畢業(yè)論文終稿-破拆機器人的液壓系統(tǒng)設(shè)計[下載送CAD圖紙 全套打包資料]

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需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯大 學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )破拆機器人液壓系統(tǒng)設(shè)計學(xué) 號：姓 名：專 業(yè)：系 別：指導(dǎo)教師：二○一五年六月需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763I目 錄摘 要 .........................................................................................................................................IIIAbstract ...................................................................................................................................IV第 1 章 緒論 ...............................................................................................................................11.1 研究背景及意義 ............................................................................................................11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)況 ............................................................................................................11.2.1 國外現(xiàn)狀 ..............................................................................................................21.2.2 國內(nèi)現(xiàn)狀 ..............................................................................................................2第 2 章 液壓系統(tǒng)總體方案設(shè)計 ...............................................................................................32.1 破拆機器人功能分析 ....................................................................................................32.2 液壓系統(tǒng)方案選定 ........................................................................................................42.2.1 液壓系統(tǒng)的基本組成 ..........................................................................................42.2.2 液壓系統(tǒng)基本回路選擇 ......................................................................................42.3 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 ..................................................................................................112.3.1 液壓系統(tǒng)原理圖 ................................................................................................112.3.2 系統(tǒng)工作循環(huán)分析 ............................................................................................12第 3 章 液壓元件的設(shè)計與選擇 .............................................................................................133.1 技術(shù)參數(shù)的選擇 ..........................................................................................................133.2 執(zhí)行元件的選擇 ..........................................................................................................143.2.1 各執(zhí)行液壓缸的選擇 ........................................................................................143.2.2 各執(zhí)行馬達的選擇 ............................................................................................153.2.3 破碎錘的選擇 ....................................................................................................173.3 動力元件的選擇 ..........................................................................................................183.3.1 液壓泵的選擇 ....................................................................................................183.3.2 柴油發(fā)動機的選擇 ............................................................................................193.4 液壓閥的選擇 ..............................................................................................................203.4.1 根據(jù)液壓閥額定壓力來選擇 ............................................................................203.4.2 液壓閥的安裝方式的選擇 ................................................................................213.4.3 液壓閥的控制方式的選擇 ................................................................................21需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763II3.4.4 液壓閥的結(jié)構(gòu)形式的選擇 ................................................................................213.5 其他輔助元件的設(shè)計與選擇 ......................................................................................223.5.1 油箱設(shè)計 ............................................................................................................223.5.2 油管設(shè)計 ............................................................................................................223.5.3 蓄能器的選擇 ....................................................................................................23第 4 章 液壓系統(tǒng)性能驗算 .....................................................................................................244.1 液壓系統(tǒng)壓力損失 ......................................................................................................244.1.1 沿程壓力損失 ....................................................................................................244.1.2 局部壓力損失 ....................................................................................................244.2 熱平衡驗算 ..................................................................................................................25總 結(jié) .........................................................................................................................................27參考文獻 ...................................................................................................................................28致 謝 .........................................................................................................................................29需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763III摘 要破拆機器人廣泛應(yīng)用于建筑破拆、搶險救援、水泥、冶金、核能等行業(yè)，而且隨著社會的發(fā)展，它的應(yīng)用范圍越來越廣。在破拆機器人中液壓系統(tǒng)是它的核心部分。本文首先分析了破拆機器人的研究現(xiàn)況及功能要求，在此分析基礎(chǔ)上選擇了液壓系統(tǒng)基本回路的方案，并把個基本回路組合得到液壓系統(tǒng)原理圖；然后，通過計算選定了各液壓元件并進行了液壓系統(tǒng)性能驗算；最后，通過 AutoCAD 制圖軟件繪制了液壓系統(tǒng)原理圖、液壓缸裝配圖等。通過本次設(shè)計，鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識，如：液壓傳動、機械原理、機械設(shè)計、材料力學(xué)、公差與互換性理論、機械制圖等；掌握了普通機械產(chǎn)品的設(shè)計方法并能夠熟練使用 AutoCAD 制圖軟件，對今后的工作于生活具有極大意義。