《绿篱机液压系统方案设计7700字（论文）》

绿篱机液压系统方案设计1绪论 11.1选题背景 11.2国内外绿篱机发展现状概述 11.2.1国外绿篱机的发展现状概述： 11.2.2国内绿篱机的发展现状概述： 11.3液压传动技术 21.3.1液压传动技术的概述 21.3.2液压传动在绿篱机等园林修剪设备上的应用 31.4本文研究目的和研究内容以及理论实际应用价值 31.4.1本文研究目的和研究内容 31.4.2本文研究的实际和理论价值 32绿篱机液压系统整体方案设计 42.1绿篱机液压系统的基本结构分析 42.2绿篱机的工作原理 42.3绿篱机液压系统的设计要求 52.4本章小结 53绿篱机液压系统各个分油路的设计 63.1绿篱机伸缩机构的液压回路设计 63.2绿篱机变幅机构的液压回路设计 63.3绿篱机修剪机构的液压回路设计 73.4修剪刀具液压系统设计 73.5绿篱机回转机构的液压回路设计 83.3本章小结 84液压系统中相关液压元件的选型 94.1换向阀的选择 94.1过滤器的选择 94.3安全阀的选择 94.4本章小结 95绿篱机的液压系统原理图 105.1绿篱机的液压系统原理图及工作情况表 105.2本章小结 111绪论1.1选题背景我国自上世纪八十年代开始建设高速公路以来，虽然仅仅三十余年，但是高速公路建设速度和总里程数已位列世界前茅，随之而来则是庞大的道路绿化带的维护。目前我国高速公路的绿化带很多还是以人工修建或使用手持式绿篱机修建，这种方式既浪费劳动力又具有一定的危险性。因此车载式大型绿篱机开始广泛应用于高速公路的绿化带修剪。液压系统对于这种大型绿篱机有着十分重要的作用。液压系统体积小、工作平稳、易调节、方便自动化工作以及生产制造和使用都很方便的优点，十分适合绿篱机的工作环境和工作特点。1.2国内外绿篱机发展现状概述1.2.1国外绿篱机的发展现状概述：国外对于绿篱机的技术发展最早是起于20世纪初,最初主要采用纯手动的剪切式;到了20世纪50年代后随着我国城市绿化的不断增加,仅仅简单地手动进行绿篱的修剪已经根本无法满足绿篱的修剪要求,于是相关的城市园林绿化设备也开始迅猛地发展。从20世纪70年代开始,国外的许多发达国家因为高速发展的道路修建工程而导致的大量道路两旁的绿篱修剪工作，对相关的绿篱机进行了大量的研究和开发，研制出了车载悬挂式和臂架悬挂式两种大型的绿篱修剪机。其中车载悬挂式的工作原理就是把绿篱机的来回切割装置和传送装置进行了紧密的结合，让修剪机可以对不同的高度、不同平面的绿篱进行修剪，这种的绿篱机特别适合对工作量较大、长度较长的绿篱进行修剪。而臂架悬挂式绿篱修剪机就是把绿篱机的切割设备安装到一个液压起重臂上，通过液压系统来控制调整工作设备的工作位置，可以满足大部分绿篱的修剪要求。西方国家在绿篱机方面发展了很长的时间拥有成熟且前沿的技术，其绿篱修剪行业对于绿篱机具有完整的生产研发链，具有许多的先进技术。1.2.2国内绿篱机的发展现状概述：我国的大型绿篱机等园林绿化机械出现的较晚，到上世纪年代末期才开始有部分企业开始引进国外的先进相关设备，并于90年代初进入快速发展阶段。由于高速公路大规模建设，导致道路两旁的绿篱修剪需求也越来越高。因此在需求的不断增加下，车载式绿篱修剪机等大型园林机械发展迅速。在这种情况之下，国内也开始出现了生产车载式绿篱修剪机的公司。但是，通过在实际的工作情况在也发现了这些车载式绿篱机存在有成本高、结构笨重、可靠性差等缺点。从目前来看，国内大型车载式绿篱机在生产和研究方面与西方的发达国家相比有着十分巨大的差距，不管是功能上还是设备在的多样性上面都有着许多的不足，各个方面都还处于刚刚起步的阶段，1.3液压传动技术1.3.1液压传动技术的概述液压传动技术起源于18世纪，它的理论核心是静压传动原理，是利用液体来进行力的传递。