【正文】 1. 草圖模式這和許多設(shè)計(jì)軟件的概念是一樣的，首先都對(duì)系統(tǒng)原理圖進(jìn)行初步的的繪制，AMESim也是一樣，通過將軟件提供的機(jī)械庫、信號(hào)庫、液壓庫、電子庫等中的元件繪制成仿真所需的系統(tǒng)原理圖。因此，基于AMESim仿真的系統(tǒng)模型與系統(tǒng)工作原理圖幾乎一致，這樣也能更直觀的反映系統(tǒng)的工作原理?？墒褂靡延心Ｐ徒⑿碌淖幽Ｐ驮瑏順?gòu)建優(yōu)化設(shè)計(jì)所需的實(shí)際原型，可修改模型和仿真參數(shù)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)及動(dòng)態(tài)仿真、繪制曲線并分析仿真結(jié)果，界面友好，操作方便。這時(shí)系統(tǒng)的熱量是由油箱表面散發(fā)，即 式中：——散熱系數(shù)，；——散熱面積，主要是指油箱面積，；——環(huán)境溫度，℃；——油液溫度，℃則，系統(tǒng)溫升為 取，油箱散熱面積在前面已經(jīng)確定了，則有 工作上升溫度，此時(shí)系統(tǒng)溫升滿足要求。齒輪泵的損失功率液壓馬達(dá)的損失功率 2) 閥口和管道損失熱功率為 式中：——閥口或管道上的壓力降，；——閥口或管道經(jīng)過的流量。油液溫升一般為30℃~40℃，機(jī)床類的最高溫度為60℃~70℃，船舶和工程機(jī)械最高溫度為70℃~80℃。熱膨脹會(huì)使運(yùn)動(dòng)副間隙變小而造成卡死現(xiàn)象。（2） 鏟刀回轉(zhuǎn)回路系統(tǒng)效率 系統(tǒng)發(fā)熱估算系統(tǒng)的壓力、窖泄漏和機(jī)械摩擦損失的能量轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)的熱量，使油液溫度升高。 鏟刀升降回路原理圖（其中一個(gè)）手動(dòng)換向閥 所以 則管路的壓力傳輸效率為 （2） 鏟刀回轉(zhuǎn)回路，管路壓力損失：管路局部分壓力損失： 閥的壓力損失：?jiǎn)蜗蚬?jié)流閥壓力損失；溢流閥壓力損失。由于管路長(zhǎng)度和結(jié)構(gòu)在布置前還無法確定，由其處于層流狀態(tài)，用經(jīng)驗(yàn)公式 2) 管路局部壓力損失在管理結(jié)構(gòu)未確定的情況下，管道的局部壓力損失常按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，即 3) 閥的壓力損失 式中： ——閥口額定壓力損失； ——閥的額定流量； ——閥的實(shí)際流量。 系統(tǒng)壓力損失計(jì)算系統(tǒng)壓力損失包括管路沿程壓力損失，通過接頭、彎管等處的局部損失及通過閥類元件的閥口壓力，計(jì)算公式如下 1) 管路沿程壓力損失 式中： ——沿程阻力系數(shù)； ——為管內(nèi)徑； ——為管內(nèi)流速 ——為管內(nèi)流速； ——為油運(yùn)動(dòng)黏度； ——為油液密度； ——為管路的長(zhǎng)度。在使用前應(yīng)驗(yàn)明液壓油品種、版號(hào)和性能符合液壓系統(tǒng)技術(shù)要求；新液壓系統(tǒng)首次注入油液或老液壓系統(tǒng)換油時(shí)，應(yīng)對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行清洗；新注入的油液必須經(jīng)過濾、凈化，使油液中污染物符合技術(shù)要求；油液不能隨意混用。在回油路上采用，型號(hào)為XU40040J，公稱流量400 L/min，過濾精度為40微米。濾油器就是為了將液壓油中的各種雜質(zhì)過濾掉。系統(tǒng)較簡(jiǎn)單，壓力中低壓、液壓泵流量較大時(shí) ，則 參考《袖珍液壓氣動(dòng)手冊(cè)》表1236，選擇油箱公稱容積。但開式油箱在施工環(huán)境下，維護(hù)使用很麻煩，應(yīng)當(dāng)采用閉式油箱才能與大氣隔絕，有效的阻止各種污染物的侵入，也能實(shí)現(xiàn)減少磨損和腐蝕等一系列危害作用。使大氣與油箱內(nèi)的空氣經(jīng)過濾清器相通。開式油箱應(yīng)用最廣，油箱內(nèi)的液面與大氣相通。（4） 便于裝油和排油。（2） 能分離出油液中的空氣和雜質(zhì)，并散熱。2. 油箱1) 油箱功用和要求油箱的用途主要是存儲(chǔ)油液，此外還起到散熱、逸出混大油中空氣、沉淀油液中污物等作用，油箱的結(jié)構(gòu)和容量應(yīng)滿足以下要求：（1） 具有足夠的容量，以滿足液壓系統(tǒng)對(duì)油量的要求。