声频振动钻机液压系统设计与研究
液压钻机的液压系统设计_毕业设计 精品
摘要水平定向钻机铺管技术是目前应用最广泛的非开挖铺管技术之一,可用于穿越道路、河流、建筑物等障碍物铺设管线,具有快速、高效、不破坏环境及影响交通等突出优点。
在当今中国基础设施建设如火如荼的大环境下,拥有广泛的市场前景。
目前,对比与国外先进的水平定向钻机研发水平,我国的钻机研发还处于一个比较落后的水平,因此加快水平定向钻机的研发工作具有明显的社会意义和经济意义。
钻机的液压系统直接负责整机的控制和传动系统,直接影响到系统的各项性能指标,是钻机的关键技术。
本文叙述了水平定向钻机液压系统设计过程。
首先,比较详尽地描述了水平定向钻机的工作原理、各项性能指标、设计参数、结构组成,同时分析了各机构的工况和负载情况,为下一步液压系统的设计提供设计依据。
然后根据前面分析的结果,对液压系统进行设计,并合理选择各子系统的液压元件,最后,进行液压系统的性能验算。
本文设计的液压系统可以使发动机-液压系统的性能达到较好的状态,发动机功率利用率、液压系统传动效率以及钻机的作业效率也比较高。
关键词:水平定向钻机;液压系统设计;液压元件选择;性能验算AbstractHorizontal Directional Drill pipe laying technology is currently the most widely used technique for trenchless pipe-laying can be used across the roads, rivers, buildings, obstacles such as laying pipelines, with a fast, efficient, without damaging the environment and highlight the advantages of traffic. Infrastructure construction in China today in full swing environment, have broad market prospects. At present, the comparison with foreign advanced level of research and development of horizontal directional drilling, drilling rig in China is still in a backward R & D levels, accelerate research and development of horizontal directional drilling has obvious social significance and economic significance.Drilling machine hydraulic system is directly responsible for the control and transmission system, directly affect the system performance is the key technology of drilling rig. This paper describes the design of the hydraulic system of horizontal directional drilling process. First, more detailed description of the horizontal directional cobalt machine works, the performance indicators, design parameters, structure, and analyzes the various agencies working conditions and load conditions, for the next design of the hydraulic system design basis. Then the previous results of the analysis of the hydraulic system design, and a reasonable choice of hydraulic components of each subsystem, and finally, checking the performance of the hydraulic system. This design allows the hydraulic system of the engine - hydraulic system's performance to good condition, engine power utilization, rig hydraulic system transmission efficiency and higher operating efficiency.Key words: horizontal directional drilling; hydraulic system design; hydraulic component selection; performance calculation目录摘要 (I)Abstract ...................................................................................................................................... I I 1. 绪论 (1)1. 1水平定向钻进铺管技术简介 (1)1. 1. 1非开挖技术简介 (1)1. 1. 2水平定向钻进铺管技术简介 (1)1. 2国内外水平定向钻机研发现状和发展 (2)1. 2. 1国外水平定向钻机的研发现状 (2)1. 2. 2国内HDD现状 (2)1. 3水平定向钻机液压系统 (3)1. 3. 