BYD-1水草收割船液压系统设计【5张CAD图纸和说明书】

目  录
1 绪论 1
1.1课题的提出及意义 1
1.2国外水草收割船的发展状况 1
1.3国内水草收割船的发展状况 1
1.4液压技术在水草收割船中的应用及特点 2
2 BYD-1水草收割船液压系统的构成分析 3
2.1 液压行走系统的构成 3
2.1.1 控制回路的选择 3
2.1.2 变量泵控定量马达的无级调速方案的确定 3
2.2整机的调速系统构成 4
2.2.1液压系统调速方案 4
2.3马达驱动方案的选择 5
2.3.1低速方案的特点 5
2.3.2高速方案的特点 5
3 BYD-1水草收割船液压系统的设计 5
3.1 BYD-1水草收割船液压原理设计 5
3.1.1行走液压驱动系统 5
3.1.2 割台升降液压系统设计 7
3.1.3输送装置和切割装置的液压系统设计 7
3.2水草收割船液压系统草图 7
3.3 液压系统参数的理论分析 8
3.3.1 液压缸的分析设计 8
3.3.2液压马达的分析与设计 9
3.3.3液压泵的选择与设计 10
3.3.4 液压阀的选择 11
3.3.5管道的尺寸的确定 11
3.3.6液压泵站的选择 12
结  论 13
参考文献 14
致  谢 15
1 绪论
1.1课题的提出及意义
水草在日常生活中有诸多的作用和价值，例如养殖、生态和景观等有重要的价值体现，吸引着人们大量种植。但由于种植量过大，同时缺乏相应的管理措施，导致人工种植的水草一度发展到过剩的状态。为了保持水域的生态平衡，需要在景观水域中大量种植水草，但是在每年的高温时节，水草生长非常迅速，必须及时进行收割清理，否则会对水质造成二次污染。目前，水草治理方法主要有化学清除法和物理收割法。化学清除法会引起水质污染，破坏生态环境，并对其他生物的生存造成很大影响。所以，人们大都采用更为环保的物理收割法来治理水草。但由于人工收割效率低下，往往打捞的速度跟不上水草生长的速度，因而机械收割就成为理想的水草治理方式。
目前，市场上一般的水草收割机多是机械控制的，动力来源复杂，难以实现收割船的简单，智能，据此现状，设计一种结构紧凑，机构传动平稳，效率高，机身全部动力来源为液压，液压控制液压系统控制船的行走、割台的升降以及输送装置的运动的水草收割船。这种新型的水草收割船可在水下实现切割，回收，传送一体化连续作业方式，能够达到清除多余的水草的目的，充分体现简便化。
1.2国外水草收割船的发展状况
对于水草收割机器的研制，国外起步比较早，早在50年代荷兰等国家就开始使用专门的机械进行河道的清淤除草作业。荷兰在1958年IHC CO Konljn机械厂研制出H系列两栖式挖泥船共6种机型，随后又相继开发出M 系列、s系列和FB系列等多种清淤机械；随后HERDER公司也开始研制各种机型的河道除草机。起初他们一般是把切割器安装在液压挖掘机或农用拖拉机上，把沟渠、河道内的蒲草、杂草切割后捞起放于岸边，其整机需停在岸边或沿岸边行驶进行作业，这就是陆用割草机。由于陆用割草机的使用范围有较大限制，河道、沟渠旁常揎有树木，无法停机，远离岸边的水草又无法切割到，因此研制一种能在河道中航行的水中割草机应运而生。60年代，英国的Rolbe公司开发出Oibeaux系列水中割草机，英国的John wider(工程)公司也开发出自己的系列产品。这些产品至今还在世界各地广泛使用。

1.3国内水草收割船的发展状况
对于国内一些相关企业及研究机构进入该领域，并且取得了一定的研究成果，如宁波农业机械研究所、桂林象山农机厂、绍兴县农林管理总部联合研究的WH1800型河道清草机，北京市水利局联合数家单位共同开发的SGY-2.5型水草收割机，上海电器集团现代化装备有限公司新液压长研究开发的GC2230型号河道割草保洁船以及GC2000型小型河道割草作业机械。
经历半个世纪的发展历程，水草收割机的设计，由开始的岸边切割水草作业，水中水草作业，水中收割水草作业，到现在的水中切割、收获、后续处理一体化作业模式，功能日益完善，而且经过长时间的摸索和经验积累，其工作模式也发生了很大的改变。其主要是朝着小型化、智能化方向发展。
