液压系统设计1说明书

1、课程设计任务书一、课程设计（论文）题目JDY5O0昆凝土搅拌机设计-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摘要JDY500型单卧轴式强制式搅拌机是随着混凝土施工工艺的改进而发展起 来的

2、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使用性能，

3、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;Abstract:With the improveme nt and con structi on tech no logy to develop a new type of aircraft.JDY500single spot Coaxial compulsory concrete mixer come forth. Compulsory single horizontal axis mixer-style have both compulsory

4、 and the:characteristics of the two models, n amely mixi ng good quality and high producti on efficiency of low energy-cconsuming, 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-l ying mainly c

5、ompose by mixing con crete mixer device, stirri ng drive system, feedi ng system, discharge systems, electrical con trol system and the water supply system. Transmission system is divided into two parts which are stirring drive and hydraulic tran smissi on, Stirri ng drive which is motor torque outp

6、ut through belt:drive, and the n after two gear reducer which reached to the stirri ng shaft coupli ngs, stirring rotation axis achieve concrete mixing. Hydraulic transmission is the use of hydraulic systems to achieve carrying materials and unioading materials to achieve-workers lower operati ng in

7、 labor in ten sity. JDY500-mixer that is tak ing stirri ng drive system, hydraulic systems and other devices in stalled in a certa in locati on on the mixer rack, and realizatio n of the purpose of mixing machi nes in the ultimate.:Keywords： Concrete mixer; Hydraulic system ; Hydraulic cylinder ; ta

8、nk目录第5章JDY500搅拌机液压系统的设计 5.1上料部分计算 (5)计算上料料重料斗重(5)上料部分受力分析 5.2倾翻部分计算(6)5.3液压系统的优化改进液压系统的工作原理 (8)上料回程时工作状况分析计算 (8)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)提升液压缸的设计计算： (12)倾翻液压缸设计及计算： (13)液压缸的选取(13)5.7液压管件的选择(14)提升液压管件的选择(15)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

9、(21)5.1上料部分计算:上料料重计算t-|进料容量V, =800L，出料容量0 =500L!上料料重 G = P混V2 g =2.45叮0.500"0x9.8 = 12005(N )| 其中式中：P混混凝土密度g 重力加速度P混=1.8 -2.45t /m3，取 P混=2.45 t / m3料斗重这里采用近似计算和幺it戛嗣 隹支嚳 课程设计（论文）用纸1015 10511丄2 225 102 2 2S=150 50 25 4.33 15 4.3310 =373.2 10 cm设上料斗的壁厚h=0.5 cmM钢=S h :钢=373.2 0.5 7.8 =145.55 kg其中：

10、二钢一一钢材的密度，取诂=7.8g /cm3从安全角度考虑取 M钢二200kgG钢二 200 9.8 =1960 N所以料斗和料总重G总:G总二GG钢=12005 1960 = 13965 N上料部分受力分析Fs = G总 sina = 13965X 0.8 = 11153N )Fn=G总cosa = 13965 0.6 =8379(N)F摩擦二 FNf =13965 0.2 =279（N）其中：f 摩擦系数，查机械设计课程 设计表4.2-6，f =0.15，但由于料斗与上料导 轨相对运动是滚动形式，摩擦系数不大，考虑到工 作情况，取f =0.2。F Fs F摩擦二 11153 2793 =1

11、394( N)考虑到其他配重及摩擦力，取 F =15000 N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F理 “5000 8 =12000(0 N)5.2倾翻部分计算搅拌筒与混凝土的总重量：20.02 3.14 1.23二 0.103(m )20.02兀D2V 搅=0.01 二 DI0.01 3.14 1.2 1.5362IM 搅=P钢小搅=7.8 x 109 x 0.103 = 803.(m3)tI考虑搅拌轴和其它部件，取 M搅=1000kgf贝U°搅=M 搅 g =9800( N )jG

