1、矿石铲运机液压系统设计【摘要】液压技术自 18 世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，已有 300 年的历史了，但其真正的发展只是在第二次世界大战后 50 余年的时间内，战后液压技术迅速向民用工业，在机床，工程机械，农业机械，汽车等行业中逐步推广。本世纪 60 年代以来，随着原子能，空间技术，计算机技术的发展，液压技术得到了很大的发展，并渗透到各个工业领域中去。当前液压技术正向高压，高速，大功率，高效，低噪音，经久耐用，高度集成化的方向发展。铲 运 机 是 一 种 能 综 合 完 成 挖 土 、 运 土 、 卸 土 、 填 筑 、 整 平 的 机 械 。 按 行 走 机 构 的 不 同 可 分
2、 为 拖式 铲 运 机 和 自 行 式 铲 运 机 。 按 铲 运 机 的 操 作 系 统 的 不 同 ， 又 可 分 为 液 压 式 和 索 式 铲 运 机 。 铲 运 机 操 作灵 活 ， 不 受 地 形 限 制 ， 不 需 特 设 道 路 ， 生 产 效 率 高 。 关 键 词：液压技术 原子能 铲运机Abstract：Hydraulic technology from the late 18th century England made the worlds first hydraulic press date, more than 300 years of history, but
3、its real development only after the Second World War more than 50 years after the war Hydraulic Technology rapidly to the civilian industry, in machine tools, engineering machinery, agricultural machinery, and automobile industries in stages. Since the 60s of this century, with the atomic energy, sp
4、ace technology, computer technology, hydraulic technology is a great deal of development and to penetrate into the field of various industrial go. Current technology are high-pressure hydraulic, high-speed, high power, high efficiency, low noise, durable, highly integrated direction. Scraper General
5、 are able to complete the excavation of a transported soil, dumping, filling, leveling machine. By walking mechanism can be divided into different scraper towed and self-propelled scraper. By scraper different operating systems, can be divided into hydraulic and cable-type scraper. Flexible scraper
6、operation, free from topographical constraints, without ad hoc road, production and high efficiency.Key words: Hydraulic pressure technology Atomic energy carry-scraper目 录1.引言1.1 液压传动的早期运用 1.2 液压传动的应用范围的基本原理1.3 液压系统的组成2.液压系统的发展现状2.1 液压系统的发展趋势 3.液压传动系统的应用3.1.液压原理定义3.1.4 液压系统分类3.2.液压技术特点3.3.液压技术的用途4.液
