林木移栽機液壓系統(tǒng)設計
32頁 9900字數+論文說明書+2張CAD圖紙【詳情如下】
提升液壓缸裝配圖.dwg
林木移栽機液壓系統(tǒng)設計論文.doc
液壓原理圖.dwg
目錄
摘要 1
Abstract 2
第一章 前言 3
1.1畢業(yè)設計目的 3
1.2本課題的內容和要求 3
1.2 課題研究的意義 4
第二章 林木移栽機機構 5
2.1整體結構及其主要參數 5
2.2主要部件結構分析與設計 6
2.3 本章小結 9
第三章 制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖 10
3.1制定基本方案 10
3.2 繪制液壓系統(tǒng)圖 13
第四章 液壓元件的選型與計算 15
4.1 液壓泵的選擇 15
4.2 液壓閥的選擇 17
4.3 蓄能器的選擇 18
4.4 管道尺寸的確定 18
4.5 油箱容量的確定 20
第五章 液壓缸的計算 21
5.1 負載分析 21
5.2 提升液壓缸主要參數的確定 22
5.3 擬訂液壓系統(tǒng)圖 23
5.4 液壓元件的選擇 24
5.5 液壓系統(tǒng)的性能驗算 26
結論 29
致謝 30
參考文獻 31
林木移栽機液壓系統(tǒng)設計
摘要
為提高林木成活率，園林綠化等植樹造林中多栽種根部帶有土球的的林木，結構簡單、高效的林木移栽機械更加倍受市場的青睞。對型林木移栽機的整體結構和鏟刀組件，鏟斗組件提升機構、液壓系統(tǒng)等關鍵部件進行了設計與分析，開發(fā)出了一種適合中小型林木的移栽機械。
液壓系統(tǒng)是林木移栽機的重要組成部分，主要包括液壓泵，液壓油缸、控制閥和油箱等，本課題通過應用AutoCAD 技術對林木移栽機液壓系統(tǒng)設計，通過計算完成對液壓缸、電磁閥、液壓泵等選型。
關鍵字 林木移栽機；液壓系統(tǒng)；液壓缸；
Abstract
In order to improve the survival rate of trees, landscaping, etc in plant root station trees with soil ball, simple in structure and efficient forest transplanting machine more highly market's favor. The trees of transplanting machine type whole structure and shovel knife components, bucket component hoisting mechanism, hydraulic system, key components design and analysis, developed a kind of suitable for small and medium-sized trees transplanting machinery.
Hydraulic system is forest is an important part of transplanting machine, mainly including hydraulic pump, hydraulic oil cylinders, valves and tank etc, this topic through the application of forest tree transplanting machine AutoCAD technology, through the calculation of hydraulic system design of hydraulic cylinder, finish such as electromagnetic valve, pump selection.
Keyword trees transplanting machine; Hydraulic system; Hydraulic cylinder
第一章 前言
1.1畢業(yè)設計目的
畢業(yè)設計是學生完成本專業(yè)教學計劃的最后一個極為重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，是使學生綜合運用所學過的基本理論、基本知識與基本技能去解決專業(yè)范圍內的工程技術問題而進行的一次基本訓練。這對學生即將從事的相關技術工作和未來事業(yè)的開拓都具有一定意義。
其主要目的：
一、 培養(yǎng)學生綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術問題的獨立工作能力，拓寬和深化學生的知識。
二、 培養(yǎng)學生樹立正確的設計思想，設計構思和創(chuàng)新思維，掌握工程設計的一般程序規(guī)范和方法。
三、 培養(yǎng)學生樹立正確的設計思想和使用技術資料、國家標準等手冊、圖冊工具書進行設計計算，數據處理，編寫技術文件等方面的工作能力。
四、 培養(yǎng)學生進行調查研究，面向實際，面向生產，向工人和技術人員學習的基本工作態(tài)度，工作作風和工作方法。
1.2本課題的內容和要求
了解小型林木移栽機的結構特點和工作方式，并重點對林木移栽機液壓系統(tǒng)進行設計。
1.2 課題研究的意義
隨著現代化城市的高速發(fā)展、人們環(huán)境意識的不斷增強，城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境矛盾日益突出，建設生態(tài)園林，進行城鄉(xiāng)綠化，營造青山、碧水、藍天和諧的人居生態(tài)環(huán)境不僅是現代城鄉(xiāng)發(fā)展要求，更是人們對美好生活的渴望。城市環(huán)境的建設，不但促使了各地城市不斷增加環(huán)境和景觀的建設投入，同時也使我國園林事業(yè)呈現了飛速發(fā)展之勢。我國目前林木的移栽大都采用人工作業(yè)，勞動強度大，作業(yè)效率低、成本高、成活率低。采用機械化作業(yè)可提高工效幾十倍甚至上百倍，減輕了勞動強度，加快了城市園林化的步伐，同也降低了生產成本，提高了經濟效益。因此研制開發(fā)適合常規(guī)配套動力的林木移栽機械具有十分重要的現實意義，其產品具有廣闊的市場前景。
結論
隨著現代化城市的高速發(fā)展、人們環(huán)境意識的不斷增強，城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境矛盾日益突出，建設生態(tài)園林，進行城鄉(xiāng)綠化，營造青山、碧水、藍天和諧的人居生態(tài)環(huán)境不僅是現代城鄉(xiāng)發(fā)展要求，更是人們對美好生活的渴望。城市環(huán)境的建設，不但促使了各地城市不斷增加環(huán)境和景觀的建設投入，同時也使我國園林事業(yè)呈現了飛速發(fā)展之勢。
我國目前林木的移栽大都采用人工作業(yè)，勞動強度大，作業(yè)效率低、成本高、成活率低。采用機械化作業(yè)可提高工效幾十倍甚至上百倍，減輕了勞動強度，加快了城市園林化的步伐，同時也降低了生產成本，提高了經濟效益。因此研制開發(fā)適合常規(guī)配套動力的林木移栽機械具有十分重要的現實意義，其產品具有廣闊的市場前景。
本課題主要研究小型鈴木移栽機的液壓部分，通過本次設計，我對液壓方面的知識有了更深一步的了解，也進一步掌握了各類液壓元件的功能以及經常會出現的故障。為以后的工作打下了堅實的基礎。
我們即將步入社會，我們面臨的將會是更多的困難和挑戰(zhàn)，只要我們努力學習，勇于實踐，勤學好問，就會懂得以前不明白或不十分明白的道理，就會很快地成長和成熟起來，我也相信，憑著我自強不息，勇于拼搏的精神，定能很快 適應這個多變的社會，充分發(fā)揮長處，朝我的方向不斷前進，前進，再前進！
總之，通過這次畢業(yè)設計，我的創(chuàng)新思維的能力，自學的能力，學以致用的能力都得到提高為，這為我以后的工作打下一個良好的基礎
致謝
將近兩個月的畢業(yè)論文階段結束了，這次畢業(yè)課程設計使我受益匪淺，為以后的工作打下一個良好的基礎。在此，感謝學院為我們精心安排的畢業(yè)課程設計和良好的學習環(huán)境，使我們能更快更好地完成畢業(yè)設計。在這段時間里，我得到了許多老師和朋友的關心和幫助。
首先，我要對我的指導老師羅烈雷表示最誠摯的謝意，在整個做畢業(yè)論文期間，羅老師無微不至的關心我的學習和生活，課題遇到困難時更是關注著課題的進程。俞老師高深的學術造詣、嚴謹的治學態(tài)度和勤勉的工作精神以及他平易近人的態(tài)度使我受益終身。
在我做畢業(yè)論文期間我的同學給予了我很大的幫助，在我遇到困難的時候，總是不斷給我提出許多有價值的意見，并且經常鼓勵我。
最后感謝在我的課題進行中給予我?guī)椭乃械呐笥褌儯?/p>
參考文獻
[1]朱成根。簡明機械零件設計手冊。機械工業(yè)出版社，1999：P38-47
[2]成大先。機械設計手冊?；瘜W工業(yè)出版社，2001：P79-102
[3]曹玉平，閻祥安。液壓傳動與控制[M]。天津大學出版社，2003：P45-68
[4]黃迷梅。液壓氣動密封與泄漏防治[M]。 北京：機械工業(yè)出版社，2003：P14-19
[5]周士昌。液壓氣動系統(tǒng)設計運行禁忌470倒[M]北京：機械工業(yè)出版社，2002：P77-98
[6]陳次昌，宋文武。流動機械基礎[M]。北京：機械工業(yè)出版社，2002：P11-21
[7]胡宗武、徐履冰、石來德。非標準機械設備設計手冊[M]。 北京
機械工業(yè)出版社，2003：P25-52
[8]濮良貴、紀名剛。機械設計（第七版）[M]。北京高等教育出版社，2001：P92-117
[9]王昆，何小柏，汪信遠。機械設計機械設計基礎課程設計 [M]
北京高等教育出版社，1995P220-274
[10] 工程力學[M]。北京高等教育出版社，2003P152-189
