【《某液压采煤机液压系统计算过程案例》6100字（论文）】

某液压采煤机液压系统计算过程案例目录TOC\o"1-3"\h\u3072某液压采煤机液压系统计算过程案例 1295601.1.液压泵与马达的选择 1226541.1.1.液压马达的选择 2226071.1.2.液压泵的选择 322061.1.3.辅助泵的选择 4294651.1.4.调高泵的选择 524931第二章油路计算及阀门的选择 7280382.1.主油路系统 7254832.1.1.操作系统 950932.1.2.手动操作 9262482.1.3.电气操作 10129852.1.4.液压操作 11297702.2.液压阀的选择 1196952.2.1.主要性能指标 13133652.2.2.主油路系统阀的选择 15200022.2.3.滤油器的选择 19263672.2.4.主要元件一览表 22第一章液压系统计算在整机传动系统设计中重要的组成部分必须包括对于主机液压循环传动系统的设计，液压循环传动系统的整机设计除了必须满足传动主机的机械动作性能、液压循环及静态和动态控制性能等各个方面的最低要求外，还同时要满足相应的装机条件，只有达到基本的条件下，才能完成工况需求。用途分析采煤机可以与许多设备进行配合工作，例如刮板输送机、液压支架，构成“三机配套”，而“三机配套”与调高部、液压系统、电气系统为采煤机的正常运作提供重要保障。液压系统作为其中的一部分，对液压系统的计算及主要液压元器件的选择为本设计的重点。液压泵与马达的选择液压泵选择准则：首先按照采煤机主机的工作状况、采煤机功率大小以及系统对工作性能的要求，第一步要选择液压泵的类型，其次根据系统要求的流量、压力选择合适的规格型号。液压马达选择：根据泵的排量，及液压马达所需要的转速，来计算液压马达的排量，同时要满足液压泵的最大压力要求，不能超过马达所能允许的最大压力。液压马达的选择按照采煤机设计参数，液压马达外负载转T为1300Nm，液压马达设计实际排量625mL/r，额定转速160r/min，则液压马达的排量：式(4.1)液压马达所需要的最大流量为：式(4.2)式中端面配流型低速大扭矩液压马达具有良好的启动型，调速平稳，低速稳定，过载保护简单，重量轻等优点。查表（见163页），选择BM—ES630摆线液压马达，其具体参数如表4.1所示表4.1马达参数马达液压马达型号BM—ES630液压马达型式端面配流摆线马达排量ml/r625额定转矩N·m1300额定压差Mpa14额定转速r/min160液压泵的选择在清晰了解各种系统的工作压力后，可以更加高效的计算出本设计中应该选用何种液压泵，即按照液压泵所能承受的满载压力和满载流量进行选择，在选用时，泵的额定流量应该大于或者等于计算时的流量，一般情况下，泵的额定压力可以达到系统的最高工作压力的110%~130%。先根据工业设计实际需求和液压系统实际使用情况等来确定各种液压泵的型号种类，然后按照确定液压泵的最大时间运行工作压力和最大时间供给的油量等影响因素等来确定液压泵的各种型号。在清晰的了解各种型号的液压泵后，发现轴向液压柱塞泵在工作中的表现更好，也能应付各种工作环境，所以本设计中选择轴向液压柱塞泵。液压泵的最大工作流量由4.4.1已经算出一只液压马达所需最大流量为75000mL，所以液压泵最高流量为式(4.3)因为要求液压泵在工作中稳定性好，要求其具有一定的额定压力，一般情况下，要求比液压马达高20%~55%。但是，额定流量则要求与液压泵的额定流量接近，不能多出太多，避免功率过大，造成不必要的损失。由计算得出：（查阅第94页）先预选ZB125型斜轴式轴向柱塞泵。通过上述分析，选择的斜轴式柱塞泵符合设计要求，液压泵的具体参数如表4.2所示表4.2液压泵技术参数主油泵主油泵型号ZB125主油泵形式斜轴式轴向柱塞泵理论排量125额定压力25最高压力32实际工作压力16额定转速2200最高转速2500最大摆角柱塞数7辅助泵的选择因为辅助泵在液压设计油路特别是闭式回路中起着重要作用，可以为主回路提供补油，保持一定背压，除此之外，辅助泵一般还可以向控制元件提供一定的动力。