7、压系统的设计步骤和设计要求4.1 液压系统的设计步骤和设计要求4.1.1 设计步骤4.1.2 明确设计要求5.万能外圆磨床液压系统工作原理及特点 5.1 万能外圆磨床液压系统工作原理5.2 万能外圆磨床液压系统的特点6. .制定基本方案和绘制液压系统图6.1 制定基本方案6.2 绘制液压系统图7.万能外圆磨床液压元件的选择与专用件设计7.1 液压泵的选择7.2 液压阀的选择7.3 蓄能器的选择7.4 管道尺寸的选择7.5 油箱容量的选择7.6 选择阀类元件及辅助元件结束语谢辞参考文献1 引言中国是世界装载机产销大国，装载机行业一直由国人主导，占有非常可观的市场份额。我国基础建设投资的持续高速增
8、长，扩大了工程机械的市场需求量，促进了我国装载机行业的发展。又加上市场竞争的影响，我国装载机市场表现出持续而快速的增长步伐。然而，面临国家信货政策紧缩与钢材等原材料价格上涨等问题，装载机行业受到了很大冲击。本报告分析研究了我国装载机市场的发展现状与趋势，深入了解装载机行业，客观分析市场发展存在问题，并提出一定建议，对我国装载机市场的认识和把握有一定的帮助。1.1 液压传动技术的发展概况：液压传动相对于机械传动来说，是一门发展较晚的技术。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 年代它才较普遍地用于起重机、机床及工程机械。在第二次世界
9、大战期间，由于战争需要，出现了由响应迅速、精度高的液压控制机构所装备的各种军事武器。第二次世界大战结束后，战后液压技术迅速转向民用工业，液压技术不断应用于各种自动机及自动生产线，从而使它在机械制造、工程机械、农业机械、汽车制造等行业得到推广应用。20 世纪 60 年代以来，液压技术随着原子能、空间技术、计算机技术的发展而迅速发展，并渗透到各个工业领域中。液压技术开始向高速、高压、大功率、高效率、低噪声、经久耐用、高度集成化的方向发展。同时，新型液压元件和液压系统的计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助测试(CAT)、计算机直接控制(CDC)、机电一体化技术、可靠性技术等方面也是当前液压传动及控制
10、技术发展和研究的方向。我国的液压工业开始于 20 世纪 50 年代，最初只应用于机床和锻压设备上，后来又用于拖拉机和工程机械。现在，我国的液压元件随着从国外引进一些液压元件、生产技术以及进行自行设计，现已形成了系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。尽管如此，我国的液压元件与国外先进的同类产品相比，在性能上，在种类上、在规格上仍存在着较大的差距。我国已瞄准世界发展主流的液压元件系列型谱，有计划地引进、消化、吸收国外最先进的液压技术和产品，大力开展产品国产化工作。我国的液压技术在 21 世纪必将获得更快的发展。装载机产品概况 装载机是一种广泛应用于公路、铁路、港口、码头、煤炭、矿山、水利、国防
11、等工程和城市建设等场所的铲土运输机械。其主要功能是对土壤、砂石、石灰、煤炭等散状物料进行铲装及短距离运输作业，也可对矿石、硬土等作轻度铲挖作业。换装不同的辅助工作装置还可进行推土、起重和其他物料如木材的装卸作业。在道路，特别是在高等级公路施工中，装载机用于路基工程的填挖、沥青混合料和水泥混凝土料场的集料与装料等作业。此外还可进行推运土壤、刮平地面和牵引其他机械等作业。由于装载机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点，因此它成为工程建设中土石方施工的主要机种之一。 我国装载机行业起步于 50 年代末。1958 年，上海港口机械厂首先测绘并试制了 67kw（90hp） 、斗容量为1m3
12、的装载机。这是我国自己制造的第一台装载机。该机采用单桥驱动、滑动齿轮变速。1964 年，天津工程机械研究所和厦门工程机械厂测绘并试制了功率为 100.57kw（135hp）斗容量为 1.7m3 的 z435 型装载机。1962 年国外出现铰接式装载机后,天津工程机械化研究所与天津交通局于 1965 年联合设计了 z425型铰接式装载机。 柳州工程机械厂和天津工程机械研究所合作，在参考国外样机的基础上，于 1970 年设计试制了功率为163.9kw(220hp)、斗容量为 3m3 的 zl50 型装载机。zl50 型装载机经过几年的实践考核，证明性能良好、结构先进，为后来我国 zl 系列装载机的
