液压机械手设计

关键词： 机械手 机械能 油液 压力

液压机械手设计（精选十篇）

液压机械手设计 篇1

1 自动上料机械手液压系统原理设计

液压传动装置由于使用工作压力高的油性介质, 因此机构出力大, 机械结构更紧凑、动作平稳可靠、易于调节和噪声较小, 但要配置液压泵和油箱, 当油液渗漏时易污染环境。一个完整的液压系统是由以下几部分组成的:

(1) 能源部分。包括泵装置和蓄能器, 它们能够输出压力油, 把原动机的机械能转变为液体的压力能, 并储存起来。

(2) 执行机构部分。是液压油缸、液动机等, 它们用来带动运动部件, 将液体压力能转变成使部件运动的机械能。

(3) 控制部分。是各种液压阀, 用于控制流体的压力、流量和流动方向, 从而控制执行部件的作用力、运动速度和运动方向, 也可以用来卸载, 实现过载保护等。

(4) 辅助部分。是系统中除了上述三部分以外的所有其他元件, 如油箱、压力表、管路等。

液压系统中机械手主要实现的辅助功能:

(1) 机械手的伸、缩、回转和工件的松开和拉紧动作等。

(2) 工件的自动松开、夹紧。

(3) 工作台的松开夹紧、交换工作台的自动交换动作。

(4) 机械手的运动部件平衡。如机械手轴箱的重力平衡、机械手的平衡装置等。

(5) 机械手运动部件的制动和离合器的控制、齿轮拨叉换挡等。

(6) 机械手的自动开关。

液压系统在机械手中所起的作用是通过电-液转换元件把控制信号进行功率放大, 对液压动力机构进行方向、位置和速度的控制, 进而控制机械手的手臂按给定运动规律动作。液压动力机构多数情况下采用直线液压缸或摆动液压缸, 用于实现手臂的伸缩、升降以及手腕的回转。

1.1 手部抓取缸

1.1.1 手部抓取缸液压原理图如图2所示。

1.1.2 泵的供油压力P取10MPa, 流量Q取系统所需最大流量即Q=1300ml/s。因此, 需安装图2 所示的调速阀, 流量定为7.2L/min, 工作压力P=2MPa。

图中采用YF-B10B溢流阀, 2FRM5-20/102调速阀, 23E1-10B二位三通阀。

1.2 腕部摆动液压回路

1.2.1 腕部摆动缸液压原理图如图3所示。

1.2.2 工作压力 P=1MPa, 流量 Q=35ml/s。

图中采用2FRM5-20/102调速阀, 34E1-10B 换向阀, YF-B10B 溢流阀。

2 机械手液压系统的计算

计算的主要内容是:根据执行机构所要求的输出力和运动速度, 确定油缸的结构尺寸和所需流量、油马达的排量和输出扭矩、确定液压系统的所需油压与总的流量, 选择油泵的规格和油泵电动机的功率, 确定各个控制阀的流通量、压力以及辅助装置的某些参数等。在液压系统中油缸的作用是把液体的压力能转变为机械能, 使运动部件对外做功。油缸一般用于实现往复直线运动或回转运动, 由于工作要求不同, 油缸的种类很多, 在液压机械手的传动中, 常用的有活塞式油缸和回转式油缸等。

2.1 液压泵

2.1.1 计算液压泵的工作压力。

泵的工作压力是所有液压缸中工作压力最大者与泵至该液压缸的全部压力损失之和, 即:

P=Pmax+ΣPi (1)

式中 ΣPi-管道和各阀的全部压力损失之和, 即:

ΣPi = (5～8) ×105Pa (2)

2.1.2 计算液压泵的流量

qv=Kqvmax (3)

式中 qvmax-所有液压缸中所需流量最大的流量

K-泄漏拆算系数, 一般K=1.1～1.3

2.1.3 选择液压泵的规格。

参照设计手册或产品样本, 选取其额定压力比工作压力P高20%～60%, 其流量与上述计算一致的液压泵。

2.1.4 计算功率, 选用电动机。

按工况图找出所有缸N-t图最高功率点的Nmax对应的P (计算位) 和泵的额定流量的乘积, 然后除以总效率ηp。

Nd=ρ·qvp/ηp (4)

2.2 选择液压控制阀

按控制阀的额定压力和额定流量大于系统最高工作压力和通过该阀的最大流量的原则, 来选用系统各类液压控制阀。

2.3 选择液压辅助元件

2.3.1 滤油器。

按泵的最大流量选取略大些的滤油器。

2.3.2 油管和管接头。

油管和管接头的通径按与阀一致来选取。

2.3.3 油箱体积。

油箱容量与系统的流量有关, 其容量的大小可从散热角度来设计。计算出系统发热量与散热量, 再考虑冷却散热后, 从热平衡角度计算出油箱容量。

v=ξqvp (5)

式中 qvp-液压泵的额定流量 (注意:qvp单位为m3/s时ξ=3～5)

V -油箱的有效容积

ξ-与系统压力有关的经验数字, ξ=3～5

实现上述机械手的控制方式有多种多样。机械手的程序控制方式可分为两大类, 即固定程序控制方式和可变程序控制方式。本课题所用的是固定程序控制类别的机械式控制。常用凸轮和杠杆机构来控制机械手的动作顺序、时间和速度。一般常与驱动机构并用, 因此结构简单, 维修方便, 寿命较长, 工作比较可靠。适用于控制程序步数少的专用机械手。

参考文献

[1]徐灏.机械设计手册3[M].机械工业出版社, 2003.

[2]徐灏.机械设计手册4[M].机械工业出版社, 2003.

[3]徐灏.机械设计手册5[M].机械工业出版社, 2003.

[4]吴振彪, 王正家.工业机器人[M].华中科技大学出版社, 2000.

[5]杜巧连.液压传动[M].浙江科学技术出版社, 2005.

[6]煤炭工业部.液压传动设计手册[M].上海科学技术出版社, 1981.

机械液压专业毕业设计文献综述2 篇2

本科毕业设计（论文）文献综述

课题名称： 3800T液压压砖机

学院（系）：机械工程学院

年级专业：08级机电控制

学生姓名： 指导教师：

完成日期：2012/3/1

5一、课题国内外现状

粉煤灰压砖机是近年来砖瓦行业中发展较快的一种新型制砖设备，有效地促进了国民经济的快速发展。生产粉煤灰砖的常见设备主要有机械传动式和振动式，其中传统机械传动式压砖机大多采用快压成型，坯体开裂较为严重。采用振动成型时，不适用于粉煤灰等材质的材料。可见这两种生产方式都不符合粉煤灰砖的生产特点[1-2]。

粉煤灰砖生产在我国已有40年的历史，主要设备是沿用了几十年的转盘式8孔或16孔压砖机，压制力只有60吨，压成的坯体密度和初始强度很低，虽经蒸压养护，但产品性能各项指标达不到要求，且在人工码坯及半成品运转过程中极易破损和开裂，产品成品率低。到了80年代后期，蒸压粉煤灰砖产量急剧滑坡，是因转盘式压机单面快压，无排气措施，无法将粉煤灰中的气体排出，造成坯体分层微裂，大大降低了机械化、自动化生产，电耗高、劳动生产率低，人工及电耗成本高，影响产品竞争力。液压压砖机采用半干粉料压制成型工艺，压成的坯体密实度高、初始强度高。从布料、压制、出坯实现自动化操作，配以全自动码垛机，取坯码车自动化操作。压制成型采用分级加压，多次排气过程使粉料中气体能够顺畅排出，避免坯体分层和微裂现象。通过更换模具可方便地生产空心砖、空心砌块等不同类型的产品，单台机组产量大，劳动生产率高[3-5]。

近年来国家将粉煤灰的治理和利用提到了显著位置，各地相关单位也纷纷加强对于粉煤灰综合利用技术的研究和开发。液压压砖机是生产蒸压粉煤灰砖的关键设备，目前的压砖机基本都是由陶瓷压砖机演化发展而来。国产陶瓷砖压砖机经过2O多年的发展，实现了从无到有，从小到大，从弱到强的发展历程，完成了国产压砖机系列化、国产化和现代化生产。国产压砖机发展如此之快，在于市场之需求和企业的技术创新。企业在国家政策引导下，通过完成国家项目和企业自选项目，积极消化吸收国外先进技术，经过再创新和自主创新，实施产、学、研相结合，不断增强企业的创新能力，保证了国产压砖机的可持续发展[6-8]。

