后裝式垃圾壓實車液壓系統(tǒng)設(shè)計

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CAD圖紙加 Q 11970985 或197216396 后裝式垃圾壓實車液壓系統(tǒng)設(shè)計 學(xué) 生：* * 指導(dǎo)老師：*** (******，******)  目錄 關(guān)鍵詞：后裝式垃圾壓實車；液壓缸；液壓系統(tǒng)設(shè)計 2 1 前言 3 2 液壓系統(tǒng)設(shè)計 7 2.1 確定液壓系統(tǒng)發(fā)案 7 2.1.1 主要運動部件的參數(shù) 8 2.2 工況分析 8 2.2.1 運動分析 8 2.2.2 負(fù)載分析 11 2.3 確定主要參數(shù) 16 2.3.1 初選設(shè)計壓力 16 2.3.2 計算和確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 16 2.3.3 計算工作缸的所需流量 18 2.3.4 編制液壓缸的工況圖 19 2.3.5 活塞組件的設(shè)計 25 2.4 液壓缸安裝的連接結(jié)構(gòu) 26 2.4.1 液壓缸的安裝形式 26 2.4.2 液壓缸的連接方式 27 3 液壓系統(tǒng)圖的擬定及分析 27 4 元件選型及設(shè)計 29 4.1 液壓泵的計算及選定 29 4.1.1 液壓泵的最高工作壓力pp的計算 29 4.1.2 液壓泵的最小s流量qp的計算 29 4.1.3 確定液壓泵規(guī)格 29 4.2 液壓閥的選定 29 4.3 液壓輔助元件的選擇 30 4.3.1 確定油箱容積 30 4.3.2 確定管道尺寸 30 4.3.3 過濾器 31 5 驗算系統(tǒng)性能 32 5.1 驗算壓力損失 32 5.1.1 沿程壓力損失 32 5.1.2 局部壓力損失 32 5.2 發(fā)熱溫升估算 33 6 結(jié)論 34 參考文獻(xiàn) 34 致 謝 35  摘 要：在以前我國大部分的垃圾收集和運輸車輛主要是敞開式的自卸垃圾車，還有側(cè)裝式的封閉垃圾車。它們都有著各種各樣的問題。后裝式垃圾壓實車是結(jié)合我國的國情，為了解決在城市中垃圾運輸?shù)倪^程中出現(xiàn)的一些問題而設(shè)計出來的。其所有的功能都是由液壓缸來實現(xiàn)的，因此重點放在了液壓缸：翻桶液壓缸，壓實液壓缸，清掃液壓缸，尾斗液壓缸，還有推出液壓缸的設(shè)計上面。此次畢業(yè)設(shè)計主要對后裝式垃圾壓實車進(jìn)行了液壓系統(tǒng)設(shè)計，主要包括了方案的擬定，相關(guān)參數(shù)的確定，液壓元件的選擇，液壓系統(tǒng)圖的擬定及分析，系統(tǒng)性能的驗算，液壓輔助元件的選擇等內(nèi)容。 關(guān)鍵詞：后裝式垃圾壓實車；液壓缸；液壓系統(tǒng)設(shè)計 Design of Hydraulic System For Post Mounted Garbage Compactor Student: Tutor: (CollegeofEngineering,******,*******,China) Abstract: In the past, most of the garbage collection and transportation vehicles in our country were mainly open type dump trucks, as well as side mounted closed garbage trucks. They have all sorts of problems. After loading garbage compactor is a combination of Chinas national conditions, in order to solve the problems in the process of garbage transportation in the city and designed. All of its functions are realized by hydraulic cylinders, so the emphasis is on hydraulic cylinders: bucket hydraulic cylinders, hydraulic cylinders, hydraulic cylinders, bucket cylinders, and hydraulic cylinders.The graduation design of after loading refuse vehicle for hydraulic system design, including scheme drafting, determine the relevant parameters, the choice of hydraulic components to develop hydraulic system diagram, performance checking system, hydraulic integrated block design etc.. Key words: rear mounted garbage compactor; hydraulic cylinder; hydraulic system design 1 前言 如今我國正處在經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展和城市化進(jìn)程快速發(fā)展的時期，而垃圾處理技術(shù)仍然處于較低的水平，垃圾處理的問題刻不容緩。