1水平定向钻机液压系统简介 (3)1. 3. 2钻机液压系统的发展现状和趋势 (4)1. 4课题背景及论文主要工作内容 (4)1. 4. 1课题背景及来源 (4)1. 4. 2论文主要内容及各章安排 (5)2. 钻机结构及液压系统工况分析 (6)2. 1水平定向钻机的工作原理 (6)2. 1. 1水平定向钻进铺管过程 (6)2. 1. 2钻孔钻进原理 (7)2. 2水平定向钻机的结构特点 (8)2. 2. 1钻机的主要设计参数 (8)2. 2. 2钻机结构的主要组成部分 (10)2. 3钻机液压系统工况分析 (11)2. 3. 1钻杆旋转工况分析 (11)2. 3. 2动力头进退工况分析 (12)2. 3. 3钻具夹紧及拧卸回路工况分析 (13)2. 3. 4履带行走系统工况分析 (14)2. 3. 5支腿支撑回路工况分析 (14)2. 4本章小结 (14)3. 钻机液压系统设计 (17)3.1液压系统的构成和工作原理 (17)3. 2发动机选型和计算 (18)3. 3各液压子系统设计及液压元件选择 (20)3. 3. 1动力头回转系统设计及液压元件选择 (20)3. 3. 2动力头推拉系统设计及液压元件选择 (22)3. 3. 3 泥浆系统设计及液压元件选择 (23)3. 3. 4其他液压元件的选择 (23)4. 液压系统的性能验算 (26)4. 1液压系统压力损失 (26)4. 2液压系统的发热温升计算 (26)4. 2. 1计算液压系统的发热功率 (26)4. 2. 2 计算液压系统的散热功率 (28)4. 2. 3计算油箱散热量 (29)4. 3 计算液压系统冲击力 (30)5. 总结与展望 (32)5. 1研究总结 (32)5. 2研究展望 (32)参考文献 (35)致谢 (37)附录 (38)附录一、液压系统常见故障分析与排除 (38)1 液压系统故障诊断和排除 (38)2 液压元件故障诊断和排除 (43)附录二、译文 (50)1. 绪论1. 1水平定向钻进铺管技术简介1. 1. 1非开挖技术简介非开挖铺管技术是一种新型铺管技术,与传统的开挖作业相比,具有快速、高效、不破坏环境及绿化和不干扰。
TGSD-50型声频振动取样钻机的研制
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Absr c t a t:S nc d lig c rn s ar ltv l e e p o ain tc i e frd iln n a p ig a p iai n i h il so o i r ln o ig i ea iey n w x l rto e hnqu o rli g a d s m ln p lc to n t e fed f i
沫或 空气 ) 冲洗 孔底 、 带 钻 屑 、 却 钻 头 和保 护 孔 携 冷
壁, 冲洗 液在 冲洗孔底 的同时 , 将土 壤 内需要检 测 也 的物 质稀 释 , 使测量 数据 低 于实际值 , 致 从严 格意 义
利用 机械 或液压 油 缸 的静 压 力 钻进 取 样 , 由于 受 给 进力 的限 制 , 般 取 样 深 度较 浅 。 18 一 9 7年 , 一 台 第 为美 国环保 总局 设 计 生 产 的 G o rb epo e土 壤 钻 机 问
世, 该钻 机采 用 油 缸 静 压 +低 频 振 动力 ( 动 频 率 振 < 0H ) 5 z 的钻 进方 式 , 于土壤 环境 勘查 , 用 最深 钻深
s n c d i i g c t g rg a o tte s u t r e in,man tc nc l a a tr n h e t r s o i r l o n i b u h t cu e d sg ln i r i e h ia r mee sa d t e fau e . p Ke r s GS 一5 o i r l g c r g rg s i a r tu tr e in;tc n c l aa t r o l n i n n a a d y wo d :T D 0 s n c d i i o i i ;o cl t ;sr cu e d s ln n lo g e h ia r me e ;s i e v r me tl n p o
YZJ13型全液压振动压路机液压液压系统设计
YZJ13型全液压振动压路机液压液压系统设计YZJ13型全液压振动压路机是一种专用于压实土壤、沥青混合料及砾石等材料的工程机械设备。
其液压系统设计是为了实现高效、稳定的工作性能和可靠的工作安全而进行的。
以下将对YZJ13型全液压振动压路机的液压系统设计进行详细介绍。
一、液压系统的基本原理1.液压系统采用异常闭路系统,通过主泵将液体压力转换成机械能。
液压泵将液体从低压区域吸入,通过油泵内部的机械装置转换成高压区域的压力,然后将液体送入系统中的工作装置中,实现工作装置的运动。
2.液压系统中的液压油具有传递能量、润滑、密封等多种功能,可以承受各种工况下的高压、高温和高速。
3.液压系统中采用液压控制阀来控制液压油的流量,通过改变液压控制阀的开启程度,可以实现对工作装置的调整和控制。
二、液压系统的组成及设计要点1.液压泵2.液压控制阀液压控制阀是液压系统中的核心部件,起到控制流量和压力的作用。
在YZJ13型全液压振动压路机中,液压系统采用多路换向阀、溢流阀、调节阀等多种控制元件组成。
3.液压缸液压缸是液压系统中的执行元件,将液压油的能量转换成机械能,实现工作装置的运动。
4.液压油箱液压油箱是液压系统中的储油装置,具有冷却、滤油、沉淀等功能,确保液压油的质量和性能。
5.油液回路液压系统中的油液回路是通过液压控制阀控制液压油的流向,将压力油送入液压缸中实现工作装置的运动,完成压路机的压实工作。
三、液压系统的优势和特点1.高效性:液压系统具有较高的工作效率和压路机的工作速度,能够快速完成压实任务。
2.稳定性:液压系统的压力和流量可以根据工况的需求进行调整和控制,保证压路机的稳定工作。
3.可靠性:液压系统的控制元件采用优质的材料和先进的制造工艺,具有较高的可靠性和使用寿命。
4.安全性:液压系统具有过载保护功能,当系统压力超过设定值时可以自动切断供油,避免系统损坏和事故发生。
