毕业设计水泥混凝土搅拌输送车液压传动系统设计.doc
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1、 毕 业 设 计 毕业题目: 水泥混凝土搅拌输送车液压传动系统设计 学 生: 指导教师: 专 业: 工 程 机 械 班 级: 机械班 水泥混凝土搅拌输送车液压传动系统设计摘 要 文章介绍液压传动技术是现代工程机械中应由非常广泛。由的设备时利用它能传递大的动力、结构简单、体积小、重量轻的优点,如工程机械、矿山机械、冶金机械等;有的设备时利用它操纵方便,能较容易地实现较复杂工作循环的优点,如各类金属切削机床、轻工机械、运输机械、军工机械、各类装载机等。关键词:液压传动技术概论;典型液压系统分析;水泥混凝土搅拌输送车液压传动。目 录摘要1 绪论1.1液压与气动技术的发展 52 液压技术概论 621液
2、压技术结构组成与工作原理 62.2液压传动系统以液体作为工作介质 62.3液压传动的定义 62.4液压与传动的主要特点 62.4.1液压传动的优点 62.4.2液压传动的主要缺点 73 液压系统的应用领域 83. 液压传动在机械行业中的应用 83.2静液压传动装置的应用 84 选题计算 104.1 搅拌车工况特点分析 104.1.1加料工序 104.1.2 运料工序 104.1.5空筒返回 104.1.4 卸料工序 104.1.3 换向工序 104.2驱动方案的选择 104.3 搅拌功率的计算说明 124.3.1满载驱动阻力矩的确定 124.3.2 满载搅拌功率的确定 124.4液压系统主要参
3、数的确定 134.4.1减速机的选取 134.4.2初选系统压力 134.4.3马达的选取及功率、扭矩校核 134.4.4确定系统实际工作压力144.4.5液压泵的选取及功率、扭矩校核 144.5结语4.5.2整个传动系统扭矩流程154.5.1整个传动系统功率流程154.5.3整个传动系统的设计和液压元件155 液压系统最新发展状况 165.1国外液压系统的发展165.1.2国外工程机械主要配套件的基本情况166 结论6.1远程液压传动系统的发展176.1系统的体系结构 186.2系统的工作流程 18参考文献附录致谢水泥混凝土搅拌输送车液压传动毕业设计1绪论1.1液压技术的发展相对于机械传动,
4、液压传动技术起步较晚。自18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起,液压传动技术只有二三百年的历史,直到20世纪30年代才普遍地用于起重机、机床及工程机械。 第二次世界大战期间,出现了由响应迅速、精度高的液压控制机构装备的各种军事武器。第二次世界大战结束后,液压技术迅速转向民用工业,不断应用于各种自动化机械及自动生产线,从而使它在机械制造、工程机械、农业机械、汽车制造等行业广泛得到推广。我国的液压工业开始于20世纪50年代,液压元件最初应用于机床和锻压设备。60年代获得较大发展,已渗透到各个工业部门,在机床、工程机械、冶金、农业机械、汽车、船舶、航空、石油以及军工等工业中都得到了普遍的应用。当前
5、液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声、低能耗、长寿命、高度集成化等方向发展。同时,新元件的应用、系统计算机辅助设计、计算机仿真和优化、微机控制等工作,也取得了显著成果。目前,我国的液压件已从低压到高压形成系列,并生产出许多新型元件,如插装式锥阀、电液比例阀、电液伺服阀、电业数字控制阀等。我国机械工业在认真消化、推广国外引进的先进液压技术的同时,大力研制、开发国产液压件新产品,加强产品质量可靠性和新技术应用的研究,积极采用国际标准,合理调整产品结构,对一些性能差而且不符合国家标准的液压件产品,采用逐步淘汰的措施。由此可见,随着科学技术的迅速发展,液压技术将获得进一步发展,在各种机械设备
