钻机液压系统设计计算书.pdf

1、ZY3200 液压式坑道钻机液压系统设计计算书液压式坑道钻机液压系统设计计算书一、一、ZY3200 液压式坑道钻机主要参数：液压式坑道钻机主要参数：1、回转参数：额定转速 50175r/min；额定转矩 3200850Nm;减速比 7.9。2、给进参数：最大输出扭矩 15360Nm，最大负载时转速 6.5r/min，空载给进时最大转速 19.5r/min，减速比 24。3、升降参数：扭矩 667Nm，额定压力 10MPa。二、二、ZY3200 全方位液压式坑道钻机液压系统原理图：全方位液压式坑道钻机液压系统原理图：1-空气滤清器 2-回油过滤器 3-冷却器 4、5、6-吸油过滤器 7-三联齿轮

2、泵 8-电机 9、10-安全阀 11、12-单向阀 13、17、25、38-液控换向阀 14、21、27、31、40、41-手动换向阀15、19-梭阀 16、39-可调节流阀 18-蓄能器 20-回转马达22-过滤器 23-液压卡盘 24-卸荷阀 26-顺序阀 28-截止阀 29-夹持器 30-给进起拔马达 32-双向液压锁 33-升降马达 34-摆动缸 35、36、37-压力表三、液压系统工况分析：三、液压系统工况分析：ZY3200 液压坑道钻机的液压系统共有 6 个执行元件：回转马达 20、液压卡盘 23、夹持器 29、给进起拔马达 30、升降马达 33、摆动缸 34。1、回转马达 20：

3、回转马达的功能是为钻机的回转部分提供转速和转矩，通过控制手动换向阀 F2 使液控换向阀 F3 换向，从而实现回转马达的正反转。2、液压卡盘 23：液压卡盘提供夹紧钻杆时的夹紧力，采用液压夹紧、弹簧松开的常开式结构；3、夹持器 29：夹持器为油压松开的常闭式结构，用于加持孔内钻具，还可配合回转器实现机械拆卸钻杆；4、给进起拔马达 30：给进起拔马达为钻机提供给进部分的给进力和起拔钻具的起拔力，通过控制手动换向阀 F1 使液控换向阀 F4 换向，从而实现给进起拔马达的正反转。5、升降马达 33：升降马达用来控制主机架的高度升降，该功能是通过手动换向阀 40 的正反转来实现的。6、摆动缸 34：摆动

4、缸用来控制主机架的钻孔角度，该功能是通过手动换向阀 31 的正反转来实现的。在正常工作中，通过操纵 F1、F2 两个手动换向阀可以实现回转马达、液压卡盘、夹持器、给进起拔马达的联动功能。回转马达正反转或者给进起拔马达正反转时液压卡盘自动夹紧，操纵换向阀 F10 可以控制液压卡盘的增压和松开。回转马达反转时夹持器夹紧，操纵换向阀 F11 可以实现回转马达正反转或者给进起拔马达正反转时夹持器自动松开。该系统具有合流功能，当回转马达不工作时，主泵、副泵流量合流，可以提高给进起拔速度，提供作业效率。当回转马达和给进起拔马达不工作时，通过调节手动换向阀 31、40 的转动方向来实现主机架的升降高度和摆动

5、角度。三、液压系统计算：三、液压系统计算：1、初选系统压力：根据目前市场上常见的全液压坑道钻机的的实际工作情况，系统最高压力选定为 p=22MPa，回转马达额定工作压力为 19MPa，给进起拔马达额定工作压力为 19MPa，升降马达额定工作压力 10MPa。2、各执行元件、动力元件、辅助元件的计算选择：执行元件包括升降马达、摆动缸、回转马达、给进起拔马达；动力元件包括三联齿轮泵、电机；辅助元件包括吸油过滤器、回油过滤器、冷却器、空气滤清器、油箱、蓄能器、油管、管接头等。设计与计算主要结果简图及说明2.1 回转马达参数的计算已知钻机的额定转速为min/175501rn，额定转矩mNT850320

