共振式破碎機液壓系統(tǒng)設計

1、 摘要我國早期修筑的水泥混凝土路面接近設計年限，出現(xiàn)了不同程度的破損，需要加以改造。采用碎石化技術處理舊路面，然后直接加鋪瀝青混凝土結構層，改造成為黑色路面，是國內(nèi)目前研究和發(fā)展的一個重要方向。共振破碎機作為碎石化水泥混凝土路面施工的關鍵設備，在國內(nèi)對其做的設計與研究，仍處于比較落后的狀態(tài)。對共振破碎機破碎機理的分析、總體方案和液壓系統(tǒng)的設計是本文的研究重點。文章在分析混凝土破碎機理的基礎上，建立了破碎錘破碎水泥混凝土路面的數(shù)學模型，在更具共振破碎機的工作特點的分析與推測，結合液壓站的特點導出共振式破碎機的液壓系統(tǒng)大致情況，然后在對其液壓系統(tǒng)個個部分進行數(shù)據(jù)分析，確定每個液壓元件的性能，選定其

2、大小和型號。檢驗結果表明，本文設計的共振破碎機總體方案、液壓系統(tǒng)可以達到碎石化技術的要求，可以在降低適當強度的情況下，較好的消除反射裂縫。關鍵詞：共振破碎機，液壓系統(tǒng)，開發(fā) AbstractBuilding close to the design of cement concrete pavement in early stage life, suffered varying degrees of damage, need to be transformed. Treatment of old pavement rubblization technology and directly pave

3、d with bituminous concrete layer, into the black road, is an important direction of domestic research and development. Resonance breakers as an aggregate of cement concrete pavement construction of key equipment, domestic on its design and research, remains in a backward state. Analysis of resonance

4、 mechanism of crusher, overall plan and design of the hydraulic system is the focus of this article. Article in analysis concrete broken mechanism of Foundation Shang, established has broken hammer broken cement concrete pavement of mathematics model, in more with resonance broken machine of work fe

5、atures of analysis and speculated, combination hydraulic station of features export resonance type broken machine of hydraulic system general situation, and in on its hydraulic system all part for data analysis, determines each hydraulic components of performance, selected its size and model. Test r

6、esults show that this general scheme design of resonance crusher, hydraulic system can meet the requirement of rubblization technology, you can reduce the cases of appropriate strength, better eliminate reflection cracking.Keywords: resonance crushers, hydraulic system, development 目錄前言- 1 -1共振式路面破碎

7、機簡介及工作原理- 2 -1.1共振式路面破碎機簡介- 2 -12共振式路面破碎機工作過程- 2 -1.3背景技術- 3 -1.4實用新型內(nèi)容- 5 -1.5具體實施方式- 6 -16共振式破碎機的詳細數(shù)據(jù)- 10 -1.7課題研究方法- 11 -2 液壓系統(tǒng)方案設計- 13 -2.1 開式閉式系統(tǒng)的選擇- 13 -2.1.1 開式系統(tǒng)- 13 -2.1.2 閉式系統(tǒng)- 13 -2.2 單泵和多泵的選擇- 14 -2.2.1單泵系統(tǒng)- 14 -雙泵系統(tǒng)- 15 -2.2.3 多泵系統(tǒng)- 15 -2.3定量與變量系統(tǒng)的選擇- 15 -2.4 共振破碎機工作回路工作原理- 16 -3 液壓系統(tǒng)設計

8、- 18 -3.1 技術要求- 18 -311行駛系統(tǒng)的基本要求- 18 -312驅(qū)動傳動方案- 18 -313液壓驅(qū)動系統(tǒng)控制方案- 19 -314驅(qū)動系統(tǒng)匹配分析- 23 -32力學分析- 24 -321工作載荷計算- 24 -323計算執(zhí)行機構的主要結構尺寸- 26 -33液壓元件選型- 30 -331液壓泵的選擇- 30 -332控制閥選擇- 32 -34液壓系統(tǒng)整體工作分析- 33 -3.5管道尺寸的確定- 33 -3.5.1 管道內(nèi)徑計算- 33 -3.5.2 管道壁厚的計算- 34 -3.6 油箱容積的確定- 34 -3.7 管接頭的選定- 35 -3.8 濾油器的選定- 36

9、-3.9 密封裝置的選定- 36 -4 液壓系統(tǒng)的性能驗算- 37 -4.1 液壓裝置壓力損失- 37 -4.1.2 局部壓力損失- 39 -4.2 液壓系統(tǒng)發(fā)熱溫升計算- 40 -4.2.1 計算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱效率- 40 -4.2.2 計算液壓系統(tǒng)的散熱功率- 41 -4.2.3 冷卻器所需冷卻面積的計算- 42 -總結- 44 -致謝- 45 -參考文獻- 46 - 前言我國早期修筑的水泥混凝土路面接近設計年限，出現(xiàn)了不同程度的破損，需要加以改造。采用碎石化技術處理舊路面，然后直接加鋪瀝青混凝土結構層，改造成為黑色路面，是國內(nèi)目前研究和發(fā)展的一個重要方向。多錘頭破碎機作為碎石化水泥混凝土

10、路面施工的關鍵設備，在國內(nèi)對其做的設計與研究，仍處于比較落后的狀態(tài)。對共振破碎機破碎機理的分析、總體方案、液壓系統(tǒng)設計是本文的研究重點。近十余年來.我國公路建設尤其是高等級公路的發(fā)展突飛猛進、日新月異。到目前為止，我們僅僅用十幾年的時間就使高等級公路的通車里程突破3萬公里，穩(wěn)坐世界第二把交椅。在新建公路的同時，也必然要對占路網(wǎng)計劃的舊的干線公路進行改造。舊路有黑白兩種路面(瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面)，瀝青路容易破碎、翻修、再生而水泥路就不同了水泥面板一旦破壞.就很難對其進行維修或翻修再生。由于我國國力等情況從上世紀70年代開始，許多城市道路尤其是南方的許多省際干線公路都建成了造價相對便宜

