【YY013】LMXC-Ⅰ型露天选采机液压系统设计【3A0】【机械专业类毕业设计论文】【通过答辩】
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黑龙江科技学院 毕业设计任务书 学生姓名： 马 骥 任务下达日期： 2007 年 1 月 5 日 设计开题日期： 2007 年 4 月 13 日 设计开始日期： 2007 年 4 月 16 日 中期检查日期： 2007 年 5 月 18 日 设计完成日期： 2007 年 6 月 29 日 一、设计题目： 型露天选采机液压系统设计 二 、设计的主要内容： 液压系统原理图的拟订，系统各参数的 设计计算， 液压元件的选型、 布置等，系统各项性能的验算 ； 设计说明书、中英文摘要，绘制装配图、零件图图纸。 型露天选采机液压系统图 纸 1 张 行走机构液压泵组图 纸 1 张 行 走机构泵安装支架图 纸 1 张 行走机构电动机安装底座图 纸 1 张 行走机构泵组安装底板图手工绘 纸 1 张 小液压泵组图 纸 1 张 油箱总图 纸 1 张 油箱组件图 纸 1 张 三 、设计目标： 型露天选采机 行走时所需的牵引力为 400 轮直径为 800走速度为 10m/截割部升降油缸的推力为 200转载机的回转油缸的推力为 60载机的升降油缸的推力为 40整机机身重量约为 80t。在满足这些技术要求的基础上，要保证整个液压系统操作的方便、灵活性。 指 导 教 师： 院（系）主管领导： 年 月 日 本科毕业设计开题报告 题 目： 型 露天选采机液压系统设计 专 题： 院 （系）： 机械工程学院 班 级： 机械 03 姓 名： 马 骥 学 号： 2 号 指导教师： 黄 柏 林 教师职称： 高级工程师 黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告 题 目 露天选采机液压系统设计 来源 生产 1、 研究目的和意义 露天选采机是一种较新型的露天煤矿开采设备。其特点是能精确地水平切削一定深度的岩体，实现对煤、岩的分层选采。还能一次性完成矿体的破碎及装车，极 大地提高了露天煤矿的经济效益。该机的截割部升降和行走履带的驱动采用液压传动，液压系统性能的好坏对保证机器的正常运行具有重要作用。 2、 国内外发展情况 (文献综述 ) 近年来国外露天采矿机的发展有如下形式： 司的不可调高滚筒式露采机，可精确地、选择性地开采独立矿层，适合含有矸石夹层的复合煤层的开采。 而国内尚未开发出此类用于露天矿山开采的设备。 3、 研究 /设计的目标： 满足 露天选采机生产能力时，各油缸的动作和履带行走速度及所需 要的转矩，并要求操作方便。 4、 设计方案（研究 /设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等）： 采用双定量泵站供油的开式系统，两个行走液压马达各自为独立回路；截割部升降油缸回路由两个泵合流供油。 其它油缸由不同的回路供油。系统的操作采用电液换向阀。 液压系统的设计流程： 明确技术要求、系统功能设计、（运动和动力分析、确定主要参数、液压执行器工况图编制、拟订液压系统图）、组成元件设计、液压系统计算、 液压系统技术设计。 计算过程： 根据履带的行走参数确定液压马达的参数、由液压马达的参数确定液压泵的参数。 根据液压缸的推力 及系统的压力 可确定液压缸 的内径、活塞杆直径。同时可以确定系统辅助设备的参数。 5、 方案的可行性分析： 滚筒式露天采煤机近年来在国外得到发展，国内刚刚起步，但已受到露天采矿业的关注，能进行选择性开采的机型尤其受到关注。液压系统采用成熟技术。因此研究开发露天选采机是完全可行的。 6、该设计的创新之处 滚筒式露天选采机是国内没有的机型，液压传动系统 是根据机器所要求的功能设计的。创新之处是行走转向机构液压传动系统的设计。 7、设计产品的主要用途和应用领域： 本设计是 滚筒式露天选采机的液压系统，作为机器的传动部分，实现机器的行走、截割部升降、转载机的回转等功能。 滚筒式露天选采机主要适用于含有矸石夹层的复合煤层的露天煤矿，提高煤的回采率，提高采出煤的质量，具有很好的应用前景。 8、 时间进程 3 月 12 日 3 月 18 日：到图书馆进行查阅资料。 3 月 19 日 4 月 18 日： 到鸡西煤机厂进行毕业实习并写实习日记和总结 。 4 月 19 日 5 月 10 日 ：进行液压系统 （包括液压马达、液压泵、液压缸、液压管路等液压组成元件）的设计计算。 