6、01，传动比 i=7.9，则可计算出回转马达输出的最小转速min2n最大转速max2n和最大转矩max2T：min/3959.750min1min2rinnmin/5.13829.7175max1max2rinnmNiTT06.4059.73200max1max2mNiTT59.1079.7850min2min2回转马达的排量：rmLrmTVnmm/8.152/108.1529.0105.0-1906.40514.32p2366max2）（式中PaMPap6105.185.0-19为马达 进 出 口 压 力 差，系 统 回 油 背 压 为0.5MPa，9.0nm为马达的机械效率。回转马达所需流

7、量：min/5.63min/9.6353295.08.1523951max1maxLmLVnqvm上述公式中95.01v为马达的容积效率。根据计算的马达的排量范围，马达的选取型号为：A6V160MA2FZ22.2 给进起拔马达参数计算马达型号：A6V160MA2FZ2标准参数：排量min/16046minmLV最 大 转 速3500r/min最 大 扭 矩889Nm最大输出功率 247kW给进起拔马达最大负载时需输出的转速为min/156245.63rn，转矩为mNT64024153603，因此给进起拔马达的排量为：rmLrmTVnm/1.236/101.23692.0105.0-196401

8、4.32p236633）（式 中PaMPap6105.185.0-19为马达进出口压力差，92.0nm为马达的机械效率。则可计算出给进起拔马达最小所需流量为：min/6.37min/3756798.01.2361562333LmLVnqv上述公式中98.02v为马达的容积效率。此时进入马达的液压油全部来自副泵。因 此 给 进 起 拔 马 达 选 用 型 号 为：INM1-250-ID402.3 主泵的计算选择在钻机液压系统中，主泵主要给回转马达供油，主泵压力为MPaP20119ppp式中p=1 为泵出油口到回转马达进油口之间的压力损失。因为在工作过程中进入夹持器和液压卡盘的液压油流量可以忽略不

9、计，所以主泵流量：min/5.63 LqP因此根据压力流量选取主泵的参数：马达选用型号为：INM1-250-ID40,理论排量243cc/r，额定压力 25MPa，最 大 转 速700r/min三联泵型号：SNP3-F60/32/5-DCKH额 定 压 力20MPa，额定转速2000r/min，排量60/32/5mL/r额定排量：rmLVm/7.479.0148010005.631额定压力：MPam20p12.4 副泵的计算选择在钻机液压系统中，副泵主要给给进起拔马达供油，副泵压力为MPappP20119p式中p 为泵出油口到回转马达进油口之间的压力损失。因为在工作过程中进入夹持器和液压卡盘的

10、液压油流量可以忽略不计，所以副泵流量：min/6.37 LqP因此根据压力流量选取副泵的参数如下：额定排量：rmLVm/2.289.0148010006.372额定压力：MPam20p2先导泵只提供 3.5MPa 的压力信号，对流量没有要求，因此选 5mL/r 的小泵为先导泵。因 此 根 据 计 结 果 所 选 三 联 泵 型 号 为SNP3-F60/32/5-DCKH2.5 升降马达的计算选型由已知条件可计算出升降马达所需排量rmLTVmm/4909.05.0-106672p2）（升降马达型号：BM5-5002.6 液压卡盘、夹持器所需流量计算因液压卡盘和夹持器行程小，所需流量可以忽略不计，

11、因此不再进行计算。2.7 电动机参数计算选择在本钻机液压系统中，主辅泵通过电机带升降马达型号：BM5-500,排量500mL/r，额定压力12MPa动，电机功率为主辅泵所需功率之和，取电机的转速为min/1480 rn，则主泵理论流量为：min/8.8810006014801LqP主泵所需功率：kWqPmP6.296020*8.8860p111副泵理论流量为：min/36.471000321480LqP副泵的功率：kWqPmP8.15602036.4760p122先导泵理论流量为：min/4.7100051480LqP副泵的功率：kWqPmP4.0605.34.760p333电动机的输出功率为

