多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置的設(shè)計

1、多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計1 緒論1.1 多錘頭破碎機(jī)的概述多錘頭破碎機(jī)是運用水泥混凝土碎石化技術(shù)通過徹底破壞原有板塊來消除水泥罩 面層中的反射裂縫。經(jīng)過碎石化后，水泥混凝土顆粒的粒徑不大于 40cm，且 75%以上的 顆粒在深度方向的分布滿足表面最大尺寸不超過 7.5cm，底部不超過 37.5cm。此技術(shù)將 水泥混凝土板塊破碎成”高強(qiáng)粒料基層”，然后在上面加鋪瀝青層補(bǔ)強(qiáng) 1 。該對錘頭破碎機(jī)由兩部分組成：前半部分為動力系統(tǒng)，柴油發(fā)動機(jī)，液壓傳動；后 半部分為破碎系統(tǒng)，中間備有 2排各 6個錘頭，兩側(cè)各有一對 731kg 的翼錘。每對錘頭 提升高度可以獨立調(diào)節(jié)，具備一次全寬破碎4m 的

2、能力，設(shè)備工作速度一般為單車道1.5km/d 2 ，每對錘頭的提升高度可以單獨調(diào)整，最大提升高度為 1.2m。其工作原理是： 通過液壓泵向工作油缸提供高壓油， 高壓油的作用帶動錘頭上下運動， 通過數(shù)學(xué)控制裝 置，控制油缸的運動頻率和行程，帶動錘頭砸向混凝土板塊使其破碎。該設(shè)備完全符合當(dāng)今社會發(fā)展的需要， 經(jīng)過碎石化技術(shù)改造后的水泥混凝土不需清 除，可以直接用作新路的基層， 節(jié)約了基層的材料并避免了大量白色垃圾的產(chǎn)生和沿途 植被的破壞，有利于保護(hù)沿途的生態(tài)平衡，與傳統(tǒng)的舊路改造技術(shù)相比，施工周期短， 不必長時間封閉交通，把對人們通行的影響程度減到最低程度。1.2 多錘頭破碎機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀目前，對舊

3、水泥混凝土路面常用的破碎處治方法有碎石化( Crushing )、打裂壓穩(wěn) (Break and Seat )和打碎壓穩(wěn)( Crack and Seat )。重慶交通學(xué)院和交通部公路科學(xué)研究所等單位研究認(rèn)為， 當(dāng)混凝土路面斷板率低于 10%時，可采用打裂壓穩(wěn)技術(shù)直接加鋪瀝青混凝土罩面，對于斷板率介于10 15%的水泥路面，在打裂壓穩(wěn)之后鋪設(shè)的反射裂縫材料胡加鋪瀝青混凝土罩面。對于斷板率超過 15%且有明顯結(jié)構(gòu)性的結(jié)構(gòu)性破壞的水泥路面 (或相鄰的位移 (沉降差) 大于 4mm)就需要將板打碎處理，要求在對路基及基層有問題處進(jìn)行局部處理，將混凝 土面板進(jìn)行破碎壓實作為基層，再加鋪瀝青混凝土罩面 2

4、 。碎石化改造技術(shù)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， 充第 1 頁共 33 頁多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計分降低水泥混凝土的板接裂縫處在載荷溫度變化下的位移， 從而徹底解決決定反射 裂縫問題碎石化的目的：（1）清除水泥混凝土路面；（2）分離路面中的鋼筋；（3）清除水泥混凝土路面的反射裂縫；（4）水泥混凝土路面的改造 【2】目前公路高速公路機(jī)場等路面一般使用水泥混凝土或瀝青進(jìn)行硬化， 這種路面 由于多種原因的使用如使用的時間較長或氣候質(zhì)量和使用問題會導(dǎo)致路面磨損， 以至 于需要不斷進(jìn)行維護(hù)和維修。傳統(tǒng)的維護(hù)方式是用人工或機(jī)械方式對路面進(jìn)行破碎作 業(yè)，然后更換水泥或瀝青

5、鋪設(shè)的混凝土路面。 人工方式由于費時費力一般適用于小塊路 面的修補(bǔ)作業(yè)。 一些大型的路面維護(hù)工程一般采用機(jī)械方式進(jìn)行作業(yè)。 目前機(jī)械作業(yè)的 方式也各式格言，如國家專利局于 1988年 11 月 20 日公告的一種名為“路面液壓破碎 機(jī)”是實用新型專利， 其原理為用拖拉機(jī)底盤加上液壓傳動系統(tǒng)和機(jī)器手完成路面的破 碎機(jī)作業(yè)，主要是為了替代大型挖掘機(jī)所進(jìn)行的路面作業(yè)。 工作的質(zhì)量和效率都比較差， 而且上述方式都是通過更換路面破碎塊來完成修補(bǔ)作業(yè)， 更換出的水泥路面碎塊又造成 各種污染，浪費大量資源 3 。2006 年，濟(jì)南路面道路工程技術(shù)有限公司自主設(shè)計了 PS360 型對錘頭水泥混凝土路面破碎機(jī)，

