履帶式工程機械液壓驅(qū)動行走系統(tǒng)設(shè)計

1、液壓與氣壓傳動 課程設(shè)計專用紙 機制專業(yè)0704班機電工程系液壓與氣壓傳動課程設(shè)計題目： 履帶式工程機械液壓驅(qū)動行走系統(tǒng)設(shè)計 專業(yè)： 機械設(shè)計制造及自動化 班級： 0704 姓名： 齊鼎 學號： 0700010447 指導教師： 藺國民 2010.6.1液壓與氣壓傳動課程設(shè)計任務(wù)書一、主要任務(wù)與目標任務(wù)：履帶式工程機械液壓驅(qū)動行走系統(tǒng)設(shè)計履帶式工程機械的液壓驅(qū)動行走系統(tǒng)，要求系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)速無級調(diào)速，可正、反向運轉(zhuǎn)；具有剎車制動功能；雙輪驅(qū)動，兩個驅(qū)動輪可獨立工作已實現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向；單輪最大驅(qū)動功率15kw。自重5噸，最大載重8噸；管路總壓力損失1mpa，執(zhí)行元件機械效率與容積效率均為0.9，目標：通

2、過本題目的課程設(shè)計，使學生對所學的液壓與氣壓傳動課程知識有一個全面深刻的認識，熟悉液壓系統(tǒng)設(shè)計的基本方法和過程；提高學生的動手能力和工程實踐能力。二、主要內(nèi)容（1）熟悉設(shè)計任務(wù)，明確設(shè)計及目標。（2）根據(jù)設(shè)計要求和已學過的設(shè)計流程，擬定系統(tǒng)工作原理圖。（3）計算各元件的參數(shù)并驗算。（4）元件選型。（5）編制檔，繪制速度、負載圖譜。三、工作量要求完成規(guī)定的任務(wù)，總字數(shù)30004000字。四、時間要求本課程設(shè)計于2010-6-15前完成目錄一、液壓系統(tǒng)圖的擬定4二、液壓元件的選擇5三、液壓驅(qū)動行走系統(tǒng)原理圖7四、液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定9五、驗算液壓系統(tǒng)的性能11六、設(shè)計小結(jié) 參考文獻 感想14設(shè)計

3、內(nèi)容設(shè)計說明及計算過程備注履帶式工程機械液壓系統(tǒng)原理圖圖1 液壓系統(tǒng)圖1液壓泵 2三位五通點液閥 3液壓馬達 4換向閥 5節(jié)流閥6分流閥 7、10溢流閥 8調(diào)速閥 9電磁閥 11單向閥 12單向順序閥工作原理當左右液壓馬達3工作時，能實現(xiàn)雙輪驅(qū)動，左轉(zhuǎn)彎或者右轉(zhuǎn)彎時，利用換向閥4調(diào)節(jié)實現(xiàn)驅(qū)動輪的單動既而完成轉(zhuǎn)彎，節(jié)流閥5接通時對驅(qū)動輪進行制動器制動，當閥2切換成中位，這時液壓泵卸荷，液壓缸由單向順序閥保壓，防止垂直放置的液壓缸和與之相連的工作部件因自重而自行下落。1. 液壓泵、液壓馬達的選用（1） 選用軸向柱塞泵，這種泵結(jié)構(gòu)緊湊、容量大、壓力高。容易實現(xiàn)無級變速、壽命長、排量范圍大等優(yōu)點。設(shè)計

4、內(nèi)容設(shè)計說明及計算過程備注液壓元件的選擇（2） 液壓閥的選用選用軸向柱塞馬達，它和泵在結(jié)上有許多相同繁榮優(yōu)點，選用泵的流量為25l/min。2. 液壓閥的選用（1） 溢流閥。溢流閥的基本功能是限定系統(tǒng)最高壓力，止系統(tǒng)超載或維持壓力近似恒定。本系統(tǒng)中選用二級同心先導式溢流閥，安裝在泵的出油口處，用來恒定系統(tǒng)壓力，防止超壓，保壓系統(tǒng)安全運行。（2） 單向閥。系統(tǒng)中多處要用到單向閥，也是必不可少的元件，它用來防止油液倒流，從而使執(zhí)行元件停止運動，或保持執(zhí)行元件中的油液壓力，還可保持一定背壓。單向閥，系統(tǒng)中藥用到兩組四聯(lián)換向閥，每個閥為三位四通換向閥。在系統(tǒng)中換向閥的主要作用是改變壓力油進入執(zhí)行元件的

