JW-1200型调速型无极绳绞车的液压调速装置设计【6张CAD图纸+PDF图】
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1111无极绳绞车液压调速装置设计第四章 制定基本方案和绘制液压系统图4.1 系统基本方案制定4.1.1 制定调速方案液压执行元件确定之后，其运动方向和运动速度的控制是拟定液压回路的核心问题。 方向控制用换向阀或逻辑控制单元来实现。对于一般中小流量的液压系统，大多通过换向阀的有机组合实现所要求的动作。对高压大流量的液压系统，现多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。速度控制通过改变液压执行元件输入或输出的流量或者利用密封空间的容积变化来实现。相应的调整方式有节流调速、容积调速以及二者的结合容积节流调速。节流调速一般采用定量泵供油，用流量控制阀改变输入或输出液压执行元件的流量来调节速度。此种调速方式结构简单，由于这种系统必须用节流阀，故效率低，发热量大，多用于功率不大的场合。容积调速是靠改变液压泵或液压马达的排量来达到调速的目的。其优点是没有溢流损失和节流损失，效率较高。但为了散热和补充泄漏，需要有辅助泵。此种调速方式适用于功率大、运动速度高的液压系统。容积节流调速一般是用变量泵供油，用流量控制阀调节输入或输出液压执行元件的流量，并使其供油量与需油量相适应。此种调速回路效率也较高，速度稳定性较好，但其结构比较复杂。 节流调速又分别有进油节流、回油节流和旁路节流三种形式。进油节流起动冲击较小，回油节流常用于有负载荷的场合，旁路节流多用于高速。调速回路一经确定，回路的循环形式也就随之确定了。节流调速一般采用开式循环形式。在开式系统中，液压泵从油箱吸油，压力油流经系统释放能量后，再排回油箱。开式回路结构简单，散热性好，但油箱体积大，容易混入空气。容积调速大多采用闭式循环形式。闭式系统中，液压泵的吸油口直接与执行元件的排油口相通，形成一个封闭的循环回路。其结构紧凑，但散热条件差。4.1.2 制定压力控制方案 液压执行元件工作时，要求系统保持一定的工作压力或在一定压力范围内工作，也有的需要多级或无级连续地调节压力，一般在节流调速系统中，通常由定量泵供油，用溢流阀调节所需压力，并保持恒定。在容积调速系统中，用变量泵供油，用安全阀起安全保护作用。在有些液压系统中，有时需要流量不大的高压油，这时可考虑用增压回路得到高压，而不用单设高压泵。液压执行元件在工作循环中，某段时间不需要供油，而又不便停泵的情况下，需考虑选择卸荷回路。在系统的某个局部，工作压力需低于主油源压力时，要考虑采用减压回路来获得所需的工作压力。4.1.3 制定顺序动作方案 主机各执行机构的顺序动作，根据设备类型不同，有的按固定程序运行，有的则是随机的或人为的。工程机械的操纵机构多为手动，一般用手动的多路换向阀控制。加工机械的各执行机构的顺序动作多采用行程控制，当工作部件移动到一定位置时，通过电气行程开关发出电信号给电磁铁推动电磁阀或直接压下行程阀来控制接续的动作。行程开关安装比较方便，而用行程阀需连接相应的油路，因此只适用于管路联接比较方便的场合。另外还有时间控制、压力控制等。例如液压泵无载启动，经过一段时间，当泵正常运转后，延时继电器发出电信号使卸荷阀关闭，建立起正常的工作压力。压力控制多用在带有液压夹具的机床、挤压机压力机等场合。当某一执行元件完成预定动作时，回路中的压力达到一定的数值，通过压力继电器发出电信号或打开顺序阀使压力油通过，来启动下一个动作。4.1.4 选择液压动力源 液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵。节流调速系统一般用定量泵供油，在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需油量，多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。容积调速系统多数是用变量泵供油，用安全阀限定系统的最高压力。为节省能源提高效率，液压泵的供油量要尽量与系统所需流量相匹配。对在工作循环各阶段中系统所需油量相差较大的情况，一般采用多泵供油或变量泵供油。对长时间所需流量较小的情况，可增设蓄能器做辅助油源。油液的净化装置是液压源中不可缺少的。一般泵的入口要装有粗过滤器，进入系统的油液根据被保护元件的要求，通过相应的精过滤器再次过滤。为防止系统中杂质流回油箱，可在回油路上设置磁性过滤器或其他型式的过滤器。根据液压设备所处环境及对温升的要求，还要考虑加热、冷却等措施。4.2 绘制液压系统图整机的液压系统图由拟定好的控制回路及液压源组合而成。