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矿车清车机设计说明书.doc

矿车清车机设计【6张图纸】【优秀】

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关键词：: 矿车清车机设计图纸矿车清车机

资源描述：

矿车清车机设计

86页 30000字数+说明书+任务书+6张CAD图纸【详情如下】

一级减速器.dwg

任务书.doc

总装配图.dwg

截割部.dwg

泵站总图.dwg

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行走液压缸.dwg

轴.dwg

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泵站总图.gif

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1 绪论

1.1 国内几种矿用清车机简介·1

1.2 液压矿车清车机的特点4

1.3 液压式双圆盘截齿矿车清车机简介4

1.4 与原机械式矿车清扫机的比较6

1.5 矿车清车机设计的目的6

2　设计总体方案确定

2.1 方案的制定原则·7

2.2　本设计方案的规划7

2.3　设计方案的内容总结·9

3 截割部设计

3.1 截割头的设计要求11

3.2 截割头的设计·11

3.3 截割臂的设计12

3.4 仰俯液压缸的设计·15

4 驱动系统的设计计算

4.1　清车机动力的选择·25

4.2 驱动方案的确定·26

4.3 马达的选型·27

4.4 减速箱的设计计算·29

4.5 链传动的设计计算·41

5 行走部的设计

5.1 纵向行走驱动液压缸的设计计算·48

5.2 横向液压缸的设计计算·57

6 液压泵站的计算与设计

6.1 液压泵参数的计算与选型·63

6.2 电动机的选型·64

6.3 液压控制阀的选择·65

6.4 液压辅件的选择·67

6.5 液压泵站的结构设计72

6.6 液压系统的维护保养与相关注意事项·72

结论 ·78

参考文献 ·79

1 绪论

　　　矿车在煤矿井下运输中占有十分重要的地位，煤矸粘结矿车车底，是煤矿生产运输过程中存在的一个普遍问题。经常而及时地清扫矿车车箱是提高矿井轨道运输效率的重要因素。所以，清理车底的问题，在煤矿就显得尤为重要。

　　　清扫矿车车箱的主要要求是及时和干净，否则日积月累形成的煤、岩粉粘结层厚而结实，使用现有的任何清扫方法均难以立刻完全见效。

　　　清理矿车粘结物，可分为人工和机械清理、高压水射流清理等。用人工清理，劳动强度大，清车速度慢，且不符合《煤矿安全生产规定》；采用机械清理，不仅可以降低劳动强度而且清车效果好，效率高；高压水射流清理由于耗水量大，在推广上受到限制。目前国内矿车清理机械形式繁多，品种不一，而且造价较高。

1.1 国内几种矿用清车机简介

　　　70年代中后期，煤炭工业部召开了多次矿车清理机械化经验交流会，此后国内许多煤炭、冶金和化工等矿山推出了多种适合自己具体条件的清车机。这些清车机在提高运输效率和减小工人劳动强度方面都起了一定的作用。

　　　但是，由于各个矿山的具体条件不同和清车机本身的某些不完善之处使它们的发展受到了一定的限制。尽管如此，在完善和创新两方面仍然取得了不少可喜的成果。矿用清车机按照工作原理可分为振动法、电渗法、高压水射流法、机械法等，其中振动法又包括电磁振动、电动高频振动、电动低频振动、风力振动以及与翻车机笼体联动的无动力振动等；机械法又包括抓斗式、刮板式和圆盘（旋转）式等。现将几种主要的矿用清车机简介如下：

一、振动清车机

　　　振动清车机是我国使用比较早、研究比较多的一种清车机。在多年的实践和研究中，通过取长补短和采用有关的新技术，已逐步趋于完善。

　　　部分金属矿山在采用电动高频振动清车机时，吸取了电动低频振动清车机的长处，由冲击强度和刚度比较小的矿车底部或两侧改为冲击强度和刚度比较大的矿车斗缘，以延长矿车的使用寿命：用比较简单的偏心轴皮带轮取代比较复杂的振动器，使结构简单}近年来，广东某矿在清车机上采用小功率振动电机获得了成功。取得了明显的经济效益。

　　　煤炭部门所最多采用的电动低频振动清车机虽有不少优点，但缺点也较多。湘东铁矿矿务局对北京有色冶金设计研究总院为南京凤凰山铁矿设计的低频振动清车机作了一些改进，由原来比较复杂的单独安装简化为与翻笼固定在一起，由原来需要摘钩、每次只能清理一辆矿车改为不需要摘钩，每次能清理两辆矿车。东北工学院和北京有色冶金设计研究总院所作的电测应力分析表明，翻笼安装这种清车机对其强度影响是不大的，因而不必另外增加静笼的结构强度。为了向安装在翻笼上的清车机电机供电，在煤矿上采用集电环联动机构之后，一些金属矿山又推出了电磁给电装置和电动推杆给电装置。

二、电渗清车器

　　　电渗法清理矿车是在外电场的作用下，以水为介质在矿车与粘结物之间形成一层水膜，使粘结物与车壁脱离而达到清理矿车的目的。这种方法具有无噪声、无粉尘、不损坏矿车等优点。但是由于耗电较多，故它仅适用于存积物含水量较高的矿车。该方法起初在徐州权台煤矿使用。后来，铜陵铜山铜矿和龙游黄铁矿等金属矿山也陆续采用，并取得了较好的效果。

三、高压水射流联合机械截齿清理机

　　　该种矿车清理装置的工作机理包括高压水射流清理和机械截齿清理两部分。

　　　高压水射流清理：高压水经喷嘴喷出后形成具有一定动能的高压水射流，当作用于矿车粘结物时，将对其进行切割和冲刷作用，使有一定粘结力的非固结性粘结物迅速脱落，同时高压水射流冲人粘结物的缝隙和孔洞后，则产生高压水楔作用，使粘结物的缝隙和孔洞不断扩展断裂，而破碎脱落。

　　　机械截齿清理：利用螺旋分布的截齿对坚硬粘结物的切割作用，使粘结物快速与矿车分离。

结构组成

　　　该种清理装置主要由可三维空间移动的门式组合机架、高压泵站、电控系统和截齿可伸缩清理滚筒等组成，其中清理滚筒是实现清理作业的直接执行部件。

　　　截齿可伸缩清理滚筒由圆柱形筒体、切割截齿、高压水射流喷嘴、旋转密封等组成，筒体上螺旋分布着12个切割截齿和6个高压水射流喷嘴，每个切割截齿能沿其旋转直径方向在50 mm的范围内伸缩移动，以适应变形矿车的清理。高压水射流喷嘴随截齿螺旋均匀分布，泵站提供的高压水，经高压管路和旋转密封进入圆柱形筒体的中心孔，由各喷嘴喷出而形成高压水射流，实现对粘结物的冲刷、冷却润滑截齿和灭尘的作用。

四、机械清车机

　　　机械清车机利用电动机带动清扫器在矿车车箱内转动清除车底的粘结物。清扫器有金属刷式、盘式、滚筒式、螺旋割刀式等几种。清车机的横向行走部、纵向行走部、截割部都是由许多机械零件组合起来的，因此，结构笨重、操作复杂、维修量大。此外，使用这种清车机还需二次翻卸，费工费时，效率不高。有关煤矿虽作了一些改进，但效果不明显。吉林通化铜矿曾研制成一台由刷洗头、制动轴、减速器和电动机等组成的车箱清扫器。其纵向行走部分是一个装有四个小轮的小车，能沿轨道前进或后退。清扫器底座与小车铰接，能绕铰点上下和左右摆动。最近，这类清车机有了新的进展。由洛阳工学院等单位研制的Qw3型机械铣切卧式三吨矿车清车机通过了技术鉴定。据称，适应性强；能利用部分现有配件和标准件，便于加工；与同类产品相比成本低、省人、省力、省电、经济效益好。