關(guān)鍵詞：破拆機器人，液壓系統(tǒng)，工作裝置，油缸需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763IVAbstractDemolition robots are widely used in building demolition, rescue, cement, metallurgy, nuclear energy and other industries, and with the development of society, it is increasingly wide range of applications. Demolition robot in the hydraulic system is its core.This paper analyzes the research status and functions require removal of the robot, in this analysis to select the basic circuit hydraulic system on the basis of the program, and the basic loop combination to obtain a hydraulic system diagram; then, by calculating the selected hydraulic components and checking the performance of the hydraulic system; and finally, through AutoCAD drawing software to draw a schematic diagram of the hydraulic system, the hydraulic cylinder assembly diagrams.Through this design, the consolidation of the university is the professional knowledge, such as: hydraulic, mechanical principles, mechanical design, materials, mechanics, tolerance and interchangeability theory, mechanical drawing and the like; mastered the design of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD mapping software, the future work of great significance in life.Keywords: Demolition robots, Hydraulic systems, Equipment, Cylinder需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763V需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763VI需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763VII需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763VIII需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763IX需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397631第 1 章 緒論1.1 研究背景及意義破拆機器人是結(jié)合高危環(huán)境特點開發(fā)的一種遙控多功能作業(yè)機器人，廣泛應(yīng)用于水泥行業(yè)和冶金礦業(yè)中對各種爐窯的打殼、拆磚及破拆；對各種冶金爐、魚雷罐車、鋼包的打渣拆包及清理；在建筑行業(yè)對危舊建筑物的破拆；在搶險救援工作中對劇毒化學(xué)物質(zhì)泄漏、核物料泄漏的搬運與處理。由于其安全可靠性，工作靈活性及其對勞動生產(chǎn)率的提高所發(fā)揮的有效作用，得到越來越多設(shè)計和施工單位的認(rèn)可，有著較好的推廣前景。在破拆機器人中，液壓系統(tǒng)是它的核心部分，液壓系統(tǒng)為各個負(fù)載裝置傳遞動力，對每個負(fù)載的運動產(chǎn)生重要的影響，所以它對整機的性能有著決定性的影響，因此對其進行細(xì)致深入的研究具有重要的理論意義和實用價值。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)況破拆機器人是工業(yè)機器人的一種。它實際上就是一個帶有液壓破碎錘的，具有遙控拎制功能的工業(yè)機器人。它的關(guān)鍵技術(shù)涉及很多方，主要包括機械設(shè)計與制造、電子電工技術(shù)、計算機原理、網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計、了專感器、白動控制、數(shù)字信號處理、優(yōu)化設(shè)計、人工智能、機器人學(xué)等。隨著社會的發(fā)展和知識經(jīng)濟的到來，人力勞動的成本越來越高，人們也更加珍惜自身的健康和生命，世界各國都在爭先恐后的發(fā)展高新技術(shù)，破拆機器人技術(shù)作為其中的垂要分支受到各國的普遍重視。在破拆機器人中，液壓系統(tǒng)是核心之一，它的性能具有決定性的影響.因此液壓傳動系統(tǒng)也就成為了破拆機器人的各種系統(tǒng)非常重要的分系統(tǒng)之一典型的破拆機器人如圖 1-1。需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397632圖 1-1 破拆機器人1.2.1 國外現(xiàn)狀破拆機器人是在 20 世紀(jì) 70 年代開始出現(xiàn)的，到 H 前為止也就經(jīng)歷了短短 30 多年時間的發(fā)展，不過它的發(fā)展速度非常迅速，應(yīng)用范圍則正在不斷擴大?，F(xiàn)在，在歐美等發(fā)達國家破拆機器人己經(jīng)開始作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中一個新興的產(chǎn)業(yè)，正在朝著標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、多功能化等方向發(fā)展。但是日前為止，國外研制生產(chǎn)破拆機器人的廠家還不是特別多，它們主要有瑞典布魯克公司、德國的托普泰克公司、芬蘭的 FINMAC公司。瑞典布魯克公司目前破拆機器人最大的供應(yīng)商，產(chǎn)品銷往世界各地。主要產(chǎn)品有 BROKK 系列型破拆機器人。此外還有托普泰克公司生產(chǎn) I 型破拆機器人。它們一般都包括機架、履帶帶行走機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、工作機構(gòu)、液壓支腿、破拆工具及動力系統(tǒng)、液從系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、無線或有線遙控系統(tǒng)等組成。