而對于我國的一些國情，城市的交通不暢，垃圾處理站離得遠(yuǎn)的狀況，所以大型的壓縮垃圾處理車的前景非常寬廣。同樣，隨著垃圾的密度降低，垃圾的松散性不斷提高，可壓縮性提高，所以關(guān)于垃圾壓實車的研究更加有必要性和良好的前景。 在以前我國大部分的垃圾收集和運輸車輛是：敞開式的自卸垃圾車，還有側(cè)裝式的封閉垃圾車。前者由于是敞開式，在運輸過程中稍微的顛簸垃圾就會灑出來，造成二次污染。而后者，由于高位傾倒且易損壞，因此使用壽命低，而且使用的維修費用太高，成本太高。同時，由于兩者都無壓實作用，運輸松散型生活垃圾效率低下，經(jīng)濟(jì)性能不高[1] 1]。為了更好的工作，解決上述的一些缺陷，開發(fā)出了后裝式的垃圾壓實車，圖1所示為該車的外形結(jié)構(gòu)示意圖。人們認(rèn)識到后裝式的優(yōu)勢，現(xiàn)今，后裝式垃圾壓實車也已經(jīng)挺普遍了。它是在東風(fēng)EQ1061TJ型汽車底盤經(jīng)加裝封閉式車廂，壓實填塞裝置及推板卸料機構(gòu)等專用作業(yè)裝置而成，該車所有動作均通過液壓缸實現(xiàn)。 圖1 外形結(jié)構(gòu)圖 Fig 1 Outline structure drawing 后裝式垃圾壓實車是在將翻桶機構(gòu)加裝到垃圾壓實車的上而形成的一種垃圾運輸車輛，其外形結(jié)構(gòu)如圖2所示，此后裝式垃圾壓實車為封閉型的垃圾車，加裝了翻桶機構(gòu)可以實現(xiàn)垃圾的自動傾倒和壓縮，大大地解放了人力，而且車上還裝有污水箱，那么污水久可以流入污水箱，從而避免了垃圾的二次污染，既安全又方便可靠。 然而，后裝式垃圾壓實車仍然存在著一些問題，如：噪聲大，密封性不足，運載利用率低等。隨著科技的發(fā)展與進(jìn)步，我相信會越來越完善。 圖2 改裝后的外形結(jié)構(gòu)圖 Fig 2 Structural drawing after refitting 2 液壓系統(tǒng)設(shè)計 2.1 確定液壓系統(tǒng)發(fā)案 后裝式垃圾壓實車有兩個作用，即裝載和壓縮，分別由壓縮機構(gòu)和裝填箱完成作作用，對其進(jìn)行分析，確定最佳發(fā)案。目前所知的壓縮機構(gòu)有滑動刮板式，擺動刮板式，滑動-擺動刮板式，連桿刮板式，定軸轉(zhuǎn)動刮板式五種。根據(jù)實際情況，還有考慮經(jīng)濟(jì)性，可選擇滑動刮板式的壓縮機構(gòu)[2] 2]。 后裝式垃圾壓實車主要的結(jié)構(gòu)有：底盤，車廂，翻桶機構(gòu)，壓實機構(gòu)，清掃機構(gòu)，尾斗機構(gòu)，推板卸料機構(gòu)（推出機構(gòu)），液壓油箱。而液壓油箱包括翻桶缸，清掃缸，壓實缸，推出缸（多級伸縮缸），尾斗缸。 工作原理是：將垃圾先集中倒在垃圾車的垃圾翻轉(zhuǎn)斗內(nèi)，當(dāng)填料斗裝滿垃圾后，清掃板就會打開，壓實缸在液壓控制閥的作用下向下運動，對粗大，堅硬的一些垃圾進(jìn)行粉碎，還有初次壓縮；之后清掃缸在液壓控制閥的作用下向后運動，使清掃板向前反轉(zhuǎn)，進(jìn)行再次壓縮垃圾。這樣垃圾就進(jìn)行了兩次的壓縮，再進(jìn)行兩次壓縮之后，液壓缸就會運動。壓實缸隨后向上移動，將裝填到垃圾箱中，然后回到起始位置。推板卸料機構(gòu)（推出機構(gòu)）就會發(fā)生運動，機構(gòu)在垃圾的推動下，推板會發(fā)生移動，具體的過程：推板后移，而因為推出缸回油路上的單向溢流閥的作用，因此垃圾在進(jìn)入箱體中時就會受到雙向的壓縮作用。當(dāng)運送到地方時，通過尾斗缸打開尾斗，再在液壓閥的作用下，推出缸將垃圾推出[3] 3]。 2.1.1 主要運動部件的參數(shù) 根據(jù)《城市用后裝式壓縮式垃圾車的開發(fā)》選取車廂的容積為：13m3；壓縮垃圾的一個工作循環(huán)不大于30s；裝填機構(gòu)一次工作循環(huán)不大于20s；卸料機構(gòu)一次工作循環(huán)不大于45s，選取35s；液壓系統(tǒng)應(yīng)該設(shè)安全閥，其調(diào)整壓力大小應(yīng)為系統(tǒng)最高壓力的1.1倍。根據(jù)《壓縮式垃圾車》選取標(biāo)準(zhǔn)，工作行程與時間分別為：翻桶缸為430mm，時間為4s；壓實缸為600mm，時間為10s；清掃缸為300mm，時間為5s，尾斗缸為650mm，時間為13s，推出缸為3000mm，時間為35s。 2.2 工況分析 工況分析包括運動分析和動力分析，對工作油缸：翻桶缸，清掃缸，壓實缸，推出缸（多級伸縮缸），尾斗缸進(jìn)行分析。 2.2.1 運動分析 運動分析主要是研究液壓缸，液壓馬達(dá)的運動規(guī)律，根據(jù)其的運動規(guī)律繪制位移，速度，角度，角速度隨時間變化的規(guī)律圖，即運動循環(huán)圖。