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文檔簡(jiǎn)介
1、液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)目的:液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整機(jī)設(shè)計(jì)的重要組成部分, 主要任務(wù)是綜合運(yùn)用液壓與氣壓傳動(dòng)中所學(xué)的各項(xiàng)基礎(chǔ)知識(shí),通過(guò)查閱資料,小組研究的形式進(jìn)行液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。, 學(xué)習(xí)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟、內(nèi)容和方法。通過(guò)學(xué)習(xí),能根據(jù)工作要求確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)、系統(tǒng)原理圖,能進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)計(jì)算,合理地選擇和確定液壓元件,對(duì)所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)性能進(jìn)行校驗(yàn)算,為進(jìn)一步進(jìn)行液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。本次液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)的題目是垃圾壓縮中轉(zhuǎn)站- 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)成果在生產(chǎn)生活中有著一定的應(yīng)用價(jià)值,既貼合實(shí)際,又鍛煉了創(chuàng)新能力。設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容:液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容大致如下:(1) 明確設(shè)計(jì)要求,進(jìn)行工況分
2、析;(2) 確定液壓系統(tǒng)的主要性能參數(shù);(3) 擬訂液壓系統(tǒng)原理圖;(4) 計(jì)算和選擇液壓元件;(5) 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)的性能;(6) 液壓缸設(shè)計(jì);(7) 繪制工作圖,編寫(xiě)技術(shù)文件,并提出電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)。機(jī)構(gòu)概況該裝置由垃圾集裝箱、舉升機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和壓縮機(jī)構(gòu)四部分組成。平常,包括垃圾集裝箱在內(nèi)的整個(gè)裝置置于地下,吊板蓋于其上,垃圾由自動(dòng)封閉門進(jìn)入。當(dāng)垃圾裝滿后,由壓縮機(jī)構(gòu)予以壓縮,然后再裝料最后由舉升機(jī)構(gòu)將吊在吊板上的垃圾箱升起,并通過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使其達(dá)到適當(dāng)位置后,封閉式裝車外運(yùn)。主要結(jié)構(gòu)垃圾壓縮集運(yùn)設(shè)備由橫向壓縮系統(tǒng)、垂直升降、機(jī)架、污水排放裝置、壓縮塊裝載箱、液壓站電控系統(tǒng)和機(jī)器狀態(tài)
3、顯示及故障報(bào)警系統(tǒng)組成。工作循環(huán)概況描述橫向壓縮系統(tǒng)將裝入垃圾成形模中的疏松物料壓縮成密實(shí)的塊狀物料以便運(yùn)出。 垂直升降系統(tǒng)將裝滿壓成塊狀垃圾的壓縮塊裝載箱抬起,進(jìn)而送入運(yùn)輸車內(nèi)外運(yùn)。 壓縮塊裝載箱貯裝散料垃圾以備壓縮成塊。污水排放裝置將壓出的污水濾除排放。裝載箱托架將裝載箱托起。液壓站為整個(gè)裝置提供動(dòng)力。電控系統(tǒng)控制設(shè)備運(yùn)行工藝過(guò)程。機(jī)械狀態(tài)顯示和報(bào)警系統(tǒng)能清晰的反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),保 障設(shè)備運(yùn)行安全可靠。操作工藝過(guò)程結(jié)構(gòu)草圖如下:如草圖示意,首先垂直升降系統(tǒng)(1)將垃圾箱送入垃圾壓縮裝置(4)內(nèi)。當(dāng)散 狀垃圾裝滿箱體后,橫向壓縮系統(tǒng)(3)壓下并反復(fù)幾次,將垃圾壓成塊狀,壓下 的污水由污水濾孔
