1、齐齐哈尔工程学院毕业设计(论文)I摘 要如今,机械行业的发展进入了新的阶段,智能化、规范化成为重要的发展方向,为经济的发展做出了巨大的贡献.国家政府对城市绿化的重视程度逐年增加,人力已经远远不能满足清洁要求,不仅耗费时间久,还容易产生劳动疲劳,非常影响工作进度,因此本次设计的小型垃圾清扫车很有意义,会为以后的生产生活带来许多的方便之处,其结构简单,利于后续的大规模生产,操作容易,能够使清洁人员减少熟悉的时间,需要投入的经济成本非常少,能耗低、效率高。在本次论文中,主要针对垃圾清扫车的设计背景、技术水平、机械工艺加工规程、基本参数、方向控制装置、各组成零件和材质进行了全面的了解与创新设计。在传统
2、垃圾清扫的基础上进行了改进和人研发,使其更加符合消费者的要求,在实际工作的情况下能够取得更好的使用效果,并且结合自身所学知识,将该设备的整体结构设计图画出便各个尺寸的确定。关键词: 小型垃圾清扫车;液压系统设计;系统方案比较;参数计算 全套图纸加 153893706齐齐哈尔工程学院毕业设计(论文)IIAbstractToday, the development of mechanical industry has entered a new stage, the development direction of intelligent, standardization becomes impo
3、rtant, made great contributions to the development of the economy. The national governments emphasis on urban greening degree increase year by year, the human has gone far can not meet the requirements of clean, not only time-consuming for a long time, also easy to produce labor fatigue, very affect
4、 the work progress, so the design of small garbage sweeper is meaningful for future production and life bring a lot of convenient, it has simple structure, good for the subsequent mass production, easy to operate, can reduce cleaning personnel familiar with the time, the economic cost of investment
5、is needed very little, Low energy consumption and high efficiency. In this paper, mainly for garbage sweeper design background, technical level, mechanical processing technology regulations, basic parameters, direction control device, the constituent parts and material has carried on the comprehensi
6、ve understanding and creative design. In traditional junk cleaning is improved and the person on the basis of the research and development, to make it more accord with the requirement of consumers, in the actual work to be able to achieve better effect, and combined with their own knowledge, to the