11、的水泥混凝土路面，而且由于成本的問題絕大多數(shù)為非鋼筋混凝土結構，加之路基等級低或后來按隱藏有先天技術適應性缺陷的高等級半剛性路基設計建造的水泥路在社會經(jīng)濟大發(fā)展帶來的交通負荷沖擊下.幾乎都出現(xiàn)了斷板、錯板、裂縫、剝落、坑洞等損害，難以承擔路網(wǎng)中的高等級公路之重任，舊路大修改造再所難免。即使是近幾年修建的高等級水泥路，也不同程度地出現(xiàn)了各種病害小修小補、中小型修補之后，路病相繼出現(xiàn)，不斷擴大所以大修需求正逐步進入公路部門的議事日程。1共振式路面破碎機簡介及工作原理1.1共振式路面破碎機簡介實用新型公開了一種水泥混凝土振動破碎機，其包括發(fā)動機系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、振動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，振動系統(tǒng)包

12、括振動源、振動錘頭和振動傳遞裝置，控制系統(tǒng)包括傳感器、電控液壓變量泵和微電腦控制器，傳感器安裝于振動系統(tǒng)上，感應路面的振動反饋并將反饋信號輸入微電腦控制器，微電腦控制器輸出信號調(diào)節(jié)電控液壓變量泵的流量來控制液壓馬達的轉(zhuǎn)速從而控制激振器的振動頻率，最終自動調(diào)節(jié)振動錘頭的振動頻率，使其接近水泥混凝土的固有頻率，引起水泥混凝土產(chǎn)生接近共振的振動，即可輊而易舉的將水泥混凝土面板擊碎，不僅噪音小而且破碎效率較少高。 由于共振破碎能使板塊較均勻地分裂，方便再生利用原有路面材料。12共振式路面破碎機工作過程1、水泥混凝土振動破碎機，包括發(fā)動機系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)，其特征在于：還包括振動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，振

13、動系統(tǒng)包括振動源、振動錘頭和連接于振動源與振動錘頭之間起傳遞作用的振動傳遞裝置；控制系統(tǒng)包括傳感器、電控液壓變量泵和微電腦控制器，傳感器安裝于振動系統(tǒng)上且連接于微電腦控制器的采樣輸入端，電控液壓變量泵的控制端連接于微電腦控制器的輸出端，電控液壓變量泵的輸入端通過傳動系統(tǒng)連接于發(fā)動機系統(tǒng)的輸出端，電控液壓變量泵的輸出端連接液壓系統(tǒng)的液壓馬達的輸入端，液壓馬達的動力輸出軸連接振動源為振動系統(tǒng)提供激振力，振動的振動頻率接近于水泥混凝土的固有頻率。2、根據(jù)權利要求1所述的水泥混凝土振動破碎機，其特征在于：振動系統(tǒng)的振動源為激振器，其振動傳遞裝置包括振動梁、第一支座和第二支座，振動梁的一端連接激振器，另

14、一端連接振動錘頭，第一支座支設于振動梁上靠近上述激振器的部位，第二支座支設于振動梁上靠近振動錘頭的部位。3、根據(jù)權利要求1所述的水泥混凝土振動破碎機，其特征在于：所述水泥混凝上振動破碎機還包括行走系統(tǒng)，行走系統(tǒng)的驅(qū)動系統(tǒng)通過上述傳動系統(tǒng)連接于上述發(fā)動機系統(tǒng)的輸出端。水泥混凝土振動破碎機技術領域本實用新型涉及一種工程機械、筑路機械及路面養(yǎng)護機械領域，尤其是一種用于道路、場機場等水泥混凝土的破碎的水泥混凝土振動破碎機。1.3背景技術碎石化改造技術通過對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題。第一個熱拌瀝青（

15、HMA）罩面的水泥混凝土路面破碎項目是1986年在美國紐約完成的，截至2001年，美國有35個州使用了此技術，項目數(shù)量300多個，使用里程達900多公里，1280萬平方米，而且美國瀝青協(xié)會及部分州均將該技術列入規(guī)范。應用碎石化技術的現(xiàn)實意義，當今社會是一個資源消耗巨大的時代，產(chǎn)生了由于社會進步所需要的大量資源和全球資源短缺的矛盾，于是，在全球范圍內(nèi)提出了建立節(jié)約型社會的觀點，在這樣一個人口眾多資源相對短缺的國家，可持續(xù)發(fā)展環(huán)境保護節(jié)約型社會的提出，顯得尤為重要。水泥混凝土碎石化技術完全符合當今社會發(fā)展的需要，具有重要的現(xiàn)實意義和深遠的歷史意義。(1)符合節(jié)約型社會的發(fā)展需要 工程造價低，經(jīng)過碎

16、石化技術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，符合國家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略決策。(2)符合環(huán)境保護的發(fā)展需要經(jīng)過碎石化技術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，有利于保護沿途的生態(tài)平衡。(3)符合以人為本的發(fā)展需要與傳統(tǒng)的舊路改造相比，具有施工周期短，把影響人們通行的時間減小到最小程度。 缺陷：破碎的工作速度相對于近來的優(yōu)良破碎機要慢 通過碎石化，將板塊的結構性降低，同時變形和位移被分散，HMA破碎過程中，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量回彈模量也存在一定的差異?，F(xiàn)

