液壓鑿巖機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書

研制開發(fā)輕型獨(dú)立回轉(zhuǎn)液壓鑿巖機(jī)就是在這樣系統(tǒng)，其包括：活塞的設(shè)計(jì)，配流閥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；蓄能器的設(shè)計(jì)；活塞防空打裝置的設(shè)計(jì)；液壓沖擊機(jī)構(gòu)液壓控制原理圖。針對(duì)所設(shè)計(jì)的液壓鑿巖機(jī)，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件AUTOCAD2007及CAXA2005畫出了其裝配圖和部分典型零件圖，然后對(duì)其進(jìn)行分析研究，了解其結(jié)構(gòu)原理，對(duì)本次設(shè)計(jì)的成果進(jìn)一步鞏固加深，達(dá)到設(shè)計(jì)的最終目關(guān)鍵詞：鑿巖機(jī)；設(shè)計(jì)；輕型；獨(dú)立回轉(zhuǎn)；研究；沖擊機(jī)構(gòu)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書andresearch.Inthedesign;Thedesignoftheaccumulator;TheAccordingtothedesignofhydraulicdrillmadeepenfurtherconsolidatethefinalpurposeKeywords:Drillmachine;Design;Light;Independentturned;Research;I本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書目錄摘 I I1.1液壓鑿巖機(jī)的發(fā)1.2液壓鑿巖機(jī)的研究現(xiàn)1.3液壓鑿巖機(jī)的發(fā)展趨1.4本課題的意義及設(shè)計(jì)內(nèi)第2章液壓鑿巖機(jī)的沖擊工作原理及結(jié)構(gòu)分2.1液壓鑿巖機(jī)的基本結(jié)2.2液壓鑿巖機(jī)沖擊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)類2.3液壓鑿巖機(jī)的沖擊工作原2.4有閥型液壓鑿巖機(jī)沖擊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分2.5輕型獨(dú)立回轉(zhuǎn)液壓鑿巖機(jī)總體方案的確第3章液壓沖擊機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)模型的建3.1液壓沖擊機(jī)構(gòu)的線性模3.2液壓沖擊機(jī)構(gòu)的非線性模第4章液壓系統(tǒng)設(shè)4.1液壓沖擊機(jī)構(gòu)控制原理及設(shè)計(jì)理論分4.2活塞系統(tǒng)設(shè)4.3配流閥系統(tǒng)的設(shè)4.4蓄能器的設(shè)4.5活塞防空打裝置的設(shè)結(jié)參考文致本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書附件附件本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書1.1液壓鑿巖機(jī)的發(fā)展20世紀(jì)20年代，英國(guó)人多爾曼在斯塔福德制造出第一臺(tái)液壓鑿巖機(jī)。大約40年之后，另一位英國(guó)人薩特立夫也制成了一臺(tái)液壓鑿巖機(jī)。不久，機(jī)。以上幾種液壓鑿巖機(jī)都因一些關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題沒(méi)能很好地解決，所以未能在生產(chǎn)中得到推廣應(yīng)用。1970年，法國(guó)蒙塔貝特(Montabert)公司首先研制成功第一代可用于生產(chǎn)的H50型液壓鑿巖機(jī)，開始在世界范圍內(nèi)應(yīng)用液壓鑿巖設(shè)備。由于液壓鑿巖機(jī)和氣動(dòng)鑿巖機(jī)相比具有明顯的優(yōu)越性，瑞典、英國(guó)、美國(guó)、德國(guó)、芬蘭、奧地利、瑞士和日本等國(guó)陸續(xù)研制出各種型號(hào)的液壓鑿巖機(jī)，使液壓鑿巖機(jī)技術(shù)和生產(chǎn)在30多年間有了很大發(fā)展。目前在國(guó)外，液壓鑿巖機(jī)已經(jīng)成為導(dǎo)軌式鑿巖機(jī)產(chǎn)品的主流。90年代先進(jìn)國(guó)家的巖石開挖工程采用的液壓鑿巖設(shè)備占鑿巖設(shè)備總量的80%以上。