其圖如下圖所示： （1）翻桶缸 圖3 翻桶缸位移循環(huán)圖 Fig 3 Cycle diagram of bucket displa 圖4 翻桶缸速度循環(huán)圖 Fig 4 Speed chart of bucket barrel （2）壓實缸 圖5 壓實缸位移循環(huán)圖 Fig 5 Cyclic displacement diagram of compacted cylinder 圖6 壓實缸速度循環(huán)圖 Fig 6 Speed circle diagram of pressure cylinder （3）清掃缸 圖7 清掃缸位移循環(huán)圖 Fig 7 Cycle diagram of cleaning cylinder displacement 圖8 清掃缸速度循環(huán)圖 Fig 8 Sweep cylinder speed of cycle diagram （4）尾斗缸 圖9 尾斗缸位移循環(huán)圖 Fig 9 Cyclic displacement chart of bucket cylinder 圖10 尾斗缸速度循環(huán)圖 Fig 10 Velocity chart of bucket cylinder （5）推出缸 圖11 推出缸位移循環(huán)圖 Fig 11 Cylinder displacement of cycle diagram 圖12 推出缸速度循環(huán)圖 Fig 12 Cylinder speed of cycle diagram 2.2.2 負(fù)載分析 負(fù)載分析是分析各機構(gòu)在運動過程中的受力情況。即液壓缸和液壓馬達(dá)的負(fù)載情況，根據(jù)負(fù)載的情況繪制負(fù)載循環(huán)圖。液壓執(zhí)行元件的外負(fù)載包括工作負(fù)載，摩擦負(fù)載和慣性負(fù)載三類。 機構(gòu)作直線運動時，液壓缸需要克服的負(fù)載公式為： （1） 式中：——工作負(fù)載，N； ——摩擦負(fù)載，N； ——慣性負(fù)載，N。 （1）翻桶缸 翻桶支架質(zhì)量為m1為30kg，每桶垃圾質(zhì)量m2為100kg，滑動摩擦系數(shù)ud=0.05~0.12，取μd=0.07。 （2） 取21N （3） Ft=0N （4） （5） 放大余量，則取100kN。再結(jié)合翻桶的循環(huán)時間，則負(fù)載循環(huán)圖如圖13。 （2）壓實缸 壓實的支架質(zhì)量為m1為130kg，壓實板質(zhì)量m2為50kg，滑動摩擦系數(shù)ud=0.05~0.12，取ud=0.07。 =09.8=1274N （6） ，取90N （7） 圖13 翻桶缸負(fù)載循環(huán)圖 Fig 13 Load cycle diagram of bucket turning cylinder Ft=0N （8） （9） 放大余量，則取100kN。結(jié)合滑板時間10s，則負(fù)載循環(huán)圖如圖14 圖14 壓實缸負(fù)載循環(huán)圖 Fig 14 Load cycle diagram of compacted cylinder （3）清掃缸 由資料《基于ADAMS的后裝式壓縮垃圾車卸料機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計》還有常識可知：清掃缸受力主要來自于清掃板擠壓垃圾的過程中所受垃圾的反作用力還有垃圾移動過程中與車廂壁的摩擦力，且摩擦力與垃圾的運動方向相反。包括車廂底部的摩擦力即 垃圾重力引起的摩擦力，還有橫截面上的摩擦力[1]。 清掃板質(zhì)量m為50kg，滑動摩擦系數(shù)ud=0.05~0.12，取ud=0.07。 （10） （11） Ft=0N （12） 假設(shè)垃圾在擠壓過程中，受到清掃板擠壓力FZ 后，垃圾在力的作用下移動了x m，則： 重力引起的摩擦力的公式是： （13） 式中：f——垃圾與車廂內(nèi)壁的摩擦系數(shù)； s1——車廂的寬度，mm； h——車廂的高度，mm。 與車廂壁（橫截面上）引起的摩擦力是： （14） 式中：f——垃圾與車廂墻壁的摩擦系數(shù)； s2——車廂的橫截面內(nèi)壁周長，mm； p——垃圾的單位膨脹力，N/mm2。 若想要推動垃圾，則要F大于Ff1+Ff2，而且還有傾角，則Fcosa大于 Ff1+Ff2，具體數(shù)據(jù)很難確定，因為垃圾的成分改變會引起摩擦力的改變，而總負(fù)載的公式為 （15） 再放大余量，則取200kN。結(jié)合刮板時間5s，則負(fù)載循環(huán)圖如圖15。 圖15 清掃缸負(fù)載循環(huán)圖 Fig 15 Sweep cylinder load of cycle diagram （4）尾斗缸 假設(shè)箱體的質(zhì)量m為3000kg，滑動摩擦系數(shù)ud=0.05-0.12，取ud=0.07。 （16） （17） Ft=0N （18） （19） 再放大余量，則取200kN。結(jié)合刮板時間13s，則負(fù)載循環(huán)圖如圖16。 圖16 尾斗缸負(fù)載循環(huán)圖 Fig 16 Load cycle diagram of bucket cylinder （5）推出缸 假設(shè)推板的質(zhì)量m為500kg，滑動摩擦系數(shù)ud=0.05~0.12，取ud=0.07。車廂的總 容積是13m3，垃圾的密度是0.5t/ m3。 （20） （21） （22） N （23） 對負(fù)載取最大余量，取F=200kN。結(jié)合刮板時間35s，則負(fù)載循環(huán)圖如圖17。 圖17 推出缸負(fù)載循環(huán)圖 Fig 17 Cylinder load of cycle diagram 2.3 確定主要參數(shù) 2.3.1 初選設(shè)計壓力 選定該系統(tǒng)壓力，直接影響系統(tǒng)是否合理。查《液壓傳動設(shè)計指南》，可知主機類型屬于農(nóng)業(yè)機械，小型工程機械，工程機械輔助機構(gòu)，設(shè)計壓力是10~16MPa，則選定P=13MPa。 