多锤头破碎机液压系统及液压装置的设计.doc

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1、 多锤头破碎机液压系统及液压装置设计 1 绪论1.1 多锤头破碎机的概述多锤头破碎机是运用水泥混凝土碎石化技术通过彻底破坏原有板块来消除水泥罩面层中的反射裂缝。经过碎石化后，水泥混凝土颗粒的粒径不大于40cm，且75%以上的颗粒在深度方向的分布满足表面最大尺寸不超过7.5cm，底部不超过37.5cm。此技术将水泥混凝土板块破碎成”高强粒料基层”，然后在上面加铺沥青层补强1。该对锤头破碎机由两部分组成：前半部分为动力系统，柴油发动机，液压传动；后半部分为破碎系统，中间备有2排各6个锤头，两侧各有一对731kg的翼锤。每对锤头提升高度可以独立调节，具备一次全宽破碎4m的能力，设备工作速度一般为单车

2、道1.5km/d2，每对锤头的提升高度可以单独调整，最大提升高度为1.2m。其工作原理是：通过液压泵向工作油缸提供高压油，高压油的作用带动锤头上下运动，通过数学控制装置，控制油缸的运动频率和行程，带动锤头砸向混凝土板块使其破碎。该设备完全符合当今社会发展的需要，经过碎石化技术改造后的水泥混凝土不需清除，可以直接用作新路的基层，节约了基层的材料并避免了大量白色垃圾的产生和沿途植被的破坏，有利于保护沿途的生态平衡，与传统的旧路改造技术相比，施工周期短，不必长时间封闭交通，把对人们通行的影响程度减到最低程度。1.2 多锤头破碎机的发展现状目前，对旧水泥混凝土路面常用的破碎处治方法有碎石化（Crush

3、ing）、打裂压稳（Break and Seat）和打碎压稳（Crack and Seat）。重庆交通学院和交通部公路科学研究所等单位研究认为，当混凝土路面断板率低于10%时，可采用打裂压稳技术直接加铺沥青混凝土罩面，对于断板率介于1015%的水泥路面，在打裂压稳之后铺设的反射裂缝材料胡加铺沥青混凝土罩面。对于断板率超过15%且有明显结构性的结构性破坏的水泥路面（或相邻的位移（沉降差）大于4mm）就需要将板打碎处理，要求在对路基及基层有问题处进行局部处理，将混凝土面板进行破碎压实作为基层，再加铺沥青混凝土罩面2。碎石化改造技术通过对旧水泥混凝土路面的破碎从而减少混凝土板的有效尺寸，充分降低水泥

4、混凝土的板接裂缝处在载荷温度变化下的位移，从而彻底解决决定反射裂缝问题。碎石化的目的：（1） 清除水泥混凝土路面；（2） 分离路面中的钢筋；（3） 清除水泥混凝土路面的反射裂缝；（4） 水泥混凝土路面的改造【2】目前公路高速公路机场等路面一般使用水泥混凝土或沥青进行硬化，这种路面由于多种原因的使用如使用的时间较长或气候质量和使用问题会导致路面磨损，以至于需要不断进行维护和维修。传统的维护方式是用人工或机械方式对路面进行破碎作业，然后更换水泥或沥青铺设的混凝土路面。人工方式由于费时费力一般适用于小块路面的修补作业。一些大型的路面维护工程一般采用机械方式进行作业。目前机械作业的方式也各式格言，如国

5、家专利局于1988年11月20日公告的一种名为“路面液压破碎机”是实用新型专利，其原理为用拖拉机底盘加上液压传动系统和机器手完成路面的破碎机作业，主要是为了替代大型挖掘机所进行的路面作业。工作的质量和效率都比较差，而且上述方式都是通过更换路面破碎块来完成修补作业，更换出的水泥路面碎块又造成各种污染，浪费大量资源3。2006年，济南路面道路工程技术有限公司自主设计了PS360型对锤头水泥混凝土路面破碎机，并获得了国家专利。1.3 多锤头破碎机的特点和发展趋势1.3.1多锤头破碎机的优点 （1） 整幅车道宽度单次多点破碎； （2） 锤击功可以方便调节； （3） 破碎效率很高； （4） 破碎后颗粒组