二、研究主要成果

国产压砖机已进入成熟、稳定的可持续发展阶段。以力泰、科达、海源公司为主体的中国陶瓷砖压砖机制造企业拥有先进的研发设计手段，已掌握

现代陶瓷墙体砖压砖机的研发设计技术和制造技术，积累了丰富的经验，具有再新和自主创新的能力，具备研发制造现代各种结构型式、各种吨位墙体砖压砖机的能力和各种用途压砖机的能力。

1.国产压砖机机架结构合理，小吨位压砖机采用简式台肩支承式梁柱结构(如600～2000T)，中大吨位压砖机采用复式套筒拉杆式梁柱结构(如

2800～4200T)，大吨位压砖机采用钢丝预应力缠绕机架(如3800～7800T)。国产压砖机特别注重机架的抗疲劳设计，机架刚度大，变形小，可靠耐久[9]。

2.国产压砖机的液压系统具有简捷可靠，用阀少的特点，与国外压砖机相比具有再创新的特点。国产压砖机主缸液压系统均采用插装阀、动态插装阀、高频响伺服比例节流插装阀、双向比例节流插装阀等控制；小吨位压砖机采用定量泵供油，中大吨位压砖机采用变量泵供油。所选用的液压件和密封件都是国外著名的品牌，所以国产压砖机液压系统十分可靠。

3.国产压砖机节能效果显著，这主要是国产压砖机机架强劲、可靠、刚度大、变形小，再加之多项行之有效的节能措施，使国产压砖机的某些机型主油泵电机功率大大低于国外同类压砖机，如力泰YP5000、YP5600，科达KD4800、KD5800型压砖机主油泵电机功率仅为110 kW，比国外同类压砖机节省22 kW[10]。

4.目前国产压机采用分级加压和多次自动排气技术，解决了制品分层微裂难题。

5.国产压砖机的电控系统国产压砖机的电控系统先进、可靠，普遍采用可编程控制器控制。程序软件更加符合陶瓷砖生产工艺，工作参数及工作状态屏幕显示，可任意调整，可自动诊断故障。应用多种控制方式位置、时间、压力控制，参数调整更加灵活方便，具有广泛的工艺适应性。应用先进的控制软件，可获得精确压力控制。大吨位压砖机采用模拟量和伺服比例控制技术可获得更高的控制精度，实施精确压制。超大吨位压砖机设有动梁与底座平行检测控制系统。自动控制系统，具有先进的远程监控、诊断功能[11]。

三、发展趋势

从20世纪70年代至今国外墙地砖压制成形机械设备有了很大的发展取得了长足的进步，意大利、德国、日本、中国等国家的一些机械制造公司不断推出了一大批机构日益完善生产效率高自动化程度高的免烧砖机。综合国

内外几家主要公司生产的免烧砖机特点我们认为目前国内外全自动免烧砖机的发展趋势可概括如下：

(1)朝大吨位发展：免烧砖机的吨位主要是依据生产墙地砖规格大小、生产效率高低而定，随着国内生产墙地砖规格的不断变大，单机生产效率不断提高。

(2)推出宽台面的免烧砖机：目前不少公司推出了一些宽台面的免烧砖机，增加砖坯的压制块数以提高生产率。

(3)液压系统趋于简化，注重系统的清洁过滤和节能：因为液压系统的故障75%均由于液压油的不洁而造成，普遍采用全过滤方式(即在主泵的进出口均设置过滤器)提高过滤精度。

(4)大量采用电液比例控制技术：电液比例控制技术是作为连接现代电子技术和大功率液压设备之间的桥梁，己经成为现代控制工程技术的基本构成之一，它具有节能可靠简化系统调节方便和价格较低等优点。

(5)采用先进的PLC控制系统可实现各种参数的自动显示压制程序的修改过程的监控故障诊断等功能[12-14]。

四、存在问题

(1)国外已生产从400～5000T以至更大吨位的压机，对压机的结构型式压机结构的可靠性运用电算法与有限元数值分析法作了深入研究分析，使压机结构优化，造型美观，并且不浪费任何材料。国产压机在这方面差距较大，例如设计基本采用经验设计法或类比法，压机横梁、活动横梁、底座、立柱等机架构件的设计都偏于保守，整机重量偏大，显得笨重。在材质方面，国外三梁的材料为压力铸造球铁牌号为GGG60，国内为45铸钢，且铸件表面质量和内在质量都较差。

(2)粉煤灰压砖时，工作环境差，灰尘多，而液压压砖机采用的各种元件都很精密，尤其是设备中用到的比例阀，这对矛盾使设备元件的维护不易，出故障时不易检测。

(3)国内压机的铸件、板金件、电镀件在材质、加工工艺、制造质量上低于国外。

(4)国内压机的电控系统在参数显示、控制内容、操作编程、过程监控、故障跟踪显示等功能上低于国外[15]。

五、主要参考文献

[1]张河新,李永章.全自动粉煤灰压砖机液压系统的设计[J].液压与气动，20

（7）：51-53.[2]冯长印，张柏清.国产陶瓷砖自动液压压砖机的市场与技术进步[J].陶瓷，2006，（12）：30-32.[3] 景群.50块墙用砖-免烧砖机的设计[D].河南：河南科技大学，2007，1-67.[4]冯长印，冯瑞阳．国外陶瓷墙地砖自动液压压砖机的发展[J]．佛山陶瓷，1999，(1)：15-17．

[5]陈爱民.萨克米新系列大吨位全自动液压压砖机液压系统分析[J].陶瓷，2007，（1）：40-43.[6]李良光.发挥海源液压压砖机特性提高固体废弃物利用范围[J].建筑材料行业发展循环经济现场交流会经验材料汇编，2007,95-98.[7] Barry N.Haack.Gyanendra Khatiwada.Rice and Bricks: Environmental Issues and Mapping of the Unusual Crop Rotation Pattern in the Kathmandu Valley, Nepal[J].Environ Manage(2007)39:774–782

[8] H.Connan, A.Ray, P.Thomas and J.-P.Guerbois.Effect ofAutoclaving Temperature on Calcium Silicate-Based Building Products Containing Clay-Brick Waste[J].Journal of Thermal Analysis and Calorimetry，Vol.88(2007)1, 115–119

[9]韦峰山.现代陶瓷液压压砖机主机结构的研究与发展方向[J].陶瓷，2006，（12）：33-36.[10]张利平.液压传动设计指南[M].北京：化学工业出版，2009:12-33,57-73

[11]刘琦.300T免烧型制砖机的设计及PLC控制的应用研究[D].黑龙江：哈尔滨理工大学，2009,1-6.[12] Renn Tsai J.C.Development of an Unconventional Electr-hydraulicProportional Valve with Fuzzy—Logic Controller for Hydraulic

[13] Gianni Nicoletto ,Tito Marin.Failure of a heavy-duty hydraulic cylinder and its fatigue re-design.Engineering Failure Analysis 18(2011)1030–1036 Presses[J]．Dvanced Manufacturing Technology, 2004：144-208．

[14] Bencsik Attila L.Intelligent Control of Hydraulic Duplex Pulsating

Pump[J]．Iecon Proceedings(Industrial Electronics Conference),2001，(3)：199-203．

[15]冯长印，钱锦．国内陶瓷墙地砖自动液压压砖机发展现状及展望[J]．中国陶瓷工业，1999，(2)：30-35．

指导教师审阅签字：

年

液压机械手设计 篇3

一、液压机械传动控制系统的原理

液压机械传动控制系统的原理：保持系统内各处压强相等，即保持在系统中的液体能够静止。对不同大小的活塞进行控制，根据不同大小的活塞本身受力能力的差异来调整各处压力，使得小活塞压力相对小一点，大活塞压力则相对大一点，即可保证系统内各处压强相对平衡，液体在系统内能够维持静止不动的状态。通过液体作为介质进行传递来达到能量变换的目的。整个变换过程需要液压控制阀作为控制元件、液压泵作为动力元件、液压马达等作为液压执行元件、管道等作为液压辅助性元件等共同完成。液压泵是一种常用的动力元件又称容积液压泵，能够在系统的运行过程中提供运行所需要的动力，工作原理是容量的变化产生压力的差异。注意事项是，在选择液压泵时应注意液压效率以及能量的消耗问题。液压马达在系统运行过程中充当执行元件，与液压泵的作用刚好相反，其作用是将容积液压泵提供的液压转换成机械能，达到液压对外做功的目的。液压控制系统以及一些辅助性的元件的作用则是建设液压回路，对系统内的液体进行控制，保证系统能够达到预计需要的效果，从而达到满足工作需求的目的。