17、有的水泥混凝土破碎方法主要有如下幾種：1、風鎬：風鎬也稱風鉆、鑿巖機，是一種傳統(tǒng)的鑿巖裝置，風鎬鑿孔時混凝土碎片四處亂濺、煙塵飛揚，具有效率低，噪音極大、水泥混凝土的形狀和尺寸不能控制的缺點。 2、液壓破碎器：液壓破碎器靠活動配置在壓力缸上的氣錘活塞往復運動從而擊打下端的鑿子等工具，具有效率低、噪音、水泥混凝土的形狀和尺寸不能控制的缺點。 3、鋸縫機：鋸縫機使用時對水泥混凝土鋸縫，將成片相連的水泥混凝土鋸成塊狀，具有效率低、水泥混凝土碎塊尺寸很大的缺點。 4、多錘頭沖擊式破碎機：如中國實用新型多錘頭破碎機，公開了一種多錘頭破碎機，其包括動力裝置和破碎裝置，動力裝置包括發(fā)動機、與發(fā)動機連接的分動

18、箱、與分動箱連接的液壓泵、控制閥塊、與控制閥塊連通的工作油缸，所述發(fā)動機通過分動箱帶動液壓泵工作，所述液壓泵通過控制閥塊向工作油缸提供規(guī)律高壓油，所述破碎裝置包括錘架總成，所述錘架總咸包括錘架和錘頭，所述錘架內(nèi)設有多個錘頭，所述工作油缸帶動錘頭沿錘架可以升降，破碎裝置的錘架總成設有多個錘頭，破碎機還具有行走裝置可以邊行走邊進行施工作業(yè)。這種多錘頭沖擊式破碎機，由于采用多個錘頭進行破碎，沖擊力極大，路基會被打陷Scm左右，對路基有較大損壞，對地下設施也有很大破壞作用，且打碎的混凝土的形狀和尺寸不能控制，鋼筋也不能完全剝離。由于上述風鎬破碎、液壓破碎、鋸裂、多錘頭沖擊等方法，噪音大揚塵大，破碎后混

19、凝土塊的形狀和尺寸均難以達到就地再生利用的要求，攪拌再生利用需要增加運輸和再加工等環(huán)節(jié)，使其成本增加，若舍棄又浪費資源、污染環(huán)境。1.4實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種效率高、噪音少、可控制混凝土碎塊的尺寸方便再生利用的水泥混凝土振動破碎機。本實用新型的技術方案是這樣的：水泥混凝土振動破碎機，包括發(fā)機系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)，還包括振動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，振動系統(tǒng)包括振動源、振動錘頭和連接于振動源與振動錘頭之間起傳遞作用的振動傳遞裝置；控制系統(tǒng)包括傳感器、電控液壓變量泵和微電腦控制器，傳感器安裝于振動系統(tǒng)上且連接于微電腦控制器的采樣輸入端，電控液壓變量泵的控制端連接于微電腦控制器的輸出端，電

20、控液壓變量泵的輸入端通過傳動系統(tǒng)連接于發(fā)動機系統(tǒng)的輸出端，電控液壓變量泵的輸出端連接液壓系統(tǒng)的液壓馬達的輸入端，液壓馬達的動力輸出軸連接上述振動源為振動系統(tǒng)提供激振力，振動源的振動頻率接近于水泥混凝土的固有頻率。振動系統(tǒng)的振動源為激振器，其振動傳遞裝置包括振動梁、第一支座和第二支座，振動梁的一端連接上述激振器，另一端連接上述振動錘頭，第一支座支設于振動梁上靠近上述激振器的部位，第二支座支設于上述振動梁上靠近振動錘頭的部位。所述水泥混凝土振動破碎機還包括行走系統(tǒng)，行走系統(tǒng)的驅(qū)動系統(tǒng)通過上述傳動系統(tǒng)連接于發(fā)動機系統(tǒng)的輸出端。采用上述方案后，本實用新型利用振動梁帶動振動錘頭振動，振動錘頭與路面接觸，

21、振動系統(tǒng)上裝有傳感器，傳感器感應路面的振動反饋，將反饋信號輸入微電腦控制器，微電腦控制器輸出相應的控制信號調(diào)節(jié)電控液壓變量泵的流量，通過電控液壓變量泵的流量來控制液壓馬達的轉(zhuǎn)速從而控制激振器的振動頻率，最終自動調(diào)節(jié)振動錘頭的振動頻率，使其接近水泥混凝土的固有頻率，引起水泥混凝土面板在振動錘頭下局部范圍內(nèi)產(chǎn)生接近其共振頻率的振動，使混凝土內(nèi)部顆粒間的內(nèi)摩擦阻力迅速減小而崩潰，即可輕而易舉的將水泥混凝土面板擊碎，不僅噪音小而且破碎效率較少高。由于路基下的其它管線設施的固有頻率與水泥混凝土相差很遠，水泥混凝土振動破碎對其沒有損傷。由于共振破碎力發(fā)生在整個水泥板塊厚度范圍內(nèi)，能使板塊較均勻地分裂，通過

22、微調(diào)振動頻率，改變振動的力度，可使破碎后的碎塊尺寸達到較理想的尺寸，方便再生利用原有路面材料。圖1為本實用新型的總體結構示意圖。圖2為本實用新型振動系統(tǒng)的結構示意圖。圖3為本實用新型控制系統(tǒng)的控制原理圖。1.5具體實施方式本實用新型的水泥混凝土振動破碎機，其結構如圖1所示，包括行走系統(tǒng)1、散熱系統(tǒng)2、發(fā)動機系統(tǒng)3，液壓系統(tǒng)4、冷卻系統(tǒng)5、傳動系統(tǒng)6、控制系統(tǒng)7、振動系統(tǒng)8和駕駛室9。1-行走系統(tǒng);2-散熱系統(tǒng);3-發(fā)動機系統(tǒng);4-液壓系統(tǒng);5-冷卻系統(tǒng);6-傳動系統(tǒng);7-控制系統(tǒng);8-振動系統(tǒng);9-和駕駛室 圖1 共振破碎機總體結構示意圖83-振動梁;82-振動錘頭;81-激振器;84、85-

