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扫路车液压系统设计 扫路车液压系统设计 学校: 河北科技大学学院：机械工程学院专业：车辆工程班级：车辆111班学号：110505103姓名：窦春楠指导老师：段鸿杰完成时间：2013年10月22日目录一、扫路车简介3二、 扫路车的分类41、干式扫路车42、多功能全吸式扫路车4三、扫路车的工作原理5四、扫路车的主要特点5五、扫路车的结构6六、我国扫路车的研究方向：7七、设计扫路车液压系统：71、车的基本参数：72、对垃圾卸斗液压回路进行设计分析103、载荷的组成与计算10（1）工作载荷Fg：11（2）导轨摩擦力Ff：11（3）外部载荷11八、泵的计算：131、液压系统的压力损失132、确定液压系统的最大工作压力PP143、确定液压泵的流量qp144、选定液压泵的规格145、确定液压泵的驱动功率15九、蓄能器的选择15十、管道尺寸的确定16十一、油箱容量的确定16参考文献：16一、扫路车简介扫路车作为环卫设备之一，是一种集路面清扫、垃圾回收和运输为一体的新型高效清扫设备。可广泛立用于干线公路，市政以及机场道面、城市住宅区、公园等道路清扫。路面扫路车不但可以清扫垃圾，而且还可以对道路上的空气介质进行除尘净化，既保证了道路的美观，维护了环境的卫生，维持了路面的良好工作状况，有减少和预防了交通事故的发生以及进一步延长了路面的使用寿命。目前在国内利用路面扫路车进行路面养护已经成为一种潮流。 扫路车是配有扫刷等清扫系统的专用环卫车辆，主要用于大中型城市环卫部门进行清扫作业工作。扫路车极大地放了环卫工人的工作强度，提高了工作效率，减少了扬尘等二次污染。扫路车广泛应用于公路、城市街道、机场跑道、高速公路、公共场所等作业区域。其主要功能就有直扫功能，侧扫功能，自动装袋，节能，双能源，油电混合动力，电动手柄，喷水降尘，负压降尘，扫雪功能等。 对于户外大面积的清洁，不需要庞大的清洁队伍。只要一台机械型扫地机就能完成清洁任务。2.我国扫路车的发展历程我国扫路车的发展历史与发达国家的发展过程类似，也是从纯扫式扫路车开始，然后向吸扫式和纯吸式发展。20世纪60年代，我国研制出纯扫式扫路车，从此揭开了我国研发扫路车的序幕。尽管当时的扫路车有性能差、质量差、外观差，清扫效果差等缺陷，加之又受限于当时我国的体制和当时城市环卫部门的经济状况，只有少数大城市使用数量很少的扫路车，但是，这种型式的扫路车在我国扫路车的发展史上有着浓浓的一笔。直至20世纪80年代末，由建设部长沙建设机械研究院设计出我国第一台吸扫式扫路车后，这种型式的扫路车才慢慢淡出历史的舞台。我国吸扫式扫路车的研制成功，使我国扫路车与世界先进国家之间的技术水平迅速拉近，是我国扫路车发展旅程中的又一个新起点。20世纪末期至今，是我国扫路车发展最快的阶段，扫路车的使用不但从大中城市扩展到小城市，高速公路，而且不少企业、居民小区也采用扫路车进行路面清扫。市场需求的迅速膨胀，使扫路车生产企业之间的竞争也随之加剧。吸扫式扫路车便在这难得的机会面前甩开纯扫式，与纯吸式扫路车一起高歌猛进，各种类型和各种规格的吸扫式扫路车不断涌现。现在，在我国扫路车市场中，吸扫式扫路车占有率为95%以上。目前，我国扫路车多数为2t8t汽车底盘改装，这种扫路车转场速度快，适合于大面积、远距离清扫，常用于城市主干道、城乡结合部、高速公路的路面清扫作业。不少扫路车生产企业也开发了专用底盘的中小型全液压扫路车，以适应目前我国对路面清扫机械市场的需要。虽然，我国扫路车技术的发展令世界瞩目，但是，与发达国家相比，我国扫路车还存在不少差距。虽然我国的扫路车在清扫效率、清扫能力、除尘效果等清扫作业性能方面与发达国家的水平相当，而在扫路车的噪声、排放、可靠性、舒适性，自动调整等方面仍存在较大差距，特别是全液压扫路车，仅相当于发达国家20世纪80年代未到90年代初产品的水平。