13、发展奠定了基础。通过近 40 年的发展，我国装载机从无到有，产品种类及产量均有较大幅度的提高，已经形成独立的系列产品和行业门类。我国生产的装载机以 zl 系列为主。 近年来，随着引进国外技术的增加，出现了许多新型。如 wa4701 为引进日本小松公司装载机原机型号，fl460 为引进日本古河矿业公司装载机原机型号，kld85z 和 kld95z 为引进日本川崎重工装载机原机型号，等等。 装载机是工程机械中发展最快、产销量及市场需求最大的机种之一。国民经济的发展与国家基建规模及资金投入的增大，促进了我国装载机行业的迅速发展。生产企业由 1980 年的 20 家增至现在的 100 余家，初步形成了
14、规格为 0.810t 约 19 个型号的系列产品，并已成为工程机械主力机种。1 .3 液 压 系 统的我国装载机市场现状分析 在我国工程机械行业市场中，装载机市场是一个发展最为成熟，也是一个发展最为与众不同的分支市场，其市场销量最大，但利润却是最低，而市场销量又一直保持持续的增长走势。特别是在 2000 年装载机市场爆发价格战以来，市场销量呈现出几何倍数增长。2006 年中国装载机行业全行业总销售量为 13 万台左右，比 2005 年的 11 万台，增长了 15.3%，净增了 17266 台，其净增量超过了中国装载机行业“八五” 以前任何一年的总销售量。2007 年以来，中国装载机行业的发展乐
15、观中充满曲折，市场需求先扬后抑，总体而言，仍创出同期历史最高水平，市场销量直逼 16 万台大关，市场销量比 2000 年扩大了 8 倍多。液 压 系 统 的 组 成液 压 系 统 主 要 由 ： 动 力 元 件 （ 油 泵 ） 、 执 行 元 件 （ 油 缸 或 液 压 马 达 ） 、 控 制 元 件 （ 各种 阀 ） 、 辅 助 元 件 和 工 作 介 质 等 五 部 分 组 成 。1、 动 力 元 件 （ 油 泵 ） 它 的 作 用 是 把 液 体 利 用 原 动 机 的 机 械 能 转 换 成 液 压 力 能 ； 是液 压 传 动 中 的 动 力 部 分 。 2、 执 行 元 件 （ 油
16、 缸 、 液 压 马 达 ） 它 是 将 液 体 的 液 压 能 转 换 成 机 械 能 。 其 中 ， 油 缸做 直 线 运 动 ， 马 达 做 旋 转 运 动 。 3、 控 制 元 件 包 括 压 力 阀 、 流 量 阀 和 方 向 阀 等 。 它 们 的 作 用 是 根 据 需 要 无 级 调 节 液 动 机的 速 度 ， 并 对 液 压 系 统 中 工 作 液 体 的 压 力 、 流 量 和 流 向 进 行 调 节 控 制 。 4、 辅 助 元 件 除 上 述 三 部 分 以 外 的 其 它 元 件 ， 包 括 压 力 表 、 滤 油 器 、 蓄 能 装 置 、 冷 却器 、 管 件
17、及 油 箱 等 ， 它 们 同 样 十 分 重 要 。 5、 工 作 介 质 工 作 介 质 是 指 各 类 液 压 传 动 中 的 液 压 油 或 乳 化 液 ， 它 经 过 油 泵 和 液 动 机实 现 能 量 转 换液压传动的发展概况液压传动是一门新的学科，虽然从 17 世纪中叶帕斯卡提出静压传动原理，18 世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，液压传动技术已有二、三百年的历史。但直到 20 世纪 30 年代它才较普遍地用于起重机、机床及工程机械。在第二次世界大战期间，由于战争需要，出现了由响应迅速、精度高的液压控制机构所装备的各种军事武器。第二次世界大战结束后，战后液压技术迅速转向民用
18、工业，液压技术不断应用于各种自动机及自动生产线。本世纪 60 年代以后，液压技术随着原子能、空间技术、计算机技术的发展而迅速发展。因此，液压传动真正的发展也只是近三四十年的事。当前液压技术正向迅速、高压、大功率、高效、低噪声、经久耐用、高度集成化的方向发展。同时，新型液压元件和液压系统的计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助测试(CAT)、计算机直接控制(CDC) 、机电一体化技术、可靠性技术等方面也是当前液压传动及控制技术发展和研究的方向。我国的液压技术最初应用于机床和锻压设备上，后来又用于拖拉机和工程机械。现在，我国的液压元件随着从国外引进一些液压元件、生产技术以及进行自行设计，现已形成了系