23、支座 圖2 共振破碎機振動系統(tǒng)的結構示意圖71-電控液壓變量泵;72-傳感器;73-微電腦控制器;81-激振器 圖3共振破碎機控制系統(tǒng)的控制原理圖 箱具有三個輸出端，一個連接用于提供高壓油的電控液壓變量泵71，一個連接行走系統(tǒng)1中的行走馬達，第三個用于輔助系統(tǒng)。所述的行走馬達通過減速器帶動行走系統(tǒng)1的驅(qū)動輪總成運轉(zhuǎn)，從而帶動行走系統(tǒng)1工作。振動系統(tǒng)8包括作為振動源的激振器81、振動錘頭82、振動梁83、支座84和支座8 5，振動梁8 3的一端連接激振器8 1，另一端連接振動錘頭82，支座84支設于振動梁83上靠近激振器81的部位，支座85支設于振動梁83上靠近振動錘頭82的部位。如圖3所示，控

24、制系統(tǒng)7包括傳感器72、電控液壓變量泵7 1和微電腦控制器73，微電腦控制器73包括微機系統(tǒng)、鎖相環(huán)調(diào)速系統(tǒng)、主電路系統(tǒng)、頻率顯示電路、功能鍵、定時器、接口電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、加速度測系統(tǒng)、電流測量電路、電流顯示電路、電壓測量電路和電壓顯示電路。傳感器72安裝于振動梁83上且連接于加速度測量系統(tǒng)的采樣輸入端，加速度測量系統(tǒng)的輸出端通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接到微機系統(tǒng)的輸入端，向微機系統(tǒng)輸入實時檢測到的振動情況；微機系統(tǒng)通過接口電路，向鎖相環(huán)調(diào)速系統(tǒng)發(fā)出高穩(wěn)定度可變頻率信號，鎖相環(huán)調(diào)速系統(tǒng)通過主電路系統(tǒng)發(fā)出控制信號給電控液壓變量泵71，電撞液壓變量泵71的輸入端連接傳動系統(tǒng)6的分動箱的一個輸出端，動力

25、經(jīng)發(fā)動機系統(tǒng)3、分動箱傳至電控液壓變量泵7 1，電控液壓變量泵7 1的輸出端連接液壓系統(tǒng)4中的液壓馬達4 1的輸入端，從而控制液壓馬達41在設定時間內(nèi)，自動由初始轉(zhuǎn)速升至最高轉(zhuǎn)速，液壓馬達41的動力輸出軸連接激振器81，為激振器8 1提供激振力。同時，自動檢測振動系統(tǒng)8的振動加速度振幅，找出水泥混凝土的固有頻率。主電路系統(tǒng)分別連接有電流測量電路和電壓測量電路，電流測量電路和電壓測量電路分別連接有電流顯示電路和電壓顯示電路，電流測量電路還反饋至鎖相環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，此電流反饋也可以起到限流作用，并可抑制電網(wǎng)電壓波動對系統(tǒng)穩(wěn)速精度的影響。微機系統(tǒng)還連接有功能鍵和定時器。本實用新型工作時，利用振動梁83帶

26、動振動錘頭82振動，振動錘頭.82與路面接觸，振動錘頭82上裝有傳感器72，傳感器72感應路面的振動反饋，將反饋信號輸入微電腦控制器73，微電腦控制器73輸出相應的控制信號調(diào)節(jié)電控液壓變量泵71的流量，通過電控液壓變量泵71的流量來控制液壓馬達41的轉(zhuǎn)速從而控制激振器81的振動頻率，最終自動調(diào)節(jié)振動錘頭82的振動頻率，使其接近水泥混凝土的固有頻率，引起水泥混凝土面板在振動錘頭82下局部范圍內(nèi)產(chǎn)生共振，使混凝土內(nèi)部顆粒間的內(nèi)摩擦阻力迅速減小而崩潰，即可輕而易舉的將水泥混凝土面板擊碎，不僅噪音小而且破碎效率較少高。由于路基下的其它管線設施的固有頻率與水泥混凝土相差很遠，水泥混凝土振動破碎對其沒有損

27、傷。由于共振破碎力發(fā)生在整個水泥板塊厚度范圍內(nèi)，能使板塊較均勻地分裂，通過微調(diào)振動頻率，改變振動的力度，可使破碎后的碎塊尺寸達到較理想的尺寸，方便再生利用原有路面材料。16共振式破碎機的詳細數(shù)據(jù)路面共振破碎機是一種新型路面破碎設備，用于舊水泥路面破碎。動力采用康明斯大功率柴油發(fā)動機，驅(qū)動與振動采用閉式液壓系統(tǒng)，液壓泵、馬達等關鍵元器件采用國際知名品牌產(chǎn)品。具有動力強勁，工作可靠等優(yōu)點。本機采用共振技術，調(diào)節(jié)振動錘頭的振動頻率接近水泥路面的固有頻率，激發(fā)錘頭下水泥路面局部范圍產(chǎn)生共振，使路面內(nèi)部顆粒間的內(nèi)摩擦阻力迅速減小而崩潰，輕而易舉的將水泥路面擊碎，從而控制被擊碎顆粒大小和破碎深度。主要特點

28、： 1：采用高振頻、低振幅，破碎效率高、破碎深度大。 2：破碎后的碎石尺寸理想均勻，粒度上部較小，下部較大，碎石紋路規(guī)則排列（如下圖）。 3：可使鋼筋混凝土中的鋼筋完全與混凝土剝離。 4：不損壞路基，不損壞地下設施、不損壞周圍建筑物。 5：不丟棄原道路材料，將原道路材料再生利用。 6：振動影響范圍小，施工適應性大，能對市政、機場、港口和重要設施附近的公路進行施工。 7：采用小振幅,所以施工時產(chǎn)生的噪聲小,對環(huán)境污染小。發(fā)動機：康明斯柴油發(fā)動機，性能穩(wěn)定，工作可靠，節(jié)能環(huán)保發(fā)動機功率:350一600hp電子控制： ·采用智能控制系統(tǒng)和故障自動診斷系統(tǒng) ·智能控制系統(tǒng)為精確破碎