2.3.2 計算和確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 公式為： （24） d=（1/5~1/3）D （25） 可取d=1/4D。 式中，D——缸筒內(nèi)徑，mm； F——液壓缸的理論輸出力，N； P——供油壓力，MPa； d——活塞桿直徑，mm。 先計算出缸筒內(nèi)徑，再計算出活塞桿直徑，。 （1）翻桶缸 根據(jù)上面的2.2.2負(fù)載分析可知：F=100kN。代入公式（23）得到D=99mm，查書得知：選定D=100mm；則d=1/4100= 25mm，查書，得d=25mm。 （2）壓實缸 根據(jù)上面的2.2.2負(fù)載分析可知：F=100kN。代入公式（23）得到D=99mm，查書，可選定D=100mm；則d=1/4100=25mm，查書，得d=25mm。 （3）清掃缸 根據(jù)上面的2.2.2負(fù)載分析可知：F=200kN。代入公式（23）得到D=140mm，查書，可選定D=160mm；則d=1/4160= 40mm，查書，得d=40mm。 （4）尾斗缸 根據(jù)上面的2.2.2負(fù)載分析可知：F=200kN。代入公式（23）得到D=140mm，查書，選定D=160mm；則d=1/4160=40mm，查書，得d=40mm。 （5）推出缸 根據(jù)上面的2.2.2負(fù)載分析可知：F=200kN。代入公式（23）得到D=140mm，查書，選定D=160mm；則d=1/4160=40mm，查書，得d=40mm。 2.3.3 計算工作缸的所需流量 公式為： （26） （27） 式中：D ——缸筒內(nèi)徑，mm； D ——活塞桿直徑，mm； Vmax——缸最大運動速度，mm/s。 （1）翻桶缸 根據(jù)前面已知數(shù)據(jù)，還有 ，代入上述式（25），（26）式子中可得到：。 （2）壓實缸 根據(jù)前面已知數(shù)據(jù)，還有 ，代入上述式（25），（26）式子中可得到： ；。 （3）清掃缸 根據(jù)前面已知數(shù)據(jù)，還有，代入上述式（25），（26）式子中可得到：。 （4）尾斗缸 根據(jù)前面已知數(shù)據(jù)，還有代入上述式（25），（26）式子中可得到：。 （5）推出缸 根據(jù)前面已知數(shù)據(jù)，還有代入上述式（25），（26）式子中可得到：。 2.3.4 編制液壓缸的工況圖 工況圖包括（p-t圖），（q-t圖）和功率循環(huán)圖（P-t圖）。 （1）p-t圖 已知——液壓缸的機械效率，一般取，取=0.95。 而公式為： （28） （29） 式中：A1——無桿腔活塞有限面積，mm2； A2——有桿腔活塞有限面積，mm2。 無桿腔為工作腔： （30） 有桿腔為工作腔： （31） 式中：p2——回油腔壓力 根據(jù)《液壓傳動設(shè)計指南》表2-4執(zhí)行元件的背壓力，選擇p2=0.5。 a.翻桶缸 由公式（27），（28），（29），（30）可見?？衫L制圖18。 b.壓實缸 圖18 翻桶缸壓力循環(huán)圖 Fig 18 Pressure circle diagram of bucket turning cylinder 由公式（27），（28），（29），（30）可見： ?？衫L制圖19。 0 -10 -15 -20 圖19 壓實缸壓力循環(huán)圖 Fig 19 Pressure circle diagram of pressure cylinder c.清掃缸 由公式（27），（28），（29），（30）可見： 。可繪制圖20。 d.尾斗缸 由公式（27），（28），（29），（30）可見：。可繪制圖21。 -15 圖20 清掃缸壓力循環(huán)圖 Fig 20 Sweep cylinder pressure cycle diagram 15 圖21 尾斗缸壓力循環(huán)圖 Fig 21 Pressure chart of bucket cylinder e.推出缸 由公式（27），（28），（29），（30）可見：?？衫L制圖22。 圖22 推出缸壓力循環(huán)圖 Fig 22 Cylinder pressure cycle diagram （2）q-t圖 a.翻桶缸 根據(jù)上面的2.2.3所計算的流量再結(jié)合時間可繪制圖23： 圖23 翻桶缸流量循環(huán)圖 Fig 23 Flow chart of bucket barrel flow b.壓實缸 根據(jù)上面的2.2.3所計算的流量再結(jié)合時間可繪制圖24： 圖24 壓實缸流量循環(huán)圖 Fig 24 Flow chart of compaction cylinder flow c.清掃缸 根據(jù)上面的2.2.3所計算的流量再結(jié)合時間可繪制圖25： 圖25 清掃缸流量循環(huán)圖 Fig 25 Flow chart of cleaning cylinder flow d.尾斗缸 根據(jù)上面的2.2.3所計算的流量再結(jié)合時間可繪制圖26： 圖26 尾斗缸流量循環(huán)圖 Fig 26 Flow chart of bucket cylinder flow e.推出缸 根據(jù)上面的2.2.3所計算的流量再結(jié)合時間可繪制圖27： 圖27 推出缸流量循環(huán)圖 Fig 27 Cylinder flow cycle diagram （3）P-t圖 液壓功率的公式： （32） 由公式（31）可得：各油缸的功率循環(huán)圖如下圖所示： a.翻桶缸 圖28 翻桶缸功率循環(huán)圖 Fig 28 Power cycle diagram of bucket turning cylinder b.