是牙輪或潛孔鉆機(jī)的2-4倍，而能耗僅為潛孔鉆機(jī)的1/4。我國(guó)開展液壓沖擊機(jī)械的研究工作起步于70年代初期，基本與國(guó)際研究水平同步,但由于當(dāng)時(shí)我國(guó)液壓技術(shù)發(fā)展較慢，液壓鑿巖機(jī)與液壓碎石機(jī)未能在我國(guó)普遍推廣應(yīng)用。直到80年代，我國(guó)科研人員走技術(shù)引進(jìn)和自行開發(fā)相結(jié)合的道路,在突破了試驗(yàn)研究的許多關(guān)鍵技術(shù)之后，北京科技大學(xué)研制的YS—5000型液壓碎石機(jī)和長(zhǎng)沙礦山研究院研制D型液墊式液壓碎石沖擊器也相繼通過(guò)了國(guó)家有關(guān)部門組織的技術(shù)鑒定。近1本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書流控制閥的換向頻率高達(dá)50～60Hz要求在極短的時(shí)間內(nèi)完成大開口量的這種壓力脈動(dòng)和液壓沖擊，同時(shí)在正常工作小液壓泵的容量，從而減少電機(jī)功率消耗和系統(tǒng)發(fā)熱。沖擊活塞、配流2本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書統(tǒng)。配流閥對(duì)活塞的控制屬于開關(guān)型控制，閥換向過(guò)程中的時(shí)間、位移、段，對(duì)換向閥進(jìn)行了研究，得出了閥的實(shí)際液壓沖擊器工作時(shí)不可避免地會(huì)出現(xiàn)釬尾沖擊反彈現(xiàn)象和空打現(xiàn)象，器的一個(gè)重3本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書要原因，因?yàn)闅鈩?dòng)沖擊器只有一個(gè)恒定的活塞行程，是不可調(diào)節(jié)的。本三菱商事株式會(huì)社的MKB1300型液壓碎石機(jī)。中南工業(yè)大學(xué)也于80年機(jī)，并已開始用于生產(chǎn)實(shí)踐,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。上述液壓沖擊器都是基調(diào)節(jié)不方便，并且沖擊能和沖擊頻率的同步增減引起主機(jī)功率變化很大，的非線性模型為基礎(chǔ)。1994年，中4本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書自動(dòng)繪圖。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用于液壓沖擊機(jī)械，大大提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量，液壓沖擊機(jī)械在過(guò)去的30多年里得到了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。隨著全球經(jīng)濟(jì)的巨大發(fā)展，資源開發(fā)和基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)顯得尤為重要世界市越來(lái)越高，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。就目前來(lái)看，液壓輸出最大沖擊能也達(dá)到330J,沖擊頻率達(dá)55Hz,扭矩為450N·m。(3)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和釬具質(zhì)量不斷改進(jìn)，鉆鑿破碎的經(jīng)濟(jì)性和COP1238型提高80%,釬具壽命延長(zhǎng)80%。根據(jù)工作對(duì)象的不同物理性質(zhì)自動(dòng)地?zé)o級(jí)調(diào)節(jié)活塞行程，從而改變其輸用各種可視5本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，液壓沖擊機(jī)械20世紀(jì)70年代問(wèn)世以來(lái)，在短短了一個(gè)重要的新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，并取得了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，以液(1)原理介紹，介紹液壓鑿巖機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和沖擊工作原理。