19、列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用2.1 液 压 系 统 的 发 展 趋 势社 会 需 求 永 远 是 推 动 技 术 发 展 的 动 力 ， 降 低 能 耗 ， 提 高 效 率 ， 适 应 环 保 需 求 ， 机 电 一体 化 ， 高 可 靠 性 等 是 液 压 气 动 技 术 继 续 努 力 的 永 恒 目 标 ， 也 是 液 压 气 动 产 品 参 与 市 场 竞 争是 否 取 胜 的 关 键 。 -由 于 液 压 技 术 广 泛 应 用 了 高 技 术 成 果 ， 如 自 动 控 制 技 术 、 计 算 机 技 术 、 微 电 子 技 术 、磨 擦 磨 损 技 术 、 可 靠 性
20、技 术 及 新 工 艺 和 新 材 料 ， 使 传 统 技 术 有 了 新 的 发 展 ， 也 使 液 压 系 统和 元 件 的 质 量 、 水 平 有 一 定 的 提 高 。 尽 管 如 此 ， 走 向 二 十 一 世 纪 的 液 压 技 术 不 可 能 有 惊 人的 技 术 突 破 ， 应 当 主 要 靠 现 有 技 术 的 改 进 和 扩 展 ， 不 断 扩 大 其 应 用 领 域 以 满 足 未 来 的 要 求 。综 合 国 内 外 专 家 的 意 见 ， 其 主 要 的 发 展 趋 势 将 集 中 在 以 下 几 个 方 面 ： 1 减 少 能 耗 ,充 分 利 用 能 量 -液 压
21、 技 术 在 将 机 械 能 转 换 成 压 力 能 及 反 转 换 方 面 ， 已 取 得 很 大 进 展 ， 但 一 直 存 在 能 量损 耗 ， 主 要 反 映 在 系 统 的 容 积 损 失 和 机 械 损 失 上 。 如 果 全 部 压 力 能 都 能 得 到 充 分 利 用 ， 则将 使 能 量 转 换 过 程 的 效 率 得 到 显 著 提 高 。 为 减 少 压 力 能 的 损 失 ， 必 须 解 决 下 面 几 个 问 题 ： 减 少 元 件 和 系 统 的 内 部 压 力 损 失 ， 以 减 少 功 率 损 失 。 主 要 表 现 在 改 进 元 件 内 部 流 道 的 压
22、力 损 失 ,采 用 集 成 化 回 路 和 铸 造 流 道 ,可 减 少 管 道 损 失 ,同 时 还 可 减 少 漏 油 损 失 。 减 少 或 消 除 系 统 的 节 流 损 失 ， 尽 量 减 少 非 安 全 需 要 的 溢 流 量 ， 避 免 采 用 节 流 系 统 来 调 节流 量 和 压 力 。 采 用 静 压 技 术 ， 新 型 密 封 材 料 ， 减 少 磨 擦 损 失 。 发 展 小 型 化 、 轻 量 化 、 复 合 化 、 广 泛 发 展 3 通 径 、 4 通 径 电 磁 阀 以 及 低 功 率 电 磁 阀 。 改 善 液 压 系 统 性 能 ， 采 用 负 荷 传
23、感 系 统 ， 二 次 调 节 系 统 和 采 用 蓄 能 器 回 路 。 为 及 时 维 护 液 压 系 统 ， 防 止 污 染 对 系 统 寿 命 和 可 靠 性 造 成 影 响 ， 必 须 发 展 新 的 污 染 检 测方 法 ， 对 污 染 进 行 在 线 测 量 ， 要 及 时 调 整 ， 不 允 许 滞 后 ， 以 免 由 于 处 理 不 及 时 而 造 成 损 失 。液 压 元 件 将 向 高 性 能 、 高 质 量 、 高 可 靠 性 、 系 统 成 套 方 向 发 展 ； 向 低 能 耗 、 低 噪 声 、振 动 、 无 泄 漏 以 及 污 染 控 制 、 应 用 水 基 介
24、 质 等 适 应 环 保 要 求 方 向 发 展 ； 开 发 高 集 成 化 高 功率 密 度 、 智 能 化 、 机 电 一 体 化 以 及 轻 小 型 微 型 液 压 元 件 ； 积 极 采 用 新 工 艺 、 新 材 料 和 电 子 、传 感 等 高 新 技 术 。 -液 力 偶 合 器 向 高 速 大 功 率 和 集 成 化 的 液 力 传 动 装 置 发 展 ， 开 发 水 介 质 调 速 型 液 力 偶 合器 和 向 汽 车 应 用 领 域 发 展 ， 开 发 液 力 减 速 器 ， 提 高 产 品 可 靠 性 和 平 均 无 故 障 工 作 时 间 ； 液力 变 矩 器 要 开