1.2.2 國內(nèi)現(xiàn)狀我國是從 20 世紀(jì)末才開始引進了破拆機器人產(chǎn)品，例如:河北冀東水泥廠引進用于轉(zhuǎn)窖拆磚；太原鋼鐵公司用做拆包和爐日清理等等，由于引進的破拆機器人很大程度上改善了作業(yè)環(huán)境、極大的提高了作業(yè)效件，所以破拆機器人的進引起廠我國建筑破拆等一方破拆方式的蘋命性變革，同時使這種變革比國外產(chǎn)廣了更加深遠(yuǎn)。目前我國工業(yè)機器人技術(shù)的研究水平已經(jīng)達到國際先述的程度，但對破拆機器人的研究卻終少破拆工作需要大功率、高頻沖擊振動，可靠性高，如何將機器人技術(shù)引進到破拆機器人中，還需要做更大的研究，我目前還沒有破拆機器人專業(yè)生廠家，相關(guān)研究的機構(gòu)也還很少。近年來馬鞍山液壓機械制造有限公。在生產(chǎn)銷破碎錘及多功能液壓破碎車的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國工程機械的實際發(fā)展?fàn)顩r，獨立研制出廠多功能破拆機器人。該破拆機器人采用監(jiān)控攝像機進行遠(yuǎn)程監(jiān)視技術(shù)，對彼破拆體進行遠(yuǎn)程監(jiān)控?zé)o線遙控操作，特別適合建筑破拆、搶險救援、水泥、冶金、核能等行業(yè)中使川。 ‘廣泛應(yīng)用于隧退施土，可以完成轉(zhuǎn)爐，回轉(zhuǎn)窯，鍘水包等地面破拆以及隧道修補，舊建筑物破碎破拆。破拆機器人采用了小型伺服行走系統(tǒng)，破碎錘具有動作靈活、效率高。需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397633第 2 章 液壓系統(tǒng)總體方案設(shè)計2.1 破拆機器人功能分析按照破拆機器人的工作裝置、回轉(zhuǎn)裝置、行走裝置及其它裝置的工作及傳動需要，把各種液壓泵、液壓馬達、液壓閥等液壓元件用液壓油管有順序有規(guī)律地連接在一起就可以組成一個破拆機器人的液壓系統(tǒng)。在工作的過程中，液壓系統(tǒng)是用油液作為自己的工作過程中介質(zhì)、然后利用液壓泵把發(fā)動機送出的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤河偷囊簤耗軄韨鬟f，然后通過液壓缸和液壓馬達等各種執(zhí)行元件再把液壓油的液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N機械能，這樣就可以實現(xiàn)破拆機器人所需要的各種動作。破拆機器人的破拆動作比較復(fù)雜，主要機構(gòu)需要經(jīng)常啟動、制動、換向，沖擊和振動非常頻繁，溫度和環(huán)境變化大，因此破拆機器人液壓系統(tǒng)應(yīng)滿足要求如下：（1）動力性方面；（2）操縱性方面；（3）節(jié)能性方面；（4）安全性方面。按照不同的功能可將破拆機器人液壓系統(tǒng)分為三個基本部分：工作裝置液壓系統(tǒng)，回轉(zhuǎn)裝置液壓系統(tǒng)、行走裝置液壓系統(tǒng)。破拆機器人工作裝置液壓系統(tǒng)主要由大臂、二臂、三臂、液壓破碎錘及相應(yīng)的液壓缸組成，它包括大臂、二臂、三臂、液壓破碎錘四個液壓回路。回轉(zhuǎn)裝置液壓系統(tǒng)的功能是將工作裝置和上部轉(zhuǎn)臺實現(xiàn)向左或向右的回轉(zhuǎn)，以便執(zhí)行更大范圍破碎破拆的工作，能夠完成回轉(zhuǎn)裝置動作的液壓元件一般是液壓回轉(zhuǎn)馬達?；剞D(zhuǎn)裝置液壓系統(tǒng)在工作的過程中要求必須滿足條件是：在回轉(zhuǎn)過程速度必須迅速、在剛開始回轉(zhuǎn)時和最后停止回轉(zhuǎn)時必須沒有大的沖擊、振動和搖擺，當(dāng)與其它執(zhí)行元件進行復(fù)合動作時，能夠?qū)崿F(xiàn)合理地分配各個執(zhí)行元件的流量。車架及行走裝置的主要作用是支撐破拆機器人的整機質(zhì)量并能夠完成行走任務(wù)，目前大多數(shù)采用的是履帶式的結(jié)構(gòu)，所使用的液壓元件主要是行走馬達。行走系統(tǒng)的設(shè)計特別需要特別注意的是直線行駛問題，即在破拆機器人行走過程中，如果有其他執(zhí)行元件動作，要能夠保證不產(chǎn)生行走偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。綜上述分析可知，為了實現(xiàn)安全有效的工作，破拆機器人的液壓系統(tǒng)要能夠?qū)崿F(xiàn)需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397634如下幾方面的功能：（1）破拆機器人，在左、右履帶同時行走的過程中，必須要保證能夠?qū)崿F(xiàn)整機直線行走的功能。還要能夠保證整機的轉(zhuǎn)向靈活、行走方便，并且可以原地轉(zhuǎn)向，以提高破拆機器人的工作靈活性。（2）破拆機器人的工作裝置和回轉(zhuǎn)裝置既要能夠單獨動作，又能夠進行復(fù)合動作，這樣可以提高破拆機器人的工作效率。（3）破拆機器人要保證大臂、二臂、三臂和液壓破碎錘能夠各自進行單獨動作，也可以相互配合進行復(fù)合動作。（4）保證破拆機器人的一切動作都是可逆的，并且能夠?qū)崿F(xiàn)無級變速。2.2 液壓系統(tǒng)方案選定2.2.1 液壓系統(tǒng)的基本組成破拆機器人液壓系統(tǒng)的基本組成見圖 2.12.2.2 液壓系統(tǒng)基本回路選擇基本回路是由一個或幾個液壓元件組成、能夠完成特定的單一功能的典型回路，它是液壓系統(tǒng)的組成單元。液壓破拆機器人液壓系統(tǒng)中基本回路有限壓回路、卸荷回路、緩沖回路、節(jié)流回路、行走回路、合流回路、再生回路、閉鎖回路、操縱回路等。（1）限壓回路限壓回路用來限制壓力，使其不超過某一調(diào)定值。限壓的目的有兩個：一是限制系統(tǒng)的最大壓力，使系統(tǒng)和元件不因過載而損壞，通常用安全閥來實現(xiàn)，安全閥設(shè)置需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397635在主油泵出油口附近；二是根據(jù)工作需要，使系統(tǒng)中某部分壓力保持定值或不超過某值，通常用溢流閥實現(xiàn)，溢流閥可使系統(tǒng)根據(jù)調(diào)定壓力工作，多余的流量通過此閥流回油箱，因此溢流閥是常開的。液壓破拆機器人執(zhí)行元件的進油和回油路上常成對地并聯(lián)有限壓閥，限制液壓缸、液壓馬達在閉鎖狀態(tài)下的最大閉鎖壓力，超過此壓力時限壓閥打開、卸載保護了液壓元件和管路免受損壞，這種限壓閥（圖 2-1）實際上起了卸荷閥的作用。