4、排出。此時(shí)由控制系統(tǒng)將壓縮板拉回原處,以便繼續(xù)裝入垃圾; 待到箱內(nèi)裝滿垃圾后,由垂直升降系統(tǒng) (1)將垃圾箱抬出壓縮裝置(4),經(jīng)轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)(2)轉(zhuǎn)至適當(dāng)位置放入轉(zhuǎn)運(yùn)車,掛鉤(5)脫離,再勾住新的垃圾箱放入壓縮裝置(4) 內(nèi)。整個(gè)過(guò)程自動(dòng)化程度高,設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)通過(guò)顯示器一目了然。 當(dāng)機(jī)器運(yùn)行 出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)報(bào)警。設(shè)備運(yùn)行安全可靠。主要技術(shù)參數(shù)1垃圾箱容積:10m32 .升降高3 .上升速4 .下降速度:3.2m度: 0.017m/min度: 0.034m/min 5壓頭快進(jìn)速度:2.5m/min6壓頭壓實(shí)速度:0.5m/min 7壓頭快退速度:4.0m/min8 .主電機(jī)功率:4.0KW9旋
5、轉(zhuǎn)電機(jī)功率:1.1KW10 .液壓系統(tǒng)工作壓力:10MPa11 .整 機(jī) 重 量:6000kg12 .驅(qū)動(dòng)方式:電機(jī)驅(qū)動(dòng)一.液壓系統(tǒng)主要性能參數(shù)的確定這里,液壓系統(tǒng)的主要性能參數(shù)是指液壓執(zhí)行元件的工作壓力 p和最大流量 Q ,它們均與執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)參數(shù)(即液壓缸的有效工作面積或液壓馬達(dá)的排量) 有關(guān)。液壓執(zhí)行元件的工作壓力和最大流量是計(jì)算與選擇液壓元件、原動(dòng)機(jī)(電機(jī)),進(jìn)行液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。液壓執(zhí)行元件工作壓力的確定液壓執(zhí)行元件的工作壓力是指液壓執(zhí)行元件的輸入壓力。在確定液壓執(zhí)行元 件的結(jié)構(gòu)尺寸時(shí),一般要先選擇好液壓執(zhí)行元件的工作壓力。工作壓力選得低, 執(zhí)行元件的尺寸則大,整個(gè)液壓系統(tǒng)所
6、需的流量和結(jié)構(gòu)尺寸也會(huì)變大, 但液壓元 件的制造精度、密封要求與維護(hù)要求將會(huì)降低。壓力選得愈高,結(jié)果則相反。因 此執(zhí)行元件的工作壓力的選取將直接關(guān)系到液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大小、成本高低和使用可靠性等多方面的因素。也可根據(jù)設(shè)備的類型參考表 4選取。表4常用液壓設(shè)備工作壓力設(shè)備類型機(jī)床農(nóng)業(yè)機(jī)械 小型工程 機(jī)械液壓機(jī) 挖掘機(jī) 重型機(jī)械 相重機(jī)械磨床車、銃、刨床組合機(jī)床拉床龍門刨床工作壓力 / MPa0. 822435<1010152032垃圾壓縮中轉(zhuǎn)站屬于小型工程機(jī)械,所以工作壓力選擇1015 Mpa,本產(chǎn)品選擇10液壓執(zhí)行元件主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定升降液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件主要結(jié)構(gòu)參數(shù)確定液壓缸的主要要尺為
7、缸簡(jiǎn)內(nèi)徑、活塞桿直徑、缸筒長(zhǎng)度以及缸筒壁厚等。(1)工作負(fù)載液壓缸工作負(fù)載R是指工作機(jī)構(gòu)在滿負(fù)荷情況下,以一定加速度起動(dòng)時(shí)對(duì) 液壓缸產(chǎn)生的阻力,即R = R* + R : + R,式中 Ri工作機(jī)構(gòu)的荷重及自重又t液壓缸產(chǎn)生的作用力( N);Rf工作機(jī)構(gòu)在滿載下起動(dòng)時(shí)的靜摩擦力(N);工作機(jī)構(gòu)滿載起動(dòng)時(shí)的慣性力(N)(2)工作速度和速度液壓缸的工作速度.與其輸入流量和活塞的面積有關(guān)。 無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí),活塞或缸體的工作速度為有桿端進(jìn)油時(shí)的速度4麗大廳-/)nils)如果工作機(jī)構(gòu)對(duì)液壓缸的工作速度有一定要求時(shí),應(yīng)根據(jù)所需的工作速度和已選定的泵的流量來(lái)確定缸徑;推力和速度都有要求時(shí),可根據(jù)速度和缸徑來(lái)
8、選 擇泵;在速度沒(méi)有要求時(shí),則可根據(jù)已選定的泵和缸來(lái)確定工作速度。雙作用液壓缸,具往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度比為m D2 =-、T除有特殊要求的場(chǎng)合外,速比不宜過(guò)小或過(guò)大,以免發(fā)生過(guò)大的被壓或活塞桿太細(xì),穩(wěn)定性不好。小值可按JB2183-77中所制定的標(biāo)準(zhǔn)選用,工作壓力高的 液壓缸選用大值,工作壓力小的則選小值。(3)缸筒內(nèi)徑根據(jù)公式F=PA,其中F活塞所需推力P工作壓力A活塞應(yīng)有的有效面積整機(jī)重量為6000kg,垃圾重量7t所以 F = (6000 + 700。x9.8N = 127400NP =1 0x160 PaA = F /P12740010x106 Pa2二12740mm2又A = 兀D2/4其
