過程裝備與控制工程畢業(yè)論文

1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)學(xué) 院： 機(jī)械電子工程學(xué)院 專 業(yè)： 過程裝備與控制工程 題 目： 成品油管道堵漏工程車 液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2010 年 6 月目錄摘要第1章 緒 論 11.1 本課題研究的背景11.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及相關(guān)技術(shù)2 國外現(xiàn)狀2 國內(nèi)現(xiàn)狀2 相關(guān)技術(shù)31.3 論文研究的目的和意義 61.4 論文主要的研究?jī)?nèi)容 6 1.5 論文主要的研究方法 7 1.6 本章總結(jié) 7第2章 設(shè)計(jì)分析 72.1 都漏工程車的設(shè)計(jì)要求 7 技術(shù)要求 7 功能要求 82.2 工程車液壓系統(tǒng)方案的研究 92.3 本章總結(jié)10第3章 液壓系統(tǒng)原理圖的制定113.1 液壓系統(tǒng)的基本回路 11 限壓回路11 緩

2、沖回路11 節(jié)流回路13 行走限速回路14 閉鎖回路15 再生回路153.2 工程車液壓系統(tǒng)的原理圖153.3 本章總結(jié)16第4章 工程功能的實(shí)現(xiàn)174.1 直線行走174.2 行走工程中轉(zhuǎn)彎174.3 繞履帶轉(zhuǎn)彎17 4.4 繞裝置中心轉(zhuǎn)彎174.5 裝置失速控制184.6 補(bǔ)油回路184.7 高低兩速切換回路184.8 爬坡角度限制回路184.9 找管定位184.10 本章總結(jié)19第5章 主要元件的參數(shù)計(jì)算及其選型195.1 選擇行走馬達(dá)195.2 選擇液壓泵19 液壓泵工作壓力的確定20 確定液壓泵的流量20 選擇液壓泵的規(guī)格215.3 選擇液壓控制閥22 5.4 選擇發(fā)動(dòng)機(jī)245.5

3、本章小結(jié)25第6章液壓輔助元件的選擇與計(jì)算 256.1 油箱的計(jì)算與結(jié)構(gòu)25 油箱有效容積的計(jì)算 25 油箱的結(jié)構(gòu) 26 6.2 管道的計(jì)算與選擇 27 吸油管道的計(jì)算 27 回油管道的計(jì)算28 油管的選材29 液壓管路的連接方法296.3 過濾器的選用306.4 液壓系統(tǒng)溫度的計(jì)算和冷卻器的選用31 液壓系統(tǒng)溫度的計(jì)算 31 冷卻器的選用 346.5 加熱器的選用356.6 本章總結(jié)35第7章 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 367.1 液壓系統(tǒng)壓力損失36 沿程壓力損失36 局部壓力損失367.2 液壓系統(tǒng)發(fā)熱溫升計(jì)算 377.2.1 液壓系統(tǒng)發(fā)熱功率計(jì)算37 液壓系統(tǒng)散熱功率計(jì)算397.3 液壓系統(tǒng)郵

4、箱大小的驗(yàn)算417.4 冷卻器所需冷卻面積的驗(yàn)算41 7.5 本章的總結(jié)42第8章 液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)428.1 液壓裝置的結(jié)構(gòu)428.2 液壓泵站的類型及其組件的選擇42 液壓泵類型的選擇42 液壓元件的配置形式428.3 本章總結(jié)43第9章 裝置防爆439.1 電氣控制方面439.2 靜電放電控制方面44 9.3 機(jī)械系統(tǒng)方面449.4 本章總結(jié)45結(jié)論 46參考文獻(xiàn) 48致謝 50第1章 緒論1.1本課題的研究背景當(dāng)今社會(huì)，能源問題日益告急，然而新能源尚未大規(guī)模開發(fā)，在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期之內(nèi)，石油能源仍將在人類的生產(chǎn)生活中占據(jù)著霸主地位。世界各國仍不斷地進(jìn)行著石油開采和石油煉制方面的研究。

5、在石油工業(yè)高度發(fā)展的同時(shí)，石油以及成品油的運(yùn)輸也成為現(xiàn)實(shí)中一個(gè)重要問題：伴隨著地下管道大面積鋪設(shè)，于此帶來大大小小的安全隱患，不發(fā)分子進(jìn)行打孔盜油，從中來謀取利益。再加上自然天氣和地理因素的影響，輸油管道會(huì)發(fā)生腐蝕，導(dǎo)致發(fā)生泄露、油噴現(xiàn)象?，F(xiàn)象發(fā)生后易造成二次災(zāi)難，產(chǎn)生更大的損失。輸油管道泄漏事故一旦發(fā)生，其堵漏工作便成為管道搶修的重要環(huán)節(jié)。同時(shí)堵漏方法及堵漏時(shí)間的長(zhǎng)短直接關(guān)系到泄漏發(fā)生的經(jīng)濟(jì)損失，財(cái)產(chǎn)安全，環(huán)境污染等。在國內(nèi)國外的石油運(yùn)輸業(yè)中，輸油管道占有重要地位。因輸油管道相比于其它運(yùn)輸方式具有眾多的優(yōu)點(diǎn)：可承受多種外力的作用，包括本身的重量、流體作用在管端的推力、風(fēng)雪載荷、土壤壓力、熱脹

