矿石铲运机械液压系统设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目录 摘要 . 1 . 2 第一章 铲运机液压系统的概述 . 3 铲运机的概述 . 3 液压的概述 . 5 第 2 章 液压系统分析与设计 . 6 本机要求 . 6 运机的液压系统 . 7 机技术要求 . 8 本机液压系统结构特点 . 9 压系统图的拟定 . 9 第 3 章 液压系统的计算 . 12 液压系统参数 . 12 油缸计算 . 15 管路流速计算 . 18 热平衡计算 . 19 生产率和循环时间计算 . 25 回转装置转速度及回转力矩计算 . 28 牵引力及行走速度计算 . 28 驱动装置牵引力计算 . 29 功率计算 . 30 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 结 论 . 31 小 结 . 32 参考文献 . 33 致 谢 . 35 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 摘要 液压技术自 18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，已有 300年的历史了，但其真正的发展只是在第二次世界大战后 50余年的时间内，战后液压技术迅速向民用工业，在机床，工程机械，农业机械，汽车等行业中逐步推广。本世纪 60年代以来，随着原子能，空间技术，计算机技术的发展，液压技术得到了很大的发展，并渗透到各个工业领域中去。当前液压技术正向高压，高速，大功率，高效，低噪音，经久耐用，高度集成化的方向发展。 铲运机是一种能综合 完成挖土、运土、卸土、填筑、整平的 机械 。按行走机构的不同可分为拖式铲运机和自行式铲运机。按铲运机的操作系统的不同，又可分为液压式和索式铲运机。铲运机操作灵活，不受地形限制，不需特设道路，生产效率高。 关 键 词：液压技术 原子能 铲运机 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 8th s 00 of ar 0 to in in 0s of is a of to of to of a By be By be ad 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 第一章 铲运机液压系统的概述 随着铲运机在工程建设中的地位越来越重要，铲运机液压系统的重要性也越来越明显。由于工作环境比较恶劣，铲运机的故障问题也日益突出。如今国内从事液压系统专业的技术人员还有很大缺口， 测试设备也不完善，与国外还有很大差距。所以铲运设备在国内还有很大市场前景。 铲运机的概述 铲运机，包括车轮、牵引梁、车架、液压装置、带铲土机构的铲斗、支架机构和车架升降调整机构等。 在工业快速发展的今天，采矿业占有越来越重要的地位，其中对铲运设备的需求也是越来越多。在今天大大小小的矿山上、矿井下，随处可见铲运设备，而铲运机在其中发挥着举足轻重的地位。 图 1 铲运机 铲运机的特点 铲运机是一种能综合完成挖土、运土、卸土、填筑、整平的机械。按行走机构的不同可分为拖式铲运机和自行式铲运机。按铲运机的操作系统的不同，又可分为液压式和索式铲运机。铲运机操作灵活，不受地形限制，不需买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 特设道路，生产效率高。 铲运机，属于一种铲土、运土一体化机械。本发明的要点，是设计了一个由斗体、铲刃、破土刀、转动挡板、滑动挡板组成的带铲土机构的铲斗和由前支杆、个侧支杆、挡板支杆组成的支架 机构。转动挡板和滑动挡板设置在斗体开口处，两者之间由合页联结，合页的两端出轴插入斗体前端的滑槽内，可沿滑槽移动。铲刃焊固在斗体底的前端，破土刀焊固在铲刃上。支架机构用以控制滑动挡板和转动挡板的升降。本发明结构简单，施工效率高，适用于修河筑坝和水灾后清除淤泥等。 铲运机的应用 现在国内常见的铲运机有电运和柴油二种，电动即有一套卷缆系统，可自行伸缩，成本比柴油铲运机低，而且又环保，柴油铲运机大多使用道依茨柴油机。 铲运机根据铲斗的体积，又分为 1立方， 方， 2立方， 3立方等，这些比较常见，也 有 6立方左右的，大多为进口产品。 在土方工程中，铲运机常应用于大面积场地平整，开挖大型基坑、填筑堤坝和路基等，最适宜于开挖含水量不超过 27%的松土和普通土。 几种典型的铲运机 金 0 4型电动铲运机是在吸收国外同类产品技术的基础上，结台我国中小型井下矿山的实际状况，井总结我矿设计与制造金 过技术创新，自行研制成功的。该机具有结构紧凑，布局合理，操作方便，制动安全可靠，铲装灵活高效，运输速度快，能耗低，无污染等优点。主要适用于中小型井下矿山小规格巷道的掘进与缓 薄、窄脉矿体的采矿作业。