综上所述,YZJ13型全液压振动压路机的液压系统设计是为了满足高效、稳定、可靠和安全的工作要求而进行的。
超声振动钻削装置结构设计研究.docx
超声振动钻削装置结构设计研究1引言本文所涉及的超声振动钻削机构的设计,采用现代设计方法和理念,即系统化设计方法来建立机构的总体布局和设计各主要部件并在现代制造工程设计方法下获得最佳原理方案。
钻削机床一般是指以实现钻孔加工为主的机床,所具有的运动相对其它机床来说比较简单,最主要的特点是在工件固定不动的情况下刀具做旋转和进给运动来实现加工,随着传动部件的发展和改进,钻削的加工质量和效率都有所提高,得到最广泛应用的是立式钻床和摇臂钻床。
立式钻床的主轴转速和进给量具有较大的变化范围,这使得其可以加工的材料范围也比较广泛,摇臂钻床是针对于立式钻床改进得到的,其主轴箱可在摇臂上左右移动,更加扩大了机床的可加工范围。
结合立式钻床和摇臂钻床的结构有点,进行下一步关于本文装置的设计。
2超声振动钻削机床结构原理分析通过对典型钻削机床结构的了解和深入分析,同时考虑超声振动的独特加工原理所带来的对机床结构的变革,在机构设计理论的基础上,开展超声振动钻削机床的设计的讨论,在机床的运动精度和结构合理性基础上,进行主体结构的原理性分析。
钻削加工虽然从机床运动角度来说相对于其它加工方法较简单,但是钻削加工因其所使用刀具即钻头的结构复杂性,注定了钻削加工原理的复杂性,而这种钻削原理决定了在设计钻削加工机床时要求钻头轴向与工件平面的垂直度保持性以及振动的快速消除等。
超声振动的原理主要是依赖超声波的高频振动转化为机械振动从而实现加工的,而在传统加工原理中振动被认为是对机构不利的,如何有效地利用超声波振动而又保持机构的稳定性是设计机床时需要主要考虑的问题,所以引入了振动加工使得机床的振动抑制和利用面临着考验。
在钻削原理和超声振动原理的综合分析下,结合钻削机床固有的特点,同时考虑机构的工艺可能性,结构简单性,易于制造和装配,操作方便等因素用来指导机构的总体设计。
3超声振动钻削系统的总体设计由上面钻削原理,超声振动原理和钻削机构运动原理,确定本文所要设计的超声振动钻削机构所应该满足的要求和设计要点如下:结构简单且灵活性强以适应实验的多样性和便于改进,装配和布局合理,影响工件加工的参数有较大变化范围,便于检测系统的安装和测试,部件装配的稳定性和能量传递的完整性,主轴垂直度保持几个方面。
液压低频振动钻削系统的设计
中 图分 类 号 : G 6 T 69 文献标识码 : A 文 章编 号 :6 15 7 ( 00 0 -4 1 4 17 -4 0 2 1 )40 3 - 0
Ke r s r i g i r t n d l n y wo d :d i n ;v b ai r l g;h d a i lw fe u n y o u eemi ain l o i i y r u c o r q e c ;tr e d t r n t l q o
孔加 工是 金属切 削加 工 中常用 的加工 工艺 , 其金属 切 除量约 占切 削加工 总量 的三 分之 一. 目前 孑 的加 L 工 方法很 多 , 中应 用最广 、 其 生产 实用 性最强 的是 麻花 钻 的钻 削加 工. 由于 对装 备 及 其零 部 件 的性 能 和质 量 的要求越 来越 高 , 特殊性 能 的工程结 构材料 被广 泛应 用 , 铝镁 合 金 、 合 金 、 维增 强 复 合材 料 、 如 钛 纤 工程 陶瓷等. 孔加工 中存 在 的切削力 大 、 钻 温升快 、 刀具磨 损 严重 、 断屑 和排 屑 困难 等 问题 进 一 步 凸显 , 传统 钻 削 加工几乎 无 法解决 这些 问题 . 探求一 种适应 材料 性 能参 数且 满足 产 品质 量 不 断提 高要 求 的钻削 加 工方
21 0 0年 7月
液 压 低频 振 动 钻 削 系统 的设 计
陈学 永 , 尊荣 陈 ( 建农林 大 学机 电_ 程 学院 , 建 福 州 3 0 0 ) 福 T - 福 5 0 2
摘要 : 介绍 了振动钻削机械系统扭矩检测系统的设计及构造 , 并利用该系统对 若干典 型材料进行振 动钻削试验. 结果表
液压钻机的液压系统设计_毕业设计精品
液压钻机的液压系统设计_毕业设计精品液压钻机是一种利用液压能量进行工作的设备,液压系统设计对于液压钻机的性能和工作效率具有重要影响。
液压钻机的液压系统设计需要考虑以下几个方面:液压系统的工作原理、系统的组成部分、控制方式、液压元件的选型和系统参数的计算与估算等。
首先,液压钻机液压系统的工作原理是通过液压泵将液压油压力传递给液压马达或液压缸,从而产生的力和运动。
液压泵通过驱动机械将机械能转化为液压能,并提供所需的流体压力。
液压马达或液压缸则通过液压油的流动将液压能转化为机械能,从而实现工作。
液压钻机液压系统的组成部分一般包括液压泵、液压马达或液压缸、液压控制阀、油箱、管路和配件等。
液压泵用于提供流体压力,液压马达或液压缸用于转化液压能为机械能,液压控制阀用于控制流体进出液压马达或液压缸,油箱用于储存液压油,管路和配件用于连接和配合各个部分。
液压钻机液压系统的控制方式可以分为手动控制和自动控制两种。
手动控制方式需要操作人员手动控制液压控制阀的开关,从而实现液压机件的启动、停止和控制。
自动控制方式则通过电气控制系统或其他控制装置,根据设定的程序或信号控制液压系统的工作状态和运动。
液压钻机液压系统中的液压元件选型需要根据工作条件和要求,选择合适的液压泵、控制阀、油缸和油管等。
根据所需的流量和压力,选择适当类型和规格的液压泵;根据工作负荷和速度,选择合适的液压马达或液压缸;根据工作方式和控制要求,选择合适的液压控制阀;根据工作环境和特殊要求,选择适当的油管和配件。
液压钻机液压系统参数的计算与估算是设计过程中的重要环节。
通过对钻机工作负荷、速度、压力等因素的分析和估算,计算出液压系统的流量、压力、功率以及油箱容积等参数。
同时,还需要考虑液压系统的稳定性和可靠性,通过合理的设计和计算,确保系统能够满足实际工作需求。
综上所述,液压钻机的液压系统设计是一个涉及多个方面的复杂任务,需要综合考虑液压系统的工作原理、组成部分、控制方式、液压元件的选型和系统参数的计算估算等因素。