壓實缸 圖29 壓實缸功率循環(huán)圖 Fig 29 Power cycle diagram of compression cylinder c.清掃缸 圖30 清掃缸功率循環(huán)圖 Fig 30 Power cycle diagram of cleaning cylinder d.尾斗缸 圖31 尾斗缸功率循環(huán)圖 Fig 31 Power cycle diagram of bucket cylinder e.推出缸 圖32 推出缸功率循環(huán)圖 Fig 32 Cylinder power cycle diagram 2.3.5 活塞組件的設(shè)計 （1）活塞的選用 由于活塞在液壓力的作用下沿缸筒往復(fù)運動，因此它與缸筒的配合應(yīng)適當(dāng)，既不能過緊也不能間隙過大。配合過緊，不僅使最低啟動壓力增大，降低機械效率，而且容易損壞缸筒和活塞的配合表面；間隙過大，會引起液壓缸內(nèi)部泄露，降低容積效率，使液壓缸達(dá)不到要求設(shè)計性能[4] 4]。 而活塞與活塞桿的連接方式有三種如下： a.整體型結(jié)構(gòu)，這種的結(jié)構(gòu)大多都用在那種活塞直徑比較小，而所需的工作壓力比較大的情況。缺點是：當(dāng)其損壞時，整體都需要更換，比較浪費。 b.螺紋型連接結(jié)構(gòu)，這是一種最常見的連接方式。不僅結(jié)構(gòu)比較簡單，安裝也比較方便可靠。缺點是：活塞桿上面要車螺紋，就會降低它的強度。 c.半環(huán)鏈結(jié)型結(jié)構(gòu) ，此結(jié)構(gòu)大多用在工作壓力、機械振動較大的情況，這種結(jié)構(gòu)拆裝比較方便，在低速時使用較多。 結(jié)合這次設(shè)計特點，選用鎖緊螺母進(jìn)行鎖緊。 （2）導(dǎo)向套的選用 活塞桿導(dǎo)向套的位置處在液壓缸內(nèi)（有活塞桿一側(cè)的端蓋內(nèi)），導(dǎo)向套有著不可替代的作用：a.可以用來作為活塞桿的支撐作用；b.可以起到保護(hù)的作用，即起到保證活塞桿和缸筒同軸度的作用：如果缸的行程比較長，那么導(dǎo)向套就必須要長。c.導(dǎo)向套還有為油缸口的油封提供支座的作用。 液壓缸最小導(dǎo)向長度應(yīng)滿足以下要求： （33） 式中，L——最大工作行程，mm； D——缸筒內(nèi)徑，mm。 計算得到： 。 導(dǎo)向套內(nèi)孔塞桿配合選用： H8/f7H9/f9，同軸度的公差，圓度，圓柱度直徑公差的1/2。 （3） 防塵圈的選用 防塵圈有兩個作用：a.除去活塞桿在運動過程中伸出缸外面的桿件上附著的一些塵土還有灰塵等污物，以防伸出來的桿件蒙灰的作用；b.并且還有防止空氣中的灰塵、雨水等污染物進(jìn)入液壓機構(gòu)內(nèi)部的作用，防止引起機構(gòu)零件的生銹，還有灰塵對于機構(gòu)運動的妨礙。 依據(jù)設(shè)計的需求，選取A型防塵圈，工作溫度范圍在-30110C，材料選用耐磨的丁晴橡膠，摩擦系數(shù)相對來說比較低。利用防塵圈可以更加行之有效的防止在空氣中的一些灰塵進(jìn)到機器內(nèi)，如果進(jìn)入到機器內(nèi)，會導(dǎo)致設(shè)備的運動不順，同時會加快機器的磨損，所以防塵圈的選用非常有必要，會增加機器的使用壽命，節(jié)約了成本。 （4）密封裝置的選用 液壓系統(tǒng)的正常工作不僅由組成系統(tǒng)的元器件所決定，還有就是有良好的密封性更是對于液壓系統(tǒng)的正常工作是非常重要的，所以選用密封裝置必不可少。密封裝置的作用是：保護(hù)系統(tǒng)安全，以防止油液的泄露。只有當(dāng)液壓缸密封性好時，在傳遞動力的過程中才不會因為油液的泄露使得系統(tǒng)的傳遞效率低下，才能更好的實現(xiàn)工作機能。 密封裝置通常以斷面的形狀進(jìn)行分類，有O形、U形、V形、J形和Y形等類型。 （5）靜密封圈的選用 液壓缸的靜密封圈的部位主要有活塞內(nèi)孔和活塞桿、支承座外圈與缸筒內(nèi)孔、端蓋與缸體端面等處。O型密封圈雖小卻因為工作油液壓力大，稍有不慎就會引起過量的內(nèi)漏跟外漏，所以是一種及其精密的橡膠制品。在復(fù)雜的情況下，具有較好的尺寸穩(wěn)定性和保持自身的性能。查書《液壓缸元件手冊》可以選擇O型密封圈的型號為： 6.902.65G GB34521——92；10.61.80G GB34521——92。 （6）動密封圈的選用 液壓缸動密封部位主要有活塞與缸筒內(nèi)孔的密封?；钊麠U與支承座的密封等。Yx形密封圈是我國液壓缸行業(yè)使用及其廣泛的往復(fù)運動密封圈。它是一種軸、孔互不通用的密封圈。一般，使用壓力低于16MPa時，可不用擋圈而單獨使用。當(dāng)超過16MPa并用于活塞動密封裝置時候，應(yīng)使用擋圈，以防止間歇擠出。由計算得到本次設(shè)計液壓缸工作壓力小于16MPa，所以不用擋圈而單獨使用。所以選用公稱外徑D=140mm,材質(zhì)為聚氨酯-4的孔用Yx型密封圈，即： D140Yx型密封圈D14聚氨酯-4 JB/ZQ 4264—86。 2.4 液壓缸安裝的連接結(jié)構(gòu) 2.4.1 液壓缸的安裝形式 液壓缸固定安裝的類型有很多，但是可以大致上分成兩種類型：軸線固定不動類和軸線調(diào)整擺動類[5] 5]。 （1）固定類：當(dāng)固定安裝此類的液壓缸時，液壓缸在工作的時候，軸線所在的位置是不變的。而固定不動式又可以分成三種類型（通用拉桿式，還有法蘭式與支座式）。通用拉桿式的安裝方式是：首先在缸兩邊的缸蓋上分別鉆出來一個通孔，然后用雙頭螺桿連接缸與安裝座，將兩者連接起來并且拉緊。