相对于机械传动，液压传动的传动比更高而且结构也相对简单，因此，液压传动开始取代机械传动在工业上的一些应用。经过数百年的发展，液压传动技术小型化和微型化、智能化、多元化等方面取得了巨大的发展，使它进一步取代机械传动的传统的传动方法，成为了众多领域的重要工具之一。与其他的比如机械传动相比，液压传动拥有许多特有的优点：（1）、液压传动的元器件相对来说体积较小，在相同的体积下可以安装更多的元器件，可以获得更高的功率（2）、液压传动系统的质量比较小，因此系统在工作的时候振动会比较小，在高速运行的时候更加的便于操作。（3）、因为液压系统的元器件基本已经实现了标准化生产，因此液压系统在设计和后期维护的时候都可以很快的找到相关系列的元器件，能节省大量的时间和精力。液压技术经过了这么多年的发展，虽然有很多的优势，但是也还是要很多的不足之处：（1）、液压传动虽然传动比很高，但是由于采用的是液体作为传动介质，而液体在流动过程中会因为与管道的摩擦等原因出现能量的丢失从而导致系统的传动效率降低，而且这种损失是不确定的，这种能量损失的不确定直接导致传动比的不确定，因此液压系统不能应用于对传动精度要求很高系统中（2）、液压系统的液压油的情况直接影响了液压系统的工作性能作，而在不同的温度下液压油的工作情况不同，因此液压传动在工作中的温度变化不能太大。（3）、液压系统在工作中有造成泄露的可能性，有可能会对环境造成污染。（4）、液压传动的元器件造价相对于机械传动来说价格更高。但从总体来说，液压传动虽然还有很多的不足之处，但是瑕不掩瑜，与它的优势比起来，这些不足之处在技术进步的情况下都是有可能会被改进的。1.3.2液压传动在绿篱机等园林修剪设备上的应用液压技术在经历了这么多年的发展后，液压传动技术已经开始趋于成熟，由于其小型化、操作简单的优点十分适合园林修剪设备，因此液压传动技术开始渐渐的被应用在园林绿化设备中。现在，液压传动更多地与其他技术相结合，有效的扩大了园林绿化设备的应用范围，如液压技术与控制技术相结合，更是促进了相关园林绿化设备的发展。随着液压技术的不断发展，液压技术会越来越多地应用在园林绿化设备上。1.4本文研究目的和研究内容以及理论实际应用价值1.4.1本文研究目的和研究内容本文主要研究对象为车载式绿篱机的液压系统，用于改善我国现阶段绿篱设备功能单一、效率低下、存在安全隐患等一系列问题。目前我国的道路建设正是飞速发展的高峰时期，道路的建设导致道路两旁的绿篱带越来越多，对这些绿篱进行修剪的工作也越来越繁重，目前我国道路两旁的绿篱很多还是用人工修建或使用手持式绿篱机修建，这种修剪方式不仅浪费劳动力而且还具有一定的危险性。因此车载式大型绿篱机应用于道路两旁的的绿篱修剪是发展的必然趋势。本文主要是对车载式绿篱机液压系统进行设计，主要从以下几个方面展开研究：（1）、对车载式绿篱机的基本结构以及工作原理进行了解和分析。（2）、根据车载式绿篱机的功能要求对其液压系统进行设计1.4.2本文研究的实际和理论价值本文主要是对车载式绿篱机液压系统进行设计。车载式绿篱机能代替我国公路的绿化带以人工修剪或使用手持式绿篱机修剪这种既浪费劳动力又具有一定的危险性的修剪方式。它能提高绿篱修剪工作的工作效率提高修剪工作的安全性。车载式绿篱机主要是靠液压系统调节来进行修剪工作，因此一个好的液压系统不仅能够提升绿篱机的工作性能还能降低修剪工作的难度。2绿篱机液压系统整体方案设计2.1绿篱机液压系统的基本结构分析绿篱机主要由三部分组成，分别是回转机构、工作臂和修剪刀具，这三部分的动作都是用液压系统驱动来完成的，因此绿篱机的液压系统也可以分为回转液压系统、工作臂液压系统和修剪刀具液压系统这三大部分。