【文章內(nèi)容簡介】 ]。 閉鎖回路動(dòng)臂才操作閥在中位時(shí)油缸口閉鎖，由于滑閥的密封性不好會(huì)產(chǎn)生泄漏，動(dòng)臂在重力作用下會(huì)產(chǎn)生下沉，特別是挖掘機(jī)在進(jìn)行起重作業(yè)時(shí)要求停留在一定的位置上保持不下降，因此設(shè)置了動(dòng)臂支持閥組。，二位二通發(fā)在彈簧力的作用下處于關(guān)閉位置，此時(shí)動(dòng)臂油缸下腔壓力油通過閥芯內(nèi)鉆孔通向插裝閥上端，將插裝閥壓緊在閥座上，阻止油腔下腔的油從B至A，起閉鎖支撐作用。當(dāng)操作動(dòng)臂下降時(shí)，在先導(dǎo)油壓通閥回油，由于閥芯內(nèi)鉆孔油道節(jié)流孔的節(jié)流作用，使插裝閥上下腔產(chǎn)生壓差，在壓差作用下克服彈簧力，將插裝閥打開，壓力油從B至A[12]。 閉鎖回路 再生回路 再生回路 動(dòng)臂下降時(shí)，由于重力作用回事降落速度太快而發(fā)生危險(xiǎn)，動(dòng)臂缸上腔可能產(chǎn)生吸空，為了解決這一問題，目前采用了再生回路，動(dòng)臂下降時(shí)，油泵的油經(jīng)單向閥通過動(dòng)臂操縱閥進(jìn)入動(dòng)臂油缸上腔，那么從動(dòng)臂油缸下腔排除的油需經(jīng)節(jié)流孔回油箱，提高了回油壓力，使得液壓油能通過補(bǔ)油單向閥供給動(dòng)臂缸上腔。這樣在發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速或泵的流量較低時(shí)，能防止動(dòng)臂應(yīng)重力作用迅速下降而使動(dòng)臂缸上腔產(chǎn)生吸空[13]。 工程車液壓系統(tǒng)原理圖根據(jù)以上對(duì)液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)基本回路的分析和工程車的實(shí)際要求，現(xiàn)把液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)改裝成輸油管道堵漏工程車的液壓系統(tǒng)，[14]。 本章總結(jié) 本章以某小型液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)為參考，詳細(xì)分析了挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)中的基本回路，最后總結(jié)了出了本論文所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)原理圖。 堵漏工程車液壓原理圖第4章 工程車功能的實(shí)現(xiàn)根據(jù)以上堵漏工程車的液壓原理圖，可實(shí)現(xiàn)工程車的以下功能： 直線行走考慮到裝置行走的控制方便，我們?cè)O(shè)計(jì)了雙液壓泵供油回路。選用性能參數(shù)完全相同的雙聯(lián)液壓泵和性能參數(shù)完全相同的兩個(gè)行走液壓馬達(dá)，一個(gè)泵單獨(dú)為一個(gè)液壓馬達(dá)供油，從而保證裝置在不要求轉(zhuǎn)彎時(shí)的直線行走[15]。 行走過程中轉(zhuǎn)彎考慮到裝置在行走過程中，由于道路原因需要轉(zhuǎn)彎，我們?cè)诨芈分蟹謩e設(shè)計(jì)了并聯(lián)的節(jié)流閥和兩位兩通電磁換向閥。正常行走時(shí)，兩位兩通電磁換向閥不通電，液壓泵打出的液壓油全部直接供給液壓馬達(dá)，兩個(gè)馬達(dá)轉(zhuǎn)速相同，裝置沿直線行走。當(dāng)裝置需要左轉(zhuǎn)彎時(shí)，左馬達(dá)供油回路中的兩位兩通電磁換向閥的電磁鐵DT11通電，無阻力供油回路斷開，液壓油只能流經(jīng)節(jié)流閥進(jìn)入馬達(dá)，液壓阻力增大，一部分液壓油通過液壓泵出口的電磁卸荷溢流閥流回油箱。