内容简介：: 第 89页目录1 绪论1.1 国内几种矿用清车机简介11.2 液压矿车清车机的特点41.3 液压式双圆盘截齿矿车清车机简介41.4 与原机械式矿车清扫机的比较61.5 矿车清车机设计的目的62设计总体方案确定2.1 方案的制定原则72.2 本设计方案的规划72.3 设计方案的内容总结93 截割部设计3.1 截割头的设计要求113.2 截割头的设计113.3 截割臂的设计123.4 仰俯液压缸的设计154 驱动系统的设计计算4.1 清车机动力的选择254.2 驱动方案的确定264.3 马达的选型274.4 减速箱的设计计算294.5 链传动的设计计算415 行走部的设计5.1 纵向行走驱动液压缸的设计计算485.2 横向液压缸的设计计算576 液压泵站的计算与设计 6.1 液压泵参数的计算与选型636.2 电动机的选型646.3 液压控制阀的选择656.4 液压辅件的选择67 6.5 液压泵站的结构设计726.6 液压系统的维护保养与相关注意事项72结论 78参考文献 79附录1 液压系统图81附录2 矿车清车机所用液压元件一览表 82附录3 液压式双圆截盘矿车清车机总图83附录4 液压式双圆截盘矿车清车机传动系统图84致谢 951 绪论矿车在煤矿井下运输中占有十分重要的地位，煤矸粘结矿车车底，是煤矿生产运输过程中存在的一个普遍问题。经常而及时地清扫矿车车箱是提高矿井轨道运输效率的重要因素。所以，清理车底的问题，在煤矿就显得尤为重要。清扫矿车车箱的主要要求是及时和干净，否则日积月累形成的煤、岩粉粘结层厚而结实，使用现有的任何清扫方法均难以立刻完全见效。清理矿车粘结物，可分为人工和机械清理、高压水射流清理等。用人工清理，劳动强度大，清车速度慢，且不符合煤矿安全生产规定；采用机械清理，不仅可以降低劳动强度而且清车效果好，效率高；高压水射流清理由于耗水量大，在推广上受到限制。目前国内矿车清理机械形式繁多，品种不一，而且造价较高。1.1 国内几种矿用清车机简介70年代中后期，煤炭工业部召开了多次矿车清理机械化经验交流会，此后国内许多煤炭、冶金和化工等矿山推出了多种适合自己具体条件的清车机。这些清车机在提高运输效率和减小工人劳动强度方面都起了一定的作用。但是，由于各个矿山的具体条件不同和清车机本身的某些不完善之处使它们的发展受到了一定的限制。尽管如此，在完善和创新两方面仍然取得了不少可喜的成果。矿用清车机按照工作原理可分为振动法、电渗法、高压水射流法、机械法等，其中振动法又包括电磁振动、电动高频振动、电动低频振动、风力振动以及与翻车机笼体联动的无动力振动等；机械法又包括抓斗式、刮板式和圆盘（旋转）式等。现将几种主要的矿用清车机简介如下：一、振动清车机振动清车机是我国使用比较早、研究比较多的一种清车机。在多年的实践和研究中，通过取长补短和采用有关的新技术，已逐步趋于完善。部分金属矿山在采用电动高频振动清车机时，吸取了电动低频振动清车机的长处，由冲击强度和刚度比较小的矿车底部或两侧改为冲击强度和刚度比较大的矿车斗缘，以延长矿车的使用寿命：用比较简单的偏心轴皮带轮取代比较复杂的振动器，使结构简单近年来，广东某矿在清车机上采用小功率振动电机获得了成功。取得了明显的经济效益。煤炭部门所最多采用的电动低频振动清车机虽有不少优点，但缺点也较多。湘东铁矿矿务局对北京有色冶金设计研究总院为南京凤凰山铁矿设计的低频振动清车机作了一些改进，由原来比较复杂的单独安装简化为与翻笼固定在一起，由原来需要摘钩、每次只能清理一辆矿车改为不需要摘钩，每次能清理两辆矿车。东北工学院和北京有色冶金设计研究总院所作的电测应力分析表明，翻笼安装这种清车机对其强度影响是不大的，因而不必另外增加静笼的结构强度。为了向安装在翻笼上的清车机电机供电，在煤矿上采用集电环联动机构之后，一些金属矿山又推出了电磁给电装置和电动推杆给电装置。二、电渗清车器电渗法清理矿车是在外电场的作用下，以水为介质在矿车与粘结物之间形成一层水膜，使粘结物与车壁脱离而达到清理矿车的目的。这种方法具有无噪声、无粉尘、不损坏矿车等优点。但是由于耗电较多，故它仅适用于存积物含水量较高的矿车。该方法起初在徐州权台煤矿使用。后来，铜陵铜山铜矿和龙游黄铁矿等金属矿山也陆续采用，并取得了较好的效果。三、高压水射流联合机械截齿清理机该种矿车清理装置的工作机理包括高压水射流清理和机械截齿清理两部分。高压水射流清理：高压水经喷嘴喷出后形成具有一定动能的高压水射流，当作用于矿车粘结物时，将对其进行切割和冲刷作用，使有一定粘结力的非固结性粘结物迅速脱落，同时高压水射流冲人粘结物的缝隙和孔洞后，则产生高压水楔作用，使粘结物的缝隙和孔洞不断扩展断裂，而破碎脱落。机械截齿清理：利用螺旋分布的截齿对坚硬粘结物的切割作用，使粘结物快速与矿车分离。结构组成该种清理装置主要由可三维空间移动的门式组合机架、高压泵站、电控系统和截齿可伸缩清理滚筒等组成，其中清理滚筒是实现清理作业的直接执行部件。截齿可伸缩清理滚筒由圆柱形筒体、切割截齿、高压水射流喷嘴、旋转密封等组成，筒体上螺旋分布着12个切割截齿和6个高压水射流喷嘴，每个切割截齿能沿其旋转直径方向在50 mm的范围内伸缩移动，以适应变形矿车的清理。高压水射流喷嘴随截齿螺旋均匀分布，泵站提供的高压水，经高压管路和旋转密封进入圆柱形筒体的中心孔，由各喷嘴喷出而形成高压水射流，实现对粘结物的冲刷、冷却润滑截齿和灭尘的作用。四、机械清车机机械清车机利用电动机带动清扫器在矿车车箱内转动清除车底的粘结物。清扫器有金属刷式、盘式、滚筒式、螺旋割刀式等几种。清车机的横向行走部、纵向行走部、截割部都是由许多机械零件组合起来的，因此，结构笨重、操作复杂、维修量大。此外，使用这种清车机还需二次翻卸，费工费时，效率不高。有关煤矿虽作了一些改进，但效果不明显。吉林通化铜矿曾研制成一台由刷洗头、制动轴、减速器和电动机等组成的车箱清扫器。其纵向行走部分是一个装有四个小轮的小车，能沿轨道前进或后退。清扫器底座与小车铰接，能绕铰点上下和左右摆动。最近，这类清车机有了新的进展。由洛阳工学院等单位研制的Qw3型机械铣切卧式三吨矿车清车机通过了技术鉴定。据称，适应性强；能利用部分现有配件和标准件，便于加工；与同类产品相比成本低、省人、省力、省电、经济效益好。机械圆盘截齿式矿车清扫机1-电动机 2-减速器 3-小链轮 4链轮大轴 5-截盘轴 6-圆截盘7-前轮轴 8-大齿轮 9-双向摩擦离合器 10-小齿轮 11-大齿轮12-单向摩擦离合器 13-锥齿轮 14-下踏板 15-离合器手把16-底轮传动轴 17-锥齿轮组 18-换向手把 19-升降架20-升降手轮 21司机座椅 22-上车架 23-底架五、液压清车机液压传动与机械、电气、气压传动相比，其主要优点是容易实现无级变速，调速范围大，单位重量的输出功率大，结构紧凑，惯性小，能传递大扭矩和较大的推力，控制和调节简单、方便、省力，可实现自动控制和过载保护。因此，近年来，各种液压清车机相继问世。1980年4月，邯邢矿山局矿山研究所研制成功YQJ型液压清车机，它用于符山铁矿侧卸式矿车，以铲头的铲扒达到清车的目的。1983年，湖南马田煤矿研制成功液压铲抓式清车机，其效果优于圆盘切割式清车机和机械高频振动清车机不需要二次翻卸。1986年l2月，徐州矿山设备制造厂试制成功的适用于l t矿车的YQl型液压清车机通过了市级技术鉴定。1987年5月，徐州矿山机械厂和中国矿业大学共同研制的适用于U型矿车的YLQ型液压螺旋式清车机通过了部级技术鉴定。这几种清车机的共同特点是结构紧凑、操作轻便灵活，拆装维修方便等。最近，福州大学又研制成全液压矿车清理机控制系统，以液压逻辑元件组成的逻辑控制回路取代由电器元件组成的控制线路，实现对清车机的自动控制。整机除了用防爆型电机及磁力启动器驱动油泵工作外，没有其它电器元件，符合井下防爆要求。1.2 液压矿车清车机的特点以前研制的圆盘截齿式清车机(见上图)，属于六十年代产品。该机前后、左右等行走部靠磨擦离合器控制，运行容易产生打滑，无法保证正常工作。同时该机操作复杂、清车效果差，满足不了煤矿实际生产的需要。为此，我针列该机使用上存在的这些缺点，对原清车机进行了改进，设计了一台液压式双圆盘截齿清车机。在设计过程中，我吸取了国内各类清车机的特点，经过分析与论证，最后选定了液压式双圆盘截齿清车机。根据以前的清车机现场使用情况，我认为传动机构必须有一定的过载能力，设计时须考虑冲击负荷对清车机的影响，应采取相应的减振、缓冲和过载保护等措施。液压控制部分的流量与压力必须满足该机纵向、横向行走速度的要求。在零部件的设计选型中，在不影响总体设计的情况下，尽量采用了煤矿常用标准零部件。如轨道传动部分中选用的车轮、车架、轨道、轴承等均系煤矿常用标准零部件。1.3 液压式双圆盘截齿矿车清车机简介液压式圆盘截齿清车机主要由行走机构、截割机构、液压驱动系统以及操作机构等四部分组成。各部关系如下图所示。矿车截割机构操作机构行走机构矿车清车机组成图框1、纵向行走机构：由上车体、纵向行走轮轴、纵内行走液压缸等组成。由于纵内行走液压缸的缸体与纵向行走的轨道架连接，而活塞杆与上车架连接，因此通过操作换向阀，使液压油进入压力缸，使活塞作往复运动以带动清车机前进或后退。 2、横向行走机构：由下车体、横向行走轮轴、横向行走油液压缸等组成。横向行走液压缸的缸体铰接在地面上，活塞杆与下车体底托盘连接。同理操作换向阔的手柄即可使清车机左、右行走。3、截割机构：由圆形截盘，升降臂和支承截盘的轴承等组成。截割盘是清车机的主要工作部件。每个截齿盘上装有四个截齿。截齿的旋转是通过链条传动的。为适应矿车清理的需要，升降臂靠液压活塞可作上下摆动，以达清理整个车底之目的。4、驱动机构有气动、液动、电动和机械式四种形式。气动式速度快，结构简单，成本低。采用电位控制或机械挡块定位时，有较高的重复定位精度。液动式可实现连续控制，使工业机械的用途和通用性更广，定位精度一般在1mm范围内。本设计采用液动驱动方式。5、液压传动系统，如下图所示液压传动系统图1. 横向行走液压缸 2.电磁换向阀 3. 电磁溢流阀 4. 纵向行走液压缸5.电磁换向阀 6. 电磁溢流阀 7. 仰俯液压缸 8. 电磁换向阀 9. 电磁溢流阀 10. 液压马达 11. 电磁换向阀 12. 电动机13. 齿轮泵 14. 滤清器 15. 空气滤清器 16.