通过性能测试和工业试验，于 月通过了省级技术鉴定。与会专家一致认为：该机填补了国内中小型矿山铲运机的空白，属国内首创其整机技术性能达到国际同类产品水平。 接、铲斗前置、正装正卸式铲运机。该机采用静液压 机械传动，四轮驱动，前后机架中央铰接。全液压转向等先进技术，可以单人单机独立进行装、运、卸作业，适用于阶段崩落法、空场法、房柱法、留矿法、分层充填法等采矿法的出和巷道掘进出渣，要求运行净空断面不小于 机具有 结构紧凑、操作方便、机动灵活、作业成本低、生产效率高等特点，采用 上机外二次净化装置，废气污染低，是中小型地下矿山或地下工程更新换代的高效节能新型设备。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 液压的概述 液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。液压传动和气压传动并称为流体传动，是根据 17 世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中应用广泛的技术 1。 液压的特点 液压传动的优点 （ 1）体积小、重量轻，因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击； （ 2）能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无极调速； （ 3）换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换； （ 4）液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制； （ 5）由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长； （ 6）操纵控制简便，自动化程度高； （ 7）容易实现过载保护。 液压传动的缺点 （ 1）使用液压传动对维护的要求高，工作油要始终保持清洁； （ 2）对液压元件制造精度要求高，工艺 复杂，成本较高； （ 3）液压元件维修较复杂，且需有较高的技术水平； （ 4）用油做工作介质，在工作面存在火灾隐患； （ 5）传动效率低。 液压的应用 液压传动相对于机械传动来说，是一门新兴技术。由于液压传动具有许多的优点，在国民经济各个部门获得了广泛应用。液压传动是机械设备中发展速度最快的技术之一。随着机电一体化技术的发展，现代液压技术与微电子技术、计算机技术及传感技术机紧密结合，进入了一个新的发展阶段。 液压传动当前应用于很多领域，主要包括 1) 工业机械。包括应用于锻压机械、注塑机、挤 压机、冶金机械、矿山机买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 械、包装机械、机床、加工中心、试验机以及其他生产设备等，国际上一般称为工业液压技术。 2） 行走机械，包括应用于工程机械、建筑机械、农业机械、汽车以及其它可移动设备等，一般称为行走机械液压技术。 3) 航空及航天。包括应用于飞机、宇宙飞船及卫星发射装置等，一般称为航空航天液压技术。 4) 船舰（艇）。包括应用于传播、舰艇中的甲板机械、操作系统及控制系统等，一般称为船舶液压技术。 5) 海洋开发工程。包括应用于海洋开发平台、海底钻探、海洋工作机械、水下作业工具等，一般称 为海洋工程液压技术。 6) 液压传动在阀门行业也得到很大的应用，如阀门的机床制造加工设备、阀门液压试验设备、阀门的液压传动装置等 1。 液压传动的基本原理 液压传动的基本原理是在密闭的容器内，利用有压力的油液作为工作介质来实现能量转换和传递动力的。其中的液体称为工作介质，一般为矿物油，它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。 液压传动是利用帕斯卡原理！帕斯卡原理是大概就是：在密闭环境中，向液体施加一个力，这个液体会向各个方向传递这个力！力的大小不变！ 液压传动就是利用这个物 理性质，向一个物体施加一个力，利用帕斯卡原理使这个力变，从而起到举起重物的效果 2。 第 2 章 液压系统分析与设计 本机要求 一、发动机 采用康明斯发动机，油耗低，噪音小，性能可靠。也可根据用户需求，选装不同品牌的发动机。 二、液压系统 采用全功率调节变量的负载传感开式液压系统，技术成熟，作业性能优良，可靠性高。伺服系统采用先导阀控制，操纵轻便，控制准确；回转装置及液压系统系统主要部件选用韩国第一油压的产品，性能优良；密封件选用派克芬尼公司及国内知名品牌产品。 三、行走系统 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 采用全刚性底盘，“ H”型车架，强度高，安全可靠。