高压清洗车设计.doc

海量机械毕业设计 请联系海量机械毕业设计 请联系 Q99872184Q99872184 I 摘 要 随着城市化步伐的加快 道路的迅速增加 对环保要求的日益提高 导致城市对高压清洗车的需求日益增长 开发具有自主知识产权的高压清 洗车也就成了我国城市环卫事业中的重要课题 而且对提高我国专用车的 设计水平 带动我国环卫车辆的自主设计开发具有重要意义 北京一些大 城市更是迈向国际化大都市的步伐 对城市环境质量要有更高的要求 因 此 高压清洗车作为清洁城市的 卫士 应该是当前最具发展前景的专用 汽车品种之一 文中通过大量调研 改装了一种以二类底盘为基础 额定载质量为 3 5t 的高压清洗汽车 文中主要进行了由水罐 水罐的内部结构 及二类 底盘装置的选型和设计 对高压水泵 液压泵 液压缸的选型计算 最后 对改装完成后的高压清洗车进行了必要的动力性 燃油经济性和稳定性等 主要整车性能的计算分析 计算结果表明整车性能满足要求 关键词 汽车 底盘 水泵 液压泵 液压缸 海量机械毕业设计 请联系海量机械毕业设计 请联系 Q99872184Q99872184 II Abstract With acceelerated of urbanization rapid increase in roads environmental protection requirements increasing resulting in city to high pressure cleaning vehicle demand Development of independent intellectual property rights of high pressure cleaning vehicle of urban sanitation has become an important subject of the cause but also to improve the level of special vehicle design sanitation vehicles driven my own design and development of great significance With the end of the 2008 Olympic Games Beijing and other major cities is accelerated towards the pace of an international metropolis the urban environmental quality to be demanding therefore high pressure washing cars as a clean city defender should be At present the most promising varieties of Special Purpose Vehicle A large number of research paper a modified chassis to the second category based on the quality of the rated 3 5t containing high pressure car wash In this paper mainly by high pressure pumps hydraulic pumps hydraulic cylinder and chassis attachment system comprising water hydraulic system design Finally after the completion of the conversion of high pressure car wash had the necessary power fuel economy and stability of vehicle performance such as the calculation of the main analysis the calculation results show that the vehicles meet the requirements of performance Keyword Automobile Chassis Water pump Hydraulic pump Hydraulic cylinder 海量机械毕业设计 请联系海量机械毕业设计 请联系 Q99872184Q99872184 III 摘 要 I ABSTRACT II 绪 论 1 1 1 课题研究前景 1 1 2 课题研究现状 1 1 3 课题研究目的和意义 3 1 4 设计的主要内容 3 第 2 章 高压清洗车总体设计 4 2 1 总体设计方案分析 4 2 2 质量参数的确定 4 2 2 1 整车整备质量 4 2 2 2 装载质量 5 2 2 3 汽车总质量 5 2 3 高压清洗车底盘的选型 5 2 4 罐体支撑座的设计 7 2 4 1 支撑座校核计算 7 2 4 2 副车架的前端形状及安装位置 9 2 4 3 罐体支撑座的固定装置 10 第 3 章 水路系统的设计计算 11 3 