6、并獲得了國家專利。1.3 多錘頭破碎機(jī)的特點和發(fā)展趨勢1.3.1 多錘頭破碎機(jī)的優(yōu)點（1）整幅車道寬度單次多點破碎；（2）錘擊功可以方便調(diào)節(jié)；（3）破碎效率很高；（4）破碎后顆粒組成特性較好；（5）破碎后的表面平整程度高 41.3.2多錘頭破碎機(jī)應(yīng)用特點多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計3) 顯著提高路面標(biāo)高，在一般情況下，嚴(yán)重破碎破碎的混凝土板塊要經(jīng)過碎石化處理；( 4) 施工擾民少；( 5) 不影響交通；6)環(huán)保工程運用水泥混凝土碎石化技術(shù)自主研發(fā)而成的各錘頭破碎機(jī)， 順應(yīng)了國家大量提倡科 技創(chuàng)新的理念，填補(bǔ)了國內(nèi)該領(lǐng)域的空白，打破了國際高技術(shù)領(lǐng)域的壟斷，勢必將引領(lǐng)中國公路養(yǎng)護(hù)領(lǐng)域發(fā)起一場

7、新的技術(shù)革命，提高公路建設(shè)水平上一個更高的臺階 41.4 課題背景碎石化改造技術(shù)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 (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(shù)，項目數(shù)量 300多個，使用里程達(dá) 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(shù)列入規(guī)范。應(yīng)用碎石化技術(shù)的現(xiàn)實意義， 當(dāng)今社會是一個資源消耗巨大的時代， 產(chǎn)生了由于社 會進(jìn)步所需要的大量資源和全球資源短缺的矛

8、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(hù) 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(shù)完全符合當(dāng)今社會發(fā)展的需要， 具有重要的現(xiàn)實意義和深遠(yuǎn) 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)過碎石化技術(shù)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(hù)的發(fā)展需要 經(jīng)過碎石化技術(shù)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(hù)沿途的生態(tài)平衡。(3) 符合以人

9、為本的發(fā)展需要第 3 頁共 33 頁多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計與傳統(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：碎石化后項面強(qiáng)度仍具有一定的離散性 通過碎石化，將板塊的結(jié)構(gòu)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(dāng)量回彈模量也存在 一定的差異 4 。1.5 課題研究方法本課題針對多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)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(shè)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(jìn)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

10、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(dá)到路面 破碎的目的 5 。本次設(shè)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(jìn)而合成整機(jī)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

11、特征和相關(guān)液壓手冊 及液壓產(chǎn)品手冊對液壓元件進(jìn)行選擇 6 。第 4 頁共 33 頁多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計2 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計確定多錘頭破碎機(jī)總體方案必須和破碎機(jī)液壓系統(tǒng)方案綜合考慮， 首先明確主機(jī)對 液壓系統(tǒng)性能的要求，根據(jù)我國的實際情況進(jìn)行液壓方案分析比較，按照可靠性經(jīng)濟(jì) 性，盡量采用先進(jìn)技術(shù)，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(dá)）供油以 驅(qū)動工作機(jī)構(gòu)，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(jié)構(gòu)較為簡單，由于系

12、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(jìn)入系 統(tǒng)，導(dǎo)致工作機(jī)構(gòu)運動的不平穩(wěn)及其它不良后果，為了保證工作機(jī)構(gòu)運動快速性，在系 統(tǒng)的回路上不可設(shè)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(shè)一個輔助泵。工作機(jī)構(gòu)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(jié)構(gòu) 簡單，因此認(rèn)為大多數(shù)工程機(jī)械所采用 5 。2.1.2 閉

13、式系統(tǒng) 在閉式系統(tǒng)中，液壓泵的進(jìn)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(jìn)行封閉循環(huán)，閉式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為緊湊，泵的自吸性好，系統(tǒng)與空氣接觸的機(jī)會較 少，空氣不易滲入系統(tǒng)，故傳動的平穩(wěn)性好，工作結(jié)構(gòu)的變速和換向靠調(diào)節(jié)泵或馬達(dá)的 變量機(jī)構(gòu)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(fù)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(bǔ)償系統(tǒng)中的泄露，通常需要一個小容量的補(bǔ)油泵和油箱，因此這種系統(tǒng)實際 上是一個半閉式系統(tǒng)。第 5 頁 共 33 頁多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計一般情況下，閉式系統(tǒng)中的執(zhí)行元件若采用雙作用單活塞缸

14、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)中的執(zhí)行元件一般為液壓馬達(dá) 如大型液壓挖掘機(jī)液壓起重機(jī)中的回轉(zhuǎn)系統(tǒng)全液壓壓路機(jī)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(dá)。多錘頭破碎機(jī)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(jié) 構(gòu)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(fù)合運功

15、，又需要 對這些運動能夠進(jìn)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(jī)功 率與提高工作性能，就必須采用雙泵或多泵系統(tǒng) 5 。2.2.2 雙泵系統(tǒng) 雙泵液壓系統(tǒng)實際上是兩個單泵系統(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(jìn)行復(fù)合動作。 當(dāng)系統(tǒng)中只需要進(jìn)行單個動作而又要充分利用發(fā)動機(jī)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(jī)構(gòu)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(jī)和起重機(jī)中已被廣泛采用。2.2.3 多泵系統(tǒng) 為了進(jìn)一步改進(jìn)液壓挖掘機(jī)和液壓起重機(jī)的性能

16、， 今年來再大型液壓挖掘機(jī)和液壓 起重機(jī)中開始采用三泵系統(tǒng)。本課題所設(shè)計的液壓系統(tǒng)主要針對對錘頭破碎機(jī)的工作回路設(shè)計， 而多錘頭破碎機(jī) 的工作裝置比較多，控制時需要對錘頭進(jìn)行單個或多個控制，已達(dá)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(dāng)系統(tǒng)中使用定量泵和定量馬達(dá)活塞液壓缸時，被稱為定量系統(tǒng)。 當(dāng)系統(tǒng)中使用變量泵和變量馬達(dá)活塞液壓缸時，被稱為變量系統(tǒng)。第 6 頁 共 33 頁多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計定量系統(tǒng)主要優(yōu)點是定量泵和定量馬達(dá)結(jié)構(gòu)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(jī)械的