本设计中需要要求辅助泵使用时间要久，并且要求维持工作环境压力（查选用YB型定量叶片泵）流量以及排油量的计算：式(4.4)式中考虑叶片厚度和叶片倾角为：式(4.5)泵的实际输出流量：式(4.6)一般通常情况下在双复合作用叶片泵中，叶片底部完全都认为是液体连接通了一个压力的油腔，因而当一个叶片在槽中移动作为一个流体往复运动时，由于压力的作用，叶片槽底部的气体吸入机油和底部压油并没有同时得到一个足够的压力补偿，因为此时叶片底部厚度改变了有机气体压油排量发生变化，因此，双复合作用泵型叶片泵的压油流量必须根据上面的计算公式才能进行精确计算。但是，每当双向作用叶片泵中叶片的数量均大于为4倍时，波动小，因此叶片数为12或16片为宜。则其辅助油泵所需的流量系数为式(4.7)了解齿轮泵具有诸多优点后，本设计中优选齿轮泵。查液压技术手册（见第74页），将计算流量值圆整，选择CB-32型齿轮泵，其详细参数如表4.3所示表4.3辅助泵技术参数辅助泵辅助泵型号CB-32型齿轮泵额定压力Mpa16额定转速r/min1500实际流量L/min45实际工作压力Mpa3调高泵的选择因为采煤机在工作过程中工作环境恶劣，所以要求采煤机调高系统要能够承受足够大的压力，所以要求泵的轴向尺寸大，径向尺寸小，以满足工况安全稳定，因此选择径向柱塞泵。调高泵一般在采煤机滚筒调高中使用，按照在其使用过程中的最大流量进行选型，选择过程中要根据计算结果进行取整选型。查液压技术手册，调高泵的主要参数如表4.4所示表4.4调高泵主要技术参数调高泵调高泵型号lJB19型单极离心泵额定压力Mpa32额定转速r/min1000实际流量l/min19实际工作压力Mpa18油路计算及阀门的选择在选择液压阀之前，要考虑清楚在本设计中应该选择哪种油路。高压油路是一个系统内的主回路，而低压油路一般是除主油路以外的其它油路。主油路系统主油路主油路由四个液压马达和一个液压泵组成。如图4.1所示图5.1主回路液压油补充回路和冷却回路液压油补充回路：油箱→滤油器3→滤油器5→主油路低压侧油箱→滤油器3→单向阀8（9）→主油路低压侧冷却回路：液压马达→整流阀10→背向阀11→冷却器12→单向阀13→油箱由于辅助泵只能单向工作，为了防止电机因线路错误而短时反转使泵吸空，专门设置了单向阀14，这时辅助泵可通过该单向阀从吸油泵吸油。如图5.2所示图5.2补油和热交换回路操作系统操作系统用于控制牵引的手动操作牵引装置（15）处于中间位置→开关圆盘16对零→行程开关断开→电磁阀22断电液压制动器24→电磁阀22→油箱控制阀26失压后处于左位，于是由一个不返回零的电动液压缸和一个油池相互连接而自动返回零，并经过一个伺服运动变量控制机构驱动即可从而使整个主缸和液压泵一直保持工作为零位。正常关闭开启的运动行程会使驱动器上的开关自然地自动闭合，电磁阀22通过通电而使得驱动主泵动作上位，使得整个辅助机主泵的自动供油控制回路自动连接至制动器，系统在操控液体和驱动压力的相互作用下控制动作至停止右位，辅助机主泵的自动排油便通过驱动电磁阀28和驱动进而由驱动伺服电机变量驱动装置控制使得驱动主泵全部自动投入采煤工作，最终我们可以直接实现了在采煤期间发动机的主泵自然停止调速及自动换向。如本框图5.3所示。图5.3手动调速和换向电气操作电气操作是指利用电信号来控制采煤机运行。具体：电信号→电磁阀42→液压信号图5.4电气操作液压操作液压油→（按下）牵引阀36→单向阀37（38）→牵引油缸25→压力油→单向阀37（38）及牵引阀36→油箱油缸25（活塞移动）→齿轮23→螺旋副17、调速副18→实现换向、调速。图5.5液压调速和换向液压阀的选择根据新型液压压力传动器系统的工作原理和本框图所示及其提供的实际设计应用数据情况，审查了本框图中各个类型液压传动控制阀在不同的操作工况下及其所应用能够同时达到的最高工作负载压力和最高流量，并以此数据确定所应用需要的各个类型液压传动控制阀的最高工作负载和最高流量。