图1绿篱机的基本结构Fig.1Basicstructureofhedgetrimmer在绿篱机的这三大液压系统中，工作臂液压系统又可以分为三小部分，分别是变幅机构液压系统、伸缩机构液压系统、修剪机构液压系统，而回转液压系统和刀具液压系统则分别是两个单独的液压系统。因此在绿篱机液压系统中可以分出五大分油路，分别是绿篱机伸缩机构的液压分油路、绿篱机变幅机构的液压分油路、绿篱机修剪机构的液压分油路、绿篱机回转机构的液压分油路和绿篱机修剪刀具的液压分油路。这五大回路组成了绿篱机液压系统的总原理图。从这五个分油路图可以分析出车载式绿篱机所涉及的动作主要有五个，分别是：回转机构的来回转动、变幅机构的上下摆动、伸缩机构的前后伸缩、修剪机构的来回摆动、修剪刀具的快速旋转，为了保证绿篱机的良好运行，这五个动作相互之间不能干涉，而且不用同时运行，只需要一个一个的运行就可以。按照这些要求，我们可以使用串并联多路阀来将该液压回路的各个分油路进行连接。串并联多路阀的特点是它的换向阀进油口是串联的，但是回油路是并联的，因此整个油路图中只能有一个换向阀进行工作，能够满足绿篱机液压系统的工作要求。串并联多路阀如下图所示：图2串并联多路阀Fig.2Seriesandparallelmulti-wayvalve2.2绿篱机的工作原理绿篱机的工作原理主要是：（1）启动回转机构液压系统，通过回转机构的转动来调整工作臂的左右旋转；（2）当回转机构旋转好位置之后，启动变幅机构液压系统，通过调整液压缸的伸缩来调整工作臂的上下摆动从而使修剪刀具能达到相应的修剪高度；（3）当修剪刀具到达了相应修剪高度之后，启动伸缩机构液压系统，同样通过调整液压缸的伸缩使工作装置可以靠拢到修剪区域；（4）当工作装置靠拢了修剪区域之后，启动修剪机构液压系统，通过调整液压缸的伸缩来调整修剪刀具的修剪角度，以便于修剪刀具可以对绿篱的各个角度进行修剪；（5）调整好所有的位置之后，启动修剪刀具液压系统，使修剪刀具的刀片开始转动从而开始对绿篱进行修剪工作。2.3绿篱机液压系统的设计要求绿篱机作为一种园林修剪机器，其主要功能是对道路两旁的绿篱进行修剪，因为需要完成的动作较多，如不同高度、宽度绿篱的修剪、中央隔离带的修剪，有着许多的工作状态的变换。而且由于是按照规定修剪绿篱因此对于绿篱机的液压系统设计要求主要有以下几点：1．绿篱机的各个工作油路能不同时运行且不互相干涉。2．绿篱机的工作臂的工作姿态转换要方便迅速3．要保证良好的稳定性和密封性，防止油液泄露造成污染2.4小结本章分析了绿篱机的基本结构，确定了绿篱机液压回路的整体结构并由此确定的各个结构的相关作用，分析了绿篱机的基本工作原理。确定了绿篱机液压系统的设计要求。3绿篱机液压系统各个分油路的设计3.1绿篱机伸缩机构的液压回路设计伸缩机构的主要工作原理就是通过伸缩运动来使修剪刀具可以靠拢绿篱，这个动作主要是依靠伸缩机构液压系统中液压缸的运动来完成。伸缩机构液压分油路是属于工作臂液压系统的油路之一，它需要调整工作装置与要修剪绿篱之间的距离，在调整好了距离之后还要求能够保证伸缩臂的稳定。因此伸缩液压回路中需要加入平衡装置来对伸缩臂进行稳定。为在此伸缩机构分油路中，外负载不大，因此我们选择使用机构简单、成本低的双向液压锁来作为平衡装置。伸缩机构在运动时难免会出现向下伸缩的情况，这个时候由于伸缩杆本身存在有自重伸缩杆会在自重的作用下加速下降，这种情况下就会导致液压系统的供油跟不上，导致液压缸的进油腔失去压力，从而导致双向液压锁闭合使伸缩杆停止运动，而由于此时还处于供油状态，液压锁回在油箱的供油之下重新打开使伸缩杆继续工作，这样会导致伸缩杆的整个运动出现振动，时间长了会对液压元器件产生损失，使其降低使用寿命。