四連桿液壓挖掘機(jī)設(shè)計答辯稿

1、各位老師們你們好！題目：液壓挖掘機(jī)-江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 屆畢業(yè)設(shè)計 學(xué) 院： 工 學(xué) 院 姓 名： 學(xué) 號： 2 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 年 級：機(jī)制 指導(dǎo)教師： 一.前言 液壓挖掘機(jī)是一種多功能機(jī)械，目前被廣泛應(yīng)用于水利工程，交通運輸，電力工程和礦山采掘等機(jī)械施工中，它在減輕繁重的體力勞動，保證工程質(zhì)量。加快建設(shè)速度以及提高勞動生產(chǎn)率方面起著十分重要的作用。由于液壓挖掘機(jī)具有多品種，多功能，高質(zhì)量及高效率等特點，因此受到了廣大施工作業(yè)單位的青睞。液壓挖掘機(jī)的生產(chǎn)制造業(yè)也日益蓬勃發(fā)展。 挖掘機(jī)液壓傳動緊密地聯(lián)系在一起，其發(fā)展主要以液壓技術(shù)的應(yīng)用為基礎(chǔ)。其結(jié)構(gòu)主要是由發(fā)動機(jī)、液壓系統(tǒng)、工作裝置

2、、行走裝置和電氣控制等部分組成（如圖所示），由于挖掘機(jī)的工作條件惡劣，要求實現(xiàn)的動作很復(fù)雜，于是它對液壓系統(tǒng)的設(shè)計提出了很高的要求，其液壓系統(tǒng)也是工程機(jī)械液壓系統(tǒng)中最為復(fù)雜的。因此，對挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的分析設(shè)計已經(jīng)成為推動挖掘機(jī)發(fā)展中的重要一環(huán)。二、設(shè)計任務(wù)本次設(shè)計題目液壓挖掘機(jī)，主要設(shè)計鏟斗，斗桿，動臂，以及他們的裝配關(guān)系，還有液壓系統(tǒng)原理圖的設(shè)計。鏟斗容量初步選定為2m。挖掘機(jī)重量為6頓左右。1. 液壓挖掘機(jī)的工作特點和基本類型1. 1 液壓挖掘機(jī)的主要優(yōu)點液壓挖掘機(jī)和機(jī)械的相比呢有很多的優(yōu)點他的動力裝置和工作裝置都是用容積式的液壓靜壓傳動。一千比1的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速的比值決定了他的調(diào)速范

3、圍非常的大能得到較低的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，例如柱塞式液壓馬達(dá)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速可低達(dá)1r/min.快速作用時，液壓元件產(chǎn)生的運動慣性小，加速性能好，并可作調(diào)整反轉(zhuǎn)。自動化的控制比較容易，而且傳動起來很平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)也是非常的簡單易于實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化。1. 2 液壓挖掘機(jī)的基本類型及主要特點我們可以通過不同的角度對液壓挖掘機(jī)進(jìn)行劃分。根據(jù)液壓挖掘機(jī)種類主要機(jī)構(gòu)傳動類型劃分。如果液壓挖掘機(jī)全部都是采用液壓系統(tǒng)的傳動，則是全液壓傳動，否則是非全液壓傳動主液壓。其實主要的區(qū)別是在行走的機(jī)構(gòu)上，本次設(shè)計我們采用全液壓傳動根據(jù)行走機(jī)構(gòu)的類型劃分行走方式的不同也可以對其進(jìn)行劃分，比如說有履帶式，輪胎式，汽車式，懸掛式等

4、等本次設(shè)計我們決定采用履帶式，因為履帶式通常是全液壓傳動，這和我們的設(shè)計互相符合，而且履帶式在任何路面上都可以行走，具有很高的適應(yīng)性，而且他對土壤的吸附能力比其他的都要大，所以這就決定了他行走會非常的平穩(wěn)，所以履帶式的優(yōu)點非常得多。根據(jù)工作裝置劃分根據(jù)工作裝置結(jié)構(gòu)不同，可分為鉸接式和伸縮臂式挖掘機(jī)。鉸接式工作裝置應(yīng)用較為普遍。這種挖掘機(jī)的工作裝置靠各構(gòu)件繞鉸點轉(zhuǎn)動來完成作業(yè)動作。伸縮臂式挖掘機(jī)的動臂由主臂及伸縮臂組成，伸縮臂可在主臂臂內(nèi)伸縮，還可以變幅。伸縮臂前端裝有鏟斗，適于進(jìn)行平整和清理作業(yè)，尤其是修整溝坡。1. 3 反鏟裝置的工作原理反鏟工作裝置是液壓挖掘機(jī)的一種主要工作裝置，如圖11所