可根据用户需要可装整体式橡胶履带和钢履带 四、造型美观，具备挖掘，抓物，钻孔，推土，清沟和破碎等功能。平台可 360旋转，性能可靠，操作舒适，可广泛应用于建筑，市政，供水，供气，供电农林建设等工程。 运机的液压系统 按照铲运机工作装置和各个机构的传动要求，把各种液压元件用管路有机地连接起来的组合体，称为铲运机的液压系统。其功能是，以油液为工作介质，利用液压泵将发动机的机械能转变为液压能并进行传送，然后通过液压缸和液压马达等将液压能转换为机械能，实现铲运机的各种动作。 一 、基本要求： 铲运机的动作复杂，凡要机构经常启动、制动、换向、负载变化大，冲击和振动频繁，而且野外作业，温度和地理位置变化大，因此根据铲运机的工作特点和环境特点，液压系统应满足如下要求： 1、要保证铲运机动臂、斗杆和铲斗可以各自单独动作，也可以互相配合实现复合动作。 2、工作装置的动作和转台的回转既能单独进行，又能作复合动作，以提高铲运机的生产率。 3、铲运机的左、右履带分别驱动，使铲运机行走方便、转向灵活，并且可就地转向，以提高铲运机的灵活性。 4、保证铲运机的一切动 作可逆，且无级变速。 5、保证铲运机工作安全可靠，且各执行元件（液压缸、液压马达等）有良好的过载保护；回转机构和行走装置有可靠的制动和限速；防止动臂因自重而快速下降和整机超速溜坡。 为此，液压系统应做到： （ 1）有高的传动效率，以充分发挥发动机的动力性和燃料使用经济性。 （ 2）液压系统和液压元件在负载变化大、急剧的振动冲击作用下，具有足够的可靠性。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 （ 3）调协轻便耐振的冷却器，减少系统总发热量，使主机持续工作时液压油温不超过 80度，或温升不超过 45度。 （ 4） 由于铲运机作业现场尘土多，液压油容易被污染，因此液压系统的密封性能要好，液压元件对油液污染的敏感性低，整个液压系统要设置滤油器和防尘装置。 （ 5）采用液压或电液伺服操纵装置，以便挖掘机设置自动控制系统，进而提高铲运机技术性能和减轻驾驶员的劳动强度。 二、类型： 按液压泵特性，铲运机采用的液压系统大致上有定量系统、变量系统和定量、变量系统等三种类型。 1、定量系统 在铲运机采用的定量系统中，其流量不变，即流量不随负载而变化，通常依靠节流来调节速度。根据定量系统中油泵和回路的数量 及组合形式，分为单泵单回路、双泵单回路定量系统、双泵双回路定量系统及多泵多回路定量系统等。 2、变量系统 在铲运机采用的变量系统中，是通过容积变量来实现无级调速的，其调节方式有三种：变量泵 量泵 量泵 铲运机采用的变量系统多采用变量泵 都是双泵双回路。根据两个回路的变量有无关联，分为分功率变量系统和全功率变量系统两种。其中的分功率变量系统的每个油泵各有一个功率调节机械，油泵的流量变化只受自身所在回路压力 变化的影响，与另一回路的压力变化无关，即两个回路的油泵各自独立地进行恒功率调节变量，两个油泵各拥有一发动机输出功率；全功率变量系统中的两个油泵由一个总功率调节机构进行平衡调节，使两个油泵的摆角始终相同，同步变量、流量相等。决定流量变化的是系统的总压力，两个油泵的功率在变量范围内是不相同的。其调节机构有机械联动式和液压联动式两种形式。 机技术要求 一、整机结构布置与液压管路布置应合理可行，外形美观，操作简便舒适，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 设计时应考虑制造工艺，拆装维修等。 二、整机运输、停放时应有合理的姿态，行驶稳定性好，保 证安全可靠。 三、 液压系统装韩国第一油压的三泵变量系统。 四、 总体参数应符合 1988液压挖掘机 分类的规定，在设计时应贯彻 1996液压挖掘机 技术条件； 9140 1996液压挖掘机 结构和性能； 200工程机械 通用安全技术条件；1996工程机械 噪声限值等有关标准。 五、 配套件选用力求合理、可靠、先进。设计应考虑“三化”，采用系列参数。 本机液压系统结构特点 一、 回转装置选用韩国第一油 压产的 ，回转装置马达排量 39.2 cc/定压力 20 二、液压系统的主要部件为韩国第一油压的产品，主泵为 2三组合泵，阀为 0 型，行走驱动为 径向柱塞马达。系统额定压力为 22管路通径 16，管路高压接头选用 封圈槽应按 三、伺服系统采用先导阀控制，操纵轻便，控制准确，行走控制采用推拉杠杆可使铲运机前进和倒退，伺服管路通径 6。 压系统图的拟定 本机液压系统与伺服操作系统原理图见图 2 1。 原理图中表明了系统的工作原理和主要部件及限压要求。 本机采用变量串联组合泵组成的开式液压系统。变量泵最大流量为 110L/大工作压力为 22转齿轮泵的最大流量为 35L/大工作压力为18服齿轮泵的最大流量为 10L/大工作压力为 3 组合泵由柴油机飞轮经弹性联轴器驱动，从液压油箱中吸入液压油。