9、中D缸筒內(nèi)徑帶入A的值,解得D %128mm缸筒內(nèi)徑按GB2348-80及足大升降高度,查表圓整為140mm活塞桿直徑取為d = 0.6D = 0.6 140= 84mm圓整100mm二 D2二 1402所以活塞的面積A = 1 = : = 153944422_22二 D2 -d2 二 1402 -1002活塞桿白面積 A = 754044要確定液壓執(zhí)行元件的最大流量, 必須先確定執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)參數(shù)。 這里主 要指液壓缸的有效工作面積 A1、A2及活塞直徑D、活塞桿直徑do液壓執(zhí)行元 件的結(jié)構(gòu)參數(shù)首先應(yīng)滿足所要克服的最大負(fù)載和速度的要求。例如圖3所示一單 桿活塞缸,其無(wú)桿腔和有桿腔的有效作用面
10、積分別為 A1和A2,當(dāng)最大負(fù)載為F max時(shí)的進(jìn)、回油腔壓力分別為p1和p2,這時(shí)活塞上的力平衡方程應(yīng)為(6)圖3液壓缸參數(shù)確定筒這樣就有式中,A2/A1 一般由快速進(jìn)、退速度比與回路結(jié)構(gòu)有關(guān)。例如當(dāng)快進(jìn)時(shí)是液壓缸 的無(wú)桿腔進(jìn)油、有桿腔回油,而快退時(shí)是有桿腔進(jìn)油、無(wú)桿腔回油,快進(jìn)、快退 時(shí)的流量Q均相同(一般為泵的最大供油流量),這時(shí)快速進(jìn)、退的速度比v1 /v2為=&(10)為 4 4即這時(shí)的液壓缸兩腔的面積比由快速進(jìn)、 退的速度比入V確定。當(dāng)快進(jìn)時(shí)采用差 動(dòng)連接液壓回路,快退時(shí)采用有桿腔進(jìn)油、無(wú)桿腔回油,并且要求快速進(jìn)、退速 度相等時(shí),則應(yīng) A2 /A1=1/2。表5按活塞桿受力
11、情況選取活塞桿直徑活塞桿受力情況工作壓力p/MPa活塞桿直往d受 拉-d=(0.30.5)D受壓及拉P05d=(0.50.55)D受壓及拉5<p<7Pd=(0.60.7)D受壓及拉P>7d=0.7D在D、d圓整后,應(yīng)由式 A1=tt D2/4和A2=tt (D2-d2)/4重新求出 A1和A2。則此時(shí)液壓缸兩腔的有效工作面積 A1、A2已初步確定。液壓缸兩腔的有效工作面積除了要滿足最大負(fù)載和速度要求外, 還需滿足系 統(tǒng)中流量控制閥最小穩(wěn)定流量 Qvmin的要求,以滿足系統(tǒng)的最低速度vmin要求。 因此還需對(duì)液壓缸的有效工作面積 A1 (或A2)進(jìn)行驗(yàn)算。即4國(guó)之2過(guò)E11)式
12、中Qvmin可由閥的產(chǎn)品樣本中查得。若經(jīng)驗(yàn)算 D、d不滿足式(9-11), 則需重新修改計(jì)算 D、d、A1、A2 ,直至滿足式(11)為止,才算最后確定液 壓缸的有效工作面積。液壓缸的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算和穩(wěn)定校驗(yàn)(1)缸壁強(qiáng)度校核若壁厚6 / D = 0.08,其中D = 140得 - 11.2mm可按薄壁公式校驗(yàn)其強(qiáng)度,即式中:Pmax缸筒內(nèi)最高工作壓力,為 15MPa;一一缸筒材料許用應(yīng)力;16=上,6 b為材料抗拉強(qiáng)度由缸筒材料為45號(hào)鋼,查得6 b=600MPaN為安全系數(shù),一般取n = 5帶入數(shù)據(jù),得.PmaxD _15MPa 140mm' - 2 I;. I 6002 5符合條件
13、。圓整取壁厚、=10mm(2)活塞桿強(qiáng)度及液壓穩(wěn)定性的計(jì)算a.活塞桿強(qiáng)度活塞桿強(qiáng)度可由下列推出R工作負(fù)荷查表可知45#鋼的抗拉強(qiáng)度=600MPaR = FI =0.9 51-1.46001.4=464MPabsn1d 4*1.4725*10 6一 3.14*464*10 6=63.6mmd = 100mm- 63.6所以活塞桿強(qiáng)度合格。單桿雙作用液壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度比 中為:D2 -d2D21402 -10021400.51.022.04m/ min0.5V i活塞桿上升的速度1.02m/ m i nV2活塞桿下降的速度2.04m/m i n b .穩(wěn)定性計(jì)算一般,短行程液壓缸在軸向力作用下仍
14、能保持原有的直線狀態(tài)下的平衡,故可視為單純受壓或受拉直桿。但實(shí)際上液壓缸是缸體、活塞和活塞桿的組合體。 在由于幾活塞和缸體之間以及活塞桿與導(dǎo)向之間均有配合間隙,加之缸的自重及負(fù)載偏心等原因均可產(chǎn)生縱向彎曲。 所以受壓時(shí)載荷似于壓桿。當(dāng)活寨行程較大 比值1/d > 0時(shí),活塞桿承受的壓力超過(guò)一定數(shù)值時(shí)液壓缸將出現(xiàn)縱向彎曲, 由此在確定活塞桿直徑時(shí)除要滿足強(qiáng)度外還將根據(jù)液壓缸支撐形式進(jìn)行足夠驗(yàn) 算F E Fk ri 0 k式中:F 液壓缸的最大推力,F(xiàn)=FR NFk 液壓缸穩(wěn)定臨界力 Nk穩(wěn)定安全系數(shù),一般取 k =2液壓缸穩(wěn)定臨界力Fk的值與活塞桿和缸體的材料、長(zhǎng)度、剛度及其兩端支承情況等