1 水罐的设计及计算 11 3 1 1 罐体选材 11 3 1 2 罐体设计要求 11 3 1 3 罐体容积的确定 11 3 1 4 壁厚计算校核 12 3 2 水泵的选型计算 14 3 3 取力装置的分析计算 16 3 4 液压阀的选取 17 3 4 1 方向控制阀的选取 18 3 4 2 溢流阀的选取 18 3 5 水路计算 18 海量机械毕业设计 请联系海量机械毕业设计 请联系 Q99872184Q99872184 IV 3 5 1 水路压力损失分析 18 3 5 2 水路压力损失计算 19 第 4 章 液压系统的选型计算 21 4 1 确定液压系统主要参数 21 4 1 1 初选系统压力 21 4 1 2 确定液压缸尺寸 22 4 2 选择调速方式及油路循环方式 23 4 2 1 调速方式的选择 23 4 2 2 油路循环方式的选择 23 4 3 液压元件的选择 24 4 3 1 液压缸的选取 24 4 3 2 液压泵的选取 24 4 3 3 液压辅件的选择 27 4 4 管道的选择 27 4 4 1 管道内经的确定 27 4 4 2 管道的确定 28 4 5 确定油箱的容量 28 第 5 章 高压清洗车基本性能参数计算 29 5 1 动力性计算 29 5 1 1 发动机外特性 29 5 1 2 汽车的行驶方程式 31 5 1 3 动力性评价指标的计算 34 5 2 燃油经济性计算 38 5 3 高压清洗车稳定性计算 39 结 论 42 参考文献 43 致 谢 44 海量机械毕业设计 请联系海量机械毕业设计 请联系 Q99872184Q99872184 1 绪绪 论论 1 1 课题研究前景 近 10 年来 我国高压清洗车的装备技术得到了迅速发展 产品的类型 功能已能基本满足一般的作业要求 随着经济社会的快速发展 城市环境 卫生容貌和人们对生活环境质量要求的不断提高特别是 高压清洗车及装 备将向集成化 环保化 人性化 数字化方向发展 由单一的作业功能特 征向集作业 信息 监管为一体的综合功能特征方向发展 使国内环卫装 备水平满足现代化国际大都市发展的需求 并建立起具有一流技术 符合 中国国情的环卫作业装备系统 1 当今由于国外高压清洗汽车企业对国内市场不了解 要想进入中国市 场 多会采取合资或合作的方式 国内生产企业应与外方进行积极的合作 学习其先进技术和管理方法 以尽快提高我国生产企业的技术水平和创新 能力 我国原有的具有国际竞争力的清洗汽车品种以及入世后引进并形成 生产能力的清洗汽车新品种 打入国际市场参与国际市场竞争 分析各国 市场的不同需求 采取各种灵活的贸易方式 建立 健全自己的国际市场 营销网络和服务体系 占领国际市场 在国际市场的激烈竞争中求生存 求发展 由于清洗车采用的多是专用设备和装备 因此生产涉及到许多相 关的专利技术和专有技术 这些技术可以通过技术转让或技术许可等技术 引进方式获得 但是 对于引进的技术只是加以消化 吸收是远远不够的 更重要的是在引进技术的基础上进行技术创新 形成企业的核心技术 同 时 还要注意形成一个充满活力的技术群体 从而培养自己的持续性的新 产品研究开发和生产能力 并将其转化为强大的市场进入和开拓能力 否 则 我国清洗汽车生产企业就只能永远跟在人家后面 处于国际市场竞争 的不利地位 2 1 2 课题研究现状 海量机械毕业设计 请联系海量机械毕业设计 请联系 Q99872184Q99872184 2 我国高压清洗车的研发机构 改装生产企业通过引进 消化 吸收国 外先进技术 加快了国产高压清洗车新产品的研发和生产 使国产高压清 洗车的技术装备水平得到较快发展和很大提高 改变了传统的的环卫作业 方式 由人工作业向机械化 半机械化方向发展 高压清洗车的装备技术 由简单型向技术密集型方向发展 已由低压力喷洒发展到高压力清洗 用 高压力 小流量的清洗车淘汰单一洒水工功能的低压力 大流量的洒水车 符合节约型社会发展的要求 用最少的水量获得最佳的清洗效果 3 我国清洗汽车产品具有价格优势 由于我国劳动力成本和原材料成本 与发达国家相比较为低廉 因此我国清洗汽车产品在性能 质量与国外产 品相同的情况下 具有价格优势 但是 我国清洗汽车品种过于单一 远 远不能足国内外市场的多品种需求 如果我国清洗汽车生产企业可以通过 合资 技术引进等手段 促进技术的升级换代 使我国清洗汽车产品的技 术性能水平接近和达到国际先进水平 提高产品的性能价格比 就能进一 步满足国内 乃至国外市场的多样化需求 我国的清洗汽车汽车在形成独 立的清洗汽车生产行业以后 已经成功地引进了许多整车和零部件技术项 目 尽管我国专用汽车市场需求量大 但由于品种单一 数量和品质又不 能完全满足国内市场需要 国外专用汽车制造商一定会积极寻找机会 进 入中国市场 我国具有人工成本低 资源丰富 投资环境优越以及本土的 市场营销网络等区位优势 因此国外清洗汽车制造商多趋向于采取合资的 方式进入中国市场 在这种情况下 只要我国企业能在合资企业中将外方 注入的先进技术和管理方法 进行消化 吸收和整合 就能促进我国专用 汽车行业的技术更新换代 目前 国内除压缩式垃圾车 车厢可卸式垃圾车和公路型扫路车的功 能已接近国外同类产品 而高压清洗车与国外先进产品相比 其功能还存 在一定的差距 并且性能与国外先进产品存在较大差距 生产企业受加工 装备简陋 