混凝土搅拌运输车毕业设计1

哈尔滨铁道职业技术学院毕业设计1哈尔滨铁道职业技术学院毕业设计毕业题目水泥混凝土搅拌输送车液压传动系统设计学生指导教师专业工程机械班级机械班2011年4月哈尔滨铁道职业技术学院毕业设计2水泥混凝土搅拌输送车液压传动系统设计摘要文章介绍液压传动技术是现代工程机械中应由非常广泛。由的设备时利用它能传递大的动力、结构简单、体积小、重量轻的优点，如工程机械、矿山机械、冶金机械等；有的设备时利用它操纵方便，能较容易地实现较复杂工作循环的优点，如各类金属切削机床、轻工机械、运输机械、军工机械、各类装载机等。关键词液压传动技术概论；典型液压系统分析；水泥混凝土搅拌输送车液压传动。哈尔滨铁道职业技术学院毕业设计3目录摘要1绪论11液压与气动技术的发展52液压技术概论621液压技术结构组成与工作原理622液压传动系统以液体作为工作介质623液压传动的定义624液压与传动的主要特点6241液压传动的优点6242液压传动的主要缺点73液压系统的应用领域83液压传动在机械行业中的应用832静液压传动装置的应用84选题计算1041搅拌车工况特点分析10411加料工序10412运料工序10415空筒返回10414卸料工序10413换向工序1042驱动方案的选择1043搅拌功率的计算说明12431满载驱动阻力矩的确定12432满载搅拌功率的确定1244液压系统主要参数的确定13441减速机的选取13442初选系统压力13哈尔滨铁道职业技术学院毕业设计4443马达的选取及功率、扭矩校核13444确定系统实际工作压力14445液压泵的选取及功率、扭矩校核1445结语452整个传动系统扭矩流程15451整个传动系统功率流程15453整个传动系统的设计和液压元件155液压系统最新发展状况1651国外液压系统的发展16512国外工程机械主要配套件的基本情况166结论61远程液压传动系统的发展1761系统的体系结构1862系统的工作流程18参考文献附录致谢哈尔滨铁道职业技术学院毕业设计5水泥混凝土搅拌输送车液压传动毕业设计1绪论11液压技术的发展相对于机械传动，液压传动技术起步较晚。自18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，液压传动技术只有二三百年的历史，直到20世纪30年代才普遍地用于起重机、机床及工程机械。第二次世界大战期间，出现了由响应迅速、精度高的液压控制机构装备的各种军事武器。第二次世界大战结束后，液压技术迅速转向民用工业，不断应用于各种自动化机械及自动生产线，从而使它在机械制造、工程机械、农业机械、汽车制造等行业广泛得到推广。我国的液压工业开始于20世纪50年代，液压元件最初应用于机床和锻压设备。60年代获得较大发展，已渗透到各个工业部门，在机床、工程机械、冶金、农业机械、汽车、船舶、航空、石油以及军工等工业中都得到了普遍的应用。当前液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声、低能耗、长寿命、高度集成化等方向发展。同时，新元件的应用、系统计算机辅助设计、计算机仿真和优化、微机控制等工作，也取得了显著成果。目前，我国的液压件已从低压到高压形成系列，并生产出许多新型元件，如插装式锥阀、电液比例阀、电液伺服阀、电业数字控制阀等。我国机械工业在认真消化、推广国外引进的先进液压技术的同时，大力研制、开发国产液压件新产品，加强产品质量可靠性和新技术应用的研究，积极采用国际标准，合理调整产品结构，对一些性能差而且不符合国家标准的液压件产品，采用逐步淘汰的措施。由此可见，随着科学技术的迅速发展，液压技术将获得进一步发展，在各种机械设备上的应用将更加广泛液压的能量损失包括个元件中运动见的摩擦损失、泄露损失、溢流损失、节流损失、输入和输出功率不匹配的无功损失几方面。