25、发 大 功 率 的 产 品 ， 提 高 零 部 件 的 制 造 工 艺 技 术 ， 提 高 可 靠 性 ， 推 广 计 算 机 辅助 技 术 ， 开 发 液 力 变 矩 器 与 动 力 换 档 变 速 箱 配 套 使 用 技 术 ； 液 粘 调 速 离 合 器 应 提 高 产 品 质量 ， 形 成 批 量 ， 向 大 功 率 和 高 转 速 方 向 发 展 。液压传动系统的主要优点液压传动之所以能得到广泛的应用，是由于它与机械传动、电气传动相比具有以下的主要优点：(1)由于液压传动是油管连接，所以借助油管的连接可以方便灵活地布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用
26、液压传动来驱动，以克服长驱动轴效率低的缺点。由于液压缸的推力很大，又加之极易布置，在挖掘机等重型工程机械上，已基本取代了老式的机械传动，不仅操作方便，而且外形美观大方。(2)液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。例如，相同功率液压马达的体积为电动机的 12%13%。液压泵和液压马达单位功率的重量指标，目前是发电机和电动机的十分之一，液压泵和液压马达可小至 0.0025N/W(牛/瓦),发电机和电动机则约为 0.03N/W。(3)可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达，可以实现无级调速，调速范围可达 12000，并可在液压装置运行的过程中进行调速。(4)传递运动均匀平稳，负载变化时
27、速度较稳定。正因为此特点，金属切削机床中的磨床传动现在几乎都采用液压传动。(5)液压装置易于实现过载保护借助于设置溢流阀等，同时液压件能自行润滑，因此使用寿命长。(6)液压传动容易实现自动化借助于各种控制阀，特别是采用液压控制和电气控制结合使用时，能很容易地实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。(7)液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广度 。1.3.2 液压传动系统的主要缺点(1)液压系统中的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使得液压传动不能保证严格的传动比。(2)液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体粘性变化，引起运动特性的变化，使得工作的稳定性受到影
28、响，所以它不宜在温度变化很大的环境条件下工作。(3)为了减少泄漏，以及为了满足某些性能上的要求，液压元件的配合件制造精度要求较高，加工工艺较复杂。(4)液压传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。(5)液压系统发生故障不易检查和排除。总之，液压传动的优点是主要的，随着设计制造和使用水平的不断提高，有些缺点正在逐步加以克服。液压传动有着广泛的发展前景。3.液压传动的定义及工作原理3.1 液压传动的定义及工作原理一、定义 一部完整的机器由原动机部分、传动机构及控制部分、工作机部分（含辅助装置）组成。原动机包括电动机、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
29、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变化较宽，以及性能的要求，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。一切机械都有其相应的传动机构借助于它达到对动力的传递和控制的目的。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。3.1.1 液 压 系 统 分 类 ：液 压 元
