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目錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 露天煤礦及露天煤礦采煤工藝的發(fā)展 1 1.2 礦山機(jī)械中的液壓傳動(dòng) 1 1.3 LMXC-I型露天選采機(jī)的概述 3 第2章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 5 2.1 技術(shù)要求 5 2.1.1 LMXC-I型滾筒式露天選采機(jī)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)綜述 5 2.1.2 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù) 5 2.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì) 5 2.2.1 確定主要參數(shù) 5 2.2.2 擬訂液壓系統(tǒng)原理圖 14 2.3 組成元件設(shè)計(jì) 16 2.3.1 主液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的確定 16 2.3.2 整個(gè)液壓系統(tǒng)中各液壓缸動(dòng)作情況 20 2.3.3 液壓控制閥的選擇 21 2.3.4 管路的選擇、布置與連接 22 2.3.5 油箱及其組件的設(shè)計(jì) 24 2.3.6 液壓泵組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 31 2.4 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)技術(shù)性能 32 2.4.1 系統(tǒng)效率的估算 32 2.4.2 發(fā)熱溫升估算及熱交換器的選擇 33 第3章 液壓系統(tǒng)的使用和維護(hù) 36 3.1 注意事項(xiàng) 36 3.2 液壓系統(tǒng)常見(jiàn)故障及排除方法 36 結(jié) 論 39 致 謝 40 參考文獻(xiàn) 41 附錄1 42 附錄2 46 摘 要 由于我國(guó)露天煤礦存在大量的復(fù)合煤層，而目前對(duì)復(fù)合煤層的開(kāi)采還缺少必要的手段和設(shè)備，使得露天煤礦的回采率難于提高。因此迫切需要研究開(kāi)發(fā)針對(duì)復(fù)合煤層開(kāi)采的設(shè)備，需要研制出可精確地、選擇性地開(kāi)采獨(dú)立礦層，適合含有矸石夾層的復(fù)合煤層的開(kāi)采新型露天煤礦開(kāi)采設(shè)備。LMXC-I型露天選采機(jī)是在滾筒式露天采煤機(jī)的基礎(chǔ)上研究開(kāi)發(fā)出來(lái)的新機(jī)型，它可以有效地開(kāi)采復(fù)合煤層，提高露天煤礦的回采率。LMXC-I型露天選采機(jī)的截割部和機(jī)身升降、行走履帶的驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)載機(jī)的回轉(zhuǎn)及升降均采用液壓傳動(dòng)技術(shù)，該液壓系統(tǒng)采用開(kāi)式系統(tǒng)。行走機(jī)構(gòu)共四條履帶，采用雙泵和電液控制，能夠方便靈活地實(shí)現(xiàn)前進(jìn)后退及轉(zhuǎn)向。截割部、機(jī)身升降以及轉(zhuǎn)載機(jī)的回轉(zhuǎn)及升降均由同一個(gè)泵供油，并采用多路閥操縱控制。選采機(jī)能精確地水平切削一定深度的巖體，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤、巖的分層選采，還能一次性完成礦體的破碎及裝車(chē)，極大地提高了露天煤礦的經(jīng)濟(jì)效益。 關(guān)鍵詞 露天煤礦 復(fù)合煤層 選采機(jī) 液壓傳動(dòng) Abstract Since China's surface mine exist a large number of complex seam，at present，while the composite coal mining is in lack of the necessary means and equipment，it makes recovery rate of the surface mine difficult to raise. There is an urgent need to make a research and exploration to the mining equipment of complex seam，the requirement of which are precise，mining independent seam selectively，and this new equipment should be suitable for mining complex seam containing ore. LMXC-I-open mining-selection machine is new model which researched and developed on the basis of the roller open shearer，it can effectively mining complex coal，improve the recovery rate of surface mine. The cutting department and the fuselage movements，running track and republish the driving machine and the rotary movements of LMXC - I-open mining-selection machine are used hydraulic driving technology，the hydraulic system uses open system. Include a total of four walking tracks，double-pump and electro-hydraulic control system, flexible and convenient way to achieve moving and retreating. Movement of the cutting department and the fuselage department，and rotary movement of the landing reproduced machine are driving by the same pump, multi-way valve manipulation. Election mining machine could cut the depth of the rock on level precisely，and achieve elective mining on coal and rock，it can complete the ore crushing and loading in the same time，which would greatly improve the cost-effectiveness of the surface mine. Key words surface mine complex seam mining-selection machine hydraulic drive 47 第1章 緒論 1.1 露天煤礦及露天煤礦采煤工藝的發(fā)展 我國(guó)露天采煤事業(yè)的發(fā)展始于建國(guó)之后，建國(guó)前，全國(guó)僅有瀕于停產(chǎn)的撫順露天煤礦。建國(guó)后，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)和社會(huì)主義建設(shè)的發(fā)展，露天采煤也得到較快發(fā)展。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速穩(wěn)定的發(fā)展，工業(yè)上對(duì)煤的消耗量日益增加。至今，已建成了采用不同采煤工藝及設(shè)計(jì)能力在60萬(wàn)t/a以上的國(guó)有重點(diǎn)露天煤礦18個(gè)，總產(chǎn)量約達(dá)4700萬(wàn)t[1]。 我國(guó)露天煤礦采用的采煤工藝一般為傳統(tǒng)的單斗挖掘機(jī)配汽車(chē)或膠帶輸送機(jī)，這種方式開(kāi)采需要進(jìn)行穿孔爆破，采出的煤由于塊度較大，還需進(jìn)行破碎，此外對(duì)于復(fù)合煤層和薄煤層也難于開(kāi)采[2、3]。從上世紀(jì)八十年代開(kāi)始，國(guó)內(nèi)外相繼開(kāi)發(fā)研制新型的露天礦開(kāi)采設(shè)備，例如：德國(guó)的WIRTGEN公司生產(chǎn)的滾筒式露天采煤機(jī)，奧地利的Voest-Alpine公司生產(chǎn)的可調(diào)高滾筒式露天采煤機(jī)等[4]。