液压系统设计1说明书

1、 第 1 页课程设计任务书一、课程设计（论文）题目JDY500 混凝土搅拌机设计-液压系统I二、课程设计（论文）应达到的目的培养个人独立分析问题、解决问题的能力，并初步建立“系统设计”的思想；训练学生应用手册和标准、查阅文献资料及撰写科技论文的能力；了解并掌握 UG 软件的建模、工程制图、运动仿真等模块；学习混凝土机械的主要零部件的功能及设计计算方法。三、课程设计内容上料部分、倾翻部分的设计计算液压缸的设计计算液压泵，电机，液压阀，液压管件，液压油箱的选择四、主要技术参数出料容量 500 L进料容量 800 L工作周期 72 s 第 2 页摘 要 JDY500 型单卧轴式强制式搅拌机是随着混凝

2、土施工工艺的改进而发展起来的新型机。强制式单卧轴搅拌机兼有自落式和强制式两种机型的特点，即搅拌质量好、生产效率高耗能低，不仅能搅拌干硬性、塑性或低流动性混凝土，还可以搅拌轻骨料混凝土、砂浆或硅酸盐等物料。上料系统采用液压缸及增速滑轮组机构，它是以液压缸活塞的伸缩，通过滑轮组牵引联结在料斗上的钢丝绳来实现的，料斗沿上料架上升的高度有液压缸活塞的行程决定。该系统结构简单、操作自由方便，减少了机械上料系统带来的冲击，使料斗运行平稳，并解决了料斗上下限位问题.卸料系统采用液压倾翻卸料机构。利用卸料液压缸活塞的伸缩倾翻搅拌筒卸料，搅拌筒的倾翻角度由液压缸的行程来决定。该机构具有机械式倾翻所无法比拟的良好

3、使用性能，可针对不同混凝土的运输工具，完成一次卸料或分批卸料，操作自如方便，并解决了搅拌筒卸料时的限位问题。关键词：混凝土搅拌机；液压系统；液压缸；油箱； 第 3 页AbstractAbstractWith the improvement and construction technology to develop a new type of aircraft.JDY500single spot Coaxial compulsory concrete mixer come forth. Compulsory single horizontal axis mixer-style have bot

4、h compulsory and the characteristics of the two models, namely mixing good quality and high production efficiency of low energy-consuming，can not only stir dry hard, plastic or low mobility of concrete, can also stir light Aggregate concrete, mortar or Portland, and other materials.Coaxial-lying mai

5、nly compose by mixing concrete mixer device, stirring drive system, feeding system, discharge systems, electrical control system and the water supply system. Transmission system is divided into two parts which are stirring drive and hydraulic transmission, Stirring drive which is motor torque output

6、 through belt drive, and then after two gear reducer which reached to the stirring shaft couplings, stirring rotation axis achieve concrete mixing. Hydraulic transmission is the use of hydraulic systems to achieve carrying materials and unloading materials，to achieve workers lower operating in labor

7、 intensity. JDY500-mixer that is taking stirring drive system, hydraulic systems and other devices installed in a certain location on the mixer rack, and realization of the purpose of mixing machines in the ultimate.Keywords：Concrete mixer；Hydraulic system；Hydraulic cylinder；tank 第 4 页目录第 5 章 JDY500

8、 搅拌机液压系统的设计.(4)5.1 上料部分计算.(5)5.1.1 计算上料料重.(5)5.1.2 料斗重.(5)5.1.3 上料部分受力分析.(6)5.2 倾翻部分计算.(6)5.3 液压系统的优化改进.(7)5.3.1 液压系统的工作原理.(8)5.3.2 上料回程时工作状况分析计算.(8)5.3.3 液压系统的改进.(9)5.4 液压泵的选择.(10)5.5 液压电机的选择.(11)5.6 液压缸的设计计算.(12)5.6.1 提升液压缸的设计计算：.(12)5.6.2 倾翻液压缸设计及计算：.(13)5.6.3 液压缸的选取.(13)5.7 液压管件的选择.(14)5.7.1 提升液