为了避免这种情况出现，我们在液压缸和双向液压锁之间加入单向节流阀，通过节流阀来调整伸缩杆的下降速度，以此来避免上述情况的发生，减少整个液压系统在工作时产生的振动，减少元器件的磨损，提高元器件的使用寿命。伸缩结构液压回路如下：图3伸缩机构的液压回路Fig.3Hydrauliccircuitofthetelescopicmechanism该液压回路的工作情况表如下所示：表1伸缩机构工作情况表Table1Workingconditionoftelescopicmechanism3.2绿篱机变幅机构的液压回路设计绿篱机的变幅机构主要工作原理是通过调整液压系统中液压缸的运动来调整绿篱机的机械臂的上下摆动。变幅机构在控制机械臂上升和下降的过程中会受到一定程度的反向负载，为了防止液压杠随着反向负载移动导致变幅机构不稳定因此需要在变幅机构中加入平衡装置来避免这种情况的发生。常用的平衡装置主要有液压锁和平衡阀这两种。因为变幅机构是支撑着机械臂来工作的，在工作时承受的压力较大，因此，若是使用液压锁作为该液压系统的平衡装置，当换向阀处于中位的时候，由于此时液压杆所承受的自重较大，可能会造成液压锁的工作腔在短时间失去工作压力，而随着供油的继续，工作腔的压力又会重新上升使单向阀继续工作。长久以此，会对系统造成比较大的振动降低液压元件的使用寿命。而平衡阀则是通过打开其内部的顺序阀连通液压缸和油箱来进行工作的，因此并不会产生振动来对液压元件造成损失。同时为了调整变幅机构上下摆动的速度，在液压系统中加入单向节流阀来调整其运动速度。综上所述，在此系统在选用平衡阀来作为平衡装置。变幅机构液压系统如下图所示：图4变幅机构液压系统油路图Fig.4Oilcircuitdiagramofhydraulicsystemofluffingmechanism变幅机构回路的工作情况表如下所示：表2变幅机构工作情况表Table2Workingstatusofluffingmechanism3.3绿篱机修剪机构的液压回路设计绿篱机的修剪机构液压系统主要是用于控制刀盘方向，其工作原理是通过液压缸的伸缩来控制修剪刀具刀盘的方向，其液压系统的工作原理和伸缩机构的液压系统工作原理相同。因此不用再进行单独的设计，其油路图与伸缩机构一样，如图所示，图5修剪机构液压系统油路图Fig.5Oilcircuitdiagramofthehydraulicsystemofthetrimmingmechanism修剪回路的工作情况表如下所示：表3修剪机构工作情况表Table3Workingconditionofpruningmechanism3.4修剪刀具液压系统设计修剪刀具液压系统的工作原理是通过液压泵来驱动刀片高速转动从而对绿篱进行修剪，其油路图中的执行元件为刀具马达，因为该油路图除了使刀具马达转动之外并不需要做出其他动作所以除了增加单向节流阀来保证系统安全之外并不需要其他的控制回路，因此修剪刀具液压油路图如下图所示图6修剪刀具液压系统油路图Fig.6Oilcircuitdiagramofthehydraulicsystemofthetrimmer刀具系统液压回路工作情况表如下所示：表4刀具系统工作情况表Table4Workingconditionoftoolsystem3.5绿篱机回转机构的液压回路设计回转机构用于实现绿篱机工作臂的整体旋转，其工作原理是通过液压回路驱动回转马达转动来实现绿篱机整个工作臂的旋转。在正常的反转回路中有回转回路和回转缓冲回路，当换向阀处于中位时，回路供油停止，这时候由于惯性作用，工作臂会有一个继续向前运动的力，这时候会导致系统出油口的压力大于进油口的要了，此时在缓冲回路中的限压阀在压力的作用下被打开油路接通，使油路的压力逐渐减少，让回转马达的运动的停止得到缓冲。其中单向节流阀和油箱的作用是为了防止在缓冲过程中，油路出现吸空的现象而设置的。