液位液温计17.压力表清车机安装在垂直于翻车机纵向中心线的专用硐室中，翻车机专用于安放待清矿车于水平位置。清扫过程是，载重矿车进入翻车机，翻车机连同矿车朝清车机的相反方向旋转270度完成卸载后开动清车机，割盘由液压马达通过链条带动旋转，操纵纵向液压换向阀，压力油进入液压缸，纵向液压缸伸出，使机身纵向前进，将割盘伸入到矿车内，割盘旋转，截割粘车底煤。然后操纵横向换向阀，压力油进入液压缸，横向液压缸作往复运动，使截盘沿矿车往复截割，并可配合仰俯换向阀，可使截盘上下摆动，直到全部清理干净为止。1.4 与原机械式矿车清车机的比较与机械式矿车清扫机相比较液压矿车清车机主要改进了以下部位:1、由摩擦离合器控制行走部改为液压控制，控制系统采用液压系统代替，安装了多路液压换向控制阀，分别控制清车机前后、左右行走及割盘升降。2、增设了传动轴中心距调整装置：降低工作噪声，延长使用寿命。3、增加链保护罩，为链传动提供更优的工作环境。4、由单排链改为三排链，极大地减小了链轮尺寸。5、主要传动轴的滑动轴承均改为滚动轴承，并增加了密封，减少传动系统的磨损与振动，延长了寿命。1.5 矿车清车机设计的目的毕业设计是本科教学的一个重要教学环节，是学完技术基础课及有关专业课以后的一个专业课程内容的综合设计。矿车清车机的设计正是通过具体设计来提高学生的机构分析与综合能力、机械结构设计的能力、机电液一体化系统设计能力，掌握实现生产过程自动化的设计方法有效途径。通过这一教学环节要求达到：（1）通过设计，把有关课程（机构分析与综合、机械原理、机械设计、液压与气动技术等）中所获得的理论知识在实际中综合地加以运用，使这些知识得到巩固和发展，并使理论知识和生产密切的结合起来。因此，矿车清车机设计是有关专业基础课和专业课以后的综合性的专业课程设计。（2）矿车清车机设计是机械工程及自动化专业的学生一次比较完整的机电一体化整机设计。通过设计，培养学生独立的机械整机设计的能力，树立正确的设计思想，掌握机电一体化机械产品设计的基本方法和步骤,为自动化机械设计打下良好的基础。（3）通过设计，使学生能熟练的应用有关参考资料、计算图表、手册、图册和规范；熟悉有关国家标准和部颁标准，以完成一个工程技术人员在机械整体设计方面所必须具备的基本技能训练。（4）煤矿生产的需要。2总体设计的方案确定2.1 方案的制定原则此次毕业设计的题目是矿车清车机的设计。作为一次整机的设计，对各方面都有明确的原则要求。1）设计出的整机矿车清车机要能够在控制系统的控制驱动下，准确实现预定动作，完成设计任务；2）设计出的整机矿车清车机结构尺寸要合理，要具有良好的工艺性，方便制造，方便安装。要留有合理的空间，以便各种控制线路或是液压油路的铺设；3）设计出的整机矿车清车机在最大负载情况下要能够符合强度要求。并且，为了提高其抗瞬间振荡冲击的能力，应留有一定的强度和功率余度。原则是固定的大框架，在设计过程中，还应在遵循大框架的前提下，做一些灵活的变动，以达到设计的良好工艺性、高效性，积极应用各种优化设计方法。2.2本设计方案的规划2.2.1 清车机各部分的设计一、矿车清车机运动方式的选择矿车清车机，不仅要求能够顺利的实现动作，而且还要求这种有目的的动作能够有耗时短、动作迅速，效率高，能耗小的特点。所以，在设计矿车清车机的时候，我们就要根据现场的实际使用需求来最优化的选择它的动作实现方案。本设计中的矿车清车机，在实际生产中主要要求实现的任务是完成矿车底部粘结物的清理。在综合考虑了各种方案后，我选择了以下方案：1）截割部实现粘结物的清理工作；2）行走部实现前后左右的行走；3）臂部实现截割部支撑与上下摆动；4）控制部分实现整机的操作控制；5）液压传动系统实现动力的传递和转换。二、矿车清车机驱动方式的选择设计矿车清车机时，选择哪一类驱动系统，要根据矿车清车机的作业要求、矿车清车机的性能规范、控制功能、维护的复杂程度、运动的功耗、性能与价格比以及现有条件等综合因素加以考虑。在注意各类驱动系统特点的基础上，综合上述各因素，充分论证其合理性、可行性、经济性以及可靠性后进行最终的选择。工业机械较之其他如教育、医疗或科研等其他用处机械，显示出的主要特点就是输出功率大，需承受载荷重。因此，在本次设计如此定位的情况下，选择了液压传动方式。相比较其他的传动方式，如电动、气动、机械传动等方式，液压传动方式有着自己独有的优点：1）液压传动能在运行中实线无级调速，调速方便且调速范围比较大，可达100：12000：1。2）在同等功率的情况下，液压传动方式装置的体积小，重量轻，惯性小，结构紧凑（如液压马达的重量只有同功率奠基重量的1020），而且能传递较大的力或转矩；3）液压传动工作比较平稳，反映快冲击小，能高速启动、制动和换向。液压传动装置的换向频率，回转运动每分钟可达500次，往复直线运动可达4001000次；4）液压传动装置的控制、调节比较简单，操纵比较方便、省力，易于实现自动化，与电气控制配合使用，能实现复杂的顺序动作和远程控制；5）液压传动装置易于实现过载保护，系统超负载，油液经溢流阀回油箱。由于采用油液做工作介质，能自行润滑，所以寿命长；6）液压传动易于实现系列化、标准化、通用化，易于设计，制造和推广使用；7）液压传动易于实现回转、直线运动，且元件排列布置灵活。制约因素较少；8）液压传动中，由于功率损失所产生的热量可由流动着的由带走，所以可避免在系统某些局部位置产生过度的温升。当然，相比其他传动方式，液压传动由于其工作方式的特殊性，也存在一些缺点：1）液体为工作介质，易泄漏，油液可压缩，故不能用于传动比要求很高的场合。2）液压传动中有机械损失、压力损失、泄漏损失，效率较低，所以不宜作远距离传动。3）液压传动对油温和负载变化比较敏感，不宜在底、高温度条件下使用，对污染也很敏感。4）液压传动需要有单独的能源（例如液压泵站），液压能不能像电能那样从远处传来。5）液压元件制造精度高，造假高，所以需要组织专业生产。6）液压传动装置出现故障时不易追查原因，不易迅速排除。2.2.2可行性和必要性分析本次矿车清车机的设计，采用的液压驱动系统驱动。在设计中要解决的几个核心问题有如下几个方面：1）设计好本次设计之矿车清车机的极限工作载荷（G），并当之以一个重要的已知条件来设计计算后续的结构尺寸；2）确定驱动液压缸的参数(D、d)；3）在设计臂部俯仰动作时，我首先确定臂部的俯仰行程角度(、)。然后在计算了俯仰各部的重量、轴销处的摩擦阻力矩后适当选择驱动液压缸。俯仰液压缸的行程如下图所示。4）各连接处的螺栓、螺钉或销钉连接要严格按照连接强度要求。各液压缸的各密封处的密封件也要严格按照密封条件选取。以上就是本次矿车清车机设计的可行性和必要性分析。可能在设计中，我还会遇到很多原理或是机构的矛盾和问题，我也会严格按照设计的功能和强度要求一一纠正的。俯仰液压缸行程示意图2.3设计方案的内容总结本次设计要求，能够鲜明地体现机电一体化的设计构思。所谓机电一体化技术，是机械工程技术吸收微电子技术、信息处理技术、传感技术等形成的一种新的综合集成技术。尽管机电一体化的产品名目繁多，并由于它们的功能不同而有不同的型式和复杂程度，但做功的机械本体部分（包括动力部分）和微电子控制部分（包括信息处理）是其基本的、必不可少的要素。我们选择矿车清车机作为设计题目，无论从内容的深度、分量以及覆盖各科知识面的程度来衡量都是适当的。设计时的主要流程如下：1）拟定整体方案，特别是机电液的有机结合的设计方案；2）根据给定的参数选择合适的截割部、臂部、行走部和控制机构；3）各部件的设计计算；4）矿车清车机工作装配图的设计和绘制；5）液压系统图的设计和绘制；6）编写矿车清车机设计计算说明书。3 截割部设计截割头是用来直接工作的部件，由于被清理矿车的形状、尺寸大小等的不同，所以矿车清车机的截割头结构是多种多样的，大部分的截割头结构是根据特定的工作要求而设计的。归结起来，常用的截割头，按其工件的原理，可分为抓斗式、刮板式和圆盘（旋转）式几大类。本设计采用圆盘（旋转）式截割头，由截齿、圆盘和传动机构三部分组成，它对U型矿车的具有较大的适应性，驱动装置为传动机构提供动力，驱动源采用液压系统，传动机构采用减速箱加链条传动。3.1截割头的设计要求 1、截割头截割力大小要适宜，力量过大则动力消耗多，结构庞大，不经济，甚至会损坏矿车；力量过小达不到清理矿车的目的。在确定截割时，除考虑粘结物的粘结力外，还应考虑截割过程中所产生的惯性力和振动，以保证截割安全可靠。2、截齿应有一定的截割能力以便于截割粘结物。3、要求结构紧凑、重量轻、效率高在保证本身刚度、强度的前提下，尽可能使构紧凑、重量轻，以利于减轻臂部的负载。4、应考虑通用性和特性要求一般情况下，截割头多是专用的，为了扩大它的使用范围，提高它的通用化程度，以适应截割不同硬度的粘结物需要，故采取截齿可调整地办法，如更换截齿。此外，还要考虑要适应工作环境提出的特殊要求，如耐粉尘、耐腐蚀、能承受冲击力、防爆等。3.2 截割头的设计截割头的组成：截割头由截齿、圆盘组成。1、截齿采用类似于采煤机的自制截齿。材料一般选用硬质合金，它具有刚度好、密度小、重量轻等特点。圆盘结构分类：圆盘式、滚筒式等。本设计选用圆盘式，它具有结构简单，设计加工方便，实现动作方便的优点。大致结构如下图所示 2、截齿座的设计齿座结构如右图其结构既便于更换截齿，又能使截齿安装后不会绕轴向转动。焊接在圆盘上。3.3 截割臂的设计臂部是截割头的主要握持部件。他的作用是支撑截割头并带动它们作上下摆动。臂部运动的目的：实现截割头俯仰升降运动。臂部的各种运动常用驱动机构（如液压缸或气缸）和各种传动机构来实现，从臂部的受力情况分析，它在工作中既直接承受截割部的静、动载荷，而且自身又要摆动，故受力复杂。因而，他的机构、工作范围、灵活性等直接影响矿车清车机的工作性能。在这次设计中，臂部要完成的功能主要是，在伸缩液压缸的驱动下实现臂部部分的的俯仰动作。采用的是双向杆机构。3.3.1 截割臂的基本要求臂部设计首先要实现所需要的运动，为此，须满足臂部应承载能力大、刚度好、自重轻的要求。对于矿车清车机臂部或机身的承载能力，通常取决于其刚度。以臂部为例，一般结构上较多采用悬伸梁形式（水平或垂直悬伸）。显然，臂的悬伸长度愈大，则刚度愈差。3.3.2 截割臂的设计计算根据综合考虑，臂部结构采用定轴式仰俯机构。下图为矿车清车机臂部俯仰动作结构示意图。