17、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(jī)轉(zhuǎn)速一定時， 傳動功率僅隨負(fù)載壓力變化， 而工程機(jī)械滿負(fù)荷工況不多， 因此泵和馬達(dá)的功率利用率較低， 例如挖掘機(jī)供油泵的功率利用率為 50%60%，輪胎起 重機(jī)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 8。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(kuò)大了調(diào)速范圍，提高了作業(yè)效率。工程機(jī)械常 用恒功率變量泵變量馬達(dá)，均能隨負(fù)荷的變化自動調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的速度，達(dá)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

18、用油泵和馬達(dá)的功率。目前在挖 掘機(jī)的工程起重機(jī)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(jī)的功 率，變量元件又可簡化系統(tǒng)，可使系統(tǒng)總的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)提高。本次設(shè)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 9 。2.4 多錘頭破碎機(jī)工作回路工作原理破碎機(jī)對于錘頭，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，由于多錘頭破碎機(jī)具有 12 個標(biāo)準(zhǔn)錘和 4 個 翼錘，可以選取 3個三聯(lián)定量齒輪泵， 其中兩個為 12個標(biāo)準(zhǔn)提供動力， 1個為4個翼錘 和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供動力。系統(tǒng)為實現(xiàn)錘頭快速下落，使液壓缸類似于自由

19、落體運動。錘頭 破碎機(jī)的工作錘液壓控制系統(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(dāng)二位二通電磁閥 1 通電時，進(jìn)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(jìn)油管高壓油打開單向閥 6，油缸上升，梭閥 5 關(guān)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 斷電，進(jìn)油管高壓油與回油管高 壓油路導(dǎo)通，高壓油流回油箱，單向閥 6關(guān)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(dǎo)通，打開液控二位二通閥 4 ，高壓油經(jīng)三路

20、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第 7 頁 共 33 頁多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計產(chǎn)生沖擊，并且具有保壓作用14圖 2-1 翼錘油缸工作原理圖第 8 頁共 33 頁多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計3 液壓系統(tǒng)設(shè)計3.1 技術(shù)要求欲設(shè)計制造一臺多錘頭破碎機(jī)。 其錘頭工作為垂直導(dǎo)軌， 而且工作壓力比較大， 故采用液壓柱塞缸作為驅(qū)動，已完成錘頭上下運動的錘擊動作，要求錘頭下落時近近似 自由落體運動，故油缸的被壓很小，所以錘頭的工作循環(huán)要求為：

21、啟動加速工進(jìn) 快退，工作循環(huán)比較簡單，要求打擊力度 495731Kg，打擊頻率為每分鐘 30 次，錘頭 數(shù)量為 16 個，重錘最大舉升高度為 1200mm，最大打擊寬度為 4500mm。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)工作壓力比較小，可采用雙缸雙作用活塞缸作為驅(qū)動，以完成轉(zhuǎn)向動作需 求，所以其工作循環(huán)要求為工進(jìn)停止工進(jìn)。行走系統(tǒng)使用變量液壓馬達(dá)驅(qū)動，完成破碎機(jī)行駛動作，并可以改變行駛速度。 【143.2 運動和動力分析3.2.1 配置執(zhí)行器并作出動作循環(huán)循序圖 根據(jù)上述多錘頭破碎機(jī)的技術(shù)要求，選擇缸固定的單桿柱塞缸作為工作錘的驅(qū)動 器。驅(qū)動工作錘的上升運動，選擇固定的雙缸雙作用活塞缸作為轉(zhuǎn)系系的轉(zhuǎn)向驅(qū)動器。 驅(qū)動輪的

22、轉(zhuǎn)向運動， 應(yīng)選擇低速大馬力液壓馬達(dá)作為行駛系的功力源， 驅(qū)動破碎機(jī)行走。 對于工作回路，我們只要得出工作速度，即可算出各個工況的動作時間，從而得出動作 周期循序圖，取打擊頻率為 30 次/min ，故每次工作循環(huán)為 2s。錘頭的最大舉升高度為 1200mm，所以錘頭下落的時間為2h 2 1.2t 0.495s 取為 0.5s（3-1 ）g 9.8故上升時間 t2=2-t1=1.5s（3-2 ）工作錘的動作循環(huán)為快進(jìn)工進(jìn)自由下落3.3 液壓系統(tǒng)圖的擬定 在擬定液壓系統(tǒng)圖的過程中，首先通過分析對比選擇出各種合適的液壓回路，然后 將這些回路組合成完整的液壓系統(tǒng) 15 。3.3.1 液壓回路的選擇第

23、 9 頁共 33 頁多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計構(gòu)成液壓系統(tǒng)的回路有主回路和輔助回路兩大類，根據(jù)系統(tǒng)的技術(shù)要求及工況圖， 參考這些現(xiàn)有成熟的各種回路及同類主機(jī)的先進(jìn)回路進(jìn)行選擇， 選擇工作現(xiàn)從液壓源回 路對主機(jī)性能起決定影響的回路開始。首先鉆則調(diào)速回路，液壓系統(tǒng)功率比較大，負(fù)載為阻力負(fù)載且工作時變化很小，故 采用單向閥用于防止液壓油液回油泵，系統(tǒng)為開式循環(huán)。其次選擇油源形式，由工況圖系統(tǒng)在快退階段為低壓，大流量且持續(xù)時間短，而工 進(jìn)和啟動加速階段的工況為高壓，流量小且持續(xù)時間長，兩種工況的最大流量與最小流 量之比達(dá) 60 倍，從提高系統(tǒng)效率和節(jié)能角度，宜選用多泵系統(tǒng)供油，這里選用三聯(lián)齒