工装模具不全 工艺技术落后 生产规模小的限制 低端产品 特征明显 整车性能差 技术上缺乏具有自主知识产权和概念创新 大部 分国产高压清洗车是以模仿进口车功能为基础来研制生产的 产品同质化 现象较为普遍 缺乏具有自主知识产权和创新的产品 海量机械毕业设计 请联系海量机械毕业设计 请联系 Q99872184Q99872184 3 事实说明 与发达国家相比 国产高压清洗车在功能结构 作业效率 可靠性 推广程度等多方面还落后许多 在用的不少国产高压清洗车存在 着技术落伍 寿命短 作业效率低 达不到环保要求等缺陷 清洗城市下 水道 管道的沉积物 死角泥沟的疏通 大部分城市仍主要靠人工用竹片 等疏导 用勺掏空 劳动强度大 条件差 效率低 因此 环卫部分希望 开发一种低价格 多功能的清理车 特别是那些功能强大的高压清洗车 它不仅可以用于清洗城市下水管道 管道的沉积物 死角沟渠的疏通 亦 用于清洗工业排液管道 壁面等 高压清洗车的需求 随着城市建设 公 路建设的发展 国家对加大基础设施和公路建设的大投入 这必须推动市 政车辆设备的市场需求 1 3 课题研究目的和意义 伴随着工业的迅猛发展 环境污染变得越来越严重 环境保护成为一 个全球性的战略问题 为适应城市环卫事业的发展 及时改善城市环境质 量 改善空气质量 开发和发展各种行之有效的清洗车辆 成为我们面前 的重要任务 城市化步伐的加快 道路的迅速增加 对环保要求的日益 2 提高 导致城市对高压清洗车的需求日益增长 为此 开发具有自主知识产权的高压清洗车也就成了我国城市环卫事业中 的重要课题 而且对提高我国专用车的设计水平 北京等一些大城市更是 加快了迈向国际化大都市的步伐 对城市环境质量要有更高的要求 因此 高压清洗车作为清洁城市的 卫士 应该是当前最具发展前景的专用汽车 品种之一 1 4 设计的主要内容 本设计是改装一种高压清洗车 并满足专用汽车相关设计要求 需进 行二类底盘的选型分析 产生具有实践意义的选型总结 然后对车辆进行 总体布置 用总布置草图表达主要底盘部件重要工作装置的布置 进行水 罐的详细设计 在正确计算的基础上 完成部件设计选型 达到工艺合理 小批量加工容易 成本低 可靠性高 装载质量达 3500kg 的要求 最后 完成总装配图 清楚表达设计 海量机械毕业设计 请联系海量机械毕业设计 请联系 Q99872184Q99872184 4 第 2 章 高压清洗车总体设计 与普通汽车相比 高压清洗车是装置有专用设备 具备专用功能 用 于承担专门清洗任务的汽车 因此 设计上再满足普通基本型汽车性能的 基础上 还要满足专用清洗功能的要求 与专用工作装置合理匹配 构成 一个协调的整体 使高压清洗车的基本性能和专用功能都得到充分发挥 4 2 1 总体设计方案分析 目前 市场上的高压清洗车种类众多 其总体设计方案也各不相同 通过前期调研以及结合本次改装设计的特点 设计方案图 2 1 方案一 图 2 1 总体设计方案比较 布置简单 效率利用率高 节省了低压水泵 利用节流阀对高压水进行 降压 以实现低压清洗 并且与液压系统相对独立 可以互不干扰进行作 业 2 2 质量参数的确定 2 2 1 整车整备质量 整车整备质量是指专用汽车带有全部工作装置及底盘所有的附属设备 加满燃料和水 但没有载货和载人时的整车质量 整备质量是一个重要设 变速箱 取力器 2 高压水泵 液压泵 液压缸 取力器 1 高压清洗 节流 阀 低压清 洗 海量机械毕业设计 请联系海量机械毕业设计 请联系 Q99872184Q99872184 5 计指标 对专用汽车的动力性和经济性有很大影响 整备质量减小 可以 增加装载量 节约燃料 是汽车设计工作中必须遵守的一项重要原则 此处删减 NNNNNNNNNNNNNNNN 字 需要整套设计请联系 q 99872184 鉴于常压容器压力较小 储存介质的危害程度也较小 因此钢板的安 全系数取 5 1 5 1 5 1 Dsb nnn MPa MPa MP 250 5 1 375 b b t n 150 5 1 225 s s t n 287 5 1 430 D t D t n a 取MPa 150 t 取横梁一段为研究对象 假设其尺寸为30mm 1mm 4mm 对于矩形 横梁 最大切应力为平均切应力的1 5倍 3 4 5 1 max MPa 150MPa 25 90 1016 0 3 0108 9 2 1 5 1 4 4 max 所以 强度符合要求 3 23 2 水泵的选型计算水泵的选型计算 根据 QC T750 2006 清洗车通用技术条件规定 清洗车基本参数见表 3 1 所示 表 3 1 清洗车基本参数 参 数 值 序号项 目 清洗路面清洗管道清洗墙面 1 清洗水压力 MPa 5 10 0 3 2 清洗水流量 L min 60 60 30 3 清洗宽度 m 清洗车宽度 海量机械毕业设计 请联系海量机械毕业设计 请联系 Q99872184Q99872184 6 根据高压水射流清洗作业安全规范知 工作压力在 10 到 100MPa 的水 射流 属于高压水射流 设备主机多采用高压往复泵 结合本次设计 确定高压清洗车水泵的清洗压力为 16MPa 清洗水流 量在 100 至 150L min 采用高压往复泵 因此 通过调研分析以及参考现在市场上高压清洗车高压水泵的使用 状况 考虑各种泵的使用情况 