某液壓采煤機液壓系統(tǒng)計算過程案例目錄TOC\o"1-3"\h\u3072某液壓采煤機液壓系統(tǒng)計算過程案例 1295601.1.液壓泵與馬達的選擇 1226541.1.1.液壓馬達的選擇 2226071.1.2.液壓泵的選擇 322061.1.3.輔助泵的選擇 4294651.1.4.調(diào)高泵的選擇 524931第二章油路計算及閥門的選擇 7280382.1.主油路系統(tǒng) 7254832.1.1.操作系統(tǒng) 950932.1.2.手動操作 9262482.1.3.電氣操作 10129852.1.4.液壓操作 11297702.2.液壓閥的選擇 1196952.2.1.主要性能指標(biāo) 13133652.2.2.主油路系統(tǒng)閥的選擇 15200022.2.3.濾油器的選擇 19263672.2.4.主要元件一覽表 22第一章液壓系統(tǒng)計算在整機傳動系統(tǒng)設(shè)計中重要的組成部分必須包括對于主機液壓循環(huán)傳動系統(tǒng)的設(shè)計，液壓循環(huán)傳動系統(tǒng)的整機設(shè)計除了必須滿足傳動主機的機械動作性能、液壓循環(huán)及靜態(tài)和動態(tài)控制性能等各個方面的最低要求外，還同時要滿足相應(yīng)的裝機條件，只有達到基本的條件下，才能完成工況需求。用途分析采煤機可以與許多設(shè)備進行配合工作，例如刮板輸送機、液壓支架，構(gòu)成“三機配套”，而“三機配套”與調(diào)高部、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)為采煤機的正常運作提供重要保障。液壓系統(tǒng)作為其中的一部分，對液壓系統(tǒng)的計算及主要液壓元器件的選擇為本設(shè)計的重點。液壓泵與馬達的選擇液壓泵選擇準(zhǔn)則：首先按照采煤機主機的工作狀況、采煤機功率大小以及系統(tǒng)對工作性能的要求，第一步要選擇液壓泵的類型，其次根據(jù)系統(tǒng)要求的流量、壓力選擇合適的規(guī)格型號。液壓馬達選擇：根據(jù)泵的排量，及液壓馬達所需要的轉(zhuǎn)速，來計算液壓馬達的排量，同時要滿足液壓泵的最大壓力要求，不能超過馬達所能允許的最大壓力。液壓馬達的選擇按照采煤機設(shè)計參數(shù)，液壓馬達外負載轉(zhuǎn)T為1300Nm，液壓馬達設(shè)計實際排量625mL/r，額定轉(zhuǎn)速160r/min，則液壓馬達的排量：式(4.1)液壓馬達所需要的最大流量為：式(4.2)式中端面配流型低速大扭矩液壓馬達具有良好的啟動型，調(diào)速平穩(wěn)，低速穩(wěn)定，過載保護簡單，重量輕等優(yōu)點。查表（見163頁），選擇BM—ES630擺線液壓馬達，其具體參數(shù)如表4.1所示表4.1馬達參數(shù)馬達液壓馬達型號BM—ES630液壓馬達型式端面配流擺線馬達排量ml/r625額定轉(zhuǎn)矩N·m1300額定壓差Mpa14額定轉(zhuǎn)速r/min160液壓泵的選擇在清晰了解各種系統(tǒng)的工作壓力后，可以更加高效的計算出本設(shè)計中應(yīng)該選用何種液壓泵，即按照液壓泵所能承受的滿載壓力和滿載流量進行選擇，在選用時，泵的額定流量應(yīng)該大于或者等于計算時的流量，一般情況下，泵的額定壓力可以達到系統(tǒng)的最高工作壓力的110%~130%。先根據(jù)工業(yè)設(shè)計實際需求和液壓系統(tǒng)實際使用情況等來確定各種液壓泵的型號種類，然后按照確定液壓泵的最大時間運行工作壓力和最大時間供給的油量等影響因素等來確定液壓泵的各種型號。在清晰的了解各種型號的液壓泵后，發(fā)現(xiàn)軸向液壓柱塞泵在工作中的表現(xiàn)更好，也能應(yīng)付各種工作環(huán)境，所以本設(shè)計中選擇軸向液壓柱塞泵。