7、whole structure of the equipment design drawings and the determination of various sizes.Keywords: The little garbage sweeper; The design of hydraulic; Different design options of scheme comparison; Parameter calculate目 录摘 要 IAbstract.II第 1 章 绪论 .11.1 国内、国外垃圾清扫车的发展概况 11.1.1 国外清扫车的发展状况 .11.1.2 国内清扫车的发
8、展状况 .11.2 国内、国外液压控制技术的现状 21.3 现阶段垃圾清扫车存在的问题 21.4 本文主要设计工作 31.5 本章小结 3第 2 章 清扫车液压系统结构组成的设计 .42.1 小型垃圾清扫车的总体设计 42.2 清扫车液压系统的组成及特点 42.2.1 清扫车液压系统的组成 .42.2.2 清招车液压系统的特点 .52.3 本章小结 7第 3 章 清扫车液压传动系统的分析 .83.1 液压系统的供油方式 83.2 液压系统的调速方式选择 93.3 选择多执行元件的分流方式 93.4 速度换接方式的选择 10第 4 章 液压系统不同设计方案的选择 .114.1 变量泵 定量马达行
9、走系统 114.2 盘刷及转向液压系统设计方案 124.2.1 定量泵与并联变量马达组合 .124.2.2 定量泵与定量马达盘组合 .134.3 风机及垃圾箱液压系统 154.3.1 风机液压系统 .154.3.2 垃圾箱液压系统 .16第 5 章 液压传动系统各元件参数的计算 .175.1 行驶系统的参数 175.1.1 切线牵引力 .175.1.2 马达的排量 .185.1.3 计算泵的基本参数 .195.2 盘刷及转向系统的参数 205.2.1 系统压力的选择 .205.2.2 参数的确定 .205.3 风机及垃圾箱系统的参数 245.4 本章总结 26第 6 章 设计总结与展望 .27
10、6.1 液压系统设计总结 276.2 展望 27结 论 .28致 谢 .29参考文献 .30附 录 .32齐齐哈尔工程学院毕业设计(论文)1第 1 章 绪论通过查询相关机械书籍和观摩前人经验并自身所学的知识相结合,完成了此次设计,因为在这个过程中对机械知识进行了一次梳理和总结,运用的也更加熟练,为以后的学习和工作打下了坚实的基础,独自设计和思考的能力也有了非常显著的提高。目前,因为中国机械行业的规模不断扩大,研发水平提高,极大的推动了经济的发展趋势,城市卫生情况越来越受到人们的重视,但是因为世界人口基数的持续性增涨,生活垃圾增多,需要投入大量人力,才可以勉强保持整洁,但是这种情况在近几年愈加的
11、捉禁见肘。所以逐渐朝着机械化转变,随着垃圾清扫车的研发极大的减轻了清洁工的劳动强度,大大减少了需要耗费的工作时间,将清理路面落叶,储存垃圾并进行传送,在现在清洁作业时使用的非常普遍。并且因为现在每届每户都有车,查货的几率非常高,随人清洁人员在公路上工作的时候都穿上了比较明显的提示性服装,但是因为各种意外或者人为的原因,依旧由许多工人遇到车祸,造成身体损伤甚至受到生命危险,而机械画的垃圾清理车能够将发生事故的几率降到最低,工作人员的安全能够得到很好的保障。并且还可以维护城市面貌,所以市场前景是非常广阔的,虽然现在中国垃圾清扫车的进步非常迅速,但是因为起步时间比较短,在产品的功能和品质上和国外进口
12、的还是存在差距,工作运行的稳定性还是不能达到最高水准,因此各大企业纷纷加大了在研发核心技术和多功能产品的研发投入。齐齐哈尔工程学院毕业设计(论文)11.1 国内、国外垃圾清扫车的发展概况1.1.1 国外清扫车的发展状况在很早之前国外就已经出现了垃圾清扫车的身影,但是开始大范围使用还是在直到 20 世纪 40 年代才有的事情,在一些像美国、德国等科技水平比较领先的国家,在这个领域的发展已经基本完善,无论是设备的年产量还是企业规模和核心科技都在世界前列,在实际的使用过程中效率高、范围广、操作简单、尾气排放少、空气和噪音污染低、还能够进行多种工作。其中意大利 1 路面垃圾清理车公司制RAVO作的 系
