多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置的設(shè)計(jì)

1、多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計(jì)1 緒論1.1 多錘頭破碎機(jī)的概述多錘頭破碎機(jī)是運(yùn)用水泥混凝土碎石化技術(shù)通過(guò)徹底破壞原有板塊來(lái)消除水泥罩 面層中的反射裂縫。經(jīng)過(guò)碎石化后，水泥混凝土顆粒的粒徑不大于 40cm，且 75%以上的 顆粒在深度方向的分布滿足表面最大尺寸不超過(guò) 7.5cm，底部不超過(guò) 37.5cm。此技術(shù)將 水泥混凝土板塊破碎成”高強(qiáng)粒料基層”，然后在上面加鋪瀝青層補(bǔ)強(qiáng) 1 。該對(duì)錘頭破碎機(jī)由兩部分組成：前半部分為動(dòng)力系統(tǒng)，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，液壓傳動(dòng)；后 半部分為破碎系統(tǒng)，中間備有 2排各 6個(gè)錘頭，兩側(cè)各有一對(duì) 731kg 的翼錘。每對(duì)錘頭 提升高度可以獨(dú)立調(diào)節(jié)，具備一次全寬破碎4m 的

2、能力，設(shè)備工作速度一般為單車道1.5km/d 2 ，每對(duì)錘頭的提升高度可以單獨(dú)調(diào)整，最大提升高度為 1.2m。其工作原理是： 通過(guò)液壓泵向工作油缸提供高壓油， 高壓油的作用帶動(dòng)錘頭上下運(yùn)動(dòng)， 通過(guò)數(shù)學(xué)控制裝 置，控制油缸的運(yùn)動(dòng)頻率和行程，帶動(dòng)錘頭砸向混凝土板塊使其破碎。該設(shè)備完全符合當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的需要， 經(jīng)過(guò)碎石化技術(shù)改造后的水泥混凝土不需清 除，可以直接用作新路的基層， 節(jié)約了基層的材料并避免了大量白色垃圾的產(chǎn)生和沿途 植被的破壞，有利于保護(hù)沿途的生態(tài)平衡，與傳統(tǒng)的舊路改造技術(shù)相比，施工周期短， 不必長(zhǎng)時(shí)間封閉交通，把對(duì)人們通行的影響程度減到最低程度。1.2 多錘頭破碎機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀目前，對(duì)舊

3、水泥混凝土路面常用的破碎處治方法有碎石化( Crushing )、打裂壓穩(wěn) (Break and Seat )和打碎壓穩(wěn)( Crack and Seat )。重慶交通學(xué)院和交通部公路科學(xué)研究所等單位研究認(rèn)為， 當(dāng)混凝土路面斷板率低于 10%時(shí)，可采用打裂壓穩(wěn)技術(shù)直接加鋪瀝青混凝土罩面，對(duì)于斷板率介于10 15%的水泥路面，在打裂壓穩(wěn)之后鋪設(shè)的反射裂縫材料胡加鋪瀝青混凝土罩面。對(duì)于斷板率超過(guò) 15%且有明顯結(jié)構(gòu)性的結(jié)構(gòu)性破壞的水泥路面 (或相鄰的位移 (沉降差) 大于 4mm)就需要將板打碎處理，要求在對(duì)路基及基層有問(wèn)題處進(jìn)行局部處理，將混凝 土面板進(jìn)行破碎壓實(shí)作為基層，再加鋪瀝青混凝土罩面 2

4、 。碎石化改造技術(shù)通過(guò)對(duì)舊水泥混凝土路面的破碎從而減少混凝土板的有效尺寸， 充第 1 頁(yè)共 33 頁(yè)多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計(jì)分降低水泥混凝土的板接裂縫處在載荷溫度變化下的位移， 從而徹底解決決定反射 裂縫問(wèn)題碎石化的目的：（1）清除水泥混凝土路面；（2）分離路面中的鋼筋；（3）清除水泥混凝土路面的反射裂縫；（4）水泥混凝土路面的改造 【2】目前公路高速公路機(jī)場(chǎng)等路面一般使用水泥混凝土或?yàn)r青進(jìn)行硬化， 這種路面 由于多種原因的使用如使用的時(shí)間較長(zhǎng)或氣候質(zhì)量和使用問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致路面磨損， 以至 于需要不斷進(jìn)行維護(hù)和維修。傳統(tǒng)的維護(hù)方式是用人工或機(jī)械方式對(duì)路面進(jìn)行破碎作 業(yè)，然后更換水泥或?yàn)r青

5、鋪設(shè)的混凝土路面。 人工方式由于費(fèi)時(shí)費(fèi)力一般適用于小塊路 面的修補(bǔ)作業(yè)。 一些大型的路面維護(hù)工程一般采用機(jī)械方式進(jìn)行作業(yè)。 目前機(jī)械作業(yè)的 方式也各式格言，如國(guó)家專利局于 1988年 11 月 20 日公告的一種名為“路面液壓破碎 機(jī)”是實(shí)用新型專利， 其原理為用拖拉機(jī)底盤加上液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)器手完成路面的破 碎機(jī)作業(yè)，主要是為了替代大型挖掘機(jī)所進(jìn)行的路面作業(yè)。 工作的質(zhì)量和效率都比較差， 而且上述方式都是通過(guò)更換路面破碎塊來(lái)完成修補(bǔ)作業(yè)， 更換出的水泥路面碎塊又造成 各種污染，浪費(fèi)大量資源 3 。2006 年，濟(jì)南路面道路工程技術(shù)有限公司自主設(shè)計(jì)了 PS360 型對(duì)錘頭水泥混凝土路面破碎機(jī)，

6、并獲得了國(guó)家專利。1.3 多錘頭破碎機(jī)的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)1.3.1 多錘頭破碎機(jī)的優(yōu)點(diǎn)（1）整幅車道寬度單次多點(diǎn)破碎；（2）錘擊功可以方便調(diào)節(jié)；（3）破碎效率很高；（4）破碎后顆粒組成特性較好；（5）破碎后的表面平整程度高 41.3.2多錘頭破碎機(jī)應(yīng)用特點(diǎn)多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計(jì)3) 顯著提高路面標(biāo)高，在一般情況下，嚴(yán)重破碎破碎的混凝土板塊要經(jīng)過(guò)碎石化處理；( 4) 施工擾民少；( 5) 不影響交通；6)環(huán)保工程運(yùn)用水泥混凝土碎石化技術(shù)自主研發(fā)而成的各錘頭破碎機(jī)， 順應(yīng)了國(guó)家大量提倡科 技創(chuàng)新的理念，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域的空白，打破了國(guó)際高技術(shù)領(lǐng)域的壟斷，勢(shì)必將引領(lǐng)中國(guó)公路養(yǎng)護(hù)領(lǐng)域發(fā)起一場(chǎng)

