挖掘機的液壓系統(tǒng)設(shè)計

經(jīng)典word整理文檔，僅參考，雙擊此處可刪除頁眉頁腳。本資料屬于網(wǎng)絡(luò)整理，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除，謝謝！湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（論文）I湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計摘要液壓系統(tǒng)是目前挖掘機必不可少的組成部分，液壓系統(tǒng)通過改變壓強增大作用力來工作。完整的液壓系統(tǒng)包括：動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件和液壓油。挖掘機的工作環(huán)境復(fù)雜多變，所以對于液壓系統(tǒng)提出了很高的設(shè)計要求。機的技術(shù)發(fā)展動態(tài),了解液壓挖掘機液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。液壓挖掘機由多個系統(tǒng)組成，包括液壓系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)、發(fā)動機、油箱、轉(zhuǎn)臺等等。本設(shè)計致力于挖掘機的液壓系統(tǒng)的設(shè)計。關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)液壓挖掘機液壓元件II湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計SummaryThehydraulicsystemisanintegralpartofhydraulicsystemistoworkbychangingthepressuretoincreasetheforce.Theintacthydraulicsystemisincluding:powercomponents,theimplementationofcomponents,controlcomponents,auxiliarycomponentsandhydraulicoil.Theexcavatorworkingenvironmentiscomplexandchangeable,soitisveryhighrequirementofdesigntohydraulicsystem.Inthecollectionofdomesticandforeignhydraulicsystemonthebasisofrelevantinformation,understandingofitsdevelopmentprocess,analyzedandsummarizedthetechnologydevelopmentofhydraulicexcavator.Understandhydraulicexcavatorhydraulicsystemstructure.Hydraulicexcavatoriscomposedofapluralityofsystemcomponents,includingthehydraulicsystem,drivesystem,controlsystem,engine,fueltank,tableandsoon.Mydesignfocusedonthedesignofhydraulicsystemofexcavator.:KeywordshydraulicsystemexcavatorIII湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計目錄摘要................................................................IISummary................................................................III第一章前言.............................................................11.1前言..............................................................11.2挖掘機的簡介......................................................21.3國內(nèi)外的發(fā)展趨勢..................................................21.3.1國內(nèi)發(fā)展趨勢................................................21.3.2國外發(fā)展趨勢................................................31.4本設(shè)計的主要內(nèi)容..................................................41.4.1了解液壓挖掘機液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)................................41.4.2挖掘機液壓系統(tǒng)設(shè)計要求......