24、輪泵方案。工作回路的特性是要求工作錘能夠快速的下落，所以回油路的背壓要很小，故要保 證回路上沒有或者很少的閥件，并且應(yīng)設(shè)置副油箱作為油液快速回路的緩沖油箱，這樣 使工作錘能夠類似于自由落體運功，對地面進(jìn)行的大吉利也就更大。所以工作回路的液 壓回路如圖 2-1 。圖 3-1 行走機(jī)構(gòu)液壓回路圖行走機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)較為簡單，行走機(jī)構(gòu)采用后輪驅(qū)動，具有前進(jìn)與倒退功能，速度 穩(wěn)定，為 05Km/h，可以選取雙向定量馬達(dá)，為防止定量馬達(dá)泄露，采用兩個單向閥進(jìn) 行雙向補(bǔ)油。系統(tǒng)為實現(xiàn)速度可調(diào)， 選用變量單向齒輪泵， 行走機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)圖如圖 3-1 破碎機(jī)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)具有兩個方向轉(zhuǎn)向角度和速度相同的特點， 故可以選

25、用雙作用雙向活塞第 10 頁 共 33 頁多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計缸對于轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的液壓控制也較為簡單，其中出油口溢流閥防止系統(tǒng)過載，控制出口壓 力，一個三位四通電磁閥控制油液進(jìn)通斷，圖中活塞缸下的兩個溢流閥起到雙向限壓的 作用，兩個單向閥起到雙向補(bǔ)油的作用。轉(zhuǎn)向回路圖如圖 3-2。3.3.2 組成液壓系統(tǒng)原理圖圖 3-3 液壓系統(tǒng)原理圖第 11 頁 共 33 頁多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計在主回路初步選定的基礎(chǔ)上，再增加一些輔助回路就可組成一個完整的液壓系統(tǒng)，如圖 3-3 所示：在圖 3-3 中我們可以看到液壓系統(tǒng)由三部分組成，即工作裝置液壓系統(tǒng)，行走機(jī)構(gòu) 液壓系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)行

26、走系統(tǒng)。在工作裝置液壓系統(tǒng)中，共有 16 個錘頭工作，三個三 聯(lián)齒輪泵中的 10 個油口為這 16 個錘頭供油；在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，由雙向雙作用活塞工作， 三聯(lián)齒輪泵供油；在行走機(jī)構(gòu)中，雙向定量馬達(dá)工作，變量泵供油。第 12 頁 共 33 頁多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計4 液壓元輔件的選擇4.1 工作裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)及動作順序標(biāo)準(zhǔn)錘和翼錘采用自由下落工作方式，故才用單桿單作用柱塞缸（1）多錘頭破碎機(jī)由標(biāo)準(zhǔn)錘 12個，翼錘 4個，沖擊頻率為 30 次/min ，通過換算即2s/ 次，已知最大提升高度為 1200mm即 1.2m，要求錘頭類似與自由下落運動：落時間t 1= 2h =0.4951g取為

27、0.5s（4-1 ）上升時間 t 2=2-t 1=1.5s（4-2）（2）破碎機(jī)里翼錘采用定滑輪帶動，由翼錘油缸通過定滑輪帶動翼錘工作，上升加 速度為 0.6m/s 2，開始動作時，液壓缸在機(jī)架上不動，然后通過液壓泵動作帶動翼錘油缸上升，v-t 如下：（3）破碎機(jī)標(biāo)準(zhǔn)錘，采用動滑輪，由標(biāo)準(zhǔn)錘油缸帶動標(biāo)準(zhǔn)錘打擊地面， 要求上升 1.2m， 取 a=1.2m/s 2 ，開始動作時，液壓缸在機(jī)架上不動，然后通過液壓泵動作帶動標(biāo)準(zhǔn)錘油 缸上升，上升一定時間后， 變?yōu)閯蛩偕仙?然后再讓標(biāo)準(zhǔn)錘油缸自由下落則 v-t 圖如下：第 13 頁 共 33 頁多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計圖 4-2 標(biāo)準(zhǔn)錘油

28、缸 v-t 圖4.2 翼錘油缸的設(shè)計計算4.2.1 液壓缸直徑壓力排量計算液壓缸工作時工作負(fù)載為錘頭的重力負(fù)載，為F1=Mg=7319.8=7163.8N（4-3 ）加速上升時，取上升加速度 a=0.6m/s 2，則加速過程中最大負(fù)載也是在系統(tǒng)的最大 負(fù)載為F 2=2（2M1+M2） （g+a）（4-4）M 1 翼錘重量 731KgM 2 量翼錘之間梁的重量 20Kg2g 重力加速度 9.8m/sa 翼錘上升速度 0.6m/s 2F2=15412.8 2=30825.6N初選液壓油缸設(shè)計壓力位 25MPa即 P1, 液壓缸有效工作面積為 A，由于各運動部件 密封處摩擦和阻力造成損失，取機(jī)械效率

29、 m =0.92 ，則可計算液壓缸的有效工作面積： F230825.6 2A= 2 = 6 =1340mm （ 4-5 ）mP1 0.92 25 106柱塞缸直徑D= 4A =41.3mm （46）第 14 頁 共 33 頁多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計查機(jī)械設(shè)計手冊取柱塞桿徑 D為 50mm，液壓缸內(nèi)徑 D1為 60mm，那么液壓缸有效工作面積為A=22D 2 =3.14 5022=1962.6mm2444-7)液壓缸最大壓力為：P=F2 30825.6 15.7MPa（4-8 ）A 1962.6 a工作時的最大流量：q=Av1（4-9 ）v1 液壓缸上升最大速度 0.6m/sq=196

