全液压压路机液压系统Word下载.doc
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ABSTRACT
Vibratorycompactionisanefficientmachine,widelyusedintheconstructionofroadconstruction.Thedevelopmentofdomesticandforeignresearchintothehistorycompactingmachinery,takecompactionandcompactionmachineryethnologytrendsandlatestdevelopments.12TRollerproductstoprovidethebasisforpositioning.
Chinaroadroller,theoveralltechnologicallevelcomparedwithforeigncountriestherearestillgaps,mainlyin:
Modelinsufficiency,heavyandextraheavy-dutyrollernumberandvarietyofproductionisstillsmall,specializedcompactionequipment,lackofcomprehensivetechnicalandeconomicindicatorsandautomaticcontrolisstilllowerthantheadvancedlevel.
Inthispaper,theoreticalanalysisandcalculationbasedontheoverallcompletionof12Tvibratoryrollerandhydraulicsystems,vibrationwheelassembly,shockabsorbersystemandothermajorcomponentsofthedesign,plan,structureanddesignmethodsforinnovation:
all-hydraulictransmissionscheme,bythreeindependenthydrauliccircuitofwalking,vibrationandsteeringthethreebasicfunctions,andcomparedthecompactioneffectofmechanicaldrive,climbingability,qualityanddistribution,operationcontrolandtheoveralllayouthasmoreadvantages.Turnstructureusingtheprogramarticulatedframewaisttochangedirection,turningradius,mobility,frontandreartracksoverlap,lowcenterofgravity,thedriverbroadfieldofvision.Hydraulicbrakesystemwithstaticbrake,multi-discfrictionbrakeandelectro-hydraulicoperation,whilebraking,brakingeffectisgood.Eccentricshaftvibrationexciterdesignedtoincreasethestructureoftwoactiveformsofeccentric,eccentricblockisplacedincylindricalcabinetsfilledwithsiliconeoil,bothachieveddoubleamplitudeofthevibrationfrequencyfunction,butalsoavoidstheagitationandlubricantsTheimpactisstrong.Rubbershockabsorberdampingsystemistouseamoresimplifiedsingledegreeoffreedomvibrationmodelisderivedformaximumvibrationdampingeffectofthetotalsystemwhenthedynamicstiffness,asthebasisforthedesignofrubbershockabsorber,andtherollerwasstabilityanalysis.