目錄 摘要 ............................................................................................................................ 1 ..................................................................................................................... 1 第一章 前言 .............................................................................................................. 2 業(yè)設計目的 ............................................................................................................... 2 課題的內容和要求 .................................................................................................... 3 題研究的意義 .......................................................................................................... 3 第二 章 林木移栽機機構 ........................................................................................... 4 體結構及其主要參數 ................................................................................................ 4 要部件結構分析與設計 ............................................................................................ 5 章小結 ...................................................................................................................... 8 第三章 制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖 ................................................................. 9 定基本方案 ............................................................................................................... 9 制液壓系統(tǒng)圖 ........................................................................................................ 12 第四章 液壓元件的選型與計算 .............................................................................. 14 壓泵的選擇 ............................................................................................................ 14 壓閥的選擇 ............................................................................................................ 16 能器的選擇 ............................................................................................................ 16 道尺寸的確定 ........................................................................................................ 17 箱容量的確定 ........................................................................................................ 18 第五章 液壓缸的計算 ............................................................................................. 19 載分析 .................................................................................................................... 20 升液壓缸主要參數的確定 ...................................................................................... 21 訂液壓系統(tǒng)圖 ........................................................................................................ 22 壓元件的選擇 ........................................................................................................ 23 壓系統(tǒng)的性能驗算 ................................................................................................. 24 結論 .......................................................................................................................... 27 致謝 .......................................................................................................................... 28 參考文獻 .................................................................................................................. 29 1 林木移栽機液壓系統(tǒng)設計 摘要 為提高林木成活率，園林綠化等植樹造林中多栽種根部帶有土球的的林木，結構簡單、高效的林木移栽機械更加倍受市場的青睞。對型林木移栽機的整體結構和鏟刀組件，鏟斗組件提升機構、液壓系統(tǒng)等關 鍵部件進行了設計與分析，開發(fā)出了一種適合中小型林木的移栽機械 。 液壓系統(tǒng)是林木移栽機的重要組成部分，主要包括液壓泵，液壓油缸、控制閥和油箱等 ， 本課題通過應用 術對 林木移栽機 液壓系統(tǒng)設計，通過計算完成對液壓缸、電磁閥、液壓泵等選型。 關鍵字 林木移栽機；液壓系統(tǒng)；液壓缸； n to of in in s of a of is is an of of of of as 第一章 前言 業(yè)設計目的 畢業(yè)設計是學生完成本專業(yè)教學計劃的最后一個極為重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，是使學生綜合運用所學過的基本理論、基本知識與基本技能去解決專業(yè)范圍3 內的工程技術問題而進行的一次基本訓練。這對學生即將從事的相關技術工作和未來事業(yè)的開拓都具有一定意義。 其主要目的： 一、 培養(yǎng)學生綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術問題的獨立工作能力，拓寬和深化學生的知識。 二、 培養(yǎng)學生樹立正確的設計思想，設計構思和創(chuàng)新思維，掌握工程設計的一般程序規(guī)范和方法。 三、 培養(yǎng)學生樹立正確的設計思想和使用技術資料、國家標準等手 冊、圖冊工具書進行設計計算，數據處理，編寫技術文件等方面的工作能力。 四、 培養(yǎng)學生進行調查研究，面向實際，面向生產，向工人和技術人員學習的基本工作態(tài)度，工作作風和工作方法。 課題的內容和要求 了解小型林木移栽機 的結構特點和工作方式，并重點對林木移栽機液壓系統(tǒng)進行設計。 題研究的意義 隨著現代化城市的高速發(fā)展、人們環(huán)境意識的不斷增強，城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境矛盾日益突出，建設生態(tài)園林，進行城鄉(xiāng)綠化，營造青山、碧水、藍天和諧的人居生態(tài)環(huán)境不僅是現代城鄉(xiāng)發(fā)展要求，更是人們對美好生活的渴望。城市環(huán)境的建設，不但 促使了各地城市不斷增加環(huán)境和景觀的建設投入，同時也使我國園林事業(yè)呈現了飛速發(fā)展之勢。