國(guó)內(nèi)由哈爾濱煤礦機(jī)械研究所與霍林河煤礦合作研究制造的CLG300型，與黑河宋集屯煤礦合作研究制造的LMG200型、LMG560型，與遼源金圣露天礦業(yè)機(jī)械有限公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)研制的LMG-Ⅱ、LMG-Ⅲ型可調(diào)高滾筒式露天采煤機(jī)。由于滾筒式露天采煤機(jī)得到了露天采礦界的關(guān)注，其發(fā)展也較為迅速。滾筒式露天采煤機(jī)近年來(lái)在國(guó)外已得到發(fā)展，而國(guó)內(nèi)才剛剛起步，但已受到露天采礦業(yè)的廣泛關(guān)注，能進(jìn)行選擇性開(kāi)采的機(jī)型尤其受到青睞。除此之外，KRUPP和WIRTGEN公司的不可調(diào)高滾筒式露天選采機(jī)，可精確地、選擇性地開(kāi)采獨(dú)立礦層，適合含有矸石夾層的復(fù)合煤層的開(kāi)采。而國(guó)內(nèi)尚未開(kāi)發(fā)出此類(lèi)用于露天礦山開(kāi)采的設(shè)備。 1.2 礦山機(jī)械中的液壓傳動(dòng) 從20世紀(jì)40年代起，液壓傳動(dòng)技術(shù)就用于礦山機(jī)械。1945年，德國(guó)制造了第一臺(tái)液壓傳動(dòng)的截煤機(jī)，實(shí)現(xiàn)了牽引速度的無(wú)級(jí)調(diào)速和過(guò)載保護(hù)。接著美國(guó)、英國(guó)、前蘇聯(lián)等國(guó)家在采煤機(jī)上應(yīng)用了液壓傳動(dòng)。1954年，英國(guó)研制成功了自移式液壓支架，出現(xiàn)了綜合機(jī)械化采煤技術(shù)，從而擴(kuò)大了液壓傳動(dòng)在礦山中的應(yīng)用[5]。 由于液壓傳動(dòng)容易實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且可保護(hù)恒定的輸出力和轉(zhuǎn)矩，因此采煤機(jī)的滾筒調(diào)高、調(diào)斜，液壓支架的升降、推移、防倒、防滑和調(diào)架，單體液壓支柱的升降都惟一地采用了液壓傳動(dòng)。 隨著液壓傳動(dòng)技術(shù)和微電子技術(shù)的結(jié)合，液壓技術(shù)已走向智能化階段。在微型計(jì)算機(jī)或微處理器的控制下，進(jìn)一步拓寬了液壓技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。無(wú)人采煤工作面的出現(xiàn)，噴漿機(jī)器人的研制成功，都是液壓技術(shù)和微電子技術(shù)相結(jié)合的成果?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在礦山機(jī)械設(shè)備中，液壓技術(shù)會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。 液壓傳動(dòng)與電力傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)相比，具有一系列適用于采掘機(jī)械的優(yōu)點(diǎn)： (1)易于實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在高壓下可以獲得很大的力和轉(zhuǎn)矩。 (2)調(diào)速性能好，易于實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍大，速比高達(dá)1：2000，且可在運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行調(diào)速。 (3)液壓裝置體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便、易于控制。在同等功率下，液壓馬達(dá)的體積和質(zhì)量只有同等功率電動(dòng)機(jī)的12%左右。 (4)液壓裝置工作比較平穩(wěn)。由于質(zhì)量輕、慣性小、反應(yīng)快，液壓裝置可以實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和頻繁換向。例如：加速一臺(tái)中等功率的電動(dòng)機(jī)需要1秒至幾秒，而加速同等功率的液壓馬達(dá)只需0.1s左右。在實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，換向頻率可以達(dá)到500次/min；實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，換向頻率可達(dá)1000次/min。 (5)低速穩(wěn)定性好。例如，內(nèi)曲線徑向柱塞式液壓馬達(dá)的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速可小于1r/min，這是電動(dòng)機(jī)達(dá)不到的。 (6)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。由于液壓傳動(dòng)可以方便地對(duì)液體的壓力、流量和流動(dòng)方向進(jìn)行控制，所以將液壓控制與電器控制、電子控制相結(jié)合時(shí)，整個(gè)傳動(dòng)裝置能實(shí)現(xiàn)集中控制、遙控和程序控制，而且運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、操作省力。 (7)易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。液壓馬達(dá)和液壓缸都能長(zhǎng)期在失速狀態(tài)下保證工作而不會(huì)過(guò)熱。這是電氣傳動(dòng)裝置和機(jī)械傳動(dòng)裝置無(wú)法比擬的。液壓件能自行潤(rùn)滑，使用壽命較長(zhǎng)。 (8)由于液壓元件已實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造和使用都比較方便，液壓元件的布置也具有較大的靈活性。 液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)如下： (1)液壓傳動(dòng)在工作過(guò)程中有較多的能量損失（摩擦損失、泄漏損失等），長(zhǎng)距離輸送時(shí)更是如此。 (2)液壓傳動(dòng)對(duì)油溫變化比較敏感，它的工作穩(wěn)定性易受到溫度的影響，因此不宜在溫度很高或很低的條件下工作。 (3)為了減少泄漏，液壓元件在制造精度上要求較高，因此它的造價(jià)較高而且對(duì)工作介質(zhì)的污染比較敏感。 (4)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)不易查出原因。 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、設(shè)計(jì)水平和制造工藝的提高，液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)回逐漸被克服，液壓傳動(dòng)的應(yīng)用范圍將越來(lái)越廣[6]。 1.3 LMXC-I型露天選采機(jī)的概述 LMXC-I型露天選采機(jī)是一種較新型的露天煤礦開(kāi)采設(shè)備。其特點(diǎn)是能精確地水平切削一定深度的巖體，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤、巖的分層選采。還能一次性完成礦體的破碎及裝車(chē)，極大地提高了露天煤礦的經(jīng)濟(jì)效益。該機(jī)的截割部升降和行走履帶的驅(qū)動(dòng)采用液壓傳動(dòng)，液壓系統(tǒng)性能的好壞對(duì)保證機(jī)器的正常運(yùn)行具有重要作用。 LMXC-I型滾筒式露天選采機(jī)是國(guó)內(nèi)沒(méi)有的機(jī)型，該設(shè)計(jì)是LMXC-I型滾筒式露天選采機(jī)的液壓系統(tǒng)。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是根據(jù)機(jī)器所要求的功能設(shè)計(jì)的，作為機(jī)器的傳動(dòng)部分，要實(shí)現(xiàn)機(jī)器的行走、截割部升降、轉(zhuǎn)載機(jī)的回轉(zhuǎn)等功能，創(chuàng)新之處是行走轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該液壓系統(tǒng)采用雙定量泵站供油的開(kāi)式系統(tǒng)，兩個(gè)行走液壓馬達(dá)各自為獨(dú)立回路；截割部升降油缸和機(jī)身升降油缸由同一個(gè)泵供油，其它油缸由不同的回路供油，行走機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)的操作采用電液換向閥。