6、成特性较好； （5） 破碎后的表面平整程度高41.3.2 多锤头破碎机应用特点 （1） 底解决板块的反射裂缝； （2） 工速度快，多锤头破碎机每小时可破碎面积约为500m2，施工工程段，对路面通行能力影响小； （3） 显著提高路面标高，在一般情况下，严重破碎破碎的混凝土板块要经过碎石化处理； （4） 施工扰民少； （5） 不影响交通； （6）环保工程运用水泥混凝土碎石化技术自主研发而成的各锤头破碎机，顺应了国家大量提倡科技创新的理念，填补了国内该领域的空白，打破了国际高技术领域的垄断，势必将引领中国公路养护领域发起一场新的技术革命，提高公路建设水平上一个更高的台阶4。1.4 课题背景碎石化改造

7、技术通过对旧水泥混凝土路面的破碎从而减少混凝土板的有效尺寸，充分减低了水泥混凝土板接裂缝处在载荷温度和湿度下的位移，从而彻底解决反射裂缝问题。第一个热拌沥青（HMA）罩面的水泥混凝土路面破碎项目是1986年在美国纽约完成的，截至2001年，美国有35个州使用了此技术，项目数量300多个，使用里程达900多公里，1280万平方米，而且美国沥青协会及部分州均将该技术列入规范。应用碎石化技术的现实意义，当今社会是一个资源消耗巨大的时代，产生了由于社会进步所需要的大量资源和全球资源短缺的矛盾，于是，在全球范围内提出了建立节约型社会的观点，在这样一个人口众多资源相对短缺的国家，可持续发展环境保护节约型社

8、会的提出，显得尤为重要。水泥混凝土碎石化技术完全符合当今社会发展的需要，具有重要的现实意义和深远的历史意义。(1)符合节约型社会的发展需要 工程造价低，经过碎石化技术改造的旧水泥混凝土不需清除，可以直接用作新路的基层，既节约了基层的材料，又节约了资金资源减少了浪费，符合国家可持续发展的战略决策。(2)符合环境保护的发展需要经过碎石化技术改造后的旧水泥混凝土不需清除，避免了大量建筑垃圾的产生，避免了沿途植被的破坏，有利于保护沿途的生态平衡。(3)符合以人为本的发展需要与传统的旧路改造相比，具有施工周期短，把影响人们通行的时间减小到最小程度5。 缺陷：碎石化后项面强度仍具有一定的离散性 通过碎石化

9、，将板块的结构性降低，同时变形和位移被分散，HMA破碎过程中，重锤下落的位置在板顶平面上的分布是不均匀的，破碎后板块顶面的当量回弹模量也存在一定的差异4。1.5 课题研究方法 本课题针对多锤头破碎机液压系统设计为对象，着重于液压转向系统工作回路以及行走回路的设计。液压转向系统是通过驾驶员操作转向盘带动液压转向控制阀转动，压力油进入转向油缸使轮胎经过一定的角度。工作回路是由八个垂直布置的柱塞缸及其一定数量的液压控制阀组成，控制阀控制液压缸的伸缩，使工作锤上下运动，达到路面破碎的目的5。本次设计通过参照国内外同类产品的情况下，针对我国的基本国情，具体研究方法如下： （1）. 液压系统方案的确定 首

10、先确定液压系统的工作要求，选择执行元件，从而确定液压系统的基本形式，拟定液压基本回路，进而合成整机液压系统图。 （2）. 液压系统的计算及验算 首先确定液压系统的工作压力，确定液压泵的流量工作夜里输入功率等。液压元件的计算包括油管的计算，同时还有液压系统压力损失的计算以及发热的计算等。 （3）.液压元件的选择参照液压系统的计算验算等所提出的数据，根据各种元件的特征和相关液压手册及液压产品手册对液压元件进行选择6。 2 液压系统方案设计确定多锤头破碎机总体方案必须和破碎机液压系统方案综合考虑，首先明确主机对液压系统性能的要求，根据我国的实际情况进行液压方案分析比较，按照可靠性经济性，尽量采用先进