30、2.60.6=1177.6 10-6m3/s=70.7L/min4.2.2 液壓缸行程 S 的設(shè)計計算用歐拉公式確定活塞桿的最大允許設(shè)計長度 Lk2192.4D2Lk=（4-9 ）D1 PD柱塞直徑 50mmD1 鋼筒內(nèi)徑 60mmP 工作壓力 15.7MPaLk192.4 50260 15.71922.4mm對于一端剛性固定，一端自由的液壓缸的計算長度 LL=Lk 961.2m m24-10)計算許用行程 S1S L 480.6mm（4-11 ）2 由機(jī)械設(shè)計手冊取 S=600mm4.2.3 液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算4.2.3.1 缸筒壁厚的計算35 號鋼，擁對于中高壓系統(tǒng)，液壓缸缸筒厚度一般按

31、厚壁筒計算。缸筒材料采用第 15 頁 共 33 頁多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計有良好的塑性和適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，缸筒厚度按第四強(qiáng)度理論計算：4-12)D121.73Pr 缸底厚度 mm第 16 頁 共 33 頁缸筒壁厚 mmD1 缸筒內(nèi)徑 60mm液壓缸許用應(yīng)力 MPa， = b n4-13)b 缸體材料的抗拉強(qiáng)度，根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊 單行本-液壓傳動表 20-6-7 ，可知 35 號鋼的抗拉強(qiáng)度為 b =540MPa安全系數(shù)， n=3.5 5，一般取 n=5 故 =540 108MPa5Pr 實 驗 壓 力 ， 由 于 液 壓 缸 的 工 作 壓 力 P 為 15.7MPa,Pr=1.25P,

32、即Pr=1.25 15.7 19.6MPa1086363 1 6.5mm ，取為 10mm2 108 1.73 19.64.2.3.2液壓缸外徑的計算2=D1+2 =60+2 10=80mm (4-14 )4.2.3.3液壓缸油口直徑的計算油口包括油口孔和油口連接螺紋，由于液壓系統(tǒng)的工作壓力P1=15.7Mpa，缸內(nèi)徑 D1=63m，m根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊 單行本 -液壓傳動表 20-6-25,15.7 ，25MPa 系列中，螺紋孔 EC=M27 2,進(jìn)出油口 EEmin=16mm。4.2.3.4 缸底厚度的計算選用平底油缸，材料為 35 號鋼，當(dāng)缸底無油孔時1 0.433D1 Pr4-15)多錘

33、頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計1 0.433 6319.610811.6mm4-16)液壓缸尾端用法蘭盤固定在破碎機(jī)上，連接螺栓 4 M16 45 , 法蘭盤厚度為 15mm，取尾端直徑 D3 為 140mm。4.2.3.5 柱塞的外端結(jié)構(gòu)設(shè)計柱塞的外端部與兩個液壓錘頭連接，帶動兩錘頭上升下落，為避免柱塞桿在工作中 產(chǎn)生偏心承載力，適應(yīng)液壓缸的安裝要求，提高其作用效率，選用大球頭為柱塞缸的外 端結(jié)構(gòu)，球頭直徑為 100mm，內(nèi)部寬高都為 60mm，球頭示意圖如下：4.2.3.6 柱塞的導(dǎo)向裝置柱塞缸前端蓋采用法蘭結(jié)構(gòu)，厚度為 20mm，該結(jié)構(gòu)能夠作為導(dǎo)向裝置使用，又由于 非金屬材料制造的導(dǎo)向環(huán)

34、價格便宜，更換方便，摩擦阻力小，低速啟動不爬行的特點， 故本次設(shè)計的導(dǎo)向裝置為端式加導(dǎo)向套的典型結(jié)構(gòu)形式。法拉厚度為 10mm，根據(jù)液壓傳動可選取前端蓋厚度為 20mm。4.2.3.7 液壓缸最小導(dǎo)向長度當(dāng)柱塞全部外伸時，以柱塞支承面中點到導(dǎo)向套滑動面中點的距離稱為最小導(dǎo)向長 度H若最小導(dǎo)向長度過短，將使缸因配合間隙引起初始撓度增大，影響液壓缸的工作性 能和穩(wěn)定性；反之，又勢必增加液壓缸的長度。因此，設(shè)計必須保證液壓缸有一定的導(dǎo) 向長度，一般缸的最小導(dǎo)向長度應(yīng)滿足第 17 頁 共 33 頁多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計SDH S D（ 4-17）20 2S 柱塞行程，為 600mmD 柱塞

35、直徑，為 50mm600 50H55mm ，取為 55mm20 24.2.3.8 液壓缸缸筒長度及導(dǎo)向套長度的計算液壓缸缸筒長度由所需要行程及結(jié)構(gòu)上的需要確定，即液壓缸缸筒長度=柱塞行程 +柱塞尾端長度 +柱塞缸導(dǎo)向長度 +柱塞密封長度 +其他長度由前面設(shè)計可知柱塞行程 S=600mm，柱塞尾端長度為 B=20mm，柱塞桿導(dǎo)向長度 H=55m，m 柱塞桿密封長度為 0，液壓缸沒有緩沖裝置，則其它長度為油缸尾蓋厚度 15mm 和端蓋厚度 20mm以及柱塞底部離油缸尾端的距離 40mm，故液壓缸缸筒長度L=600+55+40+20=715mm 導(dǎo)向套長度Bl1 =H- =55-10=45mm （4