液壓系統(tǒng)采用成熟技術(shù)，因此研究開(kāi)發(fā)露天選采機(jī)是完全可行的。 LMXC-I型滾筒式露天選采機(jī)作為一種較新型的露天煤礦開(kāi)采設(shè)備，雖然現(xiàn)在還處在研發(fā)探索階段，但是這種設(shè)備具有適用于含有矸石夾層的復(fù)合煤層的露天煤礦，采出的煤不需進(jìn)行破碎，可選擇性開(kāi)采斷層、夾層、可實(shí)現(xiàn)連續(xù)化作業(yè)，提高煤的回采率，提高采出煤的質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，因此滾筒式露天選采機(jī)具有很好的發(fā)展和應(yīng)用前景。LMXC-I型滾筒式露天選采機(jī)的研發(fā)成功必將大大地促進(jìn)了露天煤礦的開(kāi)采能力。 第2章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 2.1 技術(shù)要求 2.1.1 LMXC-I型滾筒式露天選采機(jī)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)綜述 LMXC-I型滾筒式露天選采機(jī)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)油路循環(huán)方式采用開(kāi)式系統(tǒng)。行走機(jī)構(gòu)為4條履帶，分別由4個(gè)液壓馬達(dá)來(lái)驅(qū)動(dòng)，其中選采機(jī)的前方兩條履帶除了實(shí)現(xiàn)行走功能之外，還要實(shí)現(xiàn)整機(jī)的轉(zhuǎn)向功能。整機(jī)機(jī)身的升降、截割部升降、轉(zhuǎn)載機(jī)的回轉(zhuǎn)及升降均由液壓油缸來(lái)實(shí)現(xiàn)，共7個(gè)液壓油缸。要求液壓系統(tǒng)工作要平穩(wěn)、自動(dòng)化程度要高，為了操作的方便靈活，行走機(jī)構(gòu)的控制用電液換向閥。其工作在礦山上，工作條件惡劣，因此要求有良好的防塵等條件。 2.1.2 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù) (1)行走時(shí)所需的牽引力為：400 kN，鏈輪直徑為800mm，行走速度為10m/min。 (2)截割部升降油缸的推力為：200kN。 (3)轉(zhuǎn)載機(jī)的回轉(zhuǎn)油缸的推力為：60kN。 (4)轉(zhuǎn)載機(jī)的升降油缸的推力為：40kN。 (5)整機(jī)機(jī)身重量約為：80t 2.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì) 2.2.1 確定主要參數(shù) 1.初選LMXC-I型滾筒式露天選采機(jī)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作壓力 壓力的選擇要根據(jù)載荷的大小和設(shè)備類(lèi)型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟(jì)條件及元件供應(yīng)情況等的限制。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢(shì)必要加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，對(duì)某些設(shè)備來(lái)說(shuō)，尺寸要受到限制，從材料消耗角度看也不經(jīng)濟(jì)；反之，壓力選得太高，對(duì)泵、缸、閥等元件的材質(zhì)、密封、制造精度也要求很高，必然要提高設(shè)備成本。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于固定的尺寸不太受限的設(shè)備，壓力可以選低一些，行走機(jī)械重載設(shè)備壓力要選得高一些，可根據(jù)表2—1可選擇合適的系統(tǒng)壓力[7]。 對(duì)于該設(shè)備來(lái)說(shuō)，LMXC-I型滾筒式露天選采機(jī)屬于行走機(jī)械重載設(shè)備，故其液壓系統(tǒng)的壓力要高，因此行走機(jī)構(gòu)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)額定壓力為25MPa，整機(jī)機(jī)身的升降、截割部升降、轉(zhuǎn)載機(jī)的回轉(zhuǎn)及升降的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)額定壓力16MPa。 表2—1 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力 機(jī)械類(lèi)型 機(jī)床 農(nóng)業(yè)機(jī)械 小型工程機(jī)械 建筑機(jī)械 液壓鑿巖機(jī) 液壓機(jī) 大中型挖掘機(jī) 重型機(jī)械 起重運(yùn)輸機(jī)械 組合機(jī)床 龍門(mén)刨床 拉床 工作壓力MPa 3～5 2～8 8～10 10～18 20～32 1. 行走機(jī)構(gòu)液壓馬達(dá)的選擇 (1)鏈輪轉(zhuǎn)速的計(jì)算 式中—行走速度（10m/min）； —行走機(jī)構(gòu)的鏈輪直徑（m）。 (2)LMXC-I型滾筒式露天選采機(jī)的行走靠左右兩條履帶共同承擔(dān)，因此每條履帶承擔(dān)最大牽引力的一半。因此，每個(gè)驅(qū)動(dòng)鏈輪行走時(shí)所需的最大牽引力為 式中—行走時(shí)所需的牽引力（N）； —擴(kuò)大系數(shù)。 (3)每個(gè)驅(qū)動(dòng)鏈輪在驅(qū)動(dòng)時(shí)所需的最大轉(zhuǎn)矩為 (4)減速器及液壓馬達(dá)的確定和選擇 對(duì)于減速機(jī)的選擇，要遵循所選減速機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩大于等于計(jì)算所得的最大的輸出轉(zhuǎn)矩的原則。查閱由力樂(lè)士（北京）液壓有限公司生產(chǎn)的行走減速機(jī)產(chǎn)品樣本技術(shù)規(guī)格，?。?10000）＞（96000）時(shí)，選擇GFT 110 T3型減速機(jī)，其技術(shù)參數(shù)如表2—2所示。 表2—2 GFT110 T3型減速機(jī)技術(shù)參數(shù) 輸出轉(zhuǎn)矩 傳動(dòng)比 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 液壓馬達(dá) 重量 A2FE A6VE 110000 95.8 114.8 128.8 147.2 173.9 1060 107/61W-VZL 125/61W-VZL 160/61W-VZL 180/61W-VZL 107/63W-VZL 160/63W-VZL 440 初選傳動(dòng)比=128.8，液壓馬達(dá)為A2FE 125/61W-VZL型定量插裝馬達(dá)，則馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩為 （2-1） 式中—液壓馬達(dá)的扭矩常數(shù)（），由表2—3查??； —行走機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)的額定設(shè)計(jì)壓力（Pa）。 由表2-3可查A2FE 125/61W-VZL型定量插裝馬達(dá)的扭矩常數(shù)為 ，則由公式2-1可得馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩為 表2—3 A2FE型定量插裝馬達(dá)的技術(shù)參數(shù) 規(guī)格 107 125 160 180 排量 106.7 125.0 160.4 180.0 最高轉(zhuǎn)速 4000 4000 3600 3600 間歇 4400 4400 4000 4000 最大流量 427 500 577 648 扭矩常數(shù) 扭矩=40MPa 680 796 1016 1144 殼體容積 L 0.8 0.8 1.1 1.1 繞驅(qū)動(dòng)軸的慣性矩 0.0116 0.0116 0.022 0.022 重量 34 36 47 48 則經(jīng)過(guò)減速機(jī)后的輸出轉(zhuǎn)矩為 （2-2） 將和的值帶入，由公式2-2可得經(jīng)過(guò)減速機(jī)后的輸出轉(zhuǎn)矩為 由于64078＜96000，而當(dāng)傳動(dòng)比=173.9時(shí)，將和的值帶入，由公式2-2可得經(jīng)過(guò)減速機(jī)后的輸出轉(zhuǎn)矩為86515.25，86515.25＜96000，故不合設(shè)計(jì)要求須重新選擇。 