条件以及质量保证 初选上海耀登机电设 备有限公司生产的 KF 系列高压水泵和山东潍坊生建集团生产的 3DS 8 16 型高压水泵为参考 两款泵的参数比较见表 2 所示 表 3 2 水泵参数比较 型 号 流量 L min 进口压力 MPa 出口压力 MPa 转速 r min 要求功率 kw KF36122 0 021680037 3DS 8 16133 0 0216148055 根据清洗车通用技术条件规定 清洗车的轴功率要小于等于发动机铭 牌功率的 65 其余的 35 作为储备功率 根据公式 3 5 21 321 KK N N e S 式中 水泵所需发动机功率 e N 泵的轴功率 s N 发动机附件系数 常取 1 12 1 K 1 K 标定功率换算系数 常取 1 10 2 K 2 K 离合器传动效率 常取 0 955 1 1 取力器传动效率 常取 0 985 2 2 水泵传动轴传动效率 常取 0 99 3 3 KF36 高压泵轴功率计算 海量机械毕业设计 请联系海量机械毕业设计 请联系 Q99872184Q99872184 7 kw 66 95kw 67 22 10 1 12 1 99 0 985 0 995 0 37 s N 65103 3DS 8 16 高压泵轴功率计算 kw 66 95kw3 43 s N 通过计算功率均符合要求 但是由于 3DS 8 16 高压泵的功率要求偏大 能满足条件的取力器很少 而且尺寸也都会偏大 如果采用这款泵 通过 转速计算 需要采用变速器上盖取力 但这种取力方式多用于消防车上 对于本次改装不适用 所以 本次改装高压水泵采用 KF36 高压泵 3 3 取力装置的分析计算 由于绝大多数专用汽车上的的专用设备都是以汽车自身的发动机为动 力源 本次改装 高压水泵和液压泵通过取力器获得动力 带动专用工作 装置进行工作 因此 取力装置的选取显得尤为重要 7 通过水泵的选型计算 选用 KF36 型高压水泵 确定取力器的传动比 3 6 2 1 n n i 式中 发动机额定转速 r min 1 n 专用工作装置转速 r min 2 n 5 3 800 2800 i所以 同理 液压泵取力器传动比为 87 1 1500 2800 i 通过转速计算的传动比过于偏大 普通取力器难以满足要求 在此考 虑采用变速器侧盖取力 由于在设计变速器时已经考虑了动力输出 因而 一般在变速器的左侧和右侧都留有标准的取力窗口 也有专门生产与之配 套的取力器厂家 因而这样的取力器较常用 并且 这种取力形式一般都 是从变速器的中间轴上的齿轮取力 因而在传动路线上经过了变速器一对 海量机械毕业设计 请联系海量机械毕业设计 请联系 Q99872184Q99872184 8 常啮合齿轮的减速 所以 取力器输出轴的转速总是低于发动机的转速 传动比也会有所降低 便于取力器的选取 由于所选高压水泵功率为 37kw 选用的取力器的功率输出要能满足水 泵的需求 经过调研分析 考虑选取湖北云梦新宇齿轮箱制造有限公司的 PTO26 273PQ3 2E A 型 PTO25 252L1HS4 1 型取力器 该公司为东风汽 车生产配套取力器 取力器挂挡灵活 定位准确 没有脱档和卡滞的现象 工作时无异响 其相关参数见表 3 3 表 3 3 取力器参数表 型 号 额定输入转矩 Nm 输入功率 kw 速 比 定位销孔 mm PTO26 273P Q3 2E A 210301 26608 0 2 PTO25 252L 1HS4 1 120300 82808 0 2 联接轴径直 径 mm 法兰盘螺柱孔 mm 操纵方式 总成干质量 kg 外形尺寸 mm 30 114 气动12198 170 206 114 气动12230 178 206 由于水泵属于平方转矩负载 根据经验公式 3 7 n P T9549 式中 水泵额定转矩 Nm T 水泵轴功率 kw 取 22 67kw p 水泵额定转速 r min 取 800r minn 所以 Nm 6 270 800 67 22 9549 T 取力器输出转矩为 NmNm86 265266 1 210 T 6 270 T 所以 取力器输出转矩能能满足水泵转矩要求 海量机械毕业设计 请联系海量机械毕业设计 请联系 Q99872184Q99872184 9 3 4 液压阀的选取 水路系统中选择合适的液压阀 是使系统的设计合理 性能优良 安 装 维修方便 并保证系统正常工作的重要条件 12 3 4 1 方向控制阀的选取 清洗水经高压水泵后需要通过降压节流来完成低压清洗作业 低压清 洗主要用于清洗壁面墙面用 根据清洗车通用技术条件规定 本次改装确 定低压水路清洗要求为 P 0 5 1 0MPa Q 40L min 为达到降压节流的 效果 为此可考虑加装 AQF3 E16B 调速阀进行降压节流 技术参数见表 3 5 所示 表3 5 调速阀参数 型号通径 mm 额定压力 MPa 最高使用压力 MPa 最大流量 L min 最低工作压 力 MPa AQF3 E16B 161620500 7 3 4 2 溢流阀的选取 根据清洗车通用技术条件规定 高压水泵出水口处应设置安全装置 保证高压水泵的稳定工作 先导式溢流阀是常用于高压 大流量时的溢流 定压和稳压元件 因此考虑加装 CC2V 6 W 先导式溢流阀 该阀具有压 力高 调压性能平稳 最低调节压力低和调压范围大的特点 