二、液压机械传动控制系统的优势和缺陷

1.液压机械传动控制系统的优势。（1）高压、高速、高效率。液压机械传动控制系统在控制元件、动力元件、液压执行元件以及液压辅助性元件的共同作用下，使得液压机械传动的功率较传统的液压传动和机械传动要大。同时，系统与微电子技术相结合，使得系统本身高度集成化，能够实现小空间内对功率的准确控制。（2）小型化、轻量化、反应快、惯性小。由于液压机械传动控制系统本身又具有高度集成化的特点，所以系统具有轻量化、小型化、运动惯性小等特征。此外，各种元件的相互协调配合，能够使得系统操作灵活简单，系统内的控制元件可以对载荷做适当调整，从而实现自动变速换挡。并且整个系统与电液联合控制，将会实现机械高程度的自动化控制，能满足人们越来越高的需求，适应时代的发展趋势。

2.液压机械传动控制系统的缺陷。（1）液压系统漏油影响系统运行的平稳性和正确性。液压机械运动控制系统存在漏油的缺陷会导致液压机械传动的传动比率不能得到保存，导致液压传动系统运行的平稳性和正确性受到影响，使得液压传动系统的平稳性和准确性降低，对整个系统的运行以及运行的效果极为不利，进而影响到企业输出产品的质量。（2）温度的变化会导致系统的运动特性发生改变。液压机械运动控制系统对温度要求比较严格，当温度较高时，会改变系统中液体的黏性，从而使得液压机械运动控制系统的运动特性发生改变，造成工作的稳定性受到影响。因此，在系统的运行过程中应格外注意温度的变化，避免运行结果因为温度的变化产生偏差。（3）故障的检查和排除工作不易进行。液压机械运动控制系统在运行过程中会因为液压元件的运作产生一定量的金属粉末对机器设备造成污染容易发生故障。同时，一些外部环境的灰尘粉也极易吸附到机器设备上，从而对系统稳定性的运行产生影响。而这些在系统运行中都是不可避免的，又比较复杂对故障的检查和排除会造成很大麻烦。（4）系统运行前需要对系统进行严格的清扫。液压机械运动控制系统在运行前首先需要对系统进行全方位的严格清扫，最大限度的避免系统运行过程中一些外界因素可能对系统运行的结果产生影响。

三、液压机械传动控制系统在机械设计及制造中的具体应用

液压机械运动控制系统利用其自身系统的高度集成化能够满足各个领域中企业建设对一些大型的工程装备的需要、较大功率的需求、精度和工作效率较高的需求等。同时，由于其自身兼具惯性小、轻量化、小型化、反应快等特点，使得操作灵活简单，适应各种施工环境和施工条件。在一些自主研发的机械的设计及制造中，液压机械运动控制系统能够充分的发挥作用。机械设计可以跟液压机械运动控制系统的工作原理相适应，借助系统自身的各种优势不仅能弥补传统机械传动和液压传动的缺陷，而且将二者结合起来以后对机械制造的难度的降低，精准度的提高以及工作效率的大幅度提升都有促进作用。此外，液压机械运动控制系统能够较容易实现自动化的控制，将其引入到机械设计和制造的应用中，能够促进机械设计和制造的自动化进程，对机械业的发展具有极其重要的意义，是未来机械设计和制造的发展方向，能够较大的改善产品的质量，缩短产品生产周期，促进产品功能的高效，有效的滿足人们对机械产品越来越高的要求。液压机械运动控制系统已经广泛应用到国防建设和现代建设中机械的设计和制造中了。

四、液压机械传动控制系统在机械设计及制造的应用中存在的问题

随着液压机械运动控制系统的提出和发展，液压机械运动控制系统已经开始广泛应用到各个生产领域，并为人们的生活带来了极大的便利。但是，在目前的系统中仍然存在着一些缺陷。一个突出的表现就是，我国目前液压机械运动控制系统中使用的一些动力元件、控制元件、辅助性元件、执行元件等都需要从国外进口，并且在国际范围和其他发达国家相比有明显的差异。根据液压机械运动控制系统的工作原理以及一些重要元件在系统运行过程中充当的角色，重要元件在系统运行中的重要性可想而知，重要元件的水平直接影响着液压机械运动控制系统的完善性以及功能的高低。因此，要想机械的设计和制造业能够自主创新稳固的发展，应该重点弥补液压系统中重要元件存在的缺陷，学习借鉴并实现创新，提高液压元件的功能和适应性以及液压机械运动控制技术。只有这样，才能从根本上发展我国的液压机械运动控制系统，并提高其在机械的设计和制造上的应用，带动各个行业领域的共同发展进步。

总结

液压机械运动控制系统，是一种新型的技术，能克服传统机械传动和液压传动的缺陷，运用液压使能量进行转换的原理，并通过控制系统进行一系列的控制，实现机械循环运转的目的，对各类需要大型设备的企业建设具有重要作用。将其运用到机械的设计和制造中能提高工作效率、产品质量，更好的满足人们的需求。但其在发展过程中，仍然存在一些不足，尚需进一步的改善和发展。

（作者单位：空军南京航空四站装备修理厂）

作者简介

王磊，空军南京航空四站装备修理厂，出生年月，19860806。江苏徐州人。本科学历，职称，助理工程师。研究方向，机械设计及液压设计。

《煤矿机械液压传动》课程设计 篇4

1 教学内容设计

按照课程面向的工作岗位:煤矿机修工、采煤机司机、综掘机司机、液压支架操作工、液压支架修理工对液压方面的共性需求, 细化典型工作任务, 构建课程内容体系的基本框架。本着课程内容源于煤矿, 又服务于煤矿的教学宗旨。

2 课程教学实施

课程教学实施突出“以能力培养为主”的基本原则, 设计出学习性工作任务的项目教学方案。每一个项目在实施中, 按以下流程进行:即下达项目任务、确定方案、制定计划、任务实施、任务检查、任务评价。项目实施任务单 (示例) 如上表。

改革传统的理论教学和实践教学相互独立的教学方式, 把教室设在实训室和生产现场, 理论教学与实践教学并行, 以学习项目为中心, 融“教、学、做、评”为一体, 以班组为单位进行教学管理, 每班组6-7人, 每组指定一名组长, 主要负责安全指挥、相互分工、协调、监管、操作指挥, 场地管理, 工作进度, 工检具的领用、发放、回收, 总结及学生自评等工作。老师根据学生完成任务的情况、文明生产、团队协作情况等方面进行考核, 给出成绩, 所有任务完成后取其平均值, 作为过程考核成绩。所有任务完成后, 再进行课程的结果考核, 过程评价和结果评价成绩的权重为6∶4。

3 教学方法

教学方法主要采用“教、学、做”一体化教学, 改革传统的课堂讲授方式, 将授课地点设在实训室或生产现场。采用边提问、边实践、边讲解、边指导的方法进行, 讲练结合。使学生在教中学、学中做、边学边做, 使知识、技能与职业素质同步增长。突出技能的培养, 提高学习效率。

摘要：煤矿机械液压传动系统的维护保养在矿山生产中处于非常重要的位置。因此根据平顶山工业职业技术学院矿山机电专业人才培养目标和企业对人才的需求, 将《煤矿机械液压传动》课程定位于本专业的核心课程。通过对该课程进行教学改革设计, 进一步提高教学质量, 使学生毕业后具有煤矿机修工等岗位中的液压传动系统的使用、维护、安装等工作所必需的技能, 成为煤矿生产一线的高技能应用型人才。

关键词：煤矿机械,液压传动,课程设计

参考文献

工程机械液压系统液压油的更换 篇5

工程机械由于使用环境恶劣、工作条件差，经常会出现故障。据统计，工程机械液压系统 的故障中有75%以上是由液压油原因造成的。液压油超期使用 或受到污染，轻则影响液压元件和系统的使用性能，降低液压元 件的使用寿命;重则导致液压元件失效，液压系统不能正常工 作。所以，液压系统中液压油一旦受到污染或超过使用期限，就 必须采取果断措施，立即更换新的液压油。

我们所说的换油并不是指简单的兑换其中部分液压油，而是 全面的、尽最大限度的将旧液压油换出，换油量最少达到90%以上，根据我们的经验，现以装载机为例，具体介绍工程机械液压 系统液压油的更换方法。