6、冷縮引起的熱應(yīng)力、振動(dòng)載荷和地震災(zāi)害等，同時(shí)也降低了成本，提高了輸油效率。因此，管道輸油在石油以及成品油運(yùn)輸中得到非常廣泛的應(yīng)用。它的建成以及對(duì)其不斷的維護(hù)與檢修對(duì)國家經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、國防安全、綜合國力的增強(qiáng)，都具有重要意義。然而就目前來看，輸油管道運(yùn)行條件苛刻，油品易燃易爆，管道腐蝕破裂常常引起連鎖事故。因腐蝕導(dǎo)致的原油泄漏、停工停產(chǎn)、人身傷亡及環(huán)境污染給相關(guān)企業(yè)帶來了巨大的損失，同時(shí)各種人為管道破壞、違章占?jí)汗艿?、違章施工作也是造成管道泄漏事故的重要原因。輸油管道泄漏事故嚴(yán)重危害著國家和人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。堵漏作為管道搶修的關(guān)鍵步驟，其技術(shù)的發(fā)展直接關(guān)系到泄漏事故發(fā)生后所造成的危害程度。然而

7、目前在國內(nèi)，泄漏孔的封堵主要是靠人工安裝夾具和補(bǔ)塊。其作業(yè)的危險(xiǎn)性高，并且操作時(shí)要求管道降低管道壓力，在低點(diǎn)修補(bǔ)時(shí)還需要排出高點(diǎn)管道中大量的油品，從而增加了整個(gè)搶修的時(shí)間，同時(shí)，也會(huì)引起油品泄漏量的增加，加大了發(fā)生重大事故的可能性。我們?cè)诙侣┘夹g(shù)和堵漏設(shè)備上的不完善，促成了管道搶修這一急需研究和解決的重要課題。因此成品油管道堵漏工程車，即成為這一重要研究課題的初步嘗試。1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及相關(guān)技術(shù)1 本論文所設(shè)計(jì)的堵漏工程車是以某小型液壓挖掘機(jī)為模型而改造設(shè)計(jì)的，所以液壓挖掘機(jī)國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及相關(guān)技術(shù)間接的影響該工程車的研究現(xiàn)狀及技術(shù)?？v觀挖掘機(jī)發(fā)展史，在技術(shù)上大致經(jīng)歷了三次飛躍，第一

8、次是柴油機(jī)的出現(xiàn)，使挖掘機(jī)有了較理想的動(dòng)力裝置;第二次是液壓技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使挖掘機(jī)的傳動(dòng)方式更趨合理;第三次是控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使液壓挖掘機(jī)的控制系統(tǒng)日益完善，并向著自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。1.2.1國外現(xiàn)狀工業(yè)發(fā)達(dá)國家的挖掘機(jī)生產(chǎn)較早，法國、美國、德國、俄羅斯、日本是小型單斗液壓挖掘機(jī)的主要生產(chǎn)國家，從20世紀(jì)80年代開始生產(chǎn)特大型挖掘機(jī)。例如，美國馬利昂公司生產(chǎn)的斗容量50-100m3挖掘機(jī)；B-E（布比賽魯斯-伊利）公司生產(chǎn)的斗容量107m3的挖掘機(jī)，是世界上目前最大的挖掘機(jī)。自20世紀(jì)90年代以來，國外工程機(jī)械進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，在廣泛應(yīng)用新技術(shù)的同時(shí)，不斷涌現(xiàn)出新結(jié)構(gòu)和新產(chǎn)品

9、。繼完成提高整機(jī)可靠性任務(wù)之后，技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)在于增加產(chǎn)品的電子信息技術(shù)含量和智能化程度，努力完善產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，改善駕駛?cè)藛T的工作條件，向節(jié)能、環(huán)保方向發(fā)展。目前，國外的遙控挖掘機(jī)多以純遙控為主，未發(fā)現(xiàn)手動(dòng)、遙控并用型挖掘機(jī)，設(shè)備的利用率低，都屬于概念型樣機(jī)，價(jià)格較高。所以國外的搶險(xiǎn)工程車基本上就是以純遙控為主的，而且技術(shù)先進(jìn)，動(dòng)作靈敏、準(zhǔn)確。1.2.2國內(nèi)現(xiàn)狀 早在1954年我國就開始生產(chǎn)機(jī)械式挖掘機(jī)，當(dāng)時(shí)的撫順機(jī)器廠（撫順挖掘機(jī)廠前身）引進(jìn)了前蘇聯(lián)的機(jī)械式挖掘機(jī)。由于國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要，后又發(fā)展10余家廠生產(chǎn)，到1966年12年間全國共生產(chǎn)了機(jī)械式挖掘機(jī)3000余臺(tái)。在80