7、新的技術(shù)革命，提高公路建設(shè)水平上一個(gè)更高的臺(tái)階 41.4 課題背景碎石化改造技術(shù)通過(guò)對(duì)舊水泥混凝土路面的破碎從而減少混凝土板的有效尺寸， 充 分減低了水泥混凝土板接裂縫處在載荷溫度和濕度下的位移， 從而徹底解決反射裂 縫問(wèn)題。第一個(gè)熱拌瀝青 (HMA)罩面的水泥混凝土路面破碎項(xiàng)目是 1986 年在美國(guó)紐約完成 的，截至 2001年，美國(guó)有 35 個(gè)州使用了此技術(shù)，項(xiàng)目數(shù)量 300多個(gè)，使用里程達(dá) 900 多公里， 1280 萬(wàn)平方米，而且美國(guó)瀝青協(xié)會(huì)及部分州均將該技術(shù)列入規(guī)范。應(yīng)用碎石化技術(shù)的現(xiàn)實(shí)意義， 當(dāng)今社會(huì)是一個(gè)資源消耗巨大的時(shí)代， 產(chǎn)生了由于社 會(huì)進(jìn)步所需要的大量資源和全球資源短缺的矛

8、盾， 于是，在全球范圍內(nèi)提出了建立節(jié)約 型社會(huì)的觀點(diǎn)， 在這樣一個(gè)人口眾多資源相對(duì)短缺的國(guó)家， 可持續(xù)發(fā)展環(huán)境保護(hù) 節(jié)約型社會(huì)的提出，顯得尤為重要。水泥混凝土碎石化技術(shù)完全符合當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的需要， 具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn) 的歷史意義。(1) 符合節(jié)約型社會(huì)的發(fā)展需要工程造價(jià)低， 經(jīng)過(guò)碎石化技術(shù)改造的舊水泥混凝土不需清除， 可以直接用作新路的 基層，既節(jié)約了基層的材料，又節(jié)約了資金資源減少了浪費(fèi)，符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的 戰(zhàn)略決策。(2) 符合環(huán)境保護(hù)的發(fā)展需要 經(jīng)過(guò)碎石化技術(shù)改造后的舊水泥混凝土不需清除，避免了大量建筑垃圾的 產(chǎn)生，避免了沿途植被的破壞，有利于保護(hù)沿途的生態(tài)平衡。(3) 符合以人

9、為本的發(fā)展需要第 3 頁(yè)共 33 頁(yè)多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的舊路改造相比，具有施工周期短，把影響人們通行的時(shí)間減小到 最小程度 。缺陷：碎石化后項(xiàng)面強(qiáng)度仍具有一定的離散性 通過(guò)碎石化，將板塊的結(jié)構(gòu)性降低，同時(shí)變形和位移被分散， HMA破碎過(guò)程中，重 錘下落的位置在板頂平面上的分布是不均勻的， 破碎后板塊頂面的當(dāng)量回彈模量也存在 一定的差異 4 。1.5 課題研究方法本課題針對(duì)多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)為對(duì)象， 著重于液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作回路以 及行走回路的設(shè)計(jì)。液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是通過(guò)駕駛員操作轉(zhuǎn)向盤帶動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向控制閥轉(zhuǎn)動(dòng)， 壓力油進(jìn)入轉(zhuǎn)向油缸使輪胎經(jīng)過(guò)一定的角度。 工作回路是由八個(gè)垂直

10、布置的柱塞缸及其 一定數(shù)量的液壓控制閥組成，控制閥控制液壓缸的伸縮，使工作錘上下運(yùn)動(dòng)，達(dá)到路面 破碎的目的 5 。本次設(shè)計(jì)通過(guò)參照國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的情況下，針對(duì)我國(guó)的基本國(guó)情，具體研究方法 如下：（ 1） . 液壓系統(tǒng)方案的確定 首先確定液壓系統(tǒng)的工作要求，選擇執(zhí)行元件，從而確定液壓系統(tǒng)的基本形式，擬 定液壓基本回路，進(jìn)而合成整機(jī)液壓系統(tǒng)圖。（ 2） . 液壓系統(tǒng)的計(jì)算及驗(yàn)算 首先確定液壓系統(tǒng)的工作壓力，確定液壓泵的流量工作夜里輸入功率等。液壓 元件的計(jì)算包括油管的計(jì)算，同時(shí)還有液壓系統(tǒng)壓力損失的計(jì)算以及發(fā)熱的計(jì)算等。（3）. 液壓元件的選擇參照液壓系統(tǒng)的計(jì)算驗(yàn)算等所提出的數(shù)據(jù)， 根據(jù)各種元件的

11、特征和相關(guān)液壓手冊(cè) 及液壓產(chǎn)品手冊(cè)對(duì)液壓元件進(jìn)行選擇 6 。第 4 頁(yè)共 33 頁(yè)多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計(jì)2 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)確定多錘頭破碎機(jī)總體方案必須和破碎機(jī)液壓系統(tǒng)方案綜合考慮， 首先明確主機(jī)對(duì) 液壓系統(tǒng)性能的要求，根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況進(jìn)行液壓方案分析比較，按照可靠性經(jīng)濟(jì) 性，盡量采用先進(jìn)技術(shù)，選擇最優(yōu)方案。2.1 開(kāi)式閉式系統(tǒng)的選擇按油液循環(huán)方式的不同，液壓系統(tǒng)可分為開(kāi)式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。2.1.1 開(kāi)式系統(tǒng) 開(kāi)式系統(tǒng)是指液壓泵從液壓油箱吸油，通過(guò)換向閥給液壓缸（或液壓馬達(dá)）供油以 驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)，液壓缸的回油再經(jīng)換向閥流回液壓油箱。在泵出口處裝溢流閥，這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，由于系

12、統(tǒng)本省具有油箱，因 此可以發(fā)揮油箱的散熱沉淀雜質(zhì)的作用，但因油液常與空氣接觸，使空氣易于進(jìn)入系 統(tǒng)，導(dǎo)致工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的不平穩(wěn)及其它不良后果，為了保證工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)快速性，在系 統(tǒng)的回路上不可設(shè)置被壓閥，減少附加流量的損失，使系統(tǒng)快速回油。在開(kāi)式系統(tǒng)中，采用的液壓泵為定量泵或單向變量泵，考慮到泵的自吸能力和避免 產(chǎn)生吸空現(xiàn)象，對(duì)自吸能力較差的液壓泵，通常將去工作轉(zhuǎn)速限制在額定轉(zhuǎn)速的75%以內(nèi)，或增設(shè)一個(gè)輔助泵。工作機(jī)構(gòu)的換向則借助于換向閥。換向閥換向時(shí)，除了纏身液 壓沖擊外，運(yùn)動(dòng)部件的節(jié)流損失將轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，而使油溫增加，但是由于開(kāi)式系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，因此認(rèn)為大多數(shù)工程機(jī)械所采用 5 。2.1.2 閉