液压系统中的振动与噪声控制研究
液压系统中的振动与噪声控制研究液压系统是一种广泛应用于机械设备和工业制造中的动力传动系统。
然而,液压系统在运行过程中产生的振动与噪声常常会对设备性能、工作环境和使用者的健康造成不利影响。
因此,针对液压系统中的振动与噪声进行有效的控制研究显得尤为重要。
液压系统中的振动与噪声主要来源于以下几个方面:压油泵、执行元件、系统管路以及负载。
首先,压油泵的不稳定工作会引发液压系统的振动与噪声问题。
其次,执行元件,如液压缸和电磁阀,在运动过程中也会产生振动与噪声。
此外,系统管路的谐振和流体在管道中运动时的压力波动也是振动与噪声的源头。
最后,负载对液压系统的振动与噪声也会产生重要影响。
为了控制液压系统的振动与噪声,研究人员提出了多种方法和技术。
首先,采用合适的液压元件可以降低振动与噪声产生的可能性。
例如,选择高质量的液压缸和电磁阀,可以减少其在运动过程中的振动与噪声。
此外,合理设计的系统管路能够减轻压力波动和谐振引起的振动与噪声。
其次,通过减小工作压力和流量,可以降低液压系统整体的振动与噪声水平。
这一方法相对简单,但也直接有效。
另外,在设计阶段就考虑液压系统的减振和隔振措施,如采用弹性元件和吸振材料,以减少振动与噪声的传播。
最后,适当安装吸音材料或隔音罩能够有效地降低液压系统产生的噪声。
此外,振动与噪声控制的研究还可以结合传统控制技术,如PID控制、自适应控制以及模糊控制等。
通过监测振动与噪声信号,采集相关数据,并利用控制算法对液压系统进行实时调整,可以有效控制振动与噪声的产生。
这种方法不仅可以提高液压系统的工作性能,还能减少对环境和使用者的干扰。
除了上述技术方法,液压系统中的振动与噪声控制研究还需要关注以下问题:首先,振动与噪声的测试和分析方法是研究的基础。
通过合适的测试手段和仪器设备,可以对液压系统中振动与噪声进行准确测量和分析,以实现有效的控制。
其次,评价和标准化对于液压系统中振动与噪声控制的研究也至关重要。
声频振动钻机及其液压系统的设计
优点 ; 同时介绍 了声频振动钻机 液压 系统 的工作原理和各油路系统。 关键词 : 声频振动钻机 ; 液压系统 ; 负载敏感 ; 向阀 换 中图分类号 :64 5 P 3 . 文献标 识码 : A 文章编号 :62— 4 8 20 )7— 04一 3 17 7 2 (0 7 0 0 4 O
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2 2 声 频振 动原 理 .
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声频振动原理如 图 1 所示 , 它利用偏心块 的高 速运动 , 产生高频(5 20H ) 10— 0 z 振动, 然后引起钻 杆振动, 使钻杆周围的土壤液化, 另外振动作用还把 土粒从钻具的侧面移开 , 降低钻具与孔壁的摩擦阻
Ab t a t nr d c o sma e o o i e o a c rl n b u h r cp e n d a tg s o a i g w t a i o a sr c :I to u t n i d n s nc r s n n e d l g a o t e p n il ,a d a v a e .C mp rn i t d t n i i i t i n hr i l d l,i p e e t h g f c e c i r l t r s n s ih e in y,sf t d ce i i t.Op r t n rn i l f h y r u i p e s r y tm d e c i i aey a rd b l y n i e ai a p cp e o e h d a l r s u e s se a a h ol ol i t c n l e s se a e as eal d i y tm r o d ti . n l e
毕业设计(论文)-YZJ13型全液压振动压路机液压液压系统设计
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Байду номын сангаас
Abstract
Vibratory roller is the use of its own gravity and vibration compaction of various building and road construction materials. In the process of highway construction, vibratory roller is the most suitable for compaction of various kinds of non cohesive soil, crushed stone, crushed stone mixture and asphalt concrete. At present, the domestic vibratory roller is mainly based on the medium and small tonnage and mechanical transmission mode, and the full hydraulic vibratory roller with good performance mainly depends on import. The reason in this situation is due to hydraulic roller hydraulic system of complex structure and various hydraulic components processing complex, to completely change this situation in the research of the existing roller hydraulic system, developed the fine structure of