技术参数见 表 3 6 所示 表3 6 溢流阀技术参数 型号通径 mm调压范围 MPa 额定流量 L min 公称流量 L min CC2V 6 W160 6 35160200 3 5 水路计算 由于水在流经管路时会受到水路管壁的摩擦 所以水压会有压力损失 因此 需要对水路进行压力损失计算 3 5 1 水路压力损失分析 海量机械毕业设计 请联系海量机械毕业设计 请联系 Q99872184Q99872184 10 水泵以及冷却器的各项参数如表 3 7 表 3 8 所示 冷却器允许回油流量 3 8 4 2 1 VDQ 油 4 60100010165 414 3 3 54 3L min 由油水流量 1 1 可知水的流量等于油的流量 当冷却器水流量小于 340 L min 时 水的压降则不会超过 0 05MPa 表 3 7 高压水泵各项参数 高压水泵流量 1 Q122L min 高压水泵进口尺寸 1 D25 4mm 冷却器液压油流量 3 Q130L min 冷却器所需水流量 3 Q130L min 冷却器水侧进口尺寸 3 D16mm 冷却器油侧进口尺寸 4 D16mm 冷却器技术参数如表 3 8 所示 表 3 8 冷却器技术参数表 冷却器油水流量比1 1 水的运动粘度 v m s 10 6 3 水的比重 kg m 3 10 3 3 5 2 水路压力损失计算 由雷诺数 3 9 d qvd Re 4 可知 在液体粘度 管道内径一定的条件下 雷诺数的大小与流量成正vd 比 溶液在管道内的流速 m s 3 10 5 4 1614 3 3 5444 2 d q v 海量机械毕业设计 请联系海量机械毕业设计 请联系 Q99872184Q99872184 11 此时雷诺系数 20007200 10 10165 4 6 3 e R 求得沿程阻力系数 3 11 019 0 316 0 25 0 e R 水在喷出前沿程压力损失为 3 12 3 2 DP 63 3 1010162 5 410019 0 MPa0027 0 经油水泵和冷却器之后水的压力损失 MPa0527 0 0027 005 0 21 PPP 所以水经过水泵 冷却器之后压力降低很小 可以忽略不计 海量机械毕业设计 请联系海量机械毕业设计 请联系 Q99872184Q99872184 12 第 4 章 液压系统的选型计算 为保证前端喷水架往复运动进行清洗作业 高压清洗车可加装液压装 置进行控制 根据清洗车通用技术条件规定 清洗路面装置的清洗宽度需 要大于等于清洗车宽度 结合本次改装 前端喷水架的移动范围要大于等 于 2 49m 取喷水架移动范围为 2 5m 目前 常用实现往复运动装置多为液压缸 常用液压缸的特点及适用场 合见表 4 1 表 4 1 液压缸类型 特点及适用场合 名称特点适用场合 双活塞杆液 压缸 双向运动双向工作的往复运动 单活塞杆液 压缸 有效工作面积大 双向不对称 往复不对称的直线运动 差动 连接可实现快进 当 A1 2A2 时往 复速度相等 柱塞缸结构简单 制造工艺性好单向工作 靠重力或其他外力返回 摆动缸 单叶片式 转角小于 360 度 双叶片式 转角小于 180 度 小于 360 度的摆动运动 小于 360 度的摆动运动 根据各类液压缸的特点以及适用场合以及经济性的考虑 本次改装采用单 活塞杆液压缸 这种缸有效工作面积大 速度稳定 可实现大范围面积的 清洗 改善清洗效果 能符合本次改装设计要求 4 1 确定液压系统主要参数 4 1 1 初选系统压力 系统压力选定是否合理 直接关系到整个系统设计的合理程度 在液 压系统功率一定情况下 若系统压力选的过低 则液压元 辅件的尺寸和 海量机械毕业设计 请联系海量机械毕业设计 请联系 Q99872184Q99872184 13 重量就增加 系统造价也相应增加 若系统压力选的较高 则液压设备的 质量 尺寸和造价会相应降低 例如 飞机液压系统的压力从 21MPa 提高 到 28MPa 则其重量下降约 5 所占体积将减小 13 然而 若系统压 力选用过高 由于对制造液压元 辅件的材质 密封 制造精度等要求的 提高 反而会增大或增加液压设备的尺寸 重量和造价 其系统效率和适 用寿命也会相应下降 因此不能一味追求高压 表 4 2 是目前我国几类机 器常用的系统工作压力 它反映了这些系统的特点和经验 可参照选用 13 根据表 4 2 的要求以及实际情况要求 对于本次改装初选液压系统压 力为 5MPa 表 4 2 几类机器常用系统压力 机 床 设备类型 磨床 组合 机床 龙门 刨床 拉 床 农业机械 小型 工程机械 工 程机械的辅助机 构 液压机 中 大 型挖掘机 重型 机械 起重运输 机械等 系统压力 MPa 0 8 23 52 8 8 1 0 10 1620 32 4 1 2 确定液压缸尺寸 根据表 4 3 表 4 4 可确定活塞杆的杆径比与往返速比 表 4 3 液压缸工作压力与活塞杆直径 液压缸工作压力 P MPa 55 7 7 推荐活塞杆直径 d 0 5 0 55 D 0 6 0 7 D0 7D 表 4 4 液压缸往复速度比推荐值 工作压力 P MPa 1012 5 20 20 海量机械毕业设计 请联系海量机械毕业设计 请联系 Q99872184Q99872184 14 往返速度比 V 1 331 46 22 