13、式系統(tǒng) 在閉式系統(tǒng)中，液壓泵的進(jìn)油管直接與執(zhí)行元件回油管相連，工作液體在系統(tǒng)管 路中進(jìn)行封閉循環(huán)，閉式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為緊湊，泵的自吸性好，系統(tǒng)與空氣接觸的機(jī)會(huì)較 少，空氣不易滲入系統(tǒng)，故傳動(dòng)的平穩(wěn)性好，工作結(jié)構(gòu)的變速和換向靠調(diào)節(jié)泵或馬達(dá)的 變量機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，避免了在開(kāi)式系統(tǒng)換向過(guò)程中所出現(xiàn)的液壓沖擊和能量損失，但閉式系 統(tǒng)較開(kāi)式系統(tǒng)復(fù)雜，由于閉式系統(tǒng)本身沒(méi)有油箱，油液的散熱和過(guò)濾的條件較開(kāi)式系統(tǒng) 差，為了補(bǔ)償系統(tǒng)中的泄露，通常需要一個(gè)小容量的補(bǔ)油泵和油箱，因此這種系統(tǒng)實(shí)際 上是一個(gè)半閉式系統(tǒng)。第 5 頁(yè) 共 33 頁(yè)多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計(jì)一般情況下，閉式系統(tǒng)中的執(zhí)行元件若采用雙作用單活塞缸

14、時(shí)，由于大小腔流量 不等，在工作過(guò)程中，會(huì)使功率利用下降， 所以閉式系統(tǒng)中的執(zhí)行元件一般為液壓馬達(dá) 如大型液壓挖掘機(jī)液壓起重機(jī)中的回轉(zhuǎn)系統(tǒng)全液壓壓路機(jī)的行走系統(tǒng)與振動(dòng)系統(tǒng) 中的執(zhí)行元件均為液壓馬達(dá)。多錘頭破碎機(jī)工作環(huán)境惡劣，系統(tǒng)與外界溫度相差大，需要油箱快速的散熱。另一 方面系統(tǒng)對(duì)污染反映并不靈敏，能夠在較為惡劣的環(huán)境下工作，所以本系統(tǒng)采用開(kāi)式系 統(tǒng)。2.2 單泵和多泵的選擇按系統(tǒng)中液壓泵的數(shù)目，系統(tǒng)可以分為單泵雙泵系統(tǒng)和多泵系統(tǒng)。2.2.1 單泵系統(tǒng) 由一個(gè)液壓泵向一個(gè)或一組執(zhí)行元件供油的液壓系統(tǒng)，即為單泵系統(tǒng)。單泵系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，維修方便，但在系統(tǒng)中有幾個(gè)執(zhí)行元件或要實(shí)現(xiàn)復(fù)合運(yùn)功

15、，又需要 對(duì)這些運(yùn)動(dòng)能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)，采用單泵系統(tǒng)顯然是不理想的。為了更有效地利用發(fā)動(dòng)機(jī)功 率與提高工作性能，就必須采用雙泵或多泵系統(tǒng) 5 。2.2.2 雙泵系統(tǒng) 雙泵液壓系統(tǒng)實(shí)際上是兩個(gè)單泵系統(tǒng)的組合。 每臺(tái)泵可以分別向各自回路中的執(zhí)行 元件供油，每臺(tái)泵的功率是根據(jù)各自回路中所需要的功率而定， 可以保證進(jìn)行復(fù)合動(dòng)作。 當(dāng)系統(tǒng)中只需要進(jìn)行單個(gè)動(dòng)作而又要充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率時(shí)，可以采用合流供油方式， 及即將兩臺(tái)液壓泵的流量同時(shí)供給一個(gè)執(zhí)行元件， 這樣可使工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度加快一 倍，這種雙泵液壓系統(tǒng)在中小液壓挖掘機(jī)和起重機(jī)中已被廣泛采用。2.2.3 多泵系統(tǒng) 為了進(jìn)一步改進(jìn)液壓挖掘機(jī)和液壓起重機(jī)的性能

16、， 今年來(lái)再大型液壓挖掘機(jī)和液壓 起重機(jī)中開(kāi)始采用三泵系統(tǒng)。本課題所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)主要針對(duì)對(duì)錘頭破碎機(jī)的工作回路設(shè)計(jì)， 而多錘頭破碎機(jī) 的工作裝置比較多，控制時(shí)需要對(duì)錘頭進(jìn)行單個(gè)或多個(gè)控制，已達(dá)到最佳打擊效果，所 以必須采用多泵系統(tǒng)。2.3 定量與變量系統(tǒng)的選擇 當(dāng)系統(tǒng)中使用定量泵和定量馬達(dá)活塞液壓缸時(shí)，被稱為定量系統(tǒng)。 當(dāng)系統(tǒng)中使用變量泵和變量馬達(dá)活塞液壓缸時(shí)，被稱為變量系統(tǒng)。第 6 頁(yè) 共 33 頁(yè)多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計(jì)定量系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)是定量泵和定量馬達(dá)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，維修使用方便。開(kāi)始 定量系統(tǒng)可用換向閥控制元件的開(kāi)停換向，還可以做節(jié)流調(diào)速，簡(jiǎn)單方便，符合多 數(shù)工程機(jī)械的

17、要求。定量系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是傳動(dòng)效率和功率較低，因?yàn)殚y控系統(tǒng)節(jié)流損 失較大，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)， 傳動(dòng)功率僅隨負(fù)載壓力變化， 而工程機(jī)械滿負(fù)荷工況不多， 因此泵和馬達(dá)的功率利用率較低， 例如挖掘機(jī)供油泵的功率利用率為 50%60%，輪胎起 重機(jī)油泵的平均利用率也為 50%左右，因此，用換向閥作節(jié)流調(diào)速方便，但傳動(dòng)剛性差 8。變量系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)功率和功率利用率較定量系統(tǒng)高。 開(kāi)始變量系統(tǒng)可以用 容積調(diào)速，還可以兼用節(jié)流調(diào)速，從而擴(kuò)大了調(diào)速范圍，提高了作業(yè)效率。工程機(jī)械常 用恒功率變量泵變量馬達(dá)，均能隨負(fù)荷的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的速度，達(dá)到重載滿 速，輕載快速的要求，而且避免了截流損失，能充分利

18、用油泵和馬達(dá)的功率。目前在挖 掘機(jī)的工程起重機(jī)上已使用總功率控制方式， 在用雙變量泵是可以充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的功 率，變量元件又可簡(jiǎn)化系統(tǒng)，可使系統(tǒng)總的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)提高。本次設(shè)計(jì)中我們的工作和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)選用定量系統(tǒng)， 行走系統(tǒng)采用變量系統(tǒng)用以控制 行走速度 9 。2.4 多錘頭破碎機(jī)工作回路工作原理破碎機(jī)對(duì)于錘頭，全部選用柱塞缸，由于工作時(shí)是靠重力下落作功，所以在和基本 穩(wěn)定，可以選取如下定量齒輪泵提供動(dòng)力，由于多錘頭破碎機(jī)具有 12 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)錘和 4 個(gè) 翼錘，可以選取 3個(gè)三聯(lián)定量齒輪泵， 其中兩個(gè)為 12個(gè)標(biāo)準(zhǔn)提供動(dòng)力， 1個(gè)為4個(gè)翼錘 和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供動(dòng)力。系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)錘頭快速下落，使液壓缸類似于自由