5 月 11 日 5 月 25 日：用 制液压原理图、油箱图、泵站图等。 5 月 26 日 6 月 5 日：写说明书。 9、 参考文献： 1 张利平： 液压站的设计 北京 河北科技大学教材 1999 2 杨培元： 简明液压系统设计手册 北京 机械工业出版社 1994 3 章宏甲： 液压传动 北京 机械工业出版社 1993 4 官忠范： 液压系统设计 北京 机械工业出版社 1995 5 雷天觉： 液压工程手册 北京 机械工业出版社 1990 6 陈 愈： 液压阀 北京 中国铁道出版社 1982 7 官忠范： 液压传动系统 北京 机械工业出版 社 1989 8 蔡春源： 新编机械设计手册 沈阳 辽宁科学技术出版社 1993 9 马永辉： 工程机械液压系统设计计算 北京 机械工业出版社 1985 10 李昌熙： 矿山机械液压传动 北京 煤炭工业出版社 1985 11 张仁杰： 液压缸的设计制造和维修 北京 机械工业出版社 1989 12 机械工程手册电机工程手册编委会编 机械工程手册 第二版 北京 机械工业出版社 1996 13 林建亚： 液压元件 北京 机械工业出版社 1988 14 成大先： 机械设计手册 第三版 北京 化学工业出版社 1993 15 杜国森： 液压元件产品样本 北京 机械工业出版社 2000 16 蔡文彦： 液压传动系统 上海 上海交通大学出版社 1990 指导教师意见 : 教师签字： 年 月 日 毕业设计领导小组意见 : 组长签字： 年 月 日 目录 摘 要 . I . 1 章 绪论 . 错误 !未定义书签。 天煤矿及露天煤矿采煤工艺的发展 . 错误 !未定义书签。 山机械中的液压传动 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 第 2 章 液压系统设计计算 . 错误 !未定义书签。 术要求 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 压传动系统的设计参数 . 错误 !未定义书签。 统功能设计 . 错误 !未定义书签。 定主要参数 . 错误 !未定义书签。 订液压系统原理图 . 错误 !未定义书签。 成元件设计 . 错误 !未定义书签。 液压泵及其驱动电动机的确定 . 错误 !未定义书签。 个液压系统中各液压缸动作情况 . 错误 !未定义书签。 压控制阀的选择 . 错误 !未定义书签。 路的选择、布置与连接 . 错误 !未定义书签。 箱及其组件的设计 . 错误 !未定义书签。 压泵组的结构设计 . 错误 !未定义书签。 算液压系统技术性能 . 错误 !未定义书签。 统效率 的估算 . 错误 !未定义书签。 热温升估算及热交换器的选择 . 错误 !未定义书签。 第 3 章 液压系统的使用和维护 . 错误 !未定义书签。 意事项 . 错误 !未定义书签。 压系统常见故障及排除方法 . 错误 !未定义书签。 结 论 . 错误 !未定义书签。 致 谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 附录 1 . 错误 !未定义书签。 附录 2 . 错误 !未定义书签。 I 摘 要 由于我国露天煤矿存在大量的复合煤层，而目前对复合煤层的开采还缺少必要的手段和设备，使得露天煤矿的回采率难于提高。因此迫切需要研究开发针对复合煤层开采的设备，需要研制出 可精确地、选择性地开采独立矿层，适合含有矸石夹层的复合煤层的 开采 新型露天煤矿开采设备。 可以有效地开采复合煤层，提高露天煤矿的回采率。 走履带的驱动和转载机的回转及升降均采用液压传动技术，该液压系统采用开式系统。行走机构共四条履带，采用双泵和电液控制，能够方便灵活地实现前进后退及转向。截割部、机身升降以及转载机的回转及升降均由同一个泵供油， 并采用 多路阀操纵 控制 。选采机能精确地水平切削一定深度 的岩体，实现对煤、岩的分层选采，还能一次性完成矿体的破碎及装车，极 大地提高了露天煤矿的经济效益。 关键词 露天煤矿 复合煤层 选采机 液压传动 s a of at is in of it of to is an to a to of of be is on of it of a of to of of by of on on it in of 3 附表 2： 2007 届毕业设计（论文）学生 答辩申请表 班级： 机械 03 2 班 学 生 姓 名 马骥 指导教师 黄柏林 设计（论文）题目 露天选采机液压 系统设计 申请理由 ：（ 简述设计（论文）工作过程、主要设计结果（论文内容）、是否独立完成） 经过 近 3 个月的时间，在老师的帮助 和自己的努力 下，我独立地完成了整个露天选采机液压系统的设计。 