維持正常工作，大臂液壓缸雖然處于“不工作狀態(tài)” ，但必須具有足夠的閉鎖力來防止活塞桿的伸出或縮回，因此須在大臂液壓缸的進出油路上各裝有限壓閥，當(dāng)閉鎖壓力大于限壓閥調(diào)定值時，限壓閥打開，使油液流回油箱。限壓閥的調(diào)定壓力與液壓系統(tǒng)的壓力無關(guān)，且調(diào)定壓力愈高，閉鎖壓力愈大，對破拆機器人作業(yè)愈有利，但過高的調(diào)定壓力會影響液壓元件的強度和液壓管路的安全。通常高壓系統(tǒng)限壓閥的壓力調(diào)定不超過系統(tǒng)壓力的 25%，中高壓系統(tǒng)可以調(diào)至 25%以上。1- 換向閥 2- 限壓閥 3- 油缸圖 2-1 限壓回路（2）緩沖回路液壓破拆機器人滿斗回轉(zhuǎn)時由于上車轉(zhuǎn)動慣量很大，在啟動、制動和突然換向時會引起很大的液壓沖擊，尤其是回轉(zhuǎn)過程中遇到障礙突然停車。液壓沖擊會使整個液壓系統(tǒng)和元件產(chǎn)生振動和噪音，甚至破壞。破拆機器人回轉(zhuǎn)機構(gòu)的緩沖回路就是利用緩沖閥等使液壓馬達高壓腔的油液超過一定壓力時獲得出路。圖 2-2 為液壓破拆機器人中比較普遍采用的幾種緩沖回路。需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397636圖 2-2 (A)中回轉(zhuǎn)馬達兩個油路上各裝有動作靈敏的小型直動式緩沖（限壓）閥 2、3，正常情況下兩閥關(guān)閉。當(dāng)回轉(zhuǎn)馬達突然停止轉(zhuǎn)動或反向轉(zhuǎn)動時，高壓油路Ⅱ的壓力油經(jīng)緩沖閥 3 泄回油箱，低壓油路Ⅰ則由補油回路經(jīng)單向閥 4 進行補油，從而消除了液壓沖擊。緩沖（限壓）閥的調(diào)定壓力取決于所需要的制動力矩，通常低于系統(tǒng)最高工作壓力。該緩沖回路的特點是溢油和補油分別進行，保持了較低的液壓油溫度，工作可靠，但補油量較大。圖 2-2（B ）是高、低壓油路之間并聯(lián)有緩沖閥，每一緩沖閥的高壓油口與另一緩沖閥的低壓油口相通。當(dāng)回轉(zhuǎn)機構(gòu)制動、停止或反轉(zhuǎn)時，高壓腔的油經(jīng)過緩沖閥直接進入低壓腔，減小了液壓沖擊。這種緩沖回路的補油量很少，背壓低，工作效率高。圖 2-2（C）是回轉(zhuǎn)馬達油路之間并聯(lián)有成對單向閥 4、5 和 6、7，回轉(zhuǎn)馬達制動或換向時高壓腔的油經(jīng)過單向閥 5、緩沖（限壓）閥 2 流回油箱，低壓腔從油箱經(jīng)單向閥 6 獲得補油。1- 換向閥 2.3- 緩沖閥 4.5.6.7- 單向閥圖 2-2 緩沖回路上述各回轉(zhuǎn)回路中的緩沖（限壓）閥實際上起了制動作用，換向閥 1 中位時回轉(zhuǎn)馬達兩腔油路截斷，只要油路壓力低于限壓閥的調(diào)定壓力，回轉(zhuǎn)馬達即被制動，其最大制動力矩由限壓閥決定。當(dāng)回轉(zhuǎn)操縱閥回中位產(chǎn)生液壓制動作用時，破拆機器人上部回轉(zhuǎn)體的慣性動能將轉(zhuǎn)換成液壓位能，接著位能又轉(zhuǎn)換為動能，使上部回轉(zhuǎn)體產(chǎn)生反彈運動來回振動，使回轉(zhuǎn)齒圈和油馬達小齒輪之間產(chǎn)生沖擊、振動和噪聲，同時破碎錘來回晃動，致使破碎錘中的土灑落，因此破拆機器人的回轉(zhuǎn)油路中一般裝設(shè)防反彈閥。（3）節(jié)流回路節(jié)流調(diào)速是利用節(jié)流閥的可變通流截面改變流量而實現(xiàn)調(diào)速的目的，通常用于定需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397637量系統(tǒng)中改變執(zhí)行元件的流量。這種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡單，能夠獲得穩(wěn)定的低速，缺點是功率損失大，效率低，溫升大，系統(tǒng)易發(fā)熱，作業(yè)速度受負(fù)載變化的影響較大。根據(jù)節(jié)流閥的安裝位置，節(jié)流調(diào)速有進油節(jié)流調(diào)速和回油節(jié)流調(diào)速兩種1- 齒輪泵 2- 溢流閥 3- 節(jié)流閥 4- 換向閥 5- 油缸圖 2-3 節(jié)流回路圖 2-3 (A)為進油節(jié)流調(diào)速，節(jié)流閥 3 安裝在高壓油路上，液壓泵 1 與節(jié)流閥串聯(lián)，節(jié)流閥之前裝有溢流閥 2，壓力油經(jīng)節(jié)流閥和換向閥 4 進入液壓缸 5 的大腔使活塞右移。負(fù)載增大時液壓缸大腔壓力增大，節(jié)流閥前后的壓力差減小，因此通過節(jié)流閥的流量減少，活塞移動速度降低，一部分油液通過液流閥流回油箱。反之，隨著負(fù)載減小，通過節(jié)流閥進入液壓缸的流量增大，加快了活塞移動速度，液流量相應(yīng)地減少。這種節(jié)流方式由于節(jié)流后進入執(zhí)行元件的油溫較高，增大滲漏的可能性，加以回油無阻尼，速度平穩(wěn)性較差，發(fā)熱量大，效率較低。圖 2-3 (B)為回油節(jié)流調(diào)速，節(jié)流閥安裝在低壓回路上，限制回油流量?；赜凸?jié)流后的油液雖然發(fā)熱，但進入油箱，不會影響執(zhí)行元件的密封效果，而且回油有阻尼，速度比較穩(wěn)定。液壓破拆機器人的工作裝置為了作業(yè)安全，常在液壓缸的回油回路上安裝單向節(jié)流閥，形成節(jié)流限速回路。如圖 2-3（C）所示，為了防止大臂因自重降落速度太快而發(fā)生危險，其液壓缸大腔的油路上安裝由單向閥和節(jié)流閥組成的單向節(jié)流閥。此外，二臂液壓缸、破碎錘液壓缸在相應(yīng)油路上也裝有單向節(jié)流閥。（4）行走限速回路履帶式液壓破拆機器人下坡行駛時因自重加速，可能導(dǎo)致超速溜坡事故，且行走需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397638馬達易發(fā)生吸空現(xiàn)象甚至損壞。因此應(yīng)對行走馬達限速和補油，使行走馬達轉(zhuǎn)速控制在允許范圍內(nèi)。1- 換向閥 2.3- 壓力閥 4.5.6- 單向閥 8.9- 安全閥 10- 行走馬達圖 2-4 行走限速回路行走限速回路是利用限速閥控制通道大小，以限制行走馬達速度。比較簡單的限速方法是使回油通過限速節(jié)流閥，破拆機器人一旦行走超速，進油供應(yīng)不及，壓力降低，控制油壓力也隨之降低，限速節(jié)流閥的通道減小，回油節(jié)流，從而防止了破拆機器人超速溜坡事故的發(fā)生。履帶式液壓破拆機器人行走馬達常用的限速補油回路如圖 2-4 所示，它由壓力閥2、3，單向閥 4、5、6、7 和安全閥 8、9 等組成。正常工作時換向閥 1 處于右位，壓力油經(jīng)單向閥 4 進入行走馬達 10，同時沿控制油路推動壓力閥 2，使其處于接通位置，行走馬達的回油經(jīng)壓力閥 2 流回油箱。