当液压缸往复运动速度比有一定要求时 即由下式计算 4 1 2 1 2 1 1 D d V 式中 液压缸速度比 V 液压缸杆径比 D d 5 0 33 1 1 1 D d 液压缸的选取需要尺寸参数 可通过确定杆径比确定尺寸范围 而杆 径比 d D 还常常按液压缸的往返速比的要求来选取 其经验数据如表 4 5 所示 表 4 5 液压缸常用往返速比 i1 11 21 331 461 612 Dd 0 30 40 50 550 620 7 4 2 选择调速方式及油路循环方式 4 2 1 调速方式的选择 由于机器所使用的原动机的不同 其液压传动系统中 驱动液压泵的原 动机分为电动机和内燃机两种不同的形式 这就使得其液压系统的调速方 式也相应有液压和油门两种不同的调速方案供选用 如机床 液压机等机 械 一般用电动机作原动机 液压系统只能采用液压调速 工程机械 农 业机械多采用内燃机作原动机 其液压系统即可采用油门调速又可采用液 压调速 液压调速又分为节流调速 容积调速和容积节流调速三大类 对于压 力较低 功率较小 负载变化不大 工作平稳性要求不高的场合 宜选用 节流阀调速回路 功率较小 负载变化较大 速度稳定性要求较高的场合 海量机械毕业设计 请联系海量机械毕业设计 请联系 Q99872184Q99872184 15 宜采用调速阀调速回路 功率中等的场合 要求温升较小时 可采用容积 调速 既要温升小 又要工作稳定性较好时 宜采用容积节流调速 功率 较大 要求温升小而稳定性要求不高的情况 宜采用容积调速回路 结合 本次改装特点 采用液压调速中的节流调速回路 14 4 2 2 油路循环方式的选择 液压系统的油路循环方式有开式和闭式两种 开式与闭式系统的比较见表 表 4 6 开式与闭式系统的比较 循 环 方 式 开 式闭 式 适 应 工 况 一般均能适应 一台液压泵 可向多个执行元件供油 限于要求换向平稳 换向速度高 的一部分容积调速系统 一般一台 液压泵只能向一个执行元件供油 结构特点和 造价 结构简单 造价低 结构复杂 造价高 散 热 散热好 但油箱较大 散热差 常用辅助液压泵换油冷 却 抗 污 染 能 力 较差 可采用压力油箱来改 善 较好 但油液过滤要求较高 管路损失及 效率 管路损失大 用节流调速时 效率低 管路损失较小 容积调速时效率 较高 由于本次改装采用了节流调速 选用开式油路循环形式 4 3 液压元件的选择 4 3 1 液压缸的选取 液压缸的选取主要以前面选取的液压缸的压力以及尺寸作为依据 从现 有国产标准液压缸 包括工程 冶金 车辆 农机等四大系列若干种规格 中 确定具体的型号规格 考虑选择武汉油缸厂生产的 SD 基本型液压缸 其参数 见表 4 7 海量机械毕业设计 请联系海量机械毕业设计 请联系 Q99872184Q99872184 16 表 4 7 SD 基本型液压缸型号及技术参数 额定压力 6 3MPa 型号 缸径 mm 杆径 mm 最低工 作速度 m s 最高工 作速度 m s 推力 kN拉力 kN 最大行 程 SD型63360 040 385 968 62500 4 3 2 液压泵的选取 1 确定液压泵的工作压力 液压泵的最大工作压力 4 2 ppPP 1 式中 执行元件的最大工作压力 1 p 液压泵出口到执行元件入口之间的压力损失 p 初算时按经验数据选取 管路简单 流速不大的取 MPa 5 0 3 0 p MPa3 53 05 p P 需要指出的是 选取液压泵的额定压力应比系统的最高压力大 25 到 60 使液 压泵具有一定的压力储备 高压系统压力储备取小值 中 低压系统取大 值 MPa48 8 6 13 5 P P 2 确定液压泵流量 1 确定液压缸的最大流量 maxmax Aq 式中 液压缸的有效面积 A 液压缸的最大速度 取m s max 1 0 05 0 min 69 18 4 6010001 0063 0 2 max Lq 4 4 max qKqp 海量机械毕业设计 请联系海量机械毕业设计 请联系 Q99872184Q99872184 17 式中 系统泄露系数 一般取 K3 1 1 1 同时动作的液压缸的最大总流量 对于始终用节流阀调 max q 速的系统 确定流量时 需加上溢流阀的最小流量 一般取L min 3 2 2 确定液压泵的流量 L min43 2269 182 1 p q 3 确定液压泵的规格 按照系统中拟定的液压泵的形式 根据其最大工作压力和流量 参考 产品样本 就可以选择液压泵的规格 15 常用液压泵一般性能比较见表 4 8 所示 表 4 8 常用液压泵一般性能比较 类型 项目 齿轮泵 双作用叶片 泵 限压式变量 叶片叶片泵 轴向柱塞泵径向柱塞泵 工作压力 206 3 21 720 3510 20 容积效率 0 7 0 9 5 0 8 0 950 8 0 90 9 0 980 85 0 95 总效率 0 6 0 8 5 0 75 0 850 7 0 850 85 0 950 75 0 92 对污染的敏感性不敏感敏感敏感敏感敏感 单位功率造价最低中等较高高高 应用范围 机床 工程机 械 农 机 矿 机 起 重机 机床 注射 机 液压机 起重机 工 程机械 机床 注射 机 工程机械 锻压机械 矿山机械 冶金机械 起重机械 机床 液压 机 船舶机 械 根据各种液压泵的性能特点以及数据计算 