液壓泵的最大工作流量由4.4.1已經(jīng)算出一只液壓馬達所需最大流量為75000mL，所以液壓泵最高流量為式(4.3)因為要求液壓泵在工作中穩(wěn)定性好，要求其具有一定的額定壓力，一般情況下，要求比液壓馬達高20%~55%。但是，額定流量則要求與液壓泵的額定流量接近，不能多出太多，避免功率過大，造成不必要的損失。由計算得出：（查閱第94頁）先預(yù)選ZB125型斜軸式軸向柱塞泵。通過上述分析，選擇的斜軸式柱塞泵符合設(shè)計要求，液壓泵的具體參數(shù)如表4.2所示表4.2液壓泵技術(shù)參數(shù)主油泵主油泵型號ZB125主油泵形式斜軸式軸向柱塞泵理論排量125額定壓力25最高壓力32實際工作壓力16額定轉(zhuǎn)速2200最高轉(zhuǎn)速2500最大擺角柱塞數(shù)7輔助泵的選擇因為輔助泵在液壓設(shè)計油路特別是閉式回路中起著重要作用，可以為主回路提供補油，保持一定背壓，除此之外，輔助泵一般還可以向控制元件提供一定的動力。本設(shè)計中需要要求輔助泵使用時間要久，并且要求維持工作環(huán)境壓力（查選用YB型定量葉片泵）流量以及排油量的計算：式(4.4)式中考慮葉片厚度和葉片傾角為：式(4.5)泵的實際輸出流量：式(4.6)一般通常情況下在雙復(fù)合作用葉片泵中，葉片底部完全都認為是液體連接通了一個壓力的油腔，因而當(dāng)一個葉片在槽中移動作為一個流體往復(fù)運動時，由于壓力的作用，葉片槽底部的氣體吸入機油和底部壓油并沒有同時得到一個足夠的壓力補償，因為此時葉片底部厚度改變了有機氣體壓油排量發(fā)生變化，因此，雙復(fù)合作用泵型葉片泵的壓油流量必須根據(jù)上面的計算公式才能進行精確計算。但是，每當(dāng)雙向作用葉片泵中葉片的數(shù)量均大于為4倍時，波動小，因此葉片數(shù)為12或16片為宜。則其輔助油泵所需的流量系數(shù)為式(4.7)了解齒輪泵具有諸多優(yōu)點后，本設(shè)計中優(yōu)選齒輪泵。查液壓技術(shù)手冊（見第74頁），將計算流量值圓整，選擇CB-32型齒輪泵，其詳細參數(shù)如表4.3所示表4.3輔助泵技術(shù)參數(shù)輔助泵輔助泵型號CB-32型齒輪泵額定壓力Mpa16額定轉(zhuǎn)速r/min1500實際流量L/min45實際工作壓力Mpa3調(diào)高泵的選擇因為采煤機在工作過程中工作環(huán)境惡劣，所以要求采煤機調(diào)高系統(tǒng)要能夠承受足夠大的壓力，所以要求泵的軸向尺寸大，徑向尺寸小，以滿足工況安全穩(wěn)定，因此選擇徑向柱塞泵。調(diào)高泵一般在采煤機滾筒調(diào)高中使用，按照在其使用過程中的最大流量進行選型，選擇過程中要根據(jù)計算結(jié)果進行取整選型。查液壓技術(shù)手冊，調(diào)高泵的主要參數(shù)如表4.4所示表4.4調(diào)高泵主要技術(shù)參數(shù)調(diào)高泵調(diào)高泵型號lJB19型單極離心泵額定壓力Mpa32額定轉(zhuǎn)速r/min1000實際流量l/min19實際工作壓力Mpa18油路計算及閥門的選擇在選擇液壓閥之前，要考慮清楚在本設(shè)計中應(yīng)該選擇哪種油路。高壓油路是一個系統(tǒng)內(nèi)的主回路，而低壓油路一般是除主油路以外的其它油路。主油路系統(tǒng)主油路主油路由四個液壓馬達和一個液壓泵組成。如圖4.1所示圖5.1主回路液壓油補充回路和冷卻回路液壓油補充回路：油箱→濾油器3→濾油器5→主油路低壓側(cè)油箱→濾油器3→單向閥8（9）→主油路低壓側(cè)冷卻回路：液壓馬達→整流閥10→背向閥11→冷卻器12→單向閥13→油箱由于輔助泵只能單向工作，為了防止電機因線路錯誤而短時反轉(zhuǎn)使泵吸空，專門設(shè)置了單向閥14，這時輔助泵可通過該單向閥從吸油泵吸油。