12、总=0混 +6搅=9800+12005 = 21805( N )卩推=G总汉f*I 其中：f 摩擦系数，查机械设计课程设计，搅拌机轴肩与支座是脂 润滑，jf =0.1 -0.15，取 f =0.15。|二卩推=G总汉 f =21805汇0.15 = 3270.75( N )易知F理 -F推彎 和幺it戛老 隹支嚳 课程设计（论文）用纸5.3液压系统的优化改进531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

13、筒倾翻或复位。液压原理图如下：傾翻液压缸提升液压缸B提升液压缸B在这一系统中，料斗上料和回程的速度都是由液压泵的流量决定，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，经过对搅拌机上料薊 和幺it鹫老 隹支皆 课程设计(论文)用纸 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。532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：T'G总sin53-G总fcos53° 二2000(sin53-0.15 cos53°) = 142(N)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

14、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：T =8 T' 8 1420 =11360( N)上料回程时的各种阻力为：P = P回'R惯 P摩 P密其中：P回 -回程阻力，当油流回油箱时，P回 =0P惯-油缸在起制动、换向时的惯性力,本机的油缸工况可取P惯=0P摩 -油缸滑轮组的滚动摩擦阻力,约为1000NP密 -液压缸密封圈的摩擦阻力,约为1470NP=0+0+1000+1470=2470N, T>P.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

15、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寻电，压力油由换向阀和高压油管在 A端注入提升缸左端，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寻电，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

16、，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的计算其中：F负载F二F理R 液压缸的工作压力，(该液压部分属于工程机械的辅助机构，工作压力 P =1016MFa，取 R =16MPa)则：4"20000 w f 、D97.7( mm)查机械设计师手册(下)得，取液压缸的内径D =100( mm)2. 流量的计算考虑搅拌机的工作周期T < 72s，取活塞外推速度v1 = 0.05m/

17、sq 二二 D其中： q 液压缸的流量V1 活塞外推速度D 液压缸内径2q 二 _=0.3925( L /s)考虑到成本及实际应用场合，拟选用 CBF-E10型齿轮泵: 基本参数如下：理论排量mL r-1压力（MPa ）转速r *min二10额定最咼额定最咼1620250030005.5液压电机的选择确定液压泵的驱动功率：由 P=Pp*Qp/n p式中p p液压泵的最大工作压力（Mpa ； q液压泵的流量（m/s）；n 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0.7 0.850.65 0.800.60 0.750.80 0.85液压缸在整个工作循环中的最大工作压力为

18、 20Mpa根据经验取进油路上的 压力损失为0.8Mpa,则20 汉10° 疋0 3925p =_=9.8125（ kW）0.8查手册，选用丫160L 6型三相异步电动机。三相异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/mi n效 率%功率 因数cos9堵转转矩额定转矩 r/min堵转 电流额 定电 流A满载转 速r/mi n最大转矩额定转矩r/minY160L 61124.6970870.782.06.514602.05.6液压缸的设计计算561提升液压缸的设计计算：1. 内径D的计算：V兀p其中：F负载F二F理Pi 液压缸的工作压力，(该液压部分属于工程机械的辅

19、助机构，工作压力 P =10i6MPa，取 P =16MPa)则D 4 120000 =97.7( mm)兀叮6查机械设计师手册(下)表，取去液压缸的内径D =100( mm)2. 活塞杆直径的计算：根据下表：液压缸工作压力(p/MPa)< 1012.520>20往复速度比1.331.4622选取往复运动速比 H.5根据速比的要求和液压缸的推力确定 d = D= 51.85( mm)查表取d = 55mm3. 缸筒壁厚的计算：6当石时，可用下式来计算缸筒壁厚、Pnax D'2.3i3Pmax其中式中：Pmax缸内最高工作压力lc I缸筒许用应力,匚B 缸筒材料的抗拉强度S安