首先，在换油前应先将液压系统各往复油缸预置在某一极限 位置，以我公司生产的ZL30G型装载机为例，将装载机的动臂油 缸预置在全伸极限位置(此时装载机动臂举至最高极限位置)，而将铲斗油缸预置在全缩极限位置(此时装载机铲斗收起至极限 位置，见图1)。这样操作的目的是使各往复油缸活塞一侧旧油最 大限度的排出，便于新的液压油进入活塞这一侧，将另一侧的旧 油顶出去。至于将油缸置于那一侧极限位置，主要看对换油操作 方便而定，一般是将往复油缸预置在各种动作全伸展的极限 位置，然后进行各项换油程序。

1、液压油箱的换油

先将液压油箱的放油孔拆开，使油箱中的旧油放掉，然后拆下总回油管的液压油滤清 器。清洗油箱与滤清器滤网后将清洗好的滤清器复装，油箱放油 孔堵好，最后将清洁的新的液压油加入到油箱规定的位置，至此 液压油箱的换油即已完成。2 无负荷油路的换油

将液压油总回油管路与液压油箱接头拆开，然后用软管将回 油管接至废油回收油箱。将所有工作油路的操纵阀的阀杆置于中 立位置，启动发动机，油泵开始运转，这时从操纵阀至回路中流 出的液压油多为操纵阀中的旧油，换油时时刻注意观察回油管 的回油颜色的变化，一旦发现有新油开始流出，则立即使发动机 熄火，将液压油总回油管路接头与液压油箱复装好，无负荷油路 的液压油更换完毕。由于无负荷油路一般管径较大，管路较长，多使用耐油橡胶软管，因此对其所储油量是不可忽视的，且更主 要的是保证在更换各工作回路时，不致使无负荷回路里残留的 旧油与新油混合。因此，在更换工作回路液压油之前，一定要更换无负荷回路的液压油。3 各工作油路的换油

将铲斗油缸在伸出工况时的回油管路与换向阀的接头拆 开，用加长软管将回油管接至废油回收油箱，启动发动机使 泵运转。新油将持续在无负荷回路内循环，此时不必担心油 会从换向阀拆开的接头处流出，因为在换向阀处于中位时，此 油路是堵死的;操作换向阀致使铲斗油缸伸出位置(见图2)。随 着新油流向油缸，推动活塞外伸，油缸活塞有杆腔的旧油将 顺着回油管路流至废油箱，直至活塞进行到上侧极限位置，油缸活塞杆全部伸出时停止操作，然后将回油接头与换向阀 连接好，至此翻斗缸的旧油更换完毕。换油过程中拆开的换 向阀接头是不会溢油的，但为了防止尘土、灰尘将液压油污 染，应用洁净堵头将所有拆开的接头塞住。

动臂油缸换油方法与铲斗油缸基本相同，所不同的是，由于动臂油缸是在全伸状态，因此 换向阀应向收缩油缸的方向操作，并将动臂油缸收缩时的回油 接头拆开，使旧油流至废油箱换油，至此全部液压油更换完毕。

上述换油方法仅将无负荷回路与各工作回路的油更换了，而溢流阀、安全 阀的控制回路的油并没有更换，同时在更换铲斗油缸与动臂油 缸液压油时，其进油管路和一段残留的旧油与新油混合，在 一般情况下，这一部分残存旧油极少，可以不考虑，但如果液 压油变质需彻底换油时，则要用一根液压油管路、将一个个的控制回路逐个地进行换油，方法同上。

综上所述，装载机液压油的更换实际上是根据液压系统 自身的特点，用新油逐一把各液压回路中的旧油顶出来。掌 握这一原则，即使再复杂的液压系统也能有条不紊的将油液 彻底更换。但要指出的是，为保障安全，在换油时应注意以下 几点:

1)换油时发动机应以怠速运转为宜，转速太高，泵排量太 大，动作冲击较大，不易控制油流，容易造成浪费。

2)每一动作时切记换向阀的动作应与元件所需的动作相 同，避免操作错误，否则会使大量新油从换向阀被打开的接头 出冒出或出现事故。

机械液压系统故障原因和维护 篇6

关键词：液压系统泄漏噪声维护

0引言

由于在极为恶劣的环境中长时间工作，工程机械尤其是其液压系统出现这样那样的故障在所难免，产生故障的原因也是多种多样。弄清故障产生的原因，采取相应的措施及时排除故障，保障机械设备的正常运转，不论对工程质量或工期都有直接的影响。如何准确、及时地判断故障发生的位置和分析故障产生的原因并给出解决故障的方法，这将关系到设备的停台问题。因此作为液压系统的故障分析及处理工作就显得尤其重要。

1泄漏原因与治漏

液压系统泄漏的原因错综复杂，主要与振动、温升、压差、间隙和设计、制造、安装及维护不当有关，主要有以下原因：①液压系统中密封件密封件损坏造成泄漏，如密封件材料低劣、机械强度低、物化性不稳定、弹性低、耐磨性低等都造成密封效果不良而泄漏。安装密封件的沟槽加工精度低也会引起泄漏。②间隙密封的密封性与间隙大小、压力差、封油长度、加工质量及油的粘度等密切相关。由于运动副之间润滑不良、材质选配不当，加工、装配、安装精度较差会导致早期磨损、使间隙增大泄漏增加。③接合面粗糙度差、平面度不好、压后变形、元件泄油、回油管路不畅、油温过高、油液粘度下降、系统压力超高、密封件预压缩量过小、液压件铸件壳体存在缺陷等都会引起泄漏。

液压系统防漏与治漏的主要措施有：①尽量减少油路管接头及法兰的数量。②将液压系统中的液压阀台安装在与执行元件较近的地方。可以大大减少液压管路的总长度和管接头的数量。③液压冲击和机械振动直接或间接地造成系统管路接头松动。产生泄漏。因此，液压系统应远离外界振源，管路应合理设置管夹，泵源可采用减振器，高压胶管。补偿接管或脉动吸收器来消除压力脉动，减少振动。

2振动与噪声原因

2.1机械碰击引起管道布置不合理发生相互撞击；液压缸的活塞到行程终端位置无缓冲装置或缓冲装置失控，活塞与端盖的碰撞引起噪声。

2.2液压泵和液压马达引起

2 2.1闭式液压系统进入空气，泵和马达在运行中产生。

2.2.2泵吸油位置太高(超过500mm)，油的粘度太大或吸油管过细，滤油器被油污阻塞造成泵的吸油口真空度过大而使原来溶解在液压油中的空气分离出来。这样，当启动泵与马达后带有大量气泡的液压油由低压区流到高压区后受到压缩，体积突然缩小；反之，在高压区体积较小的气泡，流到低压区体积突然增大，油液中气泡体积急速改变，产生“爆炸”现象而引起振动和噪声。

2.2.3泵与马达的轴向、径间隙由于磨损而增大后，高压腔周期地向低压腔泄漏引起压力脉动，流量不足，噪声加剧。

2.2.4容积式泵是依靠密封工作容积的变化来实现吸、压油的，为了不使吸、压油腔互通，在吸、压油腔之间存在一个封油区，当密封工作容积经过封油区，既不通压油腔也不与吸油腔相通，引成闭死的密封容积，容积有微小变化就会产生高压和负压，引起振动和噪声，称“困油”现象。

2.2.5齿轮的齿形精度不高，齿面粗糙度差，相邻周节及周节累积误差大，两轴间的平行度差，滚针轴承损坏，装配前未经严格的去毛刺和清洗等，柱塞泵的柱塞移动不灵活或卡死；均能引起压力脉动，流量不足，噪声增大。

2.2.6换向阀换向，而泵不能卸荷时，由于泵的全部流量要通过溢流阀溢回油箱，就会引起系统压力升高；当反向起动后，系统压力又恢复原定压力。这种使系统压力升高与降低及恢复原压的过程是在瞬间发生的，溢流阀的调压弹簧在这瞬间被压缩或伸长。若调压弹簧疲劳或端面与轴心线垂直度不良，阀芯上的小孔堵塞，阀芯外圆拉毛或变形，就会使阀芯在阀体孔内移动不灵活而发生振动和噪声。当换向阀的开口过小或通道突变，流速高，产生涡流，流速高而背压低时，会形成局部真空，使原来溶解在油液中的气体被析出，产生“气穴”现象而发出噪声。

3工作机构运动速度不够或完全不动

产生这类故障的主要原因是油泵输油量不够或完全不输油，系统泄漏过多，进入液动机流量不够，溢流阀调节的压力过低，克服不了工作机构的负载阻力等。一些可能的原因及消除方法有：