19、落體運(yùn)動(dòng)。錘頭 破碎機(jī)的工作錘液壓控制系統(tǒng)，包括一個(gè)二位二通電磁閥 1，一個(gè)二位二通電磁球閥 2， 一個(gè)單向閥 6。一個(gè)梭閥 5，一個(gè)溢流閥 3，一個(gè)二位二通液控閥 4，當(dāng)二位二通電磁閥 1 通電時(shí)，進(jìn)油與回油管之間的回油管路斷開(kāi)，同時(shí)球閥 2 斷電，壓力油則控制二位二 通閥 4 移動(dòng)，封閉回油路，進(jìn)油管高壓油打開(kāi)單向閥 6，油缸上升，梭閥 5 關(guān)閉控制油 路。油缸 8過(guò)載時(shí)，溢流閥 3溢流，二位二通電磁閥 1 斷電，進(jìn)油管高壓油與回油管高 壓油路導(dǎo)通，高壓油流回油箱，單向閥 6關(guān)閉，二位二通球閥 2 通電，高壓油通過(guò)梭閥 5 與液控二位閥 4 油路導(dǎo)通，打開(kāi)液控二位二通閥 4 ，高壓油經(jīng)三路

20、流回油箱，油缸 8 快速下降。油缸正常下落時(shí)，溢流閥不溢流，油液經(jīng)二位二通球閥 2 和二位二通閥 4 快 速回油。通過(guò)圖形可以看到溢流閥有防止過(guò)載的作用，而單向閥則有防止油液倒流回泵第 7 頁(yè) 共 33 頁(yè)多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計(jì)產(chǎn)生沖擊，并且具有保壓作用14圖 2-1 翼錘油缸工作原理圖第 8 頁(yè)共 33 頁(yè)多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計(jì)3 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 技術(shù)要求欲設(shè)計(jì)制造一臺(tái)多錘頭破碎機(jī)。 其錘頭工作為垂直導(dǎo)軌， 而且工作壓力比較大， 故采用液壓柱塞缸作為驅(qū)動(dòng)，已完成錘頭上下運(yùn)動(dòng)的錘擊動(dòng)作，要求錘頭下落時(shí)近近似 自由落體運(yùn)動(dòng)，故油缸的被壓很小，所以錘頭的工作循環(huán)要求為：

21、啟動(dòng)加速工進(jìn) 快退，工作循環(huán)比較簡(jiǎn)單，要求打擊力度 495731Kg，打擊頻率為每分鐘 30 次，錘頭 數(shù)量為 16 個(gè)，重錘最大舉升高度為 1200mm，最大打擊寬度為 4500mm。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)工作壓力比較小，可采用雙缸雙作用活塞缸作為驅(qū)動(dòng)，以完成轉(zhuǎn)向動(dòng)作需 求，所以其工作循環(huán)要求為工進(jìn)停止工進(jìn)。行走系統(tǒng)使用變量液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，完成破碎機(jī)行駛動(dòng)作，并可以改變行駛速度。 【143.2 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析3.2.1 配置執(zhí)行器并作出動(dòng)作循環(huán)循序圖 根據(jù)上述多錘頭破碎機(jī)的技術(shù)要求，選擇缸固定的單桿柱塞缸作為工作錘的驅(qū)動(dòng) 器。驅(qū)動(dòng)工作錘的上升運(yùn)動(dòng)，選擇固定的雙缸雙作用活塞缸作為轉(zhuǎn)系系的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)器。 驅(qū)動(dòng)輪的

22、轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)， 應(yīng)選擇低速大馬力液壓馬達(dá)作為行駛系的功力源， 驅(qū)動(dòng)破碎機(jī)行走。 對(duì)于工作回路，我們只要得出工作速度，即可算出各個(gè)工況的動(dòng)作時(shí)間，從而得出動(dòng)作 周期循序圖，取打擊頻率為 30 次/min ，故每次工作循環(huán)為 2s。錘頭的最大舉升高度為 1200mm，所以錘頭下落的時(shí)間為2h 2 1.2t 0.495s 取為 0.5s（3-1 ）g 9.8故上升時(shí)間 t2=2-t1=1.5s（3-2 ）工作錘的動(dòng)作循環(huán)為快進(jìn)工進(jìn)自由下落3.3 液壓系統(tǒng)圖的擬定 在擬定液壓系統(tǒng)圖的過(guò)程中，首先通過(guò)分析對(duì)比選擇出各種合適的液壓回路，然后 將這些回路組合成完整的液壓系統(tǒng) 15 。3.3.1 液壓回路的選擇第

23、 9 頁(yè)共 33 頁(yè)多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計(jì)構(gòu)成液壓系統(tǒng)的回路有主回路和輔助回路兩大類，根據(jù)系統(tǒng)的技術(shù)要求及工況圖， 參考這些現(xiàn)有成熟的各種回路及同類主機(jī)的先進(jìn)回路進(jìn)行選擇， 選擇工作現(xiàn)從液壓源回 路對(duì)主機(jī)性能起決定影響的回路開(kāi)始。首先鉆則調(diào)速回路，液壓系統(tǒng)功率比較大，負(fù)載為阻力負(fù)載且工作時(shí)變化很小，故 采用單向閥用于防止液壓油液回油泵，系統(tǒng)為開(kāi)式循環(huán)。其次選擇油源形式，由工況圖系統(tǒng)在快退階段為低壓，大流量且持續(xù)時(shí)間短，而工 進(jìn)和啟動(dòng)加速階段的工況為高壓，流量小且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，兩種工況的最大流量與最小流 量之比達(dá) 60 倍，從提高系統(tǒng)效率和節(jié)能角度，宜選用多泵系統(tǒng)供油，這里選用三聯(lián)齒

24、輪泵方案。工作回路的特性是要求工作錘能夠快速的下落，所以回油路的背壓要很小，故要保 證回路上沒(méi)有或者很少的閥件，并且應(yīng)設(shè)置副油箱作為油液快速回路的緩沖油箱，這樣 使工作錘能夠類似于自由落體運(yùn)功，對(duì)地面進(jìn)行的大吉利也就更大。所以工作回路的液 壓回路如圖 2-1 。圖 3-1 行走機(jī)構(gòu)液壓回路圖行走機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，行走機(jī)構(gòu)采用后輪驅(qū)動(dòng)，具有前進(jìn)與倒退功能，速度 穩(wěn)定，為 05Km/h，可以選取雙向定量馬達(dá)，為防止定量馬達(dá)泄露，采用兩個(gè)單向閥進(jìn) 行雙向補(bǔ)油。系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)速度可調(diào)， 選用變量單向齒輪泵， 行走機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)圖如圖 3-1 破碎機(jī)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)具有兩個(gè)方向轉(zhuǎn)向角度和速度相同的特點(diǎn)， 故可以選

25、用雙作用雙向活塞第 10 頁(yè) 共 33 頁(yè)多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計(jì)缸對(duì)于轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的液壓控制也較為簡(jiǎn)單，其中出油口溢流閥防止系統(tǒng)過(guò)載，控制出口壓 力，一個(gè)三位四通電磁閥控制油液進(jìn)通斷，圖中活塞缸下的兩個(gè)溢流閥起到雙向限壓的 作用，兩個(gè)單向閥起到雙向補(bǔ)油的作用。轉(zhuǎn)向回路圖如圖 3-2。3.3.2 組成液壓系統(tǒng)原理圖圖 3-3 液壓系統(tǒng)原理圖第 11 頁(yè) 共 33 頁(yè)多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計(jì)在主回路初步選定的基礎(chǔ)上，再增加一些輔助回路就可組成一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)，如圖 3-3 所示：在圖 3-3 中我們可以看到液壓系統(tǒng)由三部分組成，即工作裝置液壓系統(tǒng)，行走機(jī)構(gòu) 液壓系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)行