................................4第二章液壓挖掘機結(jié)構(gòu)與工作原理.........................................42.1液壓挖掘機的系統(tǒng)組成..............................................42.1.1動力系統(tǒng)....................................................42.1.2液壓系統(tǒng)....................................................52.1.3機械系統(tǒng)....................................................52.1.4控制系統(tǒng)....................................................52.2液壓挖掘機結(jié)構(gòu)....................................................52.2.1液壓挖掘機組成..............................................52.2.2單斗反鏟液壓挖掘機..........................................62.2.3液壓挖掘機工作循環(huán)過程......................................72.3液壓挖掘機傳動原理................................................7第三章挖掘機工況分析以及液壓系統(tǒng)設(shè)計方案的的確定.......................83.1液壓系統(tǒng)的工況分析................................................83.1.1挖掘工況分析................................................93.2挖掘機液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求..........................................93.2.1滿斗舉升回斗工況分析.......................................113.2.2卸載工況分析...............................................113.2.3空斗返回工況分析...........................................123.3挖掘機液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求.........................................123.3.1動力性要求.................................................133.3.2操縱性要求.................................................133.3.3節(jié)能性要求.................................................133.3.4安全性要求.................................................143.3.5其它性能要求...............................................143.4液壓系統(tǒng)方案擬訂.................................................14第四章液壓系統(tǒng)的設(shè)計.................................................154.1確定油缸所受的作用力.............................................154.1.1鏟斗油缸作用力的分析.......................................154.1.2斗桿油缸作用的確定.........................................184.1.3動臂油缸作用力分析.........................................19IV湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計4.2各油缸尺寸的確定.................................................204.2.1鏟斗油缸工作壓力的確定.....................................204.2.2缸徑和油塞杠直徑的確定.................................21Dd4.2.3缸壁厚和外徑的計算.........................................214.3斗桿油缸尺寸的計算...............................................224.3.1由鏟斗油缸計算步驟知斗桿缸受力平衡.........................