使得左馬達(dá)轉(zhuǎn)速降低，右馬達(dá)原速行走，實(shí)現(xiàn)裝置左轉(zhuǎn)彎。當(dāng)裝置需要右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右馬達(dá)供油回路的兩位兩通電磁換向閥的電磁鐵DT12通電，無阻力供油回路斷開，液壓油只能流經(jīng)與此電磁閥并聯(lián)的節(jié)流閥進(jìn)入馬達(dá)，通過右驅(qū)動(dòng)馬達(dá)減速實(shí)現(xiàn)裝置右轉(zhuǎn)彎。 繞履帶轉(zhuǎn)彎當(dāng)裝置在行走過程中由于道路原因，或找管定位過程中，需要裝置拐急彎時(shí)，可以通過左右兩路的三位四通電磁換向閥實(shí)現(xiàn)。例如：當(dāng)我們需要裝置繞左履帶轉(zhuǎn)彎時(shí)，使液壓閥電磁鐵114斷電，左馬達(dá)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；使電磁鐵15或16通電，電磁鐵15通電時(shí)，右馬達(dá)正轉(zhuǎn)，裝置繞左履帶向前逆時(shí)針轉(zhuǎn)彎；電磁鐵16通電時(shí)，右馬達(dá)反轉(zhuǎn)，裝置繞左履帶順時(shí)針向后轉(zhuǎn)彎。 繞裝置中心轉(zhuǎn)彎當(dāng)裝置接近泄漏油噴射口，需要就地調(diào)整裝置的方位角度時(shí)，有時(shí)需要繞裝置中心就地旋轉(zhuǎn)。我們可以通過左右兩路的三位四通電磁換向閥相互配合，使一路前進(jìn)、另一路后退，實(shí)現(xiàn)就地旋轉(zhuǎn)。如液壓閥電磁鐵13通電，左馬達(dá)正轉(zhuǎn)；液壓閥電磁鐵16通電，右馬達(dá)反轉(zhuǎn)；實(shí)現(xiàn)泄漏控制裝置繞中心順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。而液壓閥電磁鐵14通電，左馬達(dá)反轉(zhuǎn)；液壓閥電磁鐵15通電，右馬達(dá)正轉(zhuǎn)；實(shí)現(xiàn)泄漏控制裝置繞中心逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。 裝置失速控制考慮到裝置在行走過程中有上下坡的要求，當(dāng)裝置下坡時(shí)，由于重力作用有可能造成失速，因此在液壓系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了失速控制。在液壓系統(tǒng)中，并聯(lián)的單向節(jié)流閥和液控?fù)Q向閥用來完成此項(xiàng)功能。進(jìn)油通過單向閥進(jìn)入馬達(dá)，同時(shí)此壓力切換回油路液控兩位兩通換向閥，馬達(dá)流出的回油通過換向閥無阻力的返回油箱。當(dāng)裝置下坡失速時(shí)，由于馬達(dá)轉(zhuǎn)速太快，液壓泵供油流量不能滿足馬達(dá)的流量需求，使得進(jìn)油壓力過低，換向閥的彈簧力切斷回油路兩位兩通換向閥，馬達(dá)流出的回油只能通過節(jié)流閥返回油箱，使回油液壓阻力增大，流量減小，使裝置速度降低，最終達(dá)到限速的目的[16]。 補(bǔ)油回路為了避免當(dāng)裝置失速時(shí)馬達(dá)進(jìn)油壓力過低造成吸空現(xiàn)象，從而導(dǎo)致發(fā)生氣蝕現(xiàn)象損壞液壓馬達(dá)，系統(tǒng)中在馬達(dá)進(jìn)出油口處設(shè)計(jì)了補(bǔ)油用的吸油單向閥，當(dāng)馬達(dá)超速時(shí)進(jìn)行補(bǔ)油。 