當(dāng)取傳動(dòng)比=128.8，液壓馬達(dá)為A2FE 160/61W-VZL型定量插裝馬達(dá)，則馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩由公式2-1可得馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩為 將和的值帶入，由公式2-2可得經(jīng)過(guò)減速機(jī)后的輸出轉(zhuǎn)矩為 同理，由于81788＜96000，而當(dāng)傳動(dòng)比=173.9時(shí)，將和的值帶入，由公式2-2可得經(jīng)過(guò)減速機(jī)后的輸出轉(zhuǎn)矩為110426.5，因此，110426.5＞96000，且兩者較接近，因此確定減速機(jī)的傳動(dòng)比為173.9，液壓馬達(dá)為A2FE 160/61W-VZL型定量插裝馬達(dá)即可滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。因此，行走機(jī)構(gòu)的四個(gè)減速機(jī)均選用傳動(dòng)比為=173.9、GFT 110 T3型減速機(jī)，四個(gè)液壓馬達(dá)均選用A2FE 160/61W-VZL型定量插裝馬達(dá)。 A2FE 160/61W-VZL型定量插裝馬達(dá)的技術(shù)參數(shù)如下： 輸出轉(zhuǎn)速為 式中—馬達(dá)的機(jī)械效率。 流量為 式中—馬達(dá)的每轉(zhuǎn)體積排量（ml）； —馬達(dá)的容積效率。 輸出轉(zhuǎn)矩為 式中—機(jī)械—液壓效率。 輸出功率為 2. 液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定及產(chǎn)品選擇 應(yīng)盡量按已確定的液壓缸結(jié)構(gòu)性能參數(shù)（如液壓缸內(nèi)徑、活塞桿直徑、速度及速比、工作壓力等），從現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的液壓缸產(chǎn)品（工程、冶金、車(chē)輛和農(nóng)機(jī)等四大系列）若干規(guī)格中，選用所需的液壓缸。且在選用時(shí)應(yīng)該綜合考慮到：從占用空間、重量、剛度、成本和密封性等方面，對(duì)各種液壓缸的缸筒缸蓋組件、活塞和活塞桿組件、密封組件、排氣裝置、緩沖裝置的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行比較。根據(jù)負(fù)載特性和運(yùn)動(dòng)方式綜合考慮液壓缸的安裝方式，使液壓缸只受運(yùn)動(dòng)方向的負(fù)載而不受徑向負(fù)載。從法蘭型、銷(xiāo)軸型、耳環(huán)型、拉桿型中選出液壓缸的安裝方式，應(yīng)滿(mǎn)足液壓缸不受復(fù)合力的作用并容易找正、剛度好、成本地、維護(hù)性好等條件[8]。 (1)截割部升降液壓缸的參數(shù)確定 截割部升降液壓缸要求在伸出時(shí)處于工作狀態(tài)，這里選取單活塞桿雙作用液壓缸，由2.1.1可知截割部升降液壓缸共有兩個(gè)，而且它們要實(shí)現(xiàn)同步工作，推力共為200kN，故每個(gè)液壓缸的最大推力為100kN。系統(tǒng)的壓力為16MPa。 截割部升降液壓缸的參數(shù)計(jì)算如下： （2-3） 式中、—液壓缸的工作腔、回油腔壓力（Pa）；回油腔壓力（背壓力） 按表2—4選??； —無(wú)桿腔有效面積（）； —有桿腔的有效面積（）； 、—液壓缸的缸筒內(nèi)徑、活塞桿直徑（m）； —液壓缸的最大負(fù)載力（液壓缸的最大推力）； —機(jī)械效率（一般取0.9～0.97）。 表2—4 液壓執(zhí)行器的背壓力 系統(tǒng)類(lèi)型 背壓力（MPa） 中低壓系統(tǒng) 簡(jiǎn)單系統(tǒng)和一般輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) 0.2～0.5 回油帶調(diào)速閥的系統(tǒng) 0.4～0.6 回油帶背壓閥 0.5～1.5 設(shè)補(bǔ)油泵的閉式系統(tǒng) 0.8～1.5 高壓系統(tǒng) 初算時(shí)可忽略不計(jì) 由于截割部升降液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力為16MPa，屬于高壓系統(tǒng)，故背壓力可以忽略不計(jì)。則由公式2-3可得 故截割部升降液壓缸缸筒內(nèi)徑為 根據(jù)以上結(jié)果，可按GB/T2348-1980，選取標(biāo)準(zhǔn)，查《液壓元件產(chǎn)品手冊(cè)》可選用HSG型工程用液壓缸，其主要用于工程機(jī)械、重型機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械及礦山機(jī)械的液壓系統(tǒng)。因此，選取HSGF01-100/dE型號(hào)的液壓缸即可滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。其技術(shù)參數(shù)如表2—5所示。 表2—5 HSGF01-100/dE型號(hào)的液壓缸的技術(shù)參數(shù) 缸徑 速比 活塞桿直徑 最大工作行程 推力 拉力 100mm 1.46 55mm 1350mm 125660N 87650N (2)機(jī)身升降液壓缸的參數(shù)確定 機(jī)身升降液壓缸要求在伸出時(shí)處于工作狀態(tài)，由2.1.1可知機(jī)身升降液壓缸共有兩個(gè)，而且它們要實(shí)現(xiàn)同步工作，機(jī)身總重為80t，故每個(gè)液壓缸的最大推力為400kN。系統(tǒng)的壓力為16MPa。 機(jī)身升降液壓缸的參數(shù)計(jì)算步驟同截割部升降液壓缸的參數(shù)計(jì)算一樣，由公式2-3可得機(jī)身升降液壓缸缸筒內(nèi)徑為 根據(jù)以上結(jié)果，可按GB/T2348-1980，選取標(biāo)準(zhǔn)mm，查《液壓元件產(chǎn)品手冊(cè)》可選用HSG型工程用液壓缸，選取HSGF01-200/dE型號(hào)的液壓缸即可滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。其技術(shù)參數(shù)如表2—6所示。 表2—6 HSGF01-200/dE型號(hào)的液壓缸的技術(shù)參數(shù) 缸徑 速比 活塞桿直徑 最大工作行程 推力 拉力 200mm 1.46 100mm 2000mm 502660N 350600N (3)轉(zhuǎn)載機(jī)升降液壓缸的參數(shù)確定 轉(zhuǎn)載機(jī)升降液壓缸要求在伸出時(shí)處于工作狀態(tài)，由2.1.1可知機(jī)身升降液壓缸共有一個(gè)，其最大推力為40kN，系統(tǒng)的壓力為16MPa。 轉(zhuǎn)載機(jī)升降液壓缸的參數(shù)計(jì)算步驟同截割部升降液壓缸的參數(shù)計(jì)算一樣，由公式2-3可得轉(zhuǎn)載機(jī)升降液壓缸缸筒內(nèi)徑為 根據(jù)以上結(jié)果，可按GB/T2348-1980，選取標(biāo)準(zhǔn)mm，查《液壓元件產(chǎn)品手冊(cè)》可選用HSG型工程用液壓缸，選取HSGF01-63/dE型號(hào)的液壓缸即可滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。其技術(shù)參數(shù)如表2—7所示。 表2—7 HSGF01-63/dE型號(hào)的液壓缸的技術(shù)參數(shù) 缸徑 速比 活塞桿直徑 最大工作行程 推力 拉力 63mm 1.46 35mm 800mm 49870N 34480N (4)轉(zhuǎn)載機(jī)回轉(zhuǎn)液壓缸的參數(shù)確定 由2.1.1可知轉(zhuǎn)載機(jī)回轉(zhuǎn)液壓缸共有兩個(gè)，要求布置在轉(zhuǎn)載機(jī)回轉(zhuǎn)支點(diǎn)的兩側(cè)，而且它們?cè)诠ぷ髌渲幸粋€(gè)伸出，另一個(gè)縮回。其最大推力為60kN，故每個(gè)液壓缸的最大推力為60kN。系統(tǒng)的壓力為16MPa。 轉(zhuǎn)載機(jī)回轉(zhuǎn)液壓缸的參數(shù)計(jì)算步驟同截割部升降液壓缸的參數(shù)計(jì)算一樣，由公式2-3可得轉(zhuǎn)載機(jī)回轉(zhuǎn)液壓缸缸筒內(nèi)徑為 根據(jù)以上結(jié)果，可按GB/T2348-1980，選取標(biāo)準(zhǔn)mm，查《液壓元件產(chǎn)品手冊(cè)》可選用HSG型工程用液壓缸，選取HSGF01-80/dE型號(hào)的液壓缸即可滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。