机械毕业设计1010可急回抽油机速度分析及机械系统设计说明书

1950年在意大利北部生产了第一台液压抽油机。 第一台液压抽油机采用定量 齿轮泵，中位开式多路阀，工作压力为9Mpa，所有执行元件互相并联连结。由单 泵向6个执行元件供油。由于早期液压抽油机主要采用了定量齿轮泵，不能按需 改变供油流量，无法充分利用发动机的功率，因此其能量损失很大，不能满足抽 油机复合动作的复杂要求，且可操纵性差。另外，早期试制的液压抽油机是采用 飞机和机床的液压技术， 缺少适用于抽油机各种工况的液压元件，配套件也不齐 全，制造质量不够稳定。从二十世纪六十年代到八十年代中期，液压抽油机进入 了推广和蓬勃发展的阶段，各国抽油机制造厂和品种增加很快，产量猛增。
１ 前言
可急回抽油机速度分析及机械系统设计是一种多功能机械， 目前被广泛应用 于水利工程，交通运输，电力工程和矿山采掘等机械施工中，它在减轻繁重的体 力劳动， 保证工程质量。 加快建设速度以及提高劳动生产率方面起着十分重要的 作用。由于液压抽油机具有多品种，多功能，高质量及高效率等特点，因此受到 了广大施工作业单位的青睐。 可急回抽油机速度分析及机械系统设计的生产制造 业也日益蓬勃发展。 可急回抽油机速度分析及机械系统设计紧密地联系在一起， 其发展主要以液 压技术的应用为基础。由于抽油机的工作条件恶劣，要求实现的动作很复杂，于 是它对液压系统的设计提出了很高的要求， 其液压系统也是工程机械液压系统中 最为复杂的。 因此，可急回抽油机速度分析及机械系统设计已经成为推动抽油机 发展中的重要一环[1]。
1.1 可急回抽油机简介
挖可急回抽油机速度分析及机械系统设计的发展历史久远， 可以追溯到1840 年。当时美国西部开发，进行铁路建设，产生了模仿人体构造，有大臂、小臂和 手腕， 能行走和扭腰类似机械手的抽油机， 它采用蒸汽机作为动力在轨道上行走。 但是此后的很长时间可急回抽油机速度分析及机械系统设计没有得到很大的发 展，应用范围也只局限于矿山作业中。 导致可急回抽油机速度分析及机械系统设计发展缓慢的主要原因是:其作业 装置动作复杂，运动范围大，需要采用多自由度机构，古老的机械传动对它不太 适合。而且当时的工程建设主要是国土开发，大规模的筑路和整修场地等，大多 是大面积的水平作业， 因此对抽油机的应用相对较少，在一定程度上也限制了抽 油机的发展。 由于液压技术的应用， 二十世纪四十年代有了在拖拉机上配装液压反铲的悬 挂式抽油机。 随着液压传动技术迅速发展成为一种成熟的传动技术，抽油机有了 适合它的传动装置， 为抽油机的发展建立了强有力的技术支撑，是抽油机技术上 的一个飞跃 。同时，工程建设和施工形式也发生了很大变化。在进行大规模国 土开发的同时，也开始进行城市型土木施工，这样，具有较长的臂和杆，能装上 各种各样的工作装置， 能行走、 回转， 实现多自由动作， 可以切削高的垂直壁面， 挖掘深的基坑和沟槽的抽油机得到了广泛应用[2]。
1.2 国内外研究现状及发展动态
1.2.1 国外研究状况及发Baidu Nhomakorabea动态 从20世纪60年代液压传动技术开始应用在抽油机上至今，可急回抽油机速
度分析及机械系统设计己经发展到了相当成熟的阶段。 目前国际上先进的抽油机 产品的额定压力大都在30MPa以上，并且随着材料科学技术的进步，有朝着更高 的压力甚至采用超高压液压技术方向发展的趋势；流量通常在每分钟数百升；功 率在数百千瓦以上。如德国Orensttein&
1968-1970年间，液压抽油机产量己经达到抽油机总产量的83%，其时对抽油
