机械5

摘要 中国江河湖泊众多，海岸线长，航运历来是交通运输的重要方式，因此中国疏浚业对于挖泥船工作性能的要求日益增长，不仅要求生产率高，而且对于特定的工作环境，对于挖泥船也有特殊的性能要求，比如港珠澳大桥所用抓斗式挖泥船，就有自动平挖的功能要求。为了实现挖泥船疏浚航道、挖泥清污的功能，液压控驱动控制系统则是必须有的。 本文通过对各种挖泥船的学习和分析，依据抓斗挖泥船施工运行功能和操控要求，设计出了一种50立方抓斗式挖泥船抓斗液压驱动控制系统，该系统能实现抓斗的开闭，以及抓斗各种工位下的起升与下降，以及可靠制动，并具有缓冲措施；能实现回转台左右旋回以及起重臂的变幅运动；具有单独的液压马达与卷筒制动回路。起升、回转以及变幅回路均采用闭式液压系统，执行元件都选用液压马达。 本设计考虑了抓斗式挖泥船工作过程中的各种工况，根据其工作要求，通过设计计算完成系统的设计选型。 关键词：抓斗式挖泥船；液压驱动控制，闭式液压系统。 目录 摘要I ABSTRACT II 1绪论1 1.1挖泥船的发展现状及其前景1 1.1.1挖泥船的应用1 1.1.2挖泥船的分类2 1.2本文主要内容和结构5 2液压系统设计6 2.1工况分析及功能要求6 2.2液压系统的主要设计参数6 2.4制定系统原理图7 2.4.1起升机构与回转机构液压原理图设计7 2.4.2变幅机构液压原理图的设计8 2.4.3液压马达与卷动制动回路的设计9 2.4.4油源部分10 2.4.5整体系统原理图10 2.5选择的液压系统类型12 2.6调压方式的选择12 2.7顺序动作的选择13 2.8调速方式的选择13 2.9执行元件的选择13 3液压系统设计计算及元件选型14 3.1起升回路的设计计算14 3.2回转回路的设计计算17 3.3变幅回路的设计计算19 3.3补油回路的设计计算22 3.4选择联轴器型号23 3.5液压控制阀的选型24 3.6液压辅件的计算及选型28 3.7油箱设计33 3.8液压控制装置的设计36 3.9液压泵的安装形式36 4系统性能验算38 4.1液压系统压力损失验算38 4.2系统温升的验算40 5集成块设计43 5.1块体结构43 5.2集成块结构尺寸的确定43 5.2.1抓斗起升回路集成块设计43 5.2.2抓斗开闭及液压马达制动集成块设计46 6结束语48 6.1总结48 6.2展望48 6.3心得体会48 参考文献50 致谢51 本文所设计的是50立方抓斗式挖泥船抓斗液压驱动控制系统。通过液压系统的设计，完成对系统的各个零部件的选用和设计，并对系统进行相关验算。主要内容如下： 第一章绪论。主要说明了选题的目的和意义以及翻车机的发展现状和前景。 第二章液压系统的方案确定。介绍了本次设计的技术要求和相应的技术方案，并依此确定系统的的原理图，并介绍了液压系统工作原理。 第三章液压系统设计。详细的介绍了系统的设计过程和其中的一些计算，并为系统选择或设计所需元器件。 第四章集成块的设计计算。确定需要集成的液压元件，并完成集成块的设计。 第五章系统的性能验算。对系统的压力损失和温升进行验算，验算系统是否满足要求。 第六章结束语。主要对本次设计作出总结以及展望。 2液压系统设计 2.1工况分析及功能要求 抓斗式挖泥船是利用旋转式挖泥机的吊杆及钢索来悬挂泥斗；在抓斗本身重量的作用下，放入海底抓取泥土。然后开动斗索绞车，吊斗索即通过吊杆顶端的滑轮，将抓斗关闭，升起，再转动挖泥机到预定点（或泥驳）将泥卸掉。挖泥机又转回挖掘地点，进行挖泥，如此循环作业。抓斗式挖泥船主要用于挖取粘土、淤泥、孵石、宜抓取细砂、粉砂。 工况条件 工作环境：水温10℃～45℃； 抗风等级蒲式7级； 波浪高度1.5m～2.0m； 航区：港珠澳遮蔽海区作业，沿海调遣及港口作业。 挖泥船主体工作装置的如图1.3所示，因此其功能为 （1）由液压马达控制实现抓斗的开闭动作，挖取淤泥，如果系统加入平挖控制箱（里面是精密的集成器）则能实现自动平挖功能。 （2）液压马达控制卷筒将抓斗升起到指定工作行程位置，液压马达抱紧制动，实现抓斗在空中的停留。 （3）由液压马达实现回转台的左右转动到指定位置时，液压马达控制卷筒转动实现抓斗降落，并在稳定后开启抓斗放下挖取的淤泥。 2.2液压系统的主要设计参数 确定系统主要参数的目的是为了拟订系统原理图以及选择或设计液压元件提供依据。这些参数主要是系统工作压力、液压执行元件的工作压力和流量、负载力等。确定主要参数的依据是液压执行元件的负载和速度；可供元件的种类、质量和价格。 技术指标: （1）抓斗； （2）最大提升力280t； （3）提升速度0～60m/mi
n； （4）最大作业半径24m； （5）回转台半径8m； （6）下方速度0～70m/mi
n； （7）旋回速度0～1.0rpm； （8）主机功率4800Ps ； （9）开闭钢缆行程28.2m； （10）开闭钢缆的长度63.5m； （11）臂架角度60°～70°； （12）挖深75m。 2.3设计的基本内容 根据上述性能要求，本次设计将完成以下设计内容： （1）液压系统型式、控制原理及其详细设计计算，要求满足上述技术参数； （2）液压系统总回路图制图，各液压元器件的计算选型； （3）液压系统性能验算； （4）液压系统主要非标元器件的设计、计算与制图； （5）液压系统阀块的设计及制图； （6）液压系统液压泵站油箱的设计、计算及制图。 2.4制定系统原理图 拟定液压系统原理图是整个设计工作中最重要的步骤，对系统的性能以及设计方案的经济性与合理性具有决定性地影响，它能清楚地表示出各元件之间的关系、动作原理、操纵和控制方式等。拟定液压系统原理图的一般方法是，根据各执行机构动作和性能要求先分别选择和拟定基本回路，然后将各个基本回路组合成一个完整的系统。 2.4.1起升机构与回转机构液压原理图设计 起升机构作为抓斗升降的机构，具有以下特点：（1）方向控制（起升/下降）。（2）能在起升和下降阶段保持一定的压力。（3）能在行程范围内随时停机制动，即能可靠制动。（4）必须限制放下重物的速度，以防止重物在重力作用下快速坠落。 回转机构能够实现回转台的左右旋回，且限制回转速度，使其具有可靠制动。 因为此系统要求的功率很大，则将起升下降阶段与回转阶段分时工作，且利用插装阀控制油路使起升液压泵与回转液压泵同时为同一回路提供液压油来进行工作。