高低兩速切換回路考慮到充分利用系統(tǒng)的功率，設(shè)計(jì)了高低速自動(dòng)切換功能。低速大扭矩馬達(dá)內(nèi)設(shè)計(jì)了兩個(gè)馬達(dá)，通過控制油可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)馬達(dá)的串并聯(lián)轉(zhuǎn)換。當(dāng)兩馬達(dá)串聯(lián)連接時(shí)，馬達(dá)處于高速小扭矩運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)兩馬達(dá)并聯(lián)連接時(shí)，馬達(dá)處于低速大扭矩運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)裝置在平地或下坡行走時(shí)，裝置需要的驅(qū)動(dòng)功率小，要求液壓系統(tǒng)輸出壓力低，通過控制油路讓兩馬達(dá)串聯(lián)，使裝置實(shí)現(xiàn)高速行走；當(dāng)裝置上坡時(shí)，由于阻力增大使得液壓系統(tǒng)壓力升高。利用此壓力切換行走液壓馬達(dá)的換向閥，使裝置實(shí)現(xiàn)低速行走。 爬坡角度限制回路針對(duì)裝置的平衡，系統(tǒng)中考慮了限制爬坡角度的設(shè)計(jì)。在馬達(dá)的進(jìn)油口連接了溢流閥作為超載閥。當(dāng)裝置爬坡角度過大時(shí)，液壓系統(tǒng)壓力過高使油液從超載閥流走，限制裝置上坡角度[17]。 找管定位由于成品油輸送管道破損，汽油、煤油高速噴射，使得噴油口周圍形成易燃易爆環(huán)境。需要維搶操作人員遠(yuǎn)距離遙控裝置，進(jìn)行噴射油液的控制和回收。由于電纜收放、運(yùn)輸?shù)确矫娴囊蛩?，本裝置遙控距離為300m左右。由于輸油管道泄漏口處環(huán)境狀況不確定，其中包括噴油角度、噴射口周圍地面情況等。因此，收油器收油角度要求可調(diào)。為了滿足收油器角度調(diào)節(jié)需要，裝置設(shè)計(jì)了大臂、小臂、收油器三個(gè)旋轉(zhuǎn)副，通過大臂、小臂旋轉(zhuǎn)副相互協(xié)調(diào)旋轉(zhuǎn)，可以調(diào)節(jié)收油器的前后位置，使收油器移動(dòng)到噴油口處；通過旋轉(zhuǎn)收油器旋轉(zhuǎn)副，可以調(diào)節(jié)收油器的方位和角度，使收油器的軸線與噴射油流方向接近一致。當(dāng)收油器下行收油時(shí)，噴射油流對(duì)收油器產(chǎn)生向上的噴射力，有向后翻轉(zhuǎn)裝置的傾向，為了使裝置穩(wěn)定，設(shè)計(jì)了后支撐裝置。這4個(gè)執(zhí)行部件靠三位四通換向閥控制油缸的伸縮，實(shí)現(xiàn)收油器上下行或旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。在油缸的進(jìn)出油口連接了單向節(jié)流閥和溢流閥。單向節(jié)流閥用來限制各部件下行的速度，使部件下行不至于過快，保證裝置的穩(wěn)定和安全。連接在油口的溢流閥用做超載閥，當(dāng)噴射力過大時(shí)，限制驅(qū)動(dòng)收油器的各運(yùn)動(dòng)部件的繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，避免對(duì)裝置造成破壞。 本章總結(jié) 本章在上章節(jié)擬定的工程車液壓統(tǒng)原理圖上，分析了該工程車各功能的實(shí)現(xiàn)過程，而且還分析了為實(shí)現(xiàn)工程車的各功能所對(duì)應(yīng)的液壓系統(tǒng)。