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座人LTY75型全液压摊铺机液压系统设计

发布时间:2021-10-21 15:50:57 阅读: 来源:煤气过滤器厂家

LTY7.5型全液压摊铺机液压系统设计

天津工程机械研究所和石油物探特种车辆制造厂联合开发研制的LTY7.5全液压沥青混凝土摊铺机,采用全液压技术,结构紧凑、操作灵活、安全可靠,可一次完成沥青混凝土的摊铺、捣实和熨平三道工序,形成具有一定密度、一定厚度、宽度和拱度的平整路面,达到路面断面设计的要求。

1 主要技术参数

整机质量(t) 170

标准摊铺宽度(m) 3

最大摊铺宽度(m) 7.5

最大摊铺厚度(mm) 300

最小摊铺厚度(mm) 10

行驶速度(km/h) 0~20

工作速度(m/min) 0~18

料斗容量(t) 120

生产率(t/h) 5000

摊铺路面平整度(mm/m) 3/3

摊铺路面拱度(%) ±3

摊铺路面密实度(%) >90

最小转弯半径(m) 9.7

总长×总宽×总高(mm) 6095×3000×3200

发动机额定功率(kW/r/min) 9.2/2 800

行走液压回路工作压力(MPa) 32

供料液压回路工作压力(MPa) 21

振动、振捣液压回路工作压力(MPa) 12

熨平工作装置液压回路工作压力(MPa) 12

自动调平液压回路工作压力(MPa) 5.0

转向液压回路工作压力(MPa) 6.3

辅助液压回路工作压力(MPa) 12

液压油温(°C) 2 液压系统的设计

LTY7.5全液压摊铺机液压系统具有以下功能:⑴行走驱动;⑵螺旋分料器和刮板供料器驱动;⑶熨平装置的振动和振捣;⑷自动调平液压控制;⑸转向控制;⑹熨平板自动延伸控制;⑺熨平装置的自动升降;⑻料斗翻转和料门开启。

2.1 行走驱动液压系统的设计

行走驱动液压系统(图1)采用双变量调速闭式回路,其优点是:(1)变量具有连续性,调速范围大;(2)泵的工作压力大小取决于马达负载大小,零流量时,无功率损失;(3)安全阀限制输出的扭矩值;(4)换向操纵容易;(5)可采用电子控制。

液压泵采用力士乐A4V56EL1.0LDC101D轴向变量柱塞泵,其额定转速2400r/min,补油泵排量11.4mL/r,补油压力为2.5MPa,电子控制;液压马达选用A6V107HD2FZ20749弯轴变量柱塞马达,液压控制。所选液压泵和马达的特点是结构紧凑,排量大,工作转速和压力高,2013年11月恒压控制灵敏度高,系统传动效率可高达80%以上。

2.1.1 行走驱动功卸力后拧紧油处接头率计算

液压泵流量Q=1/60q0nηv (1)

式中:Q--泵输出流量,m3/s

q0--泵的排量,56×10-6m3/r

n--泵的输入转速,r/min

ηv--泵的容积效率,取0.95

在不考虑管道流量损失的情况下,马达的输入流量Q′=Q;

马达输出功率N=pQ′η (2)

式中:p--马达进口压力,Pa

N--马达输出功率,W

Q′--马达输出流量,m3/s

η--马达总效率,取0.85

将各数值代入式(1)、(2),得:

马达输出功率N=57.88kW

作业工况下,摊铺机所需驱动功率为22.5kW;行驶工况下,在平路以20km/h的速度运行所需功率为56.60kW;以4km/h的速度爬12°的坡度时所需功率为54.39kW。

故所选泵与马达的输出功率均可满足上述三种工况的使用要求。

2.1.2 行走速度计算

马达输出转速n′=60Q′ηv′/q0′ (3)

式中:n′--马达输出转速,r/min

q0′--马达排量,107×10-6m3/r

将式(1)代入式(3),得n′= q0nηvηv′/q0′(4)

将各数值代入式(4)得n′=1133.6r/min

作业工况下行走速度为20m/min时,速比为237.83;运输工况下行走速度为18km/h时,速比为14.26。则作业工况下轮胎转速为4.766r/min,大于设计要求的轮胎转速4.52r/min;运输工况下轮胎转速为79.495r/min,大于设计要求的轮胎转速75.4r/min。

由此可见,在作业和运输两种状态下均可满足摊铺机的最大速度要求。

2.2 供料驱动液压系统的设计

LTY7.5全液压摊铺机供料系统由左、右两套独立的闭式液压回路组成(图2)。液压泵与发动机-分动箱连接在一起,两个液压马达分别连接在链轮箱的两侧。液压马达通过行星减速机,再经过链传动来驱动螺旋分料器和刮板供料器。

供料驱动液压系统采用电子控制,由力士乐A4V56EL1.0LDC2010供料液压变量泵和1QJM32 -1.25Z3供料定量液压马达组成变量系统。液压泵额定转速2400r/min,液压马达排量1 250mL/r。供料驱动功率较大,占发动机功率的60%以上。该系统额定工作压力21MPa,补油压力2.5MPa,补油流量11.4mL/r。

2.2.1 供料驱动功率计算

将上述各值代入式(1)、(2),计算得:

单侧马达输出功率N=27.13kW;