5、方向，進而實現(xiàn)不同的動作要求，在三位四通的換向閥中，左右閥位要求能夠進回油，中間的閥位要求禁止油液流通，已達到執(zhí)行元件動作達到要求后停止或懸停在任一位置。2 輔助元件的選用（1）油管 由于系統(tǒng)工作壓力高，所以在系統(tǒng)中沒有相對運動的管路中選用無縫鋼管，它能承受高壓、價格低廉、耐油、抗腐蝕、剛性好、拆裝方便、所以適合用在高壓管道。在系統(tǒng)中有相對運動的壓力管道選用高壓橡膠管。（2）管接頭 在采用無縫鋼管的管路中，管接頭采用錐密封焊接式管接頭，他除了具有焊接頭的有點外，由于它的o型密封圈裝在錐體上，是密封油調(diào)節(jié)的可能，密封更可靠。工作壓力為34.5mp工作溫度為2580攝氏度。在橡膠管的接頭處選用扣壓

6、式膠管接頭，安裝方便，與鋼絲組織膠管配套總成，適合在油溫為3080攝氏度的環(huán)境工作。設(shè)計內(nèi)容設(shè)計說明及計算過程備注液壓行走系統(tǒng)設(shè)計（3）密封裝置 在液壓系統(tǒng)中密封裝置非常重要，它是用來防止工作介質(zhì)泄露及外界灰塵和異物侵入。以保證系統(tǒng)建立起必要的壓力，使其能夠正常工作。密封裝置應(yīng)滿足在一定的壓力。濕度范圍內(nèi)具有良好的密封性能。密封裝置和運動件之間的磨摖力要小，磨摖系數(shù)要穩(wěn)定，抗腐蝕能力強，不易老化，工作壽命長，耐磨性好，磨損后在一定程度上能自動補償，結(jié)構(gòu)簡單，使用維護方便，價格低。在有相對磨摖的元件上使用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變大，并能自動補償磨損。在相對磨

7、摖不嚴重或無相對磨摖的元件上用o型密封圈，其結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，密封性能好，磨摖力小，安裝方便。（4） 濾油器 在液壓系統(tǒng)中，不允許液壓油含有超過限制的固體顆粒和其他不溶性臟物。因為這些雜物可以使間隙表面劃傷，造成內(nèi)部泄露量增加，從而降低效率增加發(fā)熱。這些雜質(zhì)還會使閥芯卡死，小孔或縫隙堵塞，潤滑表面破壞，造成液壓系統(tǒng)故障，膠狀物和于渣等雜物，還會引起元件粘著，因此要采用濾油器對油液進行過濾，以保證油液質(zhì)量符合標準應(yīng)選擇網(wǎng)式過濾器安裝在泵吸油管上。設(shè)計內(nèi)容設(shè)計說明及計算過程備注液壓驅(qū)動行走系統(tǒng)原理圖 圖2 液壓驅(qū)動行走系統(tǒng)原理圖 1泵 2電磁閥 4換向閥 5分流閥 6調(diào)速閥7溢流閥 液壓系統(tǒng)主要

8、參數(shù)的確定(1) 執(zhí)行元件壓力p的確定常用液壓設(shè)備工作壓力設(shè)備類型磨床組合機床車銑鏜床拉龍門刨床農(nóng)業(yè)機械小型工程機械液壓控制重型機械工作壓力mpa1.2 63241010162030所以取液壓馬達的設(shè)計壓力為25mp。（2） 已知條件及技術(shù)參數(shù)某工程機械已知條件設(shè)計內(nèi)容設(shè)計說明及計算過程備注液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定管路總壓力損失單輪最大驅(qū)動功率馬達機械效率馬達容積效率自重最大載重1mpa15kw0.90.95t8t說明結(jié)合實際情況驅(qū)動系統(tǒng)最大性走速度v=8m/s,驅(qū)動輪的直徑d=0.9m,摩擦系數(shù)f=0.2。（3）負載轉(zhuǎn)距和轉(zhuǎn)速計算最大轉(zhuǎn)速由公式n=v/d得 n=169.9r/min系統(tǒng)最大轉(zhuǎn)距