29、機提供強力的操縱和控制 ·故障自動診斷系統(tǒng)為機器良好的狀態(tài)提供保障 ·極大的增強了機器性能和破碎能力行走與振動液壓系統(tǒng)：關鍵元器件采用國際知名品牌，性能一流，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠傳動效率高，能適應惡劣的工作環(huán)境。共振梁： ·采用優(yōu)質(zhì)航空材料，抗震動沖擊 ·振動頻率35-50Hz ·振幅10-30mm ·破碎深度6mm-600mm錘頭： 特定的錘頭用于水泥混凝土的打裂和破碎 振動梁寬度為:457一66Omm 破碎錘頭:152.4一304.8mm1.7課題研究方法 本課題針對共振破碎機液壓系統(tǒng)設計為對象，著重于液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作回路以及行走回路的設

30、計。液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是通過駕駛員操作轉(zhuǎn)向盤帶動液壓轉(zhuǎn)向控制閥轉(zhuǎn)動，壓力油進入轉(zhuǎn)向油缸使輪胎經(jīng)過一定的角度。工作回路是由八個垂直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，使工作錘上下運動，達到路面破碎的目的。本次設計通過參照國內(nèi)外同類產(chǎn)品的情況下，針對我國的基本國情，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，進而合成整機液壓系統(tǒng)圖。 （2）液壓系統(tǒng)的計算及驗算 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。液壓元件的計算包括油管的計算，同時還有液壓系統(tǒng)壓力損失的計算以

31、及發(fā)熱的計算等。 （3）液壓元件的選擇參照液壓系統(tǒng)的計算驗算等所提出的數(shù)據(jù)，根據(jù)各種元件的特征和相關液壓手冊及液壓產(chǎn)品手冊對液壓元件進行選擇。2 液壓系統(tǒng)方案設計確定共振破碎機總體方案必須和破碎機液壓系統(tǒng)方案綜合考慮，首先明確主機對液壓系統(tǒng)性能的要求，根據(jù)我國的實際情況進行液壓方案分析比較，按照可靠性經(jīng)濟性，盡量采用先進技術，選擇最優(yōu)方案。2.1 開式閉式系統(tǒng)的選擇按油液循環(huán)方式的不同，液壓系統(tǒng)可分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。2.1.1 開式系統(tǒng) 開式系統(tǒng)是指液壓泵從液壓油箱吸油，通過換向閥給液壓缸（或液壓馬達）供油以驅(qū)動工作機構，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)結構

32、較為簡單，由于系統(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，使空氣易于進入系統(tǒng)，導致工作機構運動的不平穩(wěn)及其它不良后果，為了保證工作機構運動快速性，在系統(tǒng)的回路上不可設置被壓閥，減少附加流量的損失，使系統(tǒng)快速回油。在開式系統(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)，或增設一個輔助泵。工作機構的換向則借助于換向閥。換向閥換向時，除了纏身液壓沖擊外，運動部件的節(jié)流損失將轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，而使油溫增加，但是由于開式系統(tǒng)結構簡單，因此認為大多數(shù)工程機械所采用。 2.1.2 閉

33、式系統(tǒng) 在閉式系統(tǒng)中，液壓泵的進油管直接與執(zhí)行元件回油管相連，工作液體在系統(tǒng)管路中進行封閉循環(huán)，閉式系統(tǒng)結構較為緊湊，泵的自吸性好，系統(tǒng)與空氣接觸的機會較少，空氣不易滲入系統(tǒng)，故傳動的平穩(wěn)性好，工作結構的變速和換向靠調(diào)節(jié)泵或馬達的變量機構實現(xiàn)，避免了在開式系統(tǒng)換向過程中所出現(xiàn)的液壓沖擊和能量損失，但閉式系統(tǒng)較開式系統(tǒng)復雜，由于閉式系統(tǒng)本身沒有油箱，油液的散熱和過濾的條件較開式系統(tǒng)差，為了補償系統(tǒng)中的泄露，通常需要一個小容量的補油泵和油箱，因此這種系統(tǒng)實際上是一個半閉式系統(tǒng)。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時，由于大小腔流量不等，在工作過程中，會使功率利用下降，所以閉式系統(tǒng)中

34、的執(zhí)行元件一般為液壓馬達。如大型液壓挖掘機液壓起重機中的回轉(zhuǎn)系統(tǒng)全液壓壓路機的行走系統(tǒng)與振動系統(tǒng)中的執(zhí)行元件均為液壓馬達。共振破碎機工作環(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)由一個液壓泵向一個或一組執(zhí)行元件供油的液壓系統(tǒng)，即為單泵系統(tǒng)。單泵系統(tǒng)結構簡單，價格便宜，維修方便，但在系統(tǒng)中有幾個執(zhí)行元件或要實現(xiàn)復合運功，又需要對這些運動能夠進行調(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)動機功率與

35、提高工作性能，就必須采用雙泵或多泵系統(tǒng)。雙泵系統(tǒng)個單泵系統(tǒng)的組合。每臺泵可以分別向各自回路中的執(zhí)行元件供油，每臺泵的功率是根據(jù)各自回路中所需要的功率而定，可以保證進行復合動作。當系統(tǒng)中只需要進行單個動作而又要充分利用發(fā)動機功率時，可以采用合流供油方式，及即將兩臺液壓泵的流量同時供給一個執(zhí)行元件，這樣可使工作機構的運動速度加快一倍，這種雙泵液壓系統(tǒng)在中小液壓挖掘機和起重機中已被廣泛采用。2.2.3 多泵系統(tǒng) 為了進一步改進液壓挖掘機和液壓起重機的性能，今年來再大型液壓挖掘機和液壓起重機中開始采用三泵系統(tǒng)。 本課題所設計的液壓系統(tǒng)主要針對對錘頭破碎機的工作回路設計，而共振破碎機的工作裝置比較多，控