（5） 擺動(dòng)油缸進(jìn)油管 已知工作壓力為，查《液壓傳動(dòng)》，則有：公稱內(nèi)徑，外徑兩層鋼絲，工作壓力。（4） 變角油缸進(jìn)油管 已知工作壓力為，查《液壓傳動(dòng)》，則有：公稱內(nèi)徑，外徑兩層鋼絲，工作壓力。（3） 伸縮進(jìn)油管 已知工作壓力為，查《液壓傳動(dòng)》，則有：公稱內(nèi)徑，外徑兩層鋼絲，工作壓力。（2） 鏟刀回轉(zhuǎn)進(jìn)油管 已知工作壓力為，查《液壓傳動(dòng)》，則有：公稱內(nèi)徑，外徑兩層鋼絲，工作壓力。（1） 鏟刀升降進(jìn)油管 已知工作壓力為，查《液壓傳動(dòng)》，則有：公稱內(nèi)徑，外徑兩層鋼絲，工作壓力。而高壓膠管，在計(jì)算出油管內(nèi)徑和書籍工作壓力后，即可按標(biāo)準(zhǔn)選用。（3） 連接 與元件連接處要設(shè)置成可拆式，以便檢修；密封性好2) 油管內(nèi)徑確定油管的內(nèi)徑可根據(jù)通過的流量和允許流速不確定，即 式中： ——通過油管的流量，單位； ——油管中的允許流速，單位；對(duì)壓力管路，??；回油管路，取，對(duì)吸油管路，取。1) 對(duì)液壓管路的要求：（1） 強(qiáng)度 足以承受可能出現(xiàn)的工作壓力，并能承受最大工作沖擊壓力。參考《液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)（軟件版）》選擇威格士EURG10F直動(dòng)式溢流閥 EURG10F直動(dòng)式溢流閥技術(shù)參數(shù)型號(hào)通徑（）調(diào)定壓力（）額定流量（L/min）質(zhì)量（kg）EURG10F1010~21246 主要液壓輔助元件選擇輔助元件也在液壓系統(tǒng)中起著十分重要的作用，輔助元件包括油管、接頭、油箱、濾油器等等。參考《袖珍液壓氣動(dòng)手冊(cè)》選擇力士樂MSA型調(diào)速閥，其技術(shù)參數(shù)：額定壓力，通口直徑，流量。 液壓閥的選擇1. 方向閥1) O型多路換向閥 O型多路換向閥示意圖查《袖珍液壓氣動(dòng)手冊(cè)》液壓閥，得其相應(yīng)型號(hào)： 各回路換向閥型號(hào)回路名稱型　號(hào)通徑/mm流量/（L/min）壓力/滑閥機(jī)能油路型式鏟刀升降回路ZFSL10C2512016O型并聯(lián)鏟刀回轉(zhuǎn)回路M1SL22C22110~40020鏟刀伸縮回路ZFSL10C103016擺動(dòng)回路變角回路2) 單向閥鏟刀升降回路單向閥 型 號(hào)通徑（mm）流量（L/min）壓力（）正向開啟壓力（）直通單向閥DFL25H2512521伸縮、其參數(shù)為 型 號(hào)通徑（mm）流量（L/min）壓力（）正向開啟壓力（）直通單向閥DIFL10H102521，其參數(shù)為： 型 號(hào)通徑（mm）流量/（L/min）壓力/正向開啟壓力直角式單向閥50500323) 雙向液壓鎖在鏟刀升降油缸處放置雙向液壓鎖，為了防止鏟刀在工作時(shí)產(chǎn)生位移。2. 確定液壓泵的流量多液壓缸或液壓馬達(dá)同時(shí)工作進(jìn)，液壓泵的輸出流量應(yīng)為 式中： ——系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般??； ——同時(shí)動(dòng)作的液壓缸或液壓馬達(dá)的最大總流量。 液壓缸綜合參數(shù)液壓缸內(nèi)徑(mm)180活塞桿直徑(mm)100液壓缸外徑(mm)220液壓缸壁厚(mm)20最小導(dǎo)向長(zhǎng)度(mm)140液壓缸底厚(mm)22活塞寬度(mm)60緩沖槽直徑(mm)110缸體、端蓋材料35鋼、45鋼活塞桿材料45鋼： 油缸裝配圖 液壓泵的選擇1. 確定液壓泵的最大工作壓力 式中： ——液壓缸或液壓馬達(dá)的最大工作壓力； ——從液壓泵出口到執(zhí)行元件之間管路的總損失；總壓力損失在初算時(shí)可按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選?。汗苈泛?jiǎn)單、流速不大的，取；管路復(fù)雜，進(jìn)口有調(diào)整閥的，取。 缸體連接計(jì)算和校核由給定的安裝方式為缸體法蘭連接，則連接螺栓的拉應(yīng)力為 切應(yīng)力 則，合成應(yīng)力 選45鋼，M24螺栓，10個(gè)螺栓 則有，滿足安全。 