9、压管件的选择.(15)5.7.2 倾翻液压缸管件选择.(16)5.8 液压油箱的选择.(17)5.9 液压阀的选择.(18)6.致谢 .(19)7.参考文献.(20)8.结论.(21) 第 5 页5.1 上料部分计算 5.1.1 上料料重计算进料容量，出料容量1800VL2500VL 上料料重 33122.45 10500 109.812005GVgN混 其中式中：混凝土密度 重力加速度混g=，取=2.45 混31.82.45 / t m混3/ t m 5.1.2 料斗重这里采用近似计算 第 6 页2313110 5 35 5 215 10525 1052102222S 2221505025

10、4.33 15 4.3310373.2 10Scm设上料斗的壁厚 h=0.5cm 373.2 0.5 7.8145.55MShkg 钢钢其中：钢材的密度，取钢37.8 /g cm钢从安全角度考虑 取 200Mkg钢 200 9.81960GN钢所以料斗和料总重： G总 112005 196013965GGGN总钢 5.1.3 上料部分受力分析 N111530.813965sinaGFs总 )(83796 . 013965cosGFNNa总 ）（摩擦N27930.213965fFFN其中：摩擦系数 ，查机械设计课f程设计表 4.2-6，但由于料斗与上料0.15f 导轨相对运动是滚动形式，摩擦系数

11、不大，考虑到工作情况，取。0.2f 第 7 页 ）（摩擦N13946279311153FFFs考虑到其他配重及摩擦力，取 15000FN由于使用液压驱动，受到液压杆伸长和速度的限制，这里考虑使用动滑轮组来达到提速和增加料斗行程的方式。选用 8 倍增速作用，则液压杆的理论推力 ）（理N120000815000F 5.2 倾翻部分计算 搅拌筒与混凝土的总重量： GGG混总搅)(103. 022 . 114. 302. 0536. 12 . 114. 301. 0202. 001. 0322mDDlV搅)4 .803103. 0108 . 739mVM（搅钢搅考虑搅拌轴和其它部件，取1000Mkg搅

12、则 9800GM gN搅搅 9800 1200521805GGGN混总搅FGf总推其中：摩擦系数，查机械设计课程设计 ，搅拌机轴肩与支座是f脂润滑，取。0.1 0.15f 0.15f 21805 0.153270.75FGfN总推易知FF理推 第 8 页5.3 液压系统的优化改进5.3.1 液压系统的工作原理液压系统由齿轮泵、油箱、液压缸、多路电磁换向阀、单向节流阀、先导式溢流阀、耐油橡胶臂等组成。齿轮泵由电机驱动通过多路等换向问改变供油路线。将油箱内的液压油送入提升或倾翻油缸的上腔或下腔使料斗上升或下降或使搅拌筒倾翻或复位。液压原理图如下： 在这一系统中, 料斗上料和回程的速度都是由液压泵的

13、流量决定, 为了加快上料斗回程速度, 提高工作效率, 降低液压系统的成本, 经过对搅拌机上料 第 9 页斗回程时工作状况的分析计算, 我们对液压系统进行优化改进。5.3.2 上料回程时工作状况分析计算由前面计算得，料斗对钢丝绳的拉力为：）（）（。总。总N142053cos15. 0-53sin200053fcosG-sin53GT为了减少油缸的行程和提高料斗的运行速度, 提升油缸使用了一个放大倍数为6的增速滑轮组, 当由料斗自重拉动油缸回程时, 这个增速滑轮组相当于8倍的省力滑轮组。此料斗对油缸的拉力为:）（N1136014208T8T上料回程时的各种阻力为：密摩惯回PPPPP其中：-回程阻力

14、，当油流回油箱时，=0回P回P -油缸在起制动、换向时的惯性力, 本机的油缸工况可取=0惯P惯P -油缸滑轮组的滚动摩擦阻力, 约为1000N摩P -液压缸密封圈的摩擦阻力, 约为1470N密P P=0+0+1000+1470=2470N, TP. 5.3.3 液压系统的改进由以上计算结果可知, 不需要提升油缸提供回程压力, 料斗靠自重完全可以回程。在改进后的油路系统中, 倾翻油缸的控制油路跟改进前的油路是完全一样的, 而提升油缸的控制油路在多路换向阀处作了改变, 并把提升油缸B端的高压油管用一根通气管代替, 通气管出口接到油箱上部, 保证油缸回程吸气时吸人洁净的空气。 当电磁换向阀1YA得电