二、 扫路车的分类1、干式扫路车干式扫路车目前为一种新型的道路扫路车。采用全气流作业，利用空气动力学原理，此项技术经专家鉴定国内领先技术，拥有独立的知识产权。而传统的扫路车还需要使用刷子和水，并且需要一次扬尘、二次扬尘。这种新型扫路车大大减少了空气中可吸入颗粒物的含量，彻底解决了粉尘污染严重的问题，而且还是一种环保、节能的现代化新型环卫产品，这种产品的环保技术指标高于国家行业标准。2、多功能全吸式扫路车多功能全吸式扫路车是采用专利技术研制的新产品，它改变了以往清扫车用盘刷滚动刷扫的传统方式，而全部采用气流来完成作业，利用气流运动方式将粉尘和垃圾收集储存起来，因此效率很高。本产品可有效减少粉尘污染，提高空气质量，降低空气中可吸入颗粒物的含量，改善人们的生活环境。其特点： 全吸式干式扫路车。作业时全部用气流完成，吹吸结合，无二次扬尘。不用刷子不用水，节约能源，干吸式，车子一过，地面干干净净。清扫效果好。从几十微米灰尘到一般小石子、树叶等杂物都能得到有效的清除，清扫效率为 98% 以上，可谓“扫十遍不如吸一遍”。结构简单，磨损件少，使用维护方便、操作简单。使用维护费用低。另外还有1、按操作方式可分为：手推式和驾驶式。手推式扫地机的清洁面积与驾驶式的相比较，明显小了很多，所以，手推式扫地机能用于室内清扫，也能用在较小面积的户外清洁。所以，最初的判断可从机器本身的操作方式来进行区分，因为他们每小时完成的清洁任务的面积有很大的不同。 2、按倾倒垃圾的方式可分为：垃圾前抛式和垃圾后抛式。两者的区别在于前抛式的比较适合清扫灰尘较大和较重的垃圾。但垃圾后抛式的机器其机身会比前抛式的要小，而且在垃圾箱容量相同的条件中，后抛式比前抛式装载的垃圾要多。三、扫路车的工作原理扫路车的工作原理与吸尘器的工作原理相通。在车辆底部装置了一个滚柱式的扫刷子。当车辆向前行进时、前述的滚扫刷子便会将地面上的垃圾和沙土直接地，滚送到车辆上的废物收集箱中。除了前述的滚扫刷子(主干扫刷)外、该类的扫地车、大部份供货都会多配置一个或两个小型旋转扫刷子(通称傍扫刷子)，以便工作时、将垟角或路边的垃圾和沙土透过旋动而带到主干扫刷子的工作行程中。随而，让主干扫刷子同时将该些垃圾与尘土扫进废物收集箱中。 主要包括边刷、主刷、垃圾储存箱、过滤网等装置来共同完成。（1） 边刷由外向内将角落等其他难以够着的垃圾集中扫往主刷能清扫到的范围。（2） 主刷再将垃圾，甚至是较大一点的垃圾卷起后投掷到垃圾集中箱。（3）位于前部的抽气系统能产生强大的吸力，再通过过滤系统再将灰尘过滤，以防止排出的气体污染环境和影响操作人员身体健康。四、扫路车的主要特点1、扫路车通过副发动机驱动风机及其他工作装置，采用以吸为主、吸扫结合、湿式除尘的工作原理对路面进行清扫作业，电液操纵控制，液压倾翻卸料；2、扫路车副发动机与风机之间的传动设置设有独创的自动离合器装置。该装置可保证副发动机空载起动和副发动机停机时与风机的自动脱离，简化了操作，降低对副发动机的冲击，提高了副发动机的工作可靠性和使用寿命，同时，副发动机除有工作转速显示外，还有累计作业时间的自动记录显示，便于使用和维护保养；3、扫路车清扫装置具有遇障自动避让保护功能和自动复位功能（已获国家专利）。扫路车扫盘遇到障碍物后自动回缩，越过障碍物后自动复位，该功能有效地解决了清扫装置易碰损的问题；4、扫路车扫盘转速可根据各种不同清扫工况调整选择高、中、低三档，保证在各种污染状况下都可以有良好的清扫效果，又可相应降低运行成本。