5、示。液壓反鏟工作裝置一般由1油管2動臂油缸3動臂4斗桿油缸5斗桿6鏟斗油缸7曲柄8連桿9鏟斗10側(cè)板11斗齒.改變各液壓缸行程來實現(xiàn)挖掘過程中的各種動作。動臂1的下鉸點與回轉(zhuǎn)平臺鉸接，并以動臂液壓缸2來支承動臂，通過改變動臂液壓缸的行程即可改變動臂傾角，實現(xiàn)動臂的升降。斗桿4鉸接于動臂的上端，可繞鉸點轉(zhuǎn)動，斗桿與動臂的相對轉(zhuǎn)角由鏟斗液壓缸5控制，當(dāng)斗桿液壓缸伸縮時，斗桿即可繞動臂上鉸點轉(zhuǎn)動。鏟斗6則鉸接于斗桿4的末端，通過鏟斗液壓缸5的伸縮來使鏟斗繞鉸點轉(zhuǎn)動。為了增大鏟斗的轉(zhuǎn)角，鏟斗液壓缸一般通過連桿機(jī)構(gòu)（即連桿7和搖桿8）與鏟斗連接。液壓挖掘機(jī)反鏟工作裝置主要用于挖掘停機(jī)面以下的土壤，如挖掘

6、溝壕、基坑等，其挖掘軌跡取決于各液壓缸的運動及其組合。反鏟液壓挖掘機(jī)的工作過程為，先下放動臂至挖掘位置，然后轉(zhuǎn)動斗桿及鏟斗，當(dāng)挖掘至裝滿鏟斗時，提升動臂使鏟斗離開土壤，邊提升邊回轉(zhuǎn)至卸載位置，轉(zhuǎn)斗卸出土壤，然后再回轉(zhuǎn)至工作裝置開始下一次作業(yè)循環(huán)。動臂液壓缸主要用于調(diào)整工作裝置的挖掘位置，一般不單獨直接挖掘土壤；斗桿挖掘可獲得較大的挖掘行程，但挖掘力小一些。轉(zhuǎn)斗挖掘的行程較短，為使鏟斗在轉(zhuǎn)斗挖掘結(jié)束時裝滿鏟斗，需要較大的挖掘力以保證能挖掘較大厚度的土壤，因此挖掘機(jī)的最大挖掘力一般由轉(zhuǎn)斗液壓缸實現(xiàn)的。由于挖掘力大且挖掘行程短，因此轉(zhuǎn)斗挖掘可用于清除障礙或提高生產(chǎn)率。在實際工作中，熟練的液壓挖掘機(jī)人

7、員可根據(jù)實際情況，合理操縱各個液壓缸，往往是各液壓缸聯(lián)合工作，實現(xiàn)最有效的挖掘作業(yè)。例如，挖掘基坑時由于挖掘深度較大，并要求有較陡而平整的基坑壁，則采用動臂和斗桿同時工作；當(dāng)挖掘基坑底時，挖掘行程將結(jié)束，為加速裝滿鏟斗，或挖掘過程中調(diào)整切削角時，則需要鏟斗液壓缸和斗桿液壓缸同時工作。圖圖1 11 1油管；油管；2動臂油缸；動臂油缸；3動臂；動臂；4斗桿油缸；斗桿油缸；5斗桿；斗桿；6鏟斗油缸；鏟斗油缸； 7 7曲柄；曲柄；8連桿；連桿；9鏟斗；鏟斗；10側(cè)板；側(cè)板；11斗齒。斗齒。1. 4 鏟斗的結(jié)構(gòu)選擇型液壓挖掘機(jī)反鏟工作裝置鏟斗的形狀和尺寸由作業(yè)對象決定，不同的作業(yè)需求可以在一臺挖掘機(jī)上配

8、備不同的鏟斗來作業(yè)。鏟斗與液壓缸的連接形式通常有四連桿機(jī)構(gòu)和六連桿機(jī)構(gòu)兩種，如圖1-3所示。其中四連桿機(jī)構(gòu)是鏟斗液壓缸直接鉸接在鏟斗上，鏟斗轉(zhuǎn)動角度較小，但鏟斗可獲得較大的工作力矩。（ a a）四連桿機(jī)構(gòu)）四連桿機(jī)構(gòu)（b b）六連桿機(jī)構(gòu)）六連桿機(jī)構(gòu)圖1-31.5 鏟斗參數(shù)的選擇本次設(shè)計鏟斗容量初步選擇為q=0.2m3 由經(jīng)驗公式M=2179+25147q 可以得到整體質(zhì)量大約是6 噸左右. 斗容量q,平均斗寬B，轉(zhuǎn)斗挖掘半徑R,轉(zhuǎn)斗挖掘裝滿轉(zhuǎn)角 = 是鏟斗的四個主要參數(shù)。R,B, 三者與q的經(jīng)驗計算公式： q=其中：0.2m 其中：=0.2m(已知)，鏟斗斗容量； R鏟斗挖掘半徑，單位m； B

