快速液压夯实机液压系统设计与计算.pdf

设备 管理 维 修技 术 E q u i p me n t M a n a g e me n t ＆ Ma i n t e n a n c e T e c h n o l o g y 快 速 液 压 夯 实 机 液 压 系统 设 计 与 计 算 De s i g n a nd Ca l c ul a t i o n o f Hy dr a ul i c S y s t e m o f Hi g h s pe e d Hy dr a u l i c Ta m pe r 司癸 卯， 孟 小净 ， 段智辉 SI Gu i ma o， M ENG Xi a o j i n g ，DUAN Zh i h u 长 安 大 学 道 路 施 工 技 术 与 装 备 教 育 部 重 点 实验 室 ， 陕 西 西 安 7 1 0 0 6 4 Kev Labor a t or y f or Hi ghw a y Cons t r uc t ion Techni que and Equipm ent of M i nist r y of Educa t ion，Chang’ an Uni ver sit y Xi’ an 71 0064，Sh aanxi ，Chi na 【 摘要 1 根 据 液 压夯 实 机 的功 能 ， 对其 液 压 系统 进 行 了设 计 ； 介绍 了该液 压 系 统 的工 作原 理 和 元件 选 型 ， 最 后 对 系 统 的 发热进 行 了验 算 。装 机 试验 表 明 ， 该 液压 系统 能 够 可靠地 工 作于 快 速液 压 夯实 机 之上 。 【 Ab s t r a c t】T h e h y d r a u l i c s y s t e m f o r h y d r a u l i c t a mp e r wa s d e s i g n e d a c c o r d i n g t o I t s f u n c t i o n s ．1 h e wo r k i n g p n n ci ple of hydr aul i c sys t em and com ponent s el ect i on w er e i nt r oduced， and t he check i ng c al cul at i on of heat em l s si on of t he s yst em w as car r ied ou t ． The m achi ne t est s how s t hat t he hydr aul ic s yst em w or k s r el iably on hi gh speed hydr aul i c t am per ． 【 关 键词 】 夯 实机 ； 液 压 系统 ； 设计 ； 计算 【 K e y wo r d s 1 t a mp e r ； h y d r a u l i c s y s t e m； d e s i g n ； c a l c u l a t i o n 中 图 分 类 号 U41 5 ． 5 文 献 标 志 码 B 文 章 编 号 1 0 0 0 0 3 3 X 2 0 1 3 01 - 0 0 9 0 -0 3 0 引 言 快 速 液 压 夯 实机 是 专 为 地 基 补 强压 实 和 松 铺 压 实 处理 而 设计 制 造 的快 速 、 高 效液 压 夯 实设 备 。它 由夯 架 、 夯锤 、 夯 板 、 缓 冲 装置 、 液 压 系统 、 电子 控 制 系统 等组 成 。 其 中 ， 夯 架 起 导 向作 用 ， 夯 锤 与 夯架 的连 接 处均 有 凹槽 ， 夯 锤通 过 凹槽 在 夯 架 内上 下 运 动 ． 以保 证 锤 击 重 心 的 稳 定 - 一 J 。 同时 ． 夯 架 与工 程机 械 的 动臂 相 连 ， 能使 该 装 置 实 现 整 体 升 降 。 1 夯 实 机 液 压 系 统 的 工 作 原 理 本 论 文 所 研 究 的 快 速 液 压 夯 实 机 总 质 量 为 2 0 t ． 锤 重 3 t 。夯 锤 是 工作 装置 ， 与油 缸 的活 塞杆 相 连 夯 实机 的 承 载设 备 采用 Z L 5 0 轮胎 式 装载 机 。 自液压 动 力源 来 的高 压 油通 过 油管 供 给油 缸 ，夯锤 在 重 力和 液压 力 的作 用 下 下 落 ， 对 土壤 进 行夯 实 ， 并 在 液压 缸 的作 用下 实现 快速 的 上 下 往 复 运 动 ， 根 据 不 同 的 作 业 要 求 ， 可 以选 择 不 同 的 下 落 高度 。该 夯 实机 的 液压 系统 由双作 用 活塞 缸 、 蓄 能 器 、 插 装 阀等组 成 ， 相 应 的液 压 系统 原理 如 图 1 所 示 导 阀 圈 1夯 买 机 } 硬压 系 统 的 工 作 腺 理 1 按 下工 作按 钮 后 ． 原 动 机 驱 动泵 工 作 ， 压 力 油经 过 滤器 和单 向阀进 入液 压 缸下 腔 ，活塞 在 高压 油 的推 动 下 向上 运 动 ， 将 夯锤 提 起 ， 与 此 同时 ． 一 部 分压 力油 进 入 蓄 能 器 。 夯 锤 的 上 升 运 动 是 一 个 变 加 速 过 程 ． 