注塑成型的片型扫刷更换方便快捷,并有钢片混合扫刷备选；5、扫路车“中置两盘刷后置吸嘴”的结构布置，清扫宽度大，清扫效率高，并方便于清扫装置与吸嘴的调整和维护；由于该结构形式前悬短、吸嘴离地间隙大，因此转场运输时整车通过性好；6、扫路车气力输送系统采用消化吸收国外先进扫路车技术的高效专用风机和可随路面自动找平的全浮动式吸嘴，吸力强劲，吸嘴离地间隙均匀，对常见路面垃圾、泥砂、小石块及轻飘物等均能吸干净；7、扫路车风机出风口采用下排风方式，压尘效果好，二次污染小；8、扫路车可选用进口优质电动水泵；9、扫路车采用全不锈钢内胆的垃圾箱和水箱，耐腐蚀；10、扫路车底盘载重量大、垃圾箱和水箱容积大，连续作业时间长。11、扫路车左、右扫可独立或联动工作,保证了在使用中有选择地使用右扫或左扫独立工作，若右扫不工作，既减小了占道宽度，提高了作业车辆和通行车辆的安全，又减少了扫刷磨损，有利降低运行成本；12、扫路车具有独到的手动泵应急系统，保证在副发动机停机状态下也能收放工作装置、举升垃圾箱，便于检修；液压系统采用手动和叠加式电磁液压阀组，高度集成，排列整齐，工作可靠，维护方便；13、扫路车控制开关集中安装在驾驶室内，所有操作均可在配有冷暖空调的驾驶室内完成。五、扫路车的结构扫路车结构设计独特的有清扫装置、提卸料机构、边扫装置、车体、洒水系统、液压系统、气动系统、操纵控制系统1、清扫装置做成一部独立清扫小车的形式，清扫小车与主车采用随动拖牵方式，清扫小车上设置四个导向轮与主车滑动导轨浮动挂接，清扫小车的提升和下滑运动，通过四个导向轮导向；小车内有小垃圾箱、大圆滚刷。垃圾箱位于滚刷的前部，由圆滚刷扫起的垃圾落入、存贮于垃圾箱内，当该垃圾箱收集满后，由一个滚提卸料总成将垃圾箱及圆滚刷组成的清扫小车，提升至主车车厢的上部，并将垃圾倒入车箱内，然后放下清扫装置，又可继续进行清扫作业。圆滚刷有八片，长、短各4片，短刷片的作用是扫起石块等大件的物体。长、短刷片都有可调节机构、用短后可更换；刷丝采用改性尼龙丝，内还混装有三分之一的波纹状细钢丝，相当好用。 2、提卸料机构是本车最为独特设计之一，车体上两侧都设置有长导轨，清扫小车的四个导向轮可在导轨内滚动。当清扫小车工作时或路面有变化及车厢载重有变化时，滚提卸料机构能保证清扫小车始终处于浮动状态，这样清扫小车才能正常工作。当清扫小车垃圾箱收集满后，滚提卸料机构的钢丝绳加液压绞车提升装置工作，将清扫小车提升到车厢顶卸料，清扫小车要下降时，滚提卸料机构的双级调速装置起作用，使其平稳下降。滚提卸料机构是实现清扫小车提升卸料、下降着地后随动拖牵的最经济实用的结构形式之一。 3、边扫装置上采用关节轴承可调节四杆框架结构，具有很好浮动效果。当边扫中碰到路基时，该结构能使边扫弹回，沿着路基边清扫，把路基边扫干净。圆盘刷采用108束尼龙丝的插装结构使用更换相当方便。 4、车体总成是通过与副车架相连固定在汽车底盘上，车体总成和副车架的固定是在尾端用销轴铰接的；车体翻转采用单油缸直顶式，倾翻角度达到50，使得卸料更完全。后门机构用于完成清扫装置垃圾箱门的开启和关闭锁紧。当卸料时，车箱翻起后，后门可自动开起卸料，落下后自动关闭锁紧。安全锁定机构用于清扫小车的在运输或保养检修状态下清扫小车被钩住，不会下滑。 5、洒水系统:洒水系统在两个边扫上设有三个喷嘴，在保险杠下方设有六个喷嘴，喷嘴的结构能够使洒水的效果更佳，完全能够满足洒水需要；水泵用电动机带动，使用汽车电源。 6、液压系统：我所设计的液压回路中，液压油缸一共8个，一个液压泵，四个三位四通电磁换向阀，三位四通电磁换向阀采用“M”型中位机能，系统开机和待机时自动卸荷，高效节能；翻斗油缸和边扫提升油缸都为单作用油缸；垃圾斗设有两个液压缸，以保证有足够的动力 7、气动系统：气动系统从底盘贮气筒取得气源，工作压力不大于0.6Mpa。根据不同的作业要求，由电磁阀控制各个气缸实现不同的动力组合。 8、操纵控制系统：液压阀的动作都为电动，在驾驶室即可完成各个油缸动作：提卸料机构升降，清扫装置、边扫装置、车厢翻斗卸料和洒水系统的操纵都在驾驶室由电磁阀和手动阀控制。