小型裝載機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)元件選型

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摘要：現(xiàn)階段，隨著工程建筑業(yè)以及采礦業(yè)的機(jī)械化的快速發(fā)展，以往建筑隧道、礦井中清理礫石，采用的主要方法是人工清理，在機(jī)械化發(fā)展背景下凸顯其弱點(diǎn)，由于隧道內(nèi)空間的局限性，對(duì)施工機(jī)械的規(guī)格要求比較苛刻，選擇性很強(qiáng)。迫于無(wú)奈選擇人工清理方法，此種方法對(duì)人力、物力、時(shí)間都是很大的浪費(fèi)，給施工自動(dòng)化作業(yè)帶來(lái)了諸多不便。新研發(fā)的隧道施工小型裝載機(jī)面臨著諸多的改進(jìn)，因此，液壓系統(tǒng)在其研究中占有重要的地位。

關(guān)鍵詞：施工隧道；施工機(jī)械；小型裝載機(jī)；重要性

隨著建筑業(yè)和采礦業(yè)的發(fā)展，未來(lái)對(duì)隧道施工的小型裝載機(jī)的需求將不可避免地增加，小型裝載機(jī)的發(fā)展是大勢(shì)所趨。在這個(gè)階段，開發(fā)一種可以在隧道、井下相關(guān)行業(yè)中工作的小型裝載機(jī)是非常重要而緊迫的任務(wù)。液壓系統(tǒng)作為裝載機(jī)的傳輸方式，是小型裝載機(jī)的核心組成部分，必須研究適用于隧道施工的小型裝載機(jī)的液壓系統(tǒng)。本文參考小型裝載機(jī)的設(shè)計(jì)，根據(jù)施工隧道的實(shí)際工作環(huán)境和條件，設(shè)計(jì)了適合隧道施工的小型裝載機(jī)在液壓系統(tǒng)下的液壓系統(tǒng)。

1擬定液壓原理圖選型

小型裝載機(jī)被利用于施工隧道工作中，它的優(yōu)勢(shì)在于其體積、靈活度方面的優(yōu)勢(shì)，其結(jié)構(gòu)尺寸成為設(shè)計(jì)的主要方向和重點(diǎn)，小型裝載機(jī)需要在狹窄的隧道施工環(huán)境中完成一系列的動(dòng)作，其中，最重要的部件液壓系統(tǒng)。小型裝載機(jī)在工作中的動(dòng)作步驟如下：將鏟斗插入隧道空間的碎石中，鏟斗向后轉(zhuǎn)，圓柱體在鏟斗里的某個(gè)高度抬起碎石，然后，通過(guò)小托移動(dòng)地址系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到規(guī)定的高度和貨物位置，重復(fù)上述的操作。由于裝載的材料是破碎的石頭，工作期間的撞擊負(fù)荷相對(duì)較大。行動(dòng)主要是液壓系統(tǒng)的替代移動(dòng)，工作環(huán)境正在建造隧道。在相對(duì)環(huán)境中，本項(xiàng)設(shè)計(jì)的隧道托運(yùn)人液壓系統(tǒng)必須達(dá)到以下7個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：（1）由于移動(dòng)應(yīng)與機(jī)動(dòng)臂液壓系統(tǒng)和鏟子液壓系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行，以避免工作過(guò)程中油路之間的干擾，因此，油路上的移動(dòng)可以與液壓系統(tǒng)分開和獨(dú)立，從移動(dòng)臂和鏟子。在貨運(yùn)機(jī)的小體積上，使用了一個(gè)雙齒輪泵向兩個(gè)潛水液壓回路提供油。（2）由于油路液壓系統(tǒng)的可靠性很高，而且在裝貨過(guò)程中其裝載量差別很大，并伴有沖擊，因此，應(yīng)保護(hù)其不受損害；每個(gè)振動(dòng)液壓回路可包含排氣閥以保護(hù)液壓系統(tǒng)和液壓元件，防止超載或其他事故。（3）從貨運(yùn)作業(yè)中可以看出，在小型裝載機(jī)的貨運(yùn)作業(yè)過(guò)程中，這兩個(gè)圓柱體的移動(dòng)方式相同，否則，它們可能會(huì)發(fā)生安全事故，載荷的變化可能會(huì)影響圓柱體。同步需要在移動(dòng)臂液壓電路上安裝分離器和收集閥。（4）動(dòng)臂的鏟子和圓柱體應(yīng)伸展，發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)旋轉(zhuǎn)，停下來(lái)?？梢酝ㄟ^(guò)安裝三維電磁開關(guān)閥門和用鐵鍬和鐵鍬堵，如果從油箱到圓柱體的液壓管發(fā)生變化或出現(xiàn)故障，圓柱體必須有一個(gè)封閉功能，以避免發(fā)生事故，保證安全性。因此，在臂和鏟子的液壓電路上安裝了液壓鎖，以確定圓柱體的位置。（5）為了防止液壓電路中的液壓油在小型建筑隧道裝貨機(jī)停止工作時(shí)返回液壓泵，在液壓通道上需要一個(gè)單向閥門。（6）隧道工程中小型裝載機(jī)器的運(yùn)行需要在隧道工程期間保持穩(wěn)定。因此，每個(gè)液壓回路都使用一個(gè)單向流閥來(lái)阻擋液壓回路，因此，回路會(huì)產(chǎn)生背部壓力，承受負(fù)荷的變化，并達(dá)到避免突如其來(lái)的推進(jìn)并穩(wěn)定負(fù)荷。（7）易于安裝、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、維護(hù)和維護(hù)。鑒于上述情況，圖1顯示了小型裝載機(jī)的液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