(2)確定總體結(jié)構(gòu)方案，分析各種類型的沖擊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，然后確(3)建立數(shù)學(xué)模型，導(dǎo)出活塞系統(tǒng)、配流閥系統(tǒng)、蓄能器、防空打(4)根據(jù)計(jì)算公式對(duì)輕型獨(dú)立回轉(zhuǎn)液壓鑿巖機(jī)的液壓系統(tǒng)進(jìn)行綜合6本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書第2章液壓鑿巖機(jī)的沖擊工作原理及結(jié)構(gòu)分析(1)沖擊機(jī)構(gòu)[13],它的作業(yè)原理如圖2-1,它是沖擊做功的關(guān)鍵部件，它的性能直1—活塞2—釬尾3—接釬套4—釬桿5—釬頭1)活塞液壓鑿巖機(jī)的活塞只比氣動(dòng)鑿巖機(jī)的活塞重19%,可是輸出功率卻提高了一倍，而釬桿內(nèi)的應(yīng)力峰值則減小了20%。因此，雙面回油型液壓鑿巖機(jī)2)配流閥構(gòu)受活塞的制約，只能7本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書制成三通閥。而芯閥是一個(gè)部件，由多個(gè)零件組成，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，3)蓄能器引起壓力沖擊和流量脈動(dòng)，也需配置蓄能器，以保證機(jī)器工作的可靠性，4)缸體缸體是液壓鑿巖機(jī)的主要零件，體積和重量5)活塞導(dǎo)向套者加工簡(jiǎn)單，后者性能優(yōu)良。目前國(guó)內(nèi)多采用整體式，少數(shù)采用復(fù)合式。(2)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(3)供水裝置的進(jìn)水孔去沖洗鉆孔。這種供水方式由于水路短，易于實(shí)現(xiàn)密封，且8本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書(1)前腔回油后腔常壓型液壓鑿巖機(jī)沖擊工作原理[13]動(dòng)的，有套閥式和芯閥式兩種。圖2-1所示位套閥式的沖擊工作原理。當(dāng)9本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書壓油進(jìn)入活塞前腔A,由于活塞前腔受壓面積大于后腔受壓面積，活腔B的油壓急劇下降，于是套閥作回程換向并向右快速運(yùn)動(dòng)，關(guān)閉活塞前距離時(shí)，推閥腔C與壓油腔B相通，套閥進(jìn)行沖程換向，在此過(guò)程中，活圖2-1前腔回油后腔常壓型液壓鑿巖機(jī)沖擊工作原理1—缸體2—活塞3—套閥4—蓄能器A—前腔B—后腔C—推閥腔D—回油腔(2)后腔回油前腔常壓型液壓鑿巖機(jī)沖擊工作原理[13]如圖2-2所示。當(dāng)套閥4處于右端位置時(shí)，缸體后腔與回油相通，于是活塞2在缸體前腔高壓油的作用下，向右作回程加速運(yùn)動(dòng)(圖2-2a)。當(dāng)活塞超過(guò)回程換向信號(hào)孔位A時(shí)，配流閥右端推閥面與10本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書動(dòng)，后腔的油一部分進(jìn)入蓄能器3,一部分從機(jī)體內(nèi)部通道流入前腔，直圖2-2前腔常壓后腔回油型液壓鑿巖機(jī)沖擊工作原理1—缸體2—活塞3—蓄能器4—配流閥(3)雙面回油型液壓鑿巖機(jī)沖擊工作原理[13]工作原理如圖2-3所示。在沖程開始階段(圖2-3a),閥芯2位于左端，活塞4位于右端，高壓油經(jīng)油路進(jìn)入缸體后腔，推動(dòng)活塞向左作加速運(yùn)動(dòng)。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書向右作加速運(yùn)動(dòng)?；钊蛴疫\(yùn)動(dòng)打開回程換向信號(hào)孔口A時(shí)，高壓油圖2-3雙面回油型液壓鑿巖機(jī)沖擊工作原理1—蓄能器2—配流閥3—缸體4—活塞(4)無(wú)閥型液壓鑿巖機(jī)沖擊工作原理[13]產(chǎn)生壓縮儲(chǔ)能和膨脹作功。其沖擊工作過(guò)程如圖2-4所示。到圖2-4b的位置時(shí)，活塞的前腔和后腔均處于封閉狀態(tài)，形由于活塞的慣性以及前腔高壓油的12本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書圖2-4無(wú)閥型液壓鑿巖機(jī)沖擊工作原理1—活塞2—前腔3—缸體4—壓油腔5—后腔本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書細(xì)長(zhǎng)，撞擊時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力峰值小，持續(xù)時(shí)間本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書及回油阻力過(guò)大等問(wèn)題，缺點(diǎn)比較明顯，實(shí)踐證明是一種不可取的結(jié)構(gòu)，量少，能量利用率高等優(yōu)點(diǎn)，可作為中重型液壓鑿巖機(jī)的首選結(jié)構(gòu)形式。