节能是液压技术的重要课题之一，随着节能和环保的要求日益高涨，有效活用能源和降低噪声已成为液压行业的重要目标。小型化、微型化和系列化时起重要的发展方向。哈尔滨铁道职业技术学院毕业设计62液压技术概论21液压技术结构组成与工作原理工作原理如下电动机驱动液压泵经滤油器从油箱中吸油，油液被加压后,从泵的输出口输入管路。油液经开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸，推动活塞而使工作台左右移动。液压缸里的油液经换向阀和回油管排回油箱。工作台的移动速度是通过节流阀来调节的。当节流阀开大时，进入液压缸的油量增多，工作台的移动速度增大；当节流阀关小时，进入液压缸的油量减少，工作台的移动速度减少。由此可见，速度是由油量决定的。22液压传动装置组成（1）液压动力元件把机械能转换成液体压力能的元件，如液压泵。（2）液压执行元件把液体压力转换成机械能的元件，如液压缸、液压马达等。（3）液压控制元件通过对液体的方向、压力、流体的控制，来实现对执行元件的运动方向、作用力、速度等的控制的元件，如换向阀、减压阀等。（4）液压辅助元件上述3个组成部分以外的其他元件，如管道、管接头、油箱、过滤器等。23液压传动的定义一部完整的机器是由原动机、传动机构及控制部分、工作机含辅助装置组成。原动机包括电动机、内燃机等。工作机即完成该机器之工作任务的直接工作部分，如剪床的剪刀，车床的刀架、车刀、卡盘等。由于原动机的功率和转速变化范围有限，为了适应工作机的工作力和工作速度变化范围较宽，以及其它操纵性能的要求，在原动机和工作机之间设置了传动机构，其作用是把原动机输出功率经过变换后传递给工作机。传动机构通常分为机械传动、电气传动和流体传动机构。流体传动是以流体为工作介质进行能量转换、传递和控制的传动。它包括液压传动、液力传动和气压传动。液压传动和液力传动均是以液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式。液压传动主要是利用液体的压力能来传递能量；而液力传动则主要是利用液体的动能来传递能量。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、石油化哈尔滨铁道职业技术学院毕业设计7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。24液压传动的主要特点241液压传动的优点与机械传动、电气传动相比，液压传动具有以下优点（1）液压传动的各种元件，可根据需要方便、灵活地来布置。（2）重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快。（3）操纵控制方便，可实现大范围的无级调速调速范围大20001。（4）可自动实现过载保护。（5）相对运动面可自行润滑，使用寿命长（6）容易实现直线运动，容易实现机器的自动化。当采用电液联合控制后，不仅可实现更高程度的自动化控制过程，而且可以实现遥控。（7）由于液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，所以液压系统的设计、制造和使用都比较方便液压元件排列布置以具有较大的机动性242液压传动的主要缺点1由于流体流动的阻力损失和泄露较大，所以效率低。（2）容易造成环境污染，还可能引起火灾和爆炸事故。（3）工作性能易受温度变化的影响，不宜在很高或很低的温度条件下工作。（4）液压元件的制造精度要求较高，价格较贵。（5）液压系统故障的诊断比较困难，因此对维修人员提出更高的要求，即需要系统的掌握液压传动的理论知识，液压具有一定的实践经验6）随之，高压、高速、高效率和大流量化，液压元件和系统的噪声日益增大，这也是需要解决的问题总而言之，液压传动的优点是突出的，随着科学技术的进步，液压传动的缺点将得到克服，液压传动将日益完善，液压技术与电子技术及其它传动方式的结合更是前途无量。