224.3.2缸壁厚和外徑的計算.........................................224.4動臂缸的尺寸計算.................................................234.4.1由鏟斗油缸計算步驟知動臂油缸受力平衡.......................234.4.2缸壁厚和外徑的計算.........................................234.6各液壓缸和馬達流量的確定.........................................244.6.1每個缸的流量計算...........................................254.6.2回轉(zhuǎn)馬達的流量的計算及選型.................................254.6.3行走馬達的選用.............................................264.6.4主回路液壓泵的選擇.........................................274.7管路油管的選擇...................................................284.7.1油管內(nèi)徑的確定.............................................284.7.2管接頭的選擇...............................................284.7.3螺塞的選用.................................................294.8液壓油箱的確定...................................................294.8.1液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和升溫的驗算.................................294.9液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計...............................................304.9.1閥集成款...................................................30結(jié)論.................................................................31參考文獻................................................................32致謝.................................................................33iV湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計1.1前言作為具有多功能這一特性的機械，液壓挖掘機被廣泛使用于交通運輸，礦山采掘和電力工程等施工中，挖掘機減輕了作業(yè)難度，提高作業(yè)效率，加快建設(shè)速度以及提高勞動生產(chǎn)率方面表現(xiàn)出十分顯著的作用。具有多種品種、多功能、高質(zhì)量及高效率等特點的液壓挖掘機，受到了施工作業(yè)單位的青睞。液壓挖掘機的生產(chǎn)制造也日益發(fā)展起來。液壓挖掘機和液壓傳動密不可分，液壓技術(shù)是其發(fā)展的基礎(chǔ)。液壓挖掘機的結(jié)構(gòu)主要是由發(fā)動機、液壓系統(tǒng)、工作裝置、行走裝置和電氣控制等部分組成，惡劣的工作條件，加上要實現(xiàn)復(fù)雜的動作，因此它對液壓系統(tǒng)的設(shè)計提出了很高的要求，所以對挖掘機液壓系統(tǒng)的分析設(shè)計已經(jīng)成為推動挖掘機發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。圖11湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計1.2挖掘機的簡介130挖掘機到電力驅(qū)動和內(nèi)燃機驅(qū)動回轉(zhuǎn)挖掘機到應(yīng)用機電一體化技術(shù)的全自動液壓挖掘世紀40年代誕生了懸掛式挖掘機，靈感來自于在拖拉機配裝液壓反鏟。拖式全回轉(zhuǎn)液壓挖掘機和履帶式全液壓挖掘機相繼在50年代中期研發(fā)出來。進入到20世紀60年代，液壓挖掘機進入了發(fā)展的黃金階段，各國挖掘機制造廠產(chǎn)量猛增，并且品種越發(fā)的多。1.3國內(nèi)外的發(fā)展趨勢1.3.1國內(nèi)發(fā)展趨勢我國的挖掘機發(fā)展較晚，1954年撫順挖掘機廠才生產(chǎn)出第一臺機械式單斗挖掘機，至今，技術(shù)仍比較薄弱。20世紀60發(fā)。早期開發(fā)成功的產(chǎn)品主要有上海建筑機械廠的WYl00型、貴陽礦山機器廠的W4-60型、合肥礦山機器廠的WY60型挖掘機等。隨后又出現(xiàn)了長江挖掘機廠的WYl60型杭州重型和機械廠的WY250型挖掘機等。他們是中國液壓挖掘機發(fā)展道路上的重要里程碑。到20世紀8030400.1～2.5立方米的挖掘機已成系列，船用和水路兩用的特種挖掘機也相繼誕生。