3.1油泵转向不对或油泵吸油量不够。吸油管阻力过大，油箱中油面过低。吸油管漏气。油箱通大气的孔堵塞(油箱不透气)使油面受到压力低于正常压力(大气压)，油液粘度太大或油温太低。这些都会导致油泵吸油量不够，从而输油量也就不够了。

3.2油泵内泄漏严重。油泵零件磨损，密封间隙(特别是端面间隙1变大或油泵壳体的铸造缺陷。使压油腔与吸油腔连通起来。

3.3处于压力油路的管接头及各种阀的泄漏。特别是液动机内的密封装置损坏。内泄漏严重。判明原因后，便采取相应措施(如修理或更换磨损零件，清洗有关元件，更换损坏的密封装置等)加以改正。

4液压系统的维护

正确的维护是液压系统可靠运行的根本，根据工作实践，工程机械液压系统的维护要做到以下几点：

4.1液压油：液压油起着传递压力、润滑、冷却、密封的作用，应按随机《使用说明书》55中规定的牌号选择液压油，特殊情况使用代用油时，应力求其性能与原牌号性能相同，不同牌号的液压油不能混合使用。液压油选择不恰当是液压系统早期故障和耐久性下降的主要原因。

4.2定期保养：目前有的工程机械液压系统设置了智能装置，但其监测范围和准确程度有一定的局限性，液压系统的定期检查与保养还是必不可少的，所以液压系统的检查保养应将智能装置监测结果与定期检查保养相结合。

4.3防止颗粒杂质入侵：清洁的液压油是液压系统的生命。若固体杂质入侵将造成精密偶件拉伤，发卡、油道堵塞等，危及液压系统的安全运行。防止固体杂质混入要注意以下几点：①加油时液压油必须过滤，加油工具应可靠清洁。不能为了提高加油速度而去掉液压油箱加油口处的过滤器。②保养时拆卸液压油箱加油盖、滤清器盖、检NFL、液压油管等部位，液压系统油道暴露时要避开扬尘，拆卸部位要先彻底清洁后才能打开。要选择不掉纤维杂质的擦拭材料和击打面附着橡胶的专用铁锤。液压元件、液压胶管要认真清洗，用高压风吹干后组装。选用正品滤芯。换油同时清洗滤清器，安装滤芯前应用擦试材料认真清除滤清器壳内部污物。③液压系统的清洗油必须使用与系统所用牌号相同的液压油，油温在45℃～80℃之间，用大流量尽可能将系统中杂质带走。液压系统要反复清洗三次以上，每次清洗完后趁油热时将其全部放出系统。清洗完毕再清洗滤清器，更换新滤芯后加注新油。

4.4防止水、气等流质入侵①防止水入侵液压系统。液压油中含有过量水分会使液压元件锈蚀，油液乳化变质、润滑油膜强度降低，加速机械磨损。除了维修保养时要防止水分入侵外，还要注意储油桶不用时要拧紧盖子，最好倒置放置。②防止空气入侵液压系统。大量的空气进入油液中将使“气蚀”现象加剧，液压油压缩性增大，工作不稳定，降低工作效率的不良后果。还会使液压油氧化，加速其变质。防止空气入侵应注意以下几点：①维修和换油后要按随机《使用说明书》规定排除系统中的空气。②液压油泵的吸油管口不得露出油面，吸油管路必须密封良好。③油泵驱动轴的密封应良好，更换该处油封时应使用正品油封。

5结束语

液压机械手设计 篇7

关键词：筑路机械,冷却系统,液压驱动,设计分析

新时期工业生产技术的改革发展, 使得筑路机械设备的性能、结构、操作等方面得到了显著的改善, 促进了筑路作业效率的提升。但同时道路工程数量的增加对筑路机械的结构性能也造成了明显的损坏, 设备内部的结构或零件出现不同程度的磨损。冷却系统是筑路机械的辅助结构, 当设备处于高速运行状态下可起到控温作用, 综合设计冷却装置液压驱动系统是技术研发工作的重点。

一、筑路机械设备冷却系统的作用

工业是我国三大产业的中心支柱, 工业化生产技术的发展对其它产业经济有着巨大的推动作用。自工业化生产时代到来, 各种机械设备在建筑业、制造业、采矿业等多个领域里广泛运用。冷却系统是机械设备的组成结构之一, 系统的主要作用是控制机械运动所产生的热量, 以达到均衡设备温度的作用。通常冷却系统的作用是减少发动机因燃烧所产生的热量, 保证发动机处于标准的运转温度范围内。机械行业采用的发动机方式多种多样, 如:气冷式发动机及水冷式发动机, 气冷式发动机是靠发动机带动风扇及车辆行驶时的气流来冷却发动机;水冷式发动机则是靠冷却水在发动机中循环来冷却发动机。考虑到机械设备发动装置的稳定性, 设计筑路机械结构时应考虑机件的冷却降温问题, 尤其是控制发动机的温度处于标准状态。若发动机冷却不足, 会使气缸充气量不足和出现早然和爆燃等燃烧不正常的现象, 发动机功率将下降, 且发动机零件也会因润滑不良而加速磨损。由此可见, 根据机械设备的结构特点设计冷却系统, 能够维持发动机及其它机件的温度处于标准状态, 防止温度过高造成的不利影响。

二、机械冷却系统存在的不足

科学技术的发展促进了机械设备的普及运用, 不仅仅是工业产品的生产加工, 机械设备在建筑行业的运用也发挥了重要的施工性能。筑路机械使道路施工摆脱了传统人工操作的方式, 利用机械自动化完成道路的修建改造, 不仅加快了工程建设的进度, 也降低了人工操作的难度。由于城市长期规划发展, 道路工程数量增多使得筑路机械的性能面临多方破坏, 其冷却系统存在的问题如下:

1、负荷问题。

无论是哪一种类型的机械设备, 其均有特定的负荷范围及运行条件。从目前的施工情况看, 筑路机械设备的作业条件复杂, 如:高温、多粉尘等, 恶劣的操作环境导致发动机产生的热量大幅度上升, 而原先安装的冷却系统已难以适应散热、排热的要求。尤其是许多市政单位追求进度, 筑路机械24h持续作业, 超负荷运行影响了冷却系统功能的发挥。

2、阻力问题。

为了更好地完成筑路工程作业, 技术人员往往会对筑路机械进行结构改造, 以实现冷却系统性能的改善。因冷却风扇的传统驱动结构单一, 系统安装时未能配备相对应的辅助机件, 从而增大了冷却空气的流动阻力。阻力变化不定会造成冷却空气及冷却液的温度差异过大, 不利于冷却系统散热、排热作用的发挥, 并且增加了筑路机械的维护难度。

3、驱动问题。

驱动系统是冷却系统的子系统, 对冷却装置的温控作用有较大的影响。早期受到技术条件的限制, 机械驱动模式多出采用冷却风扇、水泵等基本构件, 让空气经过散热器把产生的热量逐渐消除。尽管这种驱动系统起到了相应的降温作用, 但是在筑路机械作业环境变化之后, 驱动系统的散热性能明显减弱, 无法适应设备在不同条件下的散热需要。

4、结构问题。

冷却系统结构安装不合理, 筑路机械操作时故障发生率上升, 这些都限制了冷却系统的功能。对于大型筑路机械而言, 冷却系统不仅运用于发动机冷却, 对于机械设备其它机件也能起到散热的效果。如:压路机、平地机、摊铺机等, 冷却系统对传动系统、液力举升等也有良好的散热性能。但由于驱动系统结构缺陷, 造成散热器所安装的位置与标准不符而限制散热作用。

三、发动机冷却系统的设计

发动机是筑路机械的动力装置, 负责传输动能给其它机械构件以维持正常的机械运动。冷却系统能够及时把运动产生的热量散开, 使发动机的运行环境处于恒温状态, 防止温度过高或过热对发动装置造成的不利影响。目前, 发动机冷却系统的设计经过多方改进, 技术人员对各种冷却装置的布局掌握了科学的方法。

1、系统构成

根据常规的筑路机械结构组成分析, 发动机冷却系统的组成构件包括:电磁比例溢流阀、液压泵、电控单元、油箱、冷油器及粗、液压马达、冷却液温度传感器、精过滤器等, 每一个部分在冷却系统运行中都发挥了重要的作用。如:温度传感器的作用是对发动机温度实时监测, 且把温度信号传递给电控单元;电控单元则是把温度信息反馈给电磁比例溢流阀, 通过溢流阀控制溢流量大小等, 每一个结构之间都互相搭配运行。随着机电一体化、机械自动化等技术的运用, 冷却系统内部结构之间的配合程度更深, 不同装置或元件的协调性更加明显。设计人员可采用单片机设计智能化的冷却系统, 如图2。