2液壓系統(tǒng)參數(shù)分析

2.1小型裝載機(jī)參數(shù)

小型裝載機(jī)液壓系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)與小型裝載機(jī)有關(guān)，根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)外小型裝載機(jī)參數(shù)的匯編，加上中小型托運(yùn)人在隧道建設(shè)中的實(shí)際工作條件。小型裝載機(jī)的主要參數(shù)見表1。

2.2裝載化所受外載荷計(jì)算

隧道建設(shè)：當(dāng)一個(gè)小型裝載機(jī)清理隧道中的石頭時(shí)，其耐久性包括對(duì)增加插入的耐性和對(duì)鏟斗的耐久性。有許多因素影響對(duì)插入的抵抗力和對(duì)上升的抵抗力，如鏟斗的結(jié)構(gòu)、高度、種類和材料類型，準(zhǔn)確估計(jì)插入強(qiáng)度和挖掘強(qiáng)度是不現(xiàn)實(shí)的，只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)計(jì)算。（1）插入上升電阻。當(dāng)鏟斗插入碎石堆時(shí)，該鏟斗內(nèi)受到物質(zhì)反應(yīng)力。插入強(qiáng)度包括鏟斗前端和兩面墻邊緣的強(qiáng)度；對(duì)鏟斗底部、側(cè)墻內(nèi)表面和材料之間摩擦的抵抗力；對(duì)鏟斗外部表面和材料之間摩擦的抵抗力。這些阻力與下列因素有關(guān)：引力高度、材料類型、引力中所含鏟斗的深度以及鏟斗的結(jié)構(gòu)形狀。（2）鏟斗阻力矩。為了便于研究設(shè)計(jì)，隧道施工用小型裝載機(jī)工作裝置鏟斗的基本參數(shù)如下：后斗壁長(zhǎng)度是指后斗壁上緣至與斗底交點(diǎn)的距離為539mm；斗底長(zhǎng)度是指鏟斗刃口到鏟斗和臂架鉸鏈點(diǎn)的距離為674mm；擋板高度為58mm，鏟斗圓弧半徑為R；為179mm，鏟斗與吊桿鉸鏈點(diǎn)hb的高度為53mm。

3小型裝載機(jī)液壓系統(tǒng)參數(shù)分析

3.1作業(yè)裝置液壓系統(tǒng)

在液壓系統(tǒng)工作的情況下，其壓力的選擇與小型裝載機(jī)整個(gè)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性有關(guān)。請(qǐng)參考機(jī)械液壓系統(tǒng)負(fù)荷的壓力調(diào)整值，并考慮小型裝載機(jī)的實(shí)際工作條件，因?yàn)樾⌒脱b載機(jī)的負(fù)荷不太大，所以，這符合小型裝載機(jī)，所以本系統(tǒng)的施工隧道施工隧道小型裝載機(jī)液壓工作裝置的工作壓力初步選擇在4.5MPa。

3.2行走液壓系

根據(jù)以上計(jì)算，選用ZMl1-1200型液壓馬達(dá)，其參數(shù)如下：（1）額定扭矩1830N.m；（2）尖峰壓力22MPa；（3）額定壓力16MPa；（4）理論排量1200mL/r。

4工作泵、電機(jī)和液壓元件的設(shè)計(jì)選型

（1）工作泵位移的計(jì)算和選擇：根據(jù)對(duì)小型裝載機(jī)操作程序的分析，液壓泵的流量大于鏟斗液壓缸、液壓升降缸和移動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)所需的液壓流量，即油泵的實(shí)際最大輸出通量大于小型裝載機(jī)工作時(shí)所需的最大通量，因此，選擇符合設(shè)計(jì)要求。（2）發(fā)動(dòng)機(jī)選擇：檢查相關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)樣品，并在分析后從Y2系列中選擇防爆發(fā)動(dòng)機(jī)。具體型號(hào)是Y2-160M-4發(fā)動(dòng)機(jī)效率高，節(jié)能，安全可靠運(yùn)行。性能參數(shù)是：速度1460r/min，額定功率11kW。（3）閥門部件的選擇：液壓閥的選擇主要依據(jù)液壓系統(tǒng)的壓力和流量。根據(jù)前面的計(jì)算，在小型裝載機(jī)液壓系統(tǒng)中選擇液壓閥。具體如下：2個(gè)額定流量（60L/min）、額定壓力21(MPA)S20A220單向閥；2個(gè)額定流量（50L/min）、額定壓力35(MPA)S20A220雙向液壓鎖；4個(gè)額定流量（50L/min）、額定壓力21(MPA)LDF-B10速閥；4個(gè)額定流量（50L/min）、額定壓力20(MPA)D1VWC三位四通電磁換向閥；2個(gè)額定流量（50L/min）、額定壓力7-21(MPA)YF-B10H雙向液壓鎖。

5結(jié)語(yǔ)

根據(jù)隧道下小型裝載機(jī)的實(shí)際工作情況，對(duì)小型裝載機(jī)的液壓系統(tǒng)進(jìn)行分析，最后，確定小型裝載機(jī)的整個(gè)液壓系統(tǒng)，并提供液壓系統(tǒng)的示意圖。選擇和計(jì)算主要的液壓元件，如液壓泵、發(fā)動(dòng)機(jī)、鏟斗等。同時(shí)，整個(gè)小型裝載機(jī)液壓系統(tǒng)的液壓閥是按照液壓閥選擇規(guī)則選定的。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉銀丁,戚鵬偉,王雷.基于FluidSIM的裝載機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及分析[J].裝備制造技術(shù),2018(5).

作者：李光明 單位：柳工常州機(jī)械有限公司