哈尔滨铁道职业技术学院毕业设计83、液压系统的应用领域3液压传动在机械行业中的应用机床工业磨床、铣床、刨床、拉床、压力机、自动机床、组合机床、数控机床、加工中心等工程机械挖掘机、装载机、推土机等汽车工业自卸式汽车、平板车、高空作业车等农业机械联合收割机的控制系统、拖拉机的悬挂装置等轻工机械打包机、注塑机、校直机、橡胶硫化机、造纸机等冶金机械电炉控制系统、轧钢机控制系统等起重运输机械起重机、叉车、装卸机械、液压千斤顶等矿山机械开采机、提升机、液压支架等建筑机械打桩机、平地机等船舶港口机械起货机、锚机、舵机等铸造机械砂型压实机、加料机、压铸机等32静液压传动装置的应用静液压传动由于具有无级变速，调速范围宽，可以实现恒扭或恒功率调速，容易实现电控等优点，在工程机械中具有良好的应用前景。但是在铲土运输机械和起重机械中作为主要传动就用却很少，其主要问题是在于国内液压元件质量差，而国外的液压元件价格又太高，会造成主同成本过高。90年代以来，国内已引进了德国林德公司静液压叉车，以及利勃海尔公司静液压推土机的装载机，但在国内市场所占份额很小。从国内工程机械市场的实际出发，本文对静液压传动在国内的推广应用提出探讨性的意见如下（1）静液压传动叉车在发达国家已经被广泛采用，由于国内部分仓库、码头和工厂等使用部门对叉车的机动性能（尤其是低速性能）、噪声已经有较高的要求，因此这些部门正在成为国内静液压叉车用户。国内叉车和液压元件生产企业应该看到静液压叉车的良好前景，联合研究开发适合我国国情的叉车静液压系统，提供能先进，工作可靠，价格适中的产品。也可以采用与国际静液压元件制造公司联合开发的方式，加快开发的速度。（2）中小型多功能工程机械由于具有挖掘，装载，叉车和起重等多功能，在发达国家已经得到了广泛的应用。随着我国经济建设尤其是城市建设的发展，中小型多功能工程机哈尔滨铁道职业技术学院毕业设计9械也将在我国推广应用，而它们无疑将首先采用静液压传动作为其主要传动装置。国内工程机械企业应该看到中小型多功能工程机械的发前景，联合国内外静液压元件生产企业共同开展对它们的研究开发，以促进中小型多功能工程机械在我国的发展。（3）在国内大型铲土运输和起重机械中，由于配套的静液压与电子控制元件的技术难度大，价格太高，在国内用户中难以接受。因此，在我国暂时不宜将静液压传动研究开发的重点放在与大型铲土运输和起重机械配套上，而应将重点放在上述两类工程机械上。哈尔滨铁道职业技术学院毕业设计104选题计算41搅拌车工况特点分析混凝土搅拌输送车搅拌筒的驱动负载主要是扭矩。根据8M3搅拌输送车的实际工况，笔者绘制了搅拌筒扭矩随时间的变化情况，如图1所示。411（图1）加料工序搅拌筒以14R/MIN正转，在大约10MIN的加料时间里，搅拌筒的驱动力矩随着混凝土不断被加入而逐渐增大，在混凝土将加满时，力矩反而略有下降。412运料工序在运输途中，搅拌输送车在行驶状态，搅拌筒同时作3R/MIN的正向转动，在整个运程内，拌筒驱动力矩保持稳定。413换向工序在卸料地点，搅拌输送车停驶，搅拌筒从运拌状态制动，转入14R/MIN的反转卸料工况，搅拌筒的驱动力矩在反转开始的极短时间内陡然上升，然后迅速跌落下来。414卸料工序搅拌筒继续以14R/MIN的速度反转，驱动力矩随混凝土的卸出而逐渐下降。415空筒返回搅拌筒内加入适量清水，返程行驶中搅拌筒作3R/MIN的反向转动，对其进行清洗，到达混凝土搅拌站，排出污水，准备下一个循环。从此曲线可以看出，在搅拌筒的工作循环中，其满载在反转卸料工序的开始时有峰值，这是因为搅拌筒满载驱动，附加有惯性阻力矩的原因。而搅拌筒在稳定工况下的载荷值并不大，由此，应以运料工序中的稳定搅拌为计算工况，最后在计算驱动功率时乘上一个安全系数，以考虑峰值的影响。