the full hydraulic roller hydraulic system. In this paper, on the basis of theoretical analysis and calculation, completed the design of YZJ13 type hydraulic system of vibratory roller, the innovation in the scheme, structure and design method: using hydraulic transmission scheme, realize the vibration and turned to the three basic functions of the 3 independent hydraulic circuits, compared with mechanical the transmission has more advantages in the compaction effect, climbing ability, quality distribution, operation control and overall layout. Steering articulated frame structure using articulated steering scheme, small turning radius, good maneuverability, and the wheel track overlap, low center of gravity, the driver vision. At the same time, the mechanism of the transfer case were calculated with the structure design, in order to reduce the volume of the transfer gear tooth surface hardness of 60HRC gear and double row roller bearing. Keywords: Vibrating roller ; Design ; Hydraulic system ; Transfer case
钻机液压系统设计
钻机液压系统设计第一篇:钻机液压系统设计钻机液压系统设计1概述目前,随着非开挖施工技术的日益成熟,作为非开挖施工主要设备的水平定向钻机也得到了突飞猛进的发展。
液压系统以它体积小、重量轻、结构紧凑、动力便于传递、力量大等特点,在水平定向钻机中得到了广泛的应用。
钻机液压系统的液压元件以及各回路的性能对钻机的整体性能起着决定性的作用。
2钻机液压系统在大吨位的钻机中,采用液压系统驱动显示出了巨大的优越性,它使产品的结构变得简单,体积大大缩小。
全液压水平定向钻机的液压系统包括:动力头回转液压系统、动力头推进或回拖液压系统、夹持卸扣器液压系统、履带行走液压系统、钻臂升降液压系统、钻机支腿液压系统、驾驶室平移液压系统、吊车液压系统、泥浆泵马达液压系统。
在设计液压系统时,以满足性能和使用要求而又没有多余元件为最佳。
下边我们就分别探讨一下钻机各部分液压系统的工作原理。
动力头回转液压系统动力头回转液压系统,一般由一对规格相同但转向正好相反的低速大扭矩液压马达组成,液压马达带有减速机以便增大扭矩力,两液压马达之间设有一块可使两马达实现串、并联作用的电液动换向阀。
液压系统图见图一。
图一动力头回转液压系统首先,从液压泵站来的液压油的压力和流量要和各液压元件相匹配,液压系统的压力不能超过任何一个液压元件的额定工作压力,否则要用减压阀进行减压。
选择换向阀时要注意,换向阀的通径要满足液压马达到达最大设计转速时对液压油流量的需要。
当电液换向阀4的左边电磁铁带点且换向阀3不带电时,电磁铁将阀4的左边阀芯位置推到中间,来自系统的液压油经过阀4到达马达1的左边,另一路则经过换向阀3到达马达2的右边,推动马达1、2作方向相反的转动,此时主轴正转。
马达1的回油经过换向阀3与马达2的回油会合,经换向阀4流回油箱。
这时两马达并联,转速低,但扭矩最大。
当电液换向阀4的左边电磁铁和换向阀3同时带电时,阀3的右边阀芯被推到左边位置接通,液压油经过马达1、阀3到达马达2的右边,推动两马达转动,主轴正转。
液压系统振动原因分析及措施
液压系统振动原因分析及措施
一、原因
1. 液压油吸入管道的阻力过大
液压泵在工作时,如果液压油吸入管道的阻力过大,此时,液压油来不及充满泵的吸油腔,造成吸油腔内局部真空,形成负压.如果这个压力恰好达到了油的空气分离压力时,原来溶解在油液内的空气便会大量析出,形成游离状态的气泡.随着泵的动转,这种带有气泡的油液转入高压区,此时气泡由于受到高压而缩小,破裂和消失,形成很高的局部高频压力冲击。
2.回转体的不平衡
在实际应用中,电机大都通过联轴节驱动液压泵工作,要使这些回转体做到完全的动平衡是非常困难的,如果不平衡力太大,就会在回转时产生较大的转轴的弯曲振动而产生噪声。
3.安装不当
液压系统常因安装上存在问题,而引起振动和噪声。
如系统管道支承不良及基础的缺陷或液压泵与电机轴不同心,以及联轴节松动,这些都会引起较大的振动和噪声。
二、措施方法
1.防止管道内紊流和旋流的产生
在对液压系统管路进行设计时,管道截面应尽量避免突然扩大或收缩;如采用弯管,其曲率半径应为管道直径五倍以上,这些措施都可有效的防止管路内紊流和旋流的产生。
动力单元元件主要用于给执行元件提供能量,主要为液压泵,其所输出的液体经过一定的控制调节装置(各种液压阀)达执行元件后可以供执行元件完成一定的动作,如液压缸的伸缩或者是液压马达的转动!
2.合理设计油箱。
防止液压阀产生空穴现象液压阀的空穴现象的产生,主要作到使泵的吸油阻力尽量减小。
常用的措施包括,采用直径较大的吸油管,大容量的吸油滤器,同时要避免滤油器堵塞;泵的吸油高度应尽量变小。
3.泵的吸油管接头密封要严,防止吸入空气;。
液压系统振动噪声与系统设计
