěn)定性及設計方案的合理、經(jīng)濟性完全由于系統(tǒng)原理圖設計的是否合理。 整個裝載機液壓系統(tǒng)設計中最重要的環(huán)節(jié)就是繪制系統(tǒng)原理圖。繪制系統(tǒng)原理圖是從油路的結構路徑上去直觀體現(xiàn)設計任務中提出的各項性能要求預期，以防止設計出現(xiàn)錯誤。系統(tǒng)原理圖的繪制涉考慮很多方面，比如：減少浪費，提高效率，減少發(fā)熱，而且要是系統(tǒng)簡單化，動作可靠以及經(jīng)濟性等很多方面。 繪制系統(tǒng)原理圖有兩個過程：第一，通過分析，對比選擇合適的液壓回路；第二組成液壓系統(tǒng)。 3.1.1 推土板舉升缸液壓回路的確定 作業(yè)周期相對于推土機來說是比較短的，因此要求推土機的動作要靈活，所以就要決定轉向機構的動作要十分靈敏，靈活。有穩(wěn)定的轉向速度是推土機所要求的自身能力之一，也就是說系統(tǒng)進入鏟刀液壓缸的油液流量不要時刻變化，是個恒定值，并且轉向泵提供鏟刀液壓缸的油液，在發(fā)動機受其他負載的變化影響轉速下降的時候，系統(tǒng)的穩(wěn)定性就會受到影響。因此輔助泵通過流量控制閥來補充流量，以確?；芈返姆€(wěn)定性。 圖 3.1 推土板舉升缸液壓回路 3.1.2 松土器齒尖缸液壓回路的確定 換向閥的有機結合是變角液壓工作機構動作有效完成作業(yè)的前提，鏟斗的前傾與收起等動作。工作性質(zhì)要求其工作可靠，操作輕便，并且要能夠自動限位。 圖 3.2 松土器齒尖缸液壓回路 3.1.3 傾斜缸液壓回路的確定 作業(yè)周期相對于推土機來說是比較短的，因此要求推土機的動作要靈活，所以就要決定轉向機構的動作要十分靈敏，靈活。有穩(wěn)定的轉向速度是推土機所要求的自身能力之一，也就是說系統(tǒng)進入鏟刀液壓缸的油液流量不要時刻變化，是個恒定值，并且轉向泵提供鏟刀液壓缸的油液，在發(fā)動機受其他負載的變化影響轉速下降的時候，系統(tǒng)的穩(wěn)定性就會受到影響。因此輔助泵通過流量控制閥來補充流量，以確?；芈返姆€(wěn)定性。 圖 3.3 傾斜缸液壓回路 3.1.4 松土器舉升齒尖缸液壓回路的確定 換向閥的有機結合是變角液壓工作機構動作有效完成作業(yè)的前提，鏟斗的前傾與收起等動作。工作性質(zhì)要求其工作可靠，操作輕便，并且要能夠自動限位。 圖 3.4 松土器舉升缸液壓回路 3.2 繪制液壓系統(tǒng)原理圖 以上敘述對裝載機液壓系統(tǒng)的分析，擬定了如下系統(tǒng)原理圖3.5 。 圖 3.5 液壓系統(tǒng)原理圖 第四章液壓元件的選擇 4.1 動力元件的選型 液壓系統(tǒng)的動力源是液壓泵站，液壓泵站提供一定壓力、流量和清潔度的工作介質(zhì)，是液壓系統(tǒng)的十分重要的部件。液壓泵站基本上是由 5 個部分組成：泵組、油箱組件、控溫組件、蓄能器組件及過濾器組件?，F(xiàn)實施工中要按照不同要求進行正確的選擇和放棄，設計出工況想適應的液壓泵站。 1） 鏟刀升降缸 由表 3.1 可知，工進階段鏟刀升降油缸工作壓力最大，假如取進油路總的壓力損失?Dp1 =0.5Mpa,則液壓泵最高工作壓力如下： pp 3 p1 + ?Dp1 =16.6Mpa ( p1 為工進時壓力，此時工作壓力最大) 因此，液壓泵的額定壓力可以取為 p=（16.6 +16.6 ′ 0.25）Mpa = 20.75Mpa 由表 3.1 中的流量計算出系統(tǒng)在各階段的流量，從而得到最大流量： 取泄露系數(shù)為k1 =1.1 1、工進階段 2、回升階段 qp 3 k1q1 =1.1′100 = 110 L/min qp 3 k1q1 =1.1′ 56.4 = 62.04L / min 2） 變角油缸 由表 3.2 可知，工進階段鏟刀升降油缸工作壓力最大，如果取進油路總的壓力損失?Dp1 =0.5Mpa,則液壓泵最高工作壓力如下： pp 3 p1 + ?Dp1 =16.6Mpa ( p1 為工進時壓力，此時工作壓力最大) 因此，液壓泵的額定壓力可以取為 p=（16.6 +16.6 ′ 0.25）Mpa = 20.75Mpa 由表 3.2 中的流量計算出系統(tǒng)在各階段的流量， 從而得到最大流量： 取泄露數(shù)為k1 =1.1 3、工進階段 4、回升階段 qp 3 k1q1 =1.1′ 36.2 = 39.82L/min qp 3 k1q1 =1.1′ 20.3 = 22.33L/min 由于鏟刀升降缸和變角油缸不是同時進行運作所以整個系統(tǒng)所通過的流量： qp = 110 + 39.82 = 149.82L/min 查相關手冊，選用額定流量為 V=150ml/r 的 PFE PV2R 定量葉片泵，額定壓力 15Mpa ， N=1200r/min ， 容 積 效 率 hpv =0.95 ， Q=150 ′10-3 ′1200 ′ 0.95 = 171L/min >149.82L/min 滿足要求。故本系統(tǒng)選用一臺 PFE PV2R 定量葉片泵。 假如取工進時進油路的壓力損失 ?Dp = 0.2Mpa, 液壓泵的總效率取為 hp =0.7 ，則電機功率為： p = ppqp = ( p1 + ?Dp )qp = p 1 (0.89 + 0.2)′106 ′171′10-3 = 60 ′ 0.7  4437 w hp hp 查手冊，選用 Y132S—4 型異步電動機。P= 5.5kw, n=1200 r/min 。具體如表 4.1 表 4.1 異步電動機 理論排量 額定壓力 轉速 容積效率 驅(qū)動功率 150ml/r 15Mpa 1200r/min 3 92% 5.5KW 4.2 閥類元件的選型 閥類元件的根據(jù)是：系統(tǒng)的最大壓力 P 和通過閥的實際流量 Q 以及閥的操縱、安裝方式等。選擇液壓閥時要注意的問題是： （1） 確定通過該液壓閥的實際流量； （2） 注意單活塞桿液壓缸兩腔回油的差異； （3） 控制閥的使用壓力、流量，不要超過其額定壓力與流量； （4） 注意單向閥開啟壓力的合理選用； （5） 注意合理選用液控單向閥的泄壓方式； （6） 注意電磁換向閥和電液換向閥的應用場合； （7） 要注意先導式減壓閥的泄漏油比其他控制閥大的情況； （8） 注意節(jié)流閥，調(diào)速閥的最小穩(wěn)定流量符合要求； （9） 注意卸荷溢流閥與外控順序閥作卸荷閥的區(qū)別； （10） 注意滑閥的過渡狀態(tài)機能。 根據(jù)所擬訂的液壓系統(tǒng)原理圖，與通過計算分析各液壓閥油液的最高壓力和最大流量，選擇各液壓閥的型號規(guī)格，列表于 4.2 中。 表 4.2 閥類元件 4.3 液壓油路的管件選擇 在液壓系統(tǒng)中所有的元件，包括動力元件與輔助元件在內(nèi)，都是靠管件和管自己接頭連城。他們分布于整個液壓系統(tǒng)，如果系統(tǒng)中任何一根管件或者一個接頭損壞，都可能導致系統(tǒng)出現(xiàn)故障。 液壓系統(tǒng)常用的管道有鋼管、銅管、橡膠軟管、尼龍管等等。選擇時，主要依據(jù)其系統(tǒng)的工作壓力、工作環(huán)境和液壓裝置的總體布局以及經(jīng)濟效益等。 管道尺寸的確定一般根據(jù)所通過的最大流量和允許的壓力來確定。 管道內(nèi)徑： d 3 = 1130 式中 q——通過管道的最大流量； v ——管道內(nèi)徑允許流速； d——管道內(nèi)徑。 表 4.3 金屬管油液流速表 金屬管內(nèi)油液的流速推薦值 吸油口管道 v ￡ 0.5 ~ 2m/s 壓力高時取大值，壓力低或者管道長時取小值；粘 度大時取小值； 壓油管道 v ￡ 2.5 ~ 6m/s 短管道及局部收縮處 v ￡ 5 ~ 10m/s 回油管路 v ￡ 5 ~ 10m/s 泄漏管路 v ￡ 1m/s 4.3.1 對推土板舉升缸液壓回路 根據(jù)d =3 = 1130 1） 吸油管道，取 v=0.5m/s 可得 d 3 = 1130 = 1130 = 11.0(mm) 2） 壓油管道，取 v=2m/s 可得 d 3 = 1130 = 1130 = 5.5(mm) 3） 回油管道，取 v=2.5m/s 可得 d 3 = 1130 = 1130 = 4.9(mm) 