我國目前林木的移栽大都采用人工作業(yè)，勞動強度大，作業(yè)效率低、成本高、成活率低。采用機械化作業(yè)可提高工效幾十倍甚至上百倍，減輕了勞動強度，加快了城市園林化的步伐，同也降低了生產成本，提高了經濟效4 益。因此研制開發(fā)適合常規(guī)配套動力的林木移栽機械具有十分重要的現實意義，其產品具有廣闊的市場前景。 第二章 林木移栽機 機構 體結構及其主要參數 小型林木移栽機由主框架，提升架，鏟刀 組件，鏟斗組件和液壓系統(tǒng)等組成，如圖 示。提升架可沿主框架上下運動，鏟斗可沿提升架上下運動。型林木移栽機可掛接在多種配套動力（如各種輪式拖拉機）上，各工作部件由液壓油缸驅動。工作時，通過操縱液壓系統(tǒng)的分配器，首先打開鏟刀、鏟斗，通過調整移栽機的位置，將被挖林木置于鏟斗中心處，然后將提升架下移，使鏟刀、鏟斗置5 于地面上，操縱鏟刀油缸將兩鏟刀入土后再操縱鏟斗油缸將鏟斗下挖至要求的深度后，通過提升架將鏟刀、鏟斗和林木同時提出地面，最后松開鏟刀、鏟斗，將根部帶有圓臺型土塊的林木放入塑料盆中，以提高林木成活率， 方便運輸。 型林木移栽機主要技術指標： 配套動力 18～ 22拉機） 土球大端直徑 600木胸徑 80~120作效率 50~80 株 /小時 圖 型林木移栽機結構簡圖 要部件結構分析與設計 斗組件的設計 6 鏟斗組件主要包括鏟斗導軌、鏟斗油缸、鏟斗滑塊和鏟斗，如圖 示。鏟斗的運動軌跡由鏟斗導軌控制。為實現一定直徑林木的移栽要求，鏟斗小端直徑不能太小。鏟斗設計為半圓臺面形，導軌角度和圓臺的角度相同， 以便使鏟斗滑快能自如的上下移動。鏟斗的大端直徑為 600端直徑為 450為500鏟斗架處于閉合狀態(tài)時鏟斗導軌與鉛垂方向的夾角為 圖 木移栽機鏟斗組件結構示意圖 油缸兩端均是鉸接形式， 當鏟斗油缸伸出時， 活塞桿與連接的滑塊在鏟斗的滑軌上移動，鏟斗慢慢張開。反之，當油缸縮回回時，鏟斗慢慢閉合。 刀組件的設計 鏟刀組件主要包括鏟斗油缸、連接件、鏟刀臂和鏟刀，如圖 示。工作時鏟刀繞鏟刀臂旋轉，依靠鋒利的刀刃切斷 林木的底根，同時鏟入泥土的鏟刀可以平衡一部分鏟斗的入土阻力，起到了地錨的作用，以防移栽機被抬起。 7 圖 木移栽機鏟刀組件結構示意圖 框架和提升架的設計 提升架通過滑塊安裝在主框架的導軌中，鏟刀、鏟斗等安裝在提升架上。在提升油缸的作用下，提升架、鏟刀及鏟斗沿主框架軌道上下運動，用來提升完成挖掘工作的鏟刀、鏟斗及所要移栽的林木，其結構如圖 示。 圖 木移栽機主框架和提升架結構示意圖 8 章小結 本章主要介紹了小型林木移栽機的機械結構部分，包括 主框架，提升架，鏟刀組件，鏟斗組件和液壓系統(tǒng)等組成 。并分析了 主框架，提升架，鏟刀組件，鏟斗組件 部分的部件組成，下面我們將重點介紹液壓系統(tǒng)的設計與計算。 9 第三章 制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖 定基本方案 （ 1）制定調速方案 液壓執(zhí)行元件確定之后，其運動方向和運動速度的控制是擬定液壓回路的核心問題。 方向控制用換向閥或邏輯控制單元來實現。對于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多通過換 向閥的有機組合實現所要求的動作。對高壓大流量的液壓系統(tǒng)，現多采用插裝閥與先導控制閥的邏輯組合來實現。 速度控制通過改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量或者利用密封空間的容積變化來實現。相應的調整方式有節(jié)流調速、容積調速以及二者的結合 ——容積節(jié)流調速。 節(jié)流調速一般采用定量泵供油，用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來調節(jié)速度。此種調速方式結構簡單，由于這種系統(tǒng)必須用閃流閥，故效率低，發(fā)熱量大，多用于功率不大的場合。 容積調速是靠改變液壓泵或液壓馬達的排量來達到調速的目的。其優(yōu)點是沒有溢流損失和節(jié)流損失，效率較高。但為了散熱和補充泄漏，需要有輔助泵。此種調速方式適用于功率大、運動速度高的液壓系統(tǒng)。 容積節(jié)流調速一般是用變量泵供油，用流量控制閥調節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量，并使其供油量與需油量相適應。此種調速回路效率也較高，速度穩(wěn)定性較好，但其結構比較復雜。 節(jié)流調速又分別有進油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。進油節(jié)流起動沖擊較小，回油節(jié)流常用于有負載荷的場合，旁路節(jié)流多用于高速。 10 調速回路一經確定，回路的循環(huán)形式也就隨之確定了。 節(jié)流調速一般采用 開式循環(huán)形式。在開式系統(tǒng)中，液壓泵從油箱吸油，壓力油流經系統(tǒng)釋放能量后，再排回油箱。開式回路結構簡單，散熱性好，但油箱體積大，容易混入空氣。 容積調速大多采用閉式循環(huán)形式。閉式系統(tǒng)中，液壓泵的吸油口直接與執(zhí)行元件的排油口相通，形成一個封閉的循環(huán)回路。其結構緊湊，但散熱條件差。 （ 2）制定壓力控制方案 液壓執(zhí)行元件工作時，要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力或在一定壓力范圍內工作，也有的需要多級或無級連續(xù)地調節(jié)壓力，一般在節(jié)流調速系統(tǒng)中，通常由定量泵供油，用溢流閥調節(jié)所需壓力，并保持恒定。在容積調速系 統(tǒng)中，用變量泵供油，用安全閥起安全保護作用。 在有些液壓系統(tǒng)中，有時需要流量不大的高壓油，這時可考慮用增壓回路得到高壓，而不用單設高壓泵。液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中，某段時間不需要供油，而又不便停泵的情況下，需考慮選擇卸荷回路。 在系統(tǒng)的某個局部，工作壓力需低于主油源壓力時，要考慮采用減壓回路來獲得所需的工作壓力。 （ 3）制定順序動作方案 主機各執(zhí)行機構的順序動作，根據設備類型不同，有的按固定程序運行，有的則是隨機的或人為的。工程機械的操縱機構多為手動，一般用手動的多路換向閥控制。加 工機械的各執(zhí)行機構的順序動作多采用行程控制，當工作部件移動11 到一定位置時，通過電氣行程開關發(fā)出電信號給電磁鐵推動電磁閥或直接壓下行程閥來控制接續(xù)的動作。行程開關安裝比較方便，而用行程閥需連接相應的油路，因此只適用于管路聯(lián)接比較方便的場合。 另外還有時間控制、壓力控制等。例如液壓泵無載啟動，經過一段時間，當泵正常運轉后，延時繼電器發(fā)出電信號使卸荷閥關閉，建立起正常的工作壓力。壓力控制多用在帶有液壓夾具的機床、擠壓機壓力機等場合。當某一執(zhí)行元件完成預定動作時，回路中的壓力達到一定的數值，通過壓力繼電器發(fā)出電信號或 打開順序閥使壓力油通過，來啟動下一個動作。 （ 4）選擇液壓動力源 液壓系統(tǒng)的工作介質完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調速系統(tǒng)一般用定量泵供油，在無其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經溢流閥流回油箱，溢流閥同時起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調速系統(tǒng)多數是用變量泵供油，用安全閥限定系統(tǒng)的最高壓力。 為節(jié)省能源提高效率，液壓泵的供油量要盡量與系統(tǒng)所需流量相匹配。對在工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的情況，一般采用多泵供油或變量泵供油。對 長時間所需流量較小的情況，可增設蓄能器做輔助油源。 油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。一般泵的入口要裝有粗過濾器，進入系統(tǒng)的油液根據被保護元件的要求，通過相應的精過濾器再次過濾。為防止系統(tǒng)中雜質流回油箱，可在回油路上設置磁性過濾器或其他型式的過濾器。根據液壓設備所處環(huán)境及對溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。 12 制液壓系統(tǒng)圖 小型林木移栽機 系統(tǒng)圖由擬定好的控制回路及液壓源組合而成。各回路相互組合時要去掉重復多余的元件，力求系統(tǒng)結構簡單。注意各元件間的聯(lián)鎖關系，避免誤動作發(fā)生。要盡量減少能量損 失環(huán)節(jié)。提高系統(tǒng)的工作效率。 為便于液壓系統(tǒng)的維護和監(jiān)測，在系統(tǒng)中的主要路段要裝設必要的檢測元件（如壓力表、溫度計等）。 圖 木移栽機液壓原理圖 如圖 林木移栽機液壓原理圖，其中包含：三位四通電磁換向閥； 齒輪泵 ；油濾器；單向閥；液壓鎖；平衡閥；限位二位二通手動換向閥；液壓缸組成。其中各液壓元件的作用： 齒輪泵 ：液壓動力源 單向閥：防止回流現象產生 三位四通電磁換向閥：改變油路的流向 13 限位二位二通手動換向閥：防止液壓缸超出規(guī)定行程 液壓鎖：防止液壓缸由于外界原因，在電磁閥中位時移 動 平衡閥：使液壓缸兩工作腔壓力平衡。 14 第四章 液壓元件的選型與計算 壓泵的選擇 1）確定液壓泵的最大工作壓力 pp pp≥△ p 式中 液壓缸或液壓馬達最大工作壓力； Σ△ p——從液壓泵出口到液壓缸或液壓馬達入口之間總的管路損失。 Σ△ 算時可按經驗數據選取：管路簡單、流速不大的，取 Σ△ p=（ 路復雜，進口有調閥的，取 Σ△ p=（ 2）確定液壓泵的流量 液壓缸或液壓馬達同時工作時，液壓泵的輸出流量應為 （ Σ 式中 K——系統(tǒng)泄漏系數，一般取 K= Σ同時動作的液壓缸或液壓馬達的最大總流量，可從（ 上查得。