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工程机械液压振动系统的参数优化研究
工程机械液压振动系统的参数优化研究随着工程机械的不断发展和应用,液压振动系统的参数优化研究越来越重要。
液压振动系统是采用液压传动原理来实现振动装置的工作,其参数优化对于提高振动装置的工作效率和安全性具有重要意义。
一、液压振动系统的结构和工作原理液压振动系统通常由液压泵、液压马达、阀组、积压阀等组成。
其工作原理是通过液压泵将液压油送入液压马达,产生旋转力矩驱动振动装置工作。
在液压振动系统中,参数的优化设计是确保振动装置正常工作的重要保障。
二、液压振动系统参数的优化设计1. 驱动力与负载匹配液压振动系统的驱动力需要与工作负载匹配,过大或过小的驱动力都会导致振动装置的工作效率下降。
因此,通过合理的驱动力和负载的匹配,可以提高振动装置的工作效率。
2. 液压泵的选择液压泵是液压振动系统的核心部件,其性能直接影响到系统的工作效率。
在参数优化设计中,应考虑液压泵的流量、压力、转速等因素,选择合适的液压泵,以确保振动装置的正常工作。
3. 液压马达的设计液压马达是将液压能转化为机械能的装置,其参数优化设计对于提高振动装置的工作效率至关重要。
在液压马达的设计中,应考虑转速、扭矩、容量等因素,以满足振动装置的工作要求。
4. 阀组的配置阀组是液压振动系统中控制液压油流向的关键部件,其合理的配置可以提高系统的工作效率。
在参数优化设计中,应考虑阀组的流量、压力、开启时间等因素,以确保液压油流向的准确控制。
5. 积压阀的作用积压阀在液压振动系统中起到保护作用,能够防止超负荷工作时的破坏。
参数优化设计中,应考虑积压阀的压力、开启时间等因素,以确保系统在负荷过大时能够及时停止工作。
三、液压振动系统参数优化的研究方向1. 传感器的应用通过在液压振动系统中增加传感器,实时监测系统的工作状态,可以实现对参数的自适应调节和优化。
传感器的应用可以提高系统的自动化程度,减少人为干预和避免错误操作。
2. 液压振动系统的仿真模拟利用计算机仿真技术,对液压振动系统进行模拟和优化,可以节约时间和成本,并能够更加全面地了解系统的工作情况。
液压系统振动和噪音与系统设计
液压系统振动和噪音与系统设计摘要:在液压系统进行工作时会产生一定的振动和噪音,并且这种现象是无法躲避的,近年来,我国在液压技术方面向着高速、高压、大功率的发展路线不断前行,但液压系统所产生的噪音也越来越严重。
是阻碍液压技术不断进步的障碍,而大于70dB的声音就变成噪音,会让人产生不舒服的心情,甚至使人心烦意乱。
噪音污染,也因此走进人们的视线中。
因此,本文通过对液压噪音和振动进行研究讨论,对降低液压系统所产生的振动和噪音,提高液压系统性能有着重要的影响。
关键词:液压系统;振动和噪音;系统设计引言目前,液压系统这一技术在民用领域有着了大量的运用,而且在船舶和潜艇上也得到了广泛的应用。
而这时,液压系统所产生的振动和噪音成为了一个普遍存在的难题,同时是一个无法消除的现象。
并且由于液压系统向高压、高速、大功率的发展路线前行,液压系统所产生振动与噪音所造成的影响越来越明显。
噪音不但影响工作人员的身体与内心,而且还造成系统无法正常工作与使用年限变短,并在在系统严重状况下还会造成系统无法正常进行工作。
所以,本文通过讨论液压系统产生振动噪音的原理和解决方案,对其进行长期正常工作和系统性能的提高具有重要意义。
1.液压系统的结构与工作原理图1显示了一个典型的液压阀系统。
在凸轮的底圈和挺杆缸相互连接时,柱塞上的油压和回力弹簧的弹性使挺杆接近凸轮,凸轮与挺杆之间没有间隙,阀门关闭。
发动机的曲轴驱动凸轮轴运行,凸轮运行到上升段,直缸在凸轮压力的作用向下运动,使凸轮缸内高压腔的油压升高,并利用高压腔中的油柱进行力与运动的传递工作。
在高压空腔油压和回程弹簧的弹性力的和大于其气门弹簧的力时,由直缸与柱塞套构成的液压系统作为凸轮与阀之间的中间部分,作传递运动与力的工作,并将柱塞套筒成形。
阀门随着挺杆向下移动。
阀座后,气门弹簧弹性就不能在作用在柱塞套中,凸轮高压腔的油压与回弹簧的弹性力强压使柱塞和柱塞套同时向上靠近凸轮,使挺杆的升力降到零。
超声振动钻削装置结构设计研究
超声振动钻削装置结构设计研究振动转换系统是超声振动钻削装置的核心部分,其作用是将电能转换成机械振动。
常见的振动转换系统包括压电陶瓷和磁驱动振动器。
其中,压电陶瓷振动器具有体积小、响应速度快等优点,但输出功率较小;磁驱动振动器则具有功率大、稳定性好等优点,但体积较大。
根据具体应用需求选择合适的振动转换系统。
钻头系统是超声振动钻削装置的钻削工具,主要由钻头和导向系统组成。
钻头的选材应考虑到工件及材料的特性,常见的钻头材料有硬质合金、陶瓷和多晶金刚石等。
导向系统的设计应保证钻头能够准确地进入工件并保持稳定。
同时,为了提高钻削效率,可以设计多刃钻头或切削液供给系统。
夹持系统是将工件固定在钻削装置上的装置,其结构设计应依据工件的尺寸和形状来确定。
常见的夹持系统包括夹具和夹持机构。
夹具设计应保证工件能够牢固固定,并且不会对工件造成损伤。
夹持机构的设计则需要考虑到操作的方便性和安全性。
控制系统是超声振动钻削装置的重要组成部分,主要用于控制振动转换系统的频率和振幅。
通过改变频率和振幅,可以实现对钻削过程的精确控制。
同时,控制系统还需要对钻削过程进行监测和调节,以保证钻削的效果和质量。
在超声振动钻削装置的结构设计中,还需要考虑装置的稳定性和可靠性。
选择合适的材料和工艺,进行结构强度的计算和分析,以确保装置在钻削过程中不会发生失效和故障。
综上所述,超声振动钻削装置的结构设计是一个综合性的工程问题。
在设计过程中需要充分考虑振动转换系统、钻头系统、夹持系统和控制系统等多个方面的要求,以实现高效、精确和稳定的钻削过程。
工程机械液压系统设计及改进研究
工程机械液压系统设计及改进研究1. 引言1.1 背景介绍随着工程机械的发展和应用领域的不断拓展,液压系统在工程机械中的重要性日益凸显。
目前在工程机械液压系统设计中,仍然存在一些问题,如系统效率不高、响应速度慢、容易泄漏等。
本研究旨在对工程机械液压系统设计进行深入探讨和改进,通过优化设计和改进方案,提高液压系统的性能和稳定性。