2、冷却装置

液压驱动是发动机主要的冷却装置, 控制冷却系统液压回路则多数选择无级调压回路, 液压泵的出口压力则是溢流阀所调整的压力。冷却装置中液压调控的方法依赖于电磁比例溢流阀, 可间接性地对发动机的温度适当调节。设计人员考虑冷却装置布局时应防止冷却风扇频繁动作带来的不便, 尤其是对液压驱动系统、冷却系统引起的冲击, 以维持系统处于安全、稳定的运行状态。如:设计方案里将冷却风扇控制在最低稳定转速下持续运转, 以此控制风扇运行消耗的功率大小。

四、液压油冷却系统的设计

液压油是筑路机械的液压介质, 对机械设备能够发挥能量传递、系统润滑、防腐、防锈、冷却等多方面作用。液压系统结构较为复杂, 如图3, 液压油冷却系统的设计应参考筑路机械的实际作业量, 合理设计与机械负荷相匹配的驱动装置, 把系统的组成构件有效整合起来, 在保证液压油作用的前提下增强系统的冷却效果。此次液压油冷却系统的驱动装置设计为电动机, 以符合机电一体化操作的控制要求。驱动装置的设计要重点考虑液压油的温度, 使其处于规定的温度值。温度过高, 液压油的使用时间越短, 降低了冷却系统的运行效率;温度过低, 液压油的粘度偏大, 不利于油泵的吸入。按照筑路机械实际作业情况, 把液压油的标准温度限定在30-70℃。按照这一标准可确定冷却风扇的温度范围, 通常最佳温度在60℃。

为了适应液压油冷却系统的使用要求, 设计人员可设置一套信号传输流程, 让温度信号能够及时传递给系统控制中心, 这有助于筑路机械各机件的协调运行。本次设计的方案:整体控制方法采用开关控制, 由液压油温度传感器将液压油温度信号传给电控单元ECU, ECU判断液压油温度是否达到风扇开始工作的上限温度60℃, 当液压油温度达到最高温度, 则电控单元ECU输出脉冲信号, 启动电动机驱动冷却风扇开始工作, 同时电控单元ECU对每次采样值进行判断, 若温度小于风扇停止工作的下限温度50℃, 风扇自动停止运行。

五、筑路机械电气系统的设计

机械自动化是设备操控的新趋势, 在机械设备内部建立自动控制系统辅助人员操作, 可降低筑路工程作业的难度。电气控制系统在机械设备中的运用越来越多见, 利用电气部分指导、控制设备操作可提高筑路机械的作业效率。因此, 机械冷却装置液压系统的设计要充分考虑电气控制系统, 借助于电气控制系统的相关功能辅助冷却系统的散热过程。电气控制系统具备的功能包括:

1、保护功能。

线路保护功能的实现需结合系统的"自检测"完成, 如:当电气设备线路的电压、电流超出标准荷载, 对设备的安全运行造成不利影响。此时, 利用电气控制系统的自检测, 可对线路的异常信号自行调控。

2、监测功能。

筑路机械设备利用电气控制系统能及时捕捉视听信号, 对设备的运作状态作出准确地判断, 及时监测各种异常问题的发生。利用监测功能可以降低液压驱动系统的故障发生率, 提醒操作人员采取措施紧急处理。

3、控制功能。

机械电气控制采用的高压开关、大电流开关等设备结构复杂, 若依赖于人工操作则会影响到电气设备作用的发挥。电气控制系统的自动化调度, 可自动控制分、合闸等操作, 当系统产生故障后也可及时切断电路。

六、冷却装置故障处理方案的设计

冷却装置液压驱动系统会受到外界环境、运行负荷、作业时间等方面的影响, 导致冷却装置的散热性能减弱。设计阶段是冷却系统规划布置的主要环节, 此环节必须要考虑后期液压驱动系统故障的处理问题, 设计有效的应急处理策略。结合实际工作经验, 笔者设计了一套冷却装置故障处理方案, 具体情况: (1) "看"。详细观察冷却系统故障的状态, 如:散热器、风扇、液压泵等。 (2) "找"。根据掌握的故障表现, 操作人员应尽快确定故障范围, 以准确定位系统故障的位置。 (3) "做"。查明故障原因、故障位置之后, 现场人员要采取简单的处理措施, 对控制系统自行调控处理。经过简单的故障处理流程, 操作人员可以减小故障造成的不利影响, 技术人员的检修争取更多的时间。

结论

总之, 冷却系统是筑路机械的重要构成之一, 对发动机起到了散热、降温的作用。随着筑路工程作业量的上升, 机械设备的运行负荷也会不断增大, 对原有的冷却装置液压驱动系统进行改装设计, 可以有效完善系统的冷却功能。另外, 设计方案还要对系统故障配备相应的处理方案, 避免给冷却系统的持续运行造成不利影响

参考文献

[1]钟少军.筑路机械冷却装置液压驱动系统的改进设计[J].东南大学学报, 2010, 17 (2) :10-13.

[2]傅永进.大型收获机电液混合驱动智能冷却系统[J].农业机械学报, 2010, 32 (11) :84-86.

[3]季晓娟.内燃机冷却风扇温度控制液压驱动系统技术研究[J].机电工程技术, 2010, 26 (8) :18-21.

[4]邢思妍.汽车发动机自控电动冷却风扇的发展与研究[J].内燃机工程, 2010, 40 (15) :74-75.

[5]裘明宏.现代发动机冷却系统的发展趋势[J].山东科技大学学报, 2010, 15 (9) :54-56.

机械传动作业车静液压走行系统设计 篇8

关键词：作业车,机械传动,静液压驱动

机械传动作业车在国内推广时间早, 应用范围广, 用户积累了丰富的使用维护经验, 在国内有很扎实的市场基础, 目前使用的作业车绝大多数为机械传动作业车。由于机械传动作业车无法带载启动, 且动力传动系统柴油机由于作业工况与驱动负载不时变化, 导致其转速波动范围较大, 无法满足恒低速运行的要求。安装静液压走行系统, 机械传动作业车可实现边作业边走行功能, 走行速度在0~10 km/h范围内无级可调。

1 静液压走行要求及主要参数

在机械传动作业车实现静液压走行功能, 需要研究静液压走行与主动力传动可靠切换及故障时手动操纵方案;静液压走行泵、马达的驱动方案;静液压走行系统输出特性与输入等诸多因素的合理匹配选型及计算[1], 以及静液压走行系统调速与方向控制方案。该静液压走行系统采用变量柱塞泵电液比例控制, 液压系统自动适应负载的变化, 降低功率损失、减少系统发热, 可根据施工需要调节作业车走行速度。系统主要技术参数为主传动方式为机械传动, 最大运行速度100 km/h;作业时采用静液压驱动, 走行速度0~10 km/h无级可调;轮径840 mm;轴数4;轴列式1A-A1;总重38t±3%;静液压系统压力16 MPa;流量约150 L/min;散热器最高工作压力为1.6 MPa;风机功400 W;电压24 V。

2 主要结构及控制原理

2.1 动力传动及操纵机构

机械传动作业车动力系统主传动路线为发动机→离合器→变速箱→传动轴→换向分动箱→传动轴→车轴齿轮箱→轮对[2]。换向分动箱为四轴、前后剖分式结构, 在换向分动箱环节, 整个动力由一轴的输入法兰传入换向箱, 由四轴两端的输出法兰输出。静液压走行系统中, 在换向箱一轴后端安装有油泵离合操纵装置, 走行油泵通过一个传动轴与换向箱一轴后端的泵驱动轴联结。在三轴前端安装有马达离合操作装置, 走行马达直接安装在换向箱三轴后端的马达驱动轴法兰上。走行油泵、马达离合控制采用气动操纵, 操纵机构设置手动换向及锁定机构。确保故障时可手动操纵控制离合, 保障行车安全。

静液压走行时, 操纵换向机构, 使换向箱处于空挡位, 切断主传动运行的动力链。通过走行泵离合操纵装置, 走行泵可从换向箱一轴取力。走行泵带动走行马达转动从而驱动换向箱第三轴, 再由四轴前后法兰输出动力, 通过传动轴最终驱动车轴齿轮箱, 实现整车静液压走行驱动[3]。