缸底厚度設(shè)計(jì)，d為緩沖槽的直徑。PY180平地機(jī)升降油缸是中位固定式，查《液壓傳動(dòng)》，取n=1，L為活塞桿的長(zhǎng)度。液壓缸的穩(wěn)定條件為 式中 ——液壓缸臨界負(fù)載，單位為N；——穩(wěn)定安全系數(shù)，通常取?；钊麠U選擇材料為45號(hào)鋼，則，計(jì)算 而標(biāo)準(zhǔn)活塞直徑為100mm，滿足要求。則缸體外徑，取220mm。查《液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)（軟件版）》得，D=180mm時(shí)，工程類液壓缸壁厚。當(dāng)時(shí)可按薄壁公式校驗(yàn)強(qiáng)度，即 式中：——最高工作壓力，單位；——材料許用應(yīng)力，為材料抗拉強(qiáng)度，n為安全系數(shù)，一般n=5。 油缸的導(dǎo)向長(zhǎng)度K—隔套 經(jīng)過大量的資料查詢，活塞寬度對(duì)油缸的影響不是很大，適當(dāng)取值即可，取活塞的寬度。如果導(dǎo)向長(zhǎng)度過小，將使液壓缸的初始撓度（間隙引起的撓度）增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。 液壓缸基本參數(shù)的計(jì)算由前面1節(jié)的計(jì)算得到了油缸的內(nèi)徑、活塞桿的直徑和行程，下面再對(duì)液壓缸的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算。參考《袖珍液壓氣動(dòng)手冊(cè)》選擇：（1） 無桿腔直徑：（2） 有桿腔直徑 ?。?） 活塞行程 液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算由于本設(shè)計(jì)所包含的液壓缸比較多，在本章液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算只以鏟刀升降液壓缸為例，設(shè)計(jì)鏟刀升降液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸，根據(jù)液壓缸的使用壓力和流量對(duì)液壓缸的零件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，并驗(yàn)算其穩(wěn)定性。蝸輪蝸桿減速傳動(dòng)比，可以計(jì)算液壓馬達(dá)所需的最大輸出轉(zhuǎn)矩： 再計(jì)算馬達(dá)排量： 根據(jù)《袖珍液壓氣動(dòng)手冊(cè)》選擇雙作用葉片馬達(dá)M系列，其參數(shù)： M系列葉片馬達(dá)技術(shù)參數(shù)最高壓力（）排量（）轉(zhuǎn)速（）扭矩（）連續(xù)間歇最低最高1618~1004000~3. 變角油缸根據(jù)公， 再計(jì)算無桿腔直徑 、：（1） 取無桿腔直徑（2） 油缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速率比，根據(jù)公 取有桿腔直徑。（3） 選擇活塞行程為，滿足鏟刀的最大提升高度。 液壓缸活塞桿外徑尺寸系列 （mm）420561605226318062570200828802201032902501236100280144011032016451253601850140 活塞行程系列 單位（）2550801001251602002503204005006308001000125016002000250032004000經(jīng)過選擇，可以得到：（1） 無桿腔直徑。計(jì)算無桿腔面積： 無桿腔直徑： 根據(jù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)速率比有： 推導(dǎo)得 參考《袖珍液壓氣動(dòng)手冊(cè)》，摘出以下參數(shù)表以供油缸進(jìn)行參數(shù)選擇。由計(jì)算的數(shù)據(jù)驗(yàn)算后，根據(jù)液壓元件手冊(cè)選擇合適的液壓元件型號(hào)。根據(jù)PY180平地機(jī)的實(shí)際情況和相關(guān)資料獲得其液壓系統(tǒng)的最大壓力為，一般在以內(nèi)?？紤]到系統(tǒng)的效率，則有，一般情況下，的變化不是很大，就認(rèn)為功率與系統(tǒng)壓力和流量有關(guān)。