通过实验验证和设计优化,进一步完善液压系统在工程机械中的应用,并为工程机械的发展提供技术支持。
通过这一研究,我们可以更好地认识工程机械液压系统的设计原理和存在问题,为未来的工程机械液压系统设计和改进提供参考和借鉴。
1.2 研究意义工程机械液压系统是一种常见的动力传递系统,广泛应用于各种工程机械设备中。
液压系统的设计和改进对于提高工程机械的性能和效率具有重要意义。
本文旨在对工程机械液压系统的设计及改进进行研究,从而优化系统性能,提高工程机械的工作效率和可靠性。
液压系统设计的合理性直接影响到工程机械的运行稳定性和效率。
通过研究液压系统的设计原理,可以更好地了解系统的工作机理,从而有效地解决系统中存在的问题。
针对现有液压系统设计中存在的问题,本文将探讨一些可能的改进方案,并通过实验验证其效果。
通过设计优化,进一步提升系统的性能和可靠性。
本文的研究将为工程机械液压系统的设计和改进提供一些有益的参考和方向,有助于提高工程机械设备的性能和效率。
通过对液压系统设计及改进的研究,还可以为相关领域的进一步研究提供一定的参考和借鉴。
通过本文的探讨,希望能够为工程机械液压系统的优化提供一些新的思路和方法,为工程机械产业的发展做出更大的贡献。
2. 正文2.1 液压系统设计原理液压系统设计原理是工程机械液压系统设计的基础。
在液压系统中,液压传动是通过液体传递动力的一种方式,它利用液体在封闭的管路中传递压力和动力。
液压系统的设计原理主要包括以下几个方面:1. 液压液体的选择:液压系统中常用的液压液体有液态矿物油、合成液压油等。
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2012年12月第40卷第23期机床与液压MACHINE TOOL &HYDRAULICS Dec.2012Vol.40No.23DOI :10.3969/j.issn.1001-3881.2012.23.020收稿日期:2011-12-19基金项目:国家自然科学基金青年基金资助项目(51004086);教育部高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20100022120003);中央高校基本业务费资助项目(2011YYL119)作者简介:王瑜(1979—),男,博士,讲师,主要从事钻探与钻井装备、液压技术方面的研究。
E -mail :wangyu203@ 。
声频振动钻机液压系统设计与研究王瑜1,2,刘宝林1,2,周琴1,2,胡远彪1,2,吴浩3(1.中国地质大学(北京)工程技术学院,北京100083;2.国土资源部深部地质钻探技术重点实验室,北京100083;3.中国煤田地质总局第二勘探局,河北涿州072750)摘要:声频振动钻进技术是一种新型、高效的沉积层钻进技术。
基于虚拟样机技术设计了声频振动钻机总体设计方案,在此基础上开发了液压驱动系统,并对该系统的基本结构、工作原理进行详细分析。
制造了该钻机的实物样机,对钻机液压系统进行现场测试,为声频振动钻进技术与声频振动设备的开发提供了参考。
关键词:声频振动钻机;液压系统中图分类号:TH137.7文献标识码:A文章编号:1001-3881(2012)23-076-4Design and Study for Hydraulic System of Sonic Vibration DrillerWANG Yu 1,2,LIU Baolin 1,2,ZHOU Qin 1,2,HU Yuanbiao 1,2,WU Hao 3(1.School of Engineering and Technology ,China University of Geosciences ,Beijing 100083,China ;2.Key Laboratory on Deep Geodrilling Technology of the Ministry of Land and Resources ,Beijing 100083,China ;3.The Second Exploration Bureau ,CNACG ,Zhuozhou Hebei 072750,China )Abstract :Sonic vibration drilling is an advanced and highly efficient drilling technology in deposition layer.A kind of sonic dril-ler virtual prototype driven by the dual-hydraulic motor was developed based on virtual prototype technology.The hydraulic system of the sonic vibration driller was designed ,and the structure and working principle of the sonic vibration driller were analyzed.The physi-cal prototype of the sonic vibration driller and its hydraulic system were manufactured in factory ,and the in-situ test was successful.It proves that the design scheme of the sonic vibration driller and its hydraulic system are feasibly ,and the sonic drilling method has great development prospect.Keywords :Sonic vibration driller ;Hydraulic system声频振动钻机是一种新型高效的振动钻进装备[1-3],它克服了旋转式钻机[4-6]需要泥浆护壁易产生污染[7-8]的缺点,利用液压系统驱动马达[9-11],产生高频的激振力在无水状态下振动钻进取样[12],可获得保真度好、无扰动的层状样品,特别适合于土层、砂土层、砾石层等松散地层,且具有价格较低、操作简单、钻进效率高的特点。