6、上的应用将更加广泛液压的能量损失包括个元件中运动见的摩擦损失、泄露损失、溢流损失、节流损失、输入和输出功率不匹配的无功损失几方面。节能是液压技术的重要课题之一,随着节能和环保的要求日益高涨,有效活用能源和降低噪声已成为液压行业的重要目标。小型化、微型化和系列化时起重要的发展方向。2 液压技术概论2.1液压技术结构组成与工作原理. 工作原理如下:电动机驱动液压泵经滤油器从油箱中吸油,油液被加压后,从泵的输出口输入管路。油液经开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸,推动活塞而使工作台左右移动。液压缸里的油液经换向阀和回油管排回油箱。工作台的移动速度是通过节流阀来调节的。当节流阀开大时,进入液压缸的油量增
7、多,工作台的移动速度增大;当节流阀关小时,进入液压缸的油量减少,工作台的移动速度减少。由此可见,速度是由油量决定的。2.2液压传动装置组成:(1) 液压动力元件 把机械能转换成液体压力能的元件,如液压泵。(2) 液压执行元件 把液体压力转换成机械能的元件,如液压缸、液压马达等。(3) 液压控制元件 通过对液体的方向、压力、流体的控制,来实现对执行元件的运动方向、作用力、速度等的控制的元件,如换向阀、减压阀等。(4) 液压辅助元件 上述3个组成部分以外的其他元件,如管道、管接头、油箱、过滤器等。2.3液压传动的定义一部完整的机器是由原动机、传动机构及控制部分、工作机(含辅助装置)组成。原动机包括
8、电动机、内燃机等。工作机即完成该机器之工作任务的直接工作部分,如剪床的剪刀,车床的刀架、车刀、卡盘等。由于原动机的功率和转速变化范围有限,为了适应工作机的工作力和工作速度变化范围较宽,以及其它操纵性能的要求,在原动机和工作机之间设置了传动机构,其作用是把原动机输出功率经过变换后传递给工作机。传动机构通常分为机械传动、电气传动和流体传动机构。流体传动是以流体为工作介质进行能量转换、传递和控制的传动。它包括液压传动、液力传动和气压传动。液压传动和液力传动均是以液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式。液压传动主要是利用液体的压力能来传递能量;而液力传动则主要是利用液体的动能来传递能量。由于液压传动
9、有许多突出的优点,因此,它被广泛地应用于机械制造、工程建筑、石油化工、交通运输、军事器械、矿山冶金、轻工、农机、渔业、林业等各方面。同时,也被应用到航天航空、海洋开发、核能工程和地震预测等各个工程技术领域。2.4液压传动的主要特点:2.4.1液压传动的优点与机械传动、电气传动相比,液压传动具有以下优点:(1) 液压传动的各种元件,可根据需要方便、灵活地来布置。(2) 重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快。(3) 操纵控制方便,可实现大范围的无级调速(调速范围大2000:1)。(4) 可自动实现过载保护。(5) 相对运动面可自行润滑,使用寿命长(6) 容易实现直线运动,容易实现机器的自动化。当
10、采用电液联合控制后,不仅可实现更高程度的自动化控制过程,而且可以实现遥控。(7) 由于液压元件已实现了标准化、系列化和通用化,所以液压系统的设计、制造和使用都比较方便液压元件排列布置以具有较大的机动性2.4.2液压传动的主要缺点(1)由于流体流动的阻力损失和泄露较大,所以效率低。(2)容易造成环境污染,还可能引起火灾和爆炸事故。(3)工作性能易受温度变化的影响,不宜在很高或很低的温度条件下工作。(4)液压元件的制造精度要求较高,价格较贵。(5)液压系统故障的诊断比较困难,因此对维修人员提出更高的要求,即需要系统的掌握液压传动的理论知识,液压具有一定的实践经验(6)随之,高压、高速、高效率和大流
11、量化,液压元件和系统的噪声日益增大,这也是需要解决的问题总而言之,液压传动的优点是突出的,随着科学技术的进步,液压传动的缺点将得到克服,液压传动将日益完善,液压技术与电子技术及其它传动方式的结合更是前途无量。3、液压系统的应用领域3. 液压传动在机械行业中的应用:机床工业磨床、铣床、刨床、拉床、压力机、自动机床、组合机床、数控机床、加工中心等工程机械挖掘机、装载机、推土机等 汽车工业自卸式汽车、平板车、高空作业车等 农业机械联合收割机的控制系统、拖拉机的悬挂装置等 轻工机械打包机、注塑机、校直机、橡胶硫化机、造纸机等 冶金机械电炉控制系统、轧钢机控制系统等起重运输机械起重机、叉车、装卸机械、液