30、件 从 机 能 上 可 以 大 致 分 为 ：1 、 把 机 械 能 变 换 为 液 体 （ 主 要 是 油 ） 能 量 （ 主 要 是 压 力 能 ） 的 液 压 泵 ；2 、 调 节 、 控 制 压 力 能 的 液 压 控 制 阀 ；3、 把 压 力 能 转 换 为 机 械 能 的 液 压 执 行 器 （ 液 压 马 达 、 液 压 缸 、 液 压 摆 动 马 达 ） ；4 、 传 递 压 力 能 和 液 体 本 身 调 整 所 必 需 的 液 压 辅 件 。3.2 1.3.3 液压传动系统的主要应用驱动机械运动的机构以及各种传动和操纵装置有多种形式。根据所用的部件和零件，可分为机械的、电
31、气的、气动的、液压的传动装置。经常还将不同的形式组合起来运用四位一体。由于液压传动具有很多优点，使这种新技术发展得很快。液压传动应用于金属切削机床也不过四五十年的历史。航空工业在 1930 年以后才开始采用。特别是最近二三十年以来液压技术在各种工业中的应用越来越广泛。在机床上，液压传动常应用在以下的一些装置中：1.进给运动传动装置磨床砂轮架和工作台的进给运动大部分采用液压传动；车床、六角车床、自动车床的刀架或转塔刀架；铣床、刨床、组合机床的工作台等的进给运动也都采用液压传动。这些部件有的要求快速移动，有的要求慢速移动。有的则既要求快速移动，也要求慢速移动。这些运动多半要求有较大的调速范围，要求
32、在工作中无级调速；有的要求持续进给，有的要求间歇进给；有的要求在负载变化下速度恒定，有的要求有良好的换向性能等等。所有这些要求都是可以用液压传动来实现的。2.往复主体运动传动装置龙门刨床的工作台、牛头刨床或插床的滑枕，由于要求作高速往复直线运动，并且要求换向冲击小、换向时间短、能耗低，因此都可以采用液压传动。 3.仿形装置车床、铣床、刨床上的仿形加工可以采用液压伺服系统来完成。 其精度可达 0.010.02mm 。此外，磨床上的成形砂轮修正装置亦可采用这种系统。4.辅助装置机床上的夹紧装置、齿轮箱变速操纵装置、丝杆螺母间隙消除装置、垂直移动部件平衡装置、分度装置、工件和刀具装卸装置、工件输送装
33、置等，采用液压传动后，有利于简化机床结构，提高机床自动化程度。5.静压支承重型机床、高速机床、高精度机床上的轴承、导轨、丝杠螺母机构等处采用液体静压支承后，可以提高工作平稳性和运动精度。液压传动在其他机械工业部门的应用情况见表 1-1 所示。表 1-1 液压传动在各类机械行业中的应用实例行业名称 应用场所举例工程机械 挖掘机、装载机、推土机、压路机、铲运机等起重运输机械 汽车吊、港口龙门吊、叉车、装卸机械、皮带运输机等矿山机械 凿岩机、开掘机、开采机、破碎机、提升机、液压支架等建筑机械 打桩机、液压千斤顶、平地机等农业机械 联合收割机、拖拉机、农具悬挂系统等冶金机械 电炉炉顶及电极升降机、轧钢
34、机、压力机等轻工机械 打包机、注塑机、校直机、橡胶硫化机、造纸机等汽车工业 自卸式汽车、平板车、高空作业车、汽车中的转向器、减振器等智能机械 折臂式小汽车装卸器、数字式体育锻炼机、模拟驾驶舱、机器人等3.3 液 压 技 术 的 用 途液 压 技 术 的 特 性 适 合 各 种 机 械 和 设 备 的 自 动 化 、 高 性 能 、 大 容 量 、 体 积 小 、 重 量 轻 等方 面 的 要 求 。 所 以 虽 然 它 是 一 门 比 较 新 的 技 术 分 支 ， 但 是 在 主 动 力 的 传 递 机 构 、 辅 机 的操 作 机 构 或 作 业 自 动 化 控 制 机 构 等 方 面 广
35、 泛 应 用 。液压传动的工作介质液压油是液压传动系统中的传动介质，而且还对液压装置的机构、零件起这润滑、冷却和防锈作用。液压介质的性能对液压系统的工作状态有很大影响，液压传动系统的压力、温度和流速在很大的范围内变化，因此液压油的质量优劣直接影响液压系统的工作性能。故此，合理的选用液压油也是很重要的。液压油的选用正确而合理地选用液压油，乃是保证液压设备高效率正常运转的前提。选用液压油时，可根据液压元件生产厂样本和说明书所推荐的品种号数来选用液压油，或者根据液压系统的工作压力、工作温度、液压元件种类及经济性等因素全面考虑，一般是先确定适用的粘度范围，再选择合适的液压油品种。同时还要考虑液压系统工