KEYWORDS:
vibratoryroller,design,frame,hydraulic,vibrationforce
目录
前言 1
第1章振动压路机的整体概论 2
第2章国内外振动压路机的现状 4
2.1国内水平及发展动向 4
2.2国外水平及发展动向 4
2.2.1注重开发适用于SUPERPAVE的振动压实技术。
5
2.2.2不断创新振动技术。
6
2.2.3增强压实效果和提高压实效率。
7
2.2.4注重满意性设计的理念。
2.2.5计算机、智能化技术在整机的设计中被广泛采用。
8
2.2.6产品设计中更加重视人性化设计。
9
2.2.7绿色环保设计被高度重视。
10
第3章典型的振动压路机液压系统分析 11
3.1典型的振动压路机行走液压系统分析 11
3.1.1变量泵辅助泵一双定量马达并联行走液 11
3.1.2变量泵辅助泵一变量和定量马达并联行走液压系统 12
3.1.4结论 15
3.2.2泵控闭式液压回路 17
第四章液压系统设计 18
4.1制定基本方案及绘制液压系统图 18
4.2总体计算确定的参数 18
4.3计算马达排量 18
4.4计算马达转速 19
4.5根据标准计算系统流量 19
4.6计算泵的排量 20
4.7选择液压马达 20
第五章振动液压系统设计 22
5.1.1制定基本方案及绘制液压系统图 22
5.1.2总体计算确定的参数 22
5.1.3计算振动功率 23
5.1.5计算马达排量 24
5.1.6计算系统实际工作压力EMBEDEquation.3 24
5.1.7计算马达转速 24
5.1.8计算系统流量 24
5.1.9计算泵排量 25
5.1.10根据计算选择液压马达和液压泵 25
5.1.11液压阀件的选择 25
5.1.12计算折算到发动机上的振动功率 25
5.1.13振动系统的总效率 26
5.2.1管道内径计算 26
5.2.2油箱容量的确定 27
5.3液压系统性能验算 27
5.3.2液压系统压力损失 28
5.4液压系统的发热温升计算 29
5.5计算液压系统的发热功率 29
5.6计算液压系统的散热功率 31
结论 33
参考文献 34
致 谢 35
附录 36
前言
我国是一个发展中国家,在辽阔的国土上正在进行大规模的经济建设,这就需要大量的土石方施工机械为其服务,而液压压路机是最重要的一类土石方施工机械。
因此,可以肯定液压压路机的发展空间很大。
可以预见,随着国家经济建设的不断发展,液压压路机的需求量将逐年大幅度增长。
今后几年我国液压压路机行业将会有一个很大的发展,液压压路机的年产量将会以高于20%的速度增长。
虽然目前中国已经成为世界上最大的压路机市场和产地之一,但是同时我国压路机行业整体水平相对落后,制造工艺水平较低,技术条件差,没有形成关键国产元件的配套体系,目前国内压路机行业,从产品水平、可靠性、寿命、制造质量来看都与国外挖掘机有较大差距,特别是液压元件少,没有关键元件,系统不能配套。
液压压路机技术的发展是和液压技术的发展是和液压技术的发展相辅相成的,其一是液压系统是液压压路机的技术基础和重要的关键组成部分,其二是压路机技术的发展要求与促进了液压技术的进步和提高。
液压压路机是结构复杂、功能强大、用途广泛的工程机械,如此复杂的动作的实现是和液压传动的技术密切相关的,因此对压路机液压系统的设计既可以学习到更先进的液压技术巩固所学的知识,又符合时代的步伐。
如何设计出工作可靠、结构简单、性能好、成本低、效率高、维护使用方便的液压系统呢,必须通过调查研究,明确多方面的要求!
以下是液压系统的设计,希望本设计能为从事液压工作的人员献上微薄之力!