当油路中的压力不足以再打开缓冲回路中的限压阀的时候，此时出油口的压力还是大于进油口的压力，若不调节的话，有可能会导致回转机构进行反转，从而使机械臂产生振动，影响绿篱机的工作安全。因此在回转回路中还需要加入防反转回路来保证液压系统的安全运行。防反转回路的工作原理是，缓冲回路并不能完全平衡两边油路的压力，此时出油口的油液先从节流阀流过，因为节流阀具有节流减压的作用，这样会导致防反转阀的上下压力不一样，从而使阀芯上移，使两边油路接通从而起到平衡两边压力的作用，反转系统反转。因此绿篱机的回转系统分油路中包括有回转回路、回转缓冲回路和防反转回路三部分。回转系统的液压回路如下所示：图7回转机构液压系统油路图Fig.7Oilcircuitdiagramofhydraulicsystemofslewingmechanism回转机构液压回路工作情况表如下所示：表5回转机构工作情况表Table5Workingconditionofslewingmechanism3.3小结本章给出了车载式绿篱机液压系统的设计要求，并根据这些要求和绿篱机各个部分的工作要求工作原理对其各个分油路进行了设计。并对各个分油路的工作情况进行了分析。4液压系统中相关液压元件的选型4.1换向阀的选择换向阀根据功能不同分为许多种，在本液压系统中，我们选择三位四通电磁Y型换向阀作为液压系统的换向阀。原因如下，Y型换向阀的A、B、T三腔互通直接连接油箱，可以对液压系统进行保压，能使液压缸平稳运行。而且由于整个系统中多个油路存在有双向液压锁，当换向阀处于中位时，Y型换向阀不会影响液压锁的正常工作，因此选用Y换向型阀。如其结构下图所示，图8三位四通Y型电磁换向阀Fig.8Three-positionfour-wayY-typesolenoiddirectionalvalve4.1回油过滤器的选择过滤器的作用是为了防止液压回路和油箱之中进入杂质，过滤器按照安装位置的不同分为两种，一钟是吸油过滤器，一种是回油过滤器。由于回油过滤器的精度要高于吸油过滤器，因此对于回油过滤器应选择带旁通阀的过滤器。下图所示图9带旁通阀的过滤器Fig.9Filterwithbypassvalv4.3安全阀的选择在此液压系统选择溢流阀作为安全阀，溢流阀主要分为先导式溢流阀和直动式溢流阀两种，其中直动式溢流阀一般只能应用于低压小流量的工况下，当系统压力较高时就要使用先导式溢流阀。绿篱机的液压系统属于中低压系统，为了安全起见故选用先导式溢流阀，如下图所示，图10先导式溢流阀Fig.10Pilot-operatedreliefvalve4.4小结本章主要对绿篱机液压系统中的工作情况做了一些分析，并通过这些分析确定了相关液压元器件的型号。5绿篱机的液压系统原理图5.1绿篱机的液压系统原理图及工作情况表通过第三章的液压系统分油路设计和第四章中液压系统相关元器件的选择，可以得出绿篱机的液压系统原理图如下图所示，图11绿篱机的液压原理图Fig.11Hydraulicschematicdiagramofhedgetrimmer由图九可得其工作状态表如下：表6绿篱机液压系统工作情况表Table6Workingconditionofthehydraulicsystemofthehedgetrimmer5.2小结本章主要通过对前面几章所设计的各个分油路进行了分析总结确定了绿篱机液压系统的总原理图，并通过总原理图确定了绿篱机液压系统的工作情况表。6总结车载式绿篱机在液压系统的驱动下，可以完成大部分公路两旁绿化区域的修剪要求，这种设计提高了绿篱修剪工作的作业效率，缩短了修剪工作的工作时间。本文在分析了国内外绿篱机的现状和发展趋势后，在了解了绿篱机的工作原理和基本结构之后对绿篱机的液压系统做了相关设计。本文工作总结如下：1、在前期的准备阶段通过