11、技术，选择最优方案。2.1 开式闭式系统的选择按油液循环方式的不同，液压系统可分为开式系统和闭式系统。 2.1.1 开式系统 开式系统是指液压泵从液压油箱吸油，通过换向阀给液压缸（或液压马达）供油以驱动工作机构，液压缸的回油再经换向阀流回液压油箱。在泵出口处装溢流阀，这种系统结构较为简单，由于系统本省具有油箱，因此可以发挥油箱的散热沉淀杂质的作用，但因油液常与空气接触，使空气易于进入系统，导致工作机构运动的不平稳及其它不良后果，为了保证工作机构运动快速性，在系统的回路上不可设置被压阀，减少附加流量的损失，使系统快速回油。在开式系统中，采用的液压泵为定量泵或单向变量泵，考虑到泵的自吸能力和避免产

12、生吸空现象，对自吸能力较差的液压泵，通常将去工作转速限制在额定转速的75%以内，或增设一个辅助泵。工作机构的换向则借助于换向阀。换向阀换向时，除了缠身液压冲击外，运动部件的节流损失将转变为热能，而使油温增加，但是由于开式系统结构简单，因此认为大多数工程机械所采用5。 2.1.2 闭式系统 在闭式系统中，液压泵的进油管直接与执行元件回油管相连，工作液体在系统管路中进行封闭循环，闭式系统结构较为紧凑，泵的自吸性好，系统与空气接触的机会较少，空气不易渗入系统，故传动的平稳性好，工作结构的变速和换向靠调节泵或马达的变量机构实现，避免了在开式系统换向过程中所出现的液压冲击和能量损失，但闭式系统较开式系统

13、复杂，由于闭式系统本身没有油箱，油液的散热和过滤的条件较开式系统差，为了补偿系统中的泄露，通常需要一个小容量的补油泵和油箱，因此这种系统实际上是一个半闭式系统。一般情况下，闭式系统中的执行元件若采用双作用单活塞缸时，由于大小腔流量不等，在工作过程中，会使功率利用下降，所以闭式系统中的执行元件一般为液压马达。如大型液压挖掘机液压起重机中的回转系统全液压压路机的行走系统与振动系统中的执行元件均为液压马达。多锤头破碎机工作环境恶劣，系统与外界温度相差大，需要油箱快速的散热。另一方面系统对污染反映并不灵敏，能够在较为恶劣的环境下工作，所以本系统采用开式系统。2.2 单泵和多泵的选择按系统中液压泵的数目

14、，系统可以分为单泵双泵系统和多泵系统。 2.2.1单泵系统由一个液压泵向一个或一组执行元件供油的液压系统，即为单泵系统。单泵系统结构简单，价格便宜，维修方便，但在系统中有几个执行元件或要实现复合运功，又需要对这些运动能够进行调节，采用单泵系统显然是不理想的。为了更有效地利用发动机功率与提高工作性能，就必须采用双泵或多泵系统5。 2.2.2双泵系统 双泵液压系统实际上是两个单泵系统的组合。每台泵可以分别向各自回路中的执行元件供油，每台泵的功率是根据各自回路中所需要的功率而定，可以保证进行复合动作。当系统中只需要进行单个动作而又要充分利用发动机功率时，可以采用合流供油方式，及即将两台液压泵的流量同

15、时供给一个执行元件，这样可使工作机构的运动速度加快一倍，这种双泵液压系统在中小液压挖掘机和起重机中已被广泛采用。 2.2.3 多泵系统 为了进一步改进液压挖掘机和液压起重机的性能，今年来再大型液压挖掘机和液压起重机中开始采用三泵系统。 本课题所设计的液压系统主要针对对锤头破碎机的工作回路设计，而多锤头破碎机的工作装置比较多，控制时需要对锤头进行单个或多个控制，已达到最佳打击效果，所以必须采用多泵系统。2.3定量与变量系统的选择当系统中使用定量泵和定量马达活塞液压缸时，被称为定量系统。当系统中使用变量泵和变量马达活塞液压缸时，被称为变量系统。定量系统主要优点是定量泵和定量马达结构简单，价格便宜，

16、维修使用方便。开始定量系统可用换向阀控制元件的开停换向，还可以做节流调速，简单方便，符合多数工程机械的要求。定量系统的主要缺点是传动效率和功率较低，因为阀控系统节流损失较大，发动机转速一定时，传动功率仅随负载压力变化，而工程机械满负荷工况不多，因此泵和马达的功率利用率较低，例如挖掘机供油泵的功率利用率为50%60%，轮胎起重机油泵的平均利用率也为50%左右，因此，用换向阀作节流调速方便，但传动刚性差8。变量系统的主要优点是传动功率和功率利用率较定量系统高。开始变量系统可以用容积调速，还可以兼用节流调速，从而扩大了调速范围，提高了作业效率。工程机械常用恒功率变量泵变量马达，均能随负荷的变化自动调