而单侧刮板供料器和螺旋分料器所需功率N ′为26.45kW,所以N大于N′,即在平路摊铺作业时马达输出功率能满足供料使用要求。

2.2.2 供料速度计算

将各数值代入式(4)得:

马达输出转速n′=80.66r/min

设计给定的螺旋分料器转速为80r/min,刮板供料器转速为28.6r/min,链轮箱中螺旋分料器速比为1,刮板供料器速比为1.7,则马达输出转速换算到螺旋分料器上的转速为80.66r/min,刮板供料器转速为47.45r/min,均能满足供料速度要求。

2.3 控制液压系统的设计

LTY7.5全液压摊铺机控制液压系统(图3)包括振动回路、振捣回路、转向回路、料斗翻转回路、料门启闭回路、熨平装置提升回路和熨平装置延伸回路,均采用闭式液压回路。

振动、振捣回路采用单泵驱动,转速可以根据工作条件进行无级调速。振动振捣液压泵选用G5-16-A15f-20-L,振捣马达选用GM5a-10-ABR-20和GM5a-8-ABR-20,振动马达选用GM5a-6-ABR-20,液压泵额定转速2 400r/min, 振动马达额定转速为3 000r/min,振捣马达额定转速为1 500r/min,振动、振捣系统额定工作压力为12MPa。振捣装置由偏心轴驱动,偏心距决定了振捣装置的位移量,完成沥青混凝土的预压实。振动装置采用高速转动的偏心轴产生激振力,完成对沥青混凝土的熨平与压实。振捣次数与摊铺机的前进速度相匹配,每前进5mm振捣一次。

调平回路、转向回路、料斗翻转回路、料门启闭回路、熨平装置升降回路和熨平装置延伸回路共用G5-8-A15F-20-L液压泵,额定工作转速为2 400r/min所以更清洁。

自动调平液压回路用于实现摊铺机液压缸的升降。自动调平传感器沿基准运动时产生控制信号,经过放大器控制调平液压阀组,控制液压缸的升降,保证所要求的摊铺厚度。调平回路由单路稳定分流阀稳定油路供油,由电磁换向阀、调速阀、双向液压锁组成阀组,控制工作速度,保证调平精度。回路工作压力为5.0MPa。

转向液压回路由单路稳定分流阀稳定油路供油,保证转向安全可靠,不受其它负载影响。转向器配有保护装置,保证转向的平稳灵活,转向泵为G5a-5-ABR-20-R,转向器为BZZ1-125,系统额定工作压力6.3MPa。

料斗回路采用一个电磁阀控制,系统额定工作压力为12MPa,料门回路采用两个电磁阀配加双向液压锁,单独控制左右料门,系统额定工作压力为12MPa,熨平装置升降回路采用三位四通电磁阀,控制熨平板提升,再加二位四通电磁阀,控制熨平板下降。系统额定工作压力12MPa。

熨平装置延伸回路由电磁阀、双向液压锁控制熨平装置的伸缩,系统额定工作压力12MPa。

熨平装置马达采用机械连接,确保系同时可根据用户提供的国内、国际标准定做各种实验数据处理软件和实验辅具统两边振动频率一致。

3 液压系统设计中应该注意的问题

3.1 工作负荷增大时,系统要有足够的可靠性

行走系统是左右独立驱动的液压回路,在直线摊铺作业时,可靠性容易保证。但在调整行驶方向、进行弯道摊铺时,两个行走回路的工作压力一个升高、一个降低。如果一条回路压力升高超过系统控制压力时,工作就会不稳定,甚至不工作。因此,设计时要全面考虑使用工况,系统控制压力要有一定的余度。LTY7.5摊铺机系统压力为32MPa,经实地施工考核其性能是可靠的。

3.2 应有高效率的调速、恒速回路

LTY7.5摊铺机要对行走、刮板、螺旋、振捣、振动进行调速控制,对自动调平液压缸进行恒速控制。在进行这些回路控制时,要考虑其对系统产生的热量问题。因为它们是系统重要的热源,绝对不能用简单的节流调速回路。LTY7.5摊铺机采用变量泵-变量马达调速回路,高效率调速阀组成的恒速回路,因而大大减少了系统的发热量。只要各调速、恒速回路设计合理,互相配置协调,摊铺机的负荷在作业循环中就不会有大的波动,就能使摊铺机获得良好的技术经济指标。

3.3 应尽量减少系统的热量,降低液压油温

液压系统中虽然设计了调速、恒速回路,减少了系统发热量,但液压油温度仍可能超过规定限值,因此,应设计冷却回路,使液压泵、液压马达在高容积效率区工作。LTY7.5摊铺机采用了风冷马达冷却回路,在试验中收到了良好的效果。

参 考 文 献

1. LTY7.5全液压摊铺机使用说明书.天津工程机械研究所与石油物探特车厂,1997

2. 全液压摊铺机关键技术研究.机械部天津工程机械研究所,1995

3. 王懋瑶. 液压系统故障判断与排除方法.天津:天津科学技术出版社,1985

4. 雷天觉.液压工程手册.北京:机械工业出版社,1990

5. 熊绍钧.液压设备设计和使用中如何预防气泡油问题.液压与气动,1999(2)

6. 何大钧.液压油的污染控制.北京:科学技术文献出版社,1989

7. 于槐三.摊铺机设计中主要问题的探讨.筑路机械与施工机械化,1996(3)(end)

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