15、因素有關(guān),七時(shí),可由歐拉公式計(jì)算二 2EJ1 2式中活塞桿的柔性系數(shù)不同支撐形式的液壓變換成兩端餃支壓桿時(shí)的長(zhǎng)度折算系數(shù),查手冊(cè)l 活塞桿計(jì)算長(zhǎng)度,具值與活塞行程和液壓缸的支撐形式有關(guān)。即液壓缸安裝長(zhǎng)度(m)- d4 4m64i = JA = d /4 ,其中A為斷面面積E 活塞桿材料的縱向彈性模數(shù)(Pa ),對(duì)于鋼材E= 2 . 1 * 1 0 11 pJ 活塞斷面白最小慣性矩Ji 活塞桿斷面的回轉(zhuǎn)半徑,2(m )對(duì)于斷面實(shí)心桿,i = d/4式中:,i 大柔度桿的最小極限柔度、即臨界力相當(dāng)于材料比例極限時(shí)的柔度,其值為 =n 修 其中仃p為比例極限,4 5號(hào)鋼的£ i值為100M
16、Pa1 >人 > 兒2時(shí)屬于柔度桿,可按雅辛斯基公式計(jì)算FK = A a - b N式中:2 柔度系數(shù),查表A活塞桿斷面面積,a" m24a , b 與活塞桿的材料有關(guān)的系數(shù)查表。Fk = A w b即fk =二2EJ 3.14*2.1*10 11*45 42Jl22*32005=1.04*10 5NFk1.04*10 4 N=26000N安全系數(shù)計(jì)算得 n -Fk/Fi -1.04*10 5 /3830 =43壓頭液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)(1 )缸筒內(nèi)徑D的確定既壓力油對(duì)于雙作用單活塞桿液壓缸,當(dāng)活塞桿是以推力驅(qū)動(dòng)工作負(fù)載時(shí), 輸無(wú)桿腔時(shí),工作負(fù)載R為:_ 二 _
17、2_22R = F =- D P-D P0d P04Fd2P0,二 P-Po-p-Pof活塞桿的最大推力機(jī)械效率,考慮密封件的摩擦阻力P工作壓力,一般情況下去系統(tǒng)的調(diào)定壓力Po 回油被壓,若回油直接接通油箱,可取 Po = 0d舌塞桿直徑當(dāng)活塞桿是以拉力驅(qū)動(dòng)工作負(fù)載時(shí),則壓力油輸入有桿腔R =F - D2P -D2P0 -d2p 44Fd2P 二 P - PoP-Po般由無(wú)縫對(duì)于雙作用活塞缸,鋼筒內(nèi)徑應(yīng)取計(jì)算結(jié)果的較大值,由于鋼筒 鋼管制成,計(jì)算出的數(shù)據(jù)需要按文獻(xiàn)圓整為標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑 .*0 . 1m5 09 . 8 * 9 . 50.95=150mm活塞桿直徑d的推薦值:當(dāng)活塞受拉時(shí)d= (0.3
18、口 0.5)D,當(dāng)活塞受壓時(shí)d = 0.5 0.7 D缸筒內(nèi)徑按GB2348 80,選擇D =160取 d =0.6D =160*0.6 = 96mm活塞桿直徑d按GB2348選抒d = 110mm 八二 D23.14*1602 2所以活塞的面積A20096mm44而活塞桿的面積A1=二 D2 -d23.14* 1602 -1102_=10603mm2(2)缸筒壁厚驗(yàn)算及強(qiáng)度校核:缸筒選用45號(hào)缸,仃b = 600mpa當(dāng)壁厚6 / D =0.08 0.3時(shí)河用下式校驗(yàn):PmaxD-3.3s-3Pmax0.0104m=10.4mms缸筒材料許用應(yīng)力二/ sn安全系數(shù)缸簡(jiǎn)外徑的確定D1 =D 2
19、、= 160 2*11活塞桿受壓的速度2.5m/min= 182缸底厚度計(jì)算:、1 = 0.5D2D2 缸底內(nèi)徑缸底材料的許用應(yīng)mpa根據(jù)強(qiáng)度取D2 = 120mm=0.5*12010*106600*10 6/5=17.32mm20mmCT smpa。Pmax 液壓缸最工作壓力單桿雙作用液壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度比 中為:V1D2-d2V2D222= 1602 -1102_ 21602:0.52 = 3 = 0.6/2.5V2 = = 4m / min0.6V2活塞桿受拉的速身4m/min活塞桿強(qiáng)度及壓桿穩(wěn)定性計(jì)算,4 Rd .;Yn仃R - F活塞桿強(qiáng)度可由下式求出二.二 0.95=464 mpa
20、6001.40.9 54 * 1 20000 * 9.8*3.14* 46.* 1 0= 0.05 m4n=5 m.n4 d =1 1 0m m- 5 5.4活塞桿強(qiáng)度合格(3)活寨桿穩(wěn)定性計(jì)算活寨桿全部伸出時(shí)的尺寸LL =1600 1600 150 64 100 =4774mmL/d = 4774/110 = 43.4當(dāng)活塞桿的長(zhǎng)徑比l/d>10時(shí),對(duì)于壓桿必須考慮其穩(wěn)定性F £ fk o k式中:F液壓缸白最大推力KgFk液壓缸穩(wěn)定臨界力 NnK 穩(wěn)定安全系數(shù),一般取"k=2口 4當(dāng)活塞桿的柔度(或細(xì)長(zhǎng)比)嗎 2*1600二二177.8mpa1i 4.5即為大柔度