(1)內(nèi)回轉(zhuǎn)式高壓油管的保護(hù)，都設(shè)有高壓蓄能器。低壓油管受到的振動(dòng)破壞性很大，本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書(2)外回轉(zhuǎn)式1—沖擊活塞2—緩沖活塞3—傳動(dòng)長(zhǎng)軸4—小齒輪5—大齒輪6—釬尾7—三邊形花鍵套8—緩沖套筒[13]本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書油型液壓沖擊機(jī)構(gòu)+獨(dú)立供油外回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)+中心供水方式。依此設(shè)計(jì)輕型1)沖擊機(jī)構(gòu)的活塞在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中雙面回油，排油時(shí)間長(zhǎng)，排油2)活塞細(xì)長(zhǎng)，沖擊端面積與釬尾的斷面積相近，有利于能量傳遞，3)由于回油壓力脈動(dòng)小，所以無(wú)須配置回油蓄能器，因此，該機(jī)只4)采用獨(dú)立供油的擺線液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)齒輪減速器帶動(dòng)釬桿轉(zhuǎn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)扭矩5)采用獨(dú)立中心供水方式，沖洗水壓力可達(dá)1Mpa以上，有利于清本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書第3章液壓沖擊機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)模型的建立泛應(yīng)用的一種數(shù)學(xué)模型。根據(jù)活塞在一個(gè)運(yùn)動(dòng)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書(1)油液是不可壓縮的；(2)在活塞和閥芯運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，機(jī)械摩擦損失、流體壓力損失、漏(3)忽略活塞沖擊釬尾后的短暫停頓和反彈速度；(4)系統(tǒng)工作壓力無(wú)波動(dòng)，回油背壓為零；(5)配油閥是瞬時(shí)切換的，且忽略換向時(shí)所需流量。px.?..本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書(((活塞的運(yùn)動(dòng)位移為：p?經(jīng)整理可得活塞回程加速階段加速度為：活塞回程制動(dòng)和沖程加速階段加速度為：活塞回程最大速度為：vrm?ar1tr1活塞沖擊末速度為：S2S2SS(((本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書相反，顯然回程制動(dòng)加速度在數(shù)值上大于沖程的加速度。基于上述分析，0?t?tr1??(1?k)(PA1?POA2)?mpxp??(1?k)(PA??(1?k)(PA1?POA2)0?t?tr1?mp???(1?k)?PA2?POA1???tr1活塞運(yùn)動(dòng)速度為：??(1?k)(PA1?POA2)t?mp??(1?k)?PA2?P?.OA1???xp(tr1)?(t2本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書經(jīng)計(jì)算可得回程加速階段加速度為：沖程加速階段加速度為：其它如回程最大速度、沖擊末速度、活塞行程以及運(yùn)動(dòng)周期等表達(dá)式與二段分析法完全相同。這樣，當(dāng)沖擊機(jī)構(gòu)的主要性能參數(shù)(沖擊能E、沖擊頻率f、供油壓力p、沖擊速度Vm)確定后，就可以根據(jù)上述兩種方法確定的解析表達(dá)式來(lái)計(jì)算確定沖擊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸。3.1.3液壓沖擊機(jī)構(gòu)的變加速模型盡管液壓沖擊機(jī)構(gòu)線性模型在工程設(shè)計(jì)上也適用，但條件簡(jiǎn)化太大，1)油液是不可壓縮的，且粘性不隨溫度和壓力而變化；2)系統(tǒng)工作壓力及回油背壓無(wú)波動(dòng)；3)忽略活塞沖擊釬尾后的短暫停頓和反彈速度；4)換向閥是瞬時(shí)切換的。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書考慮活塞各個(gè)運(yùn)動(dòng)階段的初始條件，求解微分方程(3-25)可得活塞本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書c.?F2?m(t?tr)?c.xp??如前所述，應(yīng)用線性模型在一定程度上可基本滿足工程設(shè)計(jì)的需要，工作是緊密配合的，蓄能器不斷地充油或排油造成本身液腔的容積變化，性，在建立24本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書1)液壓泵的供油量為定值；2)忽略油液的可壓縮性；3)油液的工作溫度保持不變，且忽略油液粘度隨壓力的變化；4)蓄能器氣腔工作為等熵過(guò)程；5)忽略活塞和閥芯運(yùn)動(dòng)的機(jī)械摩擦阻力；6)忽略管路系統(tǒng)的彈性。(1)活塞及配流閥的動(dòng)力平衡方程Fv——閥芯受到的有效液壓推力，N;本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書(2)油液流量平衡方程活塞在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)，運(yùn)動(dòng)速度是不斷變化的，因此，液壓沖擊機(jī)構(gòu)活塞運(yùn)動(dòng)所需要的高壓油流量和所排出的流量也是不斷變化的，而液壓泵所提供的流量卻可以認(rèn)為是基本不變的，這樣，蓄能器就始終處于充油或排油狀態(tài)。根據(jù)液體連續(xù)性方程可建立流量平衡方程如下：高壓油流量平衡方程為：Vh——蓄能器氣腔工作容積的變化量，m3/s。低壓油流量平衡方程為：流閥推閥腔的排油量，m3/s;3.Qlp——活塞部分排到回油管路的泄漏量，m./s;3Qlv——配流閥部分排到回油管路的泄漏量，m/s。(3)高壓蓄能器氣體狀態(tài)方程高壓腔內(nèi)油液壓力變化與蓄能器內(nèi)氣體壓力變化處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。由于活塞沖擊運(yùn)動(dòng)發(fā)生在極短的時(shí)間內(nèi)，因此近似認(rèn)為蓄能器內(nèi)氣體壓力能轉(zhuǎn)換過(guò)程為可逆，因此有如下氣體狀態(tài)方程；本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書Vh——蓄能器壓力為ph時(shí)的氣腔容積，m3;Vho——蓄能器的最大氣腔容積，m3;(4)閥口及管路阻力平衡方程必須滿足液體連續(xù)性條件，因此管路內(nèi)部流量及壓力變化與閥口處壓力、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書第4章液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制元件、執(zhí)行元件、校正環(huán)節(jié)組成。它是將輸入信號(hào)(一般為機(jī)械位移或電壓)與被控制裝置的反饋信號(hào)進(jìn)行比較，將其差值傳遞給控制裝置，圖4-1液壓控制原理簡(jiǎn)圖1)沖程加速：沖程開始閥芯位于左端，活塞位于右端，高壓油經(jīng)油路1進(jìn)入缸體后腔，推動(dòng)活塞向左做加速運(yùn)動(dòng)。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書2)沖程換向：活塞向左加速運(yùn)動(dòng)到預(yù)定位置，打開沖程換向信號(hào)孔配向閥右控制腔中的液壓油精推閥油路3進(jìn)入活塞中間腔，經(jīng)回油通道43)回程加速：完成沖程瞬間，活塞進(jìn)入回程運(yùn)動(dòng)，高壓油經(jīng)進(jìn)油路5N打開，高壓油精推閥油路3進(jìn)入配向閥右定位腔推動(dòng)閥芯回程換向，配向閥做控制腔中的液壓油經(jīng)推閥油路2、活塞中間腔和回油通道4返回油圖4-2液壓沖擊機(jī)構(gòu)模型研究對(duì)29本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書利用活塞運(yùn)動(dòng)的二段分析和三段分析法進(jìn)行液壓沖擊機(jī)構(gòu)的研究和設(shè)計(jì)，