13、列在噪音低方面就非常由优势,能够在一些人流量较大的学校附近,4 RAVO路由景区,城市公路上使用,并且因为使用的工作介质为压缩天然气,使得其在运行过程中产生的废气污染相对来说很少, 公司的名为 垃圾清扫车因ebiMFH50为其使用广泛,一机多用因此销售非常火爆,部件能够进行正常的路面清理程序,还能够进行喷水进行公路清洗,在冬天,还可以代替专用型的积雪处理车。进行除雪, 系列的设备在设计之初就专门针对操作方面进行重点考虑,为了C20Johnst 满足用户的多元化需求,整体结构以符合人体力学为基础要求进行选择;最终生产出的设备能够让使用人员更加省力,并且结构简单,直接使用安装在其中的手动杆进行各项
14、操作,十分方便。1.1.2 国内清扫车的发展状况因为中国之前的机械制造行业可以说是非常落后的,因此最先加工出的一批传统垃圾清理车受到当时的科技水平和配套零件的材质和工艺等的影响的限制,在工作时路面清理不够彻底、功能单一、体型笨重,别且造价高昂,因此很难普及,许多城市依旧在使用旧式的人工清洁。但是其也是具有跨时代的意义的,意味着中国的清洁车从此开始兴起,在发展到 70 年代以后,较为规范的生产企业出现,垃圾车的生产逐渐步入正规,政府和各大公司对研发新型垃圾清理车的热情持续增涨,并且因为科学人员的不断努力,研发出了各种各样的产品,功能也有所增加,在北京和上海一些一些城市,使用范围不断增加,减少了许
15、多人工,反响不错。但是清洁不彻底的问题还是没有得到明显的改善,好在不久之后中国就出现了第一台湿式吸扫多功能的 型路面垃圾清理车,通过盘刷的与真空气力传送的复合结构能够SHZ20在清扫工作进行的过程中避免扬尘污染,取得更好的清扫效果, ,并且工作效率大大提高。齐齐哈尔工程学院毕业设计(论文)21990 年之后,垃圾清扫车的身影在城市中愈加常见,并且因为经济的跨越式发展,政府不再单单注重人民是否吃饱穿暖,而是逐渐将关注的目光放到了维护日常生活环境上,整洁的道路和良好的城市面貌也是提升公民幸福感和生活品质的一个关键因素,因此消费者给予了路面垃圾车行业很大的推动力,促进其的创新研发更快更好的进行,生产
16、厂家将自主技术与国外的融合在一起,不仅使制造出的产品功能更多,并且增加了安全装置,操作灵活,方便日常维护,一旦出现故障修理起来也比较便捷,在 2005 年时,多功能扫路车正式出现,能够进行路面洒水,吸取浮尘、清扫垃圾、等工作,工作效率和效果也远远超过其他的传统扫路机,并且因为该设备中只安装了一个主发动机作为驱动源维持工作运转,降低了需要消耗的资源和投入生产的经济利益。中国在这个设备的研究方面得到了非常显著的成效,1.2 国内、国外液压控制技术的现状路面垃圾清理车在工作时常会遇到各种各样的路面情况,公路上可能出现一些小坑或者障碍物,这就对整个工作过程增加了一定的难度使得最终的清理效果受到影响,另
17、外单位时间内的发动机的转速和各结构之间的配合都决定了设备的清扫能力;但是假如在机器中安装液压控制无极变速就能够将这种现象得到很好的优化,能够在更多的复杂路面使用。 液压传动主要就是采用液体作为工作介质,通过对其施加一定的压力在传递中进行驱动机构的运动的工作流程。其工作原理是将电机运转时产生的大量机械能通过能量转换的形式转化成液压能,在通过液体的压力能释放实现整个液压系统的工作。1.3 现阶段垃圾清扫车存在的问题现阶段中国制造的垃圾清扫车逐渐跟上了时代的步伐,发展的速度很可观,若是跟外国一些相对较发达的国家制造的垃圾清扫机来比较的话,在其性能上有一定的差距,下列根据主要的性能差距进行概述:整个产
18、品的规模还未完善,有些设计还未成型,并不能形成一个标准的体系。现阶段生产出的垃圾清扫车只是起到了对垃圾的清扫,做不到既能完成清扫又能实现对公路的保养,而且在性能传动上并不占优势。就拿整个生产线的制造水平和完成的加工质量来看,并不是数一数二的技术,而且相对存在一些设计上的问题,举齐齐哈尔工程学院毕业设计(论文)3例:理论知识没有国外的好,设计是需要去多多实践的,理论和实践的结合得到相应的计数值,大多是模仿国外的技术,真正自己实现的创新是很少的,完成的效率也不是很高,所以在这方面需要加强。国内市面上已出的清扫车的可靠性能并不高,而且在各个方面的操作做不到特别精准的状态,整体的性能相对较差,而且在使
19、用中形成很大的灰尘和尾气排放量,车在行进过程中的噪音也影响到周边车辆,大多现在还没实现全部由液压系统进行传动的能力。1.4 本文主要设计工作这个毕业论文的内容大体上能够分为以下几个部分:1.对扫路车的核心也就是液压系统在符合相关规定和实际工作需求的前提条件下进行合理设计,这一部分可以细分为,初步拟定设计方案,通过所学机械知识进行对比,选出最为合适的。2.对设备的各结构组成零部件,参考机械手册,进行选择和设计,并且确定工件的主要尺寸和各项参数。3.在以上工序全部完成之后,绘制简单结构图并标注尺寸,同时将液压系统设计图画出,利于公式,计算后得出使用液压元件的基本参数并校核。1.5 本章小结本次对国