9、t=1/4ffr =1/4×(5+8)×9.8×10×0.2×0.45 =2866.5n.m（4）液壓馬達的計算與選擇液壓馬達的排量由下式?jīng)Q定 v=2t/(p-p)t-液壓馬達最大負載轉(zhuǎn)距；p-液壓馬達最高工作壓力；p-液壓馬達的背壓；（由于該系統(tǒng)為高壓系，所以初算時可不計） q=vn設(shè)計內(nèi)容設(shè)計說明及計算過程備注 =0.84×169.9 =142.7l/min v-液壓馬達的排量；n-液壓馬達的最高轉(zhuǎn)速。液壓馬達的工作壓力 p=2t/v =2×3.14×2866.5×0.9/(0.84×10)

10、 =19.29mpa根據(jù)以上計算結(jié)果查手冊選擇nhm11-1000型曲柄連桿式徑向柱塞馬達。（排量-981ml/r,額定壓力-20mpa,最高壓力25mpa,額定轉(zhuǎn)距-2974n.m,轉(zhuǎn)速范圍-3320r/min）為系統(tǒng)驅(qū)動馬達。（5）液壓泵的參數(shù)計算與選擇液壓泵的工作壓力p=p+p =19.29+1 =20.29mpap-執(zhí)行元件的工作壓力；p-系統(tǒng)回路中的總壓力損失。液壓泵的流量 q=k() =1.15×(142.7×2×10/60) =0.0055m/s =330l/min -同時工作的執(zhí)行元件所需流量之和的最大值；（單位：m/s） k-考慮系統(tǒng)泄漏的修正因

11、子，一般取k=1.11.3；大流量取小值，小流量取大值。設(shè)計內(nèi)容設(shè)計說明及計算過程備注 液壓泵的工作壓力p是系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)時的工作壓力，而系統(tǒng)在工作中會出現(xiàn)瞬時超載或動態(tài)壓力超調(diào)等，使得動態(tài)壓力峰值遠高于p，故在選泵時，其額定壓力（公稱壓力）須比計算值高25%60%。選a7v250-斜軸式變量泵技 術(shù) 規(guī) 格排量范圍（ml/r）壓力（mpa）n(r/min)p(kw)單向擺動式變量泵進油壓力2500額定35最高 4015002180090.15 （6）確定液壓泵驅(qū)動電機的功率電機的功率p=（p×q）/ =20.29×0.0055×10×10/0.86 =1

12、16.875kwp-液壓泵的輸出壓力pa；q -液壓泵的輸出流量m/s；-液壓泵的總效率；-電機功率kw.選y315m1-4型電機，電機的額定功率為132kw，轉(zhuǎn)速為1490r/min。設(shè)計內(nèi)容設(shè)計說明及計算過程備注閥的型號及名稱個數(shù)df型直角式單向閥2scr型單向節(jié)流閥可調(diào)2不可調(diào)2dm型液動換向閥二位二通1三位四通2yf型溢流閥3dt型直動式溢流閥1（7）液壓輔助元件的選擇過濾器的選用安裝在吸油路上的過濾器過濾能力應(yīng)大于泵流量的2倍以上；壓力損失不得超過0.02mpa。故選取tf-800xf-cy型吸油過濾器。油管及管接頭d=d-油管內(nèi)徑；q-通油管的最大流量；v-油管的允許速度。（吸油管

13、v0.51.5m/s,壓油管v2.55m/s,回油管v1.52.5m/s）吸油管內(nèi)徑d=0.084m壓油管內(nèi)徑d=0.042m回油管內(nèi)徑d=0.039m根據(jù)gb/t2351-1993,選內(nèi)徑為84mm,42mm,39mm的鋼管。設(shè)計內(nèi)容設(shè)計說明及計算過程備注驗算液壓系統(tǒng)的性能 液壓油箱的計算 v=qv-油箱的容量；-與系統(tǒng)壓力有關(guān)的經(jīng)驗系數(shù)；（低壓系統(tǒng)=24，中壓系統(tǒng)=57，高壓系統(tǒng)=1012）估取=11；所以油箱的容積 v=11×335.25=3687.75l按jb/t7938-1999規(guī)定，取最靠近的標準值v=4000l。驗算液壓系統(tǒng)的性能（1）系統(tǒng)壓力損失驗算 由于系統(tǒng)的管路布

