【正文】 壓力上升，頂開液控單向閥 4的主閥，使活塞回程。 圖 油保壓回路 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 13 圖 方案比較：方案二的回路既能起到保壓作用又能進行泄壓，且保壓時間長、壓力穩(wěn)定性高。 液壓馬達制動回路 由液壓馬達驅動的旋轉機構，在制動時如果只是把泵卸載或不向馬達供油，馬達由于自身和負載的慣性還要繼續(xù)轉動，為此需要制動回路。在液壓馬達的回油路上串接一個節(jié)流閥，產(chǎn)生較大的背壓，使馬達逐漸減速。 方案二：如圖 所示，為采用常閉式液壓制動器的制動回路?；芈分性谥苿悠髑按?lián)一單向節(jié)流閥是為了控制制動器的開啟時間，當開始向馬達供油時，制動內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 14 器因節(jié)流閥的作用而延遲開啟，保證馬達的啟動壓力，使馬達啟動時有足夠大的輸出轉矩。 圖 節(jié)流閥來實現(xiàn)減速 和液壓制動 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 15 圖 常閉式液壓制動器的制動回路 方案比較：方案一的回路隨著馬達轉速的降低，馬達回油量降低， 節(jié)流閥的背壓也減小，制動效果減弱，不能使馬達完全停止。 繪制液壓系統(tǒng)原理圖 此次設計的挖泥船液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件有三個液壓缸和一個液壓馬達，各個執(zhí)行元件的執(zhí)行循序為：主液壓缸伸出，抓斗下降，同時兩個輔助液壓缸收縮使抓斗張開 。抓斗閉合后，主液壓缸收縮使得抓斗上升至水面。內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 16 馬達帶動卷筒轉動，使小車在鋼絲繩牽引力的拉動下將泥運到指定位置卸泥。 由 前面的液壓系統(tǒng)基本回路的分析及方案的選擇可得到該挖泥船液壓系統(tǒng)原理圖為 如圖 所示： 根據(jù)原理圖以及各執(zhí)行元件的執(zhí)行順序簡述該液壓系統(tǒng)工作原理： 泵啟動前換向閥 1 17 處于中位，二位二通閥換向閥 9處于右位。 對于主液壓缸油路： 油液通過換向閥 5 左位進入主液壓缸上腔使液壓缸下降。閥 6起平衡閥的作用，是控制液壓缸的下降速度，防止主液壓缸 8超速下降。缸停止后的保壓是通過帶卸荷閥芯的液控單向閥 7來實現(xiàn)的。泄壓時 1YA、 9YA 通電。當下腔壓力降低至小于順序閥 9 的調(diào)節(jié)值（通常為 2～ 4MPa）， 9YA 斷電切斷油泵至油箱的低壓循環(huán)，控制油液頂開閥 7 的主閥芯，油液回油箱使活塞下降。當抓斗要閉合進行挖泥作業(yè)時， 5YA 通電，閥 17 右位工作，油 液經(jīng)單向節(jié)流閥 1分流集流閥 1液控單向閥 21 到達兩缸上腔，使活塞伸出抓斗閉合。對于左邊的輔助液壓缸，保壓是通過閥 21 來實現(xiàn)的，保壓期間若液壓缸 26 上腔因泄 漏等因素，壓力下降到電接點壓力表 22調(diào)定下限值（低壓觸點）時，壓力表 22 發(fā)出信號，使 5YA 通電，液壓泵恢復向缸 26 上腔供油，使壓力上升。當缸上腔壓力降低至小于順序閥 24 的調(diào)壓值（通常為 2～ 4 MPa）時， 7YA 斷電閥 24關閉，切斷泵到油箱的低壓循環(huán)，缸下腔壓力升高，控制油液頂開閥 21 的主閥芯使缸上腔油液回油箱活塞回程。 由于抓斗閉合過程要求必須同步，故采用分流集流閥 19 來實現(xiàn)抓斗的同步。在兩輔助缸活塞伸出過程中，若缸 26先運動到底，觸動行程開關 33，使電磁鐵 10YA 帶電，此時壓力油便經(jīng)過閥 34右位進入缸 27上腔 ， 使缸 27 的活塞繼續(xù)運動到底。 當抓斗將泥卸到小車里時，使 3YA 通電，啟動馬達，馬達帶動卷筒將小車運到指定的卸泥地點。