机液压系统的研究也已经十分成熟， 液压抽油机已经具有了同步控制系统和负载 敏感系统L。 自第一台手动可急回抽油机速度分析及机械系统设计诞生以来的160多年 当中，抽油机一直在不断地飞跃发展，其技术已经发展到相对成熟稳定的阶段。 目前国际上迅速发展全液压抽油机，对其控制方式不断改进和革新，使抽油机由 简单的杠杆操纵发展到液压操纵、气压操纵、液压伺服操纵和电气控制、无线电 遥控、电子计算机综合程序控制。在危险地区或水下作业采用无线电操纵，利用 电子计算机控制接收器和激光导向相结合，实现了抽油机作业操纵的完全自动 化。 所有这一切， 可急回抽油机速度分析及机械系统设计为其奠定了坚实的基础， 创造了良好的前提[3]。 据有关专家估算，全世界各种施工作业场约有65%至70%的土石方工程都 是由抽油机完成的。抽油机是一种万能型工程机械，目前已经无可争议地成为工 程机械的第一主力机种， 在世界工程机械市场上己占据首位， 并且仍在发展扩大。 抽油机的发展主要以液压技术的应用为基础， 其液压系统已成为工程机械液压系 统的主流形式。 随着科学技术的发展和建筑施工现代化生产的需要，液压抽油机 需要大幅度的技术进步， 技术创新是液压抽油机行业所面临的新挑战。在技术方 面， 抽油机产品的核心技术就是液压系统设计，所以对其液压系统的分析研究具 有十分重要的现实意义。
Koppe制造的目前世界上首台最大的RH40。 型全液压抽油机， 铲斗容量达42m3,
液压油源为18台变量轴向柱塞泵，总流量高达10200L/min，原动机为2台
QSK60柴油发动机， 总功率高达2014kW,由于可急回抽油机速度分析及机械系
统设计经常在较恶劣环境下持续工作， 其各个功能部件都会受到恶劣环境的影响. 系统的可靠性日益受到重视。美、英、日等国家推广采用有限寿命设计理论，以 替代传统的无限寿命设计理论和方法，并将疲劳损伤累积理论断裂力学、有限元 法、优化设计、电子计算机控制的电液伺服疲劳试验技术、疲劳强度分析方法等 先进技术应用于液压抽油机强度研究方面，不断提高设备的可靠性。美国提出了 考核动强度的动态设计分析方法。日本制定了液压抽油机构件的强度评定程序， 研制了可靠性信息处理系统使液压抽油机的运转率达到85%-95%， 使用寿命超过1 万小时。近几年来，随着液压抽油机产量的提高和使用范围的扩大，世界上著名 的抽油机生产商纷纷采用各种高新技术，来提高自己抽油机在国际上的竞争力， 主要表现在五个方面: (1)液压系统逐渐从开式系统的转变;(2)系统的节能技术 成为研究的重点; (3)系统的高压化和高可靠性发展趋势日益凸显; (4)系统的操 纵特性上升到很重要的地位;(5)液压系统与电子控制的结合成为潮流[4]。 (1) 开式向闭式液压系统的转变 采用三位六通阀，其特点是有两条供油路，其中一条是直通供油路，另一条 是并联供油路。 由于这种油路调速方式是进油节流调速和旁路节流调速同时起作 用，其调速特性受负载压力和油泵流量的影响，因此这种系统的操纵性能、调速 性能和微调性能差。另外，当液压作用元件一起复合动作时，相互干扰大，使得 复合动作操纵非常困难。 由于抽油机作业工程中要求对液压元件能很好地控制其 运动速度和进行微调， 而且在其工作的许多工况下要求多个执行元件完成复合动 作，而长期以来使用的开式液压系统无法满足抽油机的调速和复合动作的要求。 近年来在国外的抽油机液压系统中出现了闭式负载敏感系统(CLSS)。它可以采 用一个油泵同时向所有液压作用元件供油， 每一个液压作用元件的运动速度只与 操纵阀的阀杆行程有关，与负载压力无关，泵的流量按需提供，而且多个液压作 用元件同时动作时相互之间干扰小，因此操纵性好是闭式液压系统的主要特点。