對于在工作過程中用節(jié)流調速的系統(tǒng)，還須加上溢流閥的最小溢流量，一般取 0s。 系統(tǒng)使用蓄能器作輔助動力源時 式中 K——系統(tǒng)泄漏系數，一般取 K= 液壓設備工作周期（ s）； 每一個液壓缸或液壓馬達在工作周期中的總耗油量（ 15 z——液壓缸或液壓馬達的個數。 3）選擇液壓泵的規(guī)格 根據以上求得的 ，按系統(tǒng)中擬定的液壓泵的形式，從產品樣本或本手冊中選擇相應的液壓泵。為使 液壓泵有一定的壓力儲備，所選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大 25%～ 60%。 4）確定液壓泵的驅動功率 在工作循環(huán)中，如果液壓泵的壓力和流量比較恒定，即（ （ 變化較平緩，則 式中 液壓泵的最大工作壓力（ 液壓泵的流量（ m3/s） ； ηP——液壓泵的總效率，參考表 4擇。 表 4壓泵的總效率 液壓泵類型 齒輪泵 螺桿泵 齒輪泵 柱塞泵 總效率 壓式變量 齒輪泵 的驅動功率，可按流量特性曲線拐點處的流量、壓力值計算。一般情況下，可取 n，則 16 式中 ——液壓泵的最大工作壓力（ ——液壓泵的額定流量（ m3/s）。 在工作循環(huán)中，如果液壓泵的流量和壓力變化較大，即（ （ 線起伏變化較大，則須分別計算出各個動作階段內所需功率，驅動功率取其平均功率 式中 …—一個循環(huán)中每一動作階段內所 需的時間（ s）； …—一個循環(huán)中每一動作階段內所需的功率（ W）。 按平均功率選出電動機功率后，還要驗算一下每一階段內電動機超載量是否都在允許范圍內。電動機允許的短時間超載量一般為 25%。 壓閥的選擇 1）閥的規(guī)格，根據系統(tǒng)的工作壓力和實際通過該閥的最大流量，選擇有定型產品的閥件。溢流閥按液壓泵的最大流量選取；選擇節(jié)流閥和調速閥時，要考慮最小穩(wěn)定流量應滿足執(zhí)行機構最低穩(wěn)定速度的要求。 控制閥的流量一般要選得比實際通過的流量大一些，必要時也允許有 20%以內的短時間 過流量。 2）閥的型式，按安裝和操作方式選擇。 能器的選擇 根據蓄能器在液壓系統(tǒng)中的功用，確定其類型和主要參數。 17 1）液壓執(zhí)行元件短時間快速運動，由蓄能器來補充供油，其有效工作容積為 式中 A——液壓缸有效作用面積（ l——液壓缸行程（ m）； K——油液損失系數，一般取 K= 液壓泵流量（ m3/s）； t——動作時間（ s） 2）作應急能源，其有效工作容積為： 式中 ——要求應急動作液壓缸總的工作容積（ 有效工作容積算出后，根據有關蓄能器的相應計算公式，求出蓄能器的容積，再根據其他性能要求，即可確定所需蓄能器。 道尺寸的確定 （ 1）管道內徑計算 式中 Q——通過管道內的流量（ m3/s）； υ——管內允許流速（ m/s），見表 5計算出內徑 d 后，按標準系列選取相應的管子。 18 （ 2）管道壁厚 δ 的計算 表 5允許流速推薦值 管道 推薦流速 /（ m/s） 液壓泵吸油管道 般常取 1 以下 液壓系統(tǒng)壓油管道 3～ 6，壓力高，管道短，粘度小取大值 液壓系統(tǒng)回油管道 中 p—— 管道內最高工作壓力（ d—— 管道內徑（ m）； [σ] —— 管道材料的許用應力（ [σ]= ； σ b—— 管道材料的抗拉強度（ n—— 安全系數，對鋼管來說， p＜ 7，取 n=8； p＜ n=6； p＞ ，取 n=4。 箱容量的確定 初始設計時，先按經驗公式（ 31）確定油箱的容量，待系統(tǒng)確定后，再按散熱的要求進行校核。 油箱容量的經驗公式為 19 V=α 式中 液壓泵每分鐘排出壓力油的容積（ α——經驗系數，見表 4 表 4經驗系數 α 系統(tǒng)類型 行走機械 低壓 系統(tǒng) 中壓系統(tǒng) 鍛壓機械 冶金機械 α 1～ 2 2～ 4 5～ 7 6～ 12 10 在確定油箱尺寸時，一方面要滿足系統(tǒng)供油的要求，還要保證執(zhí)行元件全部排油時，油箱不能溢出，以及系統(tǒng)中最大可能充滿油時，油箱的油位不低于最低限度。 第 五 章 液壓缸的計算 本章對 小型林木移栽機 液壓系統(tǒng)進行設計計算。要求驅動它的液壓傳動系統(tǒng)完成 鏟斗，鏟刀打開 — 鏟斗鏟刀閉合掘土 — 提升 — 打開 的工作循環(huán)。其垂直上升林木 的重力為 5000N， 機架本省 重量為 1000N，快速上升行程 350度要求≥ 45mm/s；慢速 上升行程為 100最小速度為 8mm/s；快速下降行程為 4500 速度要求≥ 55mm/s，滑臺采用 V 形導軌，其導軌面的夾角為 90 度，滑臺與導軌的最大間隙為 2動加速和減速時間均為 壓缸的機械效率為 載分析 工作負載 G=（ 5000+1000） N=6000N 摩擦負載 Ff= /2） 由于 林木 為垂直起升，所以垂直作用于導軌的載荷可由其間隙和結構尺寸求得 20N，取 有 靜摩擦負載 20/=摩擦負載 20/=性負載 加速 G/g） *（ △ v/△ t） =（ 6000/*（ =速 G/g） *（ △ v/△ t） =（ 6000/*（ （ G/g） *（ △ v/△ t） =（ 6000/*（ =向加速 G/g） *（ △ v/△ t） =（ 6000/*（ =向制動 據以上計算。考慮到液壓缸垂直安放，其重量較大，為防止因自重而自行下滑，系統(tǒng)中應設置平衡回路。因此在對快速向下運動的負載分析時，就不考慮滑臺的重量。 21 升 液壓缸主要參數的確定 初選液壓缸的工作壓力 根據分析此設備的負載不大，按類型屬機床類，所以初選液壓缸的工作壓力為 計算液壓缸的尺寸 A=F/P=000000m =0000m D= 4A/ = (4*(10000*m =00m 按標準?。?D=63 根據快上和快下的速度比值來確定活塞桿的直徑： D/（ =55/45 d=標準取 d=25 則液壓缸的有效面積為： 無桿腔面積 D/4=（ /4） *桿腔面積 （ D –d ） /4= （ /4塞桿穩(wěn)定性校核 因為活塞桿總行程為 450活塞桿直徑為 25l/d=450/25=18>10，需要進行穩(wěn)定性校核，由材料力學中的有關公式，根據該液壓缸一端支承一打鉸接22 取末端系數∮ 2=2，活塞桿材料用普通碳鋼則：材料強度試驗值 f=0 數 =1/5000，柔性系數∮ 1=85， J/A=d/4=為 l/以，滿足穩(wěn)定性條件。 ，可以分別計算出鏟刀油缸，鏟斗油缸、開合油缸。 訂液壓系統(tǒng)圖 液壓系統(tǒng)圖的擬訂，主要考慮以下幾個方面的問題： 1. 供油方式 該系統(tǒng)在快上和快下時做需流量較大，且比較接近。在慢上時所需的流量較小，因此從提高系統(tǒng)的效率，節(jié)省能源的角度考慮，采用單個定量泵的供油方式顯然是不合適的，宜選用雙聯(lián)式定量 齒輪泵 作為油源。 2. 調速回路 該系統(tǒng)在慢速時速度需要調節(jié)，考慮到系統(tǒng)功率小，滑臺運動速度低，工作負載變化小，所以采用調速閥的回油節(jié)流調速回路。 3. 速度換接回路 由于快上和慢上之間速度需要換接， 但對換接的位置要求不高，所以采用由行程開關發(fā)訊控制二位二通電磁閥來實現速度的換接。 4. 平衡及鎖緊 為防止在上端停留時重物下落和在停留期間內保持重物的位置，特在液壓缸23 的下腔進油路上設置了液控單向閥；另一方面，為了克服滑臺自重在快下過程中的影響，設置了一單向背壓閥。 為了防止左右鏟刀、鏟斗油缸超出滑軌行程，當油缸伸出碰到二位二通手動換向閥是，液壓油由換向閥排入油箱中。 本液壓系統(tǒng)的換向采用三位四通 Y 型中位機能的電磁換向閥。 壓元件的選擇 確定液壓泵的型號及電動機功率 液壓缸在整個 工作循環(huán)中最大工作壓力為 于該系統(tǒng)比較簡單，所以取其壓力損失∑△ p=以液壓泵的工作壓力為 +∑△ p=（ 個液壓泵同時向系統(tǒng)供油時，若回路中的泄露按 10%計算，則兩個泵的總流量應為 于溢流閥最小穩(wěn)定流量為 3L/工進時液壓缸所需要流量為 以，高壓泵的輸出流量不得少于 根據以上壓力和流量的數值查產品目錄，選用 的雙聯(lián) 齒輪泵 ，其額定壓力為 積效率 =效率 =以驅動該泵的電動機的功率可由泵的工作壓力和輸出流量 *10*0 L/出 p *q ） / =電機產品目錄，擬選用電動機的型號為 率為 750W，額定轉速為 910r/ 選擇閥類元件及輔助元件 24 根據系統(tǒng)的工作壓力和通過各個閥類元件和輔助元件的流量，可選出這些元件的型號及規(guī)格如表 5 表 5液壓元件型號及規(guī)格（ 列） 序 號 名 稱 通過流量 型號及規(guī)格 1 濾油器 齒輪泵 單向閥 外控順序閥 溢流閥 三位四通電磁換向閥 34 單向順序閥 液控單向閥 二位二通電磁換向閥 220 單向調速閥 1 壓力表 2 壓力表開關 3 柴油機 管：油管內徑一般可參照所接元件接口尺寸確定，也可按管路中允許流速計算。在本例中，出油口采用內徑為 8徑為 10紫銅管。 油箱：油箱容積根據液壓泵的流量計算，取其體積 V=（ 5~7） V=70L。 壓系統(tǒng)的性能驗算 壓力損失及調定壓力的確定 25 根據計算慢上時管道內的油液流動速度約為 s，通過的流量 為 值較小，主要壓力損失為調速閥兩端的壓降；此時功率損失最大；而在快下時滑臺及活塞組件的重量由背壓閥所平衡，系統(tǒng)工作壓力很低，所以不必驗算，因而必須以快進為依據來計算卸荷閥和溢流閥的調定壓力，由于供油流量的變化，其快上時液壓缸的速度為 v1=1=s=52mm/s 此時油液在進油管中的流速為 v==s。 局部壓力損失 局部壓力損失包括管道安裝和管接頭的壓力損失和通過液壓閥的局部壓力損失，前者視管道具體安裝結構而定，一般取沿程壓力損失的 10%；而后者則與 通過閥的流量大小有關，若閥的額定流量和額定壓力損失為 △ 則當通過閥的流量為 q 時的閥的壓力損失為△ △ q/ 因為 列 10徑的閥的額定流量為 63L/加閥 10徑系列的額定流量為 40L/在本例中通過每一個閥的最大流量僅為 以通過整個閥的壓力損失很小，可以忽略不計。 