一般情況下通用拉桿類型的會用在運動行程比較短，并且工作的壓力比較低的液壓缸的上面。法蘭式指的就是使用液壓缸上面的法蘭將其固定住的安裝方法。支座式指的就是將液壓缸的前后兩端的凸緣的部分與支座固定連接在一起的。 （2）調(diào)整擺動類：當(dāng)安裝此類的液壓缸在工作的時候，機構(gòu)相互間會產(chǎn)生作用，作用力和反作用力會使得軸線擺動，當(dāng)其擺動時，在位置和方向的方面，可以起到調(diào)整的作用。而擺動類又可以分成三種類型，如下：有耳軸式，還有耳環(huán)式與球頭式。 根據(jù)上述的類型的特點，現(xiàn)選擇軸線固定不動類型里面的法蘭式。 2.4.2 液壓缸的連接方式 （1）端蓋與法蘭的連接方式的選用 兩頭端蓋與法蘭連接選擇螺栓連接的方式，挑選出規(guī)格為M8的螺栓，可以挑選出型號為：螺栓GB5782—86 M880。 （2）連接塊與端蓋的連接方式的選用 采用螺釘連接，挑選出規(guī)格為M8的螺釘，可以挑選出螺釘?shù)男吞枮椋郝葆擥B/T—2000 70.1M845。 3 液壓系統(tǒng)圖的擬定及分析 如下面圖33的系統(tǒng)圖所示，系統(tǒng)采用汽車變速箱動力驅(qū)動液壓泵16供油，在泵的出口處設(shè)置了一個流量壓力閥（溢流節(jié)流閥）6，作用是： ①限定系統(tǒng)最高工作壓力，防止過載；②避免因發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化，而影響了液壓泵16的流量，從而保證了進(jìn)入系統(tǒng)的流量，還有執(zhí)行器及工作機構(gòu)工作時動作的穩(wěn)定性。系統(tǒng)工作時的主要執(zhí)行器有：翻桶缸11，清掃缸12，壓實缸13，推出缸（多級伸縮缸）14，尾斗缸15等5個液壓缸。 這些液壓缸的動作分別由多向閥（三位六通換向閥）3，4，5，2，1控制，在5個多向閥之中，閥3，4，5的進(jìn)出油路的油口安裝著溢流閥，此閥為螺紋擰入式，安裝此閥的目的為：以防止在壓縮垃圾的過程中，動作或壓力過大而對工作的一些機構(gòu)造成毀壞，從而就可以實現(xiàn)在動作和壓力過載時，對于機構(gòu)進(jìn)行保護(hù)；分析油路可知：由于閥3,4,5是串聯(lián)的，所以每次手動操縱手柄，就能方便快捷地實現(xiàn)以先翻桶，再壓實，然后清掃為順序的半個工作循環(huán)，所以更加方便了。 將垃圾先集中倒在垃圾車的垃圾翻轉(zhuǎn)斗內(nèi)，當(dāng)填料斗裝滿垃圾后，清掃板會打開。工作時的具體動作為：在閥4的操縱下，清掃缸12運動，打開清掃板；接下來閥5操縱的壓實缸13，向下進(jìn)行運動，插入垃圾中，對粗大，雜硬的垃圾進(jìn)行切碎和第一次壓縮，完成對垃圾的壓碎，壓實的作用；之后清掃缸在閥4的操控下，換向并后運動，受到閥4的作用，清掃板會繞銷軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)對垃圾的再次壓實；最后，壓實缸13動作上移，將裝填到垃圾箱中。推板卸料機構(gòu)在垃圾的推動下，推板后移，而因為推出缸14回油路上有著單向溢流閥7，垃圾在進(jìn)入箱體的過程中，會始終受到雙向壓縮的作用。垃圾車壓縮并運送垃圾，當(dāng)垃圾車到達(dá)目的地即垃圾站的時候，可以通過控制閥1，使尾斗缸15運動，使尾斗打開，再控制閥2，使推出缸14運動，將垃圾從車廂中推出，這樣就完成了整個工作的循環(huán)。還有一個工作缸：翻桶缸11，可以通過操縱閥3，使得翻桶缸11工作，就可以實現(xiàn)對于桶裝的垃圾在收集的時候的自動地完成翻轉(zhuǎn)還有傾倒的工作，在運收桶裝垃圾的時候就會更加省時省力，且方便快捷。 1、2、3、4、5——多路閥；6——流量壓力閥；7——單向溢流閥；8、9——單向節(jié)流閥；l0——液壓鎖；11——翻筒缸；12——清掃缸；13——壓實缸；14——推出缸；15——尾斗缸；16——主泵 圖33 后裝式垃圾壓實車的液壓系統(tǒng)圖 Fig 33 Hydraulic system diagram of after loading garbage compactor 4 元件選型及設(shè)計 4.1 液壓泵的計算及選定 4.1.1 液壓泵的最高工作壓力pp的計算 如上述2.3.4所計算的p1最大為15.5MPa，而公式為： （33） 式中：——在管路中所損失的壓力 查書可得到：當(dāng)管路比較簡單，并且流速比較小時，。當(dāng)管路比較復(fù)雜，并且流速比較大時， ?？梢匀。瑒t。 4.1.2 液壓泵的最小s流量qp的計算 如上述2.3.4所計算的q1最大為1.72810-3m3/s。而公式為： （34） 式中：K——泄漏的系數(shù)； ΣΔq——溢流閥的最小穩(wěn)定流量，L/min； 工進(jìn)時可取ΣΔq=3L/min=0.0510-3 m3/s。而K可取1.2。則可算得：qp =2.1310-3 m3/s。 4.1.3 確定液壓泵規(guī)格 為了保障有一定的壓力剩余，最好確定額定的壓力p要比pp大25%~60%，則p=16.5（1+25%）~16.5（1+60%）=20.6~26.4MPa，則選中CBA1040型液壓泵。其的額定轉(zhuǎn)速為900r/min，流量為36~40L/min。 4.2 液壓閥的選定 溢流閥的作用是：利用閥口的溢流閥，可以起到保持被控液壓系統(tǒng)或穩(wěn)定壓力的作用（回路的壓力穩(wěn)定），還有壓力調(diào)節(jié)的的作用：調(diào)壓，穩(wěn)壓和限壓。