26、走系統(tǒng)。在工作裝置液壓系統(tǒng)中，共有 16 個(gè)錘頭工作，三個(gè)三 聯(lián)齒輪泵中的 10 個(gè)油口為這 16 個(gè)錘頭供油；在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，由雙向雙作用活塞工作， 三聯(lián)齒輪泵供油；在行走機(jī)構(gòu)中，雙向定量馬達(dá)工作，變量泵供油。第 12 頁(yè) 共 33 頁(yè)多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計(jì)4 液壓元輔件的選擇4.1 工作裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)及動(dòng)作順序標(biāo)準(zhǔn)錘和翼錘采用自由下落工作方式，故才用單桿單作用柱塞缸（1）多錘頭破碎機(jī)由標(biāo)準(zhǔn)錘 12個(gè)，翼錘 4個(gè)，沖擊頻率為 30 次/min ，通過(guò)換算即2s/ 次，已知最大提升高度為 1200mm即 1.2m，要求錘頭類似與自由下落運(yùn)動(dòng)：落時(shí)間t 1= 2h =0.4951g取為

27、0.5s（4-1 ）上升時(shí)間 t 2=2-t 1=1.5s（4-2）（2）破碎機(jī)里翼錘采用定滑輪帶動(dòng)，由翼錘油缸通過(guò)定滑輪帶動(dòng)翼錘工作，上升加 速度為 0.6m/s 2，開(kāi)始動(dòng)作時(shí)，液壓缸在機(jī)架上不動(dòng)，然后通過(guò)液壓泵動(dòng)作帶動(dòng)翼錘油缸上升，v-t 如下：（3）破碎機(jī)標(biāo)準(zhǔn)錘，采用動(dòng)滑輪，由標(biāo)準(zhǔn)錘油缸帶動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)錘打擊地面， 要求上升 1.2m， 取 a=1.2m/s 2 ，開(kāi)始動(dòng)作時(shí)，液壓缸在機(jī)架上不動(dòng)，然后通過(guò)液壓泵動(dòng)作帶動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)錘油 缸上升，上升一定時(shí)間后， 變?yōu)閯蛩偕仙?然后再讓標(biāo)準(zhǔn)錘油缸自由下落則 v-t 圖如下：第 13 頁(yè) 共 33 頁(yè)多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計(jì)圖 4-2 標(biāo)準(zhǔn)錘油

28、缸 v-t 圖4.2 翼錘油缸的設(shè)計(jì)計(jì)算4.2.1 液壓缸直徑壓力排量計(jì)算液壓缸工作時(shí)工作負(fù)載為錘頭的重力負(fù)載，為F1=Mg=7319.8=7163.8N（4-3 ）加速上升時(shí)，取上升加速度 a=0.6m/s 2，則加速過(guò)程中最大負(fù)載也是在系統(tǒng)的最大 負(fù)載為F 2=2（2M1+M2） （g+a）（4-4）M 1 翼錘重量 731KgM 2 量翼錘之間梁的重量 20Kg2g 重力加速度 9.8m/sa 翼錘上升速度 0.6m/s 2F2=15412.8 2=30825.6N初選液壓油缸設(shè)計(jì)壓力位 25MPa即 P1, 液壓缸有效工作面積為 A，由于各運(yùn)動(dòng)部件 密封處摩擦和阻力造成損失，取機(jī)械效率

29、 m =0.92 ，則可計(jì)算液壓缸的有效工作面積： F230825.6 2A= 2 = 6 =1340mm （ 4-5 ）mP1 0.92 25 106柱塞缸直徑D= 4A =41.3mm （46）第 14 頁(yè) 共 33 頁(yè)多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計(jì)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)取柱塞桿徑 D為 50mm，液壓缸內(nèi)徑 D1為 60mm，那么液壓缸有效工作面積為A=22D 2 =3.14 5022=1962.6mm2444-7)液壓缸最大壓力為：P=F2 30825.6 15.7MPa（4-8 ）A 1962.6 a工作時(shí)的最大流量：q=Av1（4-9 ）v1 液壓缸上升最大速度 0.6m/sq=196

30、2.60.6=1177.6 10-6m3/s=70.7L/min4.2.2 液壓缸行程 S 的設(shè)計(jì)計(jì)算用歐拉公式確定活塞桿的最大允許設(shè)計(jì)長(zhǎng)度 Lk2192.4D2Lk=（4-9 ）D1 PD柱塞直徑 50mmD1 鋼筒內(nèi)徑 60mmP 工作壓力 15.7MPaLk192.4 50260 15.71922.4mm對(duì)于一端剛性固定，一端自由的液壓缸的計(jì)算長(zhǎng)度 LL=Lk 961.2m m24-10)計(jì)算許用行程 S1S L 480.6mm（4-11 ）2 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)取 S=600mm4.2.3 液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算4.2.3.1 缸筒壁厚的計(jì)算35 號(hào)鋼，擁對(duì)于中高壓系統(tǒng)，液壓缸缸筒厚度一般按

31、厚壁筒計(jì)算。缸筒材料采用第 15 頁(yè) 共 33 頁(yè)多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計(jì)有良好的塑性和適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，缸筒厚度按第四強(qiáng)度理論計(jì)算：4-12)D121.73Pr 缸底厚度 mm第 16 頁(yè) 共 33 頁(yè)缸筒壁厚 mmD1 缸筒內(nèi)徑 60mm液壓缸許用應(yīng)力 MPa， = b n4-13)b 缸體材料的抗拉強(qiáng)度，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 單行本-液壓傳動(dòng)表 20-6-7 ，可知 35 號(hào)鋼的抗拉強(qiáng)度為 b =540MPa安全系數(shù)， n=3.5 5，一般取 n=5 故 =540 108MPa5Pr 實(shí) 驗(yàn) 壓 力 ， 由 于 液 壓 缸 的 工 作 壓 力 P 為 15.7MPa,Pr=1.25P,

32、即Pr=1.25 15.7 19.6MPa1086363 1 6.5mm ，取為 10mm2 108 1.73 19.64.2.3.2液壓缸外徑的計(jì)算2=D1+2 =60+2 10=80mm (4-14 )4.2.3.3液壓缸油口直徑的計(jì)算油口包括油口孔和油口連接螺紋，由于液壓系統(tǒng)的工作壓力P1=15.7Mpa，缸內(nèi)徑 D1=63m，m根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 單行本 -液壓傳動(dòng)表 20-6-25,15.7 ，25MPa 系列中，螺紋孔 EC=M27 2,進(jìn)出油口 EEmin=16mm。4.2.3.4 缸底厚度的計(jì)算選用平底油缸，材料為 35 號(hào)鋼，當(dāng)缸底無(wú)油孔時(shí)1 0.433D1 Pr4-15)多錘