17、节执行元件的速度，达到重载满速，轻载快速的要求，而且避免了截流损失，能充分利用油泵和马达的功率。目前在挖掘机的工程起重机上已使用总功率控制方式，在用双变量泵是可以充分利用发动机的功率，变量元件又可简化系统，可使系统总的经济指标提高。本次设计中我们的工作和转向系统选用定量系统，行走系统采用变量系统用以控制行走速度9。2.4 多锤头破碎机工作回路工作原理破碎机对于锤头，全部选用柱塞缸，由于工作时是靠重力下落作功，所以在和基本稳定，可以选取如下定量齿轮泵提供动力，由于多锤头破碎机具有12个标准锤和4个翼锤，可以选取3个三联定量齿轮泵，其中两个为12个标准提供动力，1个为4个翼锤和转向系统提供动力。系

18、统为实现锤头快速下落，使液压缸类似于自由落体运动。锤头破碎机的工作锤液压控制系统，包括一个二位二通电磁阀1，一个二位二通电磁球阀2，一个单向阀6。一个梭阀5，一个溢流阀3，一个二位二通液控阀4，当二位二通电磁阀1通电时，进油与回油管之间的回油管路断开，同时球阀2 断电，压力油则控制二位二通阀4移动，封闭回油路，进油管高压油打开单向阀6，油缸上升，梭阀5关闭控制油路。油缸8过载时，溢流阀3溢流，二位二通电磁阀1断电，进油管高压油与回油管高压油路导通，高压油流回油箱，单向阀6关闭，二位二通球阀2通电，高压油通过梭阀5与液控二位阀4油路导通，打开液控二位二通阀4，高压油经三路流回油箱，油缸8快速下降

19、。油缸正常下落时，溢流阀不溢流，油液经二位二通球阀2和二位二通阀4快速回油。通过图形可以看到溢流阀有防止过载的作用，而单向阀则有防止油液倒流回泵产生冲击，并且具有保压作用14。图2-1 翼锤油缸工作原理图3 液压系统设计3.1 技术要求 欲设计制造一台多锤头破碎机。其锤头工作为垂直导轨，而且工作压力比较大，故采用液压柱塞缸作为驱动，已完成锤头上下运动的锤击动作，要求锤头下落时近近似自由落体运动，故油缸的被压很小，所以锤头的工作循环要求为：启动加速工进快退，工作循环比较简单，要求打击力度495731Kg，打击频率为每分钟30次，锤头数量为16个，重锤最大举升高度为1200mm，最大打击宽度为45

20、00mm。转向机构工作压力比较小，可采用双缸双作用活塞缸作为驱动，以完成转向动作需求，所以其工作循环要求为工进停止工进。行走系统使用变量液压马达驱动，完成破碎机行驶动作，并可以改变行驶速度。【14】3.2 运动和动力分析 3.2.1 配置执行器并作出动作循环循序图根据上述多锤头破碎机的技术要求，选择缸固定的单杆柱塞缸作为工作锤的驱动器。驱动工作锤的上升运动，选择固定的双缸双作用活塞缸作为转系系的转向驱动器。驱动轮的转向运动，应选择低速大马力液压马达作为行驶系的功力源，驱动破碎机行走。对于工作回路，我们只要得出工作速度，即可算出各个工况的动作时间，从而得出动作周期循序图，取打击频率为30次/mi

21、n，故每次工作循环为2s。锤头的最大举升高度为1200mm，所以锤头下落的时间为 取为0.5s （3-1） 故上升时间t2=2-t1=1.5s （3-2） 工作锤的动作循环为快进工进自由下落3.3 液压系统图的拟定在拟定液压系统图的过程中，首先通过分析对比选择出各种合适的液压回路，然后将这些回路组合成完整的液压系统15。 3.3.1 液压回路的选择构成液压系统的回路有主回路和辅助回路两大类，根据系统的技术要求及工况图，参考这些现有成熟的各种回路及同类主机的先进回路进行选择，选择工作现从液压源回路对主机性能起决定影响的回路开始。首先钻则调速回路，液压系统功率比较大，负载为阻力负载且工作时变化很小