但是總的來說，和國際水平相比較，我國的挖掘機發(fā)展仍處于小規(guī)模，技術(shù)薄弱階段。通過改革開放，國外先進技術(shù)的引進，促進了我國挖掘機的發(fā)展。其中合肥、上海、長江等挖掘機廠引進德國利勃海爾公司的A型液壓挖掘機制造技術(shù)。相繼杭州重型機械廠引進德國德瑪克公司的H55和H85廠、江西長林機械廠、山東臨沂工程機械廠等聯(lián)合引進了日本小松制作所的PC100、型液壓挖掘機的全套制造技術(shù)。這些廠通過技術(shù)的引進、消化、吸收，全面的提高了國產(chǎn)液壓挖掘機的性能，產(chǎn)量也逐年提高。2湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計1.3.2國外發(fā)展趨勢發(fā)達的工業(yè)國家，挖掘機的發(fā)展很早，這些國家主要生產(chǎn)斗容量3.5-40立方米的單斗液壓挖掘機，并且從20世紀80年代就開始生產(chǎn)各種大型挖掘機。比如，美國馬利130離式挖掘機，此挖掘機的斗容量已達150。伊利公司制造的步行式挖掘機，該種挖掘機的斗容量是恐怖的107立方米。從20專用化和自動化。1)研發(fā)多功能化的挖掘機。為滿足市場需要，國外開始研發(fā)特型挖掘機，此類挖掘機以小著稱，斗容量僅為0.01立方米左右。中小型挖掘機的發(fā)展趨勢開始向一機多能的方向發(fā)展，為了滿足多樣的作業(yè)需求，配備了多種裝備，適用于抓、裝、拉、鏟等等作業(yè)動作。并且相繼誕生了一些適用于特殊場合的特種挖掘機。2)重視先進的技術(shù)，現(xiàn)代化工藝和新結(jié)構(gòu)，挖掘機生產(chǎn)規(guī)模更具標準化。例如，采用發(fā)動機自動轉(zhuǎn)速調(diào)整裝置的挖掘機，來自于德國阿特拉斯公司制造。確保挖掘機在最合適的速度下完成動作。貝爾特公司采用了全自動液壓系統(tǒng)，使新C系列LS型液壓挖掘機得到了更優(yōu)越的操縱特性，該系統(tǒng)可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)流量的供應(yīng)，大大的提高了生產(chǎn)效率。日本住友集團在新研制的挖掘機上采用功率控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)運用了計算機技術(shù)，不僅節(jié)省了燃料，發(fā)動機和液壓功率也很大程度的得到了節(jié)省，使零部件的壽命得到增加。德國挖掘機公司率先采用了帶有合流性質(zhì)的油泵自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，工作效率得到最大限度的提高。智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)被日本神鋼挖掘機公司運用在新型液壓機上，使各種難度的作業(yè)操作變的簡單明了。ECO(電子控制作業(yè))技術(shù)被德意志利勃海爾公司研制出來，作業(yè)性能可以視情況調(diào)整，取得了高效率、低油耗的效果。3)大力研制全液型挖掘機，采用最前沿的技術(shù)不斷改進和革新控制方式，使液壓操縱、氣壓操縱、液壓伺服操縱等操縱方式逐步取代簡單的杠桿操縱。在危險地區(qū)，如水下作業(yè)將采用無線電操縱，利用電子計算機接收器和激光導(dǎo)向相結(jié)合的技術(shù)，實現(xiàn)作業(yè)操縱的完全自動化。所有這一切，挖掘機的全液壓化是其基礎(chǔ)和創(chuàng)造的前提。3湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計1.4本設(shè)計的主要內(nèi)容1.4.1了解液壓挖掘機液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)挖掘機結(jié)構(gòu)主要是由發(fā)動機、液壓系統(tǒng)、工作裝置、行走裝置和電氣控制等部分組成，由于挖掘機的工作環(huán)境惡劣，需要完成復(fù)雜的動作，所以液壓系統(tǒng)的設(shè)計要滿足很苛刻的要求，液壓挖掘機的液壓系統(tǒng)也是其他工程機械液壓系統(tǒng)中最為復(fù)雜的。[1]1.4.2挖掘機液壓系統(tǒng)設(shè)計要求液壓挖掘機一個工作循環(huán)分為四種工況：挖掘、滿舉回轉(zhuǎn)、卸載和卸載返回。進行詳細的分析，總結(jié)各個工況各執(zhí)行元件的主要復(fù)合動作，根據(jù)它們的工作特點，分析液壓挖掘機的系統(tǒng)設(shè)計要求：動力性要求和操縱性要求。[2]第二章液壓挖掘機結(jié)構(gòu)與工作原理2.1液壓挖掘機的系統(tǒng)組成液壓挖掘機可分為:動力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、機械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，如圖2.1所示。離不開液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等性能的優(yōu)劣。2.1.1動力系統(tǒng)挖掘機工作環(huán)境溫差大，土石沙粒較多，負荷變化范圍大，經(jīng)常傾斜工作，維護條硬、可靠、燃油經(jīng)濟等特點。4湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計2.1.2液壓系統(tǒng)液壓傳動系統(tǒng)用來實現(xiàn)挖掘機的回轉(zhuǎn)、行走和工作裝置的運動等等動作，原動機驅(qū)動雙聯(lián)液壓泵，把壓力油分別送到兩組多路換向閥。通過司機的操縱，液壓泵將壓力油。[3]2.1.3機械系統(tǒng)360度回轉(zhuǎn)。挖掘機作業(yè)過程所用到的主要裝置是工作裝置，常用的裝置有正、反鏟、起重、了廣泛的喜愛。[4]2.1.4控制系統(tǒng)液壓挖掘機控制系統(tǒng)用來控制發(fā)動機、液壓泵、多路換向閥和執(zhí)行元件(液壓缸、液壓馬達)。電子計算機技術(shù)的快速進步，使得挖掘機的控制系統(tǒng)得到了先進的技術(shù)支持，促使液壓挖掘機的研究重點正逐步向智能化控制系統(tǒng)方向轉(zhuǎn)移。2.2液壓挖掘機結(jié)構(gòu)2.2.1液壓挖掘機組成稱主機)和工作裝置。機體是完成挖掘機基本動作的基礎(chǔ)，可以是履帶牽引車輛或為輪5湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計式牽引車輛。上車部分包括動力裝置、操縱裝置、回轉(zhuǎn)裝置和一些輔助裝置，回轉(zhuǎn)平臺著中央軸做360裝載、起重等裝置時，將分別完成挖掘、裝載、抓取、起重、破碎、修坡、清溝等不同2.2.2單斗反鏟液壓挖掘機挖掘機的斗容量一般小于1.6構(gòu)適用于長期作業(yè)的挖掘機。該動臂有利于增加挖掘機深度，結(jié)構(gòu)簡單、更經(jīng)濟。剛度相同時，其重量輕于組合動臂，所以該工作裝置受到廣泛的青睞。此鉸接。在液壓缸的壓力作用下各部件繞鉸接點轉(zhuǎn)動，完成挖掘、提升和卸土等動作。如圖2.1所示，整體鵝頸式動臂反鏟挖掘機工作裝置主要由動臂、動臂油缸、斗桿、斗桿油缸、鏟斗、鏟斗油缸、搖臂、連桿、銷軸等組成。斗桿鉸接于動臂的上端，斗桿鏟斗與斗桿前端鉸接，鏟斗油缸伸縮帶動鏟斗轉(zhuǎn)動。6湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計圖2.2.3液壓挖掘機工作循環(huán)過程機行駛到作業(yè)地點，在執(zhí)行上面所訴動作時，同時操縱動臂油缸伸縮，動臂會下降，直臂提升，抬起滿載的鏟斗到半空，操縱換向手柄，使平臺回轉(zhuǎn)，使土石轉(zhuǎn)移到裝載車的上面，再操縱斗桿油缸使鏟斗高度下降一點，在適當?shù)母叨仁圭P斗卸土。土方卸完后，使平臺回轉(zhuǎn)并且降低動臂，直到鏟斗回到作業(yè)點上方，以進行下一工作循環(huán)。[6]2.3液壓挖掘機傳動原理工作。裝置由三組液壓缸、斗桿、動臂等組成。轉(zhuǎn)臺上鉸接著動臂的一個鉸點，動臂油缸控制以采取多樣的配合形式。[7]7湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計配合運動所滿足的要求和油泵對于流量和功率怎么同時分配給各液壓元件的問題。挖掘機的基本運動包括以下動作(如圖3.1圖8湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計挖掘過程主要以鏟斗缸或斗桿缸分別單獨動作來實現(xiàn)，或兩者復(fù)合動作，有時還需要配以動臂液壓缸的動作。如圖3.2，3.3所示。此時斗桿收回，動臂抬起，斗桿和動臂分別由獨立的油泵供油，以保證彼此動作獨立，互不干擾，并要求泵的供油量要小，使油缸動作慢，易于控制。如如圖3.4,3.5所示。液壓挖掘機需要做很多復(fù)雜的動作，且具有多種機構(gòu)，如行走機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、動臂、斗桿和鏟斗等，具有多種自由度。這些主要機構(gòu)需要經(jīng)常實現(xiàn)起動、制動、換向等動作，所以其外負載變化很大，造成更多的沖擊和振動，因此挖掘機的液壓系統(tǒng)的性能9湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計要求非常之高。根據(jù)液壓挖掘機的工作特點，在設(shè)計液壓系統(tǒng)時需要考慮如下幾點:雙泵合流可以很好的提高挖掘機速度，所以斗桿挖掘機時多采用雙泵合流，當然個別系統(tǒng)也會采用三泵合流。單獨采用鏟斗挖掘時，也有采用雙泵合流的情況。以下我們連接情況。液壓馬達使回轉(zhuǎn)平臺轉(zhuǎn)到卸土處，此時主要是由動臂和回轉(zhuǎn)平臺配合所完成的復(fù)合動作。[9]近溢流閥的壓力時，溢流出的油液會同時供給鏟斗有效利用。當斗桿和動臂復(fù)合動作挖雙泵供油，如圖3.6b所示。當動臂、斗桿和鏟斗復(fù)合運動時，為防止同一油泵同時向不同的液壓元件供油產(chǎn)生油壓不穩(wěn)的情況，該系統(tǒng)采用每個油泵單獨給一個液壓元件供油。對于雙泵系統(tǒng)，其在流量分配措施很必要，兩泵的流量分配和三泵系統(tǒng)類似。挖掘機要實施非水平角度作業(yè)時，為了保證效率，回轉(zhuǎn)力是必不可少的，因此回轉(zhuǎn)馬達需要提供液壓油以完成動作。當需要一直讓鏟斗緊貼斜壁進行作業(yè)時，斗桿缸和回轉(zhuǎn)馬達需要同時進油，實現(xiàn)缸同時運動。由于同一油泵提供壓力油，所以要求運用回轉(zhuǎn)優(yōu)先油路，保證鏟斗能正常的貼住斜壁，否則機械難以進行工作。