履带式工程机械液压驱动行走系统设计.doc

液压与气压传动 课程设计专用纸 机制专业0704班机电工程系液压与气压传动课程设计题目： 履带式工程机械液压驱动行走系统设计 专业： 机械设计制造及自动化 班级： 0704 姓名： 齐鼎 学号： 0700010447 指导教师： 蔺国民 2010.6.1液压与气压传动课程设计任务书一、主要任务与目标任务：履带式工程机械液压驱动行走系统设计履带式工程机械的液压驱动行走系统，要求系统输出转速无级调速，可正、反向运转；具有刹车制动功能；双轮驱动，两个驱动轮可独立工作已实现车辆转向；单轮最大驱动功率15KW。自重5吨，最大载重8吨；管路总压力损失1MPa，执行元件机械效率与容积效率均为0.9，目标：通过本题目的课程设计，使学生对所学的液压与气压传动课程知识有一个全面深刻的认识，熟悉液压系统设计的基本方法和过程；提高学生的动手能力和工程实践能力。二、主要内容（1）熟悉设计任务，明确设计及目标。（2）根据设计要求和已学过的设计流程，拟定系统工作原理图。（3）计算各元件的参数并验算。（4）元件选型。（5）编制档，绘制速度、负载图谱。三、工作量要求完成规定的任务，总字数30004000字。四、时间要求本课程设计于2010-6-15前完成目录一、液压系统图的拟定4二、液压元件的选择5三、液压驱动行走系统原理图7四、液压系统主要参数的确定9五、验算液压系统的性能11六、设计小结 参考文献 感想14设计内容设计说明及计算过程备注履带式工程机械液压系统原理图图1 液压系统图1液压泵 2三位五通点液阀 3液压马达 4换向阀 5节流阀6分流阀 7、10溢流阀 8调速阀 9电磁阀 11单向阀 12单向顺序阀工作原理当左右液压马达3工作时，能实现双轮驱动，左转弯或者右转弯时，利用换向阀4调节实现驱动轮的单动既而完成转弯，节流阀5接通时对驱动轮进行制动器制动，当阀2切换成中位，这时液压泵卸荷，液压缸由单向顺序阀保压，防止垂直放置的液压缸和与之相连的工作部件因自重而自行下落。1. 液压泵、液压马达的选用（1） 选用轴向柱塞泵，这种泵结构紧凑、容量大、压力高。容易实现无级变速、寿命长、排量范围大等优点。设计内容设计说明及计算过程备注液压元件的选择（2） 液压阀的选用选用轴向柱塞马达，它和泵在结上有许多相同繁荣优点，选用泵的流量为25L/min。2. 液压阀的选用（1） 溢流阀。溢流阀的基本功能是限定系统最高压力，止系统超载或维持压力近似恒定。本系统中选用二级同心先导式溢流阀，安装在泵的出油口处，用来恒定系统压力，防止超压，保压系统安全运行。（2） 单向阀。系统中多处要用到单向阀，也是必不可少的元件，它用来防止油液倒流，从而使执行元件停止运动，或保持执行元件中的油液压力，还可保持一定背压。单向阀，系统中药用到两组四联换向阀，每个阀为三位四通换向阀。在系统中换向阀的主要作用是改变压力油进入执行元件的方向，进而实现不同的动作要求，在三位四通的换向阀中，左右阀位要求能够进回油，中间的阀位要求禁止油液流通，已达到执行元件动作达到要求后停止或悬停在任一位置。2 辅助元件的选用（1）油管 由于系统工作压力高，所以在系统中没有相对运动的管路中选用无缝钢管，它能承受高压、价格低廉、耐油、抗腐蚀、刚性好、拆装方便、所以适合用在高压管道。在系统中有相对运动的压力管道选用高压橡胶管。（2）管接头 在采用无缝钢管的管路中，管接头采用锥密封焊接式管接头，他除了具有焊接头的有点外，由于它的O型密封圈装在锥体上，是密封油调节的可能，密封更可靠。工作压力为34.5MP工作温度为2580摄氏度。在橡胶管的接头处选用扣压式胶管接头，安装方便，与钢丝组织胶管配套总成，适合在油温为3080摄氏度的环境工作。设计内容设计说明及计算过程备注液压行走系统设计（3）密封装置 在液压系统中密封装置非常重要，它是用来防止工作介质泄露及外界灰尘和异物侵入。以保证系统建立起必要的压力，使其能够正常工作。密封装置应满足在一定的压力。湿度范围内具有良好的密封性能。