燕山大学课程设计说明书（机电一体化课程设计）项目名称：100t 平板车悬挂液压系统设计姓名：闫桂山、张帅、宋旭通、孙永海指导教师：郭锐职称：讲师2012-12-17燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：机械工程学院基层教学单位：机电控制系项目名称100t 平板车悬挂液压系统设计指导教师姓名郭锐参加学生数(人)4项目考察知识点(1) 培养学生液压元件及系统的设计能力。
(2) 培养学生对液压系统的分析优化能力。
(3) 培养学生使用二维、三维CAD软件以及液压专业仿真软件的能力。
(4) 培养学生在实际操作、分析和解决问题的能力。
(5) 提高学生设计能力及实践能力。
项目需前期知识储备掌握液压传动系统、液压伺服与比例控制系统、气压传动及控制三门课程，精通二维CAD绘图、三维Solidworks设计、掌握PLC电气控制基础。
项目设计参数系统最大工作压力：315bar 系统最大流量：40L/min项目实施内容要求1、原理、选型及计算说明书1份；说明书还包括电气系统设计、试验搭建等所有工作；2、系统原理图；3、泵站三维图；4、用气动力士乐试验台，做一个框架车悬挂系统模拟实验台以及电气系统设计(包括电气梯形图等)。
项目试验内容要求完成框架车悬挂液压系统设计，搭建试验台进行动作试验，在试验中记录相关数据，总结出心得感受，并得出实验测试报告1份。
项目结题须提交材料(1)计算选型说明书1份(2)系统原理图1张(A1)(3)泵站三维图1张(A0)(4)实验测试分析报告1份小组成员分工闫桂山：液压系统设计及相关计算宋旭通：元件的选型及试验台的搭建孙永海：PLC控制回路设计并进行模拟实验张帅：泵站设计及说明书的撰写小组分工及贡献姓名课题组分工闫桂山宋旭通张帅孙永海摘要悬挂液压系统是工程机械运输车诸多液压系统之一，在运输车工作过程，悬挂液压系统起到了提高运输车可靠性与稳定性的功能，能够很好地平稳机身，在凹凸不平的路况，也起到减震作用。
应用了悬挂系统的运输车在我国有着广阔的应用前景。
但是一直以来，由于分流集流阀的运用，运输车的同步效率程度低、稳定性差等问题一直是制约该类系统的不足，研发拥有更好性能的液压系统对于提高运输车性能有很好的价值与意义。
本设计采用负载敏感技术,并引入双管路防爆阀和压力补偿方法，有效地解决了平板车悬挂升降控制的稳定性、精确性及同步性，同时整个系统的可靠性也大大提高。
关键词：悬挂液压系统、负载敏感技术、双管路防爆阀、可靠性、压力补偿目录小组分工及贡献 (3)摘要 (4)第1章绪论 (8)1.1课题背景 (8)1.2国内外研究现状 (10)1.2.1 工程车国外发展现状 (10)1.2.2 工程车国内发展现状 (11)第2章平板车悬挂机构简介 (13)2.1整车结构 (13)2.2悬挂结构设计 (13)2.3悬挂机构分析 (14)第3章平板车悬挂机构可靠性分析 (16)3.1可靠性的定义 (16)3.2可靠性工程及任务 (16)3.2.1可靠性工程 (16)3.2.2可靠性工程的任务 (17)3.3平板车悬挂机构可靠性分析 (17)3.3.1悬挂机构可靠性概况 (17)3.3.2 悬挂钢架受力分析 (19)3.3.3 solidworks有限元分析 (19)第4章液压系统原理设计 (23)4.1100T平板车悬挂液压系统设计要点 (23)4.1.1 负载敏感系统 (23)4.1.2 双管路防爆阀应用 (27)4.1.3 压力补偿阀的应用 (29)4.2100T平板车悬挂液压系统设计要求 (31)4.3液压系统的组成及工作原理 (31)4.3.1 系统组成 (31)4.3.2 工作原理 (34)第5章液压系统的设计计算及元件选择 (36)5.1确定液压系统主要参数 (36)5.1.1 设计任务 (36)5.1.2 执行元件的确定 (36)5.1.3 确定系统主要参数 (37)5.2泵及发动机的选择 (38)5.2.1 概况 (38)5.2.2 液压泵的选择 (39)5.2.3 发动机的选择 (41)5.3阀类元件的选择 (41)5.3.1 阀类元件的选择依据 (41)5.3.2控制元件元件的选取 (42)5.4其他辅助元件的选择 (43)5.4.1 过滤器的选择 (43)5.4.2冷却器的选择 (45)5.4.3液位液温计的选择 (45)5.4.4空气滤清器的选择 (46)5.4.5压力表仪器的选择 (46)第6章液压泵站的设计 (47)6.1概述 (47)6.2泵站设计要点 (47)6.3泵站设计 (49)6.4本章小结 (49)第7章油箱设计 (51)7.1概述 (51)7.2油箱的分类 (51)7.3油箱的设计要点 (51)7.4油箱的设计计算 (53)7.4.1 油箱外形尺寸确定 (53)7.4.2 油箱的三维建模 (54)7.5本章小结 (54)第8章负载敏感泵仿真分析 (56)8.1负载敏感泵数学建模 (56)8.1.1静态特征方程 (56)8.1.2动态数学模型 (57)8.2负载敏感泵MATLAB仿真分析 (61)8.2.1负载敏感泵的仿真建模 (61)8.2.2 负载敏感泵仿真分析 (62)第9章PLC控制回路模拟实验 (64)9.1实验原理 (64)9.2实验记录及分析 (65)第10章液压系统安装、调试及维护 (66)10.1液压元件的安装 (66)10.2液压系统调试 (67)10.2.1调试前检查 (67)10.2.2系统的调试 (67)10.3系统维护 (68)心得 (70)参考文献 (72)第1章绪论1.1 课题背景随着我国交通、能源等基础设施建设进程的快速发展，加上建筑业和工业，特别是重工业和其周边产业的飞速发展，传统的运输车辆已经无法满足现今工业生产的运输要求，近年来大中型工程机械需求量和保有量连续快速增长。
在众多的工程机械中，特别是进口设备中，采用液压传动和全液压驱动十分普遍，如隧道掘进机、盾构、大吨的运梁车、吊车、升降台车，以及摊铺机、挖掘机、推土机等。
工程运输车(工业用重型车辆)在工程机械领域中是一重要分支，它适应了现代化物流配送需要而蓬勃发展。
工程运输车在20 世纪50 年代诞生于欧洲，经过半个多世纪的发展，形成了各具特色、成龙配套的工业用重型车辆系列，最大载重已达10000 吨以上。
在国外已经广泛应用于交通建设、钢厂、船厂、机场以及物流等行业。
近年来，有些国内企业(如郑州大方公司、北戴河通连路桥与特种车辆公司)在国外成熟产品的基础上，根据国内市场需求，也开始涉足到工业用重型车辆的行业中来，但现在总体来说还处于起步阶段。
工程运输车辆之所以在现代物流市场，特别是项目物流中能够站稳脚跟除了市场需求强劲以外，另外一个重要因素就是现代公路网的发展。
公路的建设以及建设的质量都比以前有了显著的提高，某些货物的运输渐渐由铁道运输转变为公路运输。
相比铁道运输，公路网更能实现“门到门”的现代货物运输需求。
重型液压工程运输车在物流配送方面的作用是无可替代的，它广泛应用于大件超重型货物和工程设备结构等的陆上运输。
重型工程运输车辆是对大型零部件以及产品进行运输和转场的常用运输工具，是企业生产自动化的重要组成部分。