10、年代初引進(jìn)德國系列液壓挖掘機(jī)制造技術(shù)，浙江大學(xué)的馮培恩教授開始率先著手研究挖掘機(jī)機(jī)電一體化技術(shù)，首先實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)器人作業(yè)過稱的分級(jí)規(guī)劃和局部自主控制。后引進(jìn)日本小松制作所的PC系列挖掘機(jī)制造技術(shù)，使我國挖掘機(jī)的技術(shù)上升到一個(gè)新水平。在我國由于挖掘機(jī)的發(fā)展滯后，故以挖掘機(jī)為基礎(chǔ)的搶險(xiǎn)工程車研究的起步較晚，總體發(fā)展水平也落后于西方發(fā)達(dá)國家，特別是在成品油堵漏工程車方面的研究還沒有起步。搶險(xiǎn)工程車是在各種危圖1.1 無線遙控工程車險(xiǎn)及惡劣環(huán)境下從事危險(xiǎn)作業(yè)、搶險(xiǎn)救災(zāi)、垃圾清理和化學(xué)災(zāi)害處理等工作，其要求人員遠(yuǎn)離事故現(xiàn)場(chǎng)，所以就要開發(fā)遙控的搶險(xiǎn)工程車，本論文設(shè)計(jì)的堵漏工程車也不例外。 1.2.3相關(guān)技術(shù)

11、21.2.3.1 遙控技術(shù) 本堵漏工程車由于在管道堵漏時(shí)，其泄露環(huán)境危險(xiǎn)，易燃易爆，所以要求設(shè)計(jì)成遙控工程車，如圖1.2。工程車輛上的所有執(zhí)行裝置全部采用電信號(hào)控制，在遙控操作時(shí)，操作者雖然從駕駛室中解脫了出來，但仍需要像常規(guī)操作那樣控制各關(guān)節(jié)點(diǎn)。無線遙控液壓工程車系統(tǒng)，由控制臺(tái)發(fā)射、接收部分和車上接收、發(fā)射部分組成?？刂婆_(tái)包括圖像及聲音接收器，為處理輸入信號(hào)所需要的譯碼裝置、控制裝置和編碼裝置。機(jī)器上接收器接收發(fā)射臺(tái)發(fā)出的控制信號(hào)，并將信號(hào)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)比例電磁鐵和控制攝像機(jī)所需的信號(hào)。發(fā)射器則將電視圖像信號(hào)通過天線發(fā)送到遠(yuǎn)方的操作員。在工程車上裝有攝像頭，操縱人員可以根據(jù)攝像頭中視野來控制工程

12、車的動(dòng)作。1.2.3.2 液壓控制技術(shù) 本堵漏工程車以挖掘機(jī)為基礎(chǔ)，其模型如圖1.3所示，采用三組液壓缸，工作裝置具有三個(gè)自由度，鏟斗可實(shí)現(xiàn)有限的平面轉(zhuǎn)動(dòng)，加上液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使鏟斗大到有限空間，再通過行走馬達(dá)驅(qū)動(dòng)行走（移位），使挖掘空間可沿水平方向得到間歇地?cái)U(kuò)大，從而滿足挖掘作業(yè)的要求。 液壓挖掘機(jī)傳動(dòng)示意圖由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵，操縱分配閥，將高壓油送給個(gè)液壓執(zhí)行元件（液壓缸與液壓馬達(dá)）驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作。液壓挖掘機(jī)采用連桿機(jī)構(gòu)原理，各部分的運(yùn)動(dòng)通過液壓缸的伸縮來實(shí)現(xiàn)。挖掘作業(yè)時(shí)，接通回轉(zhuǎn)馬達(dá)，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)，使工作裝置轉(zhuǎn)到挖掘位置，同時(shí)操縱動(dòng)臂缸小腔進(jìn)油使液壓缸回縮；動(dòng)臂下降至鏟斗觸底后

13、在操縱斗桿缸或鏟斗缸，液壓缸大腔進(jìn)油而伸長(zhǎng)，使鏟斗進(jìn)行挖掘裝載工作。在實(shí)際挖掘作業(yè)中，由于土質(zhì)情況、挖掘面條件及挖掘液壓系統(tǒng)的不同，三種液壓缸在挖掘循環(huán)中的動(dòng)作配合可以是多樣的、隨機(jī)的。 總之，液壓挖掘機(jī)是由多學(xué)科、多系統(tǒng)組成的有機(jī)整體，只有在系統(tǒng)層面上的各系統(tǒng)、各學(xué)科協(xié)同優(yōu)化才能獲得挖掘機(jī)整機(jī)的最佳性能。1.2.3.3 電液比例控制技術(shù)3 電液比例控制閥簡(jiǎn)稱比例閥，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是由比例電磁鐵與液壓控制閥兩部分組成。相當(dāng)于在普通液壓控制閥上裝上比例電磁鐵以代替原有的手調(diào)控制部分。電磁鐵接收輸入的電信號(hào)，連續(xù)地或按比例地轉(zhuǎn)換成力或位移。液壓控制閥受電磁鐵輸出的力或位移控制，連續(xù)地或按比例的壓力和流