各回路相互组合时要去掉重复多余的元件，力求系统结构简单。注意各元件间的联锁关系，避免误动作发生。要尽量减少能量损失环节。提高系统的工作效率。为便于液压系统的维护和监测，在系统中的主要路段要装设必要的检测元件（如压力表、温度计等）。大型设备的关键部位，要附设备用件，以便意外事件发生时能迅速更换，保证主要连续工作。各液压元件尽量采用国产标准件，在图中要按国家标准规定的液压元件职能符号的常态位置绘制。对于自行设计的非标准元件可用结构原理图绘制。系统图中应注明各液压执行元件的名称和动作，注明各液压元件的序号以及各电磁铁的代号，并附有电磁铁、行程阀及其他控制元件的动作表。绘制出液压原理图如下本系统采用液压换向阀调速，通过外部压力控制M型三位四通换向阀的移动位置来控制方向阀的流量开度，如左图调速过程中具有旁路或回路节流的调速特性，这种调速方案相比调速阀调速，能使用于功率较大速度稳定性要求不高的机械，相比容积调速系统更简单安装维护更方便，开始系统散热更好，目前在大型工程机械中，运用已越来越广泛。第五章 液压元件的选择5.1 液压泵的选择已知无极绳绞车所用电机为功率55KW-6极电机，根据电机功率知液压泵驱动功率应小于55千瓦，且接近电机功率的泵。有液压系统原理图知系统需要两个泵提供动力，且系统工作压力为16兆帕。系统最大压力16.5兆帕。由上述条件在实用液压技术手册里选取泵，为使液压泵有一定压力储备，所选液压泵的额定压力一般要比最大工作压力大2560。选得PEED-4131070022型柱销式叶片泵具体参数如下：排量（mlr）额定压力（MPa）输出流量（Lmin）驱动功率（kw）转速范围（rmin）前泵后泵前泵后泵前泵后泵前泵后泵800250069.921.62121912341135.2 液压马达的选取5.2.1 确定液压马达的流量式中 K系统泄漏系数，一般取K=1.11.3 取K=1.1 液压泵的输出流量 =91Lmin5.2.2 确定液压马达扭矩绞车驱动扭矩为37.7N.m减速器常用单级传动比为36 机械效率0.955.2.3 计算液压马达的排量式中 T液压马达转矩载 液压马达进出口压力差5.2.4 选定液压马达选取排量小的低速运转更稳定。选得1QJM21-0.5型径向球塞马达，基本参数如下表排量(Lr)压力（MPa）转速范围（rmin）额定输出扭矩（N.m）最大功率(W)额定尖峰0.46916252320117514.35.3 液压阀的选择（1）阀的规格根据系统的工作压力和实际通过该阀的最大流量，选择有定型产品的阀件。溢流阀按液压泵的最大流量选取；选择节流阀和调速阀时，要考虑最小稳定流量应满足执行机构最低稳定速度的要求。控制阀的流量一般要选得比实际通过的流量大一些，必要时也允许有 20%以内的短时间过流量。（2）阀的型式按安装和操作方式选择。5.4 蓄能器的选择根据蓄能器在液压系统中的功用，确定其类型和主要参数。（1） 液压执行元件短时间快速运动，由蓄能器来补充供油其有效工作容积为式中 l液压缸行程（m）；K油液损失系数，一般取 K=1.2；A液压缸有效作用面积（m ）液压泵流量（m /s）t动作时间（s）（2） 蓄能器作应急能源其有效工作容积为：式中 要求应急液压缸总的工作容积（）有效工作容积算出后，根据有关蓄能器的相应计算公式，求出蓄能器的容积，再根据其他性能要求，即可确定所需蓄能器。5.5 管道尺寸的确定（1）管道内径计算式中 通过管道内的流量管内允许流速（m/s），见表下表。允许流速推荐值管 道推荐流速(ms)液压泵吸油管道0.51.5,一般常取1以下液压系统压油管道36，压力高，管道短，粘度小取大值液压系统回油管道1.52.6计算出内径 d 后，按标准系列选取相应的管子。管 道计算管内径（m）选用管内经(mm)液压前泵吸油管道0.03440液压主系统压油管道0.01720液压主系统回油管道0.01515液压后泵吸油管道0.01720液压控制系统压油管道0.008510液压控制系统回油管道0.00758（2）管道壁厚 的计算式中 p管道内最高工作压力（Pa）；d管道内径（m）； 管 道 材 料 的 许 用 应 力（Pa），=管道材料的抗拉强度（Pa）；n安全系数，对钢管来说，p7MPa 时，取 n=8；p17.5MPa 时，取 n=6；p17.5MPa 时，取 n=4。根据计算结果和内径压力选出管壁厚管 道选用管壁厚(mm)液压前泵吸油管道4.5液压主系统压油管道2.5液压主系统回油管道2液压后泵吸油管道2.5液压控制系统压油管道1.6液压控制系统回油管道1.65.6 油箱容量的确定初始设计时
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