36、-18 ）12液壓缸示意圖如下：圖 4-4 翼錘油缸示意圖4.3 選擇液壓泵的規(guī)格根據(jù)所算的結(jié)果，選取三聯(lián)齒輪泵作為液壓錘頭油缸的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，參照機(jī)械設(shè)計手冊表 23.5-5 ，可以選取榆次液壓件廠生產(chǎn)的 參數(shù)如下：排量 50 40 40ml/r最高壓力 25MPa最高轉(zhuǎn)速 2500r/minCB-Kp50/40/40 三聯(lián)齒輪泵， 具體性能額定壓力 20MPa額定轉(zhuǎn)速 2000r/min容積效率 91%第 18 頁 共 33 頁多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計三聯(lián)齒輪泵的額定排量為-3Qv1=50 200010-3=100L/min-3Qv2=40 2000 10 =80L/min確定液壓泵

37、的驅(qū)動效率：P=Ppqvpp4-19)Pp 液壓泵的最大工作壓力（ Pa）qvp 液壓泵的流量 m2/sp 液壓泵的總效率，參照機(jī)械設(shè)計手冊表 23.4-9 選取 p =0.65P225 106 100 10 30.65 6023. 08kw25 106 80 10 30.65 6018.46 kw4.4 行走馬達(dá)的選擇計算液壓馬達(dá)的排量，液壓馬達(dá)排量根據(jù)下式?jīng)Q定：Vm 6.28T（4-20 ）pm mT 液壓馬達(dá)的負(fù)載力矩pm 液壓馬達(dá)進(jìn)出口壓力差m 液壓馬達(dá)的機(jī)械效率，一般齒輪和柱塞馬達(dá)取0.9 0.95 ，葉片馬達(dá)取 0.8 0.9 ，此處選 0.92計算液壓馬達(dá)所需流量及液壓馬達(dá)的最大

38、流量qmaxvm nmaxvm 液壓馬達(dá)排量nmax 液壓馬達(dá)的最高轉(zhuǎn)速根據(jù)行走系統(tǒng)的動力需求，需要行走馬達(dá)扭矩為 1500Nm，選取 NJM-G2型低速大 馬力柱塞馬達(dá)，該馬達(dá)排量為 2ml/r ，額定壓力為 25MPa，最高壓力 31.5MPa，額定轉(zhuǎn)速第 19 頁 共 33 頁多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計63r/min ，最高轉(zhuǎn)速 75r/min ，額定轉(zhuǎn)矩 1810Nm,最高轉(zhuǎn)矩為 2255Nm,功率為 43.8kw，質(zhì)量為 345Kg4.5 液壓元件的選擇液壓閥是一種用壓力油操作的自動化元件，它受配壓閥壓力油的控制，通常與電池 閥組合使用，可用于遠(yuǎn)距離控制油路系統(tǒng)的通斷。根據(jù)不

39、同的目的，它可以分為壓力控 制閥，方向控制閥和流量控制閥。壓力控制閥按用途分為溢流閥，減壓閥和順序閥。（1）溢流閥：能控制液壓系統(tǒng)在達(dá)到調(diào)定壓力時保持恒定狀態(tài)。用于過載保護(hù)的溢 流閥稱我安全閥。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障，壓力升高到可能造成破壞時，閥口就會打開溢流， 以保證系統(tǒng)的安全。（2）減壓閥：能控制分支回路得到比主回路壓力低的穩(wěn)定壓力。減壓閥按它所控制 的壓力功能不同，又分為定值減壓閥（輸出壓力為恒定值）定差減壓閥（輸入與輸出 壓力差為定值）和定比減壓閥（輸入與輸出壓力間保持一定的比例） 。（3）順序閥：能使一個執(zhí)行元件（如液壓缸，液壓馬達(dá)等）動作以后，在按順序使 其執(zhí)行元件動作。流量控制閥的原理是

40、利用調(diào)節(jié)閥芯和閥體間的節(jié)流口面積和他它所產(chǎn)生的局部阻 力對流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而控制執(zhí)行元件的運動速度。流量控制閥按用途分為5 種。（1）節(jié)流閥：在調(diào)定節(jié)流口面積后，能使載荷壓力變化不打和運動均勻性要求不高 的執(zhí)行元件的運功速度基本上保持穩(wěn)定。（2）調(diào)速閥：在載荷壓力變化時，無論壓力如何變化，調(diào)速閥能保持通過節(jié)流閥流 量 不變，從而使執(zhí)行元件的運動穩(wěn)定。（3）分流閥：不論載荷大小，能使同一油源的兩個執(zhí)行元件得到相等流量的為等量 分流閥或同步閥；得到按比例分配流量的為比例分流閥。（4）集流閥：作用與分流閥相反，使流入集流閥的流量比例分配。（5）分流集流閥：兼具分流閥和集流閥兩種功能。方向控制閥按用途

41、分為單向閥和換向閥。單向閥：只允許流體在管道中單向接通， 反向即切斷。換向閥：改變不同管路間的通斷關(guān)系，根據(jù)閥芯在閥體中的工作位置分 為二位三位等；根據(jù)所控制的通道數(shù)分為兩通三通四通五通等；根據(jù)閥芯驅(qū) 動方式分為手動機(jī)動電動液動等。第 20 頁 共 33 頁多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計選擇液壓元件主要根據(jù)液壓元件的工作壓力和通過元件的流量。本系統(tǒng)工作壓力在20MPa 左右，所以液壓元件都選用中高壓元件。所選液壓元件的規(guī)格型號見表1。表 4-1 液壓元件表序號名稱選用規(guī)格生產(chǎn)商1單向閥CPT-06-40-50榆次油研液壓件廠2溢流閥ECT/G-06/10榆次液壓件廠3二位二通電磁閥DGS4