经计算，矿车清车机仰俯总行程为26，其中向上最大仰角度为13，向下最大俯角度为13。设计向上最大仰角度为15，向下最大俯角度为15，仰俯总行程为30。其工作状态如下图所示。臂部俯仰状态图仰俯角的计算过程：已知：臂长1200mm 滚筒直径300 车箱宽870建立三角形如图解得：向上最大仰角度为15，向下最大俯角度为15。为使控制摆动的液压缸的摆角留有余量，设计为向上最大仰角度为15，向下最大俯角度为15，仰俯总行程为30，是合理的。设计的极限状态如下图所示。因此，控制摆动的液压缸只要能使前伸臂绕轴摆动30即可。结合实际清车机结构，来设计仰俯摆动机构尺寸。前支点正常工作在两个15角之间，当前支点至26摆角时，进入死角位置，应避免。（1）驱动力矩的计算取截割头的质量m1=50Kg，臂部质量为50Kg则臂部所产生的阻力矩M为极限状态下的夹角（2）摆动驱动缸力的计算当滚筒位于最低点时,摇臂与液压缸车呈则当滚筒位于最高点时,摇臂与液压缸车呈取两者之大即 F=4723.9 N作为摆动缸设计计算驱动力。3.4 仰俯液压缸的设计3.4.1液压缸工作压力及主要结构尺寸的计算1.初选液压缸的工作压力液压缸工作压力主要根据液压设备的类型来确定的，对于不同用途的液压缸，由于工作条件不同，通常采用的压力范围也不同。参考同类设计，初定液压缸的工作压力为=3.5 MPa。2.确定液压缸的主要结构尺寸本设计系统选用单作用、液压缸固定的单杆式液压缸。设计取液压缸缸体内径等于活塞杆的直径的两倍，即。取液压缸回油腔背压为=0.4MPa。当压力油进入无杆腔时，对活塞产生的推力：（3.1） = （3.2）式中工作过程中最大的外负载，即活塞杆伸出时最大的推力；液压缸密封处的摩擦力它的精确值不易求得，常用液压缸的机械效率来进行估算；液压缸的机械效率，一般=0.90.97设计取 =0.95；将各数值代入公式（3.1）、（3.2），可计算液压缸无杆腔的有效面积：=15.07则液压缸的直径： = =19.18 mm 取D=80mm由，可求活塞杆的直径： = 40mm ， = 80mm 3活塞杆弯曲稳定性的验算活塞杆完全伸出时需考虑活塞杆弯曲稳定性，设定受力完全作用在活塞杆轴线上，主要验算：设活塞杆纵向弯曲破坏的临界载荷为取活塞杆的安全系数为=3根据保守的校核公式得:式中:n末端条件系数,把活塞杆两端看作两端绞支,查表得:=1d-活塞杆杆径-活塞杆计算长度, 故得: = =安全系数为由此可见,活塞杆满足稳定性要求4.液压缸的工作压力的确定根据设计选取缸径和活塞杆的直径，计算出活塞杆伸出时所需液压油的压力： 5.液压缸实际所需流量的确定液压缸处于工作行程时：其活塞杆的行进速度 v为: 式中：v活塞杆的行进速度q进入有杆腔的流量代入数据计算，得：活塞杆的行进速度 v为:3.4.2 液压缸壁厚和外径的计算1.液压缸壁厚和外径的计算液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。液压缸的壁厚一般是指缸筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知，承受压力的圆筒，其内应力分布规律因壁厚不同而各异。一般设计可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。液压缸的内径与其壁厚的比值的圆筒称为薄壁圆筒。工程机械的液压缸一般用无缝钢管材料，大多数属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒公式计算： (3.3)式中液压缸的壁厚，m；液压缸的内径，m；试验压力，MPa ,一般取最大工作压力的（1.251.5）倍，设计取 =1.51.25= 1.875MPa；缸筒的材料的许用应力, MPa, 缸筒的材料选用无缝钢=100110 MPa,设计取 =110 MPa。将各数据代入上式(3.3)，计算出液压缸的壁厚为： 0.00068 m设计取 =0.68 mm。则液压缸缸体的外径： mm 参照工程机械用标准液压缸的外径系列（JB106867）将液压缸外径进行圆整得 2.液压缸壁厚的验算液压缸壁厚的验算应包括以下四个方面：（1）额定工作压力应低于一定的极限值，以保证工作安全： MPa (3.4)式中额定工作压力，MPa；缸筒材料的屈服强度，MPa，设计选用缸筒材料为：45钢，则=335 MPa。液压缸缸体的外径；液压缸缸体的内径；将各已知数据代入上式(3.4)，得： =34.1 MPa =1.25 MPa计算知：额定工作压力远小于一定的极限值。（2）额定压力也应与完全塑性变形压力有一定的比例范围，以避免塑性变形的发生：（0.350.42） MPa （0.350.42）=（0.350.42）=（20.1324.15）MPa =4.4 MPa 式中缸筒发生完全塑性变形的压力，MPa；（3）验算缸筒径向变形应处在允许的范围内： = (3.4)式中缸筒耐压试验压力，MPa，设计取 =3.5 MPa；缸筒材料的弹性模数，MPa，设计取 MPa；缸筒材料的泊松比，钢材：=0.3；将已知各数据代入上式(3.4)，求得： =0.00823 mm 查手册，变形量没有超出密封圈的允许范围。（4）验算缸筒的爆裂压力是否远大于耐压试验压力： =2.36 =104.7MPa=3.5 MPa式中缸筒的爆裂压力；缸筒材料的抗拉强度，MPa，设计取 =610 MPa；通过以上四方面的计算知：液压缸壁厚满足要求。3.4.3 液压缸缸盖厚度的确定液压缸多为平底缸盖，其有效厚度按强度要求进行近似计算：无孔时：有孔时：式中缸盖的有效厚度，m；缸盖止口内径，m；缸盖孔的直径，m；试验压力，MPa ,设计取 =3.5 MPa；则液压缸无孔后缸盖的厚度： =6.18 mm 液压缸前缸盖的厚度： =8.74 mm 将计算的数据圆整设计取值：后缸盖的厚度=10 mm；前缸盖的厚度=10mm。3.4.4 液压缸缸体长度的确定液压缸缸体内部长度应大于活塞的行程、缸盖滑动支承面的长度与活塞的宽度之和。缸体外形长度还要考虑端盖的厚度。活塞的行程等于活塞杆的行程为：320 mm；缸盖滑动支承面的长度：设计取 =60 mm；活塞的宽度=48 mm。则液压缸缸体内部长度： 3206048=428 mm 考虑实际，取液压缸缸体内部长度=428mm，则缸体外形长度=471 mm。3.4.5 液压缸结构的设计液压缸是将液压能转变为机械能的装置，它将液压能转变为直线运动或摆动的机械能。液压缸的分类：（1）按结构形式分：活塞缸、柱塞缸、摆动缸。（2）按作用方式分：单作用液压缸，即一个方向的运动依靠液压作用力实现，另一个方向依靠弹簧力、重力等实现；双作用液压缸，即两个方向的运动都依靠液压作用力来实现；复合式缸，即活塞缸与活塞缸的组合、活塞缸与柱塞缸的组合、活塞缸与机械结构的组合等。液压缸结构简图如下：液压缸结构简图1活塞杆；2法兰盖；3缸盖；4、7密封圈；5活塞；6缸体；8连接螺栓1.缸体与缸盖的连结形式缸体端部与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关。设计选用缸体与缸盖的连接形式：法兰连接，结构形式简图如下图所示。法兰连接结构的优点：结构简单、成本低、易于加工、便于装拆、强度较大、能承受高压。2. 活塞杆与活塞的连结形式活塞杆与活塞的连接形式分：整体式结构和组合式结构；组合式结构又分为螺纹连接、半环连接和锥销连接。设计选用：螺纹连接形式。其特点：结构简单、在振动的工作条件下容易松动，必须用锁紧装置、应用较多。法兰连接结构形式简图 3. 活塞杆导向部分的结构活塞杆导向部分的结构采用：端盖整体式直接导向。其特点：端盖与活塞杆直接接触导向，结构简单，但磨损后只能更换整个端盖。4. 活塞及活塞杆处密封圈的选用活塞及活塞杆处的密封圈的选用，应根据密封的部位、使用压力、温度、运动速度的范围不同而选择不同类型的密封圈。选用密封圈密封的优点：（1）结构简单，制造方便，成本低；（2）能自动补偿磨损；（3）密封性能可随压力加大而提高，密封可靠；（4）被密封的部位，表面不直接接触，所以加工精度可以放低（5）既可用于固定件，也可用于运动件。设计选用：O 型密封圈，其截面结构简图如下图所示。O 型密封圈截面简图5. 液压缸的安装连结结构液压缸的安装连接结构包括液压缸的安装结构、液压缸进出油口的连接等。1.液压缸的安装形式根据设计的工作要求和安装位置，选用：尾部后耳环的安装形式。即缸体固定，活塞杆运动。其安装结构简图如下图耳环的安装形式简图2.液压缸进、出油口形式及大小的确定液压缸进、出油口设计布置在缸体上，液压缸设计无专用的排气装置，进、出油口设在液压缸的最处，以便空气能首先从液压缸排出。进、出油口的形式选用：螺孔连接，安装尺寸：M181.5。6. 液压缸主要零件的材料和技术要求液压缸主要零件如缸体、活塞、活塞杆、缸盖的材料和技术要求如下：1.）缸体材料：QT600-02；主要表面粗糙度：液压缸内圆柱表面粗糙度为；技术要求：（1）内径用H9的配合；（2）内径圆度、圆柱度不大于直径公差之半；（3）缸体与端盖采用螺纹连接时，螺纹采用H6级精度；（4）为防止腐蚀和提高寿命，内径表面可以镀0.030.04 mm厚的硬铬，再进行抛光，缸体外涂耐腐蚀油漆。简图如图2.）活塞材料：45钢；主要表面粗糙度：活塞外圆柱表面粗糙度为Ra=0.8-1.6；技术要求：（1）外径D的圆度、圆柱度不大于外径公差之半；（2）活塞外径用橡胶密封圈密封时可取f7-f9配合，内径与活塞杆的配合可取H8。3.）活塞杆材料：45钢；主要表面粗糙度：杆外圆柱表面粗糙度为Ra=0.4-0.8；技术要求：（1）材料热处理：调质20-25HRC；（2）外径表面直线度在500mm长度不大于0.03mm；（3）与活塞的连接可采用H8/h8配合。其简图如图活塞杆简图4.）缸盖材料：HT200；主要表面粗糙度：配合表面粗糙度为Ra=0.8-1.6 um；技术要求：（1）配合表面的圆度、圆柱度不大于直径公差之半；（2）端面A、B对孔轴线的垂直度在直径1000 mm上不大于0.04 mm；（3）对D的同轴度不大于0.03 mm4. 驱动系统的设计计算4.1清车机动力的选择目前矿车清车机的驱动方式有液压驱动、气压驱动、电力驱动和机械驱动四种。