液压绞车毕业设计答辩ppt.ppt

山东科技大学学士学位论文 20T液压绞车的设计 设计 李加助专业 机械电子工程指导老师 张鑫教授 本课题研究的目的和意义 通过对液压绞车的工作原理 工作环境等进行分析 并结合实际对液压绞车的整体结构进行了设计 对液压绞车组成的各元件进行合理选型 计算和校核 液压绞车在性能上具有安全性高 效率高 启动扭矩大 低速稳定性好等特点 在提升和下放过程中工作运转平稳的优点 而且此类绞车操作方便 体积小 可以广泛地应用于煤矿井下 可以大大提高运输效率 降低运营成本 液压绞车的特点 液压绞车的特点 1 动力源由液压代替了电动 2 可以通过液压马达自身实现高低速度调速 3 液压绞车管路采用了大量快换接头 国内外液压绞车发展状况 国外在50年代中期 新型的轴向柱塞式和径向柱塞式液压马达系列产品纷纷问 大约在60年代中期 研制出防爆液压绞车 近20年来液压绞车发展很快 在工业发达国家的煤矿现在已广泛使用液压绞车 我国煤矿井下防爆液压绞车的研制和应用比欧美 日本大约晚了约十多年 国内防爆液压绞车的研制工作是为了满足煤矿安全生产的需要而发展起来的 设计的主要内容 1 卷扬机构的方案设计 2 钢丝绳和卷筒的设计 3 液压马达和减速器的选择 4 制动器的设计选用 5 轴 联轴器的设计及键的选择 6 液压泵站的设计 原始数据 1 平均拉力200KN2 速度10m min3 容绳量50m 卷扬机构的方案设计 液压传动与控制的机械设备或装置中 其液压系统大部分使用具有连续流动性的液压油等工作介质 通过液压泵将驱动泵的原动机的机械能转换成液体的压力能 经过压力 流量 方向等各种控制阀 送至执行机器 液压缸 液压马达或摆动液压马达 中 转换为机械能去驱动负载 这样的液压系统一般都是由动力源 执行器 控制阀 液压附件几液压工作介质的几部分所组成 由于选用的液压马达的形式不同 液压起升机构可分为高速液压马达传动和低速大扭矩马达传动两种形式 低速大扭矩马达传动可直接或通过一级开式圆柱齿轮带动起升卷筒 虽然低速马达本身体积和重量较大 但不用减速器 使整个液压 起升机构重量减轻 体积减小 并使传动简单 零件少 起动性能和制动性能好 对液压油的污染敏感性小 壳转的内曲线径向柱塞式低速大扭矩马达 可以装在卷筒内部 由马达壳体直接带动卷筒转动 结构简单紧凑 便于布置 本设计采用下图布置方式 这种布置具备了体结构简单 对称性好 易于检修调试的优点 液压绞车结构布置方式 液压系统设计 拟定液压系统图如右图所示 液压马达12的排量切换由手动换向阀5实现 控制压力由液压泵12自身提供 为了防止下放时因超越负载作用而失速 在马达回油路上设置了外控式平衡阀4 另外 为了提高系统工作可靠性 以防污染和过热造成的故障 在回油路上设置了回油过滤器7及冷却器8 四通的中位机能为K型 在绞车停止待命时 液压泵可以中位低压卸荷 有利于节能 卷扬机构的工作过程分析 卷扬机构的工作周期卷扬机构是周期性作业 一个工作周期为 启动加速 0 a 稳定运动 a b 和制动减速 b c 三个过程 载荷由静止状态被加速到稳定工作速度 稳定运动 时 所经历的时间称为启动时间 从a到b经历的时间称为工作时间 从b点的稳定运动减速到静止状态时所经历的时间成为制动时间 起动和制动时间直接影响卷扬机的工作过程 设计时可通过计算选取较为适合的时间 钢丝绳的选用及校核 根据卷扬机工作状况和起升载荷确定卷扬机起升机构的工作级别 根据表查得汽车 轮胎 履带 铁路起重机 安装及装卸用吊钩式 利用等级T5 载荷情况L2 工作级别M5 由于其工作环境恶劣 要求钢丝绳具有一定的防腐蚀及防锈能力 同时要求钢丝绳要满足拉力的要求 综合考虑各项因素选取钢丝绳为 型号 GB1102 74绳6 37股 1 6 12 18 绳纤维芯 钢丝绳表面镀铬 直径 47 5mm 考虑钢丝绳的自重和绞车在工作过程对应的拉力S最大 S PQ PG计算得S 221100N 代入公式K 6 n 符合安全系数要求 钢丝绳强度校核 卷筒的设计 滚筒的设计主要包括1 卷筒名义直径D hd式中 h 与机构工作级别和钢丝绳结构相关系数 d 钢丝绳直径 计算得D 850mm 2 卷筒长度L确定通过容绳量的计算求得卷筒度长为350mm 3 滚筒外径 由容绳量和滚筒宽度可确定绕缠层数 再由绕缠层数确定外径为1000mm4 滚筒的转速 由名义直径和滚筒外径确定平均直径 再根据钢丝绳的速度可以得出卷筒的转速3 75r min 5卷筒壁厚 初步选定卷筒材料为铸铁卷筒 根据铸铁卷筒的计算得卷筒壁厚为25mm6绳槽的选择 绳槽起固定钢丝绳引导钢丝绳缠绕的作用 本设计中钢丝绳绳槽半径为16mm 深度为8mm 节距为31mm 液压马达的选择液压马达是将液压能转变为机械能 并连续旋转的执行元件 液压马达在使用中不是泵的逆运转 