當(dāng)行走馬達超速運轉(zhuǎn)時，進油供應(yīng)不足，控制油路壓力降低，壓力閥 2 在彈簧的彈力作用下右移，回油通道關(guān)小或關(guān)閉，行走馬達減速或制動，這樣便保證了破拆機器人下坡運行時的安全。這種限速補油回路的回油管路上裝有 5～10bar 的背壓閥，行走馬達超速運轉(zhuǎn)時若主油路壓力低于此值，回油路上的油液推開單向閥 5 或 7 對行走馬達進油腔補油，以消除吸空現(xiàn)象。當(dāng)高壓油路中壓力超過安全閥 8 或 9 的調(diào)定壓力時，壓力油經(jīng)安全閥返回油箱。需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 130413976391- 行走 2- 大臂 .破碎錘 3- 前泵 4- 行走 5- 后泵 6- 回轉(zhuǎn).二臂 7- 先導(dǎo)油壓圖 2-5 直走閥油路此外為了實現(xiàn)工作裝置、行走同時動作時的直線行駛，一般采用直行閥，圖 2-5 為直行閥工作原理圖。在行駛過程中，當(dāng)任一作業(yè)裝置動作時，作業(yè)裝置先導(dǎo)操縱油壓就會作用在直行閥上，克服彈簧力，使直行閥處于上位。圖中前泵并聯(lián)供左右行走，后泵并聯(lián)供回轉(zhuǎn)、二臂、破碎錘和大臂動作，后泵還可通過單向閥和節(jié)流孔與前泵合流供給行走。（5）合流回路為了提高破拆機器人生產(chǎn)效率、縮短作業(yè)循環(huán)時間，要求大臂提升、二臂收放和破碎錘轉(zhuǎn)動有較快的作業(yè)速度，要求能雙（多）泵合流供油，一般中小型破拆機器人大臂液壓缸和二臂液壓缸均能合流，大型破拆機器人的破碎錘液壓缸也要求合流。目前采用的合流方式有閥外合流、閥內(nèi)合流及采用合流閥供油幾種合流方式。閥外合流的液壓執(zhí)行元件由兩個閥桿供油，操縱油路聯(lián)動打開兩閥桿，壓力油通過閥外管道連接合流供給液壓作用元件，閥外合流操縱閥數(shù)量多，閥外管道和接頭的數(shù)量也多，使用上不方便。閥內(nèi)合流的油道在內(nèi)部溝通，外面管路連接簡單，但內(nèi)部通道較復(fù)雜，閥桿直徑的設(shè)計要綜合平衡考慮各種分合流供油情況下通過的流量。合流閥合流是通過操縱合流閥實現(xiàn)油泵的合流，合流閥的結(jié)構(gòu)簡單，操縱也很方便。（6）鎖緊回路需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 130413976310圖 2-6 閉鎖回路 圖 2-7 再生回路大臂操縱閥在中位時油缸口閉鎖，由于滑閥的密封性不好會產(chǎn)生泄露，大臂在重力作用下會產(chǎn)生下沉，特別是破拆機器人在進行起重作業(yè)時要求停留在一定的位置上保持不下降，因此設(shè)置了大臂支持閥組。如圖 2-6 所示，二位二通閥在彈簧力的作用下處于關(guān)閉位置，此時大臂油缸下腔壓力油通過閥芯內(nèi)鉆孔通向插裝閥上端，將插裝閥壓緊在閥座上，阻止油缸下腔的油從 B 至 A，起閉鎖支撐作用。當(dāng)操縱大臂下降時，在先導(dǎo)操縱油壓 P 作用下二位二通閥處于相通位置，大臂油缸下腔壓力油通過閥芯鉆孔油道經(jīng)二位二通閥回油，由于閥芯內(nèi)鉆孔油道節(jié)流孔的節(jié)流作用，使插裝閥上下腔產(chǎn)生壓差，在壓差作用下克服彈簧力，將插裝閥打開，壓力油從 B 至 A。（7）支腿順序和鎖緊回路破拆機器人中，為了保證機械的穩(wěn)定性，前后支腿的收放有一定順序，因此在支腿回路中要設(shè)置順序閥，構(gòu)成順序回路。同時，支腿伸出后，要求在外負(fù)荷作用下不發(fā)生軟腿現(xiàn)象、不回縮、不發(fā)生竄動，這通常是由鎖緊回路來保證。需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 130413976311圖 2.6 是破拆機器人支腿的順序和鎖緊回路。根據(jù)工作要求，支腿的動作順序應(yīng)是:后支腿缸伸一前支腿缸伸~前支腿缸縮一后支腿缸縮。這個動作順序由順序閥 4 和 5 來實現(xiàn)。換向閥在右位時，壓力油通過后支腿缸的大腔，后支腿缸伸出，回油經(jīng)單向閥 7及換向閥 1 返回油箱，后支腿全伸出以后，油壓升高，打開順序閥 4，進入前支腿缸的大腔使前支腿伸出，回油經(jīng)換向閥返回油箱。支腿伸出以后用液控單向閥 8 和 9(液壓鎖)鎖緊。這種鎖緊回路結(jié)構(gòu)簡單，性能好，工作安全、可靠。換向閥在左位置時，壓力油進入液壓缸 3 的小腔，使前支腿縮回，全縮以后，壓力升高，打開順序閥 5，壓力油進入液壓缸 2 的小腔，后支腿縮回。2.3 擬定液壓系統(tǒng)原理圖2.3.1 液壓系統(tǒng)原理圖對上述選定的各基本回路進行組合得到破拆機液壓系統(tǒng)原理圖如下：需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 130413976312圖 2-7 破拆機液壓系統(tǒng)原理圖需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 130413976313第 3 章 液壓元件的設(shè)計與選擇3.1 技術(shù)參數(shù)的選擇本次設(shè)計的破拆機器人的技術(shù)參數(shù)及要求參考 Brokk180 破拆機器人、Brokk330 柴油機型多功能破拆機器人的技術(shù)參數(shù)及同類型的破拆機器人，選定技術(shù)參數(shù)如下：由上表可知：液壓主回路的工作壓力是 180 bar；整機機重(含工作頭)5 噸；行走速度 0-2.9km/h；回轉(zhuǎn)速度 12sec/360；參考同類型液壓破拆機器人及表 3.2，需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 130413976314大臂液壓缸推力為 30 KN、二臂液壓缸推力 28 KN、三臂液壓缸推力 20 KN。3.2 執(zhí)行元件的選擇3.2.1 各執(zhí)行液壓缸的選擇各個工作液壓缸缸徑根據(jù)液壓缸推力決定，假定液壓泵到液壓缸的壓力損失p1=25 bar，液壓缸回油背壓 p2=10 bar，液壓缸的大小腔作用面積之比為 A=1.46 Ao ( A 為大腔作用面積，Ao 為小腔作用面積)。根據(jù)公式： AAPAF 8.147.0125-1801 ??????）（）（（1）大臂液壓缸已知大臂液壓缸工作負(fù)載： NKF31，取系列值 63 mmmFD58.4.308.141 ?????由以上計算及表 3.3 可得，大臂油缸缸徑為 63mm，活塞桿直徑 d 為 35mm，額定工作壓力為 160 bar。（2）二臂液壓缸已知二臂液壓缸工作負(fù)載： NKF2802?，取系列值 50mmmFD498.1.308.1422????由以上計算及表 3.3 可得，二臂油缸缸徑為 50mm，活塞桿直徑 d 為 28mm，額定工作壓力為 160 bar。