36、制時需要對錘頭進行單個或多個控制，已達到最佳打擊效果，所以必須采用多泵系統(tǒng)。2.3定量與變量系統(tǒng)的選擇當系統(tǒng)中使用定量泵和定量馬達活塞液壓缸時，被稱為定量系統(tǒng)。當系統(tǒng)中使用變量泵和變量馬達活塞液壓缸時，被稱為變量系統(tǒng)。定量系統(tǒng)主要優(yōu)點是定量泵和定量馬達結構簡單，價格便宜，維修使用方便。開始定量系統(tǒng)可用換向閥控制元件的開停換向，還可以做節(jié)流調(diào)速，簡單方便，符合多數(shù)工程機械的要求。定量系統(tǒng)的主要缺點是傳動效率和功率較低，因為閥控系統(tǒng)節(jié)流損失較大，發(fā)動機轉(zhuǎn)速一定時，傳動功率僅隨負載壓力變化，而工程機械滿負荷工況不多，因此泵和馬達的功率利用率較低，例如挖掘機供油泵的功率利用率為50%60%，輪胎起重機

37、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，但傳動剛性差。變量系統(tǒng)的主要優(yōu)點是傳動功率和功率利用率較定量系統(tǒng)高。開始變量系統(tǒng)可以用容積調(diào)速，還可以兼用節(jié)流調(diào)速，從而擴大了調(diào)速范圍，提高了作業(yè)效率。工程機械常用恒功率變量泵變量馬達，均能隨負荷的變化自動調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的速度，達到重載滿速，輕載快速的要求，而且避免了截流損失，能充分利用油泵和馬達的功率。目前在挖掘機的工程起重機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)動機的功率，變量元件又可簡化系統(tǒng)，可使系統(tǒng)總的經(jīng)濟指標提高。本次設計中我們的工作和轉(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。2.4 共振破碎

38、機工作回路工作原理破碎機對于振動源，全部選用柱塞缸，由于工作時是靠重力下落作功，所以在和基本穩(wěn)定，可以選取如下定量齒輪泵提供動力，由于共振破碎機具有個振動源，可以選取1個定量齒輪泵。系統(tǒng)為實現(xiàn)振動源快速反應，使液壓缸類似于自由落體運動。共振破碎機的振動源液壓控制系統(tǒng)，包括一個二位二通電磁閥1，一個二位二通電磁球閥2，一個單向閥6。一個梭閥5，一個溢流閥3，一個二位二通液控閥4，當二位二通電磁閥1通電時，進油與回油管之間的回油管路斷開，同時球閥2 斷電，壓力油則控制二位二通閥4移動，封閉回油路，進油管高壓油打開單向閥6，油缸上升，梭閥5關閉控制油路。油缸8過載時，溢流閥3溢流，二位二通電磁閥1斷

39、電，進油管高壓油與回油管高壓油路導通，高壓油流回油箱，單向閥6關閉，二位二通球閥2通電，高壓油通過梭閥5與液控二位閥4油路導通，打開液控二位二通閥4，高壓油經(jīng)三路流回油箱，油缸8快速下降。油缸正常下落時，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。通過圖形可以看到溢流閥有防止過載的作用，而單向閥則有防止油液倒流回泵產(chǎn)生沖擊，并且具有保壓作用。1-二位二通電磁閥;2-二位二通球閥;3-溢流閥;4-液控二位二通閥;5-梭閥;6-單向閥;7-電磁閥;8-液壓缸 圖2-1 翼錘油缸工作原理圖3 液壓系統(tǒng)設計3.1 技術要求311行駛系統(tǒng)的基本要求在作業(yè)工況下為了保證對舊路面具有足夠的破碎

40、均勻度、深度及工作效率，對破機行駛速度的恒速性提出了一定的要求，破碎過程中系統(tǒng)控制可采用速度閉壞控制系統(tǒng)。除了行駛速度這一基本的控制參數(shù)外，在行駛過程中還有一些其它的控制要求，包括直線行駛、起步、停車、前進后退，以及轉(zhuǎn)向控制等；一般說來，破碎機駛系統(tǒng)的控制應能滿足以下條件： 1具備兩種工作模式：工作模式與行走模式。 2在兩種模式下，無論是前進還是后退，行駛速度均能連續(xù)調(diào)節(jié),尤其要保證起步平穩(wěn)，并具有良好的低速穩(wěn)定性。 3在破碎模式下，能夠?qū)崿F(xiàn)無差速直線行駛。 4在行走模式下，能實現(xiàn)較快的直線行駛，也能實現(xiàn)差速轉(zhuǎn)向。 5應能實現(xiàn)停車制動。 6應有緊急制動功能。 7解除制動后破碎機才能行走。 可以

41、將破碎機的前進后退、起步、停車、左右轉(zhuǎn)向控制等看作是動作控制，主要通過操縱各種操縱桿或旋鈕來控制電磁閥的電流大小和通電方向來實現(xiàn)，而把恒速性、直線性作為速度控制的品質(zhì)。312驅(qū)動傳動方案將馬達和減速器變速器組合而成的裝置稱為液壓驅(qū)動裝置。中速馬達驅(qū)動裝置是由中速大扭矩馬達與減速器組合而成的液壓驅(qū)動裝置。中速馬達一般轉(zhuǎn)速為300-1000，對應排量為4000-200，其具有與高速馬達相當?shù)膲毫偷退亳R達相當?shù)呐ぞ?，由于具有高轉(zhuǎn)速、高壓力、大排量，因而具有很高的功率密度和扭矩密度以及比較緊湊的結構尺寸，便于安裝，是近年來迅速發(fā)展的一種液壓驅(qū)動裝置。破碎機采用電液比例控制的變量泵定量馬達行駛系統(tǒng)。在