哈尔滨铁道职业技术学院毕业设计1142驱动方案的选择混凝土搅拌运输车液压系统只完成一个动作，即搅拌筒的旋转。通过搅拌筒的正反转以及转速的变化，来完成进料、搅拌、搅动、出料工况。目前，国内外生产的混凝土搅拌输送车，拌筒驱动装置大都采用液压机械混合式，由以下几部分组成。其特点是通过液压传动部分，对系统控制和调速，利用机械传动部分减速。液压系统驱动形式的选择由于开式系统的能耗大，不经济，且液压油中容易混入空气，导致振动与噪音，因而使用寿命较短，目前这类系统已逐步被淘汰。考虑到搅拌筒旋转功率大，并综合节能、控制方便等因素，采用闭式系统是合理的，它结构紧凑、油箱体积小、工作稳定，只要保证散热系统可靠工作即可。搅拌筒传动通过取力器（PTO）直接从汽车发动机飞轮上获取动力（液压泵转速约等于发动机转速），用变量柱塞泵和定量马达组成闭式液压回路，通过与搅拌筒接合的减速机，带动搅拌筒转动，搅拌筒转速的改变是通过调节液压泵斜盘的角度来实现的。图2为拟定的混凝土搅拌输送车液压传动系统原理图。哈尔滨铁道职业技术学院毕业设计1243搅拌功率的计算说明431满载驱动阻力矩的确定因混凝土在搅拌筒内的运动状态比较复杂，目前尚无统一实用的计算方法，笔者从数理统计的角度对收集的一些试验数据进行分析、处理，推导出了搅拌阻力矩与搅拌容积关系的经验公式。搅拌筒驱动阻力矩与搅拌筒搅拌容量的数据见表1与图3。由图3易知，其接近一条直线，因此可设想MC0C1V式中M搅拌筒驱动力矩，NM；V搅拌筒装载容量，M3。求其最小二乘拟合式即M27646433636V将设计参数搅拌容积（V8）带入上式，得M4545452NM因而，可以看出，搅拌车在满载情况下的搅拌阻力矩是比较大的。哈尔滨铁道职业技术学院毕业设计13432满载搅拌功率的确定NEMAX（2NM）/（601000）式中NEMAX搅拌筒驱动功率，KW；N搅拌筒最大转速，14R/MIN；M搅拌筒驱动扭矩，NMNEMAX（2144545452）/（601000）212KW44液压系统主要参数的确定441减速机的选取根据上述计算所得搅拌筒驱动阻力矩，并考虑到搅拌筒需有一定的扭矩裕度，故选取意大利PROMEC公司生产的PMB7CP减速机，其最大驱动扭矩为70000NM，减速比为1291。442初选系统压力根据液压马达输出轴的最大扭矩并综合考虑系统性、可靠性、安全性等条件，初步选定液压系统最高工作压力为30MPA。443马达的选取及功率、扭矩校核由减速机的选取可知根据公司提供的资料，可以选取MF89马达，排量为89ML/R，最高转速为2600R/MIN。马达功率校核哈尔滨铁道职业技术学院毕业设计14P（QDPNT）/600式中Q输入流量，L/MIN；DP马达压降，取30MPA；NT总效率，取09。P（891807430009）/600724KW马达扭矩校核M（159VGDPNMH）/100式中VG排量，ML/R；DP马达压降，取30MPA；NMH机械效率，取095。1004033NM444确定系统实际工作压力445液压泵的选取及功率、扭矩校核确定液压泵的最大工作压力，液压泵的工作力由负载的性质决定。式中PM液压马达最大工作压力，取最大值276MPA；液压泵出口到液压马达进口之间的沿程损失和局部损失之和，取05MPA确定液压泵的流量Q，液压泵的流量按液压马达的最大工作流量和泄漏量来确定。哈尔滨铁道职业技术学院毕业设计15选取公司的PV89液压泵，排量为89ML/R，最高转速为2600R/MIN。液压泵功率校核P（QPDP）/（600NT）（1681300）/（60009）934KW液压泵扭矩校核M（159VGDP）/（100NMH）4469NM45结语451从整个传动系统功率流程来看，发动机液压泵（934KW）液压马达（724KW）搅拌筒（212KW，功率依次递减，能够满足系统各元件的功率要求。