14、量。 比例閥實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制的核心是采用了比例電磁鐵，電磁鐵是一種通電后使鐵磁物質(zhì)產(chǎn)生電磁吸力，把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的電器元件。比例電磁鐵的工作原理見圖1.4所示。圖1.2 液壓挖掘機(jī)傳動(dòng)示意圖當(dāng)線圈2通電后，磁軛1和銜鐵3中都產(chǎn)生磁通，產(chǎn)生電磁吸力，將銜鐵吸向軛鐵。銜鐵上受的電磁力和閥上的或電磁鐵上的彈簧力平衡，電磁鐵輸出位移。當(dāng)銜鐵3運(yùn)動(dòng)時(shí)，間隙保持恒值并無變化，所以比例電磁鐵的吸力F和無關(guān)，其靜特性見圖1.5所示。圖中靜坐標(biāo)是比例電磁鐵的吸力F，橫坐標(biāo)是銜鐵的行程S。圖1.3比例型電磁鐵原理圖1.4比例型電磁鐵的靜特性1磁軛；2線圈；3銜鐵；4導(dǎo)磁套； 吸合區(qū)；工作行程區(qū)；5調(diào)整彈簧；6調(diào)整螺

15、釘；7推桿；空行程區(qū)； 8限位片；9工作氣隙；10隔磁環(huán)；間隙；由圖可得出以下結(jié)論： （1）在S很小，或S很大時(shí)，力F隨行程S 而變化，不宜作為工作區(qū)段。 （2）在S大約為1.5mm左右的中間區(qū)段，曲線大體上呈水平的平行線，這個(gè)區(qū)段的曲線可作為工作區(qū)段曲線。一般來說，比例電磁鐵的有效工作行程小于開關(guān)型電磁鐵的有效工作行程。 （3）比例電磁鐵的吸力在有效行程內(nèi)和線圈中的電流成正比。 （4）比例電磁鐵的吸力在有效行程內(nèi)和銜鐵位置無關(guān)。由于比例閥實(shí)現(xiàn)了用經(jīng)過放大器放大的電信號(hào)對(duì)液體壓力、流量和流向的控制，構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)，即可開環(huán)控制，也可閉環(huán)控制；因其能連續(xù)地、按比例地對(duì)壓力和流量進(jìn)行控制，控制方

16、便且可避免壓力和流量有級(jí)切換時(shí)的沖擊；抗污染性能優(yōu)于伺服閥，制造比伺服閥簡(jiǎn)單，價(jià)格低于伺服閥，但高于普通液壓閥；一個(gè)比例閥可兼有幾個(gè)普通液壓閥的功能，可簡(jiǎn)化回路，減少閥的數(shù)量，提高可靠性。隨著耐高壓直流比例電磁鐵的產(chǎn)生，電液比例閥的優(yōu)越性得到了進(jìn)一步發(fā)展。耐高壓直流比例電磁鐵除了具有一般電液比例閥的優(yōu)點(diǎn)，還具有較大的功率重量比，可以輸出較大的位移和力，不僅可用來推動(dòng)比例先導(dǎo)閥，還可以直接驅(qū)動(dòng)主閥。由于它的導(dǎo)套具有足夠的耐壓強(qiáng)度，所以比例電磁鐵可承受35Mpa靜壓力。1.3論文研究的目的與意義在我國，輸油管道多埋于地下，泄漏發(fā)生時(shí)，其產(chǎn)生的高壓噴射沖出地面，在泄漏周圍環(huán)境中形成大范圍的噴射油液霧

17、化，造成極度危險(xiǎn)的環(huán)境空間。同時(shí)由于管道埋于地下，具體的泄漏點(diǎn)無法確定，根本無法進(jìn)行人工手動(dòng)或機(jī)械自動(dòng)安裝卡具。本課題根據(jù)我國成品油管道泄漏發(fā)生的這一實(shí)際情況，進(jìn)行了“履帶行走式油管堵漏工程車液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)”的設(shè)計(jì)。目的是使該工程車完成在較高的壓力下對(duì)508mm成品油輸油管道泄漏的堵漏工作。該工程車應(yīng)用后，可以遠(yuǎn)程遙控進(jìn)行管道漏點(diǎn)的找管定位，對(duì)漏油進(jìn)行簡(jiǎn)單回收，減少成油品的泄漏量或者是損失量，有效控制噴射油液霧化，降低次生災(zāi)害發(fā)生的可能性，減少泄漏對(duì)環(huán)境的污染，為后續(xù)維護(hù)搶修人員實(shí)施搶修提供更安全的工作環(huán)境。1.4 論文主要的研究?jī)?nèi)容成品油管道堵漏工程車是履帶式液壓挖掘機(jī)與液壓、自動(dòng)控制技術(shù)及無