液压驱动矿车清车机的工作原理是以压力油作为驱动力而进行工作的，被驱动件（如臂部等）的运动速度，决定于油液在油缸（直线油缸或回转油缸）内容积变化的快慢，而驱动力的大小，则决定于油液的单位压力及作用的有效面积。1、液压驱动的特点输出力大体积小。作为传力介质的液压油，其可压缩性不大（高压研究动态性能时不可忽略），能传递的压力大。在同等的功率下，液压传动装置的体积小，重量轻，运动习惯量小，动态性能好。控制性能好。液压系统中，借助于调节阀可以方便地改变系统的压力、流量和方向，能实现无级调整和缓冲定位，以适应不同的工作要求。适用范围广。采用液压传动，右以实现无间隙传动，运动平衡，定位精度比气动高，自我润滑性能好，寿命长，易实现三化。液压系统的缺点是密封性能差，易污染环境，防水性能由于油液粘温性能差，限制液压驱动只能在常温下工作。另外，油液中如果混入气体，将会降低传动机构的刚性，低速爬行，音响定位精度，与气动设备相比成本高。由于以上原因，某些场合限制了清车机的应用。2、气动装置系统的特点系统的输出力小、体积大。空气具有一定的可压缩性。所以气压驱动系统的输出力小。控制性能差，由于空气的可压缩性大，阴尼效果差，低速不能控制，运动稳定性差，速度及定位精度不易控制，压缩空气的粘性小，流速大，与液动相比，动作反应快，易获得高速，冲击大，需要增设缓冲和定位装置。成本低，传动介质是空气，取之不竭，用过之后排入大气，不需要回收设备，不污染环境，可安全地应用在易燃，易爆和粉尘大的场合。维修方便，使用范围广。空气介质清洁不易堵塞，不腐蚀管路，因粘性小，管路损失小，可作远距离输送，可建立空压站集中供应现场的液压设备及气动设备作动力源，使用维修方便。3、电力驱动装置电力驱动是以电机为动力源。一般采用的电力驱动装置是由驱动电机、减速机构和螺旋副三部分组成。驱动电机一般可以分两大类。一类为功率较大的异步电动机和直流电动机驱动，另一类为功率较小的步进电机和伺服电机驱动。1）异步电机和直流电机的驱动特点输出功率较大控制性能差成本低，使用维修方便。与液（气）压传动比较，效率高，易于实现远距离和自动控制。2）步进电机和伺服电机的驱动特点输出功率小，体积也小，不需要专门的调整机构。控制性能好。成本高。由于以上这些特点，步进电机和伺服电机驱动通常只在运动轨迹复杂，工作精度较高的小型机械驱动系统中使用。4、机械驱动装置机械驱动是利用凸轮、齿轮、齿条、蜗杆，链条、链轮和杠杆等机构来完成机械的各种动作。4.2 驱动方案的确定1、针对于本设计，液压驱动还有以下主要的优点：1）液压传动的各种元件，可以根据需要方便、灵活地来布置；2）重量轻，体积小，运动惯性小，反应速度快；3）操作方便，容易控制，可以实现大范围的无级调速；4）可以自动实现过载保护；5）可以自动行润滑，不需要另加润滑剂，使用寿命长。6）容易实现自动化，当采用电液联合控制时，不仅可以实现更高程度的自动化，而且还可以实现远程控制。当然，各种驱方式均具有各自的特点，但与其他几种液压驱动方式相比较，液压驱动的优点更为突出，同时，为尽量在一个自动化系统中采用同一种驱动方式（必要时可以选择几种，应根据要求选择），结合本设计的特点，以及工艺要求、使用条件、资金等具体情况全面考虑综合分析，最后选择液压驱动作为本设计的驱动方式为本设计的最佳方案。本设计采用液压马达作为动力的输出分别经过一级减速箱和链传动后将动力传递给截割部。4.3 马达的选型4.3.1马达的相关计算1）设定矿车清车机截割部的额定功率： kW2）清车机滚筒截割速度：v=1.6m/s由，得 r/min取转速n= 100 r/min3）传动装置总效率：选取齿轮传动效率：圆锥滚子轴承效率：深沟球轴承效率：滚子链传动效率：联轴器传动效率：马达效率：总效率： =0.7664）清车机输出功率： 4.3.2 驱动马达的选型设计输出功率7.18kW滚筒截割速度v=1.6m/s (即n=67.9r/min)综合考虑选取马达型号：M-MFB45M-MFB45型定量直列柱塞液压马达技术参数如下M-MFB45型定量直列柱塞液压马达技术参数型号: 排量/Lr(-1): 94.5最高转速: 2400最低转速: 100最大输出转矩/Nm: 258 重量/kg: 33马达的流量计算式中，4.4 减速箱的设计计算4.4.1 传动比的计算1. 估算传动装置的总传动比：2. 传动比分配：减速箱传动比链传动比则： 4.4.2 运动参数及动力参数计算1.计算各轴转速： r/min r/min2.计算各轴输入功率： 6.33kW = 6.14kW3.计算各轴输入转矩：将上述结果列于表中：轴号转速功率转矩1300 r/min6.33 kW201.5 Nm2100r/min6.14kW586.8 Nm4.4.3齿轮传动的设计计算（1）选择齿轮材料，确定许用应力考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为240286HBS，取=260 HBS。大齿轮选用45钢，正火，齿面硬度2169217HBS，取 =210HBS。 )确定接触应力 =查手册得小齿轮接触疲劳极限=700 Mpa 大齿轮接触疲劳极限=550Mpa接触强度寿命系数，应力循环系数N由下式决定：=6030011030012=6010011030012=查手册得 =1=1.05取接触强度最小安全系数=1则=7001=700 =5501.05=577 )确定许用弯曲应力= 弯曲疲劳极限，查手册取=378Mpa，=294弯曲强度寿命系数，查手册取= =1弯曲强度的尺寸系数，查手册（取模数m 5mm）取=1弯曲强度最小安全系数，取=1.4则 =37811/1.4=386 =2941/1.4=210(2)齿面接触疲劳强度设计，计算确定齿轮传动精度等级，7，查取手册选取小轮大端公差组等级为7级。分度圆直径为：齿宽系数查手册取=0.8小齿轮齿数取=30大齿轮齿数取小轮转矩载荷系数使用系数。查手册 =1.5动载系数。由推荐值1.051.4，取=1.2齿间载荷分布系数。由推荐值1.01.2，取=1.1齿向载荷分布系数。由推荐值1.01.2，取=1载荷系数 = 1.98材料弹性系数，查手册，取节点区域系数，查手册，取故 =88mm齿轮模数mm，查手册圆整得m=3mm小轮分度圆直径圆周速度齿宽取b=72mm大轮=b=72mm小轮=72+5=77mm（3）齿根弯曲强度校核计算由式齿形系数，查手册，小轮=2.52 大轮=2.20应力修正系数查手册，小轮=1.63 大轮=1.78重合度=1.75 重合度系数故齿根强度满足要求（4）齿轮的主要尺寸参数大圆分度圆直径顶圆直径根圆直径4.4.4轴的设计计算（一）减速箱输入轴的设计计算（1）计算作用在齿轮上的作用力转矩输出轴上大齿轮分度圆直径圆周力= 径向力（2）初步估算轴的直径选取作为轴的材料，调质处理由式计算轴的最小直径并加大3%考虑键槽的影响。查表取A=110 mm（3）轴的结构设计确定轴的结构方案左轴承从轴的有段装入，靠轴肩定位。齿轮和右轴承从轴的右端装入，齿轮左端靠轴肩定位齿轮和右轴承之间用定位套筒使右左端面得以定位，半联轴器靠轴肩定位。左右轴承均采用轴承端盖，半联轴器靠定位销固定，齿轮和半联轴器均采用普通平键得到轴向固定。采用深沟球轴承和平键套筒联轴器。确定各轴段直径长度：1段根据（按GB/T 1184-1996）圆整并取=35mm 并由和n选取联轴器型号为，取长度2段这段主要是固定半联轴器，同时要便于轴承的拆装，选取取轴承端盖的厚度为34mm，轴承端盖外端面到半联轴器左端面的距离为16mm取 3 段这段轴主要是用来安装轴承和定位套筒。查GB/T27694，选取6209型轴承，其宽度是19mm轴承润滑方式采用油润滑，齿轮和箱体之间的距离取16mm，取轴承距内壁的距离为13mm，则4段，为使套筒能压紧齿轮，这段轴的长度比尺宽短，取5段这段主要是用来给齿轮定位的，取，6段这段主要用来安装左轴承，（4）绘制轴的弯矩图和扭矩图齿轮轴受力如下图所示，（a）求轴承反力： H水平面内 V竖直面内（b）求弯矩水平面内弯矩的计算垂直面内弯矩的计算弯扭组合计算则查手册由得，，折算系数取当量弯矩（5）验算危险截面强度由上图知齿宽中点处受的弯矩最大，则满足强度要求（二）减速箱输出轴的设计计算（1）计算作用在齿轮上的作用力转矩输出轴上大齿轮分度圆直径圆周力= 径向力（2）初步估算轴的直径选取作为轴的材料，调质处理由式计算轴的最小直径并加大3%考虑键槽的影响。查表取A=102（3）绘制轴的弯矩图和扭矩图齿轮轴受力下图所示，求轴承反力H水平面内 V竖直面内求弯矩图水平面内弯矩的计算垂直面内弯矩的计算弯扭组合的计算则查表10-1由得，，折算系数取当量弯矩（4）验算危险截面强度由图知齿宽中点处受的弯矩最大，则满足强度要求4.4.5轴承的设计计算（一）减速箱输入轴轴承的设计计算查设计手册，6209轴承的主要性能参数（GB/T276-94）为：C=31.5KN，=20.5KN1）计算轴承支反力 H水平支反力： V垂直支反力： 2) 计算轴承所受的轴向载荷，3) 计算轴承所受当量动载荷，查表， ,查表， 4) 计算轴承寿命取温度系数故（二）减速箱输出轴轴承的设计计算查设计手册，6212轴承的主要性能参数（GB/T276-94）为：C=47.8KN，=32.8KN1）计算轴承支反力H水平支反力：V垂直支反力： 2）计算轴承所受的轴向载荷，3）计算轴承所受当量动载荷，查手册得， , 查手册得， 4) 计算轴承寿命取温度系数故 4.5链传动的设计计算4.5.1链轮和链的设计计算1）选择链轮齿数小链轮齿数估取链速为0.68取大链轮齿数 2）确定链节数初取中心距，则链节数为=1193）确定链节距p载荷系数查手册得小齿轮齿数系数查手册估计为链板疲劳，取=1多排链系数查手册得=2.5链长系数查手册得=1.11由根据小链轮转速和,从手册查取链条型号链条型号为16A p=25.44）确定中心距a由式 = =12705）验算链速v6)计算压轴力链条工作拉力F F=压轴力系数压轴力7）链轮分度圆直径为链轮齿顶圆直径4.5.2链传动输入与输出轴的设计计算（一）链传动输出轴的设计计算（1）计算作用在链轮上的作用力转矩圆周力=径向力（2）初步估算轴的直径选取作为轴的材料，调质处理由式计算轴的最小直径并加大3%考虑键槽的影响。