同理，快上時回油路上的流量 q =（ q *A ） /A =回油路油管中的流速 v=s。由此可計算出 Re=vd/v= =75/以回油路上的沿程壓力損失為 總的壓力損失 由上面的結果可求出 ∑△ p=△ 1） *△ 6 原設∑△ p=與計算結果略有差異，應用計算出的結果來確定系統(tǒng)中壓力閥的調定值。 壓力閥的調定值 雙聯(lián)泵系統(tǒng)中卸荷閥的調定值應該滿足快進的要求，保證雙泵同時向系統(tǒng)供油，因而卸荷閥的調定值應略大于快進時泵的供油壓力 +∑△ p=（ 以卸荷閥的調定壓力應取 宜。 溢流閥的調定壓力應大于卸荷閥調定壓力 以取溢流閥調定壓力為 3 背壓閥的調定壓力以平衡滑臺自重為依據，即 P 背 = p 背 = 系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升 根據以上的計算可知，在快上時電動機的輸入功率為 / =上時的電動機的輸入功率為 / =325W；而快上時其有用功率為上時的有效功率為 以慢上時的功率損失為 大于快上時的功率損失 以較大的值來校核其熱平衡，求出發(fā)熱溫升。 設油箱的三個邊長在 1： 1： 1~1： 2： 3 范圍內，則散熱面積為 A= =假設通風良好，取 h=15/1000 m * C），所以油液的溫升為 t=H/ 室溫為 20 C，熱平衡溫度為 <65 C，沒有超出允許范圍。 27 結論 隨著現代化城市的高速發(fā)展、人們環(huán)境意識的不斷增強，城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境矛盾日益突出，建設生態(tài)園林，進行城鄉(xiāng)綠化，營造青山、碧水、藍天 和諧的人居生態(tài)環(huán)境不僅是現代城鄉(xiāng)發(fā)展要求，更是人們對美好生活的渴望。城市環(huán)境的建設，不但促使了各地城市不斷增加環(huán)境和景觀的建設投入，同時也使我國園林事業(yè)呈28 現了飛速發(fā)展之勢。 我國目前林木的移栽大都采用人工作業(yè)，勞動強度大，作業(yè)效率低、成本高、成活率低。采用機械化作業(yè)可提高工效幾十倍甚至上百倍，減輕了勞動強度，加快了城市園林化的步伐，同時也降低了生產成本，提高了經濟效益。因此研制開發(fā)適合常規(guī)配套動力的林木移栽機械具有十分重要的現實意義，其產品具有廣闊的市場前景。 本課題主要研究小型鈴木移栽機的液壓部分， 通過本 次設計，我對液壓方面的知識有了更深一步的了解，也進一步掌握了各類液壓元件的功能以及經常會出現的故障。為以后的工作打下了堅實的基礎。 我們即將步入社會，我們面臨的將會是更多的困難和挑戰(zhàn)， 只要我們努力學習，勇于實踐，勤學好問，就會懂得以前不明白或不十分明白的道理，就會很快地成長和成熟起來，我也相信，憑著我自強不息，勇于拼搏的精神，定能很快 適應這個多變的社會，充分發(fā)揮長處，朝我的方向不斷前進，前進，再前進！ 總之，通過這次畢業(yè)設計，我的創(chuàng)新思維的能力，自學的能力，學以致用的能力都得到提高為，這為我以后的工作打 下一個良好的基礎。 致謝 將近兩個月的畢業(yè)論文階段結束了， 這次畢業(yè)課程設計使我受益匪淺，為以后的工作打下一個良好的基礎。在此，感謝學院為我們精心安排的畢業(yè)課程設計和良好的學習環(huán)境，使我們能更快更好地完成畢業(yè)設計。 在這段時間里，我得到了許多老師和朋友的關心和幫助。 首先，我要對我的指導老師 羅烈雷 表示最誠摯的謝意，在整個做畢業(yè)論文期29 間， 羅 老師無微不至的關心我的學習和生活，課題遇到困難時更是關注著課題的進程。俞老師高深的學術造詣、嚴謹的治學態(tài)度和勤勉的工作精神以及他平易近人的態(tài)度使我受益終身。 在我做畢業(yè)論文期 間我的同學給予了我很大的幫助，在我遇到困難的時候，總是不斷給我提出許多有價值的意見，并且經常鼓勵我。 最后感謝在我的課題進行中給予我?guī)椭乃械呐笥褌儯? 參考文獻 [1]朱成根。簡明機械零件設計手冊。機械工業(yè)出版社， 1999： 2]成大先。機械設計手冊?；瘜W工業(yè)出版社， 2001： 3]曹玉平，閻祥安。液壓傳動與控制 [M]。天津大學出版社， 2003： 4]黃迷梅。液壓氣動密封與泄漏防治 [M]。 北京：機械工業(yè)出版社， 2003：5]周士 昌。液壓氣動系統(tǒng)設計運行禁忌 470 倒 [M]北京：機械工業(yè)出版社，2002： 0 [6]陳次昌，宋文武。流動機械基礎 [M]。北京：機械工業(yè)出版社， 2002： 7]胡宗武、徐履冰、石來德。非標準機械設備設計手冊 [M]。 北京 機械工業(yè)出版社， 2003： 8]濮良貴、紀名剛。機械設計（第七版） [M]。北京高等教育出版社， 2001：9]王昆，何小柏，汪信遠。機械設計機械設計基礎課程設計 [M] 北京高等教育出版社， 199510] 工程力學 [M]。北京高等教育出版社， 2003 目錄 摘要 ............................................................................................................................ 1 ..................................................................................................................... 1 第一章 前言 .............................................................................................................. 2 業(yè)設計目的 ............................................................................................................... 2 課題的內容和要求 .................................................................................................... 3 題研究的意義 .......................................................................................................... 3 第二 章 林木移栽機機構 ........................................................................................... 4 體結構及其主要參數 ................................................................................................ 4 要部件結構分析與設計 ............................................................................................ 5 章小結 ...................................................................................................................... 8 第三章 制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖 ................................................................. 9 定基本方案 ............................................................................................................... 9 制液壓系統(tǒng)圖 ........................................................................................................ 12 第四章 液壓元件的選型與計算 .............................................................................. 14 壓泵的選擇 ............................................................................................................ 14 壓閥的選擇 ............................................................................................................ 16 能器的選擇 ............................................................................................................ 16 道尺寸的確定 ........................................................................................................ 17 箱容量的確定 ........................................................................................................ 