我根据整个液压系统所给定的设计参数，依次完成了液压马达及减速器、液压缸、液压控制元件以及辅助元件的选取及设计，并绘制了液压系统原理图、行走机构和 辅助机构液压系统泵组图及相关支座和底座图、油箱总图及组件图。 整个液压系统采用开式系统，该液压系统要能够实现整机的转向和行走、整机机身的升降、截割部升降、转载机的回转及升降。根据 滚筒式露天选采机的机身重、行走所需驱动功率大、而且系统工作压力高达 25特点，因此行走机构的的驱动选用了 斜轴式轴向柱塞泵，为了方便灵活地实现转向及行走，行走机构液压系统采用了电液换向阀。由于整机机身的升降、截割部升降、转载机的回转及升降的液压系统的流量小、且压力相对较低，并从使用和维护的方便性以及经 济性角度出发，因此该系统的驱动采用了 齿轮泵。 由于该液压系统的油箱体积受到整机机构等因素的限制，体积较小，而且行走机构长时间处于工作状态中，因此导致整个液压系统的发热比较严重，因而必须采用冷却器强制冷却。考虑到 滚筒式露天选采机的工作环境和时间的客观条件，冷却器必须选用风扇冷却，因此，该系统选用 空气冷却器。使油液温度保持在最高温度以内，确保整个液压系统的正常工作。 通过 滚筒式露天选采机的液压传动系统完整 、正确、合理 的设计，完全能够使各个机构及整机的工作达到设计要求。 在完成毕业设计之时，我真诚的向指导老师及机械工程学院机械设计教研组提出毕业答辩申请，望老师批准我进行毕业设计答辩。 签字： 日期 ： 指导教师意见：（学生设计（论文）是否符合要求，是否同意答辩） 签字 ： 日期： 目录 摘 要 . I . 1 章 绪论 . 1 天煤矿及露天煤矿采煤工艺的发展 . 1 山机械中的液压传动 . 1 露天选采机的概述 . 3 第 2 章 液压系统设计计算 . 4 术要求 . 4 滚筒式露天选采机液压传动系统综述 . 4 压传动系统的设计参数 . 4 统功能设计 . 4 定主要参数 . 4 订液压系统原理图 . 13 成元件设计 . 15 液压泵及其驱动电动机的确定 . 15 个液压系统中各液压缸动作情况 . 19 压控制阀的选择 . 20 路的选择、布置与连接 . 21 箱及其组件的设计 . 23 压泵组的结构设计 . 30 算液压系统技术性能 . 31 统效率 的估算 . 31 热温升估算及热交换器的选择 . 32 第 3 章 液压系统的使用和维护 . 35 意事项 . 35 压系统常见故障及排除方法 . 35 结 论 . 38 致 谢 . 39 参考文献 . 40 附录 1 . 错误 !未定义书签。 附录 2 . 错误 !未定义书签。 I 摘 要 由于我国露天煤矿存在大量的复合煤层，而目前对复合煤层的开采还缺少必要的手段和设备，使得露天煤矿的回采率难于提高。因此迫切需要研究开发针对复合煤层开采的设备，需要研制出 可精确地、选择性地开采独立矿层，适合含有矸石夹层的复合煤层的 开采 新型露天煤矿开采设备。 可以有效地开采复合煤层，提高露天煤矿的回采率。 露天选采机的截割部和机身升降、行走履带的驱动和转载机的回转及升降均采用液压传动技术，该液压系统采用开式系统。行走机构共四条履带，采用双泵和电液控制，能够方便灵活地实现前进后退及转向。截割部、机身升降以及转载机的回转及升降均由同一个泵供油， 并 采用 多路阀操纵 控制 。选采机能精确地水平切削一定深度 的岩体，实现对煤、岩的分层选采，还能一次性完成矿体的破碎及装车，极 大地提高了露天煤矿的经济效益。 关键词 露天煤矿 复合煤层 选采机 液压传动 s a of at is in of it of to is an to a to of of be is on of it of a of to of of by of on on it in of 1 第 1章 绪论 天煤矿及露天煤矿采煤工艺的发展 我国露天采煤事业的发展始于建国之后，建国前，全国仅有濒于停产的抚顺露天煤矿。建国后，随着国民经济的恢复和社会主义建设的发展，露天采煤也得到较快发展 。随着我国经济的持续快速稳定的发展，工业上对煤的消耗量日益增加。至今，已建成了采用不同采煤工艺及设计能力在 60万 t/a 以上的国有重点露天煤矿 18 个，总产量约达 4700 万 t1。 