節(jié)流效應(yīng)取決于回轉(zhuǎn)壓力，壓力越大，效應(yīng)越大。此時斗桿缸液壓油回油壓力將會持續(xù)增高，液壓泵提供液湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計壓油的壓力也隨之增大。伴著操縱桿移動距離的增大，回轉(zhuǎn)力隨著回轉(zhuǎn)馬達油壓的增大而增大。挖掘過程中難免會遇到堅硬的物體，此時需要瞬間得到較大的挖掘力，所以要求動力元件能瞬間暫時增壓，使主壓力閥得到較大的壓力。作業(yè)完成后，動臂油缸收縮將動臂抬起，滿斗舉升，回轉(zhuǎn)平臺隨著液壓馬達的作用旋轉(zhuǎn)到卸載處，此動作由回轉(zhuǎn)馬達和動臂配合完成。動臂以及鏟斗要求自動停留在一個合適的卸載高度。由于卸載所需的回轉(zhuǎn)角度不同，隨液壓挖掘機相對于裝卸車的位置而變，因此動臂提升速度和回轉(zhuǎn)馬達的回轉(zhuǎn)速度的相對關(guān)系必須有可調(diào)性。卸載回轉(zhuǎn)角度越大，則要求回轉(zhuǎn)速度越快些，此時要求動臂的提升速度得慢些。在雙泵系統(tǒng)中，回轉(zhuǎn)起動時，由于慣性較大，油壓會升得很高，有可能從溢流閥溢所示。在回轉(zhuǎn)和動臂提升的同時，斗桿和鏟斗配合完成。由于滿斗提升時動臂油缸壓力增加到很高，變量泵只能得到很小的流量，為了使動臂提升、回轉(zhuǎn)、斗桿外放相互正常的配合動作，需要由一個油泵專門向動臂油缸供油，以保證壓力的平衡，另一個油泵除了向回轉(zhuǎn)馬達和斗桿供油外，還有部分油供給動臂油缸，如圖3.7b。但是由于動臂提升時油壓較高，避免損壞單向閥，所以單向閥大部分時間處于關(guān)閉狀態(tài)，因此左側(cè)油泵只向回轉(zhuǎn)馬達和斗桿供油。回轉(zhuǎn)至卸載位置時，制動轉(zhuǎn)向臺，通過斗桿調(diào)節(jié)，鏟斗油缸伸縮完成卸載動作。為了調(diào)整卸載位置，還需要動臂配合。卸載時，主要是斗桿以及鏟斗配合動作，加以動臂運動。湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計圖卸載動作完成后，轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動，同時動臂缸及斗桿缸復(fù)合動作，把空斗放到新的作業(yè)壓力變低，變量泵得到較大流量，使得下降快，并需要以很快的速度回轉(zhuǎn)，因此完成該工況動作時，回轉(zhuǎn)馬達將會得到一個油泵的所有流量，另一油泵的大部分油供給動臂，其余部分油經(jīng)節(jié)流閥供給斗桿，如圖3.8所示。圖挖掘機需要完成很多繁復(fù)的動作，且具有多種機構(gòu)，如行走、回轉(zhuǎn)、工作機構(gòu)等，作特性，需做到以下幾點。湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計3.3.1動力性要求在雙泵系統(tǒng)中，合流方式很好的增大了發(fā)動機的工作效率。3.3.2操縱性要求（1）調(diào)速性要求要不同的功率，所以每個元件都需要有很高的性能。（2）復(fù)合操縱性要求縱性并不可少的一面?；パa影響運動，是多個執(zhí)行元件配合一起動作的前提，要實現(xiàn)互補干涉完成動作，同的行駛速度，造成挖掘機跑偏，很大程度上增加了安全隱患。的最大供油量滿足不了系統(tǒng)所需要的總流量，此時因壓力油由于優(yōu)先供給低壓執(zhí)行元件，這樣高壓執(zhí)行元件就會出現(xiàn)動作速度降低，甚至不動的現(xiàn)象。因此，調(diào)節(jié)多執(zhí)行元件共同作用時流量分配問題也是液壓系統(tǒng)設(shè)計需著重考慮的問題。3.3.3節(jié)能性要求13湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計分的流量將會損失掉。出于效率，損失越小越好。當挖掘機處于空載狀態(tài)下時，怎樣降低泵的輸出流量，降低空載回油的壓力，都是降低能量損耗的關(guān)鍵所在。[10]3.3.4安全性要求造成額外的損傷。3.3.5其它性能要求對各個液壓作用元件的損傷保護，回轉(zhuǎn)機構(gòu)和行走裝置可靠出現(xiàn)的制動和限速問題，以及防止動臂因重力作用快速下降和整機超速溜坡等現(xiàn)象。也越來越得到人們的重視。3.4液壓系統(tǒng)方案擬訂(1)配合動作后提出初步方案。(2)依據(jù)其工作特點，總結(jié)設(shè)計要求。(3)提出一種簡潔、客觀的液壓系統(tǒng)的研究方案，并且詳細的介紹設(shè)計步驟。14湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第四章液壓系統(tǒng)的設(shè)計1mmmmmmm3mmKg4.1確定油缸所受的作用力4.1.1鏟斗油缸作用力的分析15湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計圖反鏟裝置載作業(yè)過程中，當以轉(zhuǎn)斗挖掘為主時，其最大挖掘力為鏟斗油缸設(shè)計的依置為動臂下放到最低位置，鏟斗油缸作用力與斗桿鉸點的最大力臂。