选择规格相近的 CB 型齿轮 泵 其相关技参数见表 4 9 所示 表 4 9 CB 型齿轮泵的型号和技术参数 海量机械毕业设计 请联系海量机械毕业设计 请联系 Q99872184Q99872184 18 型号 额定压力 MPa 最高压力 MPa 排量 mL r 额定转速 r min 驱动功率 kw CB 32 1012 532 115008 9 3 确定驱动液压泵的功率 液压泵在整个循环中的额定工作压力为 8 48MPa 选取液压油路上的压力 损失为 0 8MPa 则液压泵的最高工作压力估算为 8 48 0 8 8 56MPa 液压泵的驱动功率为 4 5 p pp p qp P 式中 液压泵的最大工作压力 p p 液压泵的流量 p q 液压泵的总效率 齿轮泵取 p 8 0 6 0 kw57 4 107 060 1043 221056 8 3 36 p P 4 3 3 液压辅件的选择 根据系统的工作压力和通过各元 辅件的实际流量 所选择的辅件的 4 10 所示 表 4 10 液压元件表 规格 序号元件名称 通过阀的最大流 量 L min 型号 额定流量 L min 额定压力 MPa 1 可调单向 节流阀 30I 636310 2换向阀6935DY 100Y10010 3溢流阀2 5Y 10B1010 4过滤器32 5XU 50 2005010 4 4 管道的选择 液压传动系统常用的管道有钢管 铜管 橡胶软管 尼龙管等 根据机 海量机械毕业设计 请联系海量机械毕业设计 请联系 Q99872184Q99872184 19 械手册可知 本次改装高压油管采用两层钢丝编织胶管 低压油管采用一 层钢丝编织胶管 4 4 1 管道内经的确定 管道内径一般根据所通过的最大流量和允许流速 按下式计算 4 6 qq d13 1 4 式中 通过管道的最大流量 q 管道内液流的允许流速 压油管路取 5m s 回油管路取 m s 管道内径 d 高压管路内径为 mm9 23 5 43 22 13 1 d 低压管路内径为 mm8 33 5 2 43 22 13 1 d 4 4 2 管道的确定 液压传动系统常用的管道有钢管 铜管 橡胶软管 尼龙管等 根据机 械手册可知 本次改装高压油管采用 两层钢丝编织胶管 低压油管采用 一层钢丝编织胶管 液压油冬季选用 HJ 20 号机械油 夏季 TP21425 HJ 30 号机械油 4 5 确定油箱的容量 合理确定油箱容量是液压系统正常工作的重要条件 确定油箱按经验公式 4 7 qV 式中 油箱容量 单位为 L V 液压泵的总额定流量 单位为 L min q 经验系数 其数值大体如下 低压系统 中高压系统 对行走设备或经常间断工4 2 7 5 作的设备 海量机械毕业设计 请联系海量机械毕业设计 请联系 Q99872184Q99872184 20 其系数可取较小值 对安装空间允许的固定设备 其数值可取较大值 L45 144 1000 1500 1 323 V 海量机械毕业设计 请联系海量机械毕业设计 请联系 Q99872184Q99872184 21 第 5 章 高压清洗车基本性能参数计算 专用汽车性能参数计算是总体设计的主要内容之一 其目的是检验整 车参数选择是否合理 使用性能参数能否满足要求 最基本的性能参数计 算包括动力性计算 经济性和稳定性计算 16 5 1 动力性计算 5 1 1 发动机外特性 发动机外特性是指发动机油门全开时的速度特性 是汽车动力性计算 的主要依据 在外特性图上 发动机的输出转矩和输出功率随发动机转速变化的二 条重要特性曲线 为非对称曲线 工程实践表明 可用二次三项式来描述 汽车发动机的外特性 17 即 5 1 cbnanT eee 2 式中 发动机输出转矩 N m e T 发动机输出转速 r min e n 待定系数 由具体的外特性曲线决定 abc 可由多种途径获得 下面是常用的两种计算方法 abc 1 无外特性曲线时 按经验公式拟合外特性方程式 如果没有所要的发动机外特性 可从发动机铭牌上知道该发动机的最 大输出功率及相应转速和该发动机的最大转矩及相应转速时 然 em P em T t n 后用下列经验公式来描述发动机的外特性 5 2 2 2 eT pT pem eme nn nn TT TT 式中 发动机最大输出转矩 N m maxe T 发动机最大输出转矩时的转速 r min T n 发动机最大输出功率时的转速 r min p n 海量机械毕业设计 请联系海量机械毕业设计 请联系 Q99872184Q99872184 22 发动机最大输出功率时的转矩 N m p T p em p n P T9549 由公式 5 1 和公式 5 2 可得 5 3 2 2 2 2 2 pT Tpem em pT pemT pT pem nn nTT Tc nn TTn b nn TT a 发动机外特性曲线是在室内试验台架上测量出来的 应对台架试验数据用 修正系数进行修正 才能得到发动机的使用外特性 18 2 已知外特性曲线时 根据外特性数值建立外特性方程式 如果知道发动机外特性曲线时 则可利用拉格朗日三点插值法求出公 式 5 1 中的待定系数 在外特性曲线上选取三个点 即 abc 1e T 依拉氏插值三项式有 1e n 2e T 2e n 3e T 3e n 2313 21 3 3212 31 2 