由于 该 系 统 上升 速 度 不 大 ， 所 以在 上 升 过程 中 ， 蓄 能 器储 存 油 液 ． 为 下 降过程 变 为辅 助油 源做 准 备 。 2 当 夯锤 运 动 到 某 一 行 程 、 上 升 速 度 刚 好 为0 时 ， 夯 锤 处于 瞬 时静 止状 态 。 电磁 先 导 阀通 电 ， 插装 阀的控 制 RM CM 接 ⋯。 ⋯ 一P 、 4 式 中 液压 源 的输 入 功率 k w ； ， 液压 执行 元件 的输 入功 率 k W 。 由于 夯锤 要 实 现 快 速 下 降， 所 以系统 发热 和 油 液 升 温 可用 下 降时 的情 况 来计 算 _ 4 _ 。 F v 1 4 5 ． 5 k W。泵 的输 入 功 率 为 5 式 中 尸 R 液压 泵 的工 作／ i , 3 MP a ； q 液 压 泵 的 排 量 L mi n ‘ 。 ； 液 压泵 的 总效 率 。 蓄 能器 的输 入 功率 为 Pi x qiX 6 式 中 P i 蓄 能 器 的工作 压 力 MP a ； q 蓄 能 器 的 排 量 L mi n ； 7 7 蓄 能器 的总效 率 。 所 以 系统 总 的输 入功 率 为 1 5 1 ． 6 k W。 系 统 发 热功 率 为 |p f J p i一 6 ． 1 k W。 油 箱 散 热 面 积』 4 o ． 0 6 5 ， ．．为 油 箱 的容 积 ， 1 5 0 0 L ， 代入 数值 得A 8 ． 4 7 i n 。 油 液 的温 升△ _ 二 I ， G为油箱 散热 系数 。 C A 当通 风 很 差时 ，取 c ． O ． 0 0 8 ～ 0 ． 0 0 9 k W IT I ℃ ～ ； 当 通 风 良 好 时 ， 取 C ． 0 ． 0 1 5 ～ 0 ． 0 1 7 5 k W m ℃ ’ ； 用 风 扇 冷 却 时 ， 取 0 ． 0 2 3 k W I n ～ ； 用循 环水 冷却 时 ， 取 C ． 0 ． 1 1 ～ 0 ． 1 7 5 k W m ℃ 一。 其 中C 0 ． 0 1 5 k W m o C ， 则△r厂 - 4 1 ． 8℃。温 升 没 有超 出 允许 范 围， 液 压 系统 中 不需 设置 冷却 器 4 结 语 快 速液 压 夯实 机 的液压 系统 装机 试验 表 明 ．该 液压 系统 能 够可 靠地 工 作于 机器 上 面 。 参考 文 献 『 1 ] 宋永刚． 液压打夯机 [ D] ． 西安 长安 大学， 2 0 ／ 3 ． [ 2 ] 宋建安 ， 赵铁栓． 液压传动 [ M] ． 西安 世界 图书出版公司 ， 2 0 4 ． [ 3 ] 成大先 机械设计手册 液压传 动[ M] ． 第五版 北京 化学工业 出 版 社 ． 2 0 1 0 [ 4 ] 刘利益 ， 张玉花， 付 宁， 等 D5 0 0 工程液压打夯机液压 系统 分析 及改进[ J ] ． 南方农机， 2 0 0 7 3 3 1 3 2 ． 收 稿 日期 2 01 2- 0 6- 2 9 [ 责 任 编 辑 谭 忠 华 ] 上 接 第 8 9 页 坡 时 间 下 的速 度 响 应 进 行仿 真 研 究 提 出 分段 斜 坡一 P I D 控 制 方 式 ， 并 进行 仿真 研 究 分析 ， 得 出以下 结 论 。 1 随 着斜 坡 时 间 的增 加 ， 速 度 波动 减 小 。 2 斜 坡控 制 下 ， 随着 斜 坡 时 间 的增加 ， 第 一 峰值 速 度 出现 时刻 向后 推 迟 3 分 段斜 坡控 制 下 ， 速 度 响应 近乎 线 性 变化 。 4 得 到 分段 斜坡 控 制 下 的6 m mi n 一 摊 铺 速 度 以下 的起 步信 号 函数 关 系式 5 提 出 分段 斜 坡 一 P I D 控 制 ， 可使 起 步 过 程 最 终 速 度 达 到 设定 速度 。 4 结 语 一 般 认 为速 度 的波动 是造 成路 面 施工 中摊 铺 质量 较 差 的重 要 原 因 ， 究 其 原 因 ， 则 是 因为 速度 变化 剧 烈 ， 振 捣 频 率不 能 很好 地跟 随 实时 速度 调 节 ．导致 路 面摊 铺 质 量 下 降。 所 以降低 速 度 波动 也是 提 高路 面摊 铺质 量 的一种 途 径 。 参考 文 献 [ 1 ] 李冰 ， 焦 生杰． 沥青混凝土摊铺机 与施 工技术 [ M ] ． 北京 人 民 交通 出版 社 ， 2 0 0 7． [ 2 ] 焦生杰． 沥青混凝 土摊铺 机液压驱动 行驶与控制 系统研 究 [ D] 西安 长安 大学 ． 2 0 0 2 ． [ 3 ]徐中宁， 焦生杰 沥青混凝土摊铺机作业速度讨论_ J ] 建设机械 技术与 管理 ， 2 0 0 5 1 6 5 6 7 ． [ 4 ] 陶 涛． 关于沥青 混凝土摊 铺机的 选型技 术探 讨 [ J ] ． 工 程与建 设 ， 2 0 0 6 ， 2 0 1 4 9 5 1 ． [ 5 ] 邢科礼 ， 冯 玉， 金侠 杰， 等． 基于A ME S im／ Ma t l a b 的电液伺服控 制系统 的仿真研究 _ _『 ] ． 机床与液压 ， 2 0 0 4 1 0 5 7 5 8 ． 收 稿 日 期 2 01 2- 08 1 2 [ 责 任 编 辑 谭 忠 华 ]