（3）三臂液壓缸已知三臂液壓缸工作負(fù)載： NKF203?，取系列值 50mmmFD48.1.208.1433????由以上計算及表 3.3 可得，三臂油缸缸徑為 50mm，活塞桿直徑 d 為 28mm，額定工作壓力為 160 bar。（4）轉(zhuǎn)錘液壓缸已知轉(zhuǎn)錘液壓缸工作負(fù)載： NKF1504?需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 130413976315，取系列值 40mmmFD368.14.3508.144 ?????由以上計算及表 3.3 可得，轉(zhuǎn)錘油缸缸徑為 40mm，活塞桿直徑 d 為 22mm，額定工作壓力為 160 bar。（5）支腿液壓缸已知支腿液壓缸工作負(fù)載：NGF125045?，取系列值 40mmmFD328.14.308.1455 ?????由以上計算及表 3.3 可得，支腿油缸缸徑為 40mm，活塞桿直徑 d 為 22mm，額定工作壓力為 160 bar。3.2.2 各執(zhí)行馬達的選擇（1）回轉(zhuǎn)馬達選擇及計算（a）平臺的回轉(zhuǎn)力矩一般小于制動力矩，根據(jù)公式:=OBmc?1.~——制動力矩B——啟動力矩O=BmF)7.0~5(= =7937.00526 34uF?3425.?mN?——操作重量 單位—t u---摩擦系數(shù) 平履帶取 0.25 取 =0.6 =0.6 =4762.203156BF06.79取 c=1=4762.203156OmmN?由原始數(shù)據(jù)回轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速 in12r?回轉(zhuǎn)臺由回轉(zhuǎn)馬達帶動一對內(nèi)嚙合齒輪驅(qū)動大齒 941?Z6需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 130413976316小齒 172?Z=12n94?minr所以： = =66.3521Z794?minr（b）計算扭矩 2Mn??1= =861.252n35.6472?mN?----啟動力矩1----馬達扭矩2M查《液壓破拆機器人》 36 頁 表 4-1選 M5x180 液壓馬達 主要參數(shù)壓力額定=32.4Mpa 最大=39.2MparmlV180?=1680 =928axnin額MmN?所以流量： = =11.9432Vq35.6180?inL（2）行走馬達選擇及計算（a）驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速 ?n2zt?V---破拆機器人行走速度---履帶板節(jié)長tZ---驅(qū)動輪齒數(shù)代入 = =52.9121ZtVn??60135.04?minr需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 130413976317= =29.3952ZtVn??60135.0?minr（b）驅(qū)動輪扭矩=maxM2?DF= +og35sin牽為要求爬坡能力o為要求牽引力牽F代入 = =52945Nmax 1035sin104???o= =6062.20axM28.59mN?選擇雙速液壓馬達齒輪箱 GFT17 輸出扭矩 90002.64?i ?MmN?液壓馬達選擇排量 =28 ， =8maxVlinl馬達轉(zhuǎn)速： =n輪2.64=Q??輪代入數(shù)據(jù)= =27174.576 =27.174576max1891.5264minlinL=64.2 =52840.452 =52.84045223?m3.2.3 破碎錘的選擇根據(jù)機重 5 噸及系統(tǒng)的最大工作壓力 180bar，考慮到系統(tǒng)的效率等的影響，進行液壓破碎錘的選型。按照驚天液壓公司 GT 系列液壓破碎錘的選型表 3.4，可以選定 GT30 型液壓破碎錘，其技術(shù)參數(shù)如表 3.5 所示。需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763183.3 動力元件的選擇3.3.1 液壓泵的選擇（1）液壓泵的工作壓力的確定+pP???--是執(zhí)行元件的最高工作壓力,對于本系統(tǒng)的最高工作壓力是銷鎖油缸的入口壓力1--是從液壓泵出口液壓缸之間的管路損失。管路復(fù)雜，進口有調(diào)速閥，則取=1Mpa。P?（2）確定液壓泵的流量 vpq多液壓缸同時工作時，而且系統(tǒng)使用蓄能器鋪助動力源時，則液壓泵輸出流量公式應(yīng)為≥vpq2221.cPttPnt?需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 130413976319其中 K-系統(tǒng)泄露系數(shù)，取 K=1.2Tt-液壓系統(tǒng)工作周期Vi-每個液壓缸的工作周期中的總耗油z-液壓缸的個數(shù)銷鎖油缸的最大流量 (5.3)42610ijQA???=6 0.1 01 =601Q?410加料門油缸的最大流量=6 0.14 0.0031 =262?4根據(jù)以上可知: =60max大泵流量： = 80%=481Q小泵流量： = 20%=122max?大泵排量： =37310Dqn?小泵排量： =8.132Q?=0.9L/svpq按照泵的排量 和 、 的值來選擇液壓泵12pPvq（3）選擇液壓泵的規(guī)格根據(jù)以上求的泵的排量 、 和 、 的值，按系統(tǒng)中給定的液壓泵的形式，按12pv照 HAWS 公司 V30D 系列變量軸向柱塞泵的選型表 3.10，可以選定 V30D-45 型變量軸向柱塞泵。該變量軸向柱塞泵的技術(shù)參數(shù)如表 3.11 。3.3.2 柴油發(fā)動機的選擇需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 130413976320液壓缸在整個循環(huán)運動中，系統(tǒng)的壓力和流量都是變化的。所需功率變化較大，為滿足整個工作循環(huán)的需要，需按大功率段來確定發(fā)動機的功率。從液壓原理圖可以看出，快速運動時系統(tǒng)的壓力和流量都較大，這時，大小泵同時參加工作，小泵排油壓力和流量均較大。此時，大小泵同時參與工作小泵排油除保證鎖緊力外，還通過順序閥將壓力油供給加料門油缸。前面的計算已知，小泵供油壓力為 =4 MPa,考慮大泵到銷鎖油缸路損失，大泵1P供油壓力應(yīng)為 =4Mpa 2P取泵的總效率 =0.85，泵的總驅(qū)動功率為：p?P= =22.9KW 11pvpvqP?可以選用的發(fā)動機為常柴集團生產(chǎn)的 4L68 型號的柴油機。該柴油機具有動力強勁、經(jīng)濟省油、耐久可靠、境污染小等特點。其主要技術(shù)參數(shù)如表 3.12 所示。3.4 液壓閥的選擇選擇液壓閥主要根據(jù)閥的工作壓力和通過閥的流量。