查表取A=110取=46（3）绘制轴的弯矩图和扭矩图齿轮轴受力如下图所示，求轴承反力 H水平面内 V竖直面内求弯矩图水平面内弯矩的计算垂直面内弯矩的计算弯扭组合的计算则查手册由得，，折算系数取当量弯矩（4）验算危险截面强度由图知齿宽中点处受的弯矩最大，则满足强度要求（二）链传动输入轴的设计计算（1）计算作用在链轮上的作用力转矩圆周力= 径向力（2）初步估算轴的直径选取作为轴的材料，调质处理由式计算轴的最小直径并加大3%考虑键槽的影响。查表取A=110（3）绘制轴的弯矩图和扭矩图齿轮轴受力如下图所示，求轴承反力H水平面内 V竖直面内求弯矩图水平面内弯矩的计算垂直面内弯矩的计算弯扭组合的计算则查手册由得，，折算系数取当量弯矩（4）验算危险截面强度由图知齿宽中点处受的弯矩最大，则满足强度要求5 行走部的设计前几章介绍了截割头、臂部和驱动系统的设计过程，这一章将介绍有关行走机构的设计。5.1 纵向行走驱动液压缸的设计计算5.1.1 液压缸的受力分析及计算矿车清车机在移动的过程中油缸主要客服启动时的惯性力，轨道的摩擦力，工作时滚筒的工作载荷等力。启动时的惯性力Fa工作载荷FgT=525.25导轨摩擦系载荷f 导轨摩擦系数，f=0.2外载作用在导轨上的正压力则矿车在纵向移动时受到的工作阻力为取其机械效率为则液压缸的驱动力为5.1.2纵向移动液压缸的设计计算缸筒内径的确定1.初选液压缸的工作压力液压缸工作压力主要根据液压设备的类型来确定的，对于不同用途的液压缸，由于工作条件不同，通常采用的压力范围也不同。初定液压缸的工作压力为=6 MPa。2.确定液压缸的主要结构尺寸本设计系统选用双作用、液压缸固定的单杆式液压缸。设计取液压缸缸体内径等于活塞杆的直径的两倍，即=2。取液压缸回油腔背压为=0.4MPa。当压力油进入无杆腔时，对活塞产生的推力：（5.1） = （5.2）式中工作过程中最大的外负载，即活塞杆伸出时最大的推力；液压缸密封处的摩擦力它的精确值不易求得，常用液压缸的机械效率来进行估算；液压缸的机械效率，一般=0.90.97，设计取 =0.95；将各数值代入公式（5.1）、（5.2），可计算液压缸无杆腔的有效面积： =m 则液压缸的直径： =4.73 cm=47.3 mm按GB234880和GB2348-80圆整到相近的标准直径，以便采用标准的密封元件。圆整后取 D=80mm 由=2，可求活塞杆的直径： =0.5D=40mm D =80mmd = 40mm计算压力腔实际的工作压力计算执行元件实际所需流量设理论流量为式中: v-活塞杆的运动速度 ()取速度为v = 0.1活塞杆弯曲稳定性的验算活塞杆完全伸出时需考虑活塞杆弯曲稳定性，设定受力完全作用在活塞杆轴线上，主要验算：设活塞杆纵向弯曲破坏的临界载荷为取活塞杆的安全系数为=3根据保守的校核公式得:式中:n末端条件系数,把活塞杆两端看作两端绞支,查表得:=1d-活塞杆杆径-活塞杆计算长度, 故得: = =安全系数为由此可见,活塞杆满足稳定性要求。液压缸的壁厚和外径的计算：液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。液压缸的壁厚一般是指缸壁筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布规律因壁厚的不同而各异。一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。由于缸筒和后缸盖采用焊接式连接所以缸筒的材料采用焊接性良好的液压缸筒用精密内径无缝刚管，材料45钢，内径D=80mm，壁厚h=10mm（GB/T3639）。此时缸筒的外径为：80+20=100mm 液压缸工作行程L的确定：液压缸工作行程的长度，可根据执行机构实际工作的最大行程来确定，选取L=1250mm。最小导向长度H的确定当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到缸盖滑动支承面中点的距离H称为最小导向长度。如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度（间隙引起的挠度）增大，影响液压缸的稳定性，因此设计时必须保证有一定的最小导向长度。对于一般的液压缸，最小导向长度H应满足以下要求: 式中： L液压缸的最大行程； D液压缸的内径。活塞的宽度B一般取B(0.6-1.0)D取B=48mm缸盖厚度的确定缸筒底部为平面时，可由下式计算厚度: （5.3）式中：缸筒底部的厚度；D缸筒内径；筒内最大的工作压力；筒底材料的许用应力，其选用方法与缸筒壁厚计算相同。代入式（5.3）数据计算，得：设计根据的实际情况取10mm缸体长度的确定液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还要考虑到两端端盖的厚度。一般液压缸缸体的长度不应大于内径的2030倍。本次设计结果为:1250mm,约为15.6倍，满足要求。液压缸进出油口尺寸的确定液压缸的进，出油口可布置在端盖或缸筒上，进出油口处的流速应不大于5m/s，油口的连接形式采用螺纹连接。所以选取流速为由油泵的供油量:所以油口截面积：再由再结合前述的油管的选取和管接头的选取由GB287881可取：油口连接螺纹尺寸为5.1.2液压缸的结构设计液压缸主要尺寸确定以后，就进行个部分得结构设计。主要包括：缸体与缸盖得连接结构,活塞杆与活塞的连接结构，活塞杆导向部分结构，密封装置，缓冲装置，排气装置，及液压缸的安装连接结构等。由于工作条件不同，结构形式也各不相同。缸体与缸盖的连接形式缸体端部与缸盖的连接形式与工作压力，缸体材料以及工作条件有关。本设计缸筒与前缸盖采用螺纹连接，缸筒与后缸盖采用焊接。这类液压缸适用于中型液压缸，能承受较大的冲击载荷和恶劣的外界环境条件。缸筒的设计：缸筒的材料：一般要求有足够的强度和冲击韧性，缸筒的材料采用焊接性良好的液压缸筒用精密内径无缝刚管，材料45钢。根据前面的计算结果：主要满足缸筒的外径为100mm, 内径为80mm。缸筒的底端开有油口，其油口的连接。缸筒的技术要求：缸筒内径表面的粗糙度取。缸筒内径应进行研磨不得有纵向和横向刀痕。活塞与活塞杆的连接活塞与活塞杆连接有多种型式，所有型式均需有锁紧措施，以防止工作时由于往复运动而松开。同时在活塞和活塞杆之间设置静密封。密封型式根据工作条件来定。活塞的结构有整体和组合活塞两类。整体活塞可才用活塞环，O形密封圈，唇形密封圈及迷宫密封等。组合活塞可采用组合密封，但结构较复杂，加工工作量大。本设计采用O形密封的设计。这种设计的活塞密封圈结构简单。当活塞和缸筒密封时采用组合密封的设计。这种设计的活塞密封圈密封性好，耐磨性好，结构简单紧凑，工作位置稳定。内部活塞杆和活塞之间的O形密封圈，由于活塞杆和活塞连接配合处的活塞内径为查表选取: 名称O形橡胶密封圈的尺寸与公差标准=摘自GB/T 3452.1-1992 参照ISO3601/1-1988内径d1=40.0内径极限偏差=0.30截面直径d2=1.800.08截面直径d2=2.650.09截面直径d2=3.550.10截面直径d2=5.300.13截面直径d2=7.000.15活塞的技术要求：设计的活塞选用35号钢。活塞与活塞杆的配合为: 活塞与缸筒的配合为: 外径粗糙度为：活塞杆的设计活塞杆的技术要求：设计的活塞杆选用45号钢。活塞杆和前端盖配合为：；活塞杆表面的粗糙度；强度验算：活塞杆的直径通常是按照液压缸的速度或速比的要求来确定的，然后再校核结构强度和稳定性。先前计算中按照速比确定了活塞杆的直径为。按强度条件校核当活塞杆的长度时，应按强度条件校核活塞杆直径：（5.4）式中：F-活塞杆推力活塞杆材料的许用应力式中代入式（5.4）数据计算得：满足强度条件。活塞杆导向部分的结构活塞杆导向部分的结构，包括活塞杆与缸盖、导向环的结构、密封、防尘和锁紧装置等。导向环的结构可以做成端盖整体式直接导向，也可以做成与端盖分开的结构。导向环的位置可安装在密封圈的内侧。本设计采用做成与端盖分开的结构。液压缸的缓冲装置当工作机构的质量较大，运动的速度较高时即运动的速度大于0.2m/s时，液压缸有较大的动量。为减小液压缸在行程终端由于大的动量造成的液压冲击和噪声，必须采取缓冲措施。当停止位置不要求十分准确时，可在回路中设置减速阀或制动阀。当要求准确停止在两端时，可在缸的末端设置缓冲装置。设置在液压缸行程末端的缓冲装置可分为恒节流型缓冲和变节流型缓冲两类。此种缓冲装置结构简单。便于设计制造，但缓冲效果差。液压缸处于工作行程时：其活塞杆的行进速度 v为:式中：v活塞杆的行进速度Q进入有杆腔的流量A活塞面积代入数据计算，得：同上当液压缸处于回程时：其活塞杆的行进速度 v为:其特点说明：当活塞在其走向行程终端时在活塞和缸盖形成两腔封住一部分油液强迫其从细逢中挤出，产生很大的阻力，使工作部件受到制动，逐渐减慢运动速度，达到避免活塞和缸盖相互撞击的目的。两个缸盖的设计:后缸盖的设计：其具体结构见下图，后缸盖上开有进油口、密封槽。前缸盖的设计：内侧开有密封圈的沟槽，伸入缸筒内的缸盖部分也开有密封沟槽。缸筒和前缸盖连接处的螺纹选用M903。名称普通螺纹的基本牙型及基本尺寸标准=摘自GB/T 192-1981，单位=(mm)公称直径D、d第一系列=90螺距p=3中径D2或d2=88.051小径D1或d1=86.7525.2横向行走驱动液压缸的设计计算5.2.1 液压缸的受力分析及计算确定横向移动液压缸的活塞及活塞杆的直径，缸的载荷力。矿车清车机在移动的过程中油缸主要克服启动时的惯性力，轨道的摩擦力。启动时的惯性力Fa导轨摩擦系载荷f 导轨摩擦系数，f=0.2外载作用在导轨上的正压力则矿车在纵向移动时受到的工作阻力为取其机械效率为则液压缸的驱动力为5.2.2纵向移动液压缸的设计计算缸筒内径的确定1.初选液压缸的工作压力液压缸工作压力主要根据液压设备的类型来确定的，对于不同用途的液压缸，由于工作条件不同，通常采用的压力范围也不同。初定液压缸的工作压力为=6 MPa。2.确定液压缸的主要结构尺寸本设计系统选用双作用、液压缸固定的单杆式液压缸。设计取液压缸缸体内径等于活塞杆的直径的两倍，即=2。取液压缸回油腔背压为=0.4MPa。