我国露天煤矿采用的采煤工艺一般为传统的单斗挖掘机配汽车或胶带输送机，这种方式开采需要进行穿孔爆破，采出的煤由于块度较大，还需进行破碎，此外对于复合煤层和薄煤层也难于开采 2、 3。从上世纪八十年代开始，国内外相继开发研制新型的露天矿开采设备，例如：德国的 司生产的滚筒式露天采煤机，奥地利的 司 生产的可调高滚筒式露天采煤机等 4。国内由哈尔滨煤矿机械研究所与霍林河煤矿合作研究制造的 ，与黑河宋集屯煤矿合作研究制造的 、 ，与辽源金圣露天矿业机械有限公司联合开发研制的 、 型可调高滚筒式露天采煤机。由于滚筒式露天采煤机得到了露天采矿界的关注，其发展也较为迅速。滚筒式露天采煤机近年来在国外 已 得到发展，而国内 才 刚刚起步，但已受到露天采矿业的 广泛 关注，能进行选择性开采的机型尤其受到 青睐 。除此之外， 司的不可调高滚筒式露天选采机 ，可精确地、选择性地开采独立矿层，适合含有矸石夹层的复合煤层的开采。而国内尚未开发出此类用于露天矿山开采的设备。 山机械中的液压传动 从 20 世纪 40 年代起，液压传动技术就用于矿山机械。 1945 年，德国制造了第一台液压传动的截煤机，实现了牵引速度的无级调速和过载保护。接着美国、英国、前苏联等国家在采煤机上应用了液压传动。 1954 年，英国研 2 制成功了自移式液压支架，出现了综合机械化采煤技术，从而扩大了液压传动在矿山中的应用 5。 由于液压传动容易实现往复运动，并且可保护恒定的输出力和转矩，因此采煤机的滚筒调高 、调斜 ，液压支架的升降、推移、防倒、防滑和调架，单体液压支柱的升降都惟一地采用了液压传动。 随着液压传动技术和微电子技术的结合，液压技术已走向智能化阶段。在微型计算机或微处理器的控制下，进一步拓宽了液压技术的应用领域。无人采煤工作面的出现，喷浆机器人的研制成功，都是液压技术和微电子技术相结合的成果。可以预见，在矿山机械设备中，液压技术会得到更加广泛的应用。 液压传动与电力传动和机械传动相比，具有一系列适用于采掘机械的优点： (1)易于实现直线往复和旋转运动，在高压下可以获得很大的力和转矩。 (2)调速性能好 ，易于实现无级调速，调速范围大，速比高达 1： 2000，且可在运行过程中进行调速。 (3)液压装置体积小、质量 轻 、结构紧凑、操作方便、易于控制。在同等功率下，液压马达的体积和质量只有同等功率电动机的 12%左右。 (4)液压装置工作比较平稳。由于质量轻、惯性小、反应快，液压 装置 可以实现快速启动、制动和频繁换向。例如：加速一台中等功率的电动机需要1 秒至几秒，而加速同等功率的液压马达只需 右。在实现回转运动时，换向频率可以达到 500 次 /现往复直线运动时，换向频率可达 1000次 / (5)低速 稳定性好。例如，内曲线径向柱塞式液压马达的最低稳定转速可小于 1r/是电动机达不到的。 (6)易于实现自动化。由于液压传动可以方便地对液体的压力、流量和流动方向进行控制，所以将液压控制与电器控制、电子控制相结合时，整个传动装置能实现集中控制、遥控和程序控制，而且运动平稳、操作省力。 (7)易于实现过载保护。液压马达和液压缸都能长期在失速状态下保证工作而不会过热。这是电气传动装置和机械传动装置无法比拟的。液压件能自行润滑，使用寿命较长。 (8)由于液压元件已实现了标准化 、系列化和通用化，液压系统设计 、制造和使用都比较方便，液压元件的布置也具有较大的灵活性。 3 液压传动的缺点如下： (1)液压传动在工作过程中有较多的能量损失（摩擦损失、泄 漏 损失等），长距离输送时更是如此。 (2)液压传动对油温变化比较敏感， 它 的工作稳定性易受到温度的影响，因此不宜在温度很高或很低的条件下工作。 (3)为了减少泄 漏 ，液压元件在制造精度上要求较高，因此它的造价较高而且对工作介质的污染比较敏感。 (4)液压传动系统出现故障时不易查出原因。 随着 科学技术的进步、设计水平和制造工艺的提高，液压传动的缺点回逐渐被 克服，液压传动的应用范 围将越来越广 6。 露天选采机的概述 露天选采机是一种较新型的露天煤矿开采设备。其特点是能精确地水平切削一定深度的岩体，实现对煤、岩的分层选采。还能一次性完成矿体的破碎及装车，极大地提高了露天煤矿的经济效益。该机的截割部升降和行走履带的驱动采用液压传动，液压系统性能的好坏对保证机器的正常运行具有重要作用。 滚筒式露天选采机是国内没有的机型，该设计是 滚筒式露天选采机的液压系统 。 液压传动系统是根据机器所要求的功能设计的，作为机器的传动部分，要实现机器的行 走、截割部升降、转载机的回转等功能，创新之处是行走转向机构液压传动系统的设计。