20、内外的路面垃圾清理车的科技水平和研究背景进行了深入了解和详细叙述,并且还对液压传动的工作原理进行了简单介绍,对各种类型的垃圾清扫车的结构和功能进行了分析对比,在操作难度、制造成本、使用范围、工作效率等各方面进行了综合对比,也之处了中国现有和传统扫路车的缺点和弊端。确定了此次的设计目的和结构的改进方向,能够在后续的工作中以此为基础拟定合理的设计方案与机械结构工艺规程,对液压系统将在产品中使用的良好市场前景进行了展望。肯定了此次设计的重要性和意义。4第 2 章 清扫车液压系统结构组成的设计2.1 小型垃圾清扫车的总体设计该设计的整体结构由下图 2-1 概括,可以看出内部有发动机,用于给液压泵作动力
21、源,对盘刷实现旋转和升降的功能,也就是在清扫的过程中,盘刷将周围的垃圾旋转清扫至吸口系统的位置,通过吸口将垃圾吸进垃圾箱内;液压缸则起到的是垃圾箱箱门的开关的作用,这也就是整个机器完成清扫的工作流程。1-电器系统;2-驾驶室;3-底盘;4-垃圾箱侧围;5-垃圾箱;6-发动机;7-水系统;8-盘刷;9-液压系统;10-吸口系统。图 2-1 小型垃圾清扫车的总体结构2.2 清扫车液压系统的组成及特点2.2.1 清扫车液压系统的组成此次设计的清扫机在传统意义上的清扫机的实用性能方面有所提高,其设计的体型偏小,这样可以使用在小型的社区、工厂制造生产车间之类的很多地方,局限性不大,降低了工作人员的工作强
22、度,效率也相对高些。综合很多的实例说明,选用全液压驱动的形式,实现对清扫车的行驶和转向的能力,控制垃圾箱箱门的开关等,因此液压系统的设计是很重要的。52.2.2 清招车液压系统的特点1动力及驱动系统常用的动力系统可以分成两种形式:单作用式和双作用式。单发动机传动系统顾名思义也就是只有一台电动机做功,实现对整个机器的供能,完成清扫的工作;双发动机传动系统也就是使用的两台发动机做功,一个用作驱动垃圾车的行进,一个用来驱动盘刷实现清扫的能力。这两者相比较而言,单作用式体积小,耗费的油液成本也较低,形成的噪音肯定没双作用是的大,本次设计的是小型垃圾清扫车,所以最终选择的是单发动机动力传动系统。该设计的
23、整体结构形式见图 2-2:发 动 机变 量 泵1 行 走 马 达定 量 泵2垃圾箱 升 降 液 压 缸风 机 马 达定 量 泵3转 向 油 缸盘 刷 马 达盘 刷 升 降 液 压 缸图 2-2 小型垃圾清扫车液压系统的构成2行走系统整个车辆的行走系统最终确定为闭式回路。垃圾清扫车液压系统行走选择闭式回路。发动机输出的转矩通过飞轮及与 V 带连接的液压泵,该转矩驱动液压泵工作,以液压泵输出的压力油作为驱动力,驱动液压马达开始旋转,液压马达的旋转便可以带动前轮的旋转来实现垃圾清扫车的行走,操作人员可以通过控制脚踏板的位置来实现对液压泵排量的控制,排量变小则6压力油减小,液压马达的旋转速度变慢,否则
24、相反,以此来实现变速行驶。在设计行走控制部分时,设有左右行驶马达和换向阀,实现清扫车的转向,排量大小的控制可以实现无极变速的作用。3转向系统的选择通过对汽车的内部整体结构的分析,常用的转向装置可以分成三种形式:机械式、 和全液压式。液 压 助 力 式机械式:该装置的转向运动皆是由人工进行操作的;:顾名思义该装置不全是采用的液压来实现的;液 压 助 力 式全液压式:该装置的动力全是由液压驱动,若是在操作过程中,液压突然不做工了,也可通过人为的来进行转向,整体的操作并不是很难,相对轻松不费力,结构紧凑等这些优点。综合上述的分析,结合本次设计的要求选择了全液压式的转向装置,在该设计中的转向系统包括有
25、方向盘、全液压转向器、转向油缸等,工作时,技术员在调节汽车转动使用的是方向盘,再由方向盘带动整个油缸进行转换,这样就使得车辆在行驶过程中转换了方向,整个系统的操作结构不难,容易上手。4工作系统该系统主要的几个工作部分是盘刷、垃圾箱、风机,选用的是开式回路输出油液作为操作系统的动力。(1)盘刷的旋转与升降系统整个设备中有设计了两个立式的盘刷,是为了让工作人员能够更加便利的看清楚哪些是已经打扫过的地方,哪些是没有打扫过的,这样工作对于转弯角或是死角处的垃圾也能做到一定的清理;行进过程中,若是需要进行盘刷位置的调节,则可以根据对液压缸的控制来实现,尽可能的让盘刷的摩擦降到最低,且能让工作的效率变高,