如圖5.2所示圖5.2補油和熱交換回路操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)用于控制牽引的手動操作牽引裝置（15）處于中間位置→開關(guān)圓盤16對零→行程開關(guān)斷開→電磁閥22斷電液壓制動器24→電磁閥22→油箱控制閥26失壓后處于左位，于是由一個不返回零的電動液壓缸和一個油池相互連接而自動返回零，并經(jīng)過一個伺服運動變量控制機構(gòu)驅(qū)動即可從而使整個主缸和液壓泵一直保持工作為零位。正常關(guān)閉開啟的運動行程會使驅(qū)動器上的開關(guān)自然地自動閉合，電磁閥22通過通電而使得驅(qū)動主泵動作上位，使得整個輔助機主泵的自動供油控制回路自動連接至制動器，系統(tǒng)在操控液體和驅(qū)動壓力的相互作用下控制動作至停止右位，輔助機主泵的自動排油便通過驅(qū)動電磁閥28和驅(qū)動進而由驅(qū)動伺服電機變量驅(qū)動裝置控制使得驅(qū)動主泵全部自動投入采煤工作，最終我們可以直接實現(xiàn)了在采煤期間發(fā)動機的主泵自然停止調(diào)速及自動換向。如本框圖5.3所示。圖5.3手動調(diào)速和換向電氣操作電氣操作是指利用電信號來控制采煤機運行。具體：電信號→電磁閥42→液壓信號圖5.4電氣操作液壓操作液壓油→（按下）牽引閥36→單向閥37（38）→牽引油缸25→壓力油→單向閥37（38）及牽引閥36→油箱油缸25（活塞移動）→齒輪23→螺旋副17、調(diào)速副18→實現(xiàn)換向、調(diào)速。圖5.5液壓調(diào)速和換向液壓閥的選擇根據(jù)新型液壓壓力傳動器系統(tǒng)的工作原理和本框圖所示及其提供的實際設(shè)計應(yīng)用數(shù)據(jù)情況，審查了本框圖中各個類型液壓傳動控制閥在不同的操作工況下及其所應(yīng)用能夠同時達到的最高工作負載壓力和最高流量，并以此數(shù)據(jù)確定所應(yīng)用需要的各個類型液壓傳動控制閥的最高工作負載和最高流量。通常，閥的真實壓力和最大流量數(shù)值應(yīng)該與實際流量值相同或相似，但是對于實際最大壓力閥和最大流量控制閘，允許的最大壓力流量控制范圍很有可能會大大高于實際設(shè)計壓力載荷的10%，此外換向閥需要的最大流量還要受液壓閥功率要求。也可能需要注意受到換向閥門的大功率流動性質(zhì)的很大限制。用于設(shè)備能夠滿足安全可靠性的使用要求時，其使用壓力按照其縮減值(由32Mpa縮減到20Mpa)的正常實際壓力范圍內(nèi)確定。電液壓自動換向控制閥系統(tǒng)正常運行的工作壓力，一般從1.5~2.0Mpa。對于3~4個中等傳動流量的齒輪電動泵液動閥和換向閥，可以考慮額定壓力為2.5Mpa，額定流量20L/min的齒輪泵，這種傳動方式齒輪泵可用來將其當(dāng)作液壓控制動力輸送機的油源。同時這些控制動作發(fā)生次數(shù)未必是傳動系統(tǒng)上每個動力閥和換向閥的總數(shù)。當(dāng)在傳動系統(tǒng)上重新設(shè)置了一個輸入流量較大電子式液動動力換向閥時，油路控制所需流量按上面公式核算得出。式(5.1)或式(5.2)式中主要性能指標(biāo)單向閥的性能指標(biāo)（通徑6~80mm）；公稱壓力：21.0~32.5Mpa；公稱流量：25~2000L/min；額定流量：15.0~1600L/min；壓力損失：0.4~1.5Mpa；開啟壓力：0.05~1.0Mpa；反向開啟最低控制壓力；反向關(guān)閉最高控制壓力。其中，f、g兩項是針對液控單向閥。