452从整个传动系统扭矩流程来看，发动机液压泵（4669NM）液压马达（4033NM）搅拌筒（3521NM），扭矩依次递减，同样也是满足系统要求的。453由此看来，我们对整个传动系统的设计和液压元件的选型是正确的、合理的。不同搅拌容量的水泥混凝土搅拌输送车的液压传动系统的设计可以参照上述8M3搅拌车设计。哈尔滨铁道职业技术学院毕业设计165液压系统最新发展状况51国外液压系统的发展工程机械主要配套件有动力元件、传动元件、液压元件及电气元件等。目前工程机械动力元件基本上都用内燃式柴油发动机简称柴油机；传动分机械传动、液力机械传动、静液压传动、电传动等。但目前工程机械用得最多、最普遍的为液力机械传动及静液压传动。整个传动系统还包括传动轴、驱动桥等。静液压传动有多种结构形式，有的有传动轴、驱动桥，有的没有，视情况而定；液压元件主要有缸、泵、阀、密封件及液压附件等。静液压元件的泵主要是变量泵、马达变量与定量，以及相应的减速机等；电气元件以前对工程机械的影响还并不大，最早的工程机械电气系统，主要是起动电路及照明电路，系统及元件都非常简单，起动可以用拖起动，白天干活不用照明，因此，这两个电路系统出了故障也能勉强维持工作。但工程机械发展到今天，电气系统及电气元件已经成了工程机械一个非常关键的部分，可以说今天的绝大多数工程机械，电气系统出了故障根本就不能工作，有的甚至寸步难行，等于一堆废钢铁。因此电气系统、电器元件目前也是工程机械最关键最主要的配套件之一。主要电器元件除传统的元件外，还有各种传感器，各种控制元件及微处理机等等。下面就国际上这些工程机械主要配套件的基本情况及发展趋势谈谈看法。512国外工程机械主要配套件的基本情况目前国外工程机械主要配套件大多数都生产历史悠久，技术成熟、供应充足，生产集中度高，品牌效应突出。配套件的发展随主机的发展而发展，同时配套件自身的发展反过来又促进主机的发展。目前国外工程机械配套件的发展形势好过主机的发展形势。目前国外工程机械配套件的发展形势比较好。近些年来国外工程机械有一种发展趋势，主机制造企业逐步向组装企业方向发展，配套件逐步由供应商来提供。比如世界上实力最强的主机制造企业美国的卡特彼勒CATERPILLAR、凯斯CASE、日本的小松KOMATSU、瑞典的沃尔沃VOLVO等世界上这些大型的工程机械主机制造企业，其配套件的配套能力也是非常强的，它们的配套件外配的数量也是在逐年大幅度地增长，一些中小工程机械企业就更是如此，配套件逐步主要由零部件制造企业来提供。这样做有几大好处，主机企业可集中精力把自己的主机产品作好，减少配套件完全由主机企业自己来承担的风险，而配套件企业作得更强更大，有能力迅速提高配套件的质量、技术水平，同时能为主机企业提供更多的新产品，这样更容易促进主哈尔滨铁道职业技术学院毕业设计17机产品的发展。国外工程机械主机企业从1988年达850亿美元的销售额以来，基本上没有多大变化，而相反这些年来配套件从150亿美元，增长到1000亿美元，增幅是相当大的。因此，国外工程机械配套件这些年来得到了快速发展。国外工程机械配套件生产历史悠久、技术成熟、品种齐全，完全能满足各种工程机械的配套需求国外许多工程机械主要配套件企业都有50年，甚至100年以上的发展历史，企业的规模都相对较大，技术十分成熟，品种也非常齐全，几乎应有尽有。比如目前世界上生产密封件及减振器最大的企业，德国的弗罗伊登贝克FREUDENBERG公司，成立于1849年，生产密封件及减振器已有100多年历史，其品种应有尽有，从技术上、品种上完全能满足液压行业对密封件及密封技术的要求。同时还不断推出新的密封材料及新的密封结构，推动液压密封技术不断向更高技术水平发展。目前世界上最大的中大型发动机制造企业，美国的康明斯CUMMINS发动机制造公司，成立于1919年，也几乎有近100年的历史。