该液压系统采用双定量泵站供油的开式系统，两个行走液压马达各自为独立回路；截割部升降油缸和机身升降油缸由同一个泵供油，其它油缸由不同的回路供油，行走机构的液压系统的操作采用电液换向阀。液压系统采用成熟技术，因此研究开发露天选采机是完全可行的。 滚筒式露天选采机作为一种较新型的露天煤矿开采设备，虽然现在还处在研发探索阶段，但是这种设备具有适用于含有矸石夹层的复合煤层的露天煤矿，采出的煤不需进行破碎，可选择性开采断层、夹层 、可实现连续化作业，提高煤的回采率，提高采出煤的质量等优点，因此滚筒式露天选采机具有很好的发展和应用前景。 滚筒式露天选采机的研发成功必将大大地促进了露天煤矿的开采能力。 4 第 2章 液压系统设计计算 术要求 滚筒式露天选采机液压传动系统综述 滚筒式露天选采机的液压传动系统油路循环方式采用开式系统。行走机构为 4 条履带，分别由 4 个液压马达来驱动，其中选采机的前方两条履带除了实现行走功能之外，还要实现整机的转向功能。整机机身的升降、截割部升降、转载机的回转及升降均由液压油缸来 实现，共 7 个液压油缸。 要求液压系统工作要平稳、自动 化 程度要高，为了操作的方便灵活，行走机构的控制用电液换向阀。其工作 在 矿山 上 ，工作条件恶劣，因此要求有良好的防尘等条件。 压传动系统的设计参数 (1)行走时所需的牵引力为 ： 400 链轮直径为 800行走速度为10m/ (2)截割部升降油缸的推力为： 200 (3)转载机的回转油缸的推力为： 60 (4)转载机的升降油缸的推力为： 40 (5)整机机身重量约为： 80t 系统功能设计 定主要参数 5 滚筒式露天 选采机的液压传动系统的工作压力 压力的选择要根据载荷的大小和设备类型而定。还要考虑执行元件的装配空间、经济条件及元件供应情况等的限制。在载荷一定的情况下，工作压力低，势必要加大执行元件的结构尺寸，对某些设备来说，尺寸要受到限制，从材料消耗角度看也不经济；反之，压力选得太高，对泵、缸、阀等元件的材质、密封、制造精度也要求很高，必然要提高设备成本。一般来说，对于固定的尺寸不太 受限的设备，压力可以选低一些，行走机械重载设备压力要选得高一些，可 根据表 2 1 可选择合适的系统压力 7。 对于该设备来说， 滚筒式露天选采机属于行走机械重载设备，故其液压系统的压力要高， 因此 行走机构的液压传动系统的设计额定压力为25整机机身的升 降、截割部升降、转载机的回转及升降的液压传动系统的设计额定压力 16 表 2 1 各种机械常用的系统工作压力 机械类型 机床 农业机械 小型工程机械 建筑机械 液压凿岩机 液压机 大中型挖掘机 重型机械 起重运输机械 组合机床 龙门刨床 拉床 工作压力 5 2 8 8 10 10 18 20 32 1. 行走机构液压马达的选择 (1)链轮转速 n 的计算 10 3 . 9 8 r / m i n 4 r / m i 1 4 0 . 8 式中 v 行走速度（ 10m/ D 行走机构的链轮直径（ m）。 (2)滚筒式露天选采机的行走靠左右两条履带共同承担，因此每条履带承担最大牵引力的一半。因此，每个驱动链轮行走时所需的最大牵引力 F 为 5m a x 4 1 0 1 . 2 2 4 0 0 0 0 6 式中行走时所需的牵引力（ N）； i 扩大系数。 (3)每个驱动链轮在驱动时所需的最大转矩 T 为 2 4 0 0 0 0 0 . 8 9 6 0 0 0 N g (4)减速器及液压马达的确定和选择 对于减速机的选择，要遵循所选减速机的额定输出转矩 T 大于等于计算所得的最大的输出转矩 T 的原则。查阅由力乐士（北京）液压有限公司 生产的行走减速机产品 样本技术规格 ， 取 T （ 110000 T （ 96000 时 ，选择 10 减速机，其技术参数如表 2 2 所示。 表 2 2 3 型减速机技术参数 输出转矩 N mT g 传动比i 制动转矩 / N mT g 液压马达 重量 610000 060 107/6125/6160/6180/6107/6360/6340 初选传动比 i =压马达为 25/61定量插装马达，则马达的实际输出转矩11 Pg（ 2 式中液压马达的扭矩常数（ N m/ ，由表 2 3 查取； P 行走机构的液压系统的额定设计压力（ 。 由表 2查 25/61定量插装马达的扭矩常数 7 0 N m/ 则由公式 2得马达的实际输出转矩 1T 为 561 1 . 