本系統(tǒng)工作壓力在 18Mpa 左右，所以液壓閥都選用中、高壓閥。液壓閥的作用是控制液壓系統(tǒng)的油流方向、壓力和流量，從而控制整個液壓系統(tǒng)。系統(tǒng)的工作壓力，執(zhí)行機構(gòu)的動作順序，工作部件的運動速度、方向，以及變換頻率，輸出力和力矩等。在液壓系統(tǒng)中，液壓閥的選擇是非常重要的?？梢允瓜到y(tǒng)的設(shè)計合理，性能優(yōu)良，安裝簡便，維修容易，并保證系正常工作的重要條件。不但要按系統(tǒng)功需要選擇各種類型的液壓控制閥，還需要考慮額定壓力，通過流量，安裝形式，動作方式，性能特點因素。3.4.1 根據(jù)液壓閥額定壓力來選擇選擇的液壓閥應(yīng)使系統(tǒng)壓力適當(dāng)?shù)陀诋a(chǎn)品標(biāo)明的額定值。對液壓閥流量的選擇，可以按照產(chǎn)品標(biāo)明的公稱流量為依據(jù)，根據(jù)產(chǎn)品有關(guān)流量曲線來確定。需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763213.4.2 液壓閥的安裝方式的選擇是指液壓閥與系統(tǒng)的管路或其他閥的進出油口的連接方式，一般有三種，螺紋連接方式，板式連接方式，法蘭連接方式。安裝方式的選擇要根據(jù)液壓閥的規(guī)格大小，以及系統(tǒng)的簡繁及布置特點來確定。3.4.3 液壓閥的控制方式的選擇液壓閥的控制方式一般有四種，有手動控制，機械控制，液壓控制，電氣控制。根據(jù)系統(tǒng)的操縱需要和電氣系統(tǒng)的配置能力進行選擇。3.4.4 液壓閥的結(jié)構(gòu)形式的選擇液壓閥的結(jié)構(gòu)方式分為：管式結(jié)構(gòu)，板式結(jié)構(gòu)。一般按照系統(tǒng)的工作需要來確定液壓閥的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)以上的要求來選擇液壓控制閥，所選的液壓閥能滿足工作的需要。所以本液壓系統(tǒng)所選的液壓閥有中、高壓閥。具體規(guī)格型號和名稱見表 5.2表 5.2 液壓控制閥序號 代 號 名稱及規(guī)格 材料 數(shù)量1 Q11F-16P-25 不銹鋼截止閥 成品 22 DBDW10B-1-50X/10UG24NZ5L 電磁溢流閥 成品 13 S20P1.0 S 型單向閥 成品 14 S10P1.0 S 型單向閥 成品 15 XJF-32/10 蓄能器截止閥 成品 16 DRV16-1-10/2 單向節(jié)流閥 成品 19 S6A1.0/2 S 型單向閥 成品 110 ZDR6DP2-30/7.5YM 疊加式減壓閥 成品 111 Z1S6P-1-30/ 疊加式單向閥 成品 112 4WE10J3X/CG24NZ5L 電磁換向閥 成品 113 ZDR10DP2-30/7.5YM 疊加式減壓閥 成品 114 Z2FS16-30/S2 疊加式雙單向節(jié)流閥 成品 215 4WEH16Y50/OF6AG24NETS2Z5L/B08 電液換向閥 成品 116 Z2FS16-30/S2 疊加式雙單向節(jié)流閥 成品 217 DR20-5-5X/10YM 先導(dǎo)式減壓閥 成品 218 DR20-5-5X/10Y 先導(dǎo)式減壓閥 成品 119 4WEH16E50/6AG24NETS2Z5L/B08 電液換向閥 成品 120 4WE10E3X/CG24NZ5L 電磁換向閥 成品 121 DB20-2-5X/315 溢流閥 成品 222 S20P1.0/ 單向閥 成品 123 Z2FS10-20/ 疊加式雙單向節(jié)流閥 成品 124 溢流閥 成品 1需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 130413976322序號 代 號 名稱及規(guī)格 材料 數(shù)量25 QJH—6WL 高壓球閥 DN6 成品 3選用主操作閥采用川崎 KMX15R/B450，最大流量 270L/min，能實現(xiàn)大臂提升合流、二臂大小腔合流、二臂再生回路、行走直線、大臂提升優(yōu)先、回轉(zhuǎn)優(yōu)先、二臂閉鎖等功能。3.5 其他輔助元件的設(shè)計與選擇3.5.1 油箱設(shè)計按公式 [2] 204 頁公式 5-2 確定油箱容積pQV??V---油箱的有效容積 3m---液壓泵的流量p in/---經(jīng)驗系數(shù) 取 =1.5??= =0.162pQV?150725.16??3油箱外形選擇 1：1：1，長寬高均取 600mm=0.216.06.1?3m3.5.2 油管設(shè)計（1）油缸用油管根據(jù)[5] 238 頁 公式（9-16）vQd?4?式中 ---油管內(nèi)徑 m---管中流量 s/3---管中流速v代入數(shù)據(jù)得=0.01908m=19mm605.214393???d需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 130413976323= =0.027mm????2pd?610359?所以選擇 的鋼.?（2）液壓泵用壓油管代入數(shù)據(jù)=0.03028m??605.2143????d所以選擇 的鋼管?回油箱用油管回油管 取 1vsm/=0.045656m??60.43152????d所以選取 8?3.5.3 蓄能器的選擇根據(jù)蓄能器在液壓系統(tǒng)中的功用，確定類型和主要參數(shù)。在本液壓系統(tǒng)中，液壓缸在短時間內(nèi)快速運動，由蓄能器來補充供油，則計算公式為：△V=∑ K-iAlqv?ptA--液壓缸有效作用面積L—液壓缸的行程K—油液損失系數(shù)，一般取 K=1.2--液壓泵流量△V=15.32Lvpqt--動作時間由以上公式得△V=15.32L考慮安全系數(shù)和其他方面△V 取 20L,查《機械設(shè)計手冊》得：NXQ1-L40/31.5 蓄能器 Φ219需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 130413976324第 4 章 液壓系統(tǒng)性能驗算4.1 液壓系統(tǒng)壓力損失本系統(tǒng)較為復(fù)雜，有多個液壓缸執(zhí)行元件動作回路，其中環(huán)節(jié)較多，管路損失較大的要算快速運動回路，故主要驗算由泵到液壓缸這段管路的損失。4.1.1 沿程壓力損失沿程壓力損失，主要是液壓缸快速運動時進油管路的損失。此管路長為 5m，管內(nèi)徑 0.034 速運動時通過的流量為 2.7L/s，正常運轉(zhuǎn)后的粘度為 = 27 ，油的密度?2/ms為 =918Kg/?3m油在管路的實際流速 = = =2.93m/s?24qvd?32.7104??Re= = =3702＞2300d??52.93071??油在管路中呈紊流流動狀態(tài)，其沿程阻力系