電磁換向閥主要性能指標(biāo)（通徑6~10mm）公稱壓力：21.0~31.5Mpa；公稱流量：38.0~100L/min；額定流量：12~40L/min；允許背壓：6.3~31.5Mpa；壓力損失：0.8L/min；內(nèi)泄漏量：450~9270；最低控制壓力：mL/min；相應(yīng)時間：0.9~12.0Mpa；壽命：。電磁換向閥主要性能指標(biāo)（通徑16~80mm）公稱壓力：31.5~35Mpa；公稱流量：300~4500L/min；額定流量：140~2000L/min；允許背壓：6.3~25Mpa；壓力損失：0.8Mpa；內(nèi)泄露量：450~9270；最低控制壓力：mL/min；響應(yīng)時間：0.9~12.0Mpa；壽命：主油路系統(tǒng)閥的選擇由以上知，主回路中包括的各種閥有：單向閥(6)、(8)、(9)、(13)、(14)、換向閥(10)，溢流閥(7)、(11)。對于一個精密單向閥(6)，它與一個精密過濾油器(5)并聯(lián)。此閥一般都操作是常規(guī)的關(guān)閉，當(dāng)閥前的油壓力極限大于此閥的壓力極限時，該液壓閥馬上就打開了，液壓油隨之往下流到一個壓力較低的控制油路。因為精濾油器的價格昂貴，用單向閥(6)做濾芯安全閥，用它就這樣可以輕松完成整個精濾油器的安全保護。對于一個單向補油閥(8)和(9)，連接在輔助泵提供壓力的油液補充的油路。而這個單向閥(13)、(14)的主要功能其實就是把它當(dāng)做一個單向閥的啟動器由以上得到，單向閥需要承載壓力4Mpa，通過實際工作流量50l/min。（查閱第267頁）選擇AF3型單向閥。表5.1單向閥6參數(shù)型號最大流量(L/min)通徑(mm)壓力調(diào)節(jié)范圍(Mpa)開啟壓力(Mpa)AF3-Ea10B801016~200.05對于換向閥（10），需要選擇液動換向閥，因為液動換向閥可以改變油液壓力進而改變閥芯位置，但不能依靠電磁推力，因為油液流量較大，所以靠電磁推力改變閥芯位置就會非常困難。閥芯位于中位→油路導(dǎo)通→安全閥（46）、調(diào)壓閥（43）關(guān)閉選擇E35Y型三位四通液動換向閥。溢流閥7作用是控制調(diào)節(jié)輔助泵最高壓力。溢流閥11作用是使馬達排油口維持一定背壓。見第309頁，選擇GE系列溢流閥。表5.2溢流閥技術(shù)參數(shù)型號通徑（mm）壓力調(diào)節(jié)范圍（Mpa）額定流量（L/min）重量（kg）YF-10L100.5~6.3631.6操作系統(tǒng)包括單向閥、電磁閥、牽引閥、安全閥、控制閥、手動換向閥、調(diào)高閥等。因為電磁閥22排出輔助泵通過液壓油，所以該閥應(yīng)滿足輔助泵的額定壓力和額定流量。（見第217頁），選擇YDF系列電磁閥。其主要型號如表5.3表5.3電磁閥22主要技術(shù)參數(shù)型號調(diào)節(jié)范圍（Mpa）重量（kg）額定流量（L/min）通徑（mm）YDE3-10B0.5~6.33.26310而電磁閥由于管路性質(zhì)的原因，都選擇三位三通電磁閥（見第260頁），其主要型號如表5.4表5.4三通電磁閥主要技術(shù)參數(shù)型號額定壓力（Mpa）額定流量（l/min）生產(chǎn)廠家通徑（mm）GE系列F3166~80佛山液壓件廠4、6、10、16在輔助泵液壓油路，實際壓力為4Mpa，（見第275頁），控制閥26選型如表5.5所示表5.5控制閥26主要技術(shù)參數(shù)型號額定流量（L/min）調(diào)節(jié)范圍（Mpa）重量（kg）通徑（mm）23YF3PAT-E10B800.6~164.710伺服閥20的選型是按照影響它的運動方式選擇，（見第275頁），選擇三位五通液動換向閥，選型見下表5.6表5.6伺服閥20主要技術(shù)參數(shù)型號重量（kg）額定流量（L/min）通徑（mm）調(diào)壓范圍（Mpa）35YF34.780100.6~16由于手動換向閥與調(diào)高泵屬于一個油路系統(tǒng)，因