根據(jù)以上計算所得查詢《液壓設計手冊》選取轉向回路部分管件的標準規(guī)格如下表： 表 4.3.1 管件的規(guī)格 名稱 內(nèi)徑 外徑 吸油管 12mm 18mm 壓油管 6mm 10mm 回油管 5mm 10mm 4.3.2 對松土器齒尖缸液壓回路 根據(jù)d =3 = 1130 1）吸油管道，取 v=0.5m/s 可得 d 3 = 1130 = 1130 = 11.0(mm) 4） 壓油管道，取 v=2m/s 可得 d 3 = 1130 = 1130 = 5.5(mm) 5） 回油管道，取 v=2.5m/s 可得 d 3 = 1130 = 1130 = 4.9(mm) 根據(jù)以上計算所得查詢《液壓設計手冊》選取轉向回路部分管件的標準規(guī)格如下表： 4.3.2 管件的規(guī)格 名稱 內(nèi)徑 外徑 吸油管 12mm 18mm 壓油管 6mm 10mm 回油管 5mm 10mm 4.3.3 對傾斜缸液壓回路 根據(jù)d =3 = 1130 1）吸油管道，取 v=0.5m/s 可得 d 3 = 1130 = 1130 = 11.0(mm) 6） 壓油管道，取 v=2m/s 可得 d 3 = 1130 = 1130 = 5.5(mm) 7） 回油管道，取 v=2.5m/s 可得 d 3 = 1130 = 1130 = 4.9(mm) 根據(jù)以上計算所得查詢《液壓設計手冊》選取轉向回路部分管件的標準規(guī)格如下表： 4.3.3 管件的規(guī)格 名稱 內(nèi)徑 外徑 吸油管 12mm 18mm 壓油管 6mm 10mm 回油管 5mm 10mm 4.3.4 對于松土器舉升缸回路 根據(jù)上述方法可算出， 吸油管： d 3 12.6 ； 壓油管： d 3 6.3 ； 回油管： d 3 5.65 。 所以選取的管件標準規(guī)格如下表： 4.3.4 管件的規(guī)格 名稱 內(nèi)徑 外徑 吸油管 15mm 22mm 壓油管 8mm 14mm 回油管 6mm 10mm 4.4 管接頭的選擇 選擇管接頭的時候，滿足回路液壓油的通流能力和擁有小的消耗是必要前提。而且還必須要滿足方便裝卸、精密鏈接、可靠的密封、緊湊的外圍。運用一些管接頭引出液壓油液在液壓回路中，根據(jù)工作壓力和成本兩方面的條件， 使用焊接式管接頭在系統(tǒng)中。它的優(yōu)點是擁有著簡單的結構、好的密封性能、對器材的尺寸精度沒有太高的要求。工作壓力可達到 15Mpa，不讓人感到滿意 的地方就是焊接式管接頭對焊接質(zhì)量有著太高的要求，而且結構比較復雜不容易拆解。 第五章系統(tǒng)驗算 因為這次設計的推土機液壓系統(tǒng)在初步設計時的遇到的好多參數(shù)都是預估得來的。設計完推土機液壓系統(tǒng)，我們將更加準確的確切的計算液壓回路各階段的壓力損失，系統(tǒng)效率，發(fā)熱升溫等情況。根據(jù)分析計算發(fā)現(xiàn)的問題對涉及中不合理的地方，進行修改調(diào)整或其他措施。 5.1 液壓系統(tǒng)壓力損失 壓力損失包括在管路中的沿途損失，過路的拒不損失和閥類的局部損失，分 別標記為： Dp1 、 Dp2 、Dp3 。 所以總壓力損失為：  Dp = Dp1 + Dp2 + Dp3 D l v2 p1 = l* d * 2 r D v2 p2 = x 2 r 式子中 l——管道長度，l=5m ； d——管道內(nèi)徑； V——液流平均速度 r——液壓油密度 取值 928 kg / m 3 l——沿程阻力系數(shù) x——局部阻力系數(shù) 通過計算得壓力損失 Dp1 = 0.04Mpa DP3 = DP ( Q )2 Q n n 其中 Qn ——閥的額定流量 Q ——通過閥的實際流量 Dpn ——閥的額定壓力損失 管路局部壓力損失比較于閥的局部損失小得多，所以只計算通過閥的局部損失。 根據(jù)選擇計算得到 Dp3 = 1.5Mpa 對泵到執(zhí)行元件間的壓力損失，計算得出的Dp 如果比估計的壓力損失大得多， 就應該從新調(diào)整泵跟其他相關元件規(guī)格。