9 9 1 0 2 5 1 0 4 9 7 . 5 N P g 表 2 3 定量 插装马达的技术参数 规格 107 125 160 180 排量 高转速 r/4000 4000 3600 3600 r/4400 4400 4000 4000 最大流量 L/427 500 577 648 扭矩常数 N m/0 0 0 0 扭矩 P =40 680 796 1016 1144 壳体容积 L 驱动轴的惯性矩 J 2量 m 34 36 47 48 则经过减速机后的输出转矩 111T T i g（ 2 将1T和 i 的值带入，由公式 2得经过减速机后的输出转矩 111 4 9 7 . 5 1 2 8 . 8 6 4 0 7 8 N i 8 由于 64078 96000 而当传动比 =，将1T和 i 的值带入，由公式 2得经过减速机后的输出转矩 1 96000 故不合设计要求须重新选择。 当取传动比 i =压马达为 60/61定量插装马达，则马达的实际输出转矩1得马达的实际输出转矩1561 2 . 5 4 1 0 2 5 1 0 6 3 5 N P 将1T和 i 的值带入，由公式 2得经过减速机后的输出转矩 111 6 3 5 1 2 8 . 8 8 1 7 8 8 N i 同理，由于 81788 96000 而当传动比 i =，将1T和 i 的值带入 ，由公式 2得经过减速机后的输出转矩 1因此， 96000 且两者较接近， 因此 确定减速机的传动比 i 压马达为 60/61定量插装马达即可满足设计要求。因此，行走机构的四个减速机均选用 传动比为 i =10 减速机，四个液压马达均选用 60/61定量插装马达。 60/61定量插装马达的技术参数如下： 输出转速11 7 3 . 9 7 7 3 r / m i 9 式中m 马达的机械效率。 流量 9 1 1 6 0 . 4 7 7 3 1 3 4 . 8 L / m i n 1 3 5 L / m i 0 0 1 0 0 0 0 . 9 2 v 式中马达的每转体积排量（ V 马达的容积效率。 输出转矩为 1 2 . 5 4 2 5 0 0 . 9 5 7 1 . 5 N mK m p 式中 机械 液压效率。 输出功率为 11 5 7 1 . 5 7 7 3 4 6 . 3 k 4 9 9 5 4 9 2. 液压缸的主要结构参数的确定及产品选择 应尽 量按已确定的液压缸结构性能参数 （如液压缸内径、活塞杆直径、速度及速比、工作压力等） ，从现有标准的液压缸产品 （工程、冶金、车辆和农机等四大系列） 若干规格中，选用所需的液压缸。且在选用时应该综合考虑到：从占用空间、重量、刚度、成本和密封性等方面，对各种液压缸的缸筒缸盖组件、活塞和活塞杆组件、密封组件、排气装置、缓冲装置的结构形式进行比较。 根据负载特性和运动方式综合考虑液压缸的安装方式，使液压缸只受运动方向的负载而不受径向负载。从法兰型、销轴型、耳环型、拉杆型中选出 液压缸的安装方式， 应满足 液压缸不受复合力的作用并 容易找正、刚度好、成本地、维护性好等条件 8。 (1)截割部升降液压缸的参数确定 截割部升降液压缸要求在伸出时处于工作状态，这里选取单活塞杆双作用液压缸，由 知截割部升降液压缸共有两个，而且它们要实现同步工作，推力共为 200每个液压缸的最大推力为 100统的压力为16 截割部升降液压缸的参数计算如下： 10 m a 2 2 P A （ 2 式中1P、2P 液压缸的工作腔、回油腔压力（ 回油腔压力（背压力） 按表 2 4 选取； 21 4 无杆腔有效面积（ 2m ）； 222 4 有杆腔的有效面积（ 2m ）； D 、 d 液压缸的缸筒内径、活塞杆直径（ m）； 液压缸的最大负载力（液压缸的最大推力）； 机械效率（一般取 。 表 2 4 液压执行器的背压力 系统类型 背压力（ 中低压系统 简单系统和一般轻载节流调速系统 油带调速阀的系统 油带背压阀 补油泵的闭式系统 压系统 初算时可忽略不计 由于截割部升降液压系统的设计压力为 16于高压 系统，故背压力2由公式 2得 2m a 故截割部升降液压缸缸筒内径 D 为 11 3m a c 1 0 0 1 0 0 . 0 9 4 m = 9 4 m 1 4 1 6 1 0 0 . 9 根据以上结果，可按 2348取标准 100 ，查液压元件产品手册可选用 工程用液压缸， 其主要用于 工程机械、重型机械、起重运输机械及矿山机械的液压系统。因此， 选取 号的液压缸即可满足设计要求。