42、這個系統(tǒng)中，變量泵既是液壓能源又是主要的控制組件，通過調(diào)整泵的排量改變泵流量的大小和方向，就可以改變液壓馬達輸出速度的大小和方向。系統(tǒng)的最大工作壓力由安全閥所限定，因為是閉式系統(tǒng)，在工作中油路的高低壓要互換，因此設置了兩個安全閥。補油泵向系統(tǒng)的低壓管道補油，其作用主要有以下幾點：通過單向閥向系統(tǒng)的低壓管道補油，以補充系統(tǒng)的泄漏量；在主泵的排量發(fā)生變化時保證容積式傳動的響應、提高系統(tǒng)的動作頻率外，還可增加主泵進油口處壓力以防止大流量時產(chǎn)生氣蝕，提高泵的工作轉(zhuǎn)速和傳動裝置的功率密度；通過補油路中油液的循環(huán)，使系統(tǒng)溫度下降；如果雙向變量泵的變量方式是靠液壓泵本身的壓力油驅(qū)動變量的，則當變量泵從一個方

43、向向另一個方向變換經(jīng)過零排量點時，泵的排量為零，沒有流量輸出，不能在系統(tǒng)中建立壓力，切換就可能在這一點上停止，利用補油泵，就可兼做補油和驅(qū)動能源，保證控制系統(tǒng)正常工作；補油泵的存在使系統(tǒng)增加了一部分很小的穩(wěn)定的附加損失，但其排量和壓力相對于主泵均很小，其附加功率損失僅為傳動裝置總功率可以不計。梭閥用于系統(tǒng)適度泄漏，以利于換熱。313液壓驅(qū)動系統(tǒng)控制方案在液壓控制系統(tǒng)中，液壓系統(tǒng)的流量、壓力及液流方向均可利用相應的閥進行控制，從而可對執(zhí)行元件的速度，輸出力力矩和運動方向進行控制，這樣的系統(tǒng)稱之為閥控系統(tǒng)節(jié)流控制。閥控系統(tǒng)動態(tài)響應快，但能耗大，多用于響應較快的小功率系統(tǒng)。同時，液壓系統(tǒng)也可以采用改

44、變變量泵的排量對執(zhí)行元件進行控制，或者一定量泵供油而利用改變變量馬達的排量實現(xiàn)控制，稱為容積調(diào)速系統(tǒng)。變量泵容積調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)響應較慢，但節(jié)能效果好，多用于快速性要求一般，功率較大的系統(tǒng)。根據(jù)破碎機的工作特點，采用變量泵定量馬達控制是適合的。 1容積調(diào)速回路特性分析 采用變量泵定量馬達組成的閉式系統(tǒng)來調(diào)節(jié)行走速度。是指改變變量泵的流量調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運動速度或轉(zhuǎn)速的回路，按控制方式的不同又分為EP控制，EZ控制，DA控制，HW控制等方式，本為采用EP控制，即電磁閥比例控制。 改變泵的調(diào)節(jié)參數(shù)，相當于變量泵定量馬達容積調(diào)速。 馬達的輸出轉(zhuǎn)矩為: 式中：一馬達排量; 一馬達進、出油口壓差; 一馬達效率;

45、 調(diào)至最大為常數(shù)，由上式可知，馬達的輸出轉(zhuǎn)矩與泵的調(diào)節(jié)參數(shù)無關，而僅與有關。如果壓差為常數(shù)，則液壓馬達在不同的泵調(diào)節(jié)參數(shù)下，均能輸出恒定的轉(zhuǎn)矩。這一過程，馬達輸出轉(zhuǎn)矩恒值，轉(zhuǎn)矩值與馬達轉(zhuǎn)速的變化無直接關系。馬達輸出功率： 式中：最大排量對應的轉(zhuǎn)速。為泵最大排量對應的轉(zhuǎn)速，因此馬達輸出功率與馬達轉(zhuǎn)速成線性關系。泵的輸出轉(zhuǎn)速不變，而馬達的轉(zhuǎn)速為 式中：，為泵的排量和轉(zhuǎn)速與泵的排量成下比，泵的排量隨之增大，使馬達的轉(zhuǎn)速上升，馬達的輸出功率增大。隨著變量泵從最小排量調(diào)節(jié)到最大值，馬達轉(zhuǎn)速相應從最小轉(zhuǎn)速逐漸升到與泵最大排量相應的轉(zhuǎn)速為止。 圖33液動比例控制特性 2泵控制方式分析液控系統(tǒng)是通過采用液動比

46、例控制方式來調(diào)節(jié)泵的排量的，從而調(diào)節(jié)系統(tǒng)的流量，進一步調(diào)節(jié)馬達的輸出功率和輸出扭矩。液動比例變量泵是通過先導壓力油控制比例閥的閥芯位置來控制流入液壓缸的流量和方向，最終控制泵的排量，因此泵的排量是無級可變的。液動比例閥的控制特性如圖33所示?；芈诽匦郧€如圖34所示。假若先導壓力變化到時泵排量由零變化至最大，對應于任一壓力值都有一確定的排量與之對應，其排量方程為： 圖34變量泵定量馬達調(diào)速回路 液控方式使用方便、操作性能好、操縱簡便、輕巧工作可靠，破碎機的制動性能、故障發(fā)生情況、零部件的損壞情況及使用壽命、大修期間間隔、檢修難易程度等的情況都比較好價格相對適宜，經(jīng)濟性好，耗油量低，應用最廣，并