33、頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計(jì)1 0.433 6319.610811.6mm4-16)液壓缸尾端用法蘭盤固定在破碎機(jī)上，連接螺栓 4 M16 45 , 法蘭盤厚度為 15mm，取尾端直徑 D3 為 140mm。4.2.3.5 柱塞的外端結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)柱塞的外端部與兩個(gè)液壓錘頭連接，帶動(dòng)兩錘頭上升下落，為避免柱塞桿在工作中 產(chǎn)生偏心承載力，適應(yīng)液壓缸的安裝要求，提高其作用效率，選用大球頭為柱塞缸的外 端結(jié)構(gòu)，球頭直徑為 100mm，內(nèi)部寬高都為 60mm，球頭示意圖如下：4.2.3.6 柱塞的導(dǎo)向裝置柱塞缸前端蓋采用法蘭結(jié)構(gòu)，厚度為 20mm，該結(jié)構(gòu)能夠作為導(dǎo)向裝置使用，又由于 非金屬材料制造的導(dǎo)向環(huán)

34、價(jià)格便宜，更換方便，摩擦阻力小，低速啟動(dòng)不爬行的特點(diǎn)， 故本次設(shè)計(jì)的導(dǎo)向裝置為端式加導(dǎo)向套的典型結(jié)構(gòu)形式。法拉厚度為 10mm，根據(jù)液壓傳動(dòng)可選取前端蓋厚度為 20mm。4.2.3.7 液壓缸最小導(dǎo)向長(zhǎng)度當(dāng)柱塞全部外伸時(shí)，以柱塞支承面中點(diǎn)到導(dǎo)向套滑動(dòng)面中點(diǎn)的距離稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng) 度H若最小導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)短，將使缸因配合間隙引起初始撓度增大，影響液壓缸的工作性 能和穩(wěn)定性；反之，又勢(shì)必增加液壓缸的長(zhǎng)度。因此，設(shè)計(jì)必須保證液壓缸有一定的導(dǎo) 向長(zhǎng)度，一般缸的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度應(yīng)滿足第 17 頁(yè) 共 33 頁(yè)多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計(jì)SDH S D（ 4-17）20 2S 柱塞行程，為 600mmD 柱塞

35、直徑，為 50mm600 50H55mm ，取為 55mm20 24.2.3.8 液壓缸缸筒長(zhǎng)度及導(dǎo)向套長(zhǎng)度的計(jì)算液壓缸缸筒長(zhǎng)度由所需要行程及結(jié)構(gòu)上的需要確定，即液壓缸缸筒長(zhǎng)度=柱塞行程 +柱塞尾端長(zhǎng)度 +柱塞缸導(dǎo)向長(zhǎng)度 +柱塞密封長(zhǎng)度 +其他長(zhǎng)度由前面設(shè)計(jì)可知柱塞行程 S=600mm，柱塞尾端長(zhǎng)度為 B=20mm，柱塞桿導(dǎo)向長(zhǎng)度 H=55m，m 柱塞桿密封長(zhǎng)度為 0，液壓缸沒(méi)有緩沖裝置，則其它長(zhǎng)度為油缸尾蓋厚度 15mm 和端蓋厚度 20mm以及柱塞底部離油缸尾端的距離 40mm，故液壓缸缸筒長(zhǎng)度L=600+55+40+20=715mm 導(dǎo)向套長(zhǎng)度Bl1 =H- =55-10=45mm （4

36、-18 ）12液壓缸示意圖如下：圖 4-4 翼錘油缸示意圖4.3 選擇液壓泵的規(guī)格根據(jù)所算的結(jié)果，選取三聯(lián)齒輪泵作為液壓錘頭油缸的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，參照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 23.5-5 ，可以選取榆次液壓件廠生產(chǎn)的 參數(shù)如下：排量 50 40 40ml/r最高壓力 25MPa最高轉(zhuǎn)速 2500r/minCB-Kp50/40/40 三聯(lián)齒輪泵， 具體性能額定壓力 20MPa額定轉(zhuǎn)速 2000r/min容積效率 91%第 18 頁(yè) 共 33 頁(yè)多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計(jì)三聯(lián)齒輪泵的額定排量為-3Qv1=50 200010-3=100L/min-3Qv2=40 2000 10 =80L/min確定液壓泵

37、的驅(qū)動(dòng)效率：P=Ppqvpp4-19)Pp 液壓泵的最大工作壓力（ Pa）qvp 液壓泵的流量 m2/sp 液壓泵的總效率，參照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 23.4-9 選取 p =0.65P225 106 100 10 30.65 6023. 08kw25 106 80 10 30.65 6018.46 kw4.4 行走馬達(dá)的選擇計(jì)算液壓馬達(dá)的排量，液壓馬達(dá)排量根據(jù)下式?jīng)Q定：Vm 6.28T（4-20 ）pm mT 液壓馬達(dá)的負(fù)載力矩pm 液壓馬達(dá)進(jìn)出口壓力差m 液壓馬達(dá)的機(jī)械效率，一般齒輪和柱塞馬達(dá)取0.9 0.95 ，葉片馬達(dá)取 0.8 0.9 ，此處選 0.92計(jì)算液壓馬達(dá)所需流量及液壓馬達(dá)的最大

38、流量qmaxvm nmaxvm 液壓馬達(dá)排量nmax 液壓馬達(dá)的最高轉(zhuǎn)速根據(jù)行走系統(tǒng)的動(dòng)力需求，需要行走馬達(dá)扭矩為 1500Nm，選取 NJM-G2型低速大 馬力柱塞馬達(dá)，該馬達(dá)排量為 2ml/r ，額定壓力為 25MPa，最高壓力 31.5MPa，額定轉(zhuǎn)速第 19 頁(yè) 共 33 頁(yè)多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計(jì)63r/min ，最高轉(zhuǎn)速 75r/min ，額定轉(zhuǎn)矩 1810Nm,最高轉(zhuǎn)矩為 2255Nm,功率為 43.8kw，質(zhì)量為 345Kg4.5 液壓元件的選擇液壓閥是一種用壓力油操作的自動(dòng)化元件，它受配壓閥壓力油的控制，通常與電池 閥組合使用，可用于遠(yuǎn)距離控制油路系統(tǒng)的通斷。根據(jù)不

39、同的目的，它可以分為壓力控 制閥，方向控制閥和流量控制閥。壓力控制閥按用途分為溢流閥，減壓閥和順序閥。（1）溢流閥：能控制液壓系統(tǒng)在達(dá)到調(diào)定壓力時(shí)保持恒定狀態(tài)。用于過(guò)載保護(hù)的溢 流閥稱我安全閥。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障，壓力升高到可能造成破壞時(shí)，閥口就會(huì)打開(kāi)溢流， 以保證系統(tǒng)的安全。（2）減壓閥：能控制分支回路得到比主回路壓力低的穩(wěn)定壓力。減壓閥按它所控制 的壓力功能不同，又分為定值減壓閥（輸出壓力為恒定值）定差減壓閥（輸入與輸出 壓力差為定值）和定比減壓閥（輸入與輸出壓力間保持一定的比例） 。（3）順序閥：能使一個(gè)執(zhí)行元件（如液壓缸，液壓馬達(dá)等）動(dòng)作以后，在按順序使 其執(zhí)行元件動(dòng)作。流量控制閥的原理是