第1章振动压路机的整体概论
振动压路机是依靠自身重量和振动对地面通过钢轮碾压来提高建筑工程中各种材料密实度的一种工程机械,广泛应用于公路、铁路、机场、矿山、水利大坝、港口和市政建设等工程中,是机械化工程施工的重要设备之一。
我国公路建设正处于高速发展的阶段,交通建设一直作为我国国民经济建设的重点投资领域,在“九五”期间,仅公路建设投资达8110亿元。
全国通车里程已达成145万多公里,其中高速公路达1.6万公里。
据交通部“十五”规划,二级以上的高等级公路要达到23万公里,其中新增6万公里;
高速公路一万公里,并要求提前十年完成“五纵七横”12条二级以上的国道主干线建设,总长约3.5万公里。
预计到2010年,全国公路总里程将达到145万公里,其中高等级、次高级路面在公路里程中占50%左右,高速公路达2.5万公里,二级以上公路里程达到28万公里,公路密度达到每百平方公里16.7公里。
与此同时,各地方政俯还将自行筹集资金建设高等级及次高等级公路,如江苏省提出用十年时间把高等级公路建设水平赶上目前德国水平,要求每年建成300多公里,到2010年达到3500公里。
公路建设的投资为开发面向国内中、高档用户的超重型振动压路机提供了极其广阔的市场空间。
按高速公路每2.5公里需1台压路机,其余等级公路平均10公里需1台压路机计算,每年新建公路需压路机约360台以上。
目前压路机社会拥有量近40000台,压路机平均使用寿命为10年,每年需更新4000台。
铁路建设每年约需压路机1000台。
其它每年需1000台。
综上所述,目前国内压路机市场需求量为9600台。
随着公路总里程的增加和出口量增多,需求量将逐年增长。
目前国内年产量6000台压路机中,振动压路机不到总产量的7096,而发达国家为9090以上,并且国内振动压路机产量中14吨以下的中小吨位压路机仍占有相当比例,按国家有关要求规定,高等级公路建设必须采用14吨以上超重型压路机才能获得施工资格。
根据近年来高等级公路建设中使用的压路机已向16吨发展的情况,开发16吨超重型压路机市场前景较好。
从产品结构上来看,振动压路机比重将继续上升,预计将由目前的不到70%上升到80%左右。
超重型大吨位振动压路机和双钢轮振动压路机的数量将明显上升。
静碾压路机将大幅度下降。
第2章国内外振动压路机的现状
2.1国内水平及发展动向
国内振动压路机的发展源于1961年西安公路交通学院与西安筑路机械厂联合开发的3t自行式振动压路机。
目前,国内已初步形成以徐州工程机械厂、洛阳建筑机械厂为主的二十余家压路机生产厂家,能够生产数十种型号规格的压路机产品。
尽管如此由于我国振动压路机起步较晚,整体水平与国外先进水平相比仍有巨大差距,我国压路机行业生产研制水平与我国经济建设仍不相适应,尤其是重型和超重型振动压路机生产数量和品种依然较少,产品的可靠性和外观质量等综合技术经济指标和自动控制技术方面仍低于国外先进水平。
积极引进国外先进技术,加强技术创新,开发出具有自主知识产权和独特技术的产品,缩小与国外先进生产企业的差距,对国内压路机生产厂家来说迫在眉睫。
国内压路机生产企业应充分认识到自身产品在技术性能上与国外先进产品存在的差距,找出自己的不足,认真借鉴和学习国外产品的先进技术,并结合国内市场的需要不断创新。
只有奋起直追,才能为提高国产振动压路机的竞争力,迎接加入WTO的挑战,打下良好的基础。
2.2国外水平及发展动向
国外振动压路机的制造国家主要是德国、美国、瑞典、日本等国家,全世界较大的压路机制造公司有近百家,其中著名的公司有德国BOMAG公司和VIBROMAX公司、美国Ingersoll-Rand公司和Caterpillar公司、瑞典Dynapac公司等。
据统计,2001年世界压路机的产销量已经达到6万余台,其中振动压路机占压路机总量的90%以上,年销售额超过16亿美元,其中BOMAG,Dynapac,Ingersoll-Rand,Caterpillar四家公司的产销量占国际市场压路机总量的60%以上。
目前在国外全液压传动、全轮驱动振动压路机成为主流,铰接式转向、三级制动、调频调幅、故障自动报警与调控、静液压传动与控制、压实度随机检测,振动压实动态特性仿真与分析等技术被充分运用到压路机上同。