第5章 主要元件的參數(shù)計(jì)算及其選型 選擇行走馬達(dá)裝置的行走用兩個(gè)低速大扭矩減速馬達(dá)驅(qū)動(dòng)履帶系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)輪來實(shí)現(xiàn)。參照國內(nèi)的液壓挖掘機(jī)，我們選擇了中日合資企業(yè)上海納博斯克液壓有限公司生產(chǎn)的帝人液壓挖掘機(jī)專用行走馬達(dá)，該馬達(dá)集減速裝置與液壓馬達(dá)于一體，是目前世界上最先進(jìn)水平的產(chǎn)品。馬達(dá)內(nèi)置安全閥、背壓閥，內(nèi)置停車制動(dòng)器，并具有高低兩檔切換速度。非常適合我們的技術(shù)要求，因此決定選用此行走馬達(dá)。根據(jù)液壓挖掘機(jī)專用行走馬達(dá)的應(yīng)用范圍和適用挖掘機(jī)噸位，我們確定選用GM04VA型行走馬達(dá)，[18]。 選擇液壓泵 液壓泵是動(dòng)力元件，將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的液壓能，向整個(gè)液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。液壓泵的結(jié)構(gòu)形式有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。 馬達(dá)的主要參數(shù)項(xiàng)目名稱數(shù)值單位額定輸出扭矩最高回轉(zhuǎn)速度最大減速比最高使用壓力液壓馬達(dá)最大行程容積液壓馬達(dá)最高回轉(zhuǎn)速度402065213600min11/RMPaMPacm3/revmin1 行走馬達(dá) 液壓泵工作壓力的確定 PP≥P1+∑ΔP () P1 執(zhí)行元件的最高工作壓力； ∑ΔP是從液壓泵出口到液壓缸之間的管路損失，管路復(fù)雜，進(jìn)口有調(diào)速閥，則取∑ΔP=1Mpa； 確定液壓泵的流量 多液壓缸同時(shí)工作時(shí)，而且系統(tǒng)使用蓄能器輔助動(dòng)力源時(shí)，則液壓泵輸出流量公式為： () 其中K為泄露系數(shù)，取K= Tt液壓系統(tǒng)工作周期 Vi每個(gè)液壓缸的工作周期中的總耗油量 Z液壓缸的個(gè)數(shù) 動(dòng)臂油缸的最大流量： Q1=6ViAij104 =6104=60抖桿油缸的最大流量： Q2=6104=26 根據(jù)以上可知： Qmax=60 小泵流量： Q2=Qmax20﹪=12 大泵排量： Q1=Qmax80﹪=48 小泵排量： q2=Q2／nD103= 大泵排量： q1=Q1／nD103=37按照液壓泵的排量qq2 和pp、pvp 的值來選擇液壓泵[19]。 選擇液壓泵的規(guī)格 （1）根據(jù)上述液壓馬達(dá)的參數(shù)，我們確定液壓系統(tǒng)工作壓力為20 MPa，最高壓力為25 MPa。 （2）履帶驅(qū)動(dòng)輪分度圓直徑為300mm，,驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速： n1=1000/60/因?yàn)樾孤┛刂蒲b置行走速度不是主要矛盾，主要要控制整機(jī)功率不要過大。因此。 馬達(dá)減速前轉(zhuǎn)速： n2==1901 r/min （3）供油泵流量： Q=211901/1000= l/min.根據(jù)此參數(shù)，我們選擇液壓泵。 （4）液壓泵選擇根據(jù)系統(tǒng)使用條件和參數(shù)要求，比較液壓泵的性能特點(diǎn)確定液壓泵的型號(hào)?？紤]到泄漏油控制裝置使用環(huán)境比較惡劣，環(huán)境污染比較嚴(yán)重，葉片泵和柱塞泵抗污染能力都比較弱，要求過濾精度較高，最后決定選用高壓齒輪泵作為液壓系統(tǒng)的動(dòng)力元件。