它的效率较高 转速范围更大 可正 反向运转 能长期承受频繁冲击 有时还承受较大的径向负载 因此 应根据液压马达的负载扭矩 速度 布置型式和工作条件等选择液压马达的结构型式 规格和连接型式等 液压马达的选用 本设计要求采用行星齿轮减速器 单级行星齿轮减速器传动比 2 12 传动效率0 96 0 99 此处 6 大功率马达选用单级行星齿轮减速器 通过对液压马达相关数据的计算 选用液压马达为QJM62 5 0型液压马达 其参数如下表所示 减速器的选择 根据总传动比为6 选用单级行星齿轮减速器传动比为2 12 传动效率96 98 传动功率范围大 承载能力大 工作平稳 体积质量比普通齿轮蜗杆减速器小得多 但结构复杂 制造精度高 广泛用于结构紧凑的动力传动中 综合考虑选用型号为NAD500 6 1行星齿轮减速器 减速器相关参数 轴的选择 轴的材料由于碳钢比合金钢价廉 对应力集中的敏感性较低 同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度 故采用碳钢制造的轴尤为广泛 因此轴的材料选择45号钢并采用正火处理 轴的工作能力的计算指的是轴的强度 刚度和振动稳定性等方面的计算 多数情况下 轴的工作能力主要取决于轴的强度 这时需对轴进行强度计算 以防止断裂或塑性变形 而对刚度要求高的轴 如车床主轴 和受力大的细长轴 还应进行刚度计算 根据轴的选用材料查表得轴的许用扭转切应力40MPa 当轴截面上开有键槽时 应增大轴径以考虑键槽对轴的强度的削弱 最终计算选择轴直径为235mm 联轴器的选型 1 卷筒轴与减速器之间的联轴器选型计算联轴器的计算转矩Tca KAT 170000N m T 250000N m查表得LZ16型弹性柱销齿轮式联轴器的许用转矩 T 250000N m 选用联轴器LZ16GB T5015 2003 马达与减速器之间的联轴器选型Tca KAT 2 0 14166 28332N m T 50000N m查表得JSB15型联轴器的许用转矩 T 50000N m选用JSB15型联轴器 键的选用与校核 根据轴与卷筒的连接方式选用圆头平键A型 其具体参数如下 制动器的设计 制动器是用于机构或机器减速或使其停止的装置 有时也用作调节或者限制机构或机器的运动速度 它是保证机构或机器安全正常工作的重要部件 为了减小制动力矩 缩小制动器尺寸 通常将制动器装在机构的高速轴上 或减速器的输入轴上 制动器的相关计算包括以下三个方面1制动器转矩的计算2制动盘的设计3制动器的散热验算 泵站的设计 配流器的设计各型液压传动装置可以根据不同工况要求选用各种规格的配流器 选择配流器的原则应按使用压力 转速 流量 联接方式和所集成阀组要求来考虑 根据本设计的流量需求故选择D1202型配流器 液压泵及其电机的选型液压泵按照工作原理和基本结构可分为齿轮泵 柱塞泵等几种类型 液压绞车的主油泵常用柱塞泵 辅助油泵常用叶片泵 齿轮泵 液压泵按照工作压力可分为低压泵 中压泵等 液压绞车常有工作压力为中高压8 16MPa和高压16 32MPa 液压泵按照工作流量能否调节 可分为定量泵和变量泵 液压绞车的主油泵常用变量泵 辅助油泵常用定量泵 根据钢丝绳 卷筒绞车总排量和各部件容积效率等相关参数计算得出泵的流量Q 15 4L min 根据机械设计手册选择JBP180ACPOF KL O径向变量柱塞泵径向变量柱塞泵 外形结构如下图 液压阀的选用配流器的选择D1202型配流器平衡阀的选择FD16FA12 B30型平衡阀调速阀的选择2FRM10 B 16LB型调速阀手动换向阀的选择3WMM10G50 FB10型手动换向阀 辅助元件的选用 油管和管接头的作用是联接液压元件 构成完整液压系统的通道 管接头用以把油管与油管与元件连接起来 油管和管接头应有足够的强度 良好的密封 小的压力损失和装拆方便 直通隔板接头 直角隔板接头 滤油器的选用为了保证液压系统的正常工作 提高液压元件的寿命 因此进入液压系统工作的油液必须经过滤油器过滤 本设计选择滤油器为 吸油口YCX 40 80LC 回油口RFA 40 30L C 冷却器的选用当油液依靠油箱冷却后而油温仍过高时 就需要采用冷却 冷却器的作用是降低油温 控制油温 减小油箱体积 保证液压系统正常工作 延长液压元件的使用寿命 本设计所采用的冷却器2LQFW型冷却器其结构如下图 油箱的选用本设计油箱的用途主要是储存液压系统所需要的足够的液压油 同时使液压油在油箱中进行散热降温 沉淀杂质 分离空气 参考资料 1 成大先 机械设计手册 第五版 2 王绍定 矿用小绞车 3 濮良贵 纪名刚 机械设计 第八版 4 吴辉海 液压绞车 5 徐灏主编 机械设计手册 机械工业出版社 1991 致谢 在此再次感谢张鑫教授对我的指导和同学们的帮助 同时也感谢评委老师们的指正