26、打扫的很干净,没有工作的时候,盘刷的位置很显然需要全部抬起,避免受到不必要的摩擦;至于盘刷的旋转,是根据液压马达在操作中的排量大小实现的,排量大则转速快,反之则小。(2)风机与垃圾箱7风机在该设备中是个不可或缺的一部分,设备的清扫能力如何跟风机的选择有点一定的关系。此次设计在确定风机的驱动元件的时候,考虑到所需的吸力较大,尽可能的较容易去控制整个装置,所以最终确定为液压高速马达的形式。根据上图可以看出,风机的位置处于在最前面,连接了吸风管口和吸嘴吸管,吸进去的垃圾通过吸管被送进垃圾箱内。图中可以看出垃圾箱的位置在最后,整个的空间还是相对较大的,清扫的垃圾就是放置在这个位置。该装置还能实现自动倒
27、垃圾的形式,操作液压缸使得箱体的箱盖被打开,再让另一个工作液压缸实现倾斜的能力,将垃圾箱内的垃圾向外排出来。2.3 本章小结本章的篇幅是对整个小型垃圾清扫车的内部结构和组成形式的分析,而且对每一个重要组成部分的特点均作了概述。主要的组成结构是液压系统、发动机、垃圾箱等,还对动力的选择、驱动系统的选择的原因作了说明,其主要的优点有哪些,都有明确的说明;还有介绍车辆的行走和转向系统,最终确定的是全液压系统的形式作为整个设备的驱动力,形成了无级变速的能力;对主要的工作部件:盘刷、风机、垃圾箱的工作形式都有介绍到。8第 3 章 清扫车液压传动系统的分析下图 3-1 主要是根据清理过程中的液压系统运行绘
28、制的简图,其内部的运动都是按照一定的操作顺序的,像上文介绍的旋转动作均是由对应的液压马达进行的,而清扫时的盘刷的位置高低取决于液压缸;若是没有需要进行清扫的地方,则清扫机处于静止的状态,发动机处于没有负载之后,再重新启动,然后等到发动机转动处于平稳之后,驱使到需要进行打扫的地方,然后盘刷被放下到设定的位置,这个时候风机也就被打开,盘刷清扫过的垃圾被风机强力吸进了垃圾箱内,这就是清扫过程;在该地区被全部清扫之后,将盘刷升上了,尽量不接触地面,接着将风机关闭,直到行驶至垃圾场后再将垃圾箱内的所有垃圾随着垃圾箱的倾斜倒出来。这就是整个垃圾清扫机的工作过程。清扫作业开始 清扫作业结束运往垃圾厂图 3-
29、1 液压系统动作过程3.1 液压系统的供油方式该设计主要是围绕液压传动系统来进行设计的,为了实现操作简单、内部结构相对容易些、整体的传动较平稳,而且该设备在实现清理工作的时候,整个运行的流程就是根据三步骤在实现:行走机构、清扫机构、吸尘机构,这就对供油系统有一定的要求了,不仅要能保证压力油和流量的输出,而且还不能够间断;其他的转向机构、盘刷的升降和垃圾车进行倾斜倒垃圾的这些动作,按照其运动的了连续性被分为间歇性的运动,这些动作都是根据同一个连续的装置来实现的,也就是整体盘刷慢慢下降到适合距离风机吸口下降到近地点盘刷马达旋转吸口负压吸入垃圾油缸提升盘刷与吸口 倾斜垃圾箱倒垃圾9使用的是同一个动力
30、源,不光在整体上降低了液压泵数量的使用,在一定程度上也是减少了工作的成本。设计的全部结构,可以看出这三个机构中相对需要动力大的是行走机构,所以在设计的时候需要为这个机构单独的液压泵来实现供油的能力;其他两个系统的驱动力要求并不大,所以可以使用同一个液压泵进行供油的能力;风机的旋转运动和垃圾箱在倒垃圾时的动力都不大,也可以合用一个液压泵供油,所以,综合分析,整个系统中需要设置三个比较相对独立的液压泵实现供油,不光降低了操作成本,还将整体的结构性能连接密切,零件间的影响力也并不是很大。3.2 液压系统的调速方式选择此次设备中,垃圾箱的调速回路通过定量泵、节流阀和电磁溢流阀组成的变压式溢流节流阀节流
31、调速回路,通过观察表 3-1 能够发现:这个回路和剩余两种对比来说,工作效率高、使用效果好、运行时产生的热量不高、具有非常宽广的调节范围等特点,所以在一些使用小型低压装置的地方使用特别普遍。并且考虑到本次设计尽在教学和实验时实验,同时在设备运行时盘刷和风机装置承受的载荷十分稳定,在降低造价和结构简单的前提条件下,确定使用定压式节流调速回路;因为垃圾清理车需要在各种不同的路面情况下进行工作,因此确定使用容积调节回路。3.3 选择多执行元件的分流方式综上所述,为了使盘刷与转向装置的相互配合的效果更好,通过优先阀对流量进行合理分配,并且为了保持结构简单、成本低廉两者只使用单个液压泵;在其中安装二位四