22、，故采用单向阀用于防止液压油液回油泵，系统为开式循环。其次选择油源形式，由工况图系统在快退阶段为低压，大流量且持续时间短，而工进和启动加速阶段的工况为高压，流量小且持续时间长，两种工况的最大流量与最小流量之比达60倍，从提高系统效率和节能角度，宜选用多泵系统供油，这里选用三联齿轮泵方案。工作回路的特性是要求工作锤能够快速的下落，所以回油路的背压要很小，故要保证回路上没有或者很少的阀件，并且应设置副油箱作为油液快速回路的缓冲油箱，这样使工作锤能够类似于自由落体运功，对地面进行的大吉利也就更大。所以工作回路的液压回路如图2-1。图3-1 行走机构液压回路图行走机构控制系统较为简单，行走机构采用后轮

23、驱动，具有前进与倒退功能，速度稳定，为05Km/h，可以选取双向定量马达，为防止定量马达泄露，采用两个单向阀进行双向补油。系统为实现速度可调，选用变量单向齿轮泵，行走机构液压系统图如图3-1。破碎机转向机构具有两个方向转向角度和速度相同的特点，故可以选用双作用双向活塞缸对于转向机构的液压控制也较为简单，其中出油口溢流阀防止系统过载，控制出口压力，一个三位四通电磁阀控制油液进通断，图中活塞缸下的两个溢流阀起到双向限压的作用，两个单向阀起到双向补油的作用。转向回路图如图3-2。图3-2 转向液压回路图 3.3.2组成液压系统原理图 图3-3 液压系统原理图在主回路初步选定的基础上，再增加一些辅助回

24、路就可组成一个完整的液压系统，如图3-3所示： 在图3-3中我们可以看到液压系统由三部分组成，即工作装置液压系统，行走机构液压系统，转向机构行走系统。在工作装置液压系统中，共有16个锤头工作，三个三联齿轮泵中的10个油口为这16个锤头供油；在转向系统中，由双向双作用活塞工作，三联齿轮泵供油；在行走机构中，双向定量马达工作，变量泵供油。4 液压元辅件的选择4.1 工作装置执行机构及动作顺序标准锤和翼锤采用自由下落工作方式，故才用单杆单作用柱塞缸（1）多锤头破碎机由标准锤12个，翼锤4个，冲击频率为30次/min，通过换算即2s/次，已知最大提升高度为1200mm即1.2m，要求锤头类似与自由下落

25、运动：下落时间t1=0.495 取为0.5s （4-1）上升时间t2=2-t1=1.5s （4-2）（2）破碎机里翼锤采用定滑轮带动，由翼锤油缸通过定滑轮带动翼锤工作，上升加速度为0.6m/s2，开始动作时，液压缸在机架上不动，然后通过液压泵动作带动翼锤油缸上升，上升一定时间后，变为匀速上升，然后再让翼锤油缸自由下落，则v-t如下：图4-1 翼锤油缸v-t图（3）破碎机标准锤，采用动滑轮，由标准锤油缸带动标准锤打击地面，要求上升1.2m，取a=1.2m/s2，开始动作时，液压缸在机架上不动，然后通过液压泵动作带动标准锤油缸上升，上升一定时间后，变为匀速上升，然后再让标准锤油缸自由下落则v-t图

26、如下：图4-2 标准锤油缸v-t图4.2 翼锤油缸的设计计算4.2.1液压缸直径压力排量计算液压缸工作时工作负载为锤头的重力负载，为F1=Mg=7319.8=7163.8N （4-3） 加速上升时，取上升加速度a=0.6m/s2，则加速过程中最大负载也是在系统的最大负载为 F2=2(2M1+M2)(g+a) （4-4） M1翼锤重量731Kg M2量翼锤之间梁的重量20Kg g重力加速度9.8m/s2 a翼锤上升速度0.6m/s2 F2=15412.82=30825.6N 初选液压油缸设计压力位25MPa即P1,液压缸有效工作面积为A，由于各运动部件密封处摩擦和阻力造成损失，取机械效率 =0.