36、作条件的特殊要求，如在寒冷地区工作的系统则要求油的粘度指数高、低温流动性好、凝固点低；伺服系统则要求油质纯、压缩性小；高压系统则要求油液抗磨性好。在选用液压油时，粘度是一个重要的参数。粘度的高低将影响运动部件的润滑、缝隙的泄漏以及流动时的压力损失、系统的发热温升等。所以，在环境温度较高，工作压力高或运动速度较低时，为减少泄漏，应选用粘度较高的液压油，否则相反。液压油的牌号(即数字)表示在 40下油液运动粘度的平均值(单位为 cSt)。原名内为过去的牌号，其中的数字表示在 50时油液运动粘度的平均值。但是总的来说，应尽量选用较好的液压油，虽然初始成本要高些，但由于优质油使用寿命长，对元件损害小，
37、所以从整个使用周期看，其经济性要比选用劣质油好些。4 制定基本方案和绘制液压系统图4.1 液 压 系 统 的 设 计 步 骤 与 设 计 要 求液 压 传 动 系 统 是 液 压 机 械 的 一 个 组 成 部 分 ， 液 压 传 动 系 统 的 设 计 要 同 主 机 的 总 体 设 计 同 时进 行 。 着 手 设 计 时 ， 必 须 从 实 际 情 况 出 发 ， 有 机 地 结 合 各 种 传 动 形 式 ， 充 分 发 挥 液 压 传 动的 优 点 ， 力 求 设 计 出 结 构 简 单 、 工 作 可 靠 、 成 本 低 、 效 率 高 、 操 作 简 单 、 维 修 方 便 的
38、液 压传 动 系 统 。4.1.1 设 计 步 骤液 压 系 统 的 设 计 步 骤 并 无 严 格 的 顺 序 ， 各 步 骤 间 往 往 要 相 互 穿 插 进 行 。 一 般 来 说 ，在 明 确 设 计 要 求 之 后 ， 大 致 按 如 下 步 骤 进 行 。1） 确 定 液 压 执 行 元 件 的 形 式 ；2） 进 行 工 况 分 析 ， 确 定 系 统 的 主 要 参 数 ；3） 制 定 基 本 方 案 ， 拟 定 液 压 系 统 原 理 图 ；4） 选 择 液 压 元 件 ；5） 液 压 系 统 的 性 能 验 算 ；4.1.2 明 确 设 计 要 求设 计 要 求 是 进
39、行 每 项 工 程 设 计 的 依 据 。 在 制 定 基 本 方 案 并 进 一 步 着 手 液 压 系 统 各部 分 设 计 之 前 ， 必 须 把 设 计 要 求 以 及 与 该 设 计 内 容 有 关 的 其 他 方 面 了 解 清 楚 。1） 主 机 的 概 况 ： 用 途 、 性 能 、 工 艺 流 程 、 作 业 环 境 、 总 体 布 局 等 ；2） 液 压 系 统 要 完 成 哪 些 动 作 ， 动 作 顺 序 及 彼 此 联 锁 关 系 如 何 ；3） 液 压 驱 动 机 构 的 运 动 形 式 ， 运 动 速 度 ；4） 各 动 作 机 构 的 载 荷 大 小 及 其 性
40、 质 ；5） 对 调 速 范 围 、 运 动 平 稳 性 、 转 换 精 度 等 性 能 方 面 的 要 求 ；6） 自 动 化 程 序 、 操 作 控 制 方 式 的 要 求 ；7） 对 防 尘 、 防 爆 、 防 寒 、 噪 声 、 安 全 可 靠 性 的 要 求 ；8） 对 效 率 、 成 本 等 方 面 的 要 求 。5 矿石铲运机液压系统工作原理及特点5.1 铲 运 机 的 液 压 系 统 工 作 原 理CL7 型铲运机工作装置的液压系统，如图所示。齿轮泵 1 由动力输出箱带动。铲运斗升降油缸 8 和 9、斗门升降油缸14 和 15、斗门扒土油缸 12、斗门开闭油缸 13、卸土油缸
41、10 等 7 个工作油缸都可用手动多路阀 5 控制，其中的斗门升降油缸及扒土油缸因动作频繁，故增设了自动控制。CL7 型自行式铲运机工作装置液压系统1-油泵；2、3-溢流阀；4-电液切换阀；5-多路阀；6-缓冲器；7-电液换向阀；8、9-铲运斗升降油缸；10-卸土油缸；11、18-顺序阀；12-斗门扒土油缸；13-斗门启闭油缸；14、15-斗门升降油缸；16、19-压力继电器；17-同步器；20-油箱；21-滤油器；a、b、c-手动阀当油泵压力油先流经二位四通电液切换阀 4 而此阀不通电时，压力油进入手动三联多路阀 5。该阀三个手柄都处于中位时，压力油将流回油箱，形成卸荷回路。当手动阀 C 左
42、移时，压力油便进入顺序阀 11 和同步阀 17。由于顺序阀调定压力为 7MPa，所以压力油先经同上阀进入斗门扒土油缸的下端，使其活塞上移，斗门便收拢扒土，当斗门扒土油缸的活上移到顶，油压大于 7MPa 时，压力油顶开顺序阀并进入斗门升降油缸的下端，使其活塞上移并带动斗门上升。斗门上升到顶后将手动阀换向，压力油便先后进入斗门开闭油缸和斗门升降油缸的上端，由斗门升降油缸上端的进油要经过顺序阀 18，所以压力油先进入斗门开闭油缸的上端，其活塞下移使斗门开启。活塞下移到底后没缸上腔油压增高，油压大于2MPa 时油液便顶开斗门下降。因此，由于顺序阀的作用，手动阀每一次换向，斗门就可以完成扒土上升和开启下