在本裝置的執(zhí)行機(jī)構(gòu)當(dāng)中，行走馬達(dá)需要的功率最大，因此根據(jù)行走馬達(dá)的參數(shù)，結(jié)合我們所能承受的裝置總功率的實(shí)際情況，決定選用CBQLF520/F520型雙聯(lián)齒輪泵，[20]。項(xiàng)目數(shù)值單位型號(hào)CBQLF520/F520工程排量20/20mL/r額定壓力MPa最高壓力MPa轉(zhuǎn)速范圍4003000r/min功率按照轉(zhuǎn)速1500r/min、N=201500106/60201062=20KW 選擇液壓控制閥選擇液壓閥重要根據(jù)閥的工作壓力和通過閥的流量。本系統(tǒng)的工作壓力為20 MPa，最高壓力為25 MPa，所以液壓閥都選用中，高壓閥。液壓閥的作用是控制液壓系統(tǒng)的油流方向，壓力和流量，從而控制這個(gè)液壓系統(tǒng)。系統(tǒng)的工作壓力，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順序，工作部件的運(yùn)動(dòng)速度，方向，以及變換頻率，輸出力和力矩等。根據(jù)液壓原理圖提供的情況，審查圖中各個(gè)液壓控制閥在各種工況下達(dá)到的最高工作壓力和最大流量，并以此選擇液壓控制閥的額定壓力和額定流量。一般情況下，閥的實(shí)際壓力和流量應(yīng)與公稱值接近，但對(duì)于壓力閥和流量閥，允許的最大流量可超過公稱流量的10%；對(duì)換向閥允許通過的流量還受閥的功率特性的限制。用于可靠性要求高的系統(tǒng)時(shí)，其壓力以降額使用為宜。壓力閥的公稱壓力應(yīng)大于閥的實(shí)際工作壓力。單出桿活塞缸的兩個(gè)腔有效工作面積不相等，當(dāng)泵供油使活塞內(nèi)縮時(shí)，活塞腔的排油量比泵的供油量大的多，通過閥的最大流量往往是在這種情況下出現(xiàn)的。此外選擇流量控制閥時(shí)，其最小穩(wěn)定流量應(yīng)滿足執(zhí)行元件最低工作速度要求[21]。 根據(jù)以上情況，選出了這些元件的型號(hào)及規(guī)格，如下表：序號(hào)元件名稱數(shù)量估計(jì)流量（L/min）型號(hào)估計(jì)調(diào)節(jié)壓力 （ MPa）1單向閥260S型單向閥_2壓力表280__3溢流閥280DAW型先導(dǎo)溢流閥254兩位兩通電磁閥280WE型255節(jié)流閥220MG型_6兩位兩通電磁閥230WE型207三位四通電磁閥230WE型208單向閥430S型_9節(jié)流閥420MG型_10兩位兩通液動(dòng)閥420YF型1511溢流閥440DBD型2512兩位四通電磁閥230WE型2513單向閥430S型_14三位四通電磁閥120WE型2015節(jié)流閥115MG型_16溢流閥130DBD型2517三位四通電磁閥120WE型2018節(jié)流閥115MG型_19溢流閥130DBD型2520三位四通電磁閥120WE型2021節(jié)流閥115MG型_22溢流閥130DBD型2523三位四通電磁閥120WE型2024節(jié)流閥115MG型_25溢流閥130DBD型25 卸荷溢流閥 溢流閥 選擇發(fā)動(dòng)機(jī)此次設(shè)計(jì)內(nèi)容為“小型液壓工程車”，主要仿形于小型挖掘機(jī)。目前及今后的一個(gè)相當(dāng)時(shí)期內(nèi)，單斗液壓挖掘機(jī)的動(dòng)力仍將以柴油機(jī)為主。因?yàn)?，柴油機(jī)具有機(jī)動(dòng)靈活，特性曲線硬，工作可靠，使用經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)[22]。工程車工作的主要特點(diǎn)是：環(huán)境溫度變化大（經(jīng)常為177。4