毕业设计（论文）-LWC40支架搬运车液压系统的设计与分析.doc

嘉 兴 南 洋 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计（论 文） 论文题目LWC40支架搬运车液压系统的设计与分析系 部 机械工程系 学生姓名 专业名称 模具设计与制造 班级/学号 指导教师 嘉兴南洋职业技术学院教务处印制LWC40T支架搬运车液压系统的设计与分析【摘要】 LWC40T 支架搬运车是澳大利亚BOARTLONGYEAR公司研制开发的一种新型特种车辆, 它主要用于大宗物品搬运过程中液压支架的长距离运输。本文简单介绍LWC40T支架搬运车液压系统的组成和液压传动系统, 分析DA控制装置在液压传动系统中的应用及液压传动在工程机械中今后的发展趋势。【关键词】 支架 搬运车液压系统 DA控制目 录前言11 LWC40T支架搬运车液压系统的组成61.1 主系统61.2 行走终端的驱动方式71.3 左右侧差速的控制方式72 DA控制装置在液压传动系统中的应用92.1 DA控制装置对传动系统的102.2 DA控制装置的特点113 液压传动的发展趋势114 结束语12致谢 13参考文献 14附录 15嘉兴南洋职业技术学院毕业设计（论文）前 言LWC40T 支架搬运车是澳大利亚BOARTLONGYEAR公司研制开发的一种新型特种车辆, 它主要用于综采工作面搬家倒面过程中液压支架的长距离运输。LWC40T支架搬运车在行走系统的设计当中,放弃了传统的机械传动和液力传动方式, 而采用了DA控制闭式泵和定量马达组成的闭式液压传动方式, 图1是LWC40T支架搬运车的外形图。LWC40T支架搬运车主要参数如表1, 主要元件规格如表2。1 LWC40T支架搬运车液压系统的组成及传动原理LWC40T支架搬运车液压系统主要由传动系统、辅助系统、制动系统3部分组成, 图1-1为LWC40T支架搬运车单侧液压传动系统图。图1-1 LWC40T支架搬运车单侧液压传动系统图1.1 主系统LWC40T支架搬运车的液压传动系统采用了闭式系统方式, 两个泵分别与左右侧前后两个双排量内曲线柱塞马达构成闭式回路, 液压泵的转速由发动机的油门控制, 车辆的前进/后退则由司机驾驶室内的先导阀控制变量闭式泵的斜盘方向来完成。闭式回路中的补油系统由闭式泵内置的齿轮泵和管路当中的热补油梭阀组成, 同时补油系统也作为车辆制动的动力源。采用闭式系统具有以下优点：（1）补油系统除能在闭式泵的排量发生变化时保证容积式传动的及时响应，提高系统的动作频率外,还能增加闭式泵进油口处的压力，防止大流量时产生气蚀。其系统效率要比开式系统高：（2）在补油泵的出口安装了一个高精度过滤器，使液压油经过滤后进入闭式系统，提高了驱动装置的可靠性和使用寿命：（3）在闭式回路中还可以利用补油泵对闭式泵和驱动马达进行冷却：（4）仅从油箱内吸取少量的补油量，油箱尺寸小，便于车辆的总体布置：（5）闭式系统能使驱动马达平稳地从正转通过零点向反转过渡，并能在任意方向实行全液压制动操作，保证输出轴有足够的刚性，在负荷的大小和方向发生突然变化时能平稳工作。由于闭式系统的上述特点，使得该车辆特别适用于外负荷变化剧烈、前进、倒退、制动频繁的工况。1.2 行走终端的驱动方式LWC40T支架搬运车行走终端的驱动方式采用了法国POCLAIN公司生产的MS50 系列内曲线双速马达, 左右侧后轮马达采用“自由轮”工况, 司机可根据实际情况选择两轮或四轮、高速或低速驱动。1.3 左右侧差速的控制方式LWC40T支架搬运车由于采用了左右侧单独驱动的方式, 所以在车辆的前后机架铰接部增加了一套差速控制装置, 如图3。左右比例减压阀分别控制左右闭式泵的斜盘角度, 初始位置左右比例减压阀阀芯通过差速凸轮压缩处于最大开启的状态, 随着车辆的转向, 内侧阀芯压缩量减小、出口压力下降, 造成内侧闭式泵的斜盘角度减小、输出流量减少, 而外侧的保持不变, 这样就自动实现了车辆在转弯过程中的差速控制。图1-2 差速控制装置图2 DA控制装置在液压传动系统中的应用传统的机械传动和液力传动都是通过不同传动比的多挡位变速装置来使车辆适应负荷和变速的要求,这就需要司机在适当的时机进行操作, 操作不当就有可能使发动机超负荷。而液压传动则配以适当的控制装置就可以形成理想的传动系统, 它能使发动机的转速和输出扭矩适应外部负荷的变化而连续变化, 能够随时防止发动机超负荷。