此允許的壓力和排油量也應(yīng)該相同，（見第311頁），選型見下表5.7表5.7手動換向閥主要技術(shù)參數(shù)型號額定流量（L/min）調(diào)壓范圍（Mpa）生產(chǎn)地通徑（mm）6316長江15安全閥33的作用是限定調(diào)高泵的峰值壓力，允許通過的流量比實際稍高，比能承受的最大壓力低，（見第214頁），選型見下表5.8表5.8安全閥33主要技術(shù)參數(shù)型號額定流量（L/min）調(diào)壓范圍(Mpa)卸荷壓力（Mpa）重量（kg）YF3-E10L630.5~160.451.6安全閥(34)的作用是保護調(diào)高油缸，其壓力值應(yīng)設(shè)為32Mpa。同時，單向閥(35)也屬于調(diào)高油缸回路，（見第258頁），選型見下表5.9表5.9單向閥主要技術(shù)參數(shù)型號生產(chǎn)廠家額定流量（L/min）通徑（mm）調(diào)壓范圍（Mpa）YAF3佛山液壓件廠40~10010、2016由以上分析得：按照油路中各閥的位置及其作用，實現(xiàn)了對采煤機滾筒的調(diào)高，換向等。（見第267頁）單向閥37、38選型如下表5.10。表5.10交替單向閥主要技術(shù)參數(shù)型號最大流量（L/min）通徑（mm）壓力調(diào)節(jié)范圍（Mpa）開啟壓力（Mpa）AF3-Ea10B801016~200.05牽引閥36，調(diào)高閥39、40、41選擇二位三通換向閥，（見第309頁），選型見下表5.11表5.11調(diào)高換向閥主要技術(shù)參數(shù)型號通徑最大流量壓力調(diào)節(jié)范圍生產(chǎn)地ZFS-L20H:T20804~16長江、錦州調(diào)壓閥43（見第216頁）選型見下表5.12表5.12遠程調(diào)壓溢流閥技術(shù)參數(shù)型號重量（kg）最大流量（L/min）壓力調(diào)節(jié)范圍（Mpa）通徑（mm）YTF3-E6B0.920.5~166濾油器的選擇一般情況下，為了使得采煤機的使用時長以，以及對機體本身的保護，避免吸進較大雜質(zhì)影響采煤機使用壽命，在液壓系統(tǒng)吸油回路中安裝一個吸油過濾器，但是至于精度就沒有必要很高，一般不超過45um(c)，當(dāng)泵的吸油回路阻力過大時，很容易因為空氣的吸入造成系統(tǒng)的損傷。安裝油液過濾器首當(dāng)其沖需要考慮的就是系統(tǒng)整體的流量大小，但是通過油液過濾器的流量不是定值，且在工作過程中會受到過濾精度、油液的粘度等這些不穩(wěn)定因素的影響。所以，選擇合適的油液過濾器應(yīng)該首先考慮通過過濾器的流量的流速、以及油液的粘度，通過油液過濾器的流量不能大于過濾器允許的額定流量。因此，過濾器的標(biāo)準(zhǔn)尺寸應(yīng)根據(jù)通過過濾器的額定流速、濾芯的過濾器和液壓油的粘度來確定的。過濾器廠商一般會給出清潔濾芯的壓差-流量特性曲線，即當(dāng)油的粘度為32mm時當(dāng)工作溫度不是32毫米時繪制/s，需要轉(zhuǎn)換過濾器允許的額定流量，轉(zhuǎn)換公式如下。。式(5.3)式中q————；v——由上述計算就可以得到準(zhǔn)確的流量，液壓系統(tǒng)中濾油器的額定流量必須不小于濾油器能夠允許的流量，從而對過濾器的大小有充分高的把握。液壓過濾器前后的壓差和油液中固體顆粒的數(shù)量決定過濾器的工作能力。當(dāng)液壓過濾器出口的壓差增加時，阻力減少時，由此導(dǎo)致了過濾器的出油能力提高。當(dāng)表面壓力降低時，過濾精度就會提高，而液壓油流過濾芯的速度越低，濾芯的過濾周期就可以得到延長。為此應(yīng)該盡可能的選擇過濾壓力和阻力比較低的濾芯。油液過濾器的設(shè)計主要根據(jù)過濾精度的要求選擇新材料，過濾面積