通常，阀的真实压力和最大流量数值应该与实际流量值相同或相似，但是对于实际最大压力阀和最大流量控制闸，允许的最大压力流量控制范围很有可能会大大高于实际设计压力载荷的10%，此外换向阀需要的最大流量还要受液压阀功率要求。也可能需要注意受到换向阀门的大功率流动性质的很大限制。用于设备能够满足安全可靠性的使用要求时，其使用压力按照其缩减值(由32Mpa缩减到20Mpa)的正常实际压力范围内确定。电液压自动换向控制阀系统正常运行的工作压力，一般从1.5~2.0Mpa。对于3~4个中等传动流量的齿轮电动泵液动阀和换向阀，可以考虑额定压力为2.5Mpa，额定流量20L/min的齿轮泵，这种传动方式齿轮泵可用来将其当作液压控制动力输送机的油源。同时这些控制动作发生次数未必是传动系统上每个动力阀和换向阀的总数。当在传动系统上重新设置了一个输入流量较大电子式液动动力换向阀时，油路控制所需流量按上面公式核算得出。式(5.1)或式(5.2)式中主要性能指标单向阀的性能指标（通径6~80mm）；公称压力：21.0~32.5Mpa；公称流量：25~2000L/min；额定流量：15.0~1600L/min；压力损失：0.4~1.5Mpa；开启压力：0.05~1.0Mpa；反向开启最低控制压力；反向关闭最高控制压力。其中，f、g两项是针对液控单向阀。电磁换向阀主要性能指标（通径6~10mm）公称压力：21.0~31.5Mpa；公称流量：38.0~100L/min；额定流量：12~40L/min；允许背压：6.3~31.5Mpa；压力损失：0.8L/min；内泄漏量：450~9270；最低控制压力：mL/min；相应时间：0.9~12.0Mpa；寿命：。电磁换向阀主要性能指标（通径16~80mm）公称压力：31.5~35Mpa；公称流量：300~4500L/min；额定流量：140~2000L/min；允许背压：6.3~25Mpa；压力损失：0.8Mpa；内泄露量：450~9270；最低控制压力：mL/min；响应时间：0.9~12.0Mpa；寿命：主油路系统阀的选择由以上知，主回路中包括的各种阀有：单向阀(6)、(8)、(9)、(13)、(14)、换向阀(10)，溢流阀(7)、(11)。对于一个精密单向阀(6)，它与一个精密过滤油器(5)并联。此阀一般都操作是常规的关闭，当阀前的油压力极限大于此阀的压力极限时，该液压阀马上就打开了，液压油随之往下流到一个压力较低的控制油路。因为精滤油器的价格昂贵，用单向阀(6)做滤芯安全阀，用它就这样可以轻松完成整个精滤油器的安全保护。对于一个单向补油阀(8)和(9)，连接在辅助泵提供压力的油液补充的油路。而这个单向阀(13)、(14)的主要功能其实就是把它当做一个单向阀的启动器由以上得到，单向阀需要承载压力4Mpa，通过实际工作流量50l/min。（查阅第267页）选择AF3型单向阀。表5.1单向阀6参数型号最大流量(L/min)通径(mm)压力调节范围(Mpa)开启压力(Mpa)AF3-Ea10B801016~200.05对于换向阀（10），需要选择液动换向阀，因为液动换向阀可以改变油液压力进而改变阀芯位置，但不能依靠电磁推力，因为油液流量较大，所以靠电磁推力改变阀芯位置就会非常困难。阀芯位于中位→油路导通→安全阀（46）、调压阀（43）关闭选择E35Y型三位四通液动换向阀。溢流阀7作用是控制调节辅助泵最高压力。溢流阀11作用是使马达排油口维持一定背压。见第309页，选择GE系列溢流阀。表5.2溢流阀技术参数型号通径（mm）压力调节范围（Mpa）额定流量（L/min）重量（kg）YF-10L100.5~6.3631.6操作系统包括单向阀、电磁阀、牵引阀、安全阀、控制阀、手动换向阀、调高阀等。因为电磁阀22排出辅助泵通过液压油，所以该阀应满足辅助泵的额定压力和额定流量。（见第217页），选择YDF系列电磁阀。