车尾部装有6个黄色警示灯，扫路车工作时，该灯会闪烁。清扫小车滚提升到上挂钩位时，压下行程开关，滚提停止。清扫小车导轨下方装行程开关，当清扫小车满载时，压下行程开关驾驶室内控制面板上“清扫小车满载”提示灯亮。六、我国扫路车的研究方向：为了提高我国扫路车的水平，从扫路车的基础研究着手，扎扎实实，一步步向前推进，并根据我国扫路车市场的需求，研究开发出性能先进、可靠性高、符合我国国情的干式和湿式的液压扫路车。七、设计扫路车液压系统： 1、车的基本参数：图1 清扫车外观图2 清扫车局部图4测扫刷伸出液压缸 图5 测扫刷起升液压缸 图6 提卸斗小车 图7 提卸斗小车起降液压缸清扫车总体参数见表7-1-1表7-1-1产品名称东风天锦清洗扫路车外型尺寸(mm)：883025002940底盘型号：DFL1160 BX货厢尺寸(mm)总 质 量 ：(kg)16000接近/离去角()20/11额定质量：(kg)5400前悬/后悬(mm)：1430/2400整备质量：(kg)10470最高车速(km/h)：90排放标准：GB3847-2005,GB17691-2005国底盘型号：DFL1160 BX批次：224轴 数：2燃油种类：柴油轴 距(mm)：5000,4700前 轮 距(mm)：1880驾驶室乘人数：3后 轮 距(mm)：1800,1860轮 胎 数：6弹簧片数：7/9+6,8/10+8轮胎规格：9.00-20,9.00R20,10.00-20,10.00R20整车说明：水罐罐体有效容积:5.67立方米,运输介质:水;密度:1.0吨/立方米,罐体外形尺寸(长度长轴短轴)(mm):235022001550,装备有垃圾箱;水罐;扫刷等专用装置,具有清洗和清扫作业功能,随底盘选装发动机.驾驶室.轮胎.车辆作业参数：车的额定负载5400kg /ProductsView.asp?id=511（1）（垃圾车厢）通过对车的分析了解，确定了车中液压元件的作业形式动力元件：变量液压泵执行元件：液压缸控制元件：三位四通电磁换向阀，单向顺序阀附件：油箱，油管，滤油器等 由此设计以下回路 ：2、对垃圾卸斗液压回路进行设计分析（1） 要求液压缸具有平衡性能，防止车厢在自重的作用下迅速下滑（2） 要求液压缸能升起到指定高度，以满足倾倒垃圾的要求（3） 要求液压缸能承载车厢的最大重量 3、载荷的组成与计算图7-3-1 垃圾车厢倾倒液压缸受力分析图作用在活塞杆上的外部载荷包括工作载荷Fg，导轨的摩擦力Ff和由于速度变化而产生的惯性力Fa。（1）工作载荷Fg：作用在活塞杆上的车厢以及垃圾的重力（2）导轨摩擦力Ff：液压缸密封处的摩擦阻力Fm，由于各种缸的密封材质和密封形成不同，密封阻力难以精确计算，一般估算，液压缸的机械效率，一般取m 为0.900.95。 m取0.9，Fm=（1-m）F=3093N.另外由于缸接近于垂直运动，导轨摩擦力忽略（3）外部载荷 g重力加速度；g=9.81m/s2； V 速度变化量（m/s）；t起动或制动时间（s）。一般机械t=0.10.5s，对轻载低速运动部件取小值，对重载高速部件取大值.行走机械一般取0.51.5 m/s2取t=0.05s a=0.5 m/s2起动加速时 F=Fg+Fa +Fm F=27009.81+27000.5+3093=30930N稳态运动时 F= Fg+ Fm F=27009.81+3093=29578N减速制动时 F= Fg- Fa+ Fm F=27009.81-27000.5+3093=28228N力动作液压缸负载F(N)液压缸推力F/m(N)启动加速时3093034366稳态运动时2957832864减速制动时2822831364由上表得，液压缸最大推力为34366N，根据下面表表7-3-2按载荷选择工作压力 王丽君主编.液压、液力与气动传动技术.