20、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6=520 MPa ，Pmax=20 MPa代入上式得20 11052o2.3-3 2052200179.2= 12.2(mm)液压缸用精密无缝钢管，优先选用尺寸系列，查表，取壁厚、=12.5 mm倾翻液压缸设计及计算:1.倾翻液压缸内径D的计算: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p工作压力（MP,）D14 15000丫 56二 34.6( mm)取 D1 =40 mm2.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 门=1.5d二 21.97( mm)查

21、表机械设计手册 取d =22（ mm）3. 缸筒壁厚的计算二pnax D12.3LI-3Pmax20 402.3 104-3 20= 4.464 mm取' =5.0mm563液压缸的选取查机械设计师手册表，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：缸径D /mm杆径d /mm活塞面积（/10 cm2）推力/kN拉力/kN最大行程/mmA1 （大端）A2 (小端)1005578.5454.78125.6687.656000402212.578.7720.1114.031500液压杆强度和稳定性校核活塞杆的最长长度Lb乞10Ld，所以其强度校核按下式进行4F-d2 -

22、do<b其中式中：F 液压杆的最大作用力d活塞杆直径do空心活塞杆的内径二一一活塞杆的拉（压）应力I活塞杆材料的许用应力，二丄二，安全系数S=2-4,取 SS=3o这里米用实心活塞杆，d0 = 0，活塞杆材料选用 45号碳素钢，查表得,J -340皿巳取匚s =340MFa，卜丄 340 =113.(MPa) 34 勺200007r 1250.51( MPa) -113.3( MPa)兀汉552符合要求。5.7液压管件的选择提升液压管件的选择钢管子内径按其中式中：qv 液体流量 m3/s ; （qv=VL n ）v 按管内油液推荐流速选定 m/s管内油液的推荐流速v:对于吸油管道：v乞1

23、-2m/s（ 般取1m/s以下）；对于压油管道 v乞3-6m/s;（压力高、管道较短时取大值，反之，取小值；油液粘度大时取小值； 短管道及局部收缩处v=5-7m/s）;对于回油管道：v乞。根据流量流速，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v =0.8m/s，则 d1 -1130416.7 10V 0.8=25.789 mm。压油管道内径，取v =7m/s，则 d2 -113吋 416.7汇108.71 mm回油管道内径，取v =2m/s，贝U d3 一1130416.7 10-6= 16.31 mm查机械设计师手册（下）表23.9-2得吸油管道内径4 =32 mm，外

24、径U =42 mm，管接头M 42 2， 压油管道内径d2 =10 mm，外径D2 =18 mm，管接头M18 1.5， 回油管道内径d 20 mm，外径D 28 mm，管接头M28 2，倾翻液压缸管件选择：由于倾翻液压缸相对机架不能保持相对静止，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=亚6 v其中式中：A胶管的通流面积 cm2qv管内液体流量L/sv管内流速 m/s，通常胶管允许流速v<6m/s，这里取v =0.1m /s代入数据，求得1 10 2500 10：2A69.444 mm6 1 60 0.1=d =9.405 mm查机械设计师手册（下）

25、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.二选用液压管代号为A10yS-30，内径d=10mm,其基本参数为：内径（mm）钢丝层外径（mm）胶管外径（mm）工作 压力最小 弯曲 半径（mm）胶管长度（m）尺寸公差尺寸公差尺寸公差30190尺寸公差10+0.4-0.22210.625+ 1.0-0.851705.8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，对于一般薊 和幺it鹫利 隹支皆 课程设计（论文）用纸 的情况来说，油箱的容积可以按液压泵的确定流量 Qp估算出来。其中，可按下 面的经验公式来确定油箱容量V:V =

26、 : Qp式中：Qp 液压泵的流量 m3/s ;a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a：12245761210在中压系统中=5-7,取=5;二 V =aQp = 5>dO>dO-3 汉 2500 = 12（L）查手册表液压泵站油箱公称容量系列，得 V =160L o5.9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：4WE10D10/0F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C）-30 80介质粘度/m2*s -1（2.8 380） x 10-6额疋流量（L/mi n ）100重量（kg）4.2 6.6T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*min -1型号重量/kg先导型溢