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 18 圖 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 19 第三章 運動分析和動力分析 此次設計的挖泥船屬小型工程機械，根據(jù)化學工業(yè)出版社出版、 張利平主編的《液壓傳動系統(tǒng)及設計》中表 56 可知系統(tǒng)的設計壓力范圍為 10～ 16MPa，根據(jù) GB/7973— 1987 液壓缸公稱壓力系列選系統(tǒng)設計壓力為 16MPa。 液壓缸工作時必須克服的負載為： [8]F=Fe+Ff+Fi （ 式 ） 式中 : Fe為 工作負載 Ff為摩擦負載 Fi為慣性負載 當抓斗下降時 Fe 為超越負載（負值）當抓斗上升時 Fe 為阻力負載（正值） 。 慣性負載 Fi是指運動部件在啟動過程和制動過程中的慣性力，可由下式?jīng)Q定： [9] F i= G * V /g* t ?? （ 式 ） Δ V/Δ t 對于行走機械取值范圍為 ～ ，現(xiàn)取 1m/s。 ∴啟動階段 F=3000 N 下降階段 F=3000+3000/10=2700N 上升階 F=20210 N ∴由以上分析可知液壓缸最大負載是在抓斗抓泥后的上升階段。根據(jù)缸最大負載為 20210N， 且此時為活塞有桿腔為工作腔，參考化學工業(yè)出版社出版的張利平 主編的 《液壓傳動系統(tǒng)及設計》 表 57 中 的公式 ： [ 8 ]/m a x1 32 2 31p A p A F cm?? ? ? ? （ 式 ） 式中： 1p 、 2p 為缸工作腔、回油腔壓力 31A 為液壓缸第三級無桿腔有效面積； 32A 為缸第三級有桿腔有效面積； 此時 有 1p =16MPa ； 2p =0 ； maxF =20210N ； cm? = 。 由成大先主編的《機械設計手冊》第三版第 4 卷表 1964 可知在壓力為16MPa 時 ， 活塞往返速比為 ： 3132[1]? ?? （ 式 ） ∴ 31A = 32A = 2mm ∴ 第三級活塞直徑 431 5 0 .8 23 AD m m???? 由32 3 3()4A D d??? 得第三級活塞桿直徑為 3d = mm 。 型號說明： 3— 伸出級數(shù) 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 21 H— 活塞式 S— 雙作用式 TG— 多級液壓缸 E— 壓力級 16MPa RJ— 安裝方式后端單耳環(huán) 150— 最大缸徑 2280— 最大行程 缸性能參數(shù)及安裝尺寸如下： 型號 活塞外徑 Ｄ (mm) 活塞桿外徑 d(mm) 單級行程(mm) 總行程(mm) 安裝尺寸 工作壓力16(Mpa) L t 3HSTG150E2280RJ 15012090 13510570 760 2280 460 1152 3HSTG150E1656RR 552 1656 927 3HSTG150E1935RR 645 1935 992 3HSTG160E2990RR 16012590 14010570 967 2900 1380 由已知主液壓缸行程為 1700mm，下水時間為 30s,所以其平均速度為： v =1700/30= mm /s = m/s 由于此系統(tǒng)比較簡單所以不需要繪制負載圖和速度圖。 ∴主液壓缸全部伸出流入缸的總油液體積為 ： 2 6 3 2 6 3 2 6 39 0 1 0 7 6 0 1 0 1 2 0 1 0 7 6 0 1 0 1 5 0 1 0 1 8 0 1 04 4 4V ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? 310? +? 310? +? 310? ? L 又∵抓斗下水時間為 30s 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 22 ∴可知缸的平均流量為： q = 30 = Ls = minL 由缸的平均流量可知三級伸縮式液壓缸的各級速度為： 第一級： 61 21 3 3 . 