12、压千斤顶等 矿山机械开采机、提升机、液压支架等 建筑机械打桩机、平地机等 船舶港口机械起货机、锚机、舵机等 铸造机械砂型压实机、加料机、压铸机等3.2静液压传动装置的应用静液压传动由于具有无级变速,调速范围宽,可以实现恒扭或恒功率调速,容易实现电控等优点,在工程机械中具有良好的应用前景。但是在铲土运输机械和起重机械中作为主要传动就用却很少,其主要问题是在于国内液压元件质量差,而国外的液压元件价格又太高,会造成主同成本过高。90年代以来,国内已引进了德国林德公司静液压叉车,以及利勃海尔公司静液压推土机的装载机,但在国内市场所占份额很小。从国内工程机械市场的实际出发,本文对静液压传动在国内的推广应
13、用提出探讨性的意见如下:(1)静液压传动叉车在发达国家已经被广泛采用,由于国内部分仓库、码头和工厂等使用部门对叉车的机动性能(尤其是低速性能)、噪声已经有较高的要求,因此这些部门正在成为国内静液压叉车用户。国内叉车和液压元件生产企业应该看到静液压叉车的良好前景,联合研究开发适合我国国情的叉车静液压系统,提供能先进,工作可靠,价格适中的产品。也可以采用与国际静液压元件制造公司联合开发的方式,加快开发的速度。(2)中小型多功能工程机械由于具有挖掘,装载,叉车和起重等多功能,在发达国家已经得到了广泛的应用。随着我国经济建设尤其是城市建设的发展,中小型多功能工程机械也将在我国推广应用,而它们无疑将首先
14、采用静液压传动作为其主要传动装置。国内工程机械企业应该看到中小型多功能工程机械的发前景,联合国内外静液压元件生产企业共同开展对它们的研究开发,以促进中小型多功能工程机械在我国的发展。(3)在国内大型铲土运输和起重机械中,由于配套的静液压与电子控制元件的技术难度大,价格太高,在国内用户中难以接受。因此,在我国暂时不宜将静液压传动研究开发的重点放在与大型铲土运输和起重机械配套上,而应将重点放在上述两类工程机械上。4 选题计算4.1 搅拌车工况特点分析 混凝土搅拌输送车搅拌筒的驱动负载主要是扭矩。根据8m3搅拌输送车的实际工况,笔者绘制了搅拌筒扭矩随时间的变化情况,如图1所示。 4.1.1(图1)加
15、料工序搅拌筒以14 r/min 正转,在大约10 min的加料时间里,搅拌筒的驱动力矩随着混凝土不断被加入而逐渐增大,在混凝土将加满时,力矩反而略有下降。4.1.2 运料工序 在运输途中,搅拌输送车在行驶状态,搅拌筒同时作3 r/min 的正向转动,在整个运程内,拌筒驱动力矩保持稳定。4.1.3 换向工序在卸料地点,搅拌输送车停驶,搅拌筒从运拌状态制动,转入14 r/min 的反转卸料工况,搅拌筒的驱动力矩在反转开始的极短时间内陡然上升,然后迅速跌落下来。4.1.4 卸料工序搅拌筒继续以14 r/min 的速度反转,驱动力矩随混凝土的卸出而逐渐下降。4.1.5空筒返回 搅拌筒内加入适量清水,返
16、程行驶中搅拌筒作3 r/min 的反向转动,对其进行清洗,到达混凝土搅拌站,排出污水,准备下一个循环。从此曲线可以看出,在搅拌筒的工作循环中,其满载在反转卸料工序的开始时有峰值,这是因为搅拌筒满载驱动,附加有惯性阻力矩的原因。而搅拌筒在稳定工况下的载荷值并不大,由此,应以运料工序中的稳定搅拌为计算工况,最后在计算驱动功率时乘上一个安全系数,以考虑峰值的影响。4.2驱动方案的选择混凝土搅拌运输车液压系统只完成一个动作,即搅拌筒的旋转。通过搅拌筒的正反转以及转速的变化,来完成进料、搅拌、搅动、出料工况。目前,国内外生产的混凝土搅拌输送车,拌筒驱动装置大都采用液压机械混合式,由以下几部分组成。其特点
17、是通过液压传动部分,对系统控制和调速,利用机械传动部分减速。液压系统驱动形式的选择由于开式系统的能耗大,不经济,且液压油中容易混入空气,导致振动与噪音,因而使用寿命较短,目前这类系统已逐步被淘汰。考虑到搅拌筒旋转功率大,并综合节能、控制方便等因素,采用闭式系统是合理的,它结构紧凑、油箱体积小、工作稳定,只要保证散热系统可靠工作即可。搅拌筒传动通过取力器(PTO)直接从汽车发动机飞轮上获取动力(液压泵转速约等于发动机转速),用变量柱塞泵和定量马达组成闭式液压回路,通过与搅拌筒接合的减速机,带动搅拌筒转动,搅拌筒转速的改变是通过调节液压泵斜盘的角度来实现的。图2为拟定的混凝土搅拌输送车液压传动系统
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