14、置尚未具體確定，整個系統(tǒng)的壓力損失無法全面估算，故只能先按式（8-13）估算閥類元件的壓力損失，待設(shè)計好管路布局圖后，加上管路的沿程損失和局部損失即可。壓力損失的驗算應(yīng)按一個工作循環(huán)中不同階段分別進行。 =-閥的額定壓力損失，由產(chǎn)品樣本中查到。-閥的額定流量-通過閥的實際流量計算得， =0.3mpa盡管計算結(jié)果與估算數(shù)值不同，但不會使系統(tǒng)工作壓力超過其達到的最高壓力。（2） 系統(tǒng)總效率估算 =設(shè)計內(nèi)容設(shè)計說明及計算過程備注 =28.8%（其中=0.4）-液壓泵的效率0.8-回路效率 0.4-液壓執(zhí)行元件的效率-同時動作的液壓執(zhí)行元件的工作壓力與輸入流量乘積之和（3）系統(tǒng)發(fā)熱與驗算油液升溫液壓系

15、統(tǒng)的各種能量損失都將轉(zhuǎn)化為熱量，使系統(tǒng)工作溫度升高，從而產(chǎn)生一系列不良影響。系統(tǒng)中的發(fā)熱功率主要來源與液壓泵，液壓執(zhí)行元件和溢流閥等的功率損失。系統(tǒng)的總發(fā)熱功率p通常采用以下方法進行估算 =0.529kw可算出油箱的散熱面積為 =2.22m查得油箱的散熱系數(shù)k=9w/(),求出油液升溫為 查表知，此升溫沒有超出允許范圍，故該液壓系統(tǒng)不必設(shè)置冷卻器。設(shè)計小結(jié) 在履帶式工程機械液壓驅(qū)動行走系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)用了液壓的基礎(chǔ)技術(shù),其性能的優(yōu)劣決定著驅(qū)動系統(tǒng)性能的高低,在本次設(shè)計中,首先論述了驅(qū)動系統(tǒng)中的主要原理,因為履帶式工程機械液壓行走系統(tǒng)大多應(yīng)用在挖掘機、起重機等大型機械中，除了要有較大的負載之外，在空

16、載的情況下還要具有足夠的靈活性，可實現(xiàn)驅(qū)動輪的前進、快退等基本動作，還要實現(xiàn)它的單動，有助于機器調(diào)頭轉(zhuǎn)彎。其次是設(shè)計中的輔助設(shè)計，最后對主要液壓元件在系統(tǒng)中的作用和液壓系統(tǒng)中的回路分析，液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和尺寸計算、強度校核、泵的計算等。設(shè)計中還存在不足，還需要在老師還同學的幫助下進行改進。參考文獻1 王積偉、章宏甲、黃誼.液壓與氣壓傳動.機械工業(yè)出版社,2009 年6 月第2版:111-7.2趙顯新 工程機械液壓傳動裝置原理與檢測 第一版 遼寧科學技術(shù)出版社 2000年10月3楊國平 工程機械液壓系統(tǒng)的故障診斷排除及實例 第一版 湖南科學技術(shù)出版社 2002年5月4中國機械大典編委會 中國機械

17、設(shè)計大典 江西科學出社 5冷興聚、王春華 機械設(shè)計基礎(chǔ) 東北大學出版社 2003.3感想 經(jīng)過一個多星期嘔心瀝血、廢寢忘食的努力，終于完成了這篇液壓與氣壓傳動的課程設(shè)計，通過課程設(shè)計，我了解了自身的不足，動手能力和工程實踐能力還有待提高。在課程設(shè)計期間，有好多次都因遇到問題而不能繼續(xù)下去，因此會在圖書館、網(wǎng)上查資料，并且向老師同學提問，在他們的幫助和自己不懈的努力下，終于一個個問題都迎刃而解。做完后心中很高興，因為這個課程設(shè)計不僅僅使我對所學的液壓與氣壓傳動課程知識有一個全面深刻的認識，熟悉液壓系統(tǒng)設(shè)計的基本方法和過程，而且讓我對自己更加有信心。對自己學好專業(yè)課的信心。 馬上就要畢業(yè)了，這種各科目的課程設(shè)計也逐漸多了起來，在這第一科課程設(shè)計完成之后，馬上要來完成接下來幾門課程的課程設(shè)計。將來我們的畢業(yè)課程設(shè)計應(yīng)該要從這些課程設(shè)計中來選課題，因此我們在做每門課程設(shè)計都要用心來做，來檢驗自己在大學這幾年學的知識。 這次課程設(shè)計也讓我學