该种控制装置在德国Rexroth公司的A4VG系列液压泵中称之为DA控制; 意大利SAM公司HCV系列液压泵中称之为HVA控制; 德国Lin de公司的BPV系列液压泵中称之为Au控制等等。各公司的控制装置尽管结构和工作过程有所差异, 但基本原理大同小异。LWC40T支架搬运车液压传动系统中变量柱塞泵采用的DA控制装置, 其工作原理如图2-1。图2-1 A4VGDA控制装置原理图2.1 DA控制装置对传动系统的要求LWC40T支架搬运车液压传动系统的控制装置,有以下两方面的要求:(1) 发动机恒功率控制装置 主要考虑动力性。当外部负荷发生变化时, 通过控制泵的排量使发动机的转速和负荷率始终保持不变。当油门固定在某一位置时, 发动机的转速几乎不变, 因而该转速下的恒功率控制亦即恒扭矩控制。(2) 发动机变功率控制装置主要考虑燃油经济性。发动机始终以最适宜的输出功率运转。在任意油门位置, 都可以根据外负荷的变化来控制泵排量的变化, 使发动机按燃料经济性最好的理想负荷运转。通过将上述两种控制的组合,使发动机在整个转速范围内都能适应负荷变化, 保持最佳的功率利用率; 最佳的动力性和经济性; 液压系统具有较高的传动效率。图2-2为采用控制装置的发动机扭矩外特性与负荷扭矩曲线。图2-2 采用控制装置的发动机扭矩外特性与负荷扭矩曲线2.2 DA 控制装置的特点采用DA控制装置具有以下特点:(1)在启动转速n0 到额定转速n H之间, 对应于任一转速n, 液压泵都会按照曲线上与n对应的MZ来进行恒扭矩控制工作。(2) 在低转速n0n M max区域, 泵的控制装置使排量随转速的增高而增大, 液压泵的压力保持为最大压力, 泵可以在任意转速下进入更高的扭矩点工作。从而使车辆的驱动能。(3) 在高转速n M maxn max区域, 泵为全排量固定不变, 液压泵的压力完全取决于外负荷的压力。(4) 控制装置始终根据外负荷的变化, 自动调节液压泵排量与之相适应, 既不使发动机过载, 也不会因负荷降低而浪费功率, 极大的提高了驱动装置的功率利用率和燃料经济性。3 液压传动的发展趋势近十几年来，液压传动在工程机械行走系统中的应用取得了长足的发展，挖掘机械、路面机械、装载机、平地机、推土机等也在大量采用液压传动。 究其原因有以下几点：(1) 随着液压控制技术的发展与完善，许多液压厂商开发了具有各种控制功能的控制装置，这些装置几乎可以满足工程机械各种功能的控制需求，特别是与电子技术的结合，大大推进了控制装置的智能化：(2) 随着一些新材料、新工艺的应用，液压元件的优化设计和精密制造，使得元件从质量、效率到工作寿命等各方面都得到了很大程度的提高：(3) 液压元件的价格大幅度下降。上述原因使得液压传动在工程机械行走系统中的发展趋势更为明朗化。同样，在煤矿机械行业亦是如此。4 结束语虽然LWC40T支架搬运车采用液压传动系统克服了以往机械传动和液力传动的局限性, 具有很大的优越性, 但是当发动机、变量液压泵、定量/变量液压马达组成一个多变量的复杂系统时, 除了对液压泵、马达本身的压力、排量控制方式有完善的研究外, 为使整个系统在任何状态下都有最佳的动力输出, 就必须对整个系统进行控制, 目前对这方面的研究工作需要更进一步的加强。致 谢历经近5个月的毕业设计即将结束，敬请各位老师对我的设计过程作最后检查。在这次毕业设计中通过参考、查阅各种有关液压方面的资料，请教工厂中极具经验的液压设计人员和工人师傅以及各位老师有关液压方面的问题，使我在这短暂的时间里，对液压的认识有了一个质的飞跃。使我对液压系统的设计有了进一步的理解和掌握。液压系统在当今社会生活中运用得非常广泛，掌握液压的设计方法对我们以后的工作和发展有着十分重要的意义。从陌生到开始接触，从了解到熟悉，这是每个人学习事物所必经的一般过程，我对液压系统的认识过程亦是如此。经过5个月的努力，我相信这次毕业设计一定能为三年的大学生涯划上一个圆满的句号，为将来的事业奠定坚实的基础。在这次设计过程中得到了现场设计人员、工人师傅和刘国文等老师以及许多同学的帮助，特别是刘国文老师的悉心指导，使我受益匪浅。在此，对关心和指导过我各位老师和帮助过我的同学表示衷心的感谢!参考文献1姚新. 液压与气动.高等教育出版社，20032张利平. 液压传动系统及设计. 化学工业出版社，2005