如图 1-1 所示是重型工业用工程车辆典型的四个应用示例。
图1-1 重型工程车辆典型应用总之，工程运输车在国民经济中的应用领域是非常广泛与重要的。
从工程机械分类的角度可用图1-2 说明，重型液压工程运输车辆在工程机械领域中的位置情况。
图 1-2 工程运输车辆在工程机械领域的位置1.2国内外研究现状1.2.1 工程车国外发展现状液压工程运输车通常称作工业用重型车，它的最大特点是液压驱动和升降，这项专利半个世纪前诞生于德国SCHEUERLE 重型车辆有限公司。
在欧洲，有数家企业从事工业用重型车辆的研制开发，可以列举的公司包括SCHEUERLE( 德国) 、NICOLAS( 法国) 、KAMAG(德国) 以及GOLDHOFER(德国)等，这些企业根据最终用户的要求进行设计制造，为用户制造出技术先进、性能可靠的现代化工业用重型车辆。
半个世纪以来，这些公司不断致力于开发新产品，越来越多的现代技术应用于工业用重型车辆。
其产品的基本特点可以从结构方面、液压系统方面、电气控制方面等方面的特点加以概括。
在结构设计方面一般具有下列特点：(1) 国外采用的底盘钢架结构由高强度钢焊接而成，在外力扭矩作用下，有最佳的抗弯曲特性。
(2) 转向系统可分为独立转向和拉杆转向。
独立转向系统可使车辆按任意转弯半径转向，最小转弯半径为零，在对角线模式下可实现零到九十度任意方向斜行，由于其转向灵活，在工业用重型车辆中广泛应用。
(3) 制动系统分为停车制动和驻车制动。
停车制动时，压缩空气或液压油通过控制阀到制动缸作用到刹车片。
驻车制动一般由马达减速器内置刹车装置实现。
(4) 系统模块化设计能根据现场实际要求，可以将重型车辆分割成不同的模块，便于重型车辆的生产、运输和安装。
在液压系统设计方面，工业用重型车辆的控制系统一般均为液压控制系统，包括液压驱动系统、液压悬挂系统以及液压转向系统。
其基本特点可概括说明如下：(1) 液压驱动系统为静液压系统，液压泵的输出通过闭式液压回路与变量马达相连，根据发动机的转速自动调节液压泵的排量，对发动机和传动系统进行过载保护。
(2) 液压悬挂系统能够根据路面的情况自动调整悬挂液压缸的伸缩量，保证每个轮胎所承受的载荷相同。
液压悬挂系统也是车身的提升系统，可以均匀抬高车身的高度，当某一轮胎需要更换时，可关闭这个轮胎的悬挂系统而使其它悬挂升起，要更换的轮胎被方便拆下而不需要其它设备。
(3) 液压管道防爆。
液压悬挂系统中联接悬挂液压缸的橡胶软管上安装防爆阀，当橡胶软管爆裂时，防爆阀能够立刻关闭管路，使轮胎载荷补偿特性不受损害。
(4) 液压防滑。
液压防滑装置安装在液压驱动系统上，液压马达的最大允许转速被限制，当液压泵输出流量最大时，防滑装置起到差速锁的作用，该装置对前进及后退都有效。
1.2.2 工程车国内发展现状国内大型工程机械制造企业也早已意识到该产品市场的巨大蕴涵量，目前正在广泛引进国外先进产品的同时，积极掌握国外先进技术，研制发开符合中国国情的工业用重型车辆。
目前在国内，只有少数企业涉足到工业用重型车辆的研制开发领域，如武汉天捷专用汽车有限公司研制开发了100 吨液压半挂运输车，上海电力环保设备总厂为秦沈客运专线研制开发了450 吨运梁车，但它们只能根据客户需要开发单独的产品，并不能系列的生产工业用重型车辆，主要原因是工业用重型车辆技术含量比较高，因此，国内工业用重型车辆市场基本被极少数国外大企业占领，并且，国外企业正在积极进入国内市场，如德国SCHEUERLE 公司正拟在青岛建厂进行生产100 吨级平板车及物流装卸设备，德国GOLDHOLFER 公司拟在上海建厂。