系統(tǒng)壓力選定后，液壓缸的尺寸或液壓馬達(dá)的排量可由其負(fù)載確定；液壓缸速度或液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速一經(jīng)確定，據(jù)此進(jìn)一步初定液壓泵的壓力和流量。： 陰影部分為鏟刀弓形里土的截面積其中，通過AutoCAD做圖法求得陰影部分的面積，鏟刀長(zhǎng)為，從而得到弓形土壤容積為 其中取容重，則 即變角油缸受到的阻力為。 回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)受力分析回轉(zhuǎn)圈回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)鏟刀在圖示的位置可以取得極值： 其中T為平地機(jī)工作時(shí)最大牽引力（），為鏟刀原長(zhǎng)的一半，為鏟刀引出油缸的最大行程為。2. 回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)分析回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)在各種工況中只有當(dāng)鏟刀完全外伸且處于最在牽引力之下作業(yè)時(shí)，回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)才受到最大的扭矩。3) 摩擦負(fù)載：即液壓缸驅(qū)動(dòng)工作時(shí)所要克服的外部機(jī)械摩擦阻力 式中： ——作用在第個(gè)支承面上的法向力，N； ——第個(gè)支承面的摩擦因數(shù)。1) 工作負(fù)載，其中AO=BO=，BC=，分別對(duì)點(diǎn)A和點(diǎn)B求矩，可以求得： 則 二者取其大，鏟刀升降油缸的最大負(fù)載為，可以計(jì)算出，可計(jì)算與的值，PY180平地機(jī)的重心大致前后軸距的處： ，可算： 故 則鏟刀升降油缸最大負(fù)載為。：AOB鏟刀C 鏟刀升降油缸一般位置示意圖將地面對(duì)鏟刀的全部作用力都集中在鏟刀邊緣的C點(diǎn)上，從模型上來看，這個(gè)模型可以解決最大負(fù)載的受力分析。 液壓系統(tǒng)負(fù)載分析有了上述對(duì)工作裝置液壓工況的分析之后，就應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際的作業(yè)情況進(jìn)行各個(gè)工況的受力分析計(jì)算，為液壓元件的設(shè)計(jì)參數(shù)提供依據(jù)。考慮上述7個(gè)因素，結(jié)合工作要求，： PY180平地機(jī)工作裝置液壓系統(tǒng)原理圖1分流閥；2安全閥；3流量控制閥；4安全閥；5油路換向閥；6鏟刀左升降油缸；7液壓鎖；8變角油缸；9鏟刀伸縮油缸；10鏟刀回轉(zhuǎn)馬達(dá)；11單向節(jié)流閥；12鏟刀右升降油缸；13擺動(dòng)油缸；14鏟刀左升降油缸換向閥；15擺動(dòng)油缸換向閥；16回轉(zhuǎn)馬達(dá)換向閥；17鏟刀右升降油缸換向閥；18伸縮油缸換向閥；19變角油缸；20齒輪泵；21壓力油箱；22濾油器第5章 PY180平地機(jī)工作裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算通過在上一章的液壓系統(tǒng)分析和主要元件的選定，搞清了鏟刀升降回路、回轉(zhuǎn)回路、變角回路、伸縮回路和擺動(dòng)回路的動(dòng)力分配。在特別重要的場(chǎng)合下，應(yīng)設(shè)計(jì)冗余系統(tǒng)，確保系統(tǒng)連續(xù)安全可靠地工作。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要體現(xiàn)以人為本的概念。延長(zhǎng)換向時(shí)間，可有效避免液壓沖擊。5. 防止液壓沖擊執(zhí)行元件的速度、方向和負(fù)載的實(shí)然變化，往往會(huì)發(fā)生液壓沖擊。另外對(duì)于經(jīng)常制動(dòng)、停車和保壓的系統(tǒng)，要設(shè)計(jì)卸載回路。4. 防止系統(tǒng)過熱對(duì)中、低壓系統(tǒng)，溢流和節(jié)流損失是發(fā)熱的主要原因，對(duì)高壓大功率液壓系統(tǒng)，串聯(lián)在回路中的液壓閥及油管、管接頭是發(fā)熱的主要原因。當(dāng)負(fù)載變化大、壓力高，對(duì)速度穩(wěn)定性要求不高時(shí)，宜采用伺服變量泵—定量馬達(dá)恒功率調(diào)整