1.4液压技术在水草收割船中的应用及特点
液压传动是以液体为工作介质，利用压力能来驱动执行机构的传动方式。 而液压系统是由以下组成：
1）能源装置——液压泵。它将动力部分（电动机或其它远动机）所输出的机械能转换成液压能，给系统提供压力油液。
2）执行装置——液压机（液压缸、液压马达）。通过它将液压能转换成机械能，推动负载做功。
3）控制装置——液压阀（流量阀、压力阀、方向阀等）。通过它们的控制和调节，使液流的压力、流速和方向得以改变，从而改变执行元件的力（或力矩）、速度和方向。
4）辅助装置——油箱、管路、蓄能器、滤油器、管接头、压力表开关等.通过这些元件把系统联接起来，以实现各种工作循环。
5）工作介质——液压油。绝大多数液压油采用矿物油，系统用它来传递能量或信息。
由于液压传动有许多突出的优点，因此，它被广泛地应用于机械制造、工程建筑、石油化工、交通运输、军事器械、矿山冶金、轻工、农机、渔业、林业等各方面。同时，也被应用到航天航空、海洋开发、核能工程和地震预测等各个工程技术领域。
BYD-1水草收割船就是以液压为动力来源，并通过液压控制水草收割船的行走、割台的升降以及输送装置的运动。
特点：
(1)简化结构，提高可靠性。水草收割船是由多个工作模块组成，各工作模块分散在整机的各个部位。若过多地采用皮带、齿轮、链条等机械零件，一方面带来了复杂的结构，另一方面导致可靠性较低。收割过程中密集的水草可能会缠住传动部件，增加传动负荷甚至使机器卡死。运用液压技术，可以使水草收割船在结构上获得简化，可以方便地实现各种功能要求，可方便地控制各种参数，利于动力分配及各模块间的节拍整合与优化，有利于提高收割船的整体性能，提高可靠性。
(2) 改善行走驱动系统的性能。水草收割船要求行走系统能适应水上作业的各种复杂情况，如频繁的前进、后退、转向等，在整个收获流程中，水草必须从收割船的前部由前至后、从底到高输送，这就要求行走驱动系统无级调节行驶速度来适应作业中随时变化的水下条件和作物长势。因此采用轮边式静压驱动是最佳的方案，它不但可满足水草收割船对行走驱动系统的特殊要求，而且还可以大大简化行走系统的结构。其次，车轮独立驱动的方式可以实现差速转向，可以实现原地转向。液压转向系统使得转向省力、方便灵活。
(3) 实现操纵和控制的多样性。①改变变量泵斜盘倾角和方向即可方便的实现平稳换向和变速，前进、倒退、制动、变速只需一根操纵杆即可完成;②液压传动装置功率密度大，扭矩惯量比大，因而动态性能好，加之闭式系统在减速过程中己具有制动能力，因而速度变化快捷柔和，冲击小，迅速变换方向和加减速不会损坏传动系统和船体;③前进、倒退可以获得相同速度。液压传动这种快速机动性和操纵灵便性大大提高了作业能力，操纵的简便性同时减轻司机的劳动强度，使之能够集中精力用于主要的作业任务而提高生产率。
(4) 可控性好。借助于液压元件和各种回路很容易实现液压反馈控制，使发动机-行走机构-外负荷形成一个自控式负荷驱动系统，发动机的转速及转矩适应于外负荷变化而连续变化，发动机和液压系统保持高传动效率。液压控制通过传感器监测各种状态参数，通过计算机运算输出理想的控制目标指令，使在整个工作范围内达到自动化控制，机器的燃料经济性、动力性、作业生产率均可达到最佳值。
2 BYD-1水草收割船液压系统的构成分析
2.1 液压行走系统的构成
2.1.1 控制回路的选择
农业机械液压驱动行走系统最常用的型式是轴向活塞变量泵带动一个定量或变量的活塞液压马达的闭式回路。轴向活塞泵使变量的控制简单而可靠。而活塞马达能很方便的反向转动。活塞式泵和马达比其他形式具有较高的容积效率和总效率。
轴向活塞泵控变量马达虽然具有双向双变量调速的特性，但是考虑其开发成本(一般说，变量马达比定量马达贵的多)，选用轴向活塞泵控定量马达的方式比较合理。其优点为:
(1)通过操纵杆在带负载时可以进行无级调速控制。
(2)结构紧凑，只有一个体积不大的补油用的油箱，因而自重轻。
(3)油液成闭式环节，不接触空气，减少了混入空气的机会系统中，采用双向变量泵，直接用液压泵的变量机构调节速度和方向，避免了换向阀控制方式造成的节流损失。