18 第五章 液壓缸的計算 ............................................................................................. 19 載分析 .................................................................................................................... 20 升液壓缸主要參數的確定 ...................................................................................... 21 訂液壓系統(tǒng)圖 ........................................................................................................ 22 壓元件的選擇 ........................................................................................................ 23 壓系統(tǒng)的性能驗算 ................................................................................................. 24 結論 .......................................................................................................................... 27 致謝 .......................................................................................................................... 28 參考文獻 .................................................................................................................. 29 1 林木移栽機液壓系統(tǒng)設計 摘要 為提高林木成活率，園林綠化等植樹造林中多栽種根部帶有土球的的林木，結構簡單、高效的林木移栽機械更加倍受市場的青睞。對型林木移栽機的整體結構和鏟刀組件，鏟斗組件提升機構、液壓系統(tǒng)等關 鍵部件進行了設計與分析，開發(fā)出了一種適合中小型林木的移栽機械 。 液壓系統(tǒng)是林木移栽機的重要組成部分，主要包括液壓泵，液壓油缸、控制閥和油箱等 ， 本課題通過應用 術對 林木移栽機 液壓系統(tǒng)設計，通過計算完成對液壓缸、電磁閥、液壓泵等選型。 關鍵字 林木移栽機；液壓系統(tǒng)；液壓缸； n to of in in s of a of is is an of of of of as 第一章 前言 業(yè)設計目的 畢業(yè)設計是學生完成本專業(yè)教學計劃的最后一個極為重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，是使學生綜合運用所學過的基本理論、基本知識與基本技能去解決專業(yè)范圍3 內的工程技術問題而進行的一次基本訓練。這對學生即將從事的相關技術工作和未來事業(yè)的開拓都具有一定意義。 其主要目的： 一、 培養(yǎng)學生綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術問題的獨立工作能力，拓寬和深化學生的知識。 二、 培養(yǎng)學生樹立正確的設計思想，設計構思和創(chuàng)新思維，掌握工程設計的一般程序規(guī)范和方法。 三、 培養(yǎng)學生樹立正確的設計思想和使用技術資料、國家標準等手 冊、圖冊工具書進行設計計算，數據處理，編寫技術文件等方面的工作能力。 四、 培養(yǎng)學生進行調查研究，面向實際，面向生產，向工人和技術人員學習的基本工作態(tài)度，工作作風和工作方法。 課題的內容和要求 了解小型林木移栽機 的結構特點和工作方式，并重點對林木移栽機液壓系統(tǒng)進行設計。 題研究的意義 隨著現代化城市的高速發(fā)展、人們環(huán)境意識的不斷增強，城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境矛盾日益突出，建設生態(tài)園林，進行城鄉(xiāng)綠化，營造青山、碧水、藍天和諧的人居生態(tài)環(huán)境不僅是現代城鄉(xiāng)發(fā)展要求，更是人們對美好生活的渴望。城市環(huán)境的建設，不但 促使了各地城市不斷增加環(huán)境和景觀的建設投入，同時也使我國園林事業(yè)呈現了飛速發(fā)展之勢。我國目前林木的移栽大都采用人工作業(yè)，勞動強度大，作業(yè)效率低、成本高、成活率低。采用機械化作業(yè)可提高工效幾十倍甚至上百倍，減輕了勞動強度，加快了城市園林化的步伐，同也降低了生產成本，提高了經濟效4 益。因此研制開發(fā)適合常規(guī)配套動力的林木移栽機械具有十分重要的現實意義，其產品具有廣闊的市場前景。 第二章 林木移栽機 機構 體結構及其主要參數 小型林木移栽機由主框架，提升架，鏟刀 組件，鏟斗組件和液壓系統(tǒng)等組成，如圖 示。提升架可沿主框架上下運動，鏟斗可沿提升架上下運動。型林木移栽機可掛接在多種配套動力（如各種輪式拖拉機）上，各工作部件由液壓油缸驅動。工作時，通過操縱液壓系統(tǒng)的分配器，首先打開鏟刀、鏟斗，通過調整移栽機的位置，將被挖林木置于鏟斗中心處，然后將提升架下移，使鏟刀、鏟斗置5 于地面上，操縱鏟刀油缸將兩鏟刀入土后再操縱鏟斗油缸將鏟斗下挖至要求的深度后，通過提升架將鏟刀、鏟斗和林木同時提出地面，最后松開鏟刀、鏟斗，將根部帶有圓臺型土塊的林木放入塑料盆中，以提高林木成活率， 方便運輸。 型林木移栽機主要技術指標： 配套動力 18～ 22拉機） 土球大端直徑 600木胸徑 80~120作效率 50~80 株 /小時 圖 型林木移栽機結構簡圖 要部件結構分析與設計 斗組件的設計 6 鏟斗組件主要包括鏟斗導軌、鏟斗油缸、鏟斗滑塊和鏟斗，如圖 示。鏟斗的運動軌跡由鏟斗導軌控制。為實現一定直徑林木的移栽要求，鏟斗小端直徑不能太小。鏟斗設計為半圓臺面形，導軌角度和圓臺的角度相同， 以便使鏟斗滑快能自如的上下移動。鏟斗的大端直徑為 600端直徑為 450為500鏟斗架處于閉合狀態(tài)時鏟斗導軌與鉛垂方向的夾角為 圖 木移栽機鏟斗組件結構示意圖 油缸兩端均是鉸接形式， 當鏟斗油缸伸出時， 活塞桿與連接的滑塊在鏟斗的滑軌上移動，鏟斗慢慢張開。反之，當油缸縮回回時，鏟斗慢慢閉合。 刀組件的設計 鏟刀組件主要包括鏟斗油缸、連接件、鏟刀臂和鏟刀，如圖 示。工作時鏟刀繞鏟刀臂旋轉，依靠鋒利的刀刃切斷 林木的底根，同時鏟入泥土的鏟刀可以平衡一部分鏟斗的入土阻力，起到了地錨的作用，以防移栽機被抬起。 7 圖 木移栽機鏟刀組件結構示意圖 框架和提升架的設計 提升架通過滑塊安裝在主框架的導軌中，鏟刀、鏟斗等安裝在提升架上。在提升油缸的作用下，提升架、鏟刀及鏟斗沿主框架軌道上下運動，用來提升完成挖掘工作的鏟刀、鏟斗及所要移栽的林木，其結構如圖 示。 圖 木移栽機主框架和提升架結構示意圖 8 章小結 本章主要介紹了小型林木移栽機的機械結構部分，包括 主框架，提升架，鏟刀組件，鏟斗組件和液壓系統(tǒng)等組成 。并分析了 主框架，提升架，鏟刀組件，鏟斗組件 部分的部件組成，下面我們將重點介紹液壓系統(tǒng)的設計與計算。 9 第三章 制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖 定基本方案 （ 1）制定調速方案 液壓執(zhí)行元件確定之后，其運動方向和運動速度的控制是擬定液壓回路的核心問題。 方向控制用換向閥或邏輯控制單元來實現。對于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多通過換 向閥的有機組合實現所要求的動作。對高壓大流量的液壓系統(tǒng)，現多采用插裝閥與先導控制閥的邏輯組合來實現。 速度控制通過改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量或者利用密封空間的容積變化來實現。相應的調整方式有節(jié)流調速、容積調速以及二者的結合 ——容積節(jié)流調速。 節(jié)流調速一般采用定量泵供油，用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來調節(jié)速度。此種調速方式結構簡單，由于這種系統(tǒng)必須用閃流閥，故效率低，發(fā)熱量大，多用于功率不大的場合。 容積調速是靠改變液壓泵或液壓馬達的排量來達到調速的目的。其優(yōu)點是沒有溢流損失和節(jié)流損失，效率較高。但為了散熱和補充泄漏，需要有輔助泵。此種調速方式適用于功率大、運動速度高的液壓系統(tǒng)。 容積節(jié)流調速一般是用變量泵供油，用流量控制閥調節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量，并使其供油量與需油量相適應。此種調速回路效率也較高，速度穩(wěn)定性較好，但其結構比較復雜。 節(jié)流調速又分別有進油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。進油節(jié)流起動沖擊較小，回油節(jié)流常用于有負載荷的場合，旁路節(jié)流多用于高速。 10 調速回路一經確定，回路的循環(huán)形式也就隨之確定了。 節(jié)流調速一般采用 開式循環(huán)形式。在開式系統(tǒng)中，液壓泵從油箱吸油，壓力油流經系統(tǒng)釋放能量后，再排回油箱。