21、桿,活塞桿的臨界力 Fk可由歐拉公式計(jì)算Fk =二2EJ2l式中:,i 大柔度桿的最小極限柔度、即臨界力相當(dāng)于材料比例極限時(shí)的柔度,其值為 4=冗* 其中燈p為比例極限,4 5號(hào)鋼的 乙值為100MPa活塞桿材料的縱向彈性模數(shù)(Pa ),對(duì)于鋼材E= 2 . 1 * 1 0 11 p a活塞斷面的最小慣性矩 J- d44m64活塞桿斷面的回轉(zhuǎn)半徑,A活寨桿橫截面積l 活塞桿最大安裝長(zhǎng)度,具值與活塞行程和液壓缸的支撐形式有關(guān)。不同支撐形式的液壓變換成兩端餃支壓桿時(shí)的長(zhǎng)度折算系數(shù),查手冊(cè)計(jì)算可得:Fk = A a - b N即Fk二2EJ2(臼)3.14*2.1*10 11 *45 422*160
22、0= 1.04*105N1.04*104 N4=26000N安全系數(shù)計(jì)算得 n =FK/F1 =1.04*10 5/3830 =43活塞桿穩(wěn)定性合格。實(shí)際工作參數(shù)確定經(jīng)過(guò)上面對(duì)液壓系統(tǒng)的初步計(jì)算,則液壓系統(tǒng)的實(shí)際工作壓力如下表所示工況執(zhí)行元件名稱工作壓力(MPa)壓頭壓實(shí)10壓頭快進(jìn)壓實(shí)缸8壓頭快退8系統(tǒng)下起升降液壓缸10系冤下降8實(shí)際所需流量計(jì)算值如下表工況執(zhí)行元件名稱運(yùn)動(dòng)速度 (m/min)結(jié)構(gòu)參數(shù)(mmj)8M:(L/min )壓頭壓實(shí)壓實(shí)缸0.52009640壓頭快進(jìn)2.520096201壓頭快退410603196系統(tǒng)下起升降液壓缸1.021539474系冤下降2.04754073輸入
23、的功率如下表工況執(zhí)行元件名稱工作壓力 (MPa軸入流星 (L/min )輸入功率(K W)壓頭壓實(shí)壓實(shí)缸104053.6壓頭快進(jìn)820113.3壓頭快退819652.3系統(tǒng)下起升降液壓缸87419.7系冤下降87319.5繪制工況圖如下圖3 1二、擬訂液壓系統(tǒng)原理圖確定液壓執(zhí)行元件的類型.主機(jī)運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)固選為液壓缸 .,但由于行程比較長(zhǎng)所以采用 柱塞式液壓缸.制定液壓系統(tǒng)方案制定調(diào)速方案液壓執(zhí)行元件確定之后,其運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度的控制是核心問(wèn)題。DLZ式固態(tài)垃圾壓實(shí)機(jī)主要由兩個(gè)執(zhí)行元件組成:壓實(shí)缸和升降缸。方向控制用換向 閥或邏輯控制單元來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于一般中小流量的液壓系統(tǒng),大
24、多通過(guò)換向閥的有 機(jī)組合實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作對(duì)于于高壓流量的液壓系統(tǒng),多采用插裝閥一于先導(dǎo)控 制閥的邏輯組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。速度控制通過(guò)改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量或者利用密封空間的容 積變化來(lái)實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)的調(diào)速方式有節(jié)流流調(diào)速、容積調(diào)速以及二者結(jié)合即容積節(jié) 流流調(diào)速。節(jié)流調(diào)速一般采用定量泵供油,用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件 的流量來(lái)調(diào)速。此種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但這種系統(tǒng)必須用溢流閥,所以效率低, 發(fā)熱量大,多用于功率不大的場(chǎng)合。容積調(diào)速是靠改變液壓泵或液壓馬達(dá)的排量米達(dá)到調(diào)速目的的。具優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有溢流損失和節(jié)流損失,效率高。由于為了散熱和補(bǔ)充泄漏,需要有輔助泵。此種調(diào)速方式適用于功率大、運(yùn)轉(zhuǎn)速
25、度高的液壓系統(tǒng)。節(jié)流調(diào)速又分別有進(jìn)油節(jié)流、回油節(jié)流和旁油節(jié)流三種形式。進(jìn)油節(jié)流啟動(dòng)沖擊較小,回油節(jié)流常用在有負(fù)載的場(chǎng)合,旁油節(jié)流多用于高速。調(diào)速回路一確定,回路的循環(huán)形式也就隨之確定了。節(jié)流調(diào)速一般開(kāi)式循環(huán)形式。在開(kāi)式系統(tǒng)中,液壓泵從油箱吸油,壓力油流經(jīng)系統(tǒng)釋放能量后,在排回油箱,開(kāi)式回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單一,散熱性好,但油箱體積大,容易混入空氣。綜上所述,再結(jié)合垃圾壓實(shí)機(jī)的工作特點(diǎn): 一要求功率比較大,對(duì)執(zhí)行元件的執(zhí)行精度一要求不是很高,只要求性能穩(wěn)定,維修周期長(zhǎng),經(jīng)濟(jì)費(fèi)用低。工作環(huán)境: 在垃圾中轉(zhuǎn)站中環(huán)境差,固體體顆粒物多,濕度大,極易受到污染。所以選取節(jié)流進(jìn)油調(diào)速,開(kāi)式系統(tǒng),變量泵供油。制定壓力控