当压力油进入无杆腔时，对活塞产生的推力：（5.1） = （5.2）式中工作过程中最大的外负载，即活塞杆伸出时最大的推力；液压缸密封处的摩擦力它的精确值不易求得，常用液压缸的机械效率来进行估算；液压缸的机械效率，一般=0.90.97，设计取 =0.95；将各数值代入公式（5.1）、（5.2），可计算液压缸无杆腔的有效面积： =m则液压缸的直径： = =37.3 mm按GB234880和GB2348-80圆整到相近的标准直径，以便采用标准的密封元件。圆整后取 D=80mm 由=2d，可求活塞杆的直径d： d=0.5D=40mm D =80mmd = 40mm计算压力腔实际的工作压力计算执行元件实际所需流量设理论流量为式中: v-活塞杆的运动速度 ()取速度为v = 0.1活塞杆弯曲稳定性的验算活塞杆完全伸出时需考虑活塞杆弯曲稳定性，设定受力完全作用在活塞杆轴线上，主要验算：设活塞杆纵向弯曲破坏的临界载荷为取活塞杆的安全系数为=3根据保守的校核公式得:式中:n末端条件系数,把活塞杆两端看作两端绞支,查表得:=1d-活塞杆杆径-活塞杆计算长度, 故得: = =安全系数为由此可见,活塞杆满足稳定性要求：液压缸的壁厚和外径的计算：液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。液压缸的壁厚一般是指缸壁筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布规律因壁厚的不同而各异。一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。由于缸筒和后缸盖采用焊接式连接所以缸筒的材料采用焊接性良好的液压缸筒用精密内径无缝刚管，材料45钢，内径D=80mm，壁厚h=10mm（GB/T3639）。此时缸筒的外径为：80+20=100mm 液压缸工作行程L的确定：液压缸工作行程的长度，可根据执行机构实际工作的最大行程来确定，选取L=1600mm。最小导向长度H的确定：当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到缸盖滑动支承面中点的距离H称为最小导向长度。如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度（间隙引起的挠度）增大，影响液压缸的稳定性，因此设计时必须保证有一定的最小导向长度。对于一般的液压缸，最小导向长度H应满足以下要求：: 式中： L液压缸的最大行程； D液压缸的内径；活塞的宽度B一般取B(0.6-1.0)D取B=48mm缸盖厚度的确定缸筒底部为平面时，可由下式计算厚度：（5.3）式中：缸筒底部的厚度；D缸筒内径；筒内最大的工作压力；筒底材料的许用应力，其选用方法与缸筒壁厚计算相同。代入式（5.3）数据计算，得：设计根据的实际情况取10mm缸体长度的确定液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还要考虑到两端端盖的厚度。一般液压缸缸体的长度不应大于内径的2030倍。本次设计结果为:1600mm,约为20倍，满足要求。液压缸进出油口尺寸的确定液压缸的进，出油口可布置在端盖或缸筒上，进出油口处的流速应不大于5m/s，油口的连接形式采用螺纹连接。所以选取流速为由油泵的供油量:所以油口截面积：再由再结合前述的油管的选取和管接头的选取由GB287881可取：油口连接螺纹尺寸为6 液压泵站的计算与设计6.1 液压泵参数的计算与选型液压泵是液压系统的动力元件，将原动机输入的机械能转换为压力能输出，为执行元件提供压力油。液压泵的性能好坏直接影响到液压系统的工作性能和可靠性。选择液压泵主要根据系统最高工作压力与最大流量。1.液压泵最高工作压力的计算系统中三个液压缸的最高工作压力为=2.7MPa，取进油路总压力损失=0.5 MPa，压力继电器可靠动作压力差取0.5 MPa，则液压泵最高工作压力： =2.7+0.5=3.7 MPa因此，液压泵的额定压力可取：Pr1.23.7=4.44 Mpa取Pr=4.5 Mpa2. 液压泵最大流量的计算 = =根据上面计算所需的液压泵的最高压力和最大流量，查手册产品样本，选用：CB-FC16型单齿轮泵，参数如下单齿轮泵型号: CB-FC16理论排量/mLr(-1)： 20.19压力/MPa|额定： 16压力/MPa|最高： 20转速/rmin(-1)|额定： 2000转速/rmin(-1)|最高： 2500(允许用户长期使用)转速/rmin(-1)|最低： 600容积效率/%： 90总效率/%： 81驱动功率/kW(额定工作状况)： 9.9单齿轮泵尺寸图如下图：6.2 电动机的选型由于泵的驱动功率 (额定工作状况)为 9.9kW，所以电机的额定功率应满足：kW据此查样本选用：Y160M-4型异步电动机，参数如下电机名称 Y系列三相异步电动机类别代号 Y 型号规格 Y160M-4 额定功率/kW： 11铁心长度/mm： 100气隙长度/mm： 0.55定子外径/mm： 290定子内径/mm： 187定子线规nc-dc： 1-1.18每槽线数： 54并联支路数： 2绕组型式：双层叠式节距： 111槽数Z1/Z2： 48/446.3 液压控制阀的选择液压控制阀在液压系统中被用来控制液流的压力、流量和方向，保证执行元件按照要求进行工作。属控制元件。液压阀基本工作原理：利用阀芯在阀体内作相对运动来控制阀口的通断及阀口的大小，实现压力、流量和方向的控制。流经阀口的流量q与阀口前后压力差p和阀口面积 A 有关，始终满足压力流量方程；作用在阀芯上的力是否平衡则根据结构形式需要具体分析。根据用途不同分类：（1）压力控制阀：用来控制和调节液压系统液流压力的阀类，如溢流阀、减压阀、顺序阀等。（2）流量控制阀：用来控制和调节液压系统液流流量的阀类，如节流阀、调速阀、分流集流阀、比例流量阀等。（3）方向控制阀：用来控制和改变液压系统液流方向的阀类，如单向阀、液控单向阀、换向阀等。液压阀的性能参数：（1）公称通径：代表阀的通流能力的大小，对应于阀的额定流量。与阀的进出油口连接的油管应与阀的通径相一致。阀工作时的实际流量应小于或等于它的额定流量，最大不得大于额定流量的1.1倍。（2）额定压力：阀长期工作所允许的最高压力。对压力控制阀，实际最高压力有时还与阀的调压范围有关；对换向阀，实际最高压力还可能受它的功率极限的限制。选择液压阀的基本要求：（1）动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动要小。（2）阀口全开时，液流压力损失要小；阀口关闭时，密封性能要好。（3）所控制的参数（压力或流量）要稳定，受外干扰时变化量要小。（4）结构紧凑，安装、调试、维护方便，通用性要好。根据液压阀在系统中的最高工作压力与通过该阀的最大流量，可选出液压阀的型号及规格，查手册，选取各阀的型号如下：（1）换向阀：DSG-01-3C2电磁换向阀，如下图（2）溢流阀：MBP-01-30叠加式溢流阀，压力调定范围0.314MPa6.4 液压辅件的选择液压辅件是系统的一个重要组成部分，它包括过滤器、油箱、热交换器、管件、密封装置、压力表装置等。液压辅件的合理设计和选用在很大程度上影响液压系统的效率、噪声、温升、工作可靠性等技术性能。6.4.1 过滤器的选型过滤器的功用：滤去油中杂质，维护油液清洁，防止油液污染，保证系统正常工作。过滤器的选用要求：（1）过滤精度应满足系统要求：过滤精度以滤去杂质颗粒的大小来衡量。不同液压系统对过滤器的过滤精度要求见推荐表。0.1mm为粗滤器； 0.01mm为普通滤器；0.005mm为精滤器；0.001mm为特精滤器。（2）要有足够的通油能力：通流能力指在一定压力降下允许通过过滤器的最大流量，应结合过滤器在系统中的安装位置选取。（3）要有一定的机械强度，不因液压力而破坏。（4）要考虑一些特殊要求，如抗腐蚀、磁性、发讯、不停机更换滤芯等。（5）要清洗更换方便。根据设计所需要的流量选用：XU-2580J滤清器。（6）要清洗更换方便。过滤器的安装：（1）安装在泵的吸油口：用于保护泵，可选择粗滤器，但要求有较大的通流能力，防止产生气穴现象。（2）安装在泵的出口：须选择精滤器，以保护泵以外的元件。要求能承受油路上的工作压力和压力冲击。（3）安装在系统的回油路上：滤去系统生成的污物，可采用滤芯强度低的过滤器。为防止过滤器阻塞，一般要并联安全阀或安装发讯装置。（4）安装在系统的支路上：当泵的流量较大时，为避免选用过大的过滤器，在支路上安装小规格的过滤器。（5）安装在独立的过滤系统中：通过不断循环，专门滤去油箱中的污物。（6）安装过滤器应注意：过滤器只能单向使用。过滤器的安装位置如下图：过滤器的安装位置选择a种安装方式。6.4.2 油箱的选型与设计油箱的功用有以下几点：（1）储存系统所需的足够油液；（2）散发油液中的热量；逸出溶解在油液中的空气；（3）沉淀油液中的污物；（4）对中小型液压系统，泵装置及一些液压元件安装在油箱顶板上。（一）油箱容积的确定按散热计算油箱容积设设备每天工作8小时，油温升高不超过，设备散热条件良好，选液压油型号L-HH46已知该油密度比热容根据功率平衡关系得一小时系统的发热总能量一小时系统的散热总能量根据经验公式 K=16 A为散热面积设油箱的长度比为a：b：c=1.5：1：1则油箱的尺寸为：长宽高一般油面高度为油箱高度的0.8倍则油箱的有效容积为：带入数据得：油箱内液压油的质量为：当液压油泵的全部流量经溢流阀返回油箱时，发热功率最大。 =2029.39液压泵发热功率取管路及其他损失所产生的热功率由得36003824.4=3600166.7535+18801.290035解方程可得故可算出油箱的尺寸为：长宽高故油箱容积为：应当注意：设备停止运转后，设备中的那部分油液会因自重作用而流回油箱。为了防止液压油从油箱溢出，油箱中的液压油位不能太高，一般不应超过油箱高度的80。（二）油箱结构的设计：设计采用钢板焊接的分离式液压油箱。（1）油箱的外形尺寸：液压油箱的有效容积确定后，设计液压油箱的外形尺寸，为了提高冷却效率在安装位置不受限制时，可将液压油箱的容量予以增大。结合实际设计液压油箱外形各尺寸：长：1010 mm 、宽：700 mm 、高：746 mm。