其技術(shù)參數(shù)如表2—8所示。 表2—8 HSGF01-80/dE型號(hào)的液壓缸的技術(shù)參數(shù) 缸徑 速比 活塞桿直徑 最大工作行程 推力 拉力 80mm 1.46 45mm 1000mm 80420N 54980N 2.2.2 擬訂液壓系統(tǒng)原理圖 1. 選擇液壓回路 (1)動(dòng)力源、卸荷回路和鎖緊回路 在LMXC-I型滾筒式露天選采機(jī)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中，行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)壓力為25MPa,而且機(jī)身重達(dá)80kN，因此，LMXC-I型滾筒式露天選采機(jī)的功率大，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)壓力高，這在客觀上就要求所選用的液壓泵功率大、壓力高且流量大，在現(xiàn)有的液壓泵產(chǎn)品當(dāng)中，柱塞泵具有工作壓力高、泄漏少、效率高、噪聲小，是比較適合該液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的，故選用定量軸向柱塞泵。對(duì)于其它機(jī)構(gòu)，從經(jīng)濟(jì)、結(jié)構(gòu)空間角度考慮選用齒輪泵即可，因?yàn)辇X輪泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小制造方便、價(jià)格低廉、工作可靠、自吸能力強(qiáng)、對(duì)油液污染不敏感、易于維護(hù)。由于在整個(gè)液壓系統(tǒng)中，其工作當(dāng)中會(huì)有間隙、且會(huì)出現(xiàn)馬達(dá)或液壓缸下滑的現(xiàn)象，所以需要卸荷回路和鎖緊回路。 (2)油路循環(huán)方式 從LMXC-I型滾筒式露天選采機(jī)的結(jié)構(gòu)、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工況以及工作環(huán)境綜合考慮，該液壓系統(tǒng)采用開(kāi)式系統(tǒng)。 (3)換向和速度換接回路 綜合考慮到LMXC-I型滾筒式露天選采機(jī)的自動(dòng)化程度要求較高，行走機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)屬于高壓系統(tǒng)，而且工作時(shí)換向頻繁，所以就不可能全部由人工來(lái)手動(dòng)完成，同時(shí)流量較大和工作臺(tái)過(guò)渡位置不應(yīng)出現(xiàn)液壓沖擊等因素，所以選用三位四通“M”型中位機(jī)能的電液換向閥作為系統(tǒng)的主換向閥。通過(guò)電液行程開(kāi)關(guān)控制電液換向閥來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換向和速度換接。對(duì)于其它機(jī)構(gòu)，工作時(shí)換向并不頻繁，用手動(dòng)換向即可完成，綜合功能和統(tǒng)一因素，其它機(jī)構(gòu)的換向閥均采用三位六通“Y” 型中位機(jī)能的多路手動(dòng)換向閥。 (4)壓力控制回路 考慮到行走機(jī)構(gòu)的壓力高、流量很大，故在行走機(jī)構(gòu)液壓泵的出口并聯(lián)上一個(gè)先導(dǎo)式溢流閥。對(duì)于其它機(jī)構(gòu)，選用直動(dòng)式溢流閥即可。 (5)組成液壓系統(tǒng) 在主回路初步選定的基礎(chǔ)上，只要在添加一些必要的輔助回路便可以組成完整的液壓系統(tǒng)了。例如：在液壓泵的進(jìn)口（吸油口）設(shè)置一過(guò)濾器，出口設(shè)一壓力表開(kāi)關(guān)，以便觀測(cè)泵的壓力。 經(jīng)整理所組成的液壓系統(tǒng)圖如圖2—1所示，行走機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的動(dòng)作順序及電磁鐵的工作狀態(tài)如表2—9所示。 1—過(guò)濾器 2—定量柱塞泵 3—先導(dǎo)式溢流閥 4—壓力表 5—分流集流閥 6—三位四通電液換向閥 7—液壓鎖 8、9—轉(zhuǎn)向液壓馬達(dá) 10—行走液壓馬達(dá) 11 —齒輪泵 12—直動(dòng)式溢流閥 13—三位六通手動(dòng)換向閥 14、16、17、18—液壓缸 15—單向閥 19—冷卻器 20—齒輪泵 圖2—1 LMXC-I型滾筒式露天選采機(jī)的液壓系統(tǒng) 表2—9 行走機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)動(dòng)作順序表 信號(hào)來(lái)源 動(dòng)作名稱(chēng) 電磁鐵工作狀態(tài) 1YA 2YA 3YA 4YA 5YA 6YA 按下左轉(zhuǎn)按鈕 左轉(zhuǎn) + - - + - - 按下右轉(zhuǎn)按鈕 右轉(zhuǎn) - + + - - - 按下前進(jìn)按鈕 前進(jìn) - - - - + - 按下后退按鈕 后退 - - - - - + 注：“+”—通電；“-”—斷電。 2.3 組成元件設(shè)計(jì) 2.3.1 主液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的確定 1. 行走機(jī)構(gòu)液壓泵和電動(dòng)機(jī)的確定 (1)液壓泵的選取原則 對(duì)于液壓泵的選取主要根據(jù)系統(tǒng)的壓力以及流量來(lái)確定液壓泵的型號(hào)及相關(guān)技術(shù)參數(shù)。對(duì)于該系統(tǒng)，行走機(jī)構(gòu)所用到的兩個(gè)液壓泵和兩個(gè)電動(dòng)機(jī)均選取一樣的產(chǎn)品。 (2)最高工作壓力的確定 （2-4） 式中—液壓執(zhí)行元件的最高工作壓力（Pa）； —泵到執(zhí)行元件間總的管路損失（Pa）。 對(duì)于本系統(tǒng)，液壓馬達(dá)的最高工作壓力為25MPa。由系統(tǒng)圖可見(jiàn)，就轉(zhuǎn)向液壓馬達(dá)來(lái)說(shuō)，從泵到液壓馬達(dá)之間串接一個(gè)分流集流閥后又分為兩路，每路串接一個(gè)三位四通電液換向閥和一個(gè)液壓鎖，分別控制兩個(gè)液壓馬達(dá)。而從泵到行走液壓馬達(dá)是直接串接一個(gè)三位四通電液換向閥和一個(gè)液壓鎖,取=1MPa，則液壓泵的最大工作壓力可由公式2—4可得為 (3)液壓泵的最大流量的確定 對(duì)于多個(gè)執(zhí)行器同時(shí)動(dòng)作的系統(tǒng)，液壓泵的最大流量應(yīng)大于同時(shí)動(dòng)作的執(zhí)行器所需的總流量，并應(yīng)考慮系統(tǒng)的泄漏，即 （2-5） 式中—系統(tǒng)的泄漏系數(shù)，一般取1.1～1.3（大流量取小值，小流量取大值）； —同時(shí)動(dòng)作的液壓執(zhí)行器所需的最大流量（）, 對(duì)于工作 過(guò)程始終用流量閥節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，尚需加上溢流閥的最小 溢流量，一般取2～3。 對(duì)于行走機(jī)構(gòu)，每個(gè)液壓泵同時(shí)給兩個(gè)液壓馬達(dá)供油，為兩個(gè)液壓馬達(dá)的最大流量之和，由2.2.1中可知每個(gè)液壓馬達(dá)的最大流量為135L/min，故，取系統(tǒng)的泄漏系數(shù)的值為1.1，則行走機(jī)構(gòu)所用到的液壓泵最大流量由公式2-5可得為 (4)液壓泵的選取 由此，可根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力及液壓泵的最大流量即可確定液壓泵的型號(hào)和技術(shù)參數(shù)。由《液壓元件產(chǎn)品樣本》手冊(cè)可查軸向柱塞泵產(chǎn)品樣本，選取A2F250R5P型斜軸式軸向柱塞泵。其技術(shù)規(guī)格如表2—10所示： 表2—10 A2F250R5P型斜軸式軸向柱塞泵的技術(shù)規(guī)格 型號(hào) 排量 額定壓力 最高壓力 最高轉(zhuǎn)速 A2F250 250ml/r 35MPa 40MPa 1500r/min 最大功率 額定轉(zhuǎn)矩 驅(qū)動(dòng)功率 質(zhì)量 生產(chǎn)廠家 218kW 1393N·m 211kW 88kg 北京華德液壓廠 現(xiàn)估取泵的容積效率，結(jié)合電動(dòng)機(jī)的功率以及初步估算當(dāng)選用轉(zhuǎn)速的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，液壓泵的實(shí)際流量為 取A2F250R5P型斜軸式軸向柱塞泵的總效率，則液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率為 (5)電動(dòng)機(jī)的確定 通常工程用電動(dòng)機(jī)均選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，考慮到由于LMXC-I型滾筒式露天選采機(jī)工作環(huán)境比較惡劣，露天、粉塵很多等因素的影響，客觀上就要求選用封閉式且防護(hù)等級(jí)較高。