42、U-01榆次液壓件廠4二位二通電磁球閥WE105/G24N上海立新液壓件廠5二位二通液控閥YF30-E10B長江液壓件廠6壓力表KF3E/B上海液壓件二廠7吸濾器WU-63180黎明液壓有限公司8梭閥SYS-B10長江液壓件廠9多路換向閥DL-8長江液壓件廠10冷卻器2LQFW福建江南冷卻器廠11液位液溫計CYW-150黎明液壓有限公司4.6 管道尺寸的確定4.6.1 管道內(nèi)徑計算4-21)式中qv 通過管道內(nèi)的流量 m3/sv 管內(nèi)允許流速 m/s ，參照機(jī)械設(shè)計手冊表 23.4-10 選取 v =5m/s則 吸油管徑 dx19.6 mm壓油管徑 dy回油管徑 dh19.7 mm根據(jù) GB/

43、T2350-1993 選取標(biāo)準(zhǔn)的管徑 d x =20， d y =10， dh =20第 21 頁 共 33 頁多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計4.6.2 管道壁厚的計算管道壁厚計算公式為：pd24-22)式中 p 管道內(nèi)最高工作壓力（ Pa），此處取 18.5MPa d管道內(nèi)徑（ m）管道材料的許用應(yīng)力（ Pa），選取管道材料為 20 鋼，其許用應(yīng)力為100-110MPa, 此處取=105 10 6MPapd 15.7 20則 6 1.49mm2 2 105 106參照機(jī)械設(shè)計手冊表 23.9-2 選取 2mm4.7 油箱容積的確定設(shè)計油箱為矩形，油箱的容積計算公式為：v qp（4-23）

44、低壓系統(tǒng) =2-4 ，中壓系統(tǒng) =5-7，高壓系統(tǒng) =10-12qp 液壓泵的額定流量v 6 100 80 0.126 =1.08m3由機(jī)械設(shè)計手冊第四卷，選取油箱公稱容量為 1250L, 即為 1.25m3 一般情況下 油面的高度為油箱 h的 0.8 倍，與油箱直接接觸的表面算圈散熱面，與油不直接接觸的 表面算半散熱面，那么油箱的有效容積為：3v 0.8abh 1.25m3（4-24 ）假設(shè) a=b，則1.25h 2（ 4-25 ）0.8a2通過計算選取 a=1.2m，b=1.2m，h=1.1m，油箱示意圖如下：第 22 頁 共 33 頁多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計4.8 管接頭的選定

45、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優(yōu)點， 由于它的 O型密封圈裝在錐體上， 使密封有調(diào)節(jié)的可能， 密封更可靠。工作壓力在 34.5MPa 工作溫度為 -25+80攝氏度。在橡膠管的接頭處選用扣壓式膠管接頭， 安裝方便， 與鋼 絲編織膠管配套總成，適合在油溫為 -30 +80 攝氏度的環(huán)境工作。4.9 濾油器的選定在液壓系統(tǒng)中，不允許液壓油含有超過限制的固體顆粒和其它不溶性臟物。因為這 些雜質(zhì)可以使間隙表面劃傷，造成內(nèi)部泄露增加，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)和使油液進(jìn)一步惡化。 因此要采用濾油器對

46、油液進(jìn)行過濾，以保證油液質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。因此選用網(wǎng)式濾油器安 裝在泵吸油管上，這種濾油器壓力損失不超過 0.04 105 Mpa ，結(jié)構(gòu)簡單，流通能力大， 以滿足泵的流量，清洗方便。4.10 密封裝置的選定在液壓系統(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的 侵入，以保證系統(tǒng)建立起必要的壓力，使其能正常工作。密封裝置應(yīng)滿足在一定壓力第 23 頁 共 33 頁多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計濕度范圍內(nèi)具有良好的密封性能。密封裝置和運動件之間的摩擦力要小，摩擦系數(shù)要穩(wěn) 定，抗腐蝕能力強(qiáng)，不易老化，工作壽命長，耐腐蝕性好，磨損后在一定程度上能自動 補(bǔ)償，結(jié)構(gòu)簡單，使用維護(hù)方便，

47、價格低?；谝陨蠋c，在有相對運動且有摩擦的元 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增大，并能 自動補(bǔ)償磨損。在相對運動不嚴(yán)重或無相對摩擦的元件上用O型密封圈，其結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，密封性好，摩擦力小，安裝方便。第 24 頁 共 33 頁多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計5 液壓系統(tǒng)的性能驗算5.1 液壓裝置壓力損失系統(tǒng)壓力損失包括管路的沿程壓力損失p1，管路局部壓力損失 p2 和各類壓力損失 p3 ，總的壓力損失為：p p1p2p3（5-1 ）5.1.1 沿程壓力損失式中l(wèi)v2p1（5-2 ）2dl 管道的長度，此處管道長度為 6md管道內(nèi)徑，管道內(nèi)徑為

48、20mmv液流平均速度P沿程阻力系數(shù)液壓油密度，選用 20 號機(jī)械系統(tǒng)損耗油，正常運轉(zhuǎn)后的粘度v=27mm3/s ，油的 mi 密度是918Kg / m3沿程壓力損失，主要是液壓泵經(jīng)過油管到工作油缸進(jìn)油管路的壓力損失。此管約長5m，管道內(nèi)徑為 20mm，工作哦時通過的流量為 70.7L/min ，即為 1.2L/s 。 所以油在管道中的實際流速為：qv41.2 10 33.14 202 10 643.8m/ svd e=v3.8 20 10 32.7 10 52815 23005-4)5-3)油在管路中呈紊流狀態(tài)，其沿程阻力系數(shù)為：第 25 頁 共 33 頁多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計按