2.2 液压控制系统

整车液压系统可划分为作业平台支路与静液压走行支路。静液压走行支路主要由变量柱塞泵、控制泵、控制阀组、液压马达、散热器等组成[4]。

液压油箱容积加大后, 2个油路共用1个油箱, 并将油箱由原在车架下悬挂改为在车架上安装, 油箱上移改善了油泵的吸油条件。各压力表均安装在油箱上部的阀件柜内, 方便操作人员观测。控制泵为齿轮双联泵中小排量泵 (另一大排量泵为作业泵) , 走行马达内集成有双向过载阀和双平衡阀。油散热器采用直流风机驱动, 在作业车上取电、操纵控制方便且作业安全。静液压走行控制原理见图1。

2.3 电气控制系统

静液压走行电气控制主要包括泵排量的电液比例控制、走行换向控制、走行马达及泵的脱离结合电控阀控制、散热器及各指示灯的显示控制[5]。

走行调速方案采用电液比例控制器, 即比例功率放大器控制静液压走行变量柱塞泵所带的电磁铁的电流大小, 从而控制变量柱塞泵的排量, 实现速度的变化。因为电控手柄输出的电信号是连续变化的 (比例量) , 所以油泵的排量也是连续变化的, 走行速度可以在0~10 km/h之间任意设定;运行方向的选择是通过换向开关控制电液换向阀实现的。

2.4 操纵与仪表显示

在司机室内安装有静液压走行控制箱, 可操纵静液压走行泵、马达的摘挂, 并有相应的指示灯反映走行泵、马达的状况。在平台电气控制箱内装有静液压走行方向选择与走行速度的调节旋钮, 作业人员可在平台上根据施工需要控制作业车的走行速度。

3 结论

增加静液压走行系统, 机械传动作业车具有主动力传动系统和作业静液压走行系统。满足作业车运行速度100 km/h及双向低恒速走行作业需求。系统具有手动操纵控制离合及机械锁定装置, 保障静液压走行与主动力传动能够可靠的切换, 确保行车安全。该系统已装车应用, 并在新建铁路、京九电气化改造工程等线路中发挥作用。

参考文献

[1]高春雷.静液压闭式传动系统输出特性计算分析[J].铁道建筑, 2005 (3) :40-42.

[2]孙竹生, 鲍维千.内燃机车总体及走行部[M].北京:中国铁道出版社, 1995.

[3]姚怀新.工程车辆液压动力学和控制原理[M].北京:人民交通出版社, 2006.

[4]吴守强.静液压传动装载机性能的探讨[J].工程机械与维修, 2007 (5) :58-59.

液压机械手设计 篇9

随着中国工业不断发展, 对煤炭的需求量越来越大, 需进行大量开采。但煤炭的开采大多处于地下, 空间狭小, 环境恶劣, 受煤炭开采空间和环境的限制, 对煤炭开采的设备也有一定影响。所以, 为能有效促进煤炭开采, 就需使用煤炭机械液压传动技术来进行。煤炭机械液压传动技术的工作原理是在电动机的转动下带动液压泵转动, 然后将液压油排出, 从而将机械能转变为液压能通过一定的方式传递到油马达。液动机作为一种能量转换装置又可将液压能再转换为机械能, 最后通过液压油传递能量促进工作机构进行运作。目前, 液压传动技术发展十分迅速, 也造福了很多行业, 具有很大发展前景。

1 煤炭机械液压传动技术的发展前景

煤炭开采设备种类众多, 但目前最普遍使用的就是高压大流量的液压系统及液压的元件两种, 这两种煤炭开采设备促进了煤炭机械液压传动技术在煤炭开采业的应用和发展。高压大流量液压系统在采煤业被广泛应用, 例如, 中国的双滚筒型采煤机械及很多其它的采煤机械都是应用高压大流量系统的油泵。这种油泵主要运用结构合理、变量机构完善的柱塞斜轴式柱塞油泵及斜盘式柱塞油泵。将这两种柱塞油泵进行比较分析, 柱塞斜轴式柱塞油泵的油泵和油马达尺寸比较小, 在重型机械环境中很难进行使用。比较而言, 斜轴式油泵不仅拥有合理的结构和完善的变量机构, 且冲击性也比较强, 相比较柱塞式斜轴式油泵, 更适合工作于重型机械的工作环境中。

以前的液压传动技术系统比较落后, 要想建成一个液压传动系统, 需使用成千上百的液压元件, 且要跟系统管道相连接才可成型。目前, 随着科技不断进步, 液压传动技术系统的回路只需将控制阀及油马达联系在一起就可完成, 且更加好安装和保养维修。同时, 为避免加工过程中出现一些问题, 还要进一步提高液压元件加工的精确度, 这个过程不仅要使用先进的技术和设备, 还要根据实际情况对抗污染、小体积、寿命长及高性能的液压元件进行研发, 促进采煤行业进一步发展, 保证采煤业安全有效[1]。

2 煤炭机械液压传动技术的类型

煤炭机械液压传动技术的存在形式有两种, 都可很好地体现出煤炭机械液压传动技术不仅可变换速度, 还可多路复合[2]。这两种形式分别是:

a) 开式。开式是一个不封闭的回路系统, 在整个循环煤炭机械液压传动技术系统中大多数系统都是以这种形式存在的。在具体工作中, 油泵会吸收经过回油管最终流入油箱的液压油。众所周知, 油箱本身就可自行保存液压油并进行冷却和沉淀, 就像煤炭开采机械上的高液压系统, 管道少散热快, 所以, 这个系统的工作运行比较简单方便, 且比较容易安装和保养维修。煤炭机械液压传动技术系统也存在一定的缺点, 就是其在工作过程中为避免吸入空气使管道发生振动, 所以工作时必须使用大容量油箱。所以, 开式在煤炭开采机械中很少被使用。图1为采煤机中的摇臂调高液压系统;

b) 闭式。与开式相反, 闭式在整个循环煤炭机械液压传动技术系统中是以闭的形式存在的。为防止液压油过快发热, 油泵吸收的液压油不需进入油箱, 而是直接进入油泵进行冷热交替。闭式系统一改开式系统邮箱容量大的缺点, 而是需要体积小的油箱, 且拥有比较紧凑的结构, 可避免空气被吸入及造成油污染。煤炭开采机械的功率往往都很高, 加上较大的阻力和狭小的安装空间, 也会出现散热比较差的现象, 而煤炭机械液压传动技术的应用可帮助油泵进行冷热交换并补充一定的油量, 所以, 煤炭机械液压传动技术在煤炭开采设备中被广泛应用。图2为采煤机械闭式液压系统。

3 如何对煤炭机械液压传动进行调速和控制

3.1 对煤炭机械液压传动技术系统进行调速设计

要想对煤炭机械液压传动技术系统进行调速设计, 就要根据实际情况进行。有的工作机构的速度是需保持不变, 像煤炭采购设备中的摇臂调高液压系统, 只要拥有一定数量的马达或油泵就可以, 所以类似设备就不需进行调速。还有的设备不能满足于此, 像一些煤炭采购设备的牵引部分需不同的流量及容量, 就需要对煤炭开采系统的流量及容量进行调速。前者进行调速主要是为了改变节流阀门的流通面积, 通过对节阀门进行调整, 可对油流量流入液动机的流量大小进行相应调节, 完成对煤炭开采系统的调速设计。这一过程主要是在关闭阀的控制油路上安装可进行调节的节流阀门, 可调节节流活塞运动快慢, 这种设计大多适用于油马达液压等系统中, 因为它们的功率比较小。相比较于前者, 后者通过直接调节油泵流量及油马达排量进行调速。这种调速方式主要包括马达调速及恒转矩调速。马达调速比较适合在高速段中使用, 而恒转矩调速只能适用于低速段中, 两者相比, 恒转矩调速可根据实际情况对调速范围进行调节。总之, 不管是对系统的流量进行调节, 还是对系统的容量进行调节, 煤炭机械液压传动技术系统都可实现调速目标。

3.2 对煤炭机械液压传动技术系统进行控制方式设计

在实际工作过程中, 煤炭机械液压传动技术系统拥有两种控制方式, 分别是自动控制方式和手动控制方式。在实际工作中, 不管是自动控制方式还是手动控制方式都是通过调节油泵的流量, 这种调节主要是通过变量油缸进行的。自动控制方式和手动控制方式的原理基本相同, 都比较复杂的。主要是将2条通路与油缸相连接, 一条与主要的油路相连接, 另一条与油箱相连接, 通过伺服阀位置进行控制。图3为采煤设备牵引液压系统调速控制。

根据图3分析, 将伺服阀杆及反馈杆与图3的A、B两点相连接, 将调速机与C点相连接。为了将A、B两点自动往另一个角度摆动, 对油进入变量油缸的速度进行控制, 就要对C点处输入相应位移信号来实现。同时, 变量活塞会在也压力推动下朝向右方移动, 同时会带动B进行45°角的摆动, 一直摆动到静止, 这时候A油路就会出现自动关闭现象, 设备都会停止运作, 从而实现调速。如果在工作过程中相关数据出现误差, 立即进行修复以保证机械设备正常运行, 以控制机械震荡的速度来控制准确度[3]。

4 结语

随着科学技术发展, 为应对当今市场的发展需要, 要加速对煤炭机械液压传动技术的开发应用, 提高对煤炭的开采质量, 加快对煤炭开采的速度, 从而使煤炭开采业能顺应时代发展的需要, 能不断进步, 从而加速中国的经济发展及促进中国工业化的进步。

参考文献

[1]刘小华, 许贤良, 鲍和云, 等.纯水液压传动技术的现状与应用展望[J].煤矿机械, 2011 (10) :178-179.