選用溢流閥的基本要求是：壓力調(diào)節(jié)的范圍要比較大，調(diào)節(jié)的偏差要比較小，震擺要比較小，且動作要非常靈敏，過油液的能力要比較大，噪聲要比較小。 單向閥通常會設(shè)到泵的出口之處，當(dāng)系統(tǒng)的工作壓力在突然就變大的時候，可以防止因為壓力太高，從而對泵會產(chǎn)生一些損害，即就是說單向閥可以對于元件和油路的保護(hù)。當(dāng)液壓油流經(jīng)單向閥的時候，如果向特定的一個方向流動時，那么單向閥對于油液的阻力會比較小，那么相應(yīng)的所造成的壓力損失也就會比較小。單向閥的密封性需要比較好，當(dāng)負(fù)載增大，系統(tǒng)壓力也增大時，油液不能回流。 液壓閥的規(guī)格得選用要按照系統(tǒng)的壓力及流量來確定。溢流閥需要按照最大的流量的原則來選擇；節(jié)流閥及調(diào)速閥是需要按照最小的流量的原則來選擇。控制閥比實際大。主要的規(guī)格選擇如下：多路閥選用規(guī)格：SDL22CYD-YDT-J，還有ZFS-L15C-YW-T；減壓閥：JF-L32H；溢流閥：DBDS11/4K10/20,作安全閥用；單向節(jié)流閥：SRCT—03；單向溢流閥HY—Ha10B；單向閥：DF-B20K1 ；雙向液壓鎖：YSS—10；流量壓力閥：FRG—03—C—28—22。 4.3 液壓輔助元件的選擇 4.3.1 確定油箱容積 油箱的幾條選用原則[6] 6]： （1）需要有足夠的剛度，強度。當(dāng)油箱非常高的時候，需要加焊角板和加強肋，以此方法來加大油箱的剛度。如果還要在油箱上再加一些其他的液壓元件，那么蓋板不光需加固，加厚，還需要局部再加強。 （2）吸油管和回油管之間的間隔應(yīng)該盡量大些，最好可以用隔板將兩者相隔絕開。通過增長間隔可以增加液壓油在油管中循環(huán)流動時候的距離，可以增加散熱的效果，就可以有相當(dāng)足夠的時間用來釋放油液中的氣泡，還可以沉淀油液中的一些雜質(zhì)，以防止影響機器的正常工作。 （3）還需要保證油箱內(nèi)油液的適當(dāng)?shù)那鍧崱＜葱枰拖渌闹艿膰?yán)密密封。 （4）還有油箱要方便去維護(hù)，還有油箱的內(nèi)壁也需要加工，內(nèi)壁不平會造成油液堆積到凹凸不平處。 油箱容積的計算：計算公式為： （35） 式中：a——經(jīng)驗系數(shù)； qv——泵每分鐘排的油量，L/min。 本系統(tǒng)屬于中壓系統(tǒng)，選擇a=7，而泵的流量為36~40L/min，V=252~280L，則根據(jù)《液壓傳動設(shè)計指南》表7-10液壓泵站油箱公稱容量系列選擇400L的。 4.3.2 確定管道尺寸 計算公式為： （36） 式中，qv——管中的流量，L/min； v——油在管中的流速，mm/min。 （1）翻桶油路 根據(jù)公式代入數(shù)據(jù)得d1=13.43mm，選擇管道標(biāo)號A166S-27，再根據(jù)公式得d2=12.83mm，選擇管道標(biāo)號A136S-30。 （2）壓實油路 根據(jù)公式代入數(shù)據(jù)得d1=12.91mm，選擇管道標(biāo)號A136S-30，再根據(jù)公式得d2=12.51mm，選擇管道標(biāo)號A136S-30。 （3）清掃油路 根據(jù)公式代入數(shù)據(jù)得d1=20.67mm，選擇管道標(biāo)號A226S-24，再根據(jù)公式得d2=20.006mm，選擇管道標(biāo)號A226S-24。 （4）尾斗油路 根據(jù)公式代入數(shù)據(jù)得d1=6.52mm，選擇管道標(biāo)號A136S-30，再根據(jù)公式得d2=8.79mm，選擇管道標(biāo)號A136S-30。 （5）推出油路 根據(jù)公式代入數(shù)據(jù)得d1=20.79mm，選擇管道標(biāo)號A226S-24。 4.3.3 過濾器 過濾器可以清除油液中的各種各樣的雜質(zhì)，讓液壓元件在運動的過程中，并不會因為油液中的雜質(zhì)而對于元件造成一定的損傷，從而影響機器的使用壽命。因此選用過濾器應(yīng)注意下列幾點： （1）過濾精度 過濾精度是指過濾器過濾掉污染物的能力。所以不同的過濾精度對于液壓油中的清潔程度的作用各不相同。按照過濾精度可以將過濾器分為粗過濾器，普通過濾器，精過濾器和特精過濾器。 （2）納污容量 納污容量過濾器在壓力向下降低，而且下降到規(guī)定值以下的時候，可以過濾掉且過濾器所容納的污染物的數(shù)量。當(dāng)過濾器能容納的越多，那么其納污容量就會越大。 （3）工作壓力 過濾器的結(jié)構(gòu)如果不同，那么過濾器所允許的工作壓力也不同，當(dāng)選擇過濾器時，我們應(yīng)該考慮過濾器所允許的最高壓力。 （4）壓力損失 液壓油在流經(jīng)過濾器的時候，主要是過濾器的濾芯對油液在流動過程中造成的阻力，會產(chǎn)生一定的壓力損失。 5 驗算系統(tǒng)性能 5.1 驗算壓力損失 總損失公式為： Δp=Δp1+Δp2+Δp3 （37） Δp1——管道的沿程壓力損失，MPa； Δp2——管道的局部壓力損失，MPa； Δp3——閥體的沿程壓力損失，MPa。 而Δp1，Δp2，Δp3的公式為： Δp1=λl/dv2/2ρ （38） Δp2=ξv2/2ρ （39） Δp3=Δpn(qv/qvn)2 （40） pT≥Δp+p1 （41） 上述式子中：l——管路長度，mm； d——管路內(nèi)徑，mm； v——液體平均流速，mm2/s； ρ——油的密度，kg/m3； λ——沿程壓力損失系數(shù)； ξ——局部壓力損失系數(shù)； qvn——閥的理論流量即額定流量，L/min； qv——閥的實際流量，L/min； Δpn——閥的額定壓力損失，MPa； pT——泵的工作壓力，MPa。 