15、，压力油由换向阀和高压油管在A端注入提升缸左 第 10 页端，右腔空气经B口由气管排出，油缸推动料斗上升。 当电磁换向阀2YA得电，在料斗自重拉力T的作用下, 液压缸活塞杆回缩, 左腔的液压油经A口、油管、多路阀排回油箱,同时溢流阀打开, 液压泵的供油由溢流阀卸回油箱, 料斗由上料架顶端快速滑落回底端返回到装料位置。回落速度由单向节流阀的开口决定。 本机的液压系统做了以上的改进后, 可少使用一条高压油管, 降低成本一百多元, 当料斗回程时, 滋流阀起卸荷阀的作用, 使油泵卸荷, 降低功率损失和系统发热, 同时料斗在自身重力的作用返回装料位置, 返回速度不受油泵供油量的影响, 加快了料斗的回程速

16、度, 提高了生产效率。5.4液压泵的选择液压缸主要参数的确定：1.上升液压缸内径 D 的计算 14DFP其中：F负载 FF理 液压缸的工作压力， （该液压部分属于工程机械的辅助机构，工作1P压力，取）10 16aPMP116aPMP则 ）（mm7 .97161200004D查机械设计师手册（下） 得，取液压缸的内径）（mm100D 2.流量的计算考虑搅拌机的工作周期，取活塞外推速度72Ts10.05/vm s 则 14qDv214D vq其中： 液压缸的流量q 活塞外推速度1v 第 11 页 D液压缸内径 ）（s/L3925. 0450100q2考虑到成本及实际应用场合，拟选用 CBF-E10

17、 型齿轮泵:基本参数如下：理论排量1mL r压力aMP转速1minr额定 最高额定最高 101620250030005.5 液压电机的选择确定液压泵的驱动功率：由 P=Pp*Qp/P 式中 pp液压泵的最大工作压力（Mpa） ； QP液压泵的流量（m3/s） ；P液压泵的总效率，参考下表液压泵类型齿轮泵螺杆泵叶片泵柱塞泵总效率0.70.850.650.800.600.750.800.85液压缸在整个工作循环中的最大工作压力为 20Mpa，根据经验取进油路上的压力损失为 0.8Mpa，则）（kW8125. 98 . 03925. 01020p6查手册，选用 Y160L6 型三相异步电动机。三相异

18、步电动机技术数据如下: 型号 额定功率kW额定电流A转速r/min效率%功率因数cos堵转转矩额定转矩r/min堵转电流额定电流A满载转速r/min最大转矩额定转矩r/minY160L61124.6970870.78 2.06.5 14602.0 第 12 页5.6 液压缸的设计计算5.6.1 提升液压缸的设计计算：1.内径 D 的计算： 14DFP其中：F负载 FF理 液压缸的工作压力， （该液压部分属于工程机械的辅助机构，工作1P压力，取）10 16aPMP116aPMP则 ）（mm7 .97161200004D查机械设计师手册（下） 表，取去液压缸的内径）（mm100D 2.活塞杆直径的

19、计算：根据下表：液压缸工作压力（p/MPa）10 12.520 20往复速度比 1.331.4622 选取往复运动速比5 . 1根据速比的要求和液压缸的推力确定）（mm85.511-Dd查表取55dmm3.缸筒壁厚的计算：当时，可用下式来计算缸筒壁厚0.080.3D maxmax2.33PDP其中式中：缸内最高工作压力maxP 第 13 页 缸筒许用应力， Bs 缸筒材料的抗拉强度B S安全系数，通常取 S=5这里选用 35 号的碳素钢管，查机械设计师手册表得=520 ，=20 代入上式得BaMPmaxPaMP）（mm28.122 .1792200203-55203 . 211020液压缸用精

20、密无缝钢管，优先选用尺寸系列，查表，取壁厚12.5 mm5.6.2 倾翻液压缸设计及计算：1.倾翻液压缸内径 D 的计算： 114FDP考虑液压缸不是总沿着搅拌筒最大圆方向作用，取倾翻液压缸受力F=15000N。 。其中工作压力1PaMP 取=40）（mm6 .3416150004D11Dmm2.活塞杆直径的计算根据速比的要求和液压缸的推力确定,有前表选取往复运动速比5 . 1）（mm97.211-Dd查表机械设计手册 取）（mm22d 3.缸筒壁厚的计算 max1max20 404.4642.332.3 1043 20PDmmP 取 5.0mm 第 14 页5.6.3 液压缸的选取查机械设计