[2]恩刚, 黄太祥, 吴张永, 等.煤矿机械常见液压故障的分析与处理[J].流体传动与控制, 2012 (15) :131-132.

液压机械手设计 篇10

1 方案提出背景

王金武等[6]分析了液压—机械式联合收割机行走系统的工作过程;曹玉宝[7]列举了几种典型了联合收割机液压回路;介绍了目前我国履带自走式联合收割机的典型液压系统介绍;孙勇等[8]新型履带联合收割机双流传动系统设计;薛天茂[9]介绍了液压无级底盘在梳穗式联合收割机上的应用。程孟专等[10]介绍了农用机械液压传动装置HST总成的结构及应用。由于HST集泵、马达和控制阀于一体,结构紧凑,系统管路少,布置合理,单手柄摆动即可实现机器前进—停车—后退,行驶平稳、无级变速,提高了联合收割机的收获效率与使用寿命。以上这些方法是在企业生产中得到了运用,可以有效提高联合收割机行走系统的技术水平。

履带自走式联合收割机采用的变速箱总成集变速机构、差速机构、离合器机构及手制动机构于一体,其转向过程中转向精度低、操作过程复杂,并且由于转向时内侧动力被切断,造成内侧履带滑移严重,特别是在湿田行走壅起土壤,破坏农田(尤其是水田)土壤或路面表层、增加转向阻力、不利于驾驶的舒适性和安全性[8]。另外,变速箱总成安装在底盘下侧,离地间隙最小,影响了水田通过性。而且变速箱总成结构复杂,其故障率占联合收割机行走系统总故障率的30%左右,极大影响了联合收割机的正常使用。

因此,笔者提出开发一种新型履带自走式联合收割液压—机械复合驱动的行走系统。该系统采用闭式液压传动及与之匹配的行星轮减速器组成的液压—机械复合驱动设计方案。由于复合驱动系统能在一定范围内根据外界阻力变化通过实现无级变速,简化行走系统的传动结构,优化整体设计,减低操作强度;实现联合收割机的原地回转,提高联合收割机的离地高度;提高内燃机功率利用率[11]。

2 设计原则

2.1 集成技术

履带自走式联合收割机集收割、输送、脱粒、清选、行走等于一体的复杂机械,对行走系统部件要求高,安装在其上的部件要尽量小、紧凑,对液压元件的重量、体积、比功率有严格的限制[12]。由于集成泵可以达到很高的压力和转速,具变量容易、结构紧凑、比功率大、便于传动布置等优点,因此十分适合联合收割机的结构特点。

2.2 原地回转

传统的履带自走式联合收割机转向时,采用单边工作模式,转弯半径及阻力大,不适合泥地或小田块工作。因此,通过使联合收割机左右履带驱动轮等速正反转,带动左右履带等速正反转,从而实现联合收割原地转向。

2.3 离地间隙

由于联合收割机的变速箱总成体积大,通常安装在底盘下侧,使得变速箱总成离地间距小,影响了其水田通过性。因此,在设计中通过采用单级行星轮减速器,利用单级行星轮减速器体积小、重量轻,可以直接安装在履带驱动轮上,减化传动系统的结构,提高联合收割机的离地高度。

2.4 轮边驱动

轮边驱动方式突出的特征是每一个驱动轮都由单独的液压马达驱动。现代技术已研制出体积和重量小到足以直接安装到驱动轮内的液压马达及相应的减速器,使得轮边驱动技术得以迅速普及[13]。因此,将液压马达安装在驱动轮一侧,通过油管与液压泵相联,可以实现液压马达—行星轮减速器—履带驱动轮—履带传动驱动方式。

2.5 优化结构

联合收割机正常行走速率约1.5 m/s,但输出功率较大,若采用全液压行走系统,则必须用低速大扭矩马达,此类马达体积大、成本高,不适合安装在空间有限的联合收割机内。液压—机械复合传动系统选择合理的行星轮减速器传动比,可降低液压元件的输出扭矩,选用中速小扭矩马达,从而降低液压元件的体积及成本,使其结构更紧凑。

3 设计方案

3.1 液压系统

采用双联集成变量泵+双定量马达闭式液压系统。双联变量泵每个泵和1个液压马达形成1个独立闭式液压回路。

3.1.1 双联轴向柱塞集成泵。

双联轴向柱塞集成泵具有结构紧凑、体积小,输出功率大的特点。该泵为集成式结构,集2个变量泵、补油泵、压力控制、功率控制、流量控制、溢流功能等于一体,具有对外载荷的自动适应性,能够实现无级调速和变矩以及传动比的连续改变。使管路连接变得简单,不仅缩小了安装空间,而且减少了由于管路连接造成的泄漏和管道振动,提高了系统的可靠性,简化了操作过程。

3.1.2 摆线液压马达。

摆线液压马达结构简单、低速稳定性好,单位重量功率远比其他类型的液压马达大;体积小,重量轻,排量、转速范围宽;轴密封设计先进,背后承受能力较高;短期超载能力强,输出扭矩大,使用范围广。

3.1.3 工作原理图。

由图1可知,联合收割机两侧液压马达分别由双联集成变量泵其中1个泵驱动。双联集成变量泵的2个斜盘各和1个控制手柄相联,通过拉推手柄改变泵内斜盘的角度大小及方向,即可改变泵输出流量的大小和方向,以改变摆线油马达的转速和转向;补油泵可补油、防止马达启动和制动瞬间的液压冲击,并置换一部分回路的油;回路的油经交换热器,在发动机风扇的作用下冷却。

停车时:双联集成泵的斜盘倾角为0°,泵不供油,机器停车。匀速行走时:双联泵和补油泵匀速回转,高压油经管路流向马达。马达低压腔与回油管相连实现回油,部分由补油泵置换出,经冷却器后流回油箱,实现换油。变速时:通过操作控制手柄,控制双联集成泵的斜盘倾角改变、泵的排量变化。原地回转:通过2个操作控制手柄,使2个泵反向旋转,输出流量一致。这时,左右2个液压马达也等速反向旋转,通过左右2个单级行星轮减速器,使左右2个履带驱动轮作等速反向旋转,从而使履带等速反向运动。

3.2 机械传动

由于联合收割机正常工作时速只有1.5 m/s,速度很低,如果直接用低速大扭矩马达带动履带驱动轮,通常转速在100～110 r/min。由于低速马达的体积较大,结构不紧凑,不利于扭矩、转速合理分配。因此,在液压马达和履带驱动轮之间采用单级行星轮减速器连接,单级行星轮减速器传动比通常为3～5,其结构紧凑、尺寸小,并且可以直接安装在履带驱动轮上,其尺寸符合联合收割机的结构特点。因此,可以采用小扭矩中速的小尺寸液压马达。图2为单级行星轮减速器与液压马达与履带驱动轮的连接示意图。

从图2中可以看出,液压马达与行星轮减速器相联;行星轮减速器由大中心轮、小中心轮和行星轮组成,液压马达与小中心轮连接,大中心轮与履带驱动轮连接;通过履带驱动轮上驱动履带前进、后退、转向。

摘要：为解决传统履带式联合收割通常不能实现原地转向、水田通过性较差等问题,提出了新型的液压—机械行走系统方案设计。主要阐述了所采用的技术方案,即采用双联集成变量柱塞泵和2个定量摆线马达组成相互独立闭式液压传动系统;由定量摆线马达驱动安装在履带驱动轮上的单级行星轮减速器,通过单级行星轮减速器增加扭矩后,由履带驱动轮带动履带工作。该设计方案可以实现联合收割机的原地回转,并且提高了联合收割机的水田通过性。