密封装置和运动件之间的磨摖力要小，磨摖系数要稳定，抗腐蚀能力强，不易老化，工作寿命长，耐磨性好，磨损后在一定程度上能自动补偿，结构简单，使用维护方便，价格低。在有相对磨摖的元件上使用Y型密封圈，其截面小，结构 紧凑。且Y型密封圈能随压力增高而变大，并能自动补偿磨损。在相对磨摖不严重或无相对磨摖的元件上用O型密封圈，其结构简单，容易制造，密封性能好，磨摖力小，安装方便。（4） 滤油器 在液压系统中，不允许液压油含有超过限制的固体颗粒和其他不溶性脏物。因为这些杂物可以使间隙表面划伤，造成内部泄露量增加，从而降低效率增加发热。这些杂质还会使阀芯卡死，小孔或缝隙堵塞，润滑表面破坏，造成液压系统故障，胶状物和于渣等杂物，还会引起元件粘着，因此要采用滤油器对油液进行过滤，以保证油液质量符合标准应选择网式过滤器安装在泵吸油管上。设计内容设计说明及计算过程备注液压驱动行走系统原理图 图2 液压驱动行走系统原理图 1泵 2电磁阀 4换向阀 5分流阀 6调速阀7溢流阀 液压系统主要参数的确定(1) 执行元件压力P的确定常用液压设备工作压力设备类型磨床组合机床车铣镗床拉龙门刨床农业机械小型工程机械液压控制重型机械工作压力MPa1.2 63241010162030所以取液压马达的设计压力为25MP。（2） 已知条件及技术参数某工程机械已知条件设计内容设计说明及计算过程备注液压系统主要参数的确定管路总压力损失单轮最大驱动功率马达机械效率马达容积效率自重最大载重1MPa15KW0.90.95t8t说明结合实际情况驱动系统最大性走速度V=8m/s,驱动轮的直径D=0.9m,摩擦系数f=0.2。（3）负载转距和转速计算最大转速由公式n=v/D得 n=169.9r/min系统最大转距T=1/4fFR =1/4(5+8)9.8100.20.45 =2866.5N.m（4）液压马达的计算与选择液压马达的排量由下式决定 V=2T/(P-P)T-液压马达最大负载转距；P-液压马达最高工作压力；P-液压马达的背压；（由于该系统为高压系，所以初算时可不计） q=Vn设计内容设计说明及计算过程备注 =0.84169.9 =142.7L/min V-液压马达的排量；n-液压马达的最高转速。液压马达的工作压力 P=2T/V =23.142866.50.9/(0.8410) =19.29Mpa根据以上计算结果查手册选择NHM11-1000型曲柄连杆式径向柱塞马达。（排量-981ml/r,额定压力-20Mpa,最高压力25Mpa,额定转距-2974N.m,转速范围-3320r/min）为系统驱动马达。（5）液压泵的参数计算与选择液压泵的工作压力P=P+P =19.29+1 =20.29MpaP-执行元件的工作压力；P-系统回路中的总压力损失。液压泵的流量 q=K() =1.15(142.7210/60) =0.0055m/s =330L/min -同时工作的执行元件所需流量之和的最大值；（单位：m/s） K-考虑系统泄漏的修正因子，一般取K=1.11.3；大流量取小值，小流量取大值。设计内容设计说明及计算过程备注 液压泵的工作压力P是系统处于稳态时的工作压力，而系统在工作中会出现瞬时超载或动态压力超调等，使得动态压力峰值远高于P，故在选泵时，其额定压力（公称压力）须比计算值高25%60%。选A7V250-斜轴式变量泵技 术 规 格排量范围（ml/r）压力（MPa）n(r/min)P(KW)单向摆动式变量泵进油压力2500额定35最高 4015002180090.15 （6）确定液压泵驱动电机的功率电机的功率P=（Pq）/ =20.290.00551010/0.86 =116.875KWP-液压泵的输出压力Pa；q -液压泵的输出流量m/s；-液压泵的总效率；-电机功率Kw.选Y315M1-4型电机，电机的额定功率为132KW，转速为1490r/min。设计内容设计说明及计算过程备注阀的型号及名称个数DF型直角式单向阀2SCR型单向节流阀可调2不可调2DM型液动换向阀二位二通1三位四通2YF型溢流阀3DT型直动式溢流阀1（7）液压辅助元件的选择过滤器的选用安装在吸油路上的过滤器过滤能力应大于泵流量的2倍以上；压力损失不得超过0.02Mpa。