47、已形成一種固定的裝置與液壓泵集成在一起，用戶根據(jù)自己所設計的機器的控制目標參數(shù)和特征參數(shù)即可選用。但是也有其不足之處使用場合有限，控制特性單一通過性不太好，主要表現(xiàn)在爬坡角度較小，轉(zhuǎn)向性能不太好，穩(wěn)定性不高。因此，這種控制方案多應用于中小型、對行駛速度、操作性能和行駛平穩(wěn)性要求不高的機械中。電比例控制方式是目前應用最方便、適應性最強的控制方式，其最大特點是適應能力強，其硬件設施通用性強，對于不同的車輛及其性能要求在實現(xiàn)形式上基本是一樣的，所不同的是其設計者要根據(jù)機器的整體性能要求和發(fā)動機特性，選擇合理的液壓元件組成驅(qū)動系統(tǒng)，設定泵和馬達的變化起始點的控制參數(shù)及變量過程的模式，并將其作為控制目標

48、函數(shù)寫入控制器中，依靠電子信號處理系統(tǒng)，電液比例液壓元件能實現(xiàn)多種功能并能較方便的調(diào)節(jié)各類相關參數(shù)，得到不同的輸入輸出特性，因此它的匹配柔性是很好的，原則上說可以覆蓋各種變量形式的功能，適應各種機械使用要求，特別適用于對行駛速度和平穩(wěn)性有一定要求的大型行駛機械上，是目前應用最廣的控制方案之一。電液比例控制變量泵是利用電機械轉(zhuǎn)換元件和控制閥來操縱變量機構的，變量機構實質(zhì)上是一位置控制系統(tǒng)，變量活塞的位置和泵的排量調(diào)節(jié)參數(shù)一一對應。其工作方式是與比例電磁鐵電流有關的控制壓力通過比例電磁閥控制向變量活塞提供控制壓力，因而泵的斜盤及排量無級可變。液壓泵變量機構的基本作用是改變泵的排量，使泵的排量的改變

49、和輸入信號成J下比，以根據(jù)系統(tǒng)的參數(shù)變化進行泵的排量的調(diào)節(jié)，達到流量補償、壓力補償以及功率的適應控制的目的。這樣的控制稱為電液比例排量控制。電比例泵的控制特性如圖35所示?？刂齐娏饔勺兓綍r泵排量由零變化至最大，對應于任一電流值都有一確定的排量與之對應，其排量方程為 圖35 電比例泵的特性圖 314驅(qū)動系統(tǒng)匹配分析破碎機在穩(wěn)定作業(yè)過程中，整機上作用著抵抗車輛前進的各種外部阻力和推動車輛前進的驅(qū)動力，而驅(qū)動力是由驅(qū)動車輪上的驅(qū)動力矩產(chǎn)生的，其力平衡方程為： 式中：各種外部阻力的總和(N)，忽略其它阻力，只考慮滾動阻力，綜合考慮取為008；切線牽引力()車輛驅(qū)動效率(O。96-097)；-驅(qū)動輪輸

50、出力矩()；-車輪半徑()；破碎機的行駛速度為： 式中：驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)動角速度，1S；驅(qū)動輪動力半徑，m；車輪相對地面的滑轉(zhuǎn)率，行駛速度小可以忽略。 本文是由一個液壓馬達驅(qū)動的液壓回路，馬達的輸出扭矩為 馬達的速度為： i減速機構的減速比，取17。32力學分析321工作載荷計算圖36示表示一個以液壓缸為執(zhí)行元件的液壓系統(tǒng)計算簡圖。各有關參數(shù)標注圖上，其中是作用在活塞桿上的外部載荷，是活塞與缸壁以及活塞桿與導向套之間的密封阻力，V是活塞的上升速度。 圖36提升液壓缸計算簡圖 作用在活塞桿上的外部載荷包括工作載荷，導軌的摩擦力(為豎直受力，可以忽略)，和由于速度變化而產(chǎn)生的慣性力。 1 工作載荷 工作

51、載荷為提升2個錘的力 2 慣性載荷 式中： g一重力加速度；g=981； 一速度變化量()； 一啟動時間(s)，取=lm；外載荷： 啟動時： 制動時可以忽略其計算。考慮各種缸的密封材料質(zhì)和密封形成不同，密封阻力難以計算，一般估算為： 式中：-液壓缸的機械效率，一般取090095。本論文取090。 求出 。 粗選系統(tǒng)工作壓力 壓力的選擇要根據(jù)載荷大小和設備類型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟條件及元件供應情況等的限制。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢必要加大執(zhí)行元件的結構尺寸，對某些設備來說，尺寸受到限制，從材料消耗角度看也不經(jīng)濟；反之，壓力選得太高，對泵、缸、閥等元件的材質(zhì)、密封制造精

52、度也要求很高，必然要提高設備成本。本設備為重型機械，參考經(jīng)驗設計，采用GBT 23461988標準，本系統(tǒng)壓力選擇20O。 323計算執(zhí)行機構的主要結構尺寸液壓缸有關設計參數(shù)見圖37。 圖37液壓缸上升下落時受力圖 液壓缸上升時(下落時，靠自重，不計算液壓系統(tǒng)) 式中：無桿腔活塞有效作用面積(); 有桿腔有效工作面積; 液壓缸工作腔壓力(Pa)，上升時即為泵送過來的壓力，下落時為背壓(可以忽略); 液壓缸回油工作壓力(Pa)，上升時為背壓(可以忽略);下落時從回油油缸自吸液壓油; D活塞直徑(m); d活塞桿直徑(m)。 液壓缸在受壓狀態(tài)下工作，其活塞面積為: 確定與的關系，或是活塞桿直徑d與活塞直徑D的關系，令桿徑比F=dD，按工作壓力選取F=070， 參照液壓缸內(nèi)徑及活塞桿外徑系列(GB/T23481993)標準，取D=50mm，d=45mm，L=1600mm。 活塞桿的計算長度與活塞桿直徑之比大于10時(即等>10)，應校核活塞桿的縱向