49、式p10.31640.25Re0.255-5)lv22d5-6)2p19922 0.02 2 1060.3164 5 3.82 918 0.52MPa5.1.2 局部壓力損失p2 ，以及通局部壓力損失包括通過管路中折管和管接頭等處的管路局部壓力損失 過控制閥的局部壓力損失 p3 。其中管路局部壓力損失相對來說小得多。故主要計算通 過控制閥的局部壓力損失。 從齒輪泵出口到工作油缸入口之間只要經(jīng)過一個單向閥，單向閥的最大流量為 60L/min ，額定壓力損失為 0.4MPa 。通過各閥的局部壓力損失之和為：25-7)p3= v2局部阻力系數(shù)，這里取為 0.4 p3 =0.256MPa由以上計算結(jié)果

50、可求得油缸工作時總的壓力損失為：P 0.52 0.4 0.256 1.2MPa由計算結(jié)果看，泵的實際出口壓力距泵的額定壓力還有一定的壓力裕度，所以泵的 選取時合適的。在整個工作過程中，工作壓力時不斷變化的，工作油缸的進(jìn)口壓力也隨之由小到 打的變化，當(dāng)工作壓力到最大時，工作油缸的運動速度也是接近 0 的，壓力損失也隨之 越來越小。泵的實際出口壓力要比計算值小一些。綜合考慮各個工況的需要，確定系統(tǒng)的最高工作壓力為25MPa。也就是溢流閥的調(diào)定壓力。5.2 液壓系統(tǒng)發(fā)熱溫升計算5.2.1 計算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱效率第 26 頁 共 33 頁多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計液壓系統(tǒng)工作時，除執(zhí)行元件驅(qū)動

51、外載荷輸出有效功率外，液壓系統(tǒng)的其余功率損失全部轉(zhuǎn)化為熱量，使油溫升高。液壓系統(tǒng)的功率損失主要有以下幾種形式：（ 1） 液壓泵的功率損失5-8)Ph1 T1Pri (1pi)tiTt i 1Tt 工作循環(huán)周期投入液壓泵的臺數(shù)ri 液壓泵的輸入功率pi 各臺液壓泵的總功率Ph1 12=20.1MP ati 第 i 臺液壓泵的工作時間40 (1 0.92) 1.5 6 50 (1 0.92) 1.5 2 43.8 (1 0.92) 1.52）液壓執(zhí)行元件的功率損失Ph2T1Prj (1pj)tjTt j 15-9)M 液壓執(zhí)行元件的數(shù)量Prj 液壓執(zhí)行元件的輸入功率j 液壓執(zhí)行元件的功率t j 第

52、 j 個執(zhí)行元件的工作時間1Ph2 1.5 40 0.1 8 24kw23）溢流閥流量損失Ph3 Py qvy（5-10 ）Py 溢流閥的調(diào)整壓力qvy 經(jīng)溢流閥回油箱的流量Ph3 25 0.12 2.4kw4）油液流經(jīng)閥或管路的功率損失第 27 頁 共 33 頁多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計Ph4 Pqv（5-11 ）P 通過閥或管路的壓力損失qv 通過發(fā)或管路的流量Ph4 1.256 50=62.8kw由以上各式溝成整個系統(tǒng)的功率損失，即液壓系統(tǒng)發(fā)熱功率Phr Ph1 Ph2 Ph3 Ph4（5-12 ）=20.1+24+2.4+62.8=109.1kw 該式使用于回路比較簡單的液壓系

53、統(tǒng)。5.2.2 計算液壓系統(tǒng)的散熱功率 液壓系統(tǒng)的主要散熱渠道就是油箱表面，但是如果系統(tǒng)外接管比較長，而且用式Phr Ph1 Ph2 Ph3 Ph4 計算發(fā)熱功率時，也應(yīng)考慮管路表面散熱。Phe （K1A1 K2A2 ） T（5-13 ）K1 油箱的散熱系數(shù)，取為 1.5K2 油管的散熱系數(shù)，取為 25A1 A2分別為油箱油管的散熱面積T 油溫與環(huán)境溫度之差前面已經(jīng)計算得油箱的有效容積為 1.25m3，取 a=1.2 m ，b=1.2 m ， h=1.1mA1=1.8h （a+b）+1.5ab（5-14）= 1.8 0.8 （1.2 1.2） 1.5 1.1=5.12m 3油箱的散熱功率為：P

54、hc Kt At T（5-15 ）Kt 油箱散熱系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計手冊表 23.4-12 ， Kt 取 15T 油溫與環(huán)境溫差，取 T =35 CPhc=15 5.12 35 2.73kw Phr 109.1kw由此可見，油箱的散熱遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了系統(tǒng)的散熱要求，管路散熱極小，所以需要另第 28 頁 共 33 頁多錘頭破碎機(jī)液壓系統(tǒng)及液壓裝置設(shè)計5.2.3 冷卻器所需冷卻面積的計算冷卻面積為：A=PhrPhc（5-17）K tmK傳熱系數(shù)，用管冷卻器時，取 K=150tm平均溫升外設(shè)置冷卻器。tm=T1 T22t1 t225-18)取油進(jìn)入冷卻器的溫度為 T1=60C,油流出冷卻器的溫度 T2=50C，冷卻器水入口溫度 t 1=25C，