27、92，则可计算液压缸的有效工作面积： A=1340mm2 （4-5） 柱塞缸直径 D=41.3mm （46） 查机械设计手册取柱塞杆径D为50mm，液压缸内径D1为60mm，那么液压缸有效工作面积为 A=1962.6mm2 （4-7）液压缸最大压力为：P= （4-8） 工作时的最大流量： q=Av1 （4-9） v1液压缸上升最大速度0.6m/s q=1962.60.6=1177.610-6m3/s=70.7L/min4.2.2 液压缸行程S的设计计算用欧拉公式确定活塞杆的最大允许设计长度LkLk= （4-9）D柱塞直径50mm D1钢筒内径60mm P工作压力15.7MPa Lk 对于一端刚

28、性固定，一端自由的液压缸的计算长度L L= （4-10） 计算许用行程S S （4-11） 由机械设计手册取S=600mm4.2.3 液压缸结构参数的计算4.2.3.1 缸筒壁厚的计算 对于中高压系统，液压缸缸筒厚度一般按厚壁筒计算。缸筒材料采用35号钢，拥有良好的塑性和适当的强度，缸筒厚度按第四强度理论计算： （4-12） 缸筒壁厚mm D1缸筒内径60mm 液压缸许用应力MPa，= （4-13）缸体材料的抗拉强度，根据机械设计手册单行本-液压传动表20-6-7，可知35号钢的抗拉强度为=540MPa n安全系数，n=3.55，一般取n=5 故= Pr实验压力，由于液压缸的工作压力P为15.

29、7MPa,Pr=1.25P,即Pr=1.25 故，取为10mm4.2.3.2 液压缸外径的计算 D2=D1+2=60+210=80mm （4-14）4.2.3.3液压缸油口直径的计算 油口包括油口孔和油口连接螺纹，由于液压系统的工作压力P1=15.7Mpa，缸内径D1=63mm，根据机械设计手册单行本-液压传动表20-6-25,15.7，25MPa 系列中，螺纹孔EC=M27进出油口EEmin=16mm。4.2.3.4 缸底厚度的计算 选用平底油缸，材料为35号钢，当缸底无油孔时 （4-15） 缸底厚度mm （4-16） 液压缸尾端用法兰盘固定在破碎机上，连接螺栓4,法兰盘厚度为15mm，取尾

30、端直径D3为140mm。4.2.3.5 柱塞的外端结构设计柱塞的外端部与两个液压锤头连接，带动两锤头上升下落，为避免柱塞杆在工作中产生偏心承载力，适应液压缸的安装要求，提高其作用效率，选用大球头为柱塞缸的外端结构，球头直径为100mm，内部宽高都为60mm，球头示意图如下：图4-3 球头示意图4.2.3.6 柱塞的导向装置柱塞缸前端盖采用法兰结构，厚度为20mm，该结构能够作为导向装置使用，又由于非金属材料制造的导向环价格便宜，更换方便，摩擦阻力小，低速启动不爬行的特点，故本次设计的导向装置为端式加导向套的典型结构形式。法拉厚度为10mm，根据液压传动可选取前端盖厚度为20mm。 4.2.3.

31、7 液压缸最小导向长度当柱塞全部外伸时，以柱塞支承面中点到导向套滑动面中点的距离称为最小导向长度H若最小导向长度过短，将使缸因配合间隙引起初始挠度增大，影响液压缸的工作性能和稳定性；反之，又势必增加液压缸的长度。因此，设计必须保证液压缸有一定的导向长度，一般缸的最小导向长度应满足 H （4-17） S柱塞行程，为600mm D柱塞直径，为50mm H，取为55mm4.2.3.8 液压缸缸筒长度及导向套长度的计算液压缸缸筒长度由所需要行程及结构上的需要确定，即液压缸缸筒长度=柱塞行程+柱塞尾端长度+柱塞缸导向长度+柱塞密封长度+其他长度由前面设计可知柱塞行程S=600mm，柱塞尾端长度为B=20

32、mm，柱塞杆导向长度H=55mm，柱塞杆密封长度为0，液压缸没有缓冲装置，则其它长度为油缸尾盖厚度15mm和端盖厚度20mm以及柱塞底部离油缸尾端的距离40mm，故液压缸缸筒长度 L=600+55+40+20=715mm导向套长度=H-=55-10=45mm （4-18）液压缸示意图如下：图4-4 翼锤油缸示意图4.3 选择液压泵的规格 根据所算的结果，选取三联齿轮泵作为液压锤头油缸的驱动机构，参照机械设计手册表23.5-5，可以选取榆次液压件厂生产的CB-Kp50/40/40三联齿轮泵，具体性能参数如下：排量 504040ml/r 额定压力 20MPa 最高压力 25MPa 额定转速 200