32、通换向阀式非常不错的选择,不仅能够使两个装置完成正常工作任务,还能够在风机运行的过程中维持垃圾箱的平稳,不发生任何晃动。在将垃圾倒入指定地点的时候,即使垃圾箱开始逐渐倾斜也能确保风机能够稳定的回归静止状态。将工作过程中产生的压力控制在标准范围内,并且安装溢流阀防止特殊情况的发生。表 3-1 三类调速回路主要性能的比较调 速 回 路 节 流 调 速 回 路 容 积 调 速回 路 容 积 节 流 调速 回 路10用 节 流 阀 调 速 用 调 速 阀 或 溢 流 节流 阀 调 节主 要 性 能 定 压 式 变 压 式 定 压 式 变 压 式 变 量 泵液 压 缸 式 定 压式 变 压式速 度 刚
33、性 差 很 差 好 较 好 好机 械特 性 承 载 能 力 好 较 差 好 较 好 好调 速 范 围 大 小大 较 大 大功 率 效 率 低 较 高 低 较 高 最 高较高 高特 性 发 热 大 较 小 大 较 小 最 小较小 小适 用 范 围 中 低 压 系 统小 功 率 , 轻 载 或 低 速 的 大 功 率重 载 高 速中 高 压 系 统 中 小 功 率中 压 系 统3.4 速度换接方式的选择因为各种液压系统的额定速度不一致,因此衍生出了许多种速度换接方案,盘刷装置百驱动开始旋转的时候,通过二位二通阀对流量进行分配,在进行升降动作的情况下择利用三位四通电磁换向阀来进行分配任务,此部件结构
34、简洁、不限制安装位置,因此在回路之间的连接或闭合中,使用的非常广泛,不仅如此,其还可以通过将压力油流动路线进行改动控制液压马达。 11第 4 章 液压系统不同设计方案的选择因为垃圾清理车的工作环境实在公路上,因此必须具有达到标准的主动力源不断接纳的供应达到额定功率的驱动力才能够使其完成整个工作过程,参照汽车的基本原理和相关规定,因为路面不可能是一直平坦的,尤其是在重庆、山西等山脉较多的城市,垃圾车必须具有足够的爬坡能力才可以投入使用,并且进行加速、减速等,此次产品的速度通过改变液压泵的排除的流量进行控制,安装三位四通电磁阀对压力油的流向进行调整来使路面垃圾清扫车进行向前或后退。整个液压行驶装置
35、使用行驶系统闭式回路,能够大大降低在运行过程中机构受到的冲击力度和传递时造成的能量损失工作性能好、安全性很高、运行平稳可靠,并且因为设置有补油泵,能够将机构泄露出去的油补充回来,同时还能够降低油液温度,避免出现油液温度过高的现象。4.1 变量泵定量马达行走系统使用变量泵与定量马达组成的车辆行走控制系统,图 4-1 简单的描绘了其的具体结构。1-发动机;2-变量泵;3-补油泵;4.5-单向阀;6.7-安全阀;8-补油溢流阀;9-背压溢流阀;10-梭阀;11.12-行走马达图 4-1 变量泵定量马达行走系统12通过仔细研究图 4-1 中绘制的图像,在 1 开始运行的情况下,2 随之一起进行动作,再
36、把压力油按照规定的传送路线到达 11 与 12,此装置中,行走马达的旋转速度利用改变 2 单位时间内排出油量的方式进行调整,方向使用 4 与 5 共同配合作为开关进行控制。在一般运行状态下,使用一对主油管将 2 和 11、12 紧密的连接在一起合理配合进行后续工作任务,将补油泵 3 安装在低压油管内部,能够对液压机构中丢失的油补回来,并且还能够将系统压力维持在标准范围内,并且避免空气或者杂志入侵液压系统,减少故障出现的几率,为了在装置负载过量的时候能够作为保护装置使用,用手防止液压元件受到损伤,因此专门在进油管和回油管中安装了6 与 7。而设计 10 与 9 是为了维持整个系统的热交换能够处于
37、平衡状态,并且进行泄油工作。图 4-2 绘制的回路调速范围图:a.Mk 为常数时 b.Dp 为常数时图 4-2 变量泵定量马达系统特性曲线在上图中:n e-发动机转速;T m-输出转矩;P m-输出功率 ; Dp-泵排量;nm-马达转速;p-高低压管道间的压力差根据观察上面的分析图能够知道,该系统为线性系统且对于变量泵与定量马达的要求非常高,这样有利于实现低速平稳性;马达的输出转矩与负载呈线性关系但与变量泵排量没有直接关系。4.2 盘刷及转向液压系统设计方案4.2.1 定量泵与并联变量马达组合图 4-3,选择的结构是用几组相互并联组装的变量马达与定量泵共同组成的液13压系统来对清扫车的盘式刷盘