18、線遙控相結(jié)合的產(chǎn)物。用圖1.5進(jìn)行表示。圖1.5工程車的控制本課題設(shè)計(jì)了“成品油管道堵漏工程車液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)”，以完成成品油管道泄漏的堵漏工作。成品油管道堵漏工程車由工作裝置，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及行走機(jī)構(gòu)三部分組成，其中工作裝置包括大臂桿，小臂桿，收油罩桿，行走機(jī)構(gòu)包括左右行走馬達(dá)和后支撐機(jī)構(gòu)，上述所有機(jī)構(gòu)的動(dòng)作均由液壓驅(qū)動(dòng)。本說明書詳細(xì)闡述了“成品油管道堵漏工程車液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)”的設(shè)計(jì)過程。包括液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的分析，液壓原理圖的制定，各個(gè)液壓元件的選擇計(jì)算，液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算。液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是該工程車輛設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，采用液壓驅(qū)動(dòng)有諸多優(yōu)點(diǎn)：在同等體積下，液壓裝置比電氣裝置產(chǎn)生

19、出更多的動(dòng)力；液壓裝置工作比較平穩(wěn)，可方便在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速。低速大扭矩馬達(dá)的最低穩(wěn)定速度為1r/min。液壓傳動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)；由于液壓元件已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，系列化和通用化，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，制造，使用和推廣都比較方便。1.5 論文研究的主要方法以某液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)為基礎(chǔ)，按照液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)出堵漏工程車的合適液壓系統(tǒng)。其基本思路是：（1）討論所設(shè)計(jì)工程車所滿足的基本要求，即技術(shù)要求和功能要求 （2）參照挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)原理圖，初定都漏工程車的液壓原理圖 （3）分析初定的原理圖，討論所選的液壓系統(tǒng)能否滿足要求 （4）選擇并計(jì)算基本的液壓元件和液壓輔助元件 （5

20、）驗(yàn)證所選的液壓元件是否滿足設(shè)計(jì)要求 （6）得出結(jié)論。1.6 本章總結(jié) 本章闡述了該論文研究的背景、目的、意義及內(nèi)容，簡(jiǎn)要說明了改造設(shè)計(jì)成該工程車的原型液壓挖掘機(jī)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)水平，最后對(duì)本論文的主要研究方法及思路做了一個(gè)概括的說明，也就是在液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟基礎(chǔ)上，對(duì)后面的設(shè)計(jì)方案提供指導(dǎo)。第2章 設(shè)計(jì)分析2.1 工程車的設(shè)計(jì)要求按照堵漏工程車的工作裝置、回轉(zhuǎn)裝置、行走裝置及其它裝置的工作及傳動(dòng)需要，把各種液壓泵、液壓馬達(dá)、液壓閥等液壓元件用液壓油管有順序有規(guī)律地連接在一起就可以組成一個(gè)堵漏工程車的液壓系統(tǒng)。在工作的過程中，液壓系統(tǒng)是用油液作為自己的工作過程中介質(zhì)、然后利用液壓泵把發(fā)

21、動(dòng)機(jī)送出的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤河偷囊簤耗軄韨鬟f，然后通過液壓缸和液壓馬達(dá)等各種執(zhí)行元件再把液壓油的液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N機(jī)械能，這樣就可以實(shí)現(xiàn)堵漏工程車所需要的各種動(dòng)作4。堵漏工程車在預(yù)工作時(shí)，動(dòng)作比較復(fù)雜，主要機(jī)構(gòu)需要經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng)、換向，沖擊和振動(dòng)非常頻繁，溫度和環(huán)境變化大，因此該工程車液壓系統(tǒng)應(yīng)滿足如下要求。2.1.1 技術(shù)要求成品油管道堵漏工程車以某小型液壓挖掘機(jī)為模型，雖然很多技術(shù)要求與挖掘機(jī)相同，但是它擁有自己的技術(shù)要求來滿足工程的需要：表2.1 成品油管道堵漏工程車主要技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目名稱單位數(shù)值輸油管直徑毫米508最大輸油壓力兆帕10維搶工作允許壓力兆帕3最大工作壓力兆帕20最大流量升/分鐘

22、60輸入功率千瓦22最大承載力千牛頓22.2最大行走速度公里/小時(shí)2最大爬坡角度度25整車重量噸5吊臂可承載載荷千牛頓15車架可實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)角度度3602.1.2功能要求本工程車以液壓挖掘機(jī)為模型，擁有自己特殊的工作裝置，因此，具有與挖掘機(jī)不同的功能要求4：2.1.2.1 行走功能（1）直線行走功能在裝置不需要轉(zhuǎn)彎時(shí)，要求能進(jìn)行直線行走。（2）裝置轉(zhuǎn)彎功能考慮到裝置在行走過程中，由于道路原因需要轉(zhuǎn)彎，需設(shè)計(jì)行走中轉(zhuǎn)彎功能；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)，需設(shè)計(jì)繞履帶轉(zhuǎn)彎的功能；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)。需設(shè)