（2）油箱中应设吸油过滤器，为方便清洗过滤器，油箱结构要考虑拆卸方便。（3）油箱底部应做成适当斜度，并设置放油塞。油箱箱盖上应安装空气滤清器，其通气流量不小与泵流量的1.5倍。大油箱还应在侧面设计清洗窗口。（4）油箱侧壁要安装油位指示计，以指示最高、最低油位。新油箱要做防锈、防凝水处理。（5）吸油管与回油管要用隔板分开，增加油液循环的距离，使油液有足够的时间分离气泡，沉淀杂质。隔板高度一般取油面高度的3/4。吸油管距油箱底面距离H2D，距箱壁不小于3D。回油管应插入油面以下，为防止回油带入空气，回油管距箱底h2d，且排油口切成45，以增大通流面积。（6）液压油箱的起吊：对液压装置而言，从工厂装配开始，到最终用户要经反复装卸，设计在箱体上装置吊耳环。（7）为了防止液压油被污染，液压油箱应作成完全密封的。（四）压力表的选择液压系统各工作点的压力一般都用压力表来观测，以调整到要求的工作压力。在液压系统中最常用的是弹簧管式压力表。设计选用Y-60压力表。6.4.3 管件的选择管件是用来连接液压元件、输送液压油液的连接件。它应保证有足够的强度，没有泄漏，密封性能好，压力损失小，拆装方便。它包括油管和管接头。（一）油管常用油管有钢管、紫铜管、塑料管、尼龙管、橡胶软管。应根据液压装置工作条件和压力大小来选择油管。设计选取橡胶软管。（二）管接头管接头是油管与液压元件、油管与油管之间可拆卸的的连接件。管接头与其他液压元件用国家标准米制锥螺纹和普通细牙螺纹连接。常用的管接头有扩口式、焊接式、卡套式、橡胶软管接头、快速接头等。结合设计系统的特点选用：扩口式软管接头，快速接头，卡套式软管接头。6.4.4 密封装置密封装置用来防止系统油液的内外泄漏，以及外界灰尘和异物的侵入，保证系统建立必要压力。对密封装置的要求：（1）在一定的工作压力和温度范围内具有良好的密封性能；（2）密封装置与运动件之间摩擦系数要小，并且摩擦力稳定；（3）耐磨性好、寿命长，不易老化，抗腐蚀能力强；（4）制造容易，维护、使用方便，价格低廉。常用的密封：间隙密封； O 型密封圈；唇型密封；组合密封装置。设计选用：O 型密封圈。O 型密封圈是由耐油橡胶压制而成的，其截面为圆形。其特点：结构简单、密封性好，成本低，安装方便，高低压均可使用。6.5 液压泵站的结构设计 1液压泵装置的安装形式：液压泵装置包括不同类型的液压泵、驱动电机及阀组等。其安装方式分为立式和卧式两种。设计选用：整体型卧式安装，即电动机、液压泵、阀组等都安装在油箱上。这种安装方式特点：结构紧凑、占地小、安装维修方便、散热条件好等优点。2.电动机与液压泵的联接方式：为了避免安装时产生同轴度误差带来的不良影响，电动机与液压泵之间采用弹性联轴器联接。6.6 液压系统的维护保养与相关注意事项6.6.1使用液压系统要注意的问题1）使用者应明白液压系统的工作原理，熟悉各种操作和调整手柄的位置及旋向等。2）开车前应检查系统上各调整手柄、手轮是否被无关人员动过，电气开关和行程开关的位置是否正常，主机上工具的安装是否正确和牢固等，再对导轨和活塞杆的外露部分进行擦拭，而后才可开车。3）开车时，首先启动控制油路的液压泵，无专用的控制油路液压泵时，可直接启动主液压泵。4）液压油要定期检查更换，对于新投入使用的液压设备，使用3 个月左右即应清洗油箱，更换新油。以后每隔半年至1 年进行清洗和换油一次。5）工作中应随时注意油液，正常工作时，油箱中油液温度应不超过60。油温过高应设法冷却，并使用粘度较高的液压油。温度过低时，应进行预热，或在运转前进行间歇运转，使油温逐步升高后，再进入正式工作运转状态。6）检查油面，保证系统有足够的油量。7）有排气装置的系统应进行排气，无排气装置的系统应往复运转多次，使之自然排出气体。8）油箱应加盖密封，油箱上面的通气孔处应设置空气过滤器，防止污物和水分的侵入。加油时应进行过滤，使油液清洁。9）系统中应根据需要配置粗、精过滤器，对过滤器应经常地检查、清洗和更换。10）对压力控制元件的调整，一般首先调整系统压力控制阀-溢流阀，从压力为零时开调，逐步提高压力，使之达到规定压力值；然后依次调整各回路的压力控制阀。主油路液压泵的安全溢流阀的调整压力一般要大于执行元件所需工作压力的10%-25%。快速运动液压泵的压力阀，其调整压力一般大于所需压力10%-20%。如果用卸荷压力供给控制油路和润滑油路时，压力应保持在0.3-0.6MPa范围内。压力继电器的调整压力一般应低于供油压力0.3-0.5MPa。11）流量控制阀要从小流量调到大流量，并且应逐步调整。同步运动执行元件的流量控制阀应同时调整，要保证运动的平稳性。6.6.2液压系统常见故障与解决（一）工作部件产生爬行的原因及排除方法：1）因为空气的压缩性较大，当含有气泡的液体到达高压区而受到剧烈压缩时，会使油液体积变小，使工作部件产生爬行。采取措施：在系统回路的高处部位设置排气装置，将空气排除。2）由于相对运动部件间的磨擦阻力太大或磨擦阻力变化，致使工作部件在运动时产生爬行。采取措施：对液压缸、活塞和活塞杆等零件的形位公差和表面粗糙度有一定的要求；并应保证液压系统和液压油的清洁，以免脏物夹入相对运动件的表面间，从而增大磨擦阻力。3）运动件表面间润滑不良，形成干磨擦或半磨擦，也容易导致爬行。采取措施：经常检查有相对运动零件的表面间润滑情况，使其保持良好。4）若液压缸的活塞和活塞杆的密封定心不良，也会出现爬行。采取措施：应卸除载荷，使液压缸单独动作，测定出磨擦阻力后，校正定心。5）因液压缸泄漏严重，导致爬行。采取措施：减少泄漏损失，或加大液压泵容量。6）在工作过程中由于负载变化，引起系统供油波动，导致工作部件爬行。采取措施：注意选用小流量下保持性能稳定的调速阀，并且在液压缸和调速阀间尽量不用软管联接，否则会因软管变形大，容易引起爬行现象。（二）液压系统油温升高的原因、后果及解决措施：液压系统在工作中有能量损失，包括压力损失、容积损失和机械损失三方面，这些损失转化为热能，使液压系统的油温升高。一般液压系统的油温应控制在（30-60）范围内，最高不超过（60-70）。油温升高会引起一系列不良后果：（1）使油液粘度下降，泄漏增加，降低了容积效率，甚至影响工作机构的正常运动；（2）使油液变质，产生氧化物杂质，堵塞液压元件中的小孔或缝隙，使之不能正常工作；（3）引起热膨胀系数不同的相对运动零件之间的间隙变小，甚至卡死，无法运动；（4）引起机床或机械的热变形，破坏原有的精度。（三）保证液压系统正常工作温度的措施：1、当压力控制阀的调定值偏高时，应降低工作压力，以减少能量损耗；2、由于液压泵及其连接处的泄漏造成容积损失而发热时，应紧固各连接处，加强密封；3、当油箱容积小、散热条件差时，应适当加大油箱容积，必要时设置冷却器；4、由于油液粘度太高，使内磨擦增大而发热时，应选用粘度低的液压油；5、当油管过于细长并弯曲，使油液的沿程阻力损失增大、油温升高时，应加大管径，缩短管路，使油液通畅；6、由于周围环境温度过高使油温升高时，要利用隔热材料和反射板等，使系统和外界隔绝；7、高压油长时间不必要地从溢流阀回油箱，使油温升高时，应改进回路设计，采用变量泵或卸荷措施（四）空气侵入到液压系统的不良后果及解决措施：空气侵入到液压系统的不良后果主要有：（1）使油液具有一定的压缩性，致使系统产生噪声、振动和引起运动部件的爬行，破坏了工作的平稳性；（2）易使油液氧化变质，降低油液的使用寿命。解决措施：1、空气由油箱进入系统的机会较多，如油箱的油量不足；液压泵吸油管侵入油中太短；吸油管和回油管在油箱中距离太近或没有用隔板隔开；回油飞溅，搅成泡沫；液压泵吸入空气；回油管没有插入油箱，使回油冲出油面和箱壁，在油面上会产生大量气泡，使空气与油一起吸入系统。因此，油箱的油面要经常保持足够的高度；吸油管和回油管应保证在最低油面以下，两者要用隔板隔开；2、由于密封不严或管接头处和液压元件接合面处的螺钉拧得不紧，外界空气就会从这些地方侵入；系统中低于大气压部分，如液压泵的吸油腔、吸油管和压油管中油流速度较高（压力低）的局部区域；在系统停止工作，系统中回油腔的油液经回油管返回油箱时，也会形成局部真空的区域，在这些区域空气最容易侵入。因此，要尽量防止各处的压力低于大气压力；各个密封部件均应使用良好的密封装置，管接头和各接合面处的螺钉应拧紧；经常清洗液压泵吸油口处的过滤器，以防止吸油阻力增大而把溶解在油中的空气游离出来进入系统；3、对于主要的液压设备，液压缸上最好设有排气装置，以排除系统中的空气。（五）系统中流量不足的原因及解决措施：1、由于液压泵流量不足，致使系统中流量不足时，应检查液压泵零件是否有损坏情况，及时地更换或修复损坏超差件；如果因泵内吸入空气影响了液压泵的流量，则要采取措施，防止空气吸入，变量泵由于变量机构工作不良影响泵的流量，应对变量机构拆卸、清洗或修理、更换；2、压力分配阀工作不良引起流量不足时，应修理或更换；3、因油液粘度不合适而影响流量时，要更换粘度适当的油液，并注意油温对粘度的影响；4、溢流阀工作不良影响流量时，应采取措施，使其工作正常；5、由于液压缸、阀等元件泄漏严重，造成流量不足时，应针对不同情况采取相应的措施；6、流量控制阀的调节机构工作不正常时，应根据零件损坏情况予以修复或更新、或拆开清洗，使调节机构动作灵活，工作正常。（六）液压系统中噪声产生原因及解决措施：1、空气侵入液压系统是产生噪声的主要原因。因为液压系统侵入空气时，在低压区其体积较大，当流到高压区时受压缩，体积突然缩小，而当它流入低压区时，体积突然增大，这种气泡体积的突然改变，产生“爆炸”现象，因而产生噪声，此现象通常称为“空穴”。针对这个原因，常常在液压缸上设置排气装置，以便排气。另外在开车后，使执行件以快速全行程往复几次排气，也是常用的方法；液压泵或液压马达质量不好，通常是液压传动中产生噪声的主要部分。液压泵的制造质量不好，精度不符合技术要求，压力与流量波动大，困油现象未能很好消除，密封不好，以及轴承质量差等都是造成噪声的主要原因。在使用中，由于液压泵零件磨损，间隙过大，流量不足，压力易波动，同样也会引起噪声。面对上述原因，一是选择质量好的液压泵或液压马达，二是加强维修和保养，例如若齿轮的齿形精度低，则应对研齿轮，满足

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