38、的旋转进行控制以及转盘的正反转的控制。分析串联式液压系统,对比可以发现,整体的布局与结构相差无几,前者是两个变量泵体通过串联的方式组合在一起,另外一个是通过并联的方式连接在一起,图中代号十三与十四分别代表着这两个变量泵。1、油液过滤装置 2、液压传动定量泵体;3、液压系统传动优选选择阀 4、自动传感式油液流向控制阀 5、油液流向驱动用液压缸 6、两位三通液压控制阀 7、液压控制单向阀,8、节流阀、9、清扫车的盘刷控制油缸 10、油液流向单向阀 11、两位两桶式电磁式控制阀;12、流速控制阀;13、盘刷式可变量电动马达;14、盘刷式可变量电动马达;15、油液溢流阀;16、液压回路油液系统冷却器。
39、图 4-3 定量泵与并联变量马达组合系统4.2.2 定量泵与定量马达盘组合图 4-4,选择的结构是用两组相互并联组装的定量马达与定量泵共同组成的液压系统来对清扫车的盘式刷盘的旋转进行控制以及转盘的正反转的控制。可以从图中看出,首先系统油液经过定量泵进行升压,将油液输送到液压系统回路中,然后通过分流阀进行一分为二的分流,产生两个单独的回路,第一个液压回路会首先经过部件 4 与 5 组合的液压转向回路传送到另外一个专项的专项系统中,从而实现对清扫车的行驶专项的工作;经过分流的第二个回路仍然需要在经过一个分流阀再次分流,成为两个新的回路,其中一个回路负责用来驱动控制清扫车清扫刷盘的升降14工作,其升
40、降的原理是通过回路中的电磁换向阀左边的阀口通路,油液从左边阀口进入,经过换向与节流阀最终进入盘刷驱动的液压油缸,进去缸体的负腔,推动活塞杆做正方向的直线运动从而直接推动盘刷,使其移动离开地面,输入指令给换向阀 6 的右端阀口进行通电,使右端阀口通电打开,左端阀口关闭,液压回路中,油液同样的一个回路分支达到定量泵,油液通过同理的回路达到定量泵,进去液压油缸的另一端,驱动油缸工作,使清扫车的盘刷下降至地面。另外一个油路分支经过换向阀 11,对换向阀的左边位进行通电,油液经过相同结构的油路达到定量马达,驱动马达转动,从而带动相连的盘刷,同步转动,实现清扫工作;反之,当对换向阀 11 左边断电的话,油
41、液会自动回流,回路系统失去动力,清扫车的盘刷停止工作。1、油液过滤装置 2、液压传动定量泵体;3、液压系统传动优选选择阀 4、自动传感式油液流向控制阀 5、油液流向驱动用液压缸 6、两位三通液压控制阀 7、液压控制单向阀,8、节流阀、9、清扫车的盘刷控制油缸 10、油液流向单向阀 11、两位两桶式电磁式控制阀;12、流速控制阀;13、盘刷式可变量电动马达;14、盘刷式可变量电动马达;15、油液溢流阀;16、液压回路油液系统冷却器。图 4-4 定量泵串联定量马达盘刷及转向系统15经过对上述 2 个设计比较,总结各个设计的优缺点与适应情况,得出盘刷液压系统比较适合采用第 2 个设计方案。4.3 风
42、机及垃圾箱液压系统在设计风机和垃圾箱的液压机构时,因为这两个部分进行的工作不同,风机在设备使用时需要进行长时间的持续性工作,因此需要供给的压力油比较多,垃圾箱只有在将内部储存垃圾到处时才需要进行短暂的动作,所以只需要安装单个专用定量泵就能够同时对以上两者进行供油。4.3.1 风机液压系统在本次设计的产品中,风机在路面清扫装置中是非常关键的一部分,通过液压马达风机施加压力进行转动,能够在设备吸嘴和地面的间距位置制造出非常强力的气流,使得垃圾箱开始进入强负压的情况,在相互配合的情况下使路面垃圾顺利到达圾箱内部,完成额定的清理工作。通过深入了解图 4-8 后,能够得出这样的结论,使用定量泵 2 将压
43、力油推送到 4 的位置,并且通过该零部件作为风机马达开关,在接通电源的情况下,马达开始运行,风机进行高速旋转;在断开电源的时候,两个皆停止动作,这个时候就能够使用 5 来操纵垃圾箱进行各种工作了。161-过滤器;2- 定量泵;3- 溢流阀;4- 二位四通阀;5-三位四通阀;6-节流阀;7.8-垃圾箱油缸;9-风机马达;10-冷却器。图 4-8 风机及垃圾箱系统4.3.2 垃圾箱液压系统在垃圾箱内的垃圾到达一定数量后,就需要将垃圾倒入规定的垃圾集中处理站,完成在各个动作就需要液压缸提供足够大的压力施加在垃圾箱表面,使其开始倾斜,在达到相应角度的时候,受到重力和惯性的影响,其中的垃圾纷纷开始自动落