21、师手册表，选用提升液压缸型号为 DG选用倾翻液压缸型号为 DG。其参数如下：活塞面积）（24cm10/ 缸径 D/mm 杆径 d/mm（大端）1A(小端)2A推力kN/拉力kN/最大行程/mm1005578.5454.78125.6687.656000402212.578.7720.1114.031500液压杆强度和稳定性校核活塞杆的最长长度，所以其强度校核按下式进行10BdLL 2204Fdd其中式中：F液压杆的最大作用力 活塞杆直径d 空心活塞杆的内径0d 活塞杆的拉（压）应力 活塞杆材料的许用应力，安全系数 S=2-4， sS取 S=3。这里采用实心活塞杆，活塞杆材料选用 45 号碳素钢

22、，查表得，00d 340saMP取，340saMP ）（aMP3 .1133340 ）（）（MPa3 .113MPa51.505512000042 符合要求。 第 15 页5.7 液压管件的选择5.7.1 提升液压管件的选择钢管子内径按 计算vq1130dv其中式中：液体流量；（）vq3/msnVqLv 按管内油液推荐流速选定v/m s管内油液的推荐流速 ：v对于吸油管道：（一般取以下） ；对于压油管道 1 2/vm s 1/m s;(压力高、管道较短时取大值，反之，取小值;油液粘度大时取小s/m6-3v 值；短管道及局部收缩处)；对于回油管道：。57/vm s1.52.5/vm s根据流量流

23、速，可由机械设计手册图 23.9-12 求取管子内径吸油管道内径，取，则。0.8/vm s61416.7 10113025.7890.8dmm压油管道内径，取，则7/vm s62416.7 1011308.717dmm回油管道内径，取，则2/vm s63416.7 10113016.312dmm查机械设计师手册（下） 表 23.9-2 得吸油管道内径，外径，管接头，132dmm142Dmm42 2M压油管道内径，外径，管接头，210dmm218Dmm18 1.5M回油管道内径，外径，管接头 M28 2，320dmm328Dmm 第 16 页5.7.2 倾翻液压缸管件选择：由于倾翻液压缸相对机架

24、不能保持相对静止，所以倾翻液压缸的管道采用胶管联接。胶管内径与流量有关，它们的关系如下式： A=vq61v其中式中：A胶管的通流面积2cm 管内液体流量vq/L s 管内流速，通常胶管允许流速，这里取v/m s6/vm s0.1/vm s代入数据，求得32110 2500 1069.44461 60 0.1Amm9.405dmm查机械设计师手册（下） 得，选用 A 型钢丝缠绕液压管。由于使用频率高及经常弯扭作用，所以胶管要按降低 40%来计算.选用液压管代号为，内径,其基本参数为：10 430AS10dmm内径mm钢丝层外径mm胶管外径mm工作压力/aMP最小弯曲半径mm胶管长度 m尺寸公差尺

25、寸公差尺寸公差尺寸公差10+0.4-0.2220.625+1.0-0.8301905705.8 液压油箱的选择油箱的有效容积应根据液压系统发热、散热平衡的原则来计算，对于一般 第 17 页的情况来说，油箱的容积可以按液压泵的确定流量估算出来。其中，可按pQ下面的经验公式来确定油箱容量 V:pVQ式中： 液压泵的流量；pQ3/ms 经验系数，见表系统类型行走机械低压系统中压系统锻压机械冶金机械12245761210在中压系统中5-7，取=5； ）（L125250010105QV3-p查手册表液压泵站油箱公称容量系列，得。160VL5.9 液压阀的选择 一阀的规格，根据系统的工作压力和实际通过该阀

26、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。二参考机械设计手册表 23.7-125 选取电磁换向阀，型号为：4WE10D10/OFL,本电磁换向阀配有强吸力、高性能的湿式电磁铁，具有高压、大流量、压力损失低等特点。其技术规格如下：通径10介质矿务油、磷酸酯介质温度（）-3080介质粘度/m *s21-（2.8380）6-10额定流量（L/min）100重量（kg）4.26.6T 腔工作压力/MPa16三参考机械设计手册表 23.7-16 选先导溢流阀 第 18 页所选先导溢流阀的型号 BT-03-*-32（参数如下）：名称公称通径/in调压范围/MPa最大流量/L*min1- 型 号重量/kg先导型溢流阀3/80.525.0100BT-03-*-325.0四参考机械设计手册