除上述技术特点之外,国外压实技术在多频率复合振动或混沌振动、超声波技术促使土壤“液化”原理以及新传动技术上也有新的发展。
寻找和利用新的能源,设计与制造新的动力装置,是未来压实机械的研究方向。
国外振动压路机设计的发展趋热还有如下特点:
为了能以恰当的温度控制压实超高级路面材料,需要提高碾压速度,与此同时提高振动频率,保持振动压实混合感材料的时间间隔,从而保证密实度。
目前世界上各主要压路机生产企业均开展在方面的研制工作。
海帕克公司通过将C766C两轮振动压路机进行适当的改进,提高振动频率和激振力,使该机达到设定为高振幅时,振动频率为63.33Hz(3800r/min),激振力为99.75kN;
当设定为低振幅时,振动频率为56.67Hz(3400r/min),激振力为132.45kN。
操作者通过该机配置的多系统,多性能显示器,能舒适、自动地控制两个基本点振动轮的振动频率和振幅,实现在保证压实质量的同时进行高速压实。
国外同类产品中还有CATERPILLAR公司的CB634C型、DYNAPAC公司的C522型、酒井公司的SW800和SW850型等型号产品。
由于从高到低设置有多级颇率和振幅,使这些产品能够在高速状态下压实较多类型的土壤结构,从而提高施工范围和施工效率。
2.2.2不断创新振动技术。
除了目前熟悉和已经采用的如振动压路机技术中的双振动频率、双振幅、多频率、多振幅、顺序振动、高频振动(>
3000r/min)、密实度监测等技术外,近来国外振动技术更是向着自动化、智能化的方向发展。
如BOMAG公司根据双钢轮振动压路机在施工中对密实度的精度要求较高的使用特点,独家研制出自动振幅调节机构(VARIOMATIC),该系统的工作原理为:
利用改变两根逆向旋转式偏心块的角度来改变振幅,每当系统通过传感器接受的信息达到某个预先设定的数据时,计算机就会给装在压实滚轮中的小油缸发出改变其中一个偏向轴角度的指令。
这个偏向轴就会与其逆转的另一个偏向轴改变一个角度,通过这种无级变角度的调整,从而达到自动改变振幅和激振力的目的,实现了振动压路机振幅、频率的无级调节,用以优化碾压效果。
该机构可根据路面密实度的要求在0-max范围内自动调节激振力大小,避免面层的过压和漏压,此技术同样可根据需要应用于单钢轮振动压路机产品上。
其它如美国1NGERSOURAND公司的DD-130双钢轮串联式振动压路机,在每个振动轮中都有自动反向的偏向装置,可实现7225-16330kg八种不同的激振力输出,基本上可以满足所有土壤类型路面的碾压需要。
此外,诸如水平振动压实技术,是利用土壤力学中交变剪应变原理使土壤等材料的颗粒重新排列来进行密实的,德国HAMM公司首先根据这一原理开发出振荡压路机,它利用两根偏向轴同步旋转,产生相互平行的偏向力形成扭矩,使振动轮产生振荡的作用,形成对地面的压实。
国外一些产品还普遍采用超高频振动技术,振动频率超过4000r/min,使压路机迅速达到所需密实度的高输出力,可有效提高压实的速度。
此外,建立在冲击技术理论上的冲击式压路机由于具有制造简单、成本低廉、作用力均匀、压实效果较好的特点也被国内外越来越多的企业所采用,其压实深度可达2-2.5m。
压路机等工程机械的舒适性涉及方面很多,如驾驶员驾驶环境、操作过程、维护及保养性等许多方面,其中主要是驾驶环境。
目前,国外振动压路机的驾驶室有逐渐向汽车驾驶室标准靠近的趋势。
主要表现在内部结构大量采用模块化成形零件,外观考究,整体布置舒适合理,并根据压路机经常需要前后行驶作业的特点,特别注意追求视野宽阔、1X1的等韧捉巨效果,配备有换气、空调、暖风、电视监测等设施。
在操纵及控制方面大量采用电控或电液联控,使操作轻便灵活。
驾驶室在整体设计上,加大人机工程造型艺术的应用。
驾驶室的四周设有超大钢化玻璃门窗,豪华司机座椅可前后、左右、上下滑动或滑移,提高对设备内部维修养护的方便性。
在驾驶室与机身之间设置多层电子橡胶阻尼元件,振动轮与机身之间采用柔心联接,使压路机的驱动部分与振动部分处在两个单元上。