其主要型号如表5.3表5.3电磁阀22主要技术参数型号调节范围（Mpa）重量（kg）额定流量（L/min）通径（mm）YDE3-10B0.5~6.33.26310而电磁阀由于管路性质的原因，都选择三位三通电磁阀（见第260页），其主要型号如表5.4表5.4三通电磁阀主要技术参数型号额定压力（Mpa）额定流量（l/min）生产厂家通径（mm）GE系列F3166~80佛山液压件厂4、6、10、16在辅助泵液压油路，实际压力为4Mpa，（见第275页），控制阀26选型如表5.5所示表5.5控制阀26主要技术参数型号额定流量（L/min）调节范围（Mpa）重量（kg）通径（mm）23YF3PAT-E10B800.6~164.710伺服阀20的选型是按照影响它的运动方式选择，（见第275页），选择三位五通液动换向阀，选型见下表5.6表5.6伺服阀20主要技术参数型号重量（kg）额定流量（L/min）通径（mm）调压范围（Mpa）35YF34.780100.6~16由于手动换向阀与调高泵属于一个油路系统，因此允许的压力和排油量也应该相同，（见第311页），选型见下表5.7表5.7手动换向阀主要技术参数型号额定流量（L/min）调压范围（Mpa）生产地通径（mm）6316长江15安全阀33的作用是限定调高泵的峰值压力，允许通过的流量比实际稍高，比能承受的最大压力低，（见第214页），选型见下表5.8表5.8安全阀33主要技术参数型号额定流量（L/min）调压范围(Mpa)卸荷压力（Mpa）重量（kg）YF3-E10L630.5~160.451.6安全阀(34)的作用是保护调高油缸，其压力值应设为32Mpa。同时，单向阀(35)也属于调高油缸回路，（见第258页），选型见下表5.9表5.9单向阀主要技术参数型号生产厂家额定流量（L/min）通径（mm）调压范围（Mpa）YAF3佛山液压件厂40~10010、2016由以上分析得：按照油路中各阀的位置及其作用，实现了对采煤机滚筒的调高，换向等。（见第267页）单向阀37、38选型如下表5.10。表5.10交替单向阀主要技术参数型号最大流量（L/min）通径（mm）压力调节范围（Mpa）开启压力（Mpa）AF3-Ea10B801016~200.05牵引阀36，调高阀39、40、41选择二位三通换向阀，（见第309页），选型见下表5.11表5.11调高换向阀主要技术参数型号通径最大流量压力调节范围生产地ZFS-L20H:T20804~16长江、锦州调压阀43（见第216页）选型见下表5.12表5.12远程调压溢流阀技术参数型号重量（kg）最大流量（L/min）压力调节范围（Mpa）通径（mm）YTF3-E6B0.920.5~166滤油器的选择一般情况下，为了使得采煤机的使用时长以，以及对机体本身的保护，避免吸进较大杂质影响采煤机使用寿命，在液压系统吸油回路中安装一个吸油过滤器，但是至于精度就没有必要很高，一般不超过45um(c)，当泵的吸油回路阻力过大时，很容易因为空气的吸入造成系统的损伤。安装油液过滤器首当其冲需要考虑的就是系统整体的流量大小，但是通过油液过滤器的流量不是定值，且在工作过程中会受到过滤精度、油液的粘度等这些不稳定因素的影响。所以，选择合适的油液过滤器应该首先考虑通过过滤器的流量的流速、以及油液的粘度，通过油液过滤器的流量不能大于过滤器允许的额定流量。因此，过滤器的标准尺寸应根据通过过滤器的额定流速、滤芯的过滤器和液压油的粘度来确定的。过滤器厂商一般会给出清洁滤芯的压差-流量特性曲线，即当油的粘度为32mm时当工作温度不是32毫米时绘制/s，需要转换过滤器允许的额定流量，转换公式如下。。式(5.3)式中q————；v——由上述计算就可以得到准确的流量，液压系统中滤油器的额定流量必须不小于滤油器能够允许的流量，从而对过滤器的大小有充分高的把握。液压过滤器前后的压差和油液中固体颗粒的数量决定过滤器的工作能力。当液压过滤器出口的压差增加时，阻力减少时，由此导致了过滤器的出油能力提高。当表面压力降低时，过滤精度就会提高，而液压油流过滤芯的速度越低，滤芯的过滤周期就可以得到延长。为此应该尽可能的选择过滤压力和阻力比较低的滤芯。油液过滤器的设计主要根据过滤精度的要求选择新材料，过滤面积