9、鏟斗斗寬，根據(jù)反鏟斗平均斗寬統(tǒng)計值和推薦范圍 查表可以得到，取B0.75m； 鏟斗的挖掘裝滿的通常轉(zhuǎn)角，一般都是取九十度到一百度，取他的值為95度，代入公式里面就得到 R=0.803mmax2SKBR)2sin2(21222.挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計2.1 動力元件的選擇動力元件通常起著向系統(tǒng)提供動力源的作用，是系統(tǒng)不可以缺少的核心元件。液壓系統(tǒng)是以液壓泵作為向系統(tǒng)提供一定流量和壓力的動力元件。液壓泵將原動機(jī)或者內(nèi)燃機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成工作 液體的壓力能。是一種有用的能量轉(zhuǎn)換裝置。提供我們選擇的有齒輪泵，葉片泵，柱塞泵，下面我們來看下面的表格. 可以得出挖掘機(jī)的工作環(huán)境比較惡劣，所以對油的污染性不需

10、要很敏感。雖然效率沒有其他的高，但是從成本上和工作特點的方面看，我們還是選擇齒輪泵作為我們的動力元件。 2.2 執(zhí)行元件的選擇液壓執(zhí)行元件，本次設(shè)計必須用到的是動臂液壓缸，鏟斗液壓桿，斗桿液壓桿，和2個行走馬達(dá)以及一個回轉(zhuǎn)馬達(dá)。下面可通過以下公式估算的液壓缸作用力下面可通過以下公式估算的液壓缸作用力f f2 2=6.55M=6.55MF=0.75fF=0.75f2 2f f1 1=0.75F=0.75F式中式中F F 鏟斗油缸作用力，鏟斗油缸作用力，KNKN；f f1 1斗桿油缸作用力，斗桿油缸作用力，KNKN；f f2 2動臂油缸作用力，動臂油缸作用力，KNKN；M M整機(jī)質(zhì)量，整機(jī)質(zhì)量，t

11、 t。 液壓缸作用力與整機(jī)質(zhì)量關(guān)系圖液壓缸作用力與整機(jī)質(zhì)量關(guān)系圖 2.3液壓控制元件選擇控制元件通常是用來控制液體的流動方向，壓力的高低和流量大小進(jìn)行預(yù)期的控制。因此，液壓控制閥是直接影響液壓系統(tǒng)工作過程和工作特性的重要元件。本次液壓設(shè)計也有用到單向閥，溢流閥，換向閥，等等。單向閥：是用來控制油液的單向流動，他的性能的要求是：正向的流動阻力損失小，反向的時候密封性好，而且動作靈敏。溢流閥 ：溢流閥的主要的作用是對液壓系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)幾乎所有的液壓系統(tǒng)里面都必須有溢流閥，它的性能的好和壞直接影響著液壓系統(tǒng)的正常工作。液壓系統(tǒng)對溢流閥性能的要求，1,定位的精度高。2，靈敏度要高。 3，工作平穩(wěn)。4，密

12、封性好。，所以，本次設(shè)計決定在液壓缸面前都并聯(lián)一個溢流閥來控制流量的大小。換向閥：利用閥芯對閥體的相對運動。可以使得油路接通。關(guān)斷或者改變油流的方向。從而來實現(xiàn)液壓執(zhí)行元件的驅(qū)動和啟動，停止或者變換運動的方向，本次設(shè)計液壓缸只需來回運動，所以初步選定為三位四通換向閥2.4 液壓系統(tǒng)輔助元件選擇液壓系統(tǒng)的輔助元件是指的是除了液壓動力元件，執(zhí)行元件和控制元件外的東西，比如說有，管件，油箱，過濾器，散熱器，密封裝置，壓力表，等等其他裝置所以本次設(shè)計也都有用好到這些元件，具體詳情參考液壓系統(tǒng)圖紙。致 謝 本次液壓挖掘機(jī)的畢業(yè)設(shè)計，讓我收獲良多，讓我更進(jìn)一步的了