開式回路結構簡單，散熱性好，但油箱體積大，容易混入空氣。 容積調速大多采用閉式循環(huán)形式。閉式系統(tǒng)中，液壓泵的吸油口直接與執(zhí)行元件的排油口相通，形成一個封閉的循環(huán)回路。其結構緊湊，但散熱條件差。 （ 2）制定壓力控制方案 液壓執(zhí)行元件工作時，要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力或在一定壓力范圍內工作，也有的需要多級或無級連續(xù)地調節(jié)壓力，一般在節(jié)流調速系統(tǒng)中，通常由定量泵供油，用溢流閥調節(jié)所需壓力，并保持恒定。在容積調速系 統(tǒng)中，用變量泵供油，用安全閥起安全保護作用。 在有些液壓系統(tǒng)中，有時需要流量不大的高壓油，這時可考慮用增壓回路得到高壓，而不用單設高壓泵。液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中，某段時間不需要供油，而又不便停泵的情況下，需考慮選擇卸荷回路。 在系統(tǒng)的某個局部，工作壓力需低于主油源壓力時，要考慮采用減壓回路來獲得所需的工作壓力。 （ 3）制定順序動作方案 主機各執(zhí)行機構的順序動作，根據設備類型不同，有的按固定程序運行，有的則是隨機的或人為的。工程機械的操縱機構多為手動，一般用手動的多路換向閥控制。加 工機械的各執(zhí)行機構的順序動作多采用行程控制，當工作部件移動11 到一定位置時，通過電氣行程開關發(fā)出電信號給電磁鐵推動電磁閥或直接壓下行程閥來控制接續(xù)的動作。行程開關安裝比較方便，而用行程閥需連接相應的油路，因此只適用于管路聯(lián)接比較方便的場合。 另外還有時間控制、壓力控制等。例如液壓泵無載啟動，經過一段時間，當泵正常運轉后，延時繼電器發(fā)出電信號使卸荷閥關閉，建立起正常的工作壓力。壓力控制多用在帶有液壓夾具的機床、擠壓機壓力機等場合。當某一執(zhí)行元件完成預定動作時，回路中的壓力達到一定的數值，通過壓力繼電器發(fā)出電信號或 打開順序閥使壓力油通過，來啟動下一個動作。 （ 4）選擇液壓動力源 液壓系統(tǒng)的工作介質完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調速系統(tǒng)一般用定量泵供油，在無其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經溢流閥流回油箱，溢流閥同時起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調速系統(tǒng)多數是用變量泵供油，用安全閥限定系統(tǒng)的最高壓力。 為節(jié)省能源提高效率，液壓泵的供油量要盡量與系統(tǒng)所需流量相匹配。對在工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的情況，一般采用多泵供油或變量泵供油。對 長時間所需流量較小的情況，可增設蓄能器做輔助油源。 油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。一般泵的入口要裝有粗過濾器，進入系統(tǒng)的油液根據被保護元件的要求，通過相應的精過濾器再次過濾。為防止系統(tǒng)中雜質流回油箱，可在回油路上設置磁性過濾器或其他型式的過濾器。根據液壓設備所處環(huán)境及對溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。 12 制液壓系統(tǒng)圖 小型林木移栽機 系統(tǒng)圖由擬定好的控制回路及液壓源組合而成。各回路相互組合時要去掉重復多余的元件，力求系統(tǒng)結構簡單。注意各元件間的聯(lián)鎖關系，避免誤動作發(fā)生。要盡量減少能量損 失環(huán)節(jié)。提高系統(tǒng)的工作效率。 為便于液壓系統(tǒng)的維護和監(jiān)測，在系統(tǒng)中的主要路段要裝設必要的檢測元件（如壓力表、溫度計等）。 圖 木移栽機液壓原理圖 如圖 林木移栽機液壓原理圖，其中包含：三位四通電磁換向閥； 齒輪泵 ；油濾器；單向閥；液壓鎖；平衡閥；限位二位二通手動換向閥；液壓缸組成。其中各液壓元件的作用： 齒輪泵 ：液壓動力源 單向閥：防止回流現象產生 三位四通電磁換向閥：改變油路的流向 13 限位二位二通手動換向閥：防止液壓缸超出規(guī)定行程 液壓鎖：防止液壓缸由于外界原因，在電磁閥中位時移 動 平衡閥：使液壓缸兩工作腔壓力平衡。 14 第四章 液壓元件的選型與計算 壓泵的選擇 1）確定液壓泵的最大工作壓力 pp pp≥△ p 式中 液壓缸或液壓馬達最大工作壓力； Σ△ p——從液壓泵出口到液壓缸或液壓馬達入口之間總的管路損失。 Σ△ 算時可按經驗數據選取：管路簡單、流速不大的，取 Σ△ p=（ 路復雜，進口有調閥的，取 Σ△ p=（ 2）確定液壓泵的流量 液壓缸或液壓馬達同時工作時，液壓泵的輸出流量應為 （ Σ 式中 K——系統(tǒng)泄漏系數，一般取 K= Σ同時動作的液壓缸或液壓馬達的最大總流量，可從（ 上查得。對于在工作過程中用節(jié)流調速的系統(tǒng)，還須加上溢流閥的最小溢流量，一般取 0s。 系統(tǒng)使用蓄能器作輔助動力源時 式中 K——系統(tǒng)泄漏系數，一般取 K= 液壓設備工作周期（ s）； 每一個液壓缸或液壓馬達在工作周期中的總耗油量（ 15 z——液壓缸或液壓馬達的個數。 3）選擇液壓泵的規(guī)格 根據以上求得的 ，按系統(tǒng)中擬定的液壓泵的形式，從產品樣本或本手冊中選擇相應的液壓泵。為使 液壓泵有一定的壓力儲備，所選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大 25%～ 60%。 4）確定液壓泵的驅動功率 在工作循環(huán)中，如果液壓泵的壓力和流量比較恒定，即（ （ 變化較平緩，則 式中 液壓泵的最大工作壓力（ 液壓泵的流量（ m3/s） ； ηP——液壓泵的總效率，參考表 4擇。 表 4壓泵的總效率 液壓泵類型 齒輪泵 螺桿泵 齒輪泵 柱塞泵 總效率 壓式變量 齒輪泵 的驅動功率，可按流量特性曲線拐點處的流量、壓力值計算。一般情況下，可取 n，則 16 式中 ——液壓泵的最大工作壓力（ ——液壓泵的額定流量（ m3/s）。 在工作循環(huán)中，如果液壓泵的流量和壓力變化較大，即（ （ 線起伏變化較大，則須分別計算出各個動作階段內所需功率，驅動功率取其平均功率 式中 …—一個循環(huán)中每一動作階段內所 需的時間（ s）； …—一個循環(huán)中每一動作階段內所需的功率（ W）。 按平均功率選出電動機功率后，還要驗算一下每一階段內電動機超載量是否都在允許范圍內。電動機允許的短時間超載量一般為 25%。 壓閥的選擇 1）閥的規(guī)格，根據系統(tǒng)的工作壓力和實際通過該閥的最大流量，選擇有定型產品的閥件。溢流閥按液壓泵的最大流量選?。贿x擇節(jié)流閥和調速閥時，要考慮最小穩(wěn)定流量應滿足執(zhí)行機構最低穩(wěn)定速度的要求。 控制閥的流量一般要選得比實際通過的流量大一些，必要時也允許有 20%以內的短時間 過流量。 2）閥的型式，按安裝和操作方式選擇。 能器的選擇 根據蓄能器在液壓系統(tǒng)中的功用，確定其類型和主要參數。 17 1）液壓執(zhí)行元件短時間快速運動，由蓄能器來補充供油，其有效工作容積為 式中 A——液壓缸有效作用面積（ l——液壓缸行程（ m）； K——油液損失系數，一般取 K= 液壓泵流量（ m3/s）； t——動作時間（ s） 2）作應急能源，其有效工作容積為： 式中 ——要求應急動作液壓缸總的工作容積（ 有效工作容積算出后，根據有關蓄能器的相應計算公式，求出蓄能器的容積，再根據其他性能要求，即可確定所需蓄能器。 道尺寸的確定 （ 1）管道內徑計算 式中 Q——通過管道內的流量（ m3/s）； υ——管內允許流速（ m/s），見表 5計算出內徑 d 后，按標準系列選取相應的管子。 18 （ 2）管道壁厚 δ 的計算 表 5允許流速推薦值 管道 推薦流速 /（ m/s） 液壓泵吸油管道 般常取 1 以下 液壓系統(tǒng)壓油管道 3～ 6，壓力高，管道短，粘度小取大值 液壓系統(tǒng)回油管道 中 p—— 管道內最高工作壓力（ d—— 管道內徑（ m）； [σ] —— 管道材料的許用應力（ [σ]= ； σ b—— 管道材料的抗拉強度（ n—— 安全系數，對鋼管來說， p＜ 7，取 n=8； p＜ n=6； p＞ ，取 n=4。 箱容量的確定 初始設計時，先按經驗公式（ 31）確定油箱的容量，待系統(tǒng)確定后，再按散熱的要求進行校核。 油箱容量的經驗公式為 19 V=α 式中 液壓泵每分鐘排出壓力油的容積（ α——經驗系數，見表 4 表 4經驗系數 α 系統(tǒng)類型 行走機械 低壓 系統(tǒng) 中壓系統(tǒng) 鍛壓機械 冶金機械 α 1～ 2 2～ 4 5～ 7 6～ 12 10 在確定油箱尺寸時，一方面要滿足系統(tǒng)供油的要求，還要保證執(zhí)行元件全部排油時，油箱不能溢出，以及系統(tǒng)中最大可能充滿油時，油箱的油位不低于最低限度。 第 五 章 液壓缸的計算 本章對 小型林木移栽機 液壓系統(tǒng)進行設計計算。要求驅動它的液壓傳動系統(tǒng)完成 鏟斗，鏟刀打開 — 鏟斗鏟刀閉合掘土 — 提升 — 打開 的工作循環(huán)。其垂直上升林木 的重力為 5000N， 機架本省 重量為 1000N，快速上升行程 350度要求≥ 45mm/s；慢速 上升行程為 100最小速度為 8mm/s；快速下降行程為 4500 速度要求≥ 55mm/s，滑臺采用 V 形導軌，其導軌面的夾角為 90 度，滑臺與導軌的最大間隙為 2動加速和減速時間均為 壓缸的機械效率為 載分析 工作負載 G=（ 5000+1000） N=6000N 摩擦負載 Ff= /2） 由于 林木 為垂直起升，所以垂直作用于導軌的載荷可由其間隙和結構尺寸求得 20N，取 有 靜摩擦負載 20/=摩擦負載 20/=性負載 加速 G/g） *（ △ v/△ t） =（ 6000/*（ =速 G/g） *（ △ v/△ t） =（ 6000/*（ （ G/g） *（ △ v/△ t） =（ 6000/*（ =向加速 G/g） *（ △ v/△ t） =（ 6000/*（ =向制動 據以上計算?？