根據(jù)初步估算電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速以及液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)·電機(jī)與電器》，可以選取防護(hù)等級(jí)為IP44的Y315L1-4型封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)，雖然額定功率比計(jì)算所得液壓泵驅(qū)動(dòng)功率稍小，但已經(jīng)可以滿(mǎn)足要求。其技術(shù)參數(shù)如表2—11所示： 表2—11 Y315L1-4型三相異步電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù) 額定功率 /kW 滿(mǎn)載時(shí) 重量 /kg 額定電流 /A 轉(zhuǎn)速 效率 /% 功率因數(shù) 160 289 1480 94.5 0.89 1105 由以上結(jié)果可確定行走機(jī)構(gòu)所用到的兩個(gè)液壓泵均選取A2F250R5P型斜軸式軸向柱塞泵，兩個(gè)電動(dòng)機(jī)均選取防護(hù)等級(jí)為IP44的Y315L1-4型封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)。 2. 截割部、機(jī)身、轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)構(gòu)液壓泵和電動(dòng)機(jī)的確定 (1)液壓泵的選取原則 同理對(duì)于截割部、機(jī)身、轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)構(gòu)所用到的液壓泵的選取也是根據(jù)系統(tǒng)的壓力以及流量來(lái)確定液壓泵的型號(hào)及相關(guān)技術(shù)參數(shù)。對(duì)于該系統(tǒng)，由圖2—1可知，截割部的兩個(gè)升降液壓缸和機(jī)身的兩個(gè)升降液壓缸用同一個(gè)液壓泵來(lái)供油而兩個(gè)動(dòng)作不相互干涉，而轉(zhuǎn)載機(jī)的一個(gè)升降液壓缸和回轉(zhuǎn)用到的兩個(gè)液壓缸也用同一個(gè)液壓泵來(lái)供油而兩個(gè)動(dòng)作不相互干涉。這兩個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力均為16MPa,考慮到截割部、機(jī)身、轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作要平穩(wěn)緩慢，通?？扇?0～40L/min。綜合以上因素，截割部、機(jī)身、轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)構(gòu)所用到的兩個(gè)液壓泵和兩個(gè)電動(dòng)機(jī)均選取一樣的產(chǎn)品。 (2)最高工作壓力的確定 對(duì)于本系統(tǒng)，液壓缸的最高工作壓力為16MPa。由系統(tǒng)圖可見(jiàn)，從泵到液壓泵之間串接一個(gè)三位六通手動(dòng)換向閥和一個(gè)液壓鎖，取=0.5MPa，則液壓泵的最大工作壓力可由公式2—4可得為 (3)液壓泵的最大流量的確定 對(duì)于該系統(tǒng)，截割部、機(jī)身、轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作要平穩(wěn)緩慢，通?？扇?0～40L/min，故液壓泵的最大流量為30～40L/min。 (4)液壓泵的選取 由此，可根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力及液壓泵的最大流量即可確定液壓泵的型號(hào)和技術(shù)參數(shù)，由2.2.2中可知從經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境等因素出發(fā)，選擇齒輪泵。由《液壓元件產(chǎn)品樣本》手冊(cè)可齒輪泵產(chǎn)品樣本，選取CBG1025型齒輪泵。其技術(shù)規(guī)格如表2—12所示： 表2—12 CBG1025型齒輪泵的技術(shù)規(guī)格 型號(hào) 排量 額定壓力 最高壓力 額定轉(zhuǎn)速 CBG1025 25.4ml/r 16MPa 20MPa 2000r/min 最高轉(zhuǎn)速 容積效率 總效率 驅(qū)動(dòng)功率 質(zhì)量 3000r/min 91% 82% 16.2kW 12.9kg 由表2—10可知CBG1025泵的容積效率，并結(jié)合電動(dòng)機(jī)的功率以及初步估算當(dāng)選用轉(zhuǎn)速的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，液壓泵的實(shí)際流量為 由表2—10可知泵的的總效率，則液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率為 (5)電動(dòng)機(jī)的確定 同樣依然選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，考慮到由于LMXC-I型滾筒式露天選采機(jī)工作環(huán)境比較惡劣，露天、粉塵很多等因素的影響，客觀上就要求選用封閉式且防護(hù)等級(jí)較高。根據(jù)初步估算電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速以及液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)·電機(jī)與電器》可以選取防護(hù)等級(jí)為IP44的Y160M-4型封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)。其技術(shù)參數(shù)如表2—13所示： 表2—13 Y315L1-4型三相異步電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù) 額定功率 /kW 滿(mǎn)載時(shí) 重量 額定電流 /A 轉(zhuǎn)速 效率 /% 功率因數(shù) 11 22.6 1460 88 0.84 122 由以上計(jì)算結(jié)果可確定截割部、機(jī)身、轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)構(gòu)所用到的兩個(gè)液壓泵均選取CBG1025型齒輪泵，兩個(gè)電動(dòng)機(jī)均選取防護(hù)等級(jí)為IP44的Y160M-4型封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)。 2.3.2 整個(gè)液壓系統(tǒng)中各液壓缸動(dòng)作情況 根據(jù)所選擇的液壓泵的規(guī)格及系統(tǒng)工作情況，綜合考慮系統(tǒng)的泄漏因素（取泄漏系數(shù)的值為1.1），可以算出液壓缸在各個(gè)階段的實(shí)際進(jìn)，出流量，運(yùn)動(dòng)速度，見(jiàn)下列表2—14至表表2—17所示： 表2—14 每個(gè)截割部升降液壓缸的運(yùn)動(dòng)參數(shù) 工作階段 有桿腔流量（L/min） 無(wú)桿腔流量（L/min） 運(yùn)動(dòng)速度(m/s) 伸出階段 10.74 15.34 0.033 縮進(jìn)階段 15.34 21.94 0.047 表2—15 每個(gè)機(jī)身升降液壓缸的運(yùn)動(dòng)參數(shù) 工作階段 有桿腔流量（L/min） 無(wú)桿腔流量（L/min） 運(yùn)動(dòng)速度(m/s) 伸出階段 10.59 15.34 0.082 縮進(jìn)階段 15.34 22.25 0.119 表2—16 每個(gè)轉(zhuǎn)載機(jī)升降液壓缸的運(yùn)動(dòng)參數(shù) 工作階段 有桿腔流量（L/min） 無(wú)桿腔流量（L/min） 運(yùn)動(dòng)速度(m/s) 伸出階段 21.17 30.68 0.164 縮進(jìn)階段 30.68 44.49 0.238 表2—17 每個(gè)轉(zhuǎn)載機(jī)回轉(zhuǎn)液壓缸的運(yùn)動(dòng)參數(shù) 工作階段 有桿腔流量（L/min） 無(wú)桿腔流量（L/min） 運(yùn)動(dòng)速度(m/s) 伸出階段 10.43 15.34 0.051 縮進(jìn)階段 15.34 22.40 0.074 2.3.3 液壓控制閥的選擇 1. 