43、降两个动作。铲运机装满一斗土需要扒土 5-6 次，手动阀需换向 10-12 次，造成驾驶员操作的频繁、紧张。为了改善铲运机的操作性能，液压系统中增加了电液换向 7 和压力继电器 16、19，使斗门运动自动控制。其工作原理是：当电液切换阀 4 激磁后，油泵输出的油液被切换到电液换向阀，向斗门开闭油缸、斗门升降油缸供油。油缸动作顺序与手动并控制的相同。斗门上升到顶时油压升高，压力继电器 16 动作，产生电信号，使电液换向阀 6 自动换向。反之，斗门下降到底后压力继电器 19动作，又产生一个电信号，电液换向阀 6 又自动换向。如此循环 5-6 次后自动停止。铲运斗的升降及卸土板的前后移动是由手动阀
44、a、b 控制：当电液切换阀不通电时，油泵输出的油液便进入手动多路阀5，操纵阀 a 使压力油进入铲运斗升降油缸可实现铲运斗升降；操纵阀 b 使压力油进入卸土油缸 10，可实现铲运机卸土和卸土板回位。回油均从多路阀 5 流回油箱。调换为了防止油泵过载，该液压系统中设有先导式大通径溢流阀 3，因为该阀灵敏度较低，所以又增设了小通径直动式溢流阀 2。为了减小电液换向阀换向时的压力脉冲，该液压系统中装有囊式缓冲器 6。考虑到斗门扒土负载不可能两侧相等，但又要求斗门扒土油缸活塞的伸缩在两侧负载不同时基本同步，所以装有同步阀 17。5.2 铲运机工作装置-转向枢架自行式铲运机的工作装置包括转向枢架、辕架、前
45、斗门或升运机械、铲运斗体及尾架等。转向枢架 自行式铲运机靠转向枢架连接牵引车和铲运斗。转向枢架一般通过一垂直铰与辕架相连，允许牵引车相对于辕架、铲运斗及后轴向左右各转一定的角度，以减小铲运机转变半径；转向枢架下部通过一纵向水平铰与牵引车相连，使牵引车可相对于辕架左右各摆一定角度，以保证铲运机在不平地面作业时全轮同时着地。另用限位块限制其摆量为15-20。如下图（a）所示，这种纵向单铰连接的缺点是横向稳定性差，因为当牵引车一侧轮胎落入凹处时 ，铲运斗经转向枢架作用到牵引车上的重力（垂直载荷）W 的横向分力 Wy 形成的力矩 Wx.H,使落在凹处的车轮加载、轮胎变形增加，而另一侧轮胎减载、轮胎变形
46、减小 ，因此使牵引车更加倾斜，如此恶性循环，直到与限位块相抵时为止。自行式铲运机转向枢架与牵引车连接的一另一种方式，是类似 WS16S-2 型铲运机采用的四杆机构，如下图（b）所示。当牵引车一侧车轮落入凹处时，转向枢架向另一侧横移，前轴所受铲运机重力的合力的作用到 P 点，使落在凹处的车轮荷重减少，另一侧车轮的荷重增加，使牵引车的倾斜程度减少，因此可提高铲运机在不平地面上作业及运行时的稳定性。结 束 语踉踉跄跄地忙碌了两个月，我的毕业设计课题也终将告一段落。点击运行，也基本达到预期的效果，虚荣的成就感在没人的时候也总会冒上心头。但由于能力和时间的关系，总是觉得有很多不尽人意的地方，譬如功能不全
47、、外观粗糙、底层代码的不合理数不胜数。可是，我又会有点自恋式地安慰自己：做一件事情，不必过于在乎最终的结果，可贵的是过程中的收获。以此语言来安抚我尚没平复的心。毕业设计，也许是我大学生涯交上的最后一个作业了。想籍次机会感谢四年以来给我帮助的所有老师、同学，你们的友谊是我人生的财富，是我生命中不可或缺的一部分。我的毕业指导老师#老师，虽然我们是在开始毕设时才认识，但她却能以一位长辈的风范来容谅我的无知和冲动，给我不厌其烦的指导。在此，特向她道声谢谢。大学生活即将匆匆忙忙地过去，但我却能无悔地说：“我曾经来过。 ”大学四年，但它给我的影响却不能用时间来衡量，这四年以来，经历过的所有事，所有人，都将是我以后生活回味的一部分，是我为人处事的指南针。就要离开学校，走上工作的岗位了，这是我人生历程的又一个起点，在这里祝福大学里跟我风雨同舟的朋友们，一路走好，未来总会是绚烂缤纷致谢 在我完成论文期间，得到了导师付颖老师的精心指导。付颖老师治学严谨，为我营造了一种良好的精神氛围，使我领会了基本的思考方式，掌握了通用的研究方法。其严以律己、宽以待人的崇高风范、平易近人的人格魅力令我倍感温馨。我无法用准确生动的语言来淋漓尽致地描述自己的真实感受，只好将