23、計(jì)繞履帶中心旋轉(zhuǎn)的功能。 （3）爬坡行走功能因?yàn)檠b置的使用環(huán)境包括山路，有上下坡道，要求爬坡角度為25º。裝置行走部分采用履帶式結(jié)構(gòu)，動(dòng)力由液壓系統(tǒng)提供，左右履帶分別由兩臺(tái)低速大扭矩馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。通過分別控制兩臺(tái)液壓馬達(dá)液壓油的流量，可實(shí)現(xiàn)此功能。（4）裝置失速控制功能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)中需設(shè)計(jì)了失速控制。（5）高低兩速切換功能考慮到充分利用系統(tǒng)的功率，應(yīng)設(shè)計(jì)高低速自動(dòng)切換功能。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，使裝置實(shí)現(xiàn)高速行走；當(dāng)裝置上坡時(shí)，裝置需要大功率驅(qū)動(dòng)，低速行走。（6）裝置行走剎車功能裝

24、置要求能夠上下坡道，在堵漏工作進(jìn)行時(shí)，要求裝置必須能夠可靠的制動(dòng)，車體確保嚴(yán)格不動(dòng)，保證后續(xù)工作準(zhǔn)確可靠的進(jìn)行。在動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，更要求有可靠的剎車裝置，否則裝置會(huì)翻下山去，造成無法挽回的損失。當(dāng)液壓系統(tǒng)停止供油，或由于故障液壓系統(tǒng)不能供油時(shí)，液壓馬達(dá)自動(dòng)剎車，保證裝置安全。2.1.2.2 找管定位功能裝置行走過程中，用遙控?cái)z像頭遠(yuǎn)程監(jiān)控路面情況和管道位置情況。人工遠(yuǎn)程控制該裝置行走到漏油油管附近后，裝置停止行走并剎車制動(dòng)。通過遙控?cái)z像頭監(jiān)控，通過液壓系統(tǒng)，控制大臂體、小臂和收油器三個(gè)運(yùn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)泄漏控制和漏油回收部件的定位。2.1.2.3 噴射控制和漏油回收功

25、能利用流體噴射形成的動(dòng)能把流體導(dǎo)流到指定位置。采用內(nèi)錐形小錐角大導(dǎo)油管結(jié)構(gòu)，減少油流噴射入收油器中在導(dǎo)流方向的運(yùn)動(dòng)能量損失。收油器下端設(shè)有回收檐，減少反射回來的油流的速度和泄漏油的霧化，降低收油器的振動(dòng)。2.1.2.4 防暴功能因?yàn)檠b置工作在易爆的極度危險(xiǎn)環(huán)境當(dāng)中，所以裝置必須具備防爆性能。選擇防暴型部件，或是設(shè)置防暴裝置。2.2工程車液壓系統(tǒng)方案的研究堵漏工程車液壓系統(tǒng)的基本組成見圖2.1（沒有考慮液壓附件及先導(dǎo)控制部分）：圖2.1 堵漏工程車液壓系統(tǒng)的基本組成參照目前國內(nèi)外小型液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)及本章2.1節(jié)的對(duì)其工況的分析，本方案的液壓系統(tǒng)采用開式回路，多負(fù)載并聯(lián)結(jié)構(gòu)。初定液壓系統(tǒng)原理

26、略圖見圖2.2。該主液壓系統(tǒng)分為上車和下車兩部分液壓系統(tǒng)，上車部分主要包括回轉(zhuǎn)裝置和工作裝置；下車部分包括行走裝置和支腿液壓缸5。2.3 本章總結(jié) 本章詳細(xì)討論了所要設(shè)計(jì)的堵漏工程車的功能要求及技術(shù)要求，而且確定了該工程車液壓系統(tǒng)的總體框架和組成部分，給后面詳細(xì)分析工程車各功能的實(shí)現(xiàn)和最終液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的完成做了鋪墊。圖2.2液壓系統(tǒng)回路示意圖第3章 液壓系統(tǒng)原理圖的制定我們可參照挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)回路如圖3.1，結(jié)合本工程車的具體功能，設(shè)計(jì)工程車的液壓原理圖6。圖3.1挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)回路示意圖 下面對(duì)挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的基本回路做出分析?；净芈肥怯幸粋€(gè)或幾個(gè)液壓元件組成、能夠完成特定的單一功能的典型