由圖計算ld1lF對鏟斗與斗桿鉸點C的力臂C1maxl=320mm1mm湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計F=Fd=506.25KNg應(yīng)滿足：d這時斗桿及動臂油缸處于封閉狀態(tài)，斗桿油缸封閉力F/FlFl/F/g1max(4-2)B2Bl2式中l(wèi)—斗桿油缸閉鎖力g對斗桿與動臂鉸點B的力臂F/2lF對斗桿與動臂鉸點B的力臂B1maxl/F對斗桿與動臂鉸點B的力臂B2F—挖掘阻力的法向分力，F(xiàn)0.2F221max已知l=3202l=3500mmBl=550mmmm/BF0.2F=27KN21maxFlFl/F/g==1522.97KN1maxB2Bl2鏟斗油缸閉鎖力F應(yīng)滿足/bFlFl/F/(4-3)1maxA2Alb3式中l(wèi)——動臂油缸閉鎖力F對鉸點Ａ的力臂/3blF對動臂下鉸點Ａ的力臂A1maxl/F對鉸點Ａ的力臂A2已經(jīng)l=3003l=5800mmAl=4400mmmm/AFlFl/F/==3006KN1maxA2Alb317湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計4.1.2斗桿油缸作用的確定當挖掘機以鏟斗挖掘時，其最大挖掘力則由斗桿油缸來保證。斗桿油缸最大作用力對斗桿產(chǎn)生最大作用力距，并使斗齒尖和鉸點，在一條直線上，如下圖所示。BC圖Flg2/dFl1max==506.25KNC/d湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計FlFl/F/dl3斗桿最大挖掘力也受到挖掘機穩(wěn)定性條件的限制。圖此時動臂油缸作用力為：1F＝（GlGlGl）b式中G——鏟斗及其裝載土壤重力dtG——斗桿所受重力GG——動臂所受重力bl——鏟斗質(zhì)心到動臂下鉸點A的水平距離dAl——斗桿質(zhì)心到動臂下鉸點A的水平距離gA湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計l——動臂質(zhì)心到動臂下鉸點A的水平距離bAlG＝2103＝4.310G＝5.1410，＝5.8m，=4.8m,NANGNl33dtbggll=1.2m，=0.3m。3其中鏟斗的重力為1.510N，根據(jù)公式3mV(4-5)(4-6)SVVkRSk(4-7)Ssm式中－裝載土壤的質(zhì)量（kg）V－平均有效斗容量（）m3－鏟斗充滿系數(shù)（1m3m3－自然情況下土壤的密度，根據(jù)工作環(huán)境，選擇S－疏松后的土壤密度1.35k－土壤的松散系數(shù)，根據(jù)工作環(huán)境，取kS代入數(shù)據(jù)，求得：Sm259.3kg1296.3kg3sFN33b4.2各油缸尺寸的確定4.2.1鏟斗油缸工作壓力的確定件不同，通常采用的壓力范圍也不同。設(shè)計時可用類比法來確定。2（）Mpa20湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計初選系統(tǒng)工作壓力為25Mpa。4.2.2缸徑和油塞杠直徑的確定Dd挖掘機液壓缸均為單活塞杠液壓缸，其原理圖如下所示3d/D由受力平衡得F（Dd）pDp2224=412式中p—液壓缸工作壓力，處算時可取系統(tǒng)工作壓力pp25Mpa11pp2pMpa—液壓缸回油腔背壓，可取1d/D—活塞缸直徑與液壓缸內(nèi)徑之比，按表取d/D=0.7F工作循環(huán)中最大的負載，此處F=F=506.25—KNdcm—液壓缸機械效率，一般取=0.9cm將上式代入缸受力平衡方程式得D=0.17m=170則d=0.7×170=119取整d=1204.2.3缸壁厚和外徑的計算D公式，此時：21湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計PDy(2.3[]P)(4-8)+Cyψ：強度系數(shù)，對無縫鋼管，ψ=1最大工作壓力的（1.25—1.5）倍C：用來圓整壁厚數(shù)p:試驗壓力，一般取yD：缸筒內(nèi)徑[σ]——缸筒材料許用應(yīng)力，無縫鋼[σ]=100——110式中p=1.5p=37.5yy[σ]取110+C]Py)=0.030+取δ=30C則缸外徑=+2δ=170+2×30=230D1取鏟斗缸工作行程為=1350L4.3斗桿油缸尺寸的計算4.3.1由鏟斗油缸計算步驟知斗桿缸受力平衡FgDdp（）Dp2224=412D=0.292m=292取整D=300則鏟斗油缸活塞桿d=0.7D=2104.3.2缸壁厚和外徑的計算PDδ=+C=0.052m+C=52+C取整δ=52y(2.3[]P)y22湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計則外徑=+2δ=300+2×52=404DD取整=400D11取斗桿缸工作行程=1755L4.4動臂缸的尺寸計算4.4.1由鏟斗油缸計算步驟知動臂油缸受力平衡FDp2（Ddp22b4=412cmD=0.145m=145取整D=145則動臂油缸活塞桿d=0.7D=缸壁厚和外徑的計算PD取整d=100δ=+=0.025m+CC取整δ=25y(2.3[]P)y則外徑D=D+2δ=145+2×25=199取整D=20011L4.5液壓系統(tǒng)圖的擬定23湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計取每個液壓缸的伸縮速度V=6000mm/minmax湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計鏟斗缸：缸內(nèi)徑=170活塞缸徑=120行程=1350DdL斗桿缸：缸內(nèi)徑=300活塞缸徑=210行程=1755DdL動臂缸：缸內(nèi)徑=145活塞缸徑=100行程=1655DdL4.6.1每個缸的流量計算2VQ=maxD(4-9)max41鏟斗缸=×3.14×1.72×60=136/min1L41斗桿缸=×3.14×32×60=423/minQ2L41動臂缸=2××3.14×1.452×60=198/minQ3L44.6.2回轉(zhuǎn)馬達的流量的計算及選型轉(zhuǎn)啟動力矩一般應(yīng)小于制動力矩。