26、制方案液壓執(zhí)行元件工作時(shí),要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力或在一定爪力范圍工作,也需要多級(jí)或無(wú)極連續(xù)的調(diào)節(jié)壓力,一般在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中,通常由定量泵供油,用安全閥起安全保護(hù)作用。DLZ式垃圾壓實(shí)機(jī)在泵的出油日采用電磁溢流閥調(diào)節(jié)出口壓力,考慮到泵的卸載時(shí)間短,所以選抒斷電卸載。在泵的出油口裝單向閥,在壓實(shí)缸有桿腔回路上采用平衡閥,其功用是在執(zhí)行元件的回油管路中建立背壓,防止因重力是壓頭下落。 在推缸的有桿和無(wú)桿回路上裝單向節(jié)流間來(lái)分別控制推頭快退和頂推時(shí)所需要的壓力。制定順序方案本液壓系統(tǒng),要求器不工作時(shí),處于保壓狀態(tài),所以采用。型中位機(jī)能的電磁換向閥。液壓泵無(wú)載啟動(dòng),經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)。延時(shí)繼電
27、器發(fā)出電信號(hào)使卸荷閥關(guān)閉,建立正常的工作壓力。然后通過(guò)電磁換向閥。例如,當(dāng)執(zhí)行完壓實(shí)的預(yù)定動(dòng)作后,回路中的壓力到達(dá)一定的數(shù)值后,通過(guò)壓力繼電器發(fā)出電信號(hào),是電磁換向閥換向,是油液進(jìn)入壓缸的有壓桿腔,使壓頭后退。選擇液壓動(dòng)力源液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全用液壓源來(lái)提供,液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)一般使用定量泵,在無(wú)其他輔助油源的情況下,液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量,多于的油經(jīng)溢流閥流回油箱,溢流閥同時(shí)起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調(diào)速系統(tǒng)多數(shù)是用變量泵供油,用安全閥限定系統(tǒng)的最高壓力。為節(jié)省能源提高效率,液壓泵的供油量要盡量與系統(tǒng)所需流量相匹配。對(duì)于 工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相對(duì)較
28、大的情況,一般采用多泵供油或變量泵供 油。對(duì)于所需流量較小的情況,可增設(shè)蓄能器做輔助油源。油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。 一般泵的入口要裝有過(guò)濾器,進(jìn)入 系統(tǒng)的油液根本被保護(hù)元件的要求, 通過(guò)相應(yīng)的精過(guò)濾再次過(guò)濾。為防止系統(tǒng)中 雜質(zhì)流回油箱,可在回油路處設(shè)置磁性過(guò)濾器或其他形式的過(guò)濾器。 根據(jù)液壓設(shè) 備所處的環(huán)境及對(duì)溫度的要求,還要考慮加裝熱、冷卻等措施。該液壓系統(tǒng)未暴露在工作環(huán)境當(dāng)中。 前而曾提到過(guò),工作條件惡劣,環(huán)境溫 度適中,濕度大,塵挨固態(tài)顆粒物多,有外界沖擊震蕩 :該設(shè)備對(duì)執(zhí)行精度要求 不是太高:又從經(jīng)濟(jì)方而考慮,所以,選擇葉片泵。又因?yàn)橐獫M足液壓系統(tǒng)的動(dòng) 作執(zhí)行的快慢,所以最
29、終選擇單級(jí)葉片泵。11J-l.jT 1j7 HL1vvD如IDLZ式固態(tài)垃圾壓實(shí)機(jī)完整的液壓系統(tǒng)圖電磁鐵動(dòng)作表廳P壓缸前進(jìn)壓缸壓制壓缸退回?fù)胃咨箵误緍下降原位停止/卸載1DT+-2DT-+-3DT-+-4DT-+-5DT+-+-+-6DT-+壓實(shí)機(jī)的液壓系統(tǒng)原理圖如圖所示。油源為單極葉片泵1給系統(tǒng)供油甲以滿 足壓實(shí)缸快慢速度要求:泵1出油口的壓力分別由12和14設(shè)定。壓實(shí)機(jī)有兩個(gè) 執(zhí)行器,分別為壓實(shí)液壓缸7和升降液壓缸9,兩缸的運(yùn)動(dòng)方向分別由三位四通 電磁換向閥11和10控制;立置缸7的回油路設(shè)有液控單向閥用以防止壓頭因重 力卜一落;調(diào)速閥6用于調(diào)節(jié)缸7的升起和下降的速度。啟動(dòng)泵1,由于6是