373KW50马力以上的柴油机可以全方位为各种工程机械，甚至所有需要柴油机动力的各种机械配套，在技术上可以完全满足最苛刻的欧II、欧III排放标准，甚至可以达到欧IV、欧V排放标准。在流体产品领域内，目前世界上最大的流体产品主要是液压件、密封件及液压附件等制造企业，美国的派克PARKET公司，成立于1918年，也有近100年历史，可以提供品种齐全的、高技术水平的液压件、密封件及所有的液压附件。目前世界上最大的用于静液压系统的变量液压元件制造企业，德国的博士力士乐公司，已有200多年的历史，从1953年开始全面制造液压元件，也有50年以上历史。其最具特色的产品是用于静液压传动的变量系统液压元件，无论是斜盘式或斜轴式，闭式泵控或开式阀控系统液压元件品种都非常齐全，能为各种需要静液压系统元件的工程机械整个系统成套配套。还有世界上最大的传动部件制造企业，德国的ZF公司，成立于1915年，也有近100年历史，能为各种工程机械提供品种齐全的传动部件。在电气配套件方面，世界最大的德国西门子电气公司，以及日本的东芝公司、川崎公司、德国的博士BOSE公司等，都有50年以上，甚至100年以上的悠久历史，能满足工程机械各种高技术水平的电气系统和电气元件的要求。哈尔滨铁道职业技术学院毕业设计186结论在科学技术迅猛发展的今天，计算机技术、网络技术、通信技术等现代化信息技术正对人类的生产生活产生着前所未有的影响。这些信息技术的进步，为今后制造业的发展，设计方法与制造技术模式的改变指明了方向，为数字化设计资源与制造资源的远程共享，进一步提高产品开发效率奠定了基础。这一点已经引起了学术界的广泛关注，并且有很多科研学者已经投入到了这方面的研究。目前在液压领域中，特别是中小企业在进行液压传动系统的设计时，存在着零部件种类繁多、系统集成复杂、参考资料缺乏等一系列困难，而远程设计服务可以解决这些问题。为减轻液压设计人员的工作负担，实现现代化设计模式的转变以及设计资源、技术资源和产品信息的共享，本文提出了建立基于WEB的远程液压传动系统设计的新模式。61系统的体系结构基于WEB的远程液压传动设计系统采用BS浏览器服务器模式的体系结构，服务器端上存放了所有与设计计算相关的应用程序，以及用户信息数据库、产品信息数据库与专家知识数据库等。用户在使用该设计系统时，只要客户端具备上网功能即安装了IE浏览器并接通网络即可访问使用。这样的体系结构具有它独特的优势克服了传统单机版应用程序只能单机操作的局限性，实现了设计与技术资源的跨区域、跨平台共享，使设计人员的工作变得简单方便，提高了工作效率。62系统的工作流程用户在客户端启动IE浏览器进入系统初始界面，这里提供了关于远程液压传动设计系统的介绍。如果用户想提交设计任务，则可以注册并填人相关信息，然后登录进入操作页面。首先，用户要选择一种工作模式过程全自动化智能处理模式或人机交互模式。这两种模式的主要区别在于用户选择前者时，只要在一开始提交设计的任务要求、基本参数以及设计计算过程中需要用到的一些参数即可，其余的工作都由系统自动完成，直到最后生成设计方案供用户审核；而后者，就是指系统在分析、计算过程中每次需要选择参数或方案的时候，都要询问用户的意见，由用户来做出选择。如果提供的众多参数或方案中没有用户满意的，或用户自己有特殊要求，可以自行指定。因此，该工作模式适合于高级用户或有特殊要求的用户使用。用户便可按照所选工作模式的流程来完成设计工作。哈尔滨铁道职业技术学院毕业设计19参考文献1群生机械工业出版社2001年8月2黎启柏冶金工业出版社2000年8月3编委会机械工业出版社2007年3月4机械设计手册液压传动与控制机械工业出版社2007年3月5时彦林液压传动化学工业出版社2006年1月6张利平液压传动系统及设计化学工业出版社2005年8月哈尔滨铁道职业技术学院毕业设计20附录使用液压系统要注意的问题1