12、：kWPPPPP9.509.04.08.156.29321式中9.0p为齿轮泵的机械效率。因此所选电动机型号为：YBK2-250M-42.8 液压油箱的设计计算根据钻机的实际工作情况，液压系统循环一周所用的周期为 t=1min，系统总的流量为：min/6.1434.74.478.8821Lqqqpp所以油箱的注油量为：Ltqq6.14316.1430油箱的容积为：电动机型号YBK2-250M-4,功 率 55kW,转速1480r/min油 箱 容 积180L,尺 寸1108mm*348mm*493mm（长*宽*高）LqV5.1798.06.1438.00因此油箱容积定为 180L,油箱内部尺寸

13、1100mm*340mm*485mm（长*宽*高），取油箱壁厚为 4mm，则油箱基本长宽高为1108mm*348mm*493mm2.9 主泵吸油过滤器计算选型：公称流量：min/6.1778.882211Lqqp过滤精度选 100m，因此主泵吸油过滤器选用型号为：WU-225*100-J2.10 副泵吸油过滤器计算选型：公称流量：min/8.944.472222Lqqp过滤精度选 100m，因此副泵吸油过滤器选用型号为：WU-100*100-J2.11 先导泵吸油过滤器计算选型公称流量：min/8.111000148042232Lqqp过滤精度选 100m，因此先导泵泵吸油过滤器选用型号为：W

14、U-16*100-J2.12 回油过滤器计算选择：公称流量min/2.287)4.74.478.88(2)(2212Lqqqpp过滤精度选 10m，因此回油过滤器选用型号为：ZU-A400*5F2.13 空气滤清器 10 计算选择：空气滤清器空气流量：min/4.215)4.74.478.88(5.1)(5.1212Lqqqpp该过滤器选用 EF 系列液压空气滤清器，过滤 精 度 高，拆 卸 方 便，选 用 型 号 为主泵吸油过滤 器 型 号WU-225*100-J,公 称 流 量225L/min，过滤精度 100副泵吸油过滤 器 型 号WU-100*100-J,公 称 流 量100L/min

15、，过滤精度 100先导泵吸油过滤器型号WU-16*100-J,公 称 流 量16L/min，过滤精度 100回油过滤器型号ZU-A400*5F,公 称 流 量400L/min，过滤精度 5m空气滤清器型 号 EF4-50,空 气 流 量260L/min，加油流量32L/min，空气过滤精度504EF2.14 冷却器 8 的计算选择电机功率 45kW，采用估算法，冷却面积为 3.542m，因此冷却器选用型号为GLC3-4。2.14 油管通径计算工作管路流速：6m/s；回油管路：4m/s；吸油管路 1.5m/s；主泵最大流量 88.8L/min，则主泵吸油管通径为：mmd5.355.18.8861

16、.41；主泵出油管通径为：mmd7.1768.8861.42；副泵最大流量为 47.4L/min，则副泵吸油管路通径为：mmd9.255.14.4761.43；副泵出油管路通径为：mmd9.964.4761.44；先导泵油路的最大流量为 7.4L/min，则先导 泵 吸 油 管 路 的 通 径 为：mmd2.105.14.761.45；先导泵出油管路的通径为：mmd1.564.761.46；回转马达油路最大流量 88.8L/min，则油管0.279，油过滤精度125m冷却器型号GLC3-4,冷 却面积 42m通径为：mmd7.1768.8861.47；给进马达油路最大流量 136.2L/min，则油管通径为：mmd2262.13661.48；液压卡盘、夹持器油路最大流量 20L/min，则油管通径为：mmd4.862061.49；回油油路的最大流量为 136.2L/min，则油管的通径为：mmd9.2642.13661.410；根据上述计算结果，各油路通径尺寸如下：主泵吸油管通径：mm381；主泵出油管通径：mm192；副泵吸油管通径：mm323；副泵出油管通径：mm134；先导泵吸油