紤]到液壓缸垂直安放，其重量較大，為防止因自重而自行下滑，系統(tǒng)中應設置平衡回路。因此在對快速向下運動的負載分析時，就不考慮滑臺的重量。 21 升 液壓缸主要參數的確定 初選液壓缸的工作壓力 根據分析此設備的負載不大，按類型屬機床類，所以初選液壓缸的工作壓力為 計算液壓缸的尺寸 A=F/P=000000m =0000m D= 4A/ = (4*(10000*m =00m 按標準取： D=63 根據快上和快下的速度比值來確定活塞桿的直徑： D/（ =55/45 d=標準取 d=25 則液壓缸的有效面積為： 無桿腔面積 D/4=（ /4） *桿腔面積 （ D –d ） /4= （ /4塞桿穩(wěn)定性校核 因為活塞桿總行程為 450活塞桿直徑為 25l/d=450/25=18>10，需要進行穩(wěn)定性校核，由材料力學中的有關公式，根據該液壓缸一端支承一打鉸接22 取末端系數∮ 2=2，活塞桿材料用普通碳鋼則：材料強度試驗值 f=0 數 =1/5000，柔性系數∮ 1=85， J/A=d/4=為 l/以，滿足穩(wěn)定性條件。 ，可以分別計算出鏟刀油缸，鏟斗油缸、開合油缸。 訂液壓系統(tǒng)圖 液壓系統(tǒng)圖的擬訂，主要考慮以下幾個方面的問題： 1. 供油方式 該系統(tǒng)在快上和快下時做需流量較大，且比較接近。在慢上時所需的流量較小，因此從提高系統(tǒng)的效率，節(jié)省能源的角度考慮，采用單個定量泵的供油方式顯然是不合適的，宜選用雙聯(lián)式定量 齒輪泵 作為油源。 2. 調速回路 該系統(tǒng)在慢速時速度需要調節(jié)，考慮到系統(tǒng)功率小，滑臺運動速度低，工作負載變化小，所以采用調速閥的回油節(jié)流調速回路。 3. 速度換接回路 由于快上和慢上之間速度需要換接， 但對換接的位置要求不高，所以采用由行程開關發(fā)訊控制二位二通電磁閥來實現速度的換接。 4. 平衡及鎖緊 為防止在上端停留時重物下落和在停留期間內保持重物的位置，特在液壓缸23 的下腔進油路上設置了液控單向閥；另一方面，為了克服滑臺自重在快下過程中的影響，設置了一單向背壓閥。 為了防止左右鏟刀、鏟斗油缸超出滑軌行程，當油缸伸出碰到二位二通手動換向閥是，液壓油由換向閥排入油箱中。 本液壓系統(tǒng)的換向采用三位四通 Y 型中位機能的電磁換向閥。 壓元件的選擇 確定液壓泵的型號及電動機功率 液壓缸在整個 工作循環(huán)中最大工作壓力為 于該系統(tǒng)比較簡單，所以取其壓力損失∑△ p=以液壓泵的工作壓力為 +∑△ p=（ 個液壓泵同時向系統(tǒng)供油時，若回路中的泄露按 10%計算，則兩個泵的總流量應為 于溢流閥最小穩(wěn)定流量為 3L/工進時液壓缸所需要流量為 以，高壓泵的輸出流量不得少于 根據以上壓力和流量的數值查產品目錄，選用 的雙聯(lián) 齒輪泵 ，其額定壓力為 積效率 =效率 =以驅動該泵的電動機的功率可由泵的工作壓力和輸出流量 *10*0 L/出 p *q ） / =電機產品目錄，擬選用電動機的型號為 率為 750W，額定轉速為 910r/ 選擇閥類元件及輔助元件 24 根據系統(tǒng)的工作壓力和通過各個閥類元件和輔助元件的流量，可選出這些元件的型號及規(guī)格如表 5 表 5液壓元件型號及規(guī)格（ 列） 序 號 名 稱 通過流量 型號及規(guī)格 1 濾油器 齒輪泵 單向閥 外控順序閥 溢流閥 三位四通電磁換向閥 34 單向順序閥 液控單向閥 二位二通電磁換向閥 220 單向調速閥 1 壓力表 2 壓力表開關 3 柴油機 管：油管內徑一般可參照所接元件接口尺寸確定，也可按管路中允許流速計算。在本例中，出油口采用內徑為 8徑為 10紫銅管。 油箱：油箱容積根據液壓泵的流量計算，取其體積 V=（ 5~7） V=70L。 壓系統(tǒng)的性能驗算 壓力損失及調定壓力的確定 25 根據計算慢上時管道內的油液流動速度約為 s，通過的流量 為 值較小，主要壓力損失為調速閥兩端的壓降；此時功率損失最大；而在快下時滑臺及活塞組件的重量由背壓閥所平衡，系統(tǒng)工作壓力很低，所以不必驗算，因而必須以快進為依據來計算卸荷閥和溢流閥的調定壓力，由于供油流量的變化，其快上時液壓缸的速度為 v1=1=s=52mm/s 此時油液在進油管中的流速為 v==s。 局部壓力損失 局部壓力損失包括管道安裝和管接頭的壓力損失和通過液壓閥的局部壓力損失，前者視管道具體安裝結構而定，一般取沿程壓力損失的 10%；而后者則與 通過閥的流量大小有關，若閥的額定流量和額定壓力損失為 △ 則當通過閥的流量為 q 時的閥的壓力損失為△ △ q/ 因為 列 10徑的閥的額定流量為 63L/加閥 10徑系列的額定流量為 40L/在本例中通過每一個閥的最大流量僅為 以通過整個閥的壓力損失很小，可以忽略不計。 同理，快上時回油路上的流量 q =（ q *A ） /A =回油路油管中的流速 v=s。由此可計算出 Re=vd/v= =75/以回油路上的沿程壓力損失為 總的壓力損失 由上面的結果可求出 ∑△ p=△ 1） *△ 6 原設∑△ p=與計算結果略有差異，應用計算出的結果來確定系統(tǒng)中壓力閥的調定值。 壓力閥的調定值 雙聯(lián)泵系統(tǒng)中卸荷閥的調定值應該滿足快進的要求，保證雙泵同時向系統(tǒng)供油，因而卸荷閥的調定值應略大于快進時泵的供油壓力 +∑△ p=（ 以卸荷閥的調定壓力應取 宜。 溢流閥的調定壓力應大于卸荷閥調定壓力 以取溢流閥調定壓力為 3 背壓閥的調定壓力以平衡滑臺自重為依據，即 P 背 = p 背 = 系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升 根據以上的計算可知，在快上時電動機的輸入功率為 / =上時的電動機的輸入功率為 / =325W；而快上時其有用功率為上時的有效功率為 以慢上時的功率損失為 大于快上時的功率損失 以較大的值來校核其熱平衡，求出發(fā)熱溫升。 設油箱的三個邊長在 1： 1： 1~1： 2： 3 范圍內，則散熱面積為 A= =假設通風良好，取 h=15/1000 m * C），所以油液的溫升為 t=H/ 室溫為 20 C，熱平衡溫度為 <65 C，沒有超出允許范圍。 27 結論 隨著現代化城市的高速發(fā)展、人們環(huán)境意識的不斷增強，城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境矛盾日益突出，建設生態(tài)園林，進行城鄉(xiāng)綠化，營造青山、碧水、藍天 和諧的人居生態(tài)環(huán)境不僅是現代城鄉(xiāng)發(fā)展要求，更是人們對美好生活的渴望。城市環(huán)境的建設，不但促使了各地城市不斷增加環(huán)境和景觀的建設投入，同時也使我國園林事業(yè)呈28 現了飛速發(fā)展之勢。 我國目前林木的移栽大都采用人工作業(yè)，勞動強度大，作業(yè)效率低、成本高、成活率低。采用機械化作業(yè)可提高工效幾十倍甚至上百倍，減輕了勞動強度，加快了城市園林化的步伐，同時也降低了生產成本，提高了經濟效益。因此研制開發(fā)適合常規(guī)配套動力的林木移栽機械具有十分重要的現實意義，其產品具有廣闊的市場前景。 本課題主要研究小型鈴木移栽機的液壓部分， 通過本 次設計，我對液壓方面的知識有了更深一步的了解，也進一步掌握了各類液壓元件的功能以及經常會出現的故障。為以后的工作打下了堅實的基礎。 我們即將步入社會，我們面臨的將會是更多的困難和挑戰(zhàn)， 只要我們努力學習，勇于實踐，勤學好問，就會懂得以前不明白或不十分明白的道理，就會很快地成長和成熟起來，我也相信，憑著我自強不息，勇于拼搏的精神，定能很快 適應這個多變的社會，充分發(fā)揮長處，朝我的方向不斷前進，前進，再前進！ 總之，通過這次畢業(yè)設計，我的創(chuàng)新思維的能力，自學的能力，學以致用的能力都得到提高為，這為我以后的工作打 下一個良好的基礎。 致謝 將近兩個月的畢業(yè)論文階段結束了， 這次畢業(yè)課程設計使我受益匪淺，為以后的工作打下一個良好的基礎。在此，感謝學院為我們精心安排的畢業(yè)課程設計和良好的學習環(huán)境，使我們能更快更好地完成畢業(yè)設計。 在這段時間里，我得到了許多老師和朋友的關心和幫助。 首先，我要對我的指導老師 羅烈雷 表示最誠摯的謝意，在整個做畢業(yè)論文期29 間， 羅 老師無微不至的關心我的學習和生活，課題遇到困難時更是關注著課題的進程。俞老師高深的學術造詣、嚴謹的治學態(tài)度和勤勉的工作精神以及他平易近人的態(tài)度使我受益終身。 在我做畢業(yè)論文期 間我的同學給予了我很大的幫助，在我遇到困難的時候，總是不斷給我提出許多有價值的意見，并且經常鼓勵我。 最后感謝在我的課題進行中給予我?guī)椭乃械呐笥褌儯? 參考文獻 [1]朱成根。簡明機械零件設計手冊。機械工業(yè)出版社， 1999： 2]成大先。機械設計手冊?；瘜W工業(yè)出版社， 2001： 3]曹玉平，閻祥安。液壓傳動與控制 [M]。天津大學出版社， 2003： 4]黃迷梅。液壓氣動密封與泄漏防治 [M]。 北京：機械工業(yè)出版社， 2003：5]周士 昌。液壓氣動系統(tǒng)設計運行禁忌 470 倒 [M]北京：機械工業(yè)出版社，2002： 0 [6]陳次昌，宋文武。流動機械基礎 [M]。北京：機械工業(yè)出版社， 2002： 7]胡宗武、徐履冰、石來德。非標準機械設備設計手冊 [M]。 北京 機械工業(yè)出版社， 2003： 8]濮良貴、紀名剛。機械設計（第七版） [M]。北京高等教育出版社， 2001：9]王昆，何小柏，汪信遠。機械設計機械設計基礎課程設計 [M] 北京高等教育出版社， 199510] 工程力學 [M]。北京高等教育出版社， 2003