其技术参数如表 2 5 所示。 表 2 5 号的液压缸的技术参数 缸径 D 速比 j 活塞杆直径 D 最大工作行程 推力 拉力 100535025660N 87650N (2)机身升 降液压缸的参数确定 机身升降液压缸要求在伸出时处于工作状态，由 知机身升降液压缸共有两个，而且它们要实现同步工作，机身总重为 80t，故每个液压缸的最大推力为 400统的压力为 16 机身升降液压缸的参数计算步骤 同 截割部升降液压缸的参数计算一样，由公式 2得机身升降液压缸缸筒内径 D 为 3m a 4 0 0 1 0 0 . 1 8 8 m = 1 8 8 m 1 4 1 6 1 0 0 . 9 按 2348取标准 200D 液压元件产品手册可选用 工程用液压缸，选取 号的液压缸即可满足设计要求。其技术参数如表 2 6 所示。 表 2 6 号的液压缸的技术参数 缸径 D 速比 j 活塞杆直径 D 最大工作行程 推力 拉力 2000000002660N 350600N (3)转载机升降液压缸的参数确定 转载机升降液压缸要求在伸出时处于工作状态，由 知机身升降 12 液压缸共有一个，其最大推力为 40统的压力为 16 转载机升降液压缸的参数计算步骤 同 截割部升降液压缸的参数计算一样，由公式 2得转载机升降液压缸缸筒内径 D 为 3m a 4 0 1 0 0 . 0 5 9 m = 5 9 m 1 4 1 6 1 0 0 . 9 按 2348取标准 63D 液压元件产品手册可选 用 工程用液压缸，选取 号的液压缸即可满足设计要求。其技术参数如表 2 7 所示。 表 2 7 号的液压缸的技术参数 缸径 D 速比 j 活塞杆直径 D 最大工作行程 推力 拉力 635009870N 34480N (4)转载机回转液压缸的参数确定 由 知 转载机回 转 液压缸共有两个，要求布置在转载机回转支点的两侧，而且它们在工作其中一个伸出，另一个缩回。其最大推力为 60每个液压缸的最大推力为 60统的压力为 16 转载机回转液压缸的参数计算步骤 同 截割部升降液压缸的参数计算一样，由公式 2得转载机回转液压缸缸筒内径 D 为 3m a 6 0 1 0 0 . 0 7 3 m 7 3 m 1 4 1 6 1 0 0 . 9 按 2348取标准 80D 液压元件产 品手册可选用 工程用液压缸，选取 号的液压缸即可满足设计要求。其技术参数如表 2 8 所示。 表 2 8 号的液压缸的技术参数 缸径 D 速比 j 活塞杆直径 D 最大工作行程 推力 拉力 8050000420N 54980N 13 订液压系统原理图 1. 选择液压回路 (1)动力源 、卸荷回路和锁紧回路 在 滚筒式露天选采机的液压传动系统当中，行走机构的设计压力为 25且机身重达 80此， 滚筒式露天选采机的功率大，液压传动系统压力高，这在客观上就要求所选用的液压泵功率大、压力高且流量大，在现有的液压泵产品当中，柱塞泵具有工作压力高、泄 漏少、效率高、噪声小，是比较适合该液压传动系统的，故选用定量轴向柱塞泵。对于其它机构，从经济、结构空间角度考虑选用齿轮泵即可，因为齿轮泵结构简单、尺寸小制造方便、价格低廉、工作可靠、自吸能力强、对油液污染不敏感、易于 维护。由于在整个液压系统中，其工作当中会有间隙、且会出现马达或液压缸下滑的现象，所以需要卸荷回路和锁紧回路。 (2)油路循环方式 从 滚筒式露天选采机的结构、液压传动系统的工况以及工作环境综合考虑，该液压系统采用开式系统。 (3)换向和速度换接回路 综合考虑到 滚筒式露天选采机的自动化程度要求较高，行走机构液压系统属于高压系统，而且工作时换向频繁，所以就不可能全部由人工来手动完成，同时流量较大和工作台过渡位置不应出现液压冲击等因素，所以选用三位四通“ M”型中位机能的电液换向阀作为系统 的主换向阀。通过电液行程开关控制电液换向阀来实现自动换向和速度换接。对于其它机构，工作时换向并不频繁，用手动换向即可完成，综合功能和统一因素，其它机构的换向阀均采用三位六通“ Y” 型中位机能的多路手动换向阀。 (4)压力控制回路 考虑到行走机构的压力高、流量很大，故在行走机构液压泵的出口并联上一个先导式溢流阀。对于其它机构，选用直动式溢流阀即可。 (5)组成液压系统 在主回路初步选定的基础上，只要在添加一些必要的辅助回路便可以组成完整的液压系统了。例如：在液压泵的进口（吸油口）设置一过滤器，出口设一压力表开 关，以便观测泵的压力。 14 经整理所组成的液压系统图如图 2 1 所示，行走机构对应的动作顺序及电磁铁的工作状态如表 2 9 所示。 