液壓閥的選擇原則 以液壓液壓系統(tǒng)的最高工作壓力和通過(guò)閥的流量為依據(jù)，并考慮閥的控制特性、穩(wěn)定性及油口尺寸、外形尺寸、安裝連接方式、操作方式等選擇有定型產(chǎn)品的閥件。溢流閥按液壓泵的最大流量選??；選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時(shí)，要考慮最小穩(wěn)定流量應(yīng)滿(mǎn)足執(zhí)行機(jī)構(gòu)最低穩(wěn)定速度的要求[9]。該系統(tǒng)行走機(jī)構(gòu)的工作壓力為25MPa，截割部、機(jī)身、轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)構(gòu)的工作壓力為16MPa，各個(gè)液壓控制閥的實(shí)際流量由以上已知條件確定。 2. 液壓閥的選擇 所選閥的規(guī)格型號(hào)見(jiàn)表2—18所示： 表2—18 液壓系統(tǒng)中的液壓控制閥的規(guī)格型號(hào) 序號(hào) 名稱(chēng) 最高工作壓力（MPa） 額定流量 （L/min） 型號(hào)規(guī)格 數(shù)量 1 分流集流閥 32 320 1 2 先導(dǎo)式溢流閥 31.5 400 DB25G 2 3 三位四通電液換向閥 28 210 4WEH16 2 28 400 4WEH25 1 4 液控單向閥 31.5 175 SVG25 8 31.5 65 SVG15 8 5 直動(dòng)式溢流閥 20 50 DBD-H-6-P-10/20 2 6 三位六通手動(dòng)換向閥 20 40 ZS-L10F-T-Y 4 7 單向閥 25 40 CRG-03-04-50 2 2.3.4 管路的選擇、布置與連接 1. 管路的選擇的要求 管子的強(qiáng)度應(yīng)足夠承受所用的工作壓力，并能承受機(jī)器循環(huán)中的任何階段可能出現(xiàn)的最高沖擊壓力；足以支撐安裝在管路中的元件；管子的口徑既要保證最佳的流動(dòng)狀態(tài)，又最經(jīng)濟(jì)地利用材料。與元件連接處要設(shè)置可拆分的連接件（管接頭或法蘭），以便檢修或拆裝元件；連接處要妥為密封。 管路敷設(shè)位置應(yīng)便于裝拆、維修；在管子外壁與相鄰管路的管件輪廓邊緣之間，應(yīng)留有一段允許最小距離；對(duì)于軟管，應(yīng)使其不被拉緊、不受扭曲、不被彎成過(guò)小半徑、不在管接頭附近彎曲，不互相摩擦也不被摩擦。 對(duì)于具有不同管路長(zhǎng)度的剛性連接，一般使用硬管。因?yàn)橛补艿某杀镜汀⒆枇π?、安全，故在硬管和軟管之間作出選擇時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用硬管。而軟管用于相互運(yùn)動(dòng)的液壓元件之間的撓性連接，或者用于有關(guān)元件的布置很不利，致使軟管連接成為惟一實(shí)現(xiàn)的解決版納法的場(chǎng)合，軟管還兼有吸振和消聲的作用。軟管選擇和使用的主要因素有系統(tǒng)壓力、壓力波動(dòng)、油液流速、油液及環(huán)境條件等。系統(tǒng)的工作壓力不得超過(guò)最低爆破壓力的25%。在使用軟管時(shí)，當(dāng)軟管在不同平面內(nèi)彎曲時(shí)，通常采用較長(zhǎng)的軟管并在轉(zhuǎn)換平面處增設(shè)管夾把軟管固定[8]。 對(duì)于LMXC-I型滾筒式露天選采機(jī)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，由于它的工作特點(diǎn)是要不停的行走，綜合各個(gè)方面的因素，最后決定整個(gè)系統(tǒng)中主要選取高壓軟管連接，在適當(dāng)?shù)牡胤绞褂?5號(hào)鋼冷拔無(wú)縫鋼管。 2. 行走機(jī)構(gòu)的主管徑的確定 由2.3.1節(jié)中可知，液壓泵的實(shí)際最大流量為340L/min，則每個(gè)液壓馬達(dá)的流量為170L/min。按照油管中允許的流速要求可取高壓油管中允許的流速為5m/s。則行走機(jī)構(gòu)的主油管內(nèi)徑為 由此，可以根據(jù)行走機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)壓力為25MPa以及其主油管內(nèi)徑mm來(lái)選擇高壓軟管的技術(shù)規(guī)格。由《液壓元件產(chǎn)品樣本》手冊(cè)可查取鋼絲纏繞膠管產(chǎn)品樣本，最終確定選用254s-JB1985-77型高壓膠管，其技術(shù)規(guī)格如表2—19所示： 表2—19 256s-JB1985-77型高壓膠管技術(shù)規(guī)格 膠管內(nèi)徑 /mm 鋼絲纏繞層數(shù) 壓力/MPa 最小彎曲半徑 /mm 額定 爆破 25 4 27 108 360 其他油管，可直接按所連接的液壓元、輔件的接口尺寸決定其管徑大小。 3. 截割部、機(jī)身、轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)的主管徑的確定 由2.3.1節(jié)中可知，截割部、機(jī)身、轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)所選用的齒輪泵的實(shí)際流量為33.75L/min，按照油管中允許的流速要求可取高壓油管中允許的流速為5m/s。則截割部、機(jī)身、轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)的主油管內(nèi)徑為 由此，可以根據(jù)截割部、機(jī)身、轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)的系統(tǒng)壓力為16MPa以及其主油管內(nèi)徑mm來(lái)選擇高壓軟管的技術(shù)規(guī)格。由《液壓元件產(chǎn)品樣本》手冊(cè)可查取鋼絲編織膠管產(chǎn)品樣本，最終確定選用13Ⅱ-JB1985-77型高壓膠管，其技術(shù)規(guī)格如表2—20所示： 表2—20 13Ⅱ-JB1985-77型高壓膠管技術(shù)規(guī)格 膠管內(nèi)徑 /mm 鋼絲編織層數(shù) 工作壓力 /MPa 最小彎曲半徑 /mm 13 2 20 190 其他油管，可直接按所連接的液壓元、輔件的接口尺寸決定其管徑大小。 2.3.5 油箱及其組件的設(shè)計(jì) 1. 油箱箱體的總體設(shè)計(jì)及方案的確定 整個(gè)油箱總成由箱體、液位計(jì)、空氣過(guò)濾器、放油塞、清洗孔、支腳、隔板濾油器吸油管和回油管等組件組成。 (1)油箱容量的計(jì)算及箱體的設(shè)計(jì) 由2.3.1節(jié)中可知行走機(jī)構(gòu)所選用的兩個(gè)液壓泵，每個(gè)液壓泵的實(shí)際流量為。截割部、機(jī)身、轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)所選用的兩個(gè)液壓泵，每個(gè)液壓泵的實(shí)際流量為。故油箱容量可按經(jīng)驗(yàn)公式得到： 式中—液壓泵的總額定流量(L/ min),即該系統(tǒng)4個(gè)液壓泵的實(shí)際流量之和； —與液壓系統(tǒng)有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù):對(duì)于該系統(tǒng)取。 綜合考慮到油箱的安裝空間及位置等因素,計(jì)算所得油箱的體積太大,故取接近計(jì)算所得油箱體積的一半。最后確定油箱的外形尺寸為：長(zhǎng)1400mm，寬900mm，高910mm, 油箱的體積可確定為。根據(jù)油箱的容量，最后確定油箱壁厚為10mm，箱頂壁厚為15mm。 2. 箱頂、通氣器（空氣過(guò)濾器）、注油口的設(shè)計(jì) 油箱的箱頂結(jié)構(gòu)取決于它上面安裝的元件。例如，如果液壓泵布置在油箱內(nèi)部液面以下，則箱頂應(yīng)為或應(yīng)有可拆卸的蓋。箱蓋及管子引出口之類(lèi)的所有開(kāi)口都要妥為密封。箱頂上安裝液壓泵組時(shí)，頂板的厚度應(yīng)為側(cè)板厚度的四倍，以免產(chǎn)生振動(dòng)。液壓泵組與箱頂之間應(yīng)設(shè)置隔振墊。為了便于布置和維修，有時(shí)采用裝在箱頂上的回油過(guò)濾器。 箱頂上一般要設(shè)置通氣器（空氣過(guò)濾器）、注油口，通氣器通常為附帶注油口結(jié)構(gòu)，取下通氣器帽可以注油，放回通氣帽即成通氣過(guò)濾器。注油過(guò)濾器（濾網(wǎng)）的網(wǎng)眼應(yīng)小于250，過(guò)流量應(yīng)大于20L/min。