40、利用調(diào)節(jié)閥芯和閥體間的節(jié)流口面積和他它所產(chǎn)生的局部阻 力對(duì)流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而控制執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度。流量控制閥按用途分為5 種。（1）節(jié)流閥：在調(diào)定節(jié)流口面積后，能使載荷壓力變化不打和運(yùn)動(dòng)均勻性要求不高 的執(zhí)行元件的運(yùn)功速度基本上保持穩(wěn)定。（2）調(diào)速閥：在載荷壓力變化時(shí)，無(wú)論壓力如何變化，調(diào)速閥能保持通過(guò)節(jié)流閥流 量 不變，從而使執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定。（3）分流閥：不論載荷大小，能使同一油源的兩個(gè)執(zhí)行元件得到相等流量的為等量 分流閥或同步閥；得到按比例分配流量的為比例分流閥。（4）集流閥：作用與分流閥相反，使流入集流閥的流量比例分配。（5）分流集流閥：兼具分流閥和集流閥兩種功能。方向控制閥按用途

41、分為單向閥和換向閥。單向閥：只允許流體在管道中單向接通， 反向即切斷。換向閥：改變不同管路間的通斷關(guān)系，根據(jù)閥芯在閥體中的工作位置分 為二位三位等；根據(jù)所控制的通道數(shù)分為兩通三通四通五通等；根據(jù)閥芯驅(qū) 動(dòng)方式分為手動(dòng)機(jī)動(dòng)電動(dòng)液動(dòng)等。第 20 頁(yè) 共 33 頁(yè)多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計(jì)選擇液壓元件主要根據(jù)液壓元件的工作壓力和通過(guò)元件的流量。本系統(tǒng)工作壓力在20MPa 左右，所以液壓元件都選用中高壓元件。所選液壓元件的規(guī)格型號(hào)見(jiàn)表1。表 4-1 液壓元件表序號(hào)名稱選用規(guī)格生產(chǎn)商1單向閥CPT-06-40-50榆次油研液壓件廠2溢流閥ECT/G-06/10榆次液壓件廠3二位二通電磁閥DGS4

42、U-01榆次液壓件廠4二位二通電磁球閥WE105/G24N上海立新液壓件廠5二位二通液控閥YF30-E10B長(zhǎng)江液壓件廠6壓力表KF3E/B上海液壓件二廠7吸濾器WU-63180黎明液壓有限公司8梭閥SYS-B10長(zhǎng)江液壓件廠9多路換向閥DL-8長(zhǎng)江液壓件廠10冷卻器2LQFW福建江南冷卻器廠11液位液溫計(jì)CYW-150黎明液壓有限公司4.6 管道尺寸的確定4.6.1 管道內(nèi)徑計(jì)算4-21)式中qv 通過(guò)管道內(nèi)的流量 m3/sv 管內(nèi)允許流速 m/s ，參照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 23.4-10 選取 v =5m/s則 吸油管徑 dx19.6 mm壓油管徑 dy回油管徑 dh19.7 mm根據(jù) GB/

43、T2350-1993 選取標(biāo)準(zhǔn)的管徑 d x =20， d y =10， dh =20第 21 頁(yè) 共 33 頁(yè)多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計(jì)4.6.2 管道壁厚的計(jì)算管道壁厚計(jì)算公式為：pd24-22)式中 p 管道內(nèi)最高工作壓力（ Pa），此處取 18.5MPa d管道內(nèi)徑（ m）管道材料的許用應(yīng)力（ Pa），選取管道材料為 20 鋼，其許用應(yīng)力為100-110MPa, 此處取=105 10 6MPapd 15.7 20則 6 1.49mm2 2 105 106參照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 23.9-2 選取 2mm4.7 油箱容積的確定設(shè)計(jì)油箱為矩形，油箱的容積計(jì)算公式為：v qp（4-23）

44、低壓系統(tǒng) =2-4 ，中壓系統(tǒng) =5-7，高壓系統(tǒng) =10-12qp 液壓泵的額定流量v 6 100 80 0.126 =1.08m3由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四卷，選取油箱公稱容量為 1250L, 即為 1.25m3 一般情況下 油面的高度為油箱 h的 0.8 倍，與油箱直接接觸的表面算圈散熱面，與油不直接接觸的 表面算半散熱面，那么油箱的有效容積為：3v 0.8abh 1.25m3（4-24 ）假設(shè) a=b，則1.25h 2（ 4-25 ）0.8a2通過(guò)計(jì)算選取 a=1.2m，b=1.2m，h=1.1m，油箱示意圖如下：第 22 頁(yè) 共 33 頁(yè)多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計(jì)4.8 管接頭的選定

45、用無(wú)縫鋼管的管路中， 管接頭采用錐密封焊接式管接頭， 他除了具有焊接頭的優(yōu)點(diǎn)， 由于它的 O型密封圈裝在錐體上， 使密封有調(diào)節(jié)的可能， 密封更可靠。工作壓力在 34.5MPa 工作溫度為 -25+80攝氏度。在橡膠管的接頭處選用扣壓式膠管接頭， 安裝方便， 與鋼 絲編織膠管配套總成，適合在油溫為 -30 +80 攝氏度的環(huán)境工作。4.9 濾油器的選定在液壓系統(tǒng)中，不允許液壓油含有超過(guò)限制的固體顆粒和其它不溶性臟物。因?yàn)檫@ 些雜質(zhì)可以使間隙表面劃傷，造成內(nèi)部泄露增加，從而降低效率增加發(fā)熱。這些雜質(zhì)還 會(huì)使閥芯卡死，小孔或縫隙堵塞，潤(rùn)滑表面破壞，造成液壓系統(tǒng)和使油液進(jìn)一步惡化。 因此要采用濾油器對(duì)

46、油液進(jìn)行過(guò)濾，以保證油液質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。因此選用網(wǎng)式濾油器安 裝在泵吸油管上，這種濾油器壓力損失不超過(guò) 0.04 105 Mpa ，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，流通能力大， 以滿足泵的流量，清洗方便。4.10 密封裝置的選定在液壓系統(tǒng)中密封裝置非常重要， 它是用來(lái)防止工作介質(zhì)泄露及外界灰塵和異物的 侵入，以保證系統(tǒng)建立起必要的壓力，使其能正常工作。密封裝置應(yīng)滿足在一定壓力第 23 頁(yè) 共 33 頁(yè)多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計(jì)濕度范圍內(nèi)具有良好的密封性能。密封裝置和運(yùn)動(dòng)件之間的摩擦力要小，摩擦系數(shù)要穩(wěn) 定，抗腐蝕能力強(qiáng)，不易老化，工作壽命長(zhǎng)，耐腐蝕性好，磨損后在一定程度上能自動(dòng) 補(bǔ)償，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維護(hù)方便，