3121 32 1 eeee eeee e eeee eeee e eeee eeee ee nnnn nnnn T nnnn nnnn T nnnn nnnn TT 5 4 将上式展开 按幂次高低合并 然后与 5 1 式比较系数 即可得三 个待定系数为 2313 321 3212 231 3121 132 2313 321 3212 231 3121 132 2313 3 3212 2 3121 1 eeee eee eeee eee eeee eee eeee eee eeee eee eeee eee eeee e eeee e eeee e nnnn Tnn nnnn Tnn nnnn Tnn c nnnn Tnn nnnn Tnn nnnn Tnn b nnnn T nnnn T nnnn T a 5 5 确定发动机外特性曲线方程 表 5 1 5 2 详细的列出了高压清 洗车的部分整车参数 海量机械毕业设计 请联系海量机械毕业设计 请联系 Q99872184Q99872184 23 4 22 10284 0 18001600 351392 pt ptqm nn TT a 09 0 18001600 35139216002 2 22 pt ptqmt nn TTn b 1 319 18001600 1600351392 392 2 2 2 2 pt tptqm tqm nn nTT Tc 即得发动机外特性的数学方程如下 1 31909 010284 0 24 eetqm nnT 表 5 1 高压清洗汽车部分整车参数 名称符号数值与单位 发动机最大功率 em P103KW 发动机最大功率时的转速 p n 2800r min 发动机最大转矩 maxe T392Nm 发动机最大转矩时的转速 T n1400 1800r min 车轮动力半径 d r0 406m 车轮滚动半径r0 406m 主减速比 0 i6 23 高压清洗汽车迎风面积A5 0m2 高压清洗汽车总质量 满 载 0 m8950kg 表 5 2 高压清洗汽车变速器速比 挡位12345倒挡 传动比6 8023 7672 1861 42416 15 5 1 2 汽车的行驶方程式 高压清洗汽车在直线行驶时 驱动力和行驶阻力之间存在如下平衡关 系 5 6 jwift FFFFF 海量机械毕业设计 请联系海量机械毕业设计 请联系 Q99872184Q99872184 24 式中 驱动力 t F 滚动阻力 f F 坡道阻力 i F 空气阻力 w F 加速阻力 j F 1 驱动力 Ft的计算 高压清洗汽车在地面行驶时受到发动机限制所能产生的驱动力与发 t F 动机输出转矩的关系为 e T 5 7 d ge t r iiT F 0 式中 变速器某一挡的传动比 g i 主减速器传动比 0 i 传动系统某一挡的机械效率 驱动轮的动力半径 m d r 发动机外特性修正系数 2 滚动阻力 Ff的计算 高压清洗汽车的滚动阻力由下式计算 f F 5 8 cosgfmF af 式中 高压清洗汽车的总质量 Kg a m 道路坡度角 滚动阻力系数 f 滚动阻力系数取决于轮胎的结构形式及气压 车辆的行驶速度 路f 面条件等因素 19 当车速在km h 以下时 可取常数 当车速超过50f km h 时 可用经验公式来求得 式中 分别为常50kvff 00 fkv 数项 比例系数 高压清洗汽车行驶的速度 海量机械毕业设计 请联系海量机械毕业设计 请联系 Q99872184Q99872184 25 3 坡道阻力 Fi的计算 高压清洗汽车上坡行驶时 整车重力沿坡道的分力为坡道阻力 其计 算公式为 5 singmF ai 9 4 空气阻力 F 的计算 大量试验结果表明 汽车的空气阻力与车速 的平方成反比 即v 5 2 047 0 vACF DDw 10 式中 空气阻力系数 高压清洗汽车可取为 0 5 0 9 D C 迎风面积 m2 可按估算 为轮距 m 为整 D ABHA BH 车高度 m 5 加速阻力 Fj的计算 加速阻力是汽车加速行驶时所需克服的惯性阻力 有 5 jmF aj 11 式中 汽车加速度 m s2 j 汽车整备质量 kg a m 传统系统回转质量换算系数 的计算公式为 5 2 22 0 2 1 rm iiI rm I a gf a w 12 式中 车轮的转动惯量 kg m2 w I 发动机飞轮的转动惯量 kg m2 f I 车轮的滚动半径 m r 海量机械毕业设计 请联系海量机械毕业设计 请联系 Q99872184Q99872184 26 进行动力性计算时 若不知道 值 则可按下述经验公式估算 w I f I 值 5 2 21 1 g i 13 式中 低挡时取上限 高档时取下限 20 05 0 03 0 21 将式 5 7 5 8 5 9 5 10 5 11 及 5 1 代入式 5 6 换算后得 5 jmAvCfgm r ii cbnan aaDa d g ee 2 0 2 sincos 14 又因为 5 15 r vii n ag e 377 0 0 将式 5 15 代入 5 14 并整理后 得 5 16 sincos 21 2 fCCBvAvjm aaa 式中 5 gmC r Cii C rr bii B AC rr aii A a d g d g D d g 2 0 1 22 0 2