1 过滤器 2 定量柱塞泵 3 先导式溢流阀 4 压力表 5 分流集流阀 6 三位四通电液换向阀 7 液压锁 8、 9 转向液压马达 10 行走液压马达 11 齿轮泵 12 直动式溢流阀 13 三位六通手动换向阀 14、 16、 17、 18 液压缸 15 单向阀 19 冷却器 20 齿轮泵 图 2 1 滚筒式露天选采机的液压系统 表 2 9 行走机构液压系统动作顺序表 信号来源 动作名称 电磁铁工作状态 1下左转按钮 左转 + - - + - - 按下右转按钮 右转 - + + - - - 按下前进按钮 前进 - - - - + - 按下后退按钮 后退 - - - - - + 注：“ +” 通电；“ -” 断电 。 15 成元件设计 液压泵及其驱动电动机的确定 1. 行走机构液压泵和电动机的确定 (1)液压泵的选取原则 对于液压泵的选取主要根据系统的压力以及流量来确定液压泵的型号及相 关技术参数。对于该系统，行走机构所用到的两个液压泵和两个电动机均选取一样的产品。 (2)最高工作压力 P （ 2 式中 P 液压执行元件的最高工作压力（ P 泵到执行元件间总的管路损失（ 对于本系统，液压马达的最高工作压力为 25系统图可见，就转向 液压马达来说，从泵到液压马达 之间串接一个分流集流阀后又分为两路，每路串接一个三位四通电液换向阀和一个液压锁，分别控制两个液压马达。而 从泵到 行走液压马达 是直接 串接一个三位四通电液换向阀和一个液压锁 ,取 P =1液压泵的最大工作压力可由公式 2 4 可得2 5 1 2 6 M P P (3)液压泵的最大流量对于多个执行器同时动作的系统，液压泵的最大流量 应大于同时动作的执行器所需的总流量，并应考虑系统的泄 漏 ，即 m a Q （ 2 16 式中 K 系统的泄 漏 系数，一般取 流量取小值，小流量取大值）； 同时动作的液压执行器所需的最大流量（ L/ , 对于工作 过程始终用流量阀节流调速的系统，尚需加上溢流阀的最小 溢流量， 一般取 2 3 L/ 对于行走机构，每个液压泵同时给两个液压马达供油， 两个液压马达的最大流量之和，由 可知每个液压马达的最大流量为135L/ m a x 2 7 0 L / m i ，取系统的泄 漏 系数 K 的值为 行走机构所用到的液压泵最大流量由公式 2得 m a x 1 . 1 2 7 0 2 9 7 L / m i Q (4)液压泵的选取 由此，可根据系统的最高工作压力液压元件产品样本手册可查轴向柱塞泵产品样本，选取 斜轴式轴向柱塞泵。其技术规格如表 2 10 所示： 表 2 10 斜轴式轴向柱塞泵的技术规格 型号 排量 额定压力 最高压力 最高转速 50ml/r 350500r/大功率 额定转矩 驱动功率 质量 生产厂家 218393N m 2118京华德液压厂 现估取泵的容积效率 ，结合电动机的功率以及初步估算当选用转速 1 4 8 0 r / m 的驱动电动机时，液压泵的实际流量0 . 2 5 1 4 8 0 0 . 9 2 3 4 0 L / m i n 17 取 斜轴式轴向柱塞泵的总效率 ，则液压泵的驱动功率632 6 1 0 3 4 0 1 0 1 6 3 . 7 k 9 6 0 (5)电动机的确定 通常工程用电动机均选用 Y 系列三相异步电动机，考虑到由于 天、粉尘很多等因素的影响，客观上就要求选用封闭式且防护等级较高。根据初步估算电动机的转速以及液压泵的驱动功率查机械设计手册电机与电器，可以选取防护等级为 315封闭式三相异步电动机，虽 然额定功率比计算所得液压泵驱动功率稍小，但已经可以满足要求。其技术参数如表 2 11 所示： 表 2 11 三相异步电动机的技术参数 额定功率 /载时 重量 /定电流 /A 转速 -1/r 效率 /% 功率因数 160 289 1480 105 由以上结果可确定行走机构所用到的两个液压泵均选取 斜轴式轴向柱塞泵，两个电动机均选取 防护等级为 封闭式三相异步电动机。 2. 截割部、机身、转载机机构液压泵和电动机的确定 (1)液压泵的选取原则 同理对于截割部、机身、转载机机构所用到的液压泵的选取也是根据系统的压力以及流量来确定液压泵的型号及相关技术参数。对于该系统，由图2 1 可知，截割部的两个升降液压缸和机身的两个升降液压缸用同一个液压泵来供油而两个动作不相互干
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