故选取TF-800XF-CY型吸油过滤器。油管及管接头d=d-油管内径；q-通油管的最大流量；v-油管的允许速度。（吸油管v0.51.5m/s,压油管v2.55m/s,回油管v1.52.5m/s）吸油管内径d=0.084m压油管内径d=0.042m回油管内径d=0.039m根据GB/T2351-1993,选内径为84mm,42mm,39mm的钢管。设计内容设计说明及计算过程备注验算液压系统的性能 液压油箱的计算 V=qV-油箱的容量；-与系统压力有关的经验系数；（低压系统=24，中压系统=57，高压系统=1012）估取=11；所以油箱的容积 V=11335.25=3687.75L按JB/T7938-1999规定，取最靠近的标准值V=4000L。验算液压系统的性能（1）系统压力损失验算 由于系统的管路布置尚未具体确定，整个系统的压力损失无法全面估算，故只能先按式（8-13）估算阀类元件的压力损失，待设计好管路布局图后，加上管路的沿程损失和局部损失即可。压力损失的验算应按一个工作循环中不同阶段分别进行。 =-阀的额定压力损失，由产品样本中查到。-阀的额定流量-通过阀的实际流量计算得， =0.3MPa尽管计算结果与估算数值不同，但不会使系统工作压力超过其达到的最高压力。（2） 系统总效率估算 =设计内容设计说明及计算过程备注 =28.8%（其中=0.4）-液压泵的效率0.8-回路效率 0.4-液压执行元件的效率-同时动作的液压执行元件的工作压力与输入流量乘积之和（3）系统发热与验算油液升温液压系统的各种能量损失都将转化为热量，使系统工作温度升高，从而产生一系列不良影响。系统中的发热功率主要来源与液压泵，液压执行元件和溢流阀等的功率损失。系统的总发热功率P通常采用以下方法进行估算 =0.529KW可算出油箱的散热面积为 =2.22m查得油箱的散热系数K=9W/(),求出油液升温为 查表知，此升温没有超出允许范围，故该液压系统不必设置冷却器。设计小结 在履带式工程机械液压驱动行走系统设计中应用了液压的基础技术,其性能的优劣决定着驱动系统性能的高低,在本次设计中,首先论述了驱动系统中的主要原理,因为履带式工程机械液压行走系统大多应用在挖掘机、起重机等大型机械中，除了要有较大的负载之外，在空载的情况下还要具有足够的灵活性，可实现驱动轮的前进、快退等基本动作，还要实现它的单动，有助于机器调头转弯。其次是设计中的辅助设计，最后对主要液压元件在系统中的作用和液压系统中的回路分析，液压缸的结构设计和尺寸计算、强度校核、泵的计算等。设计中还存在不足，还需要在老师还同学的帮助下进行改进。参考文献1 王积伟、章宏甲、黄谊.液压与气压传动.机械工业出版社,2009 年6 月第2版:111-7.2赵显新 工程机械液压传动装置原理与检测 第一版 辽宁科学技术出版社 2000年10月3杨国平 工程机械液压系统的故障诊断排除及实例 第一版 湖南科学技术出版社 2002年5月4中国机械大典编委会 中国机械设计大典 江西科学出社 5冷兴聚、王春华 机械设计基础 东北大学出版社 2003.3感想 经过一个多星期呕心沥血、废寝忘食的努力，终于完成了这篇液压与气压传动的课程设计，通过课程设计，我了解了自身的不足，动手能力和工程实践能力还有待提高。在课程设计期间，有好多次都因遇到问题而不能继续下去，因此会在图书馆、网上查资料，并且向老师同学提问，在他们的帮助和自己不懈的努力下，终于一个个问题都迎刃而解。做完后心中很高兴，因为这个课程设计不仅仅使我对所学的液压与气压传动课程知识有一个全面深刻的认识，熟悉液压系统设计的基本方法和过程，而且让我对自己更加有信心。对自己学好专业课的信心。 马上就要毕业了，这种各科目的课程设计也逐渐多了起来，在这第一科课程设计完成之后，马上要来完成接下来几门课程的课程设计。将来我们的毕业课程设计应该要从这些课程设计中来选课题，因此我们在做每门课程设计都要用心来做，来检验自己在大学这几年学的知识。 这次课程设计也让我学会了团结，