北京：机械工业出版社，2012载荷/kN551010202030305050工作压力/MPa0.811.522.5334455选工作压力P1=5MPa根据下表选取背压表7-3-3 执行元件背压力 齐晓杰主编.汽车液压液力与气压传动.北京：化学工业出版社，2007系统类型背压力/MPa简单系统或轻载节流调速系统0.20.5回油路带调速阀的系统0.40.6回油路设置有背压阀的系统0.51.5用补油泵的闭式回路0.81.5回油路较复杂的工程机械1.23回油路较短，且直接回油箱可忽略不计选取背压P2=0.5MPa根据工作压力选取d/D表7-3-4 按工作压力选取d/D工作压力/MPa5.05.07.07.0d/D0.50.550.620.700.7选取d/D取0.55按速比选定d/D表7-3-5 按速比要求确定d/D2/31.461.612d/D0.550.620.71 选取d/D取0.55，此时速比为1.46活塞杆受压时 令杆径比dD得式中F=34366N，P1=5MPa P2=0.5MPa求得 D=0.0901表7-3-6常用液压缸内径D GB-T2348-1993液压气动系统及元件缸内径及活塞杆外径标准4050638090100110125140160180200220250 表7-3-7 活塞杆直径d GB-T2348-1993液压气动系统及元件缸内径及活塞杆外径标准速比缸径40506380901001101.462228354550556334550607080速比缸径1251401601802002202501.46708090100110125140390100110125140根据表选取D=90mm，d=50mm所以液压缸有效工作面积为起动时: V1=0.5t （a=0.5 m/s2）0.05秒后达到稳态: V1=0.025m/s制动减速时 : V1=0.025-0.5t 举升时所需的最大流量 qmax=V1A1=9.54L/min因为V2/V1=1.46 V2=0.0365m/s下降时的最大流量 qmax=V2A2=9.63 L/min此时系统的准确最大压力 P1=Fm+P2A2A1=5.4MPa（F=34366，P2=0.5MPa，A2=4398mm2，A1=6361mm2，m=0.9 ）八、泵的计算：1、液压系统的压力损失P=P1+P2+P3P1管路的沿程损失P2管路中的局部压力损失P3阀类元件的局部损失 P按经验数据选取P=0.5MPa2、确定液压系统的最大工作压力PP PPP1+P 式中，P1：液压缸的最大工作压力 P：从液压泵出口到液压缸入口之间的管路损失 PP5.4MPa+0.5MPa=5.9MPa3、确定液压泵的流量qpqpK(qmax)=1.39.632=25.038L/min=4.210-4m3/s(两个缸同时作用)式中K为系统的泄漏系数一般取1.11.3此式中K取1.34、选定液压泵的规格为使液压泵有足的压力储备，所选的泵的额定压力一般要比最大工作压力大2560P（1+0.25）PP=7.375MPa根据表8-4-1 常用液压泵性能对比表 张春阳主编.液压与气动技术.北京：人民交通出版社，2003性能齿轮泵叶片泵轴向柱塞泵径向柱塞泵螺杆泵外啮合内啮合单作用双作用斜盘式斜轴式回转式卧式渐开线摆线压力范围/MPa2.5-251066.3-106.3-287-4016-4010032-1282.5-10最大功率/kw187.216.84534914858346140290容积效率/70-95909060-9085-9590-9790-97959570-95总效率/65-90858555-8565-8580-9080-90909070-85功率重量比中中中小主公大中小中小流量脉动率/11-271-33-1-5142141对污染的敏感性小小小中中大大中小小最高自吸能力kpa50-33.