27、回路，它是液壓系統(tǒng)的組成單元。液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)中基本回路有限壓回路、卸荷回路、緩沖回路、節(jié)流回路、行走回路、合流回路、再生回路、鎖閉回路、操縱回路等。3.1 限壓回路限壓回路用來限制壓力，使其不超過某一調(diào)定值。限壓的目的有兩個(gè)：一是限制系統(tǒng)的最大壓力，使系統(tǒng)和元件不因過載而損壞，通常用安全閥來實(shí)現(xiàn)，安全閥通常設(shè)置在主油泵出油口附近；二是根據(jù)工作需要，使系統(tǒng)的壓力保持定值或是不超過某值，通常用溢流閥實(shí)現(xiàn)，溢流閥可使系統(tǒng)根據(jù)調(diào)定壓力工作，多余的流量通過此閥流回油箱，因此溢流閥是常開的7。液壓挖掘機(jī)執(zhí)行元件的進(jìn)油和回油路上常成對(duì)地并聯(lián)有限壓閥，限制液壓馬達(dá)、液壓缸在閉鎖狀態(tài)下的最大閉鎖壓力，超過此

28、壓力時(shí)限壓閥打開，卸載保護(hù)了液壓元件和管路免受損壞，這種限壓閥（圖3.1）實(shí)際上其了卸荷閥的的作用。3.2 緩沖回路液壓挖掘機(jī)滿斗回轉(zhuǎn)時(shí)由于上車轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大，在啟動(dòng)，制動(dòng)和突然轉(zhuǎn)向時(shí)會(huì)引起很大的液壓沖擊，尤其是回轉(zhuǎn)過程中遇到障礙物突然停車。液壓沖擊會(huì)使整個(gè)液壓系統(tǒng)圖3.1 限壓回路和液壓元件產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，甚至破壞。挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的緩沖回路就是利用緩沖閥等使液壓馬達(dá)高壓腔的油液超過一定的壓力時(shí)獲得出路。圖3.2為液壓挖掘機(jī)中比較普遍采用的幾種緩沖回路8。圖3.2（A）中回轉(zhuǎn)馬達(dá)兩個(gè)油路上各裝有動(dòng)作靈敏的小型直動(dòng)式緩沖（限壓）閥2、3，正常情況下兩閥關(guān)閉。當(dāng)回轉(zhuǎn)馬達(dá)突然停止轉(zhuǎn)動(dòng)或反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，高壓

29、油路的壓力油經(jīng)緩沖閥3泄回油箱，低壓油路則由補(bǔ)油回路經(jīng)單向閥4進(jìn)行補(bǔ)油，從而消除了液壓沖擊。圖3.2（B）是高低壓油路之間并聯(lián)有緩沖閥，每一緩沖閥的高壓油口與另一緩沖閥的低壓油口相通。當(dāng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)制動(dòng)，停止或是反轉(zhuǎn)時(shí)，高壓腔的油經(jīng)過緩沖閥直接進(jìn)入低壓腔，減少液壓沖擊。圖3.3（C）是回轉(zhuǎn)馬達(dá)油路之間并聯(lián)有成對(duì)單向閥4、5和6、7，回轉(zhuǎn)馬達(dá)制動(dòng)或換向時(shí)高壓腔的壓油經(jīng)單向閥5，緩沖（限壓）閥流入油箱，低壓腔從油箱經(jīng)單向閥6獲得補(bǔ)油。上述回轉(zhuǎn)回路中的緩沖（限壓）閥實(shí)際起制動(dòng)的作用，換向閥1中位時(shí)回轉(zhuǎn)馬達(dá)兩腔油路截?cái)?，只要油路低于壓力閥的調(diào)定壓力時(shí)，回轉(zhuǎn)馬達(dá)即被制動(dòng)，其最大制動(dòng)力矩由限壓閥決定9。圖3.

30、2 緩沖回路3.3 節(jié)流回路 節(jié)流調(diào)速是利用節(jié)流閥的可變流通截面改變流量而實(shí)現(xiàn)調(diào)速的目的，通常用于定量系統(tǒng)中改變執(zhí)行元件的流量。這種調(diào)速方式簡(jiǎn)單，能夠獲得穩(wěn)定的低速，缺點(diǎn)是功率損失較大，效率低，溫升大，系統(tǒng)易發(fā)熱，作業(yè)速度受負(fù)載變化較大。根據(jù)節(jié)流閥的安裝位置，節(jié)流調(diào)速有進(jìn)油節(jié)流調(diào)速和回油節(jié)流調(diào)速兩種。圖3.4 節(jié)流回路 圖3.4(A)為進(jìn)油節(jié)流調(diào)速，節(jié)流閥安裝在高壓路上，液壓泵1與節(jié)流閥串聯(lián)，節(jié)流閥之前安裝有溢流閥2，壓力油經(jīng)節(jié)流閥和換向閥4進(jìn)入液壓缸5的大腔使活塞右移。負(fù)載增大時(shí)液壓缸大腔壓力增大，節(jié)流閥前后的壓力減小，因此通過節(jié)流閥的流量減小，活塞移動(dòng)的速度降低，一部分油液通過液流閥流回油