33、0r/min最高转速 2500r/min 容积效率 91% 三联齿轮泵的额定排量为 Qv1=50200010-3=100L/min Qv2=40200010-3=80L/min 确定液压泵的驱动效率： P= （4-19） Pp液压泵的最大工作压力（Pa） 液压泵的流量m2/s 液压泵的总效率，参照机械设计手册表23.4-9选取=0.65 4.4 行走马达的选择计算液压马达的排量，液压马达排量根据下式决定： （4-20） T液压马达的负载力矩 液压马达进出口压力差液压马达的机械效率，一般齿轮和柱塞马达取0.90.95，叶片马达取0.80.9，此处选0.92计算液压马达所需流量及液压马达的最大流量

34、 液压马达排量 液压马达的最高转速 根据行走系统的动力需求，需要行走马达扭矩为1500Nm，选取NJM-G2型低速大马力柱塞马达，该马达排量为2ml/r，额定压力为25MPa，最高压力31.5MPa，额定转速63r/min，最高转速75r/min，额定转矩1810Nm,最高转矩为2255Nm,功率为43.8kw，质量为345Kg 。4.5液压元件的选择液压阀是一种用压力油操作的自动化元件，它受配压阀压力油的控制，通常与电池阀组合使用，可用于远距离控制油路系统的通断。根据不同的目的，它可以分为压力控制阀，方向控制阀和流量控制阀。压力控制阀按用途分为溢流阀，减压阀和顺序阀。（1）溢流阀：能控制液压

35、系统在达到调定压力时保持恒定状态。用于过载保护的溢流阀称我安全阀。当系统发生故障，压力升高到可能造成破坏时，阀口就会打开溢流，以保证系统的安全。（2）减压阀：能控制分支回路得到比主回路压力低的稳定压力。减压阀按它所控制的压力功能不同，又分为定值减压阀（输出压力为恒定值）定差减压阀（输入与输出压力差为定值）和定比减压阀（输入与输出压力间保持一定的比例）。（3）顺序阀：能使一个执行元件（如液压缸，液压马达等）动作以后，在按顺序使其执行元件动作。 流量控制阀的原理是利用调节阀芯和阀体间的节流口面积和他它所产生的局部阻力对流量进行调节，从而控制执行元件的运动速度。流量控制阀按用途分为5种。（1）节流阀

36、：在调定节流口面积后，能使载荷压力变化不打和运动均匀性要求不高的执行元件的运功速度基本上保持稳定。（2）调速阀：在载荷压力变化时，无论压力如何变化，调速阀能保持通过节流阀流量 不变，从而使执行元件的运动稳定。（3）分流阀：不论载荷大小，能使同一油源的两个执行元件得到相等流量的为等量分流阀或同步阀；得到按比例分配流量的为比例分流阀。 （4）集流阀：作用与分流阀相反，使流入集流阀的流量比例分配。（5）分流集流阀：兼具分流阀和集流阀两种功能。方向控制阀按用途分为单向阀和换向阀。单向阀：只允许流体在管道中单向接通，反向即切断。换向阀：改变不同管路间的通断关系，根据阀芯在阀体中的工作位置分为二位三位等；

37、根据所控制的通道数分为两通三通四通五通等；根据阀芯驱动方式分为手动机动电动液动等。选择液压元件主要根据液压元件的工作压力和通过元件的流量。本系统工作压力在20MPa左右，所以液压元件都选用中高压元件。所选液压元件的规格型号见表1。表4-1 液压元件表序号名称选用规格生产商1单向阀CPT-06-40-50榆次油研液压件厂2溢流阀ECT/G-06/10榆次液压件厂3二位二通电磁阀DGS4U-01榆次液压件厂4二位二通电磁球阀WE105/G24N上海立新液压件厂5二位二通液控阀YF30-E10B长江液压件厂6压力表KF3E/B上海液压件二厂7吸滤器WU-63180黎明液压有限公司8梭阀SYS-B10