5.1.1 沿程壓力損失 管道長度l=3m，管內(nèi)徑d=0.01m，流量qv=13.2L/min=2.210-4m3/s，取v=27mm2/s，ρ=900kg/m3。則V=2.8m/s。而λ=0.06，則代入數(shù)值可得Δp1=0.06MPa。即沿程壓力損失為0.06MPa。 5.1.2 局部壓力損失 主要由閥的局部壓力損失造成，已知經(jīng)過單向閥的額定壓力損失為0.05MPa，qvn=18L/min；經(jīng)過各元件的實際流量為13.2L/min。則代入上述公式可以算出：Δp3=1.99MPa。 則Δp=Δp1+Δp2+Δp3=0.06+1.99=2.05MPa，則pT≥Δp+p1，符合要求。 5.2 發(fā)熱溫升估算 功率的損失導(dǎo)致發(fā)熱，計算公式為： （42） （43） （44） 上述式子中：Pr——液壓系統(tǒng)的總輸入功率，kw； Pc——輸出的有效功率，kw； Tt——工作周期； Z——液壓泵的數(shù)量； n——液壓缸的數(shù)量； m——液壓馬達(dá)的數(shù)量； pi——第i臺泵的實際輸出壓力，N； qvi——第i臺泵的實際輸出流量，L/min； ξpi——第i臺泵的實際輸出效率； ti——第i臺泵的工作時間，min； Twj——液壓馬達(dá)的外載轉(zhuǎn)矩，NM； ωj——液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，r/min； tj——液壓馬達(dá)的工作時間，min； Fwj——液壓缸外荷載，N； si——驅(qū)動此荷載的行程，mm； 簡化公式（43），（44）?？傻玫剑?，，則Phr=3.24kw。而： （45） （46） 式中：K——油箱有限面積，mm2； A——散熱面積，mm2。 根據(jù)經(jīng)驗公式： A=6.663V2 （47） 取V=3m3，K=15，則代入式子中可得： Δt=15.6℃，即在溫升范圍內(nèi)。 6 結(jié)論 后裝式垃圾壓實車主要是為了解決在城市中垃圾運輸?shù)倪^程中出現(xiàn)的一些問題而設(shè)計出來的。由于其所有的功能都是由液壓缸來實現(xiàn)的，所以重點放在了液壓缸（一共有翻桶液壓缸，壓實液壓缸，清掃液壓缸，尾斗液壓缸，推出液壓缸5個液壓缸）的設(shè)計上面。 后裝式垃圾壓實車的技術(shù)特點有：第一，實現(xiàn)了壓實作業(yè)的半自動化，大大節(jié)省了人力，和敞開式的自卸垃圾車，還有側(cè)裝式的封閉垃圾車相比較提高了安全性和可靠性；第二，有過載保護(hù)系統(tǒng)，以防壓實垃圾時動作過大而損壞系統(tǒng)的情況，減少了故障率，同樣的利用雙作用多級液壓缸，也在很大程度上減少了故障率，并且還大大增加了垃圾車的使用壽命，節(jié)約了成本；第三，在泵的出口處設(shè)置了流量壓力閥，多虧出口處裝有流量壓力閥，從而使得機構(gòu)在運動的過程中可以擁有穩(wěn)定性；第四，使用了雙向壓縮，三級壓實的后裝式垃圾壓實車，裝載量提升了大約30%左右。 參考文獻(xiàn) [1] 張利平.液壓傳動設(shè)計指南[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2009:28-30. 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[13] 賈銘新.液壓傳動與控制[M].北京：國防工業(yè)出版社,2001:223-225. 致 謝 四年的時光轉(zhuǎn)瞬即逝，在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)的學(xué)習(xí)和生活也馬上就要結(jié)束了。在學(xué)校中，我學(xué)習(xí)了機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)相關(guān)的知識，掌握了機械設(shè)計的過程和方法，并可以獨立完成一些初級的機械設(shè)計。在進(jìn)行后裝式垃圾壓實車的畢業(yè)設(shè)計時，非常感謝我的指導(dǎo)老師***,他總是懷有很大的耐心，不管是設(shè)計開始前為我們指導(dǎo)方向，還是設(shè)計途中答疑解惑，還是設(shè)計完成后幫助修改，都十分負(fù)責(zé)，審核嚴(yán)格。還要非常感謝我的班主任***老師，在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計的過程中，充實了我的思維方式，也積累了一些設(shè)計經(jīng)驗。 我也認(rèn)識到我還有很多的不足之處，應(yīng)該生命不息，學(xué)習(xí)不止。要謙虛謹(jǐn)慎的做人做事，發(fā)現(xiàn)錯誤要及時改正，只有不斷改進(jìn)，才更加完美。 畢業(yè)設(shè)計，是對大學(xué)四年來學(xué)習(xí)成果的檢驗，希望可以順利通過這個考驗。我還要感謝我的母?！?*，是她教會了我機械相關(guān)的知識，并把我培養(yǎng)成對社會有用的人。我還要感謝我的家人和朋友，家人和朋友在我的學(xué)習(xí)和生活中都占據(jù)著很大的作用，他們是我的精神支柱，我們互相討論，共同進(jìn)步，在本次設(shè)計中功不可沒。在此，我要對于學(xué)院的全體老師、還有親愛的母校再說一遍感謝！ 40