31、箱。反之，隨著負(fù)載減小，通過節(jié)流閥進(jìn)入液壓缸的流量增大，加快了活塞的移動(dòng)速度，液流量也相應(yīng)的減少。圖3.4（B）為回油節(jié)流調(diào)速，節(jié)流閥安裝在低壓回路上，限制回油流量?；赜徒亓骱蟮挠鸵弘m然發(fā)熱，但進(jìn)入油箱，不會(huì)影響執(zhí)行元件的密封效果，而且回油無阻尼，速度比較穩(wěn)定。液壓挖掘機(jī)的工作裝置為了作業(yè)安全，常在液壓缸的回油上安裝單向節(jié)流閥，形成節(jié)流限速回路。如圖3.4（C）所示，為了防止動(dòng)臂因自重下降度太快而發(fā)生危險(xiǎn)，其液壓缸大腔的油路上安裝有單向閥和節(jié)流閥組成的單向節(jié)流閥。此外，抖桿液壓缸，鏟斗液壓缸在相應(yīng)的回路也安裝了單向節(jié)流閥10。3.4 行走限速回路 履帶式液壓挖掘機(jī)下坡行駛時(shí)因自重加速，可能導(dǎo)致

32、超速流坡事故，且行走馬達(dá)易發(fā)生吸空現(xiàn)象甚至損壞。因此因?qū)π凶唏R達(dá)限速和補(bǔ)油，使行走馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制在允許范圍內(nèi)。 圖3.4行走限速回路行走限速回路是利用限速發(fā)控制通道的大小，以限制行走馬達(dá)的速度，履帶式液壓挖掘機(jī)行走馬達(dá)常用的限速補(bǔ)油回路如圖3.4所示，它由壓力閥2、3，單向閥4、5、6、7和安全閥8、9等組成。正常工作時(shí)換向閥1處于右位，壓力油經(jīng)單向閥4進(jìn)入行走馬達(dá)10，同時(shí)沿控制油路推動(dòng)壓力閥2，使其處于接通位置，行走馬達(dá)的回油經(jīng)壓力閥2回油箱。當(dāng)行走馬達(dá)超速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)油供應(yīng)不足，控制油路壓力降低，壓力閥在彈簧力的作用下右移，回油通道變小或關(guān)閉，行走馬達(dá)減速或制動(dòng)，這樣保證了液壓挖掘機(jī)下坡運(yùn)行

33、的安全11。3.5 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。如圖3.5所示，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A12。 圖3.5 閉鎖回路 圖3.6 再生回路 3.6 再生回路 動(dòng)臂下

34、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，如圖3.6所示，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。 3.7 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)，其原理圖如3.714。3.8 本章總結(jié) 本章以某小型液壓挖掘機(jī)的液壓

35、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。圖3.7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：4.1 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。4.2 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

36、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。4.3 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)。

37、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13、14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。4.4 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

38、裝置繞中心逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。4.5 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。4.6 補(bǔ)油回路為了避免當(dāng)裝置失速時(shí)馬達(dá)

39、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。4.7 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。4.8

40、 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。4.9 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

41、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。4.10 本章總結(jié) 本章在上章節(jié)擬定的工程車液壓

42、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5.1 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)，如圖5.118。5.

43、2 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，他們的性能比較如表5.2所示。表5.1 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40206553.724.5213600N.mmin-11/RMPaMPacm3/revmin-1 圖5.1 行走馬達(dá) 5.2.1 液壓泵工作壓力的確定 PPP1+P (5.1)P1- 執(zhí)行元件的最高工作壓力；P-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P=1Mpa；5.2.2確定

44、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： (5.2) 其中K-為泄露系數(shù)，取K=1.2 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=6ViAij×104 =6×0.1×0.1×104=60抖桿油缸的最大流量： Q2=6×0.14×0.0031×104=26 根據(jù)以上可知： Qmax=60 小泵流量： Q2=Qmax×20=12 大泵排量： Q1=Qmax×80=48 小泵排量： q2=Q2n

45、D×103=8.1 大泵排量： q1=Q1nD×103=37按照液壓泵的排量q1、q2 和pp、pvp 的值來選擇液壓泵19。5.2.3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，行走速度為2.0km/h,驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速：n1=2.0×1000/60/3.14/0.30=35.4 r/min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，我們選擇最大減速比為53.7。馬達(dá)減速前轉(zhuǎn)速： n2=35.4×53.7=1901 r/m

46、in （3）供油泵流量： Q=21×1901/1000=39.9 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CBQL-F520/F520型雙聯(lián)齒輪泵，見表5.220。表5.2雙聯(lián)齒輪泵主要參數(shù)項(xiàng)目數(shù)值單位型號(hào)CBQL-F520/F52

47、0工程排量20/20mL/r額定壓力20.0/20.0MPa最高壓力25.0/25.0MPa轉(zhuǎn)速范圍400-3000r/min功率按照轉(zhuǎn)速1500r/min、壓力20.0MPa計(jì)算N=20×1500×10-6/60×20×106×2=20KW5.3 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

48、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

49、況，選出了這些元件的型號(hào)及規(guī)格，如下表：表5.3工程車液壓系統(tǒng)閥類元件初選序號(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130