LTY7.5型全液压摊铺机液压系统设计

作者：北京理工大学 张伟 陈慧岩 赵贺强

欢迎访问e展厅 展厅 6 沥青/混凝土机械展厅 搅拌车, 搅拌机、搅拌站, 布料机, 水泥发泡机, 翻斗车, ... 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)　　　　　　　　　　<75 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，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。 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)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (2/27/2005)