30、斷電卸荷,所以泵處于卸荷狀態(tài),當(dāng)泵的出口壓力達(dá)到 系統(tǒng)的要求時(shí),繼電器發(fā)出電信號(hào)給電磁換向閥 1DT,切換至右位,泵1的壓力 油便壓實(shí)缸9的無(wú)桿腔,故缸9的活塞桿啟動(dòng)、壓頭快速前進(jìn),缸9的有桿腔的 油液則經(jīng)調(diào)速閥排回油箱。當(dāng)壓頭實(shí)垃圾時(shí),系統(tǒng)壓力升高,達(dá)到繼電器調(diào)定的 壓力,給電磁閥換向發(fā)出信號(hào),使 6DT斷電卸荷泵空載,經(jīng)溢流閥5排回油箱, 實(shí)現(xiàn)卸荷。垃圾塊需經(jīng)過(guò)2 3次的壓實(shí),即重復(fù)上面的操作。當(dāng)壓實(shí)結(jié)束后,將換向閥11切換至左位,液壓缸9無(wú)桿腔油箱接通,實(shí)現(xiàn) 保壓后釋壓,接著液壓泵1經(jīng)調(diào)速閥向缸9的有桿腔供油,泵的流量使缸的活塞 桿驅(qū)動(dòng)壓頭快速后退。當(dāng)升降裝置工作時(shí),換向閥4DT切換至右
31、位,壓力油經(jīng)液控單向閥5和調(diào)速 閥6進(jìn)入升降缸7的無(wú)桿腔,有桿腔油液直接排回油箱;升起結(jié)束后,3DT切換至左位,則壓力油進(jìn)入缸有桿腔,無(wú)桿腔油液經(jīng)調(diào)速閥和液控單向閥排回油箱, 升降裝置下降復(fù)位。一個(gè)工作循環(huán)結(jié)束,液壓泵卸荷。三.計(jì)算和選擇液壓元件液壓泵和電機(jī)型號(hào)與規(guī)格的選擇前邊已經(jīng)經(jīng)過(guò)比較選擇了單極葉片泵。液壓泵的工作壓力Pp - Pmax 其中Pmax是液壓執(zhí)行元件的最高工作壓力,對(duì)于本系統(tǒng)最高壓力是壓頭壓實(shí)的 進(jìn)口壓力,Pmax=11MPa;£Ap是泵到執(zhí)行元件間的管路損失。參考表一一,取%.p =0.5MPa液壓泵的下作壓力為P hl0 0.5 MPa -10.5MPa確定泵的
32、流量因DLZ式固態(tài)垃圾壓實(shí)機(jī)的各個(gè)執(zhí)行元件為一次單動(dòng),因此不存在多個(gè)元 件同時(shí)動(dòng)作的問(wèn)題。若分析表所列各執(zhí)行元件所需的流量,不難發(fā)現(xiàn),最大流量需求為壓頭快進(jìn)(2. m / m i n ,L2 0 1 )/, m最n、的流量需求為壓頭壓實(shí)0. m /minL40 /,咯執(zhí)行元件的不同工況流量需求相差很大。液壓泵的流量qp - K ' Qmax取泄漏系數(shù)K=1.1,求得液壓泵的流量為qp -201 1.1L/min =221L/min選GPC4的單極液片泵,當(dāng)工作壓力是 11MPa時(shí),.泵的流量為221L/min液壓泵電動(dòng)機(jī)功率的確定在確定電動(dòng)機(jī)功率之前,首先要確定液壓泵的實(shí)際工作壓力。
33、常用的方法有 兩種:一是將執(zhí)行元件的實(shí)際工作壓力乘以系數(shù) k=1.1;二是在執(zhí)行元件實(shí)際工作 壓力的基礎(chǔ)上加閥件和管路的壓力損失,如卻 Ap = 0.5MPa o本系統(tǒng)采用加壓力 的方法計(jì)算。對(duì)單極液片泵油系統(tǒng),應(yīng)對(duì)各種下況下的電動(dòng)機(jī)功率進(jìn)行計(jì)算,然后進(jìn)行比較,取最大功率。這里需要指出的是,單極液片泵的總效率在領(lǐng)定壓力下可達(dá)到 0.8,而卸載情況下僅為0.3,單極液片泵供油電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算公式為p wq/式中,pp、q、”分別為泵的實(shí)際下作壓力、流量和總效率。經(jīng)計(jì)分析比較, 壓頭快進(jìn)單極液片泵供油時(shí),此時(shí)的流量還是最人的,所以在這.T.況下電動(dòng)機(jī)的功率就是整個(gè)液壓系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)最大功率。止匕時(shí) p
34、p = 8 0.5 =16所以電動(dòng)機(jī)的最大功率為P =8.5*221/ 0.8=2.34KW因此單極液片泵方案可選 Y280M - 2型電動(dòng)機(jī),功率為4KW的,同步轉(zhuǎn) 速為2970r/min。(由袖珍機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)一1297查得)液壓閥的選擇選擇液壓閥主要根據(jù)閥的工作壓力和通過(guò)閥的流量。該系統(tǒng)的工作壓力在10MPa左右,液壓閥都選用中、高壓閥。所選閥的規(guī)格型號(hào)如下表所示序號(hào)選用規(guī)格名稱2S8A3單向閥5SV10PB2-30液控單向閥62FRM5-31/15L調(diào)速閥114WE5E60/AG24Z4三位四通電磁換向閥12DBW10AG3-5X/100先導(dǎo)式電磁換向閥二位二通電磁換向閥14DBDA6
35、G10/10直動(dòng)式溢流閥液壓輔助元件的選擇油箱的有效容積可按下式確定V = a q式中a為經(jīng)驗(yàn).系數(shù),對(duì)中壓系統(tǒng)取 a=7。所選泵的總流量為221L/min,液壓泵每分鐘排出的壓力油的體積為 0.22m3,算得油箱的有效容積為V = 7*0.22 = 1.54油管內(nèi)徑計(jì)算本系統(tǒng)油管內(nèi)徑可按式:d =4. 6 3Q-葉算式中Q管內(nèi)通過(guò)的流量,L/min液體在管內(nèi)的最大允許流速,m/s, 一般對(duì)吸油管取0.5 1 .5m/s;回油管取1.52.5m/s,壓油管取35m/s。在這里,吸油管取1m/s,回油管取2m/s,壓油管取4m/s 經(jīng)計(jì)算,確定管徑值如下表:管徑名稱通過(guò)流里(L/min )允許流