从泵排出的液压油经多路阀分别进入回转马达、斗杆油缸、动臂油缸、铲斗油缸和左、右行走马达减速机。铲运机可 完成斗杆伸缩、平台回转和履带行走等各项动作。若铲运机不执行动作时，则变量泵处于最小排量状态，以减小发动机功率损失。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 油路上各执行元件的安全阀、过载阀和补油阀均设在多路控制阀各主阀上，以保护整个系统。 多路控制阀为分片组合式，阀内装有单向节流阀，以防止动臂和斗杆在自重作用下下降速度过快。 回转装置的制动器为液压常闭式，制动平稳，操作简单。 两个液压行走马达回路中设有限速阀和常闭式停车制动器，能够保证铲运机平稳下坡（下坡速度不超过最大行走速度）和平稳制动且有高、低两档车速。 液压油箱为全封闭式，上置预压式空气过滤 器 ,使油箱有一定预压力油泵不吸空。油箱内设有隔箱，箱内开有回油口和装有回油滤油器，其出口与油箱相通。 伺服操作系统通过五个先导阀来控制液压系统中的多路阀，从而实现铲运机的各种动作。 伺服油路中设有蓄能器，能保证系统在稳定压力下工作。当柴油机突然熄火时，工作装置能平稳地降至地面上。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 图 1 2 液压系统原理图 1、油箱 2、进油滤油器 3、旋转阀门 4、串联泵 5、多路阀 6、铲斗油缸 7、动臂油缸 8、行走马达 9、中央回转接头 10、单向阀 11、 斗杆油缸 12、推土油缸 13、回转装置 14、手柄式先导阀 15、脚踏式先导阀 16、减压阀 17、截止阀 18、液压锤 19、手柄式先导阀 20、梭阀 21、手柄式先导阀 22、蓄能器 23、单向阀 24、先导过滤器 25、背压单向阀 26、旁通单向阀 27、散热器 28、回油滤油器 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 第 3 章 液压系统的计算 液压系统参数 一、液压系统主参数 系统额定工作压力 22统最大工作压力 26作装置油泵流量 2 55L/转装置油泵流量 导操纵油泵流量 统流量 压功率 错误 !未找到引用源。 转速 2200r/压油箱容量 90L 二、液压油 名称牌号 40C 时运动粘度 68度指数 130 凝点 闪点 180 C 三、作油泵 1、技术参数 型号 10270量 工作装置油泵排量 2 25cc/转装置油泵排量 导操纵油泵排量 油口压力 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 工作装置 22转装置 22导操纵 3高转速： 2500定转速： 2200、本机使用参数： 排量 油口压力 工作装置 22转装置 22导操纵 3定转速 2200r/出最大流量 入功率 、回转装置 1、技术参数 型号 量 r 额定工作压力 16高工作压力 19、本机使用参数 排量： r 额定工作压力： 16高转速： 63r/出扭矩 : 、行走马达 1、技术参数 型号 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 流量 2 55L/量 r 额定工作压力 22高工作压力 26出转速 、本机使用参数 排量 r 额定工作压力 22出转速 出扭矩 7267/、多路阀 1、技术参数 型号 1007000550 公称流量 称压力 322大伺服操纵压力 3、本机使用参数 最大流量 高工作压力 24大伺服操纵压力 3文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 油缸计算 油缸基本参数 表 3缸 名称 额定工作压(最大压力 (基本尺寸（ m） 缸径 活塞杆径 行程 销轴 中心距 p d h L 动臂缸 21 24 杆缸 21 24 斗缸 21 24 油缸工作能力 根据负荷和工作装置油缸铰点布置，以及液压系统的分析计算 确定本机油缸所需的推力和支力。 计算公式： 油缸大腔面积 ( （ 3 油缸小腔面积 (4 ( （ 3 额定大腔推力 p (N) （ 3 额定小腔推力 p (N) （ 3 最大大腔支承力 P= (N) （ 3 最大小腔支承力 P= (N) （ 3 计算结果如下表： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 表 3缸名称 面积 大腔 小腔 大 腔 小 腔 额定推力 N) 最大支承力 P1 (N) 额定推力 N) 最大支承力 P2 (N) 动臂缸 95 103228 103150 103171 103斗杆缸 103136 10369 10379 103铲斗缸 103136 10369 10379 油缸运动计算 1、活塞运动速度 (m/s) Q/m/s) 2、全程时间 t伸=h/ ) h/ (S) 计算结果如下表： 表 3缸名称 油泵流量 油缸运动速度 (m/s) 全程时间 (S) Q （ L/ 大腔进油 小腔进油 大腔进油 小腔进油 动臂缸 2 55 杆缸 2 55 斗缸 55 油缸稳定性计算 活塞杆不产生弯曲时，活塞杆的推力与极限力的关系： P （ 3 式中： 油缸纵向弯曲稳定极限力 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 P 油缸推力 (N) 安全系数 1 选用欧拉等截面压杆稳定临界力公式近似计算： N E 22m 3 式中： N系数 本安装形式 N=1 弹性模数 106(kg/ 活塞杆截面的最小惯性矩 d 64 ( )计算长度 ,如以实际安装尺寸代入， 则得安全系数： P=2 （ 3 2432 m i 代入数值得如下结果： 表 3缸名称 活塞杆径 (m) 油缸推力 (N) 安全系数 实际最大 安装尺寸 (m) 动臂缸 杆缸 斗缸 计算结果可见，安全系数均大于 1，油缸在最大安装位置工作时是稳定的。 油缸铰点比压 P=P/(d L) （ 3 式中： P 油缸最大支承力（ N） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 d 铰点直径 (m) L 铰点长度 (m) 计算结果如下： 表 3缸名称 大腔最大支承力(N) 铰点直径 (m) 铰点长度 (m) 铰点比 (动臂缸 228 杆缸 136 斗缸 136 点的许用比压 P=147 计算结果可见，各油缸的铰点比压均在允许范围。 管路流速计算 压力管路 一、单泵供油 当 d= 55 l/ 055422m 二、双泵合流 当 d= 2 55 l/ )/(055223m ax 回油管路 一、单泵供油 : 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 当 d= 55 l/ 0554232m a xm a x 二、双泵合流 : 当 d= 2 55 l/ )/( 055223m ax 吸油管路 当 d=m 2 55 l/ 055223m 热平衡计算 发热量计算： 一、油泵功率损失 热量 N (1-) 860 （ 3 0552601 总 式中： N泵的输入功率 （ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 工作负荷满载系数 K=总效率 =1 =( 860 (h) 二、背压发热量 Q 20 0712.（ 3 式中： 背压 2 流量 155.5 l/2 复合动作系数 总效率 = 三、满斗回转时，马达起动，制动发热量动发热量3起动时间 满t(S) 工作循 环时间 T=20 (S) 3 式中： 回转的调定压力 =20Q流量 3f系数 满 满斗时：平台稳定转速 始制动转速 )/( 1 1 2、制动发热量 3H 满斗回转制动时间 s) 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 3333 0 7 1 3 式中： m 333 ）工作循环时间（）（满斗回转制动时间制动制动总效率 = 333 3、空斗回转起动、制动发热量 4H （ 1）起动发热量 4H 空斗起动时间 =) 制 动时回转速度 m i n/44444则：空制动 （ 2）制动发热量 4H 2444 转 0 5 4 转 2 06纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 444 4、回转马达的机械和容积损失发热量(1-) 860 K （ 3 式中 : N回转马达 的输入功率 N 60回转马达的总效率 =回转马达利用率 K 5、溢流阀发热量 6 主要发生在铲斗油缸和斗杆油缸 ,挖掘作业过程中产 生溢流。 666 6666 0 7 1 1 2.0 （ 3 式中 : 6P 主溢流阀的开启压力为 226P 过载阀的开启压力为 266Q 主溢流阀的开启时的流量为 84ml/6Q 过载阀的开启时的流量为 42ml/6f 主溢流阀的开启时间 (一个循环内 )为 1s 6f 过载阀的开启时间 (一个循环内 )为 : 168120 4226 6、动臂下降发热量 7 1 （ 3 式中： 动臂缸大腔压力 为 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 系数为 0.9 动臂下降时间与工作循环时间比为 0 Q动臂缸大腔流量 m i n/41412222227 则： 7 总发热量 : 7654321 =529+681+2521 =kc/h) 散热计算 液压系统的散热主要依靠冷却器和油箱 一、风量计算 2122 c o ss 3 式中 : R风扇外圆半径 R=m r风扇内圆半径 r =m b叶片宽度 b=叶片数 Z=7 阻力系数 =叶片