44、入垃圾池中。图 4-8 是这个系统的简单结构图,在定量泵 2 开始运转时,推动压力油经过固定路线到达三位四通电磁换向阀 5,通过控制三位四通电磁换向阀来控制垃圾箱液压缸的伸缩,在油路中设置的节流阀 6 可以调节垃圾箱液压缸的运动速度;当右侧通电时,此时泵供给的压力油经过油管进入液压缸的无杆腔,推动活塞向右移动,垃圾箱体随着活塞杆进行移动,完成整个倒垃圾的工序;在左边接入电源时,这个时候压力油到达有杆腔内部,并对其中的活塞杆施加压力使其向左面开始移动,垃圾箱复位到原始状态。17第 5 章 液压传动系统各元件参数的计算5.1 行驶系统的参数5.1.1 切线牵引力在路面清理车正常运行的情况下,一定会
45、有各种如摩擦力、空气阻力等影响车辆行驶的外部因素,这个时候,就非常有必要设置一个足够的驱动力,也就是力 t, 在达到稳定工作的时候,存在着两种平衡关系。切 向 牵 引 F(5.1)=(5.2)=在上面的等式中: t , 半径 。传 动 机 械 效 率 0.95驱 动 轮 0.36m=rt在正常运行的时候,垃圾清理车受到的外部阻力主要有 17:(5.3)=+因为在路面清理车进行相关工作的时候,设备受到的 是大大低于滚动工 作 阻 力阻力和 ,所以可将工作阻力忽略不计,所以切向牵引力主要用于克服滚动坡 度 阻 力阻力和坡度阻力,这两个力的大小可由以下公式求得:(5.4)=cos(5.5)=sin在
46、上述等式中:G-清扫车总重量,取值为 2000kg;-清扫车运动表面与水平面的间倾角;在进行 f- 选择的时候,在经过材质、结构、工作环境、滚 动 阻 力 系 数自身性能等多方面考虑之后定为 。0.18表 详细的叙述了,在路面坡度不一致的情况下,垃圾清理车需要的额定牵1-5引力。(5.6)=218表 5-1 不同坡度下清扫车所需牵引力(N)坡 度0o o35o o15(空 载 时 所 需 的 牵 引 力 140kg)251227 1473867(满 载 时 所 需 的 牵 引 力 2)3601406 205524表 5-2 不同坡度下清扫车所需扭矩(N.m)坡度 o03o o5o15(1400
47、kg空 载 时 所 需 的 牵 引 力)48 16278 732(2000kg满 载 时 所 需 的 牵 引 力)68226.4 39810465.1.2 马达的排量由公式(5.7)可求出在不同坡度情况下,清扫车车轮所需的马达排量,并将结果统计在表 5-3 中。(5.7)=2表 5-3 不同坡度下清扫车车轮所需的马达排量(ml/r)0o o35o o15坡度 16MPa21MPa 16Pa21MPa 16MPa21MPa 16MPa 21MPa空 载 时 所 需 的(1400牵 引 力kg)205.850 38.121 9.731241.6满 载 时 所 需 的(2000牵 引 力kg)302
48、2.4 1688 173131.3 456 345.219通过观察表 、表 能够发现,当车辆满载时在坡度为 15o 的路面上需要的2-53-扭矩为 ,本次设备中使用 马达结构。1046N.m低 速 大 扭 矩经过翻阅相关机械书籍,能够得知伊顿 型马达非常适合,整体占地面积VIS30小、工作效率高、材质硬度高、造价低廉、结构简单适合大批量流水线生产,使用其能够让小型路面垃圾清扫车的工作性能更好,更加利于大范围推广,表 5-4 是其的相关数据。此外,因为考虑到设备的使用寿命和需要投入的经济成本,机构的体积足够大才能够使得最终效果更好,因为此次设计的产品主要是在城市中使用,因此几乎不可能在 15坡度
49、的路面上长时间的进行清扫工作,因此该马达符合标准。表 5-4 VIS30 马达的主要参数(ml/r)排 量(L/min)排 量额 定 /间 歇 (MPa )压 力额 定 /间 歇 (r/m额 定 转 速in)( N.输 出 扭 矩m)额 定 /间 歇246 143221/34.5 462 7201595.1.3 计算泵的基本参数1. 确定液压泵在正常运行过程中,其工作压力达到式子( ) ,清扫车在不工作的时液 压 泵 5.8候,其最高行驶速度可由计算式(5.9)求得 18。(5.8)=+p(5.9)=260在上述等式中:系统的 ;管道 也就 ;补 油 压 力 6MPar压 力 损 失 p1.5MPa=半径 ; -清扫车在不进行工作任务的情况下能够达驱 动 轮 0.36m=rt Vx到的最大行驶速度初步拟定为 。417/s由上计算式(5.8)可求出液压泵的工作压力,即 Ps=24.1MPa。由式(5.9)求得车轮的转速 nma