當回轉(zhuǎn)機構(gòu)僅靠液壓制動時，啟動力矩M小于O或等于制動力矩M可以取B，MC==1—1.1(4-10)BMO當回轉(zhuǎn)機構(gòu)帶附加機械制動時，C最高可達2，一般取C=1.6.對于一定的回轉(zhuǎn)機構(gòu)的增大也受地面附著條件的限制。地面附著條件可用附著力矩M表示。機械制動一般F取M=（0.8—0.9）M，液壓制動可取M=（0.5—0.7）MBFBF履帶式液壓挖掘機地面附著力矩的計算可以采取下面的簡化公式25湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計μm34MF式中——地面附著力矩，Nm；MFm——整機質(zhì)量，t；——地面附著系數(shù)，平板履帶板取=0.25，帶筋履帶板取=0.5.3M則=5000×0.5×9=12225NmOM4FC又M=0.8M=12225×0.8=9780Nm(4-12)(4-13)BFMM==6112.5NmOCO設(shè)經(jīng)過四級減速，傳動比i=3×3×2×1=18總M則馬達所受最大力理論排量M==339Nm（4-14）(4-15)OiOq=O=15.1mL/rPmm據(jù)此查手冊選出液壓馬達型號，軸向柱塞馬達25（YCY）14-1B排量25mL/r額定轉(zhuǎn)速1500r/min4.6.3行走馬達的選用液壓挖掘機行走速度有0—1.7Km/h和0—3.4Km/h兩種可調(diào)高低速，故由上面選出的液壓馬達40（YCY）14-1B。26湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計4.6.4主回路液壓泵的選擇泵所需總流量q=總q(4-16)K式中—系統(tǒng)滲漏系數(shù)，一般取1.1—1.3，此外取=1.2；KK——各動作元件同時動作的最大流量之和。q由上面的計算得知則q=136+423+198=757L/minq=1.2×757=908.4L/min總本設(shè)計采用雙聯(lián)斜軸式定量柱塞泵，則每個泵所需要流量q=454.2L/min液壓缸工作壓力的確定Pp+P(4-17)P1P--是執(zhí)行元件的最高工作壓力,對于本系統(tǒng)的最高工作壓力是銷鎖油缸的入口壓力1P--是從液壓泵出口液壓缸之間的管路損失。p=1。則p=25+1=26p參照產(chǎn)品選取壓力比系統(tǒng)最高壓力高10%--30%.額定流量不低于上述計算結(jié)果的液壓泵，可據(jù)此選擇泵型號160YCY-1B雙聯(lián)定量軸向柱塞泵，額定壓力為32Mpa，最大排量160mL/min，最高轉(zhuǎn)速1750r/min。27湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計4.7管路油管的選擇管路是液壓系統(tǒng)中液壓元件之間傳遞工作介質(zhì)的各種油管的總稱。管接頭用于油管接頭應(yīng)具有足夠的強度，良好的密封性，其壓力損失也要小，拆除方便。[11]4.7.1油管內(nèi)徑的確定油管的內(nèi)徑取決于管路的種類及管內(nèi)的流速。油管的內(nèi)徑由下面的公式確定：Qd4.16(4-18)V式中：Q——流經(jīng)管路的流量；V——油管內(nèi)的允許流速。對吸油管可取V=（1—1.5）m/s一般取1m/s，回油管可取V<（1.5—2.5）m/s，壓力油管：當<2.5時，取=（3—4）/，當=（2.5—16）時，取=VpVmspMpa（3—4）/，當>16時，取>5/。mspVms2805Q對吸油管有：d4.16=4.16=31.13mm=44.03mmV取整d=35mm5605Q對回油管有：4.16=4.16dV取整=45mmd4.7.2管接頭的選擇管之間用0管和管路系統(tǒng)中的鋼管接頭用焊接連接，管接頭和機體的連接主要采用普通細牙螺紋，根據(jù)《機械設(shè)計手冊》選用焊接式管接頭。28湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計4.7.3螺塞的選用4.8液壓油箱的確定油箱的容積一般是泵沒分鐘流量的3—5于泵每分鐘流量的3560/min=560×4=2240。LVL外形尺寸按1：1.4:1.6設(shè)計，可得出油箱長×寬×高=1000×1400×1600（mm）4.8.1液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和升溫的驗算系統(tǒng)工作時液壓泵的輸入功率由前面的計算可知2p=1=466.66KW挖掘機工作時，液壓缸的最大輸出功率pFVFVFV2(4-19)2dmaxgmaxbmaxm=506.250.1+1476.560.1+3630.1+23.