由于系統(tǒng)的調(diào)整壓力 pr 3 p1 + Dp =1.5Mpa 由于額定壓力還有一定富裕度，所以繃得選這是合理的。 5.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱及溫升計算 對系統(tǒng)較為復雜的熱量進行估算如下： PDr = Pr - pc 式子中 Pr 是液壓系統(tǒng)的總輸入功率， pc 是輸出的有效功率。 ? p = 1 n r T piQiti n i i=1 pi ? p = 1 n c T Fwi Si i i=1 式子中： Ti — —工作周期 z、n — —分別是液壓泵、液壓缸的數(shù)量 pi、Qi、n pi — —分別是第i臺泵的實際輸出壓力、流量、效率 ti — —第i臺泵的工作時間 Fwi、Si — —液壓缸外載荷及此載荷時的行程 根據(jù)前面對泵的選定時所得到的參數(shù)，以及 z=2，n=3， 計算得出 P=4.4kW。 又因為： DT = Pr KA 表 5.1 泵的選定參數(shù) 冷卻條件 kw / m2 ·℃ 通風條件很差 8——9 通風條件良好 15——17 用風扇冷卻 23 循環(huán)水強制冷卻 110——170 綜合考慮，給系統(tǒng)裝上一個冷卻器！ 5.3 液壓油的選用 液壓傳動設備中液壓油既是傳動中介，又兼作潤滑劑，因此比一般潤滑油有更高的要求，對液壓油的要求表述如下： 1. 良好的化學穩(wěn)定性。這里指的是在高溫下、與空氣長期接觸以及在高速通過縫隙或小孔后仍能保持其原有化學成分不氧化，不變質(zhì)的化學特性； 2. 良好的潤滑能力，以減在小元件中相對管道表面的損耗； 3. 質(zhì)地純凈，不含或含有極少的雜質(zhì)； 4. 適當?shù)恼扯?，良好的粘溫特性? 5. 凝固點和流動溫度較低，以保證油液能在較低溫度下也能夠正常使用； 6. 自燃點和閃點(在規(guī)定條件下加熱油液時，油液逸出的氣體和空氣混合后與明火接觸面發(fā)生瞬間閃火的最低溫度）要高，以保證設備能在較高溫度下工作以及油液的安全儲存。某些設備工作時的環(huán)境溫度很高，井有明火(如冶金．鍛壓設 備)時，則要求工作油液能抗燃； 7. 有較快地排出油中游離空氣(消泡性)和較好地與油中水分分離(抗乳化性) 的能力； 8. 沒有腐蝕性，防銹性能好，有良好的相容性(對密封橡膠和涂料等無溶解作用)。 綜上，因為系統(tǒng)處于高壓，本系統(tǒng)的傳動介質(zhì)選用 L-HV 型液壓油。 結 語 本次設計主要以液壓系統(tǒng)為設計對象，推土機作為載體。推土機大家都不陌生，所以我們參考的是市面已有的裝載機進行設計的。在設計中學到了許多課堂上學不到的東西，更進一步鞏固了以前所學的知識。 在鄧老師的精心指導下，我對系統(tǒng)各個回路進行了分析，這對理解，弄清， 弄透液壓傳動類型及液壓傳動的工作原理以及液壓中的基本回路有著很大的幫助。運用液壓傳動的基礎知識，經(jīng)過計算選擇了液壓元件的參數(shù)和型號，對其進行了深入的分析計算和探討，做出了更加合理的設計方案。 畢業(yè)設計是對我們大學幾年的學習總結和考察，對我們的科學知識的水平評估，幫助我們提高綜合運用所學的知識進行分析研究的水平和獨立完成工程液壓系統(tǒng)設計的能力。在畢業(yè)設計中實現(xiàn)能力與知識的深化和加強，提升創(chuàng)新和發(fā)明能力，培養(yǎng)我們嚴肅認真的科學態(tài)度和嚴謹求實的工作作風，為走入社會奠定堅實的學科知識基礎和各方面的綜合能力。 這一次推土機液壓系統(tǒng)的設計思想就是在滿足其正常工作要求的前提下，盡可能的達到經(jīng)濟實用、操作方便、安全可靠、發(fā)熱和噪聲低、結構合理美觀的要求。 致 謝 大學四年的學習結束在即，在大四迎來了我的畢業(yè)設計，經(jīng)過大半個學期的不懈努力和認真實習。在畢業(yè)設計指導老師鄧克老師的悉心指導下，完成了我的畢業(yè)設計。 論文的每一個章節(jié)都傾注了鄧老師的心血。在整個畢業(yè)設計準備的過程中， 鄧老師對我的影響還是很重要的