38、长江液压件厂9多路换向阀DL-8长江液压件厂10冷却器2LQFW福建江南冷却器厂11液位液温计CYW-150黎明液压有限公司4.6管道尺寸的确定 4.6.1 管道内径计算 （4-21）式中 通过管道内的流量m3/s 管内允许流速m/s，参照机械设计手册表23.4-10选取=5m/s。则 吸油管径mm 压油管径mm 回油管径mm根据GB/T2350-1993 选取标准的管径=20，=10，=204.6.2 管道壁厚的计算 管道壁厚计算公式为： （4-22）式中 p管道内最高工作压力（Pa），此处取18.5MPa d管道内径（m） 管道材料的许用应力（Pa），选取管道材料为20钢，其许用应力为10

39、0-110MPa,此处取=105MPa则 参照机械设计手册表23.9-2选取4.7 油箱容积的确定 设计油箱为矩形，油箱的容积计算公式为： （4-23） 低压系统=2-4，中压系统=5-7，高压系统=10-12 液压泵的额定流量 =1.08m3 由机械设计手册第四卷，选取油箱公称容量为1250L,即为1.25m3一般情况下油面的高度为油箱h的0.8倍，与油箱直接接触的表面算圈散热面，与油不直接接触的表面算半散热面，那么油箱的有效容积为： （4-24） 假设a=b，则 （4-25） 通过计算选取a=1.2m，b=1.2m，h=1.1m，油箱示意图如下：图4-1 油箱示意图4.8 管接头的选定用无

40、缝钢管的管路中，管接头采用锥密封焊接式管接头，他除了具有焊接头的优点，由于它的O型密封圈装在锥体上，使密封有调节的可能，密封更可靠。工作压力在34.5MPa工作温度为-25+80摄氏度。在橡胶管的接头处选用扣压式胶管接头，安装方便，与钢丝编织胶管配套总成，适合在油温为-30+80摄氏度的环境工作。4.9 滤油器的选定在液压系统中，不允许液压油含有超过限制的固体颗粒和其它不溶性脏物。因为这些杂质可以使间隙表面划伤，造成内部泄露增加，从而降低效率增加发热。这些杂质还会使阀芯卡死，小孔或缝隙堵塞，润滑表面破坏，造成液压系统和使油液进一步恶化。因此要采用滤油器对油液进行过滤，以保证油液质量符合标准。因

41、此选用网式滤油器安装在泵吸油管上，这种滤油器压力损失不超过0.04，结构简单，流通能力大，以满足泵的流量，清洗方便。4.10 密封装置的选定在液压系统中密封装置非常重要，它是用来防止工作介质泄露及外界灰尘和异物的侵入，以保证系统建立起必要的压力，使其能正常工作。密封装置应满足在一定压力湿度范围内具有良好的密封性能。密封装置和运动件之间的摩擦力要小，摩擦系数要稳定，抗腐蚀能力强，不易老化，工作寿命长，耐腐蚀性好，磨损后在一定程度上能自动补偿，结构简单，使用维护方便，价格低。基于以上几点，在有相对运动且有摩擦的元件上使用Y型密封圈，其截面小，结构紧凑，且Y型密封圈能随压力增高而增大，并能自动补偿磨

42、损。在相对运动不严重或无相对摩擦的元件上用O型密封圈，其结构简单，容易制造，密封性好，摩擦力小，安装方便。5 液压系统的性能验算5.1 液压装置压力损失系统压力损失包括管路的沿程压力损失，管路局部压力损失和各类压力损失，总的压力损失为： （5-1） 5.1.1 沿程压力损失 （5-2）式中 管道的长度，此处管道长度为6m d管道内径，管道内径为20mm v液流平均速度 沿程阻力系数 P 液压油密度，选用20号机械系统损耗油，正常运转后的粘度v=27mm3/s，油的mi密度是沿程压力损失，主要是液压泵经过油管到工作油缸进油管路的压力损失。此管约长5m，管道内径为20mm，工作哦时通过的流量为70.7L/min，即为1.2L/s。所以油在管道中的实际流速为： （5-3） Re= （5-4） 油在管路中呈紊流状态，其沿程阻力系数为： （5-5） 按式 （5-6） 5.1.2 局部压力损失 局部压力损失包括通过管路中折管和管接头等处的管路局部压力损失，以及通过控制阀的局部压力损失。其中管路局