通氣過(guò)濾器的過(guò)濾精度起碼40，其容量應(yīng)是液壓泵的兩倍，以便即使在系統(tǒng)需要峰值流量期間液面迅速下降時(shí)，也能在油箱內(nèi)部保持大氣壓力，或者保持通氣壓降不超過(guò)0.1kPa。通氣帽一般帶有保險(xiǎn)鏈用以預(yù)防通氣帽跌落或丟失。周?chē)h(huán)境較臟時(shí)，應(yīng)采用油浴式空氣過(guò)濾器。當(dāng)周?chē)諝鉂穸容^大時(shí)，比如在熱帶使用的液壓設(shè)備，可采用空氣干燥器（也稱(chēng)吸濕器）合用的注油通氣器，它兼有除濕，收塵和注油的功能[8]。 對(duì)于該油箱，查看《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)·液壓傳動(dòng)》，這里選擇EF-65型空氣濾清器。其技術(shù)規(guī)格如表2—21所示： 表2—21 EF-65型空氣濾清器技術(shù)規(guī)格 加油流量 空氣流量 油過(guò)濾面積 空氣過(guò)濾精度 油過(guò)濾精度 47L/min 450L/min 400 0.105mm 125 對(duì)于油箱箱頂與箱壁連接方案的確定，可以參考《液壓站設(shè)計(jì)與使用》。油箱箱頂上的螺紋孔應(yīng)該用盲孔（不通孔），以防止污染物落入油箱內(nèi)。箱頂與箱壁的連接細(xì)節(jié)見(jiàn)圖2—2，其中方案4是可拆連接，其他為不可拆連接。另外，方案2、3、4都形成滴油盤(pán)來(lái)收集檢修時(shí)滴落的油液[8]。參考油箱箱頂與箱壁的連接方案，這里可以采用類(lèi)似方案1的方案，具體細(xì)節(jié)請(qǐng)查看油箱組件圖或油箱總圖。 方案1 方案2 方案3 方案4 圖2—2 油箱箱頂與箱壁的連接細(xì)節(jié) 3. 油箱的清洗孔，吊耳和液位計(jì)的選擇設(shè)計(jì)確定 當(dāng)箱頂與箱壁之間為不可拆卸連接時(shí)，應(yīng)在箱壁上至少設(shè)置一個(gè)清洗空(俗稱(chēng)人孔)。清洗孔的數(shù)量和位置應(yīng)便于用手清理油箱所有內(nèi)表面。清洗口法蘭蓋板應(yīng)能由一個(gè)人拆裝。法蘭蓋板應(yīng)配有可以重復(fù)使用的彈性密封件[7]。清洗孔的尺寸和安裝位置見(jiàn)油箱總圖。 為了便于油箱的搬運(yùn)，應(yīng)在油箱的四角的箱壁上方焊接上四個(gè)對(duì)稱(chēng)的吊耳（也稱(chēng)吊環(huán)）。吊耳有圓柱形和鉤形兩種。對(duì)于該油箱，這里采用圓柱形焊接吊耳。圓柱形焊接吊耳的外形如圖2—3所示，所選圓柱形焊接吊耳的具體相關(guān)尺寸如表2—22所示： 表2—22 圓柱形焊接吊耳尺寸 (單位：mm) 每吊耳起重量 （t） d D L l R r c K 每吊耳質(zhì)量 （kg） 1.7 33 16 10 3 2 6 0.4 液位即通常為帶有溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)，一般設(shè)在油箱的外壁上，并靠近油口，以便注油時(shí)觀測(cè)液面。液位計(jì)的下刻線至少應(yīng)比吸油口過(guò)濾器或吸油管口上緣高出75mm，以防吸入空氣。液位計(jì)與油箱的連接處有密封措施。根據(jù)該油箱的大小，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)·液壓傳動(dòng)》，最后確定選擇YWZ-250T型液位溫度計(jì)。 圖2—3 圓柱形焊接吊耳 4. 油箱箱底，放油塞和支腳的設(shè)計(jì) 應(yīng)在油箱底部的最低點(diǎn)設(shè)置放油塞，以便油箱的清洗和油液更換。為此，箱底應(yīng)朝向清洗孔和放油塞傾斜。其各方面的尺寸和位置見(jiàn)油箱圖。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)·液壓傳動(dòng)》，放油塞選擇M48×2，同樣具體情況見(jiàn)油箱圖。 為了便于放油和搬運(yùn)，應(yīng)該把油箱架起來(lái)，油箱底至少離地面150mm，油箱應(yīng)設(shè)有支腳。支腳單獨(dú)制造后焊接在箱底邊緣上，支腳用地腳螺釘固定，支腳應(yīng)該有足夠大的面積，以便可以用墊片或楔鐵片來(lái)調(diào)平[8]。 5. 油箱隔板的設(shè)計(jì) 為了延長(zhǎng)油液在油箱中逗留的時(shí)間，促進(jìn)油液在油箱中的循環(huán)，促使更多的油液參與在系統(tǒng)中的循環(huán)，從而更好的發(fā)揮油箱的散熱，除氣和沉淀等功能，油箱中，尤其在油液容量超過(guò)100L的油箱中應(yīng)設(shè)置隔板。隔板要把系統(tǒng)回油區(qū)和吸油區(qū)分開(kāi)，并盡可能使油液在油箱內(nèi)順著油箱壁環(huán)流。隔板缺口處要有足過(guò)大的過(guò)流面積，使環(huán)流流速為0.3～0.6m/s。隔板結(jié)構(gòu)有—溢流式標(biāo)準(zhǔn)型，溢流式和回流式等多種形式，溢流隔板的高度不應(yīng)低于液面高度的2/3；隔板下部應(yīng)有缺口，以使吸油側(cè)的沉積物經(jīng)此缺口流至回油側(cè)，并經(jīng)放油口排出。 從油箱的規(guī)格和容積等各方面的考慮，決定采用溢流式隔板結(jié)構(gòu)，這樣有益于油液的循環(huán)、油污的沉積以及油液的冷卻，但在清洗油箱方面會(huì)產(chǎn)生一定的困難。隔板與油箱內(nèi)表面之間采用焊接方式連接，要求焊縫應(yīng)該填滿(mǎn)，不要留下無(wú)法清理的藏污納垢的縫隙[10]。隔板的設(shè)置具體情況請(qǐng)查看油箱組件圖。 6. 系統(tǒng)吸、回油管路的配置 (1)吸、回油管路配置的要求 液壓系統(tǒng)的管路要進(jìn)入油箱并在油箱內(nèi)部終結(jié)。液壓泵的吸油管和系統(tǒng)的回油管要分別進(jìn)入由隔板隔開(kāi)的吸油區(qū)和回油區(qū)，管端應(yīng)加工成朝向箱壁的45度斜口，這樣即可以增加開(kāi)口面積，又有利于油液順箱壁環(huán)流。為防止空氣吸入吸油管或回油管，以免攪動(dòng)或吸入箱底沉積物，管口上緣設(shè)置低于最低液面75mm，管口下緣離開(kāi)箱底最高點(diǎn)50mm。 在吸油管前安裝上粗過(guò)濾器，用以清除較大的顆粒雜質(zhì)，保護(hù)液壓泵；在回油管上安裝上精過(guò)濾器，用以清除細(xì)微顆粒雜質(zhì)，保護(hù)液壓元件[7]。 (2)行走機(jī)構(gòu)吸油管和回油管的管徑的確定 由2.3.1節(jié)中可知，行走機(jī)構(gòu)液壓泵的實(shí)際最大流量為340L/min，綜合各種因素，參考油管中允許的流速要求可取流速為5m/s。則行走機(jī)構(gòu)的吸油管內(nèi)徑為 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)·液壓傳動(dòng)》管徑以及焊接接頭管徑標(biāo)準(zhǔn)，最后確定吸油管內(nèi)徑為40mm，外徑為50mm。為了方便，回油管的管徑與吸油管取一樣。油箱處的管接頭可以參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)·液壓傳動(dòng)》選50JB970-77型焊接式直通管接頭。 (3)截割部、機(jī)身、轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)吸油管和回油管的管徑的確定 由2.3.1節(jié)中可知，該機(jī)構(gòu)每個(gè)液壓泵的實(shí)際最大流量為33.75L/min。綜合各種因素，現(xiàn)兩個(gè)泵共用同一個(gè)吸油管。參考油管中允許的流速要求可取流速為5m/s。則該機(jī)構(gòu)的吸油管內(nèi)徑為 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)·液壓傳動(dòng)》管徑以及焊接接頭管徑標(biāo)準(zhǔn)，最后確定吸油管內(nèi)徑為20mm，外徑為28mm。為了方便，回油管的管徑與吸油管取一樣。油箱處的管接頭可以參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)·液壓傳動(dòng)》選28JB970-77型焊接式直通管接頭。 (4)穿孔的密封 油管從箱壁穿過(guò)而進(jìn)入油箱，穿孔處必須要妥為密封。最好是在接口處焊接上高出箱頂20mm的凸臺(tái)，它的作用是防止在維修時(shí)箱頂上的污物落如箱內(nèi)，同時(shí)因?yàn)橛凸苁菑南浔谏现苯油ㄟ^(guò)進(jìn)入油箱的，所以除了密封外，還在接頭上安裝了截止閥以便于油箱外元件的維修[8]。 7. 過(guò)濾器的選擇 過(guò)濾器的功能是過(guò)濾液壓油液中的雜質(zhì)，降低油液污染度，保證液壓系統(tǒng)工作正常。由于液壓系統(tǒng)的各類(lèi)故障絕大多數(shù)是由于