47、價(jià)格低?；谝陨蠋c(diǎn)，在有相對(duì)運(yùn)動(dòng)且有摩擦的元 件上使用 Y型密封圈，其截面小，結(jié)構(gòu)緊湊，且 Y 型密封圈能隨壓力增高而增大，并能 自動(dòng)補(bǔ)償磨損。在相對(duì)運(yùn)動(dòng)不嚴(yán)重或無(wú)相對(duì)摩擦的元件上用O型密封圈，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造，密封性好，摩擦力小，安裝方便。第 24 頁(yè) 共 33 頁(yè)多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計(jì)5 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算5.1 液壓裝置壓力損失系統(tǒng)壓力損失包括管路的沿程壓力損失p1，管路局部壓力損失 p2 和各類壓力損失 p3 ，總的壓力損失為：p p1p2p3（5-1 ）5.1.1 沿程壓力損失式中l(wèi)v2p1（5-2 ）2dl 管道的長(zhǎng)度，此處管道長(zhǎng)度為 6md管道內(nèi)徑，管道內(nèi)徑為

48、20mmv液流平均速度P沿程阻力系數(shù)液壓油密度，選用 20 號(hào)機(jī)械系統(tǒng)損耗油，正常運(yùn)轉(zhuǎn)后的粘度v=27mm3/s ，油的 mi 密度是918Kg / m3沿程壓力損失，主要是液壓泵經(jīng)過(guò)油管到工作油缸進(jìn)油管路的壓力損失。此管約長(zhǎng)5m，管道內(nèi)徑為 20mm，工作哦時(shí)通過(guò)的流量為 70.7L/min ，即為 1.2L/s 。 所以油在管道中的實(shí)際流速為：qv41.2 10 33.14 202 10 643.8m/ svd e=v3.8 20 10 32.7 10 52815 23005-4)5-3)油在管路中呈紊流狀態(tài)，其沿程阻力系數(shù)為：第 25 頁(yè) 共 33 頁(yè)多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計(jì)按

49、式p10.31640.25Re0.255-5)lv22d5-6)2p19922 0.02 2 1060.3164 5 3.82 918 0.52MPa5.1.2 局部壓力損失p2 ，以及通局部壓力損失包括通過(guò)管路中折管和管接頭等處的管路局部壓力損失 過(guò)控制閥的局部壓力損失 p3 。其中管路局部壓力損失相對(duì)來(lái)說(shuō)小得多。故主要計(jì)算通 過(guò)控制閥的局部壓力損失。 從齒輪泵出口到工作油缸入口之間只要經(jīng)過(guò)一個(gè)單向閥，單向閥的最大流量為 60L/min ，額定壓力損失為 0.4MPa 。通過(guò)各閥的局部壓力損失之和為：25-7)p3= v2局部阻力系數(shù)，這里取為 0.4 p3 =0.256MPa由以上計(jì)算結(jié)果

50、可求得油缸工作時(shí)總的壓力損失為：P 0.52 0.4 0.256 1.2MPa由計(jì)算結(jié)果看，泵的實(shí)際出口壓力距泵的額定壓力還有一定的壓力裕度，所以泵的 選取時(shí)合適的。在整個(gè)工作過(guò)程中，工作壓力時(shí)不斷變化的，工作油缸的進(jìn)口壓力也隨之由小到 打的變化，當(dāng)工作壓力到最大時(shí)，工作油缸的運(yùn)動(dòng)速度也是接近 0 的，壓力損失也隨之 越來(lái)越小。泵的實(shí)際出口壓力要比計(jì)算值小一些。綜合考慮各個(gè)工況的需要，確定系統(tǒng)的最高工作壓力為25MPa。也就是溢流閥的調(diào)定壓力。5.2 液壓系統(tǒng)發(fā)熱溫升計(jì)算5.2.1 計(jì)算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱效率第 26 頁(yè) 共 33 頁(yè)多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)工作時(shí)，除執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)

51、外載荷輸出有效功率外，液壓系統(tǒng)的其余功率損失全部轉(zhuǎn)化為熱量，使油溫升高。液壓系統(tǒng)的功率損失主要有以下幾種形式：（ 1） 液壓泵的功率損失5-8)Ph1 T1Pri (1pi)tiTt i 1Tt 工作循環(huán)周期投入液壓泵的臺(tái)數(shù)ri 液壓泵的輸入功率pi 各臺(tái)液壓泵的總功率Ph1 12=20.1MP ati 第 i 臺(tái)液壓泵的工作時(shí)間40 (1 0.92) 1.5 6 50 (1 0.92) 1.5 2 43.8 (1 0.92) 1.52）液壓執(zhí)行元件的功率損失Ph2T1Prj (1pj)tjTt j 15-9)M 液壓執(zhí)行元件的數(shù)量Prj 液壓執(zhí)行元件的輸入功率j 液壓執(zhí)行元件的功率t j 第

52、 j 個(gè)執(zhí)行元件的工作時(shí)間1Ph2 1.5 40 0.1 8 24kw23）溢流閥流量損失Ph3 Py qvy（5-10 ）Py 溢流閥的調(diào)整壓力qvy 經(jīng)溢流閥回油箱的流量Ph3 25 0.12 2.4kw4）油液流經(jīng)閥或管路的功率損失第 27 頁(yè) 共 33 頁(yè)多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計(jì)Ph4 Pqv（5-11 ）P 通過(guò)閥或管路的壓力損失qv 通過(guò)發(fā)或管路的流量Ph4 1.256 50=62.8kw由以上各式溝成整個(gè)系統(tǒng)的功率損失，即液壓系統(tǒng)發(fā)熱功率Phr Ph1 Ph2 Ph3 Ph4（5-12 ）=20.1+24+2.4+62.8=109.1kw 該式使用于回路比較簡(jiǎn)單的液壓系

53、統(tǒng)。5.2.2 計(jì)算液壓系統(tǒng)的散熱功率 液壓系統(tǒng)的主要散熱渠道就是油箱表面，但是如果系統(tǒng)外接管比較長(zhǎng)，而且用式Phr Ph1 Ph2 Ph3 Ph4 計(jì)算發(fā)熱功率時(shí)，也應(yīng)考慮管路表面散熱。Phe （K1A1 K2A2 ） T（5-13 ）K1 油箱的散熱系數(shù)，取為 1.5K2 油管的散熱系數(shù)，取為 25A1 A2分別為油箱油管的散熱面積T 油溫與環(huán)境溫度之差前面已經(jīng)計(jì)算得油箱的有效容積為 1.25m3，取 a=1.2 m ，b=1.2 m ， h=1.1mA1=1.8h （a+b）+1.5ab（5-14）= 1.8 0.8 （1.2 1.2） 1.5 1.1=5.12m 3油箱的散熱功率為：P

54、hc Kt At T（5-15 ）Kt 油箱散熱系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 23.4-12 ， Kt 取 15T 油溫與環(huán)境溫差，取 T =35 CPhc=15 5.12 35 2.73kw Phr 109.1kw由此可見(jiàn)，油箱的散熱遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了系統(tǒng)的散熱要求，管路散熱極小，所以需要另第 28 頁(yè) 共 33 頁(yè)多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計(jì)5.2.3 冷卻器所需冷卻面積的計(jì)算冷卻面積為：A=PhrPhc（5-17）K tmK傳熱系數(shù)，用管冷卻器時(shí)，取 K=150tm平均溫升外設(shè)置冷卻器。tm=T1 T22t1 t225-18)取油進(jìn)入冷卻器的溫度為 T1=60C,油流出冷卻器的溫度 T2=50C，冷卻器水入口溫度 t 1=25C，