声频振动钻机主传动采用全液压式,钻机传动平稳、噪声低、钻进能力强、过载保护好。
振动频率与功率可无级、自动调整,以适应不同工况[13]。
由于声频振动钻机各个机构均采用液压传动的方式,因此液压系统是钻机最重要的组成部分,是钻机设计的关键所在。
作者根据声频钻机工况特点,设计了声频振动钻机的主要方案及其液压驱动系统,并进行了现场调试与实验,为声频振动钻进技术和钻进设备的开发提供了参考依据。
1钻机总体设计1.1声频振动钻进基本原理图1声频振动基本原理图声频振动钻进的基本原理如图1所示,将两个沿声频振动器中心对称布置的偏心轴沿相反方向高速旋转产生的高频机械振动(150 200Hz )传到钻杆,通过调整振动频率与钻杆的固有频率相一致,从而引起钻杆的共振,进而带动钻具及钻头振动。
高频振动引起钻具周围土壤以及钻头端部土壤的局部液化,减少了土壤与钻具之间摩擦力以及钻头端部土壤的承载力,在静钻压作用下钻头及钻具能快速贯入地层。
因振动器产生的振动频率(通常在50 150Hz 之间)属于人耳能感觉得到的较低声波振动范围,所以称之为声频振动钻进。
1.2声频振动钻机总体方案设计声频振动钻机是实施声频振动钻进技术的关键设备,其总体方案设计如图2所示,由底盘部分、桅杆部分、动力头与液压驱动系统4个部分组成。
动力头由高速液压马达驱动,提供声频激振力;桅杆提供声频激振器上下运动的轨道,其内部设置的起升液缸提供钻进钻压与起拔力;液压系统由柴油机驱动,是声频振动钻机的动力来源;而底盘则是将各种部件集成在上面,为钻机的主要操作和辅助操作提供平台。
图2声频振动钻机虚拟样机2液压回路设计声频振动钻机设计目标为振动钻进深度50m ,回转钻进深度150m ,系统主压力为21MPa ,系统主要完成振动钻进、回转、振动头提升与下放、夹持、桅杆起落、钻机支撑、行走等操作,要求液压系统简单、效率更高、执行动作平稳可靠、系统可操纵性强。
为完成整机设计目标,提高系统利用效率,声频振动钻机液压系统采用开式系统,包括1个主油路和2个辅助油路。
主油路主要是完成钻机的振动、回转、起升等动作,以满足成孔作业的要求;辅助回路主要完成钻机在作业前的桅杆支撑、支腿升降、桅杆起落,以及钻机作业时的夹持、液压绞车等辅助动作。
由于钻机行走需要较大的流量,2个行走马达单独设置为1个辅助回路。
2.1动力头振动动力头振动是声频振动钻机最关键的动作,通过2个液压马达分别驱动2根偏心轴作反向高速旋转,使整个振动体带动钻杆振动进行钻进或取样作业。
如图3所示,动力头振动系统为开式系统,振动系统产生的最大激振力达到18kN ,激振频率最高达到200Hz 。
变量泵输出流量通过阀块平分给2个高速液压马达,由于两马达旋转方向相反,故连接的两个液压马达的进、出油口正好相反;两液压马达的回油合流后通过冷却器流回油箱,两马达的泄油口也合流后直接回油箱。
动力头振动主要使用了负载敏感技术,其主控制阀采用负载敏感比例多路换向阀,实现旋转动力头的振动。
钻探过程中,随着钻深的增加,负载不断增加,负载敏感控制能使泵的输出压力和流量自动适应负载需求,使液压功率与系统达到最佳匹配要求,从而减少系统发热[14],大幅度提高液压系统效率。
将负载敏感控制应用于液压钻机时,为保证正常工作,泵的输出压力只能与最高的负载压力相适应,即负载敏感只能在最高负载回路上起作用[15],也就是一般情况下在系统的振动动力回路起作用,对其他负载压力较低的回路采用压力补偿,以使阀口压差继续保持定值。
2.2动力头回转声频振动钻机动力头回转系统主要是通过动力头上的马达旋转带动钻柱旋转以处理孔中事故,或者在振动钻进过程中马达缓慢回转防止钻杆受振动脱扣,以及振动、回转的联合钻进过程中。
动力头的回转回路如图3所示。
负载敏感阀驱动控制柱塞式低速大扭矩液压马达,直接驱动钻柱回转,通过负载敏感阀手柄的操作,可控制回转马达的转速与扭矩。
低速大扭矩液压马达具有径向尺寸小、运动部件少、传动效率高、液压马达运动件磨损小、噪声低、可靠性高等优点。
图3动力头振动与回转回路·77·第23期王瑜等:声频振动钻机液压系统设计与研究回转马达工作在振动钻进工况下时,振动马达为负载敏感泵的主要负载,回转马达转速很低,约为30 100r /min ,其旋转方向与钻杆螺纹旋紧方向相同,避免由于振动使钻杆脱落造成事故,同时,钻柱缓慢旋转有利于井筒稳定。
当孔底出现事故时,可停止振动,或者降低振动频率,提高回转马达功率,转动钻杆,进行事故处理,此时回转负载为主要负载,此负载直接反馈到负载变量泵上,回转马达的扭矩反映了钻机处理事故的能力,其最大扭矩可达2300N ·m 。
对于振动—回转联合钻进工况,其总功率为钻进功率,最大负载则由负载敏感阀调节决定。
2.3动力头进给动力头进给系统的主要作用是钻进时施加钻压、起钻操作、下钻操作、事故时的起拔操作等。
图4中的动力头进给液压缸,进给系统采用开式系统,由恒压泵供油,最大起拔力为62kN ,最大加压力为31kN。
图4动力头进给与辅助回路动力头进给回路采用三位六通换向阀控制进给液压缸,提升时液缸无杆腔进油,进入液压缸的流量由普通节流阀控制,方便简洁,而液压缸的压力则由调压阀控制,两种液压阀均为旋钮式,安装在操作台下方,可方便操作工操作,同时,为减小操作时的液动力,选择平衡式流量阀。
为了增大起拔工况下的流量,从多路阀单独引一路合流,增加起拔功率。
2.4钻机履带行走声频振动钻机工作环境恶劣,主要在野外工作,该钻机采用履带行走系统驱动。
履带行走系统采用开式系统,由于钻机行走与振动两个动作不可能同时发生,可在主回路上增加两联负载敏感阀分别驱动左、右行走液压马达。
负载敏感阀感应行走负载升降,并及时通过负载敏感口(LS 口)传递到变量泵使其输出流量随之升降,而压力由于与恒压泵相通,故一直保持稳定。
需要拐弯时,控制两联负载敏感阀一大一小,则底盘形成转向力矩,可实现转弯操作。
直行时,若左右行走驱动液压马达负载不同,则负载敏感阀内部压力补偿阀使其输入口压力保持一致,且阀芯节流孔两端压差不变,因此通过负载敏感阀的流量保持不变,左右马达维持速度平衡[16]。