动力靠液压系统传递到振动轮,而振动轮的振动被隔离,加上驾驶室采用优质电子橡胶阻尼元件,振动轮与框架之间装有弹性减振器,使座椅的振幅由1.2mm下降到0.5mm以下,妥善解决既要提高振动又要防止有害振动这一矛盾,极大地提高操作的舒适性和维护的方便性,体现很高的人扫U造型艺术。
在德国BOMAG和HAMM,瑞典DYNAPAC等公司的压路机产品中,微电脑技术已经在各工作系统中被广泛应用,如工作系统的监控、驱动系统的防滑转装置,整机的故障自动检测系统等。
它的基本原理是预先将整机各工作系统的有关工况信息制成软件,在整机工作过程中,安装在各工作装置上的传感器不断向微处理器发送出设备运行中有关的信号或数据,经计算机处理后在LCD显示屏上显示出相应的文字、图像或声光信息(报警)。
当整机运行时,系统还可以根据工作状态,自动优化整机的系统运行情况,如压路机防滑系统的功能优化(ANTISLIPCONTROL自动滑转控制系统)。
它的工作原理是:
整机在工作时通过传感器将前后驱动轮的信号分别发送到微处理器上,微处理器通过相应的软件将接收到的信号与设定的标准信号相比较,分析处理后,向液压流量分配器发出指令,分配器根据指令重新调节前后驱动马达的油量分配,当某一驱动轮产生滑转时微处理器将通过流量分配器减少其马达的流量分配,提高另外的驱动轮马达流量,增加其驱动功率,从而使前后驱动轮均能充分利用各自的地面附着力以产生最大的整机牵引力,从而提高压路机的爬坡能力。
在非报警时,操作人员还可以随时通过该系统查询所关心的整机工作信息,如温度、转速、油量等。
在智能化、网络化的应用上,德国BOMAG公司更是将网络传输和卫星定位系统(GPS)应用与相应的产品上,通过安装在压路打让的GPS脉冲装置将整机的工作情况如整机的工作区域、工作轨迹、碾压密实度的色彩比较等通过GPS信号反馈装置传输到空间卫星上,空间卫星将汇集到的信息形成图像或数据信息重新发送到安装在压路机上的GPS接受装置上并在PC机上显示,并根据工作需要,同时通过地面的GPS信号反馈装置向安装在压路机上的GPS脉冲接收装置发出指令,启动自动调幅机构,随时调节工作激振力的大小,以达到路面规定的密实度要求。
有的压路机还可通过在机身周围布置方向传感器和超声波发射、接收装置,压路机在行驶时若遇到障碍,接收装置就会收到障碍物反射回的反射波,警报器就会报警,提醒驾驶员注意,如果和操作人员的手持式传感、遥控器相连接,就能实现信息的远距离自由传递,并实现整机的无人驾驶。
国外工程机械产品在这一方面做了大量细致、有效的工作,尽可能地满足操作人员希望达到的美观、实用、舒适的需要。
除了前面提到的座椅高度达到的升降、前后左右的滑动和旋转、靠背的前后及角度调外,还考虑了诸如扶手的上下浮动、方向盘角度的随动、脚蹬与扶拦的协调、文件袋的设置、急救包的配备、操纵台的布置、仪表灯光的安装布置及操作繁简程度等。
这些设计充分考虑了人的生理特点和行为习惯,尽可能地减轻驾驶员劳动强度,减少操作失误,基本上满足了用户使用意愿。
为了提高产品的节能效果和满足日益苛刻的环保要求,国外的振动压路机纷纷引入绿色环保设计的理念。
目前主要是从降低发动机尾气排放、提高液压系统效率,减少振动、降低噪音等几个方面入手。
国外一些振动压路机在设计和试制过程的开始就注意寻找降低噪音、振动、废气产生的原因及部位,并积极探求且采取措施将其设法消除,如在降低噪音方面通过大量使用弹性支承、弹性阻尼元件,以及提高传动系、制动系及操作机构中各运动体、执行件的制作、装配精度,提高驾驶室的密封性、选用合适的轮胎等,来降低机械噪声、液压噪声和轮胎噪声。
还有一些厂家的产品使用了表面涂覆有吸声材料的罩壳,起到了良好的隔音作用,使机外噪声降至72dB(A)以下。
在尾气净化方面,CATERPILLAR公司生产的部分产品,通过应用燃油电控喷射,废气再循坏(EGR)和使用催化净化器等新技术已能满足EPATierII和EUStageII排放标准。
其某些型号柴油机更由于采用了新型的ADEM微处理柴油喷射电子控制模块,使柴油机
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