2 4 4 1 0 1 8 8 1 3 1 . 4m in150q m m m mv sA ? ??? ? ? ?? 第二級： 62 22 3 3 . 2 4 4 1 0 2 9 3 9 4 9 . 0m in120q m m m mv sA ? ??? ? ? ?? 第三級： 63 23 3 3 . 2 4 4 1 0 5 2 2 5 8 7 . 1m in90q m m m mv sA ? ??? ? ? ?? ： 由化學工業(yè)出版社出版、張利平主編的《液壓傳動系統(tǒng)及設計》表 510 中公式 ： 1 2 12 [8 ]1 ()cmFp p AA ??? （ 式 ） 式中 ： 2p 為背壓力 1A 、 2A 為無桿腔、有桿腔有效面積 ∴ 1p = 224 2 0 0 0 0( 0 )( 9 0 7 0 ) 0 .9? ??= MPa ∴ 液壓缸功率為 31 8 . 8 4 3 3 . 2 4 1 0 4 . 9 060P p q k w???? ? ? ： 查化學工業(yè)出版社出版的《機械設計手冊》第二版下冊 L 型節(jié)流閥最小穩(wěn)定流量為 ： minq = [14]minL （ 式 ） ∴ 6 2 2 2m i nm i n[ 3 ]0 . 0 5 1 0 2 6 . 6 7 0 9 01881q m m m m m mv ?? ? ? ? （ 式 ） ∴ minminqv 既小于 第三級活塞外徑又小于第三級活塞桿外徑 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 23 ∴流量控制閥 — 節(jié)流閥無論是在進油路還是在回油路上，缸都能滿足工作部件最小速度要求 。 輔助缸工作 需要克服的負載 可按 上面 式計算，即 ： F F F Fe if? ? ? 式中 ： Fe —— 工作負載 Ff —— 摩擦負載 Fi —— 慣性負載 由于 Ff 、 Fi 均較小故可忽略不計，現(xiàn)只計算缸工作時的負載 Fe ，如下圖 所示是抓斗工作時的 受力圖： 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 24 F e 缸推力F ＇挖掘阻力Or ＇= 74 5 .7 4ｒ= 11 1. 925176。圖 抓斗工作時的受力圖 圖中 ： Fe 為液壓缸的推力即工作負載 39。F 的作用，在液壓缸推力Fe 作用下抓斗克服淤泥阻力實現(xiàn)挖泥作業(yè)。由力矩平衡原理可知 ： 39。 0()M F r F reo ? ? ? ? ? （ 式 ） 得 39。FrFe r?? （ 式 ） 根據(jù)中國建筑工業(yè)出版社出版、同濟大學主編的《單斗液壓挖掘機》第二版 緒論的 08 式得挖掘阻力 為 ： [10]39。 查此 書表 010 取 0k =。 0F k b h? ? ? = 250 0 60 0 10 0. 01 30 00 N?? ? ? ? ∴ 可得 Fe = N 考慮到缸的安全和穩(wěn)定性 ，設計計算時 取 Fe =20210 N 速度分析 由已知輔助液壓缸行程為 875mm，挖泥工作時間為 10 s,可知缸的平均運動速度為： 875 8 7 . 5 0 . 0 8 7 510 m m mv ss? ? ? 由于系統(tǒng)對缸的運動速度無特別要求 ， 所以取缸的平均速度作為缸的工作速度。 液壓馬達主要是通過卷筒轉動從而帶動放泥箱運動 ， 實現(xiàn)卸泥 。 當箱子沿斜坡方向運動時，其受力 如圖 所示： 圖中： ? 500arcta n 83850 o?? F— 鋼絲繩拉力 G— 箱子和泥 的總重量 T— 斜面的支撐力 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 28 FF2G1GG2F1T20176。 ∴ 1 2 8 0 0 6 .0 8 5 .3 50 .9bF K N??? 根據(jù)計算所得 bF 值，查本書表