36、速(m/s)管路內(nèi)徑(m)吸油管22110.064排油管22140.032此液壓系統(tǒng)為中壓系統(tǒng),因此可選用鋼管作為油管。經(jīng)過(guò)查表(液壓與控制手冊(cè)一 798),確定鋼管的尺寸見(jiàn)下表管徑名稱公稱通徑(mm)壁厚(mm)吸油管658排油管325四.液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算溫開(kāi)系統(tǒng)的發(fā)熱量要進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算一般很困難, 下面介紹一種工程上常用的近似計(jì)算方法。液壓系統(tǒng)的輸入功率與輸出功率之差就是系統(tǒng)運(yùn)行中的能量損失,也就是系統(tǒng)產(chǎn)生的發(fā)熱功率H。即矛=此一兒E)(25)式中 Ni系統(tǒng)的輸入功率,即液壓泵的輸入功率,可用Ni = ppqp /qp 計(jì)算,式中符號(hào)意義同前;No系統(tǒng)的輸出功率,即執(zhí)行元件的輸出功率;對(duì)于
37、液壓缸No=Fv對(duì)于液壓馬達(dá)No=2兀Tn式中 F液壓缸的總外負(fù)載力;T馬達(dá)軸上的總外負(fù)載力矩;v液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度;n液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。若整個(gè)工作循環(huán)內(nèi)的功率是變化的,則可按各階段的發(fā)熱功率求出系統(tǒng) 的平均發(fā)熱功率,即H 二(明.- N邙-)、( 26 )T P式中 Nij 整個(gè)工作循環(huán)的第j個(gè)階段系統(tǒng)(液壓泵)的輸入功率;Noj 整個(gè)工作循環(huán)的第j個(gè)階段系統(tǒng)執(zhí)行元件的輸出功率; tj第j個(gè)階段的持續(xù)時(shí)間;n整個(gè)工作循環(huán)的階段數(shù);T整個(gè)工作循環(huán)的周期(時(shí)間)。五.轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)向系統(tǒng)部分的結(jié)構(gòu)與起重機(jī)中轉(zhuǎn)格式旋轉(zhuǎn)支撐裝置相似,利用一個(gè)調(diào)心滾 子軸承和一個(gè)推力調(diào)心滾子
38、軸承承受徑向力和軸向力, 而動(dòng)力系統(tǒng)則以電極驅(qū)動(dòng), 電機(jī)驅(qū)動(dòng),利用齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩。電動(dòng)機(jī)的選擇(1)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由于垃圾中轉(zhuǎn)站的轉(zhuǎn)速要求很低,(與龍門起重機(jī)的轉(zhuǎn)速相似),大約1.5轉(zhuǎn)/ 分鐘,所以電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速要求很小,910r/mm。(2)電動(dòng)機(jī)的功率電動(dòng)機(jī)的功率要求不圖,經(jīng)驗(yàn)和與減速器的1.1KW的電動(dòng)機(jī)。選用型號(hào)為電動(dòng)機(jī)參數(shù):額定功率:1.1KW渦我轉(zhuǎn)速:910r/mm滿載效率:73.5%(3)傳動(dòng)比的準(zhǔn)確分配垃圾中轉(zhuǎn)站的轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速但電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí),受瞬時(shí)扭矩較大,按實(shí)驗(yàn)即實(shí)際配合情況,選用功率為Y90L6 。同步轉(zhuǎn)速:1000r/mm滿載電流315A功率因素:0.72V 1=1.5r/m
39、inV 1=910r/minii=87i i=7A為橫截面積。其中:i 總 1=VZV1=910/1.5=607減速器的傳動(dòng)比計(jì)算得出齒輪的傳動(dòng)比軸的強(qiáng)度校核(1)壓力校核、s = NIA式中:N為所受壓力;I為傳動(dòng)比;N=6000 gN x 5/3=104 x gN軸是空心的 取 P =0.5(一般取 0.5 0.6 )A = n(1 -P2 )d2 =(1-0.5f0.152 = 0.053m2410 109.8二 s = =18.49MPa0.053軸材料為45鋼,查設(shè)計(jì)手冊(cè)可知道,I rs - 335MPa,二合格(2)彎矩校核M /W式中:M =50000 2 =1.0 105N|_m 1.0 1W= 1- 1 d3/32 = 1 -0.54 0.153/32 =1.0 10”M /W =1.0 105 =100.0MPa =100MPa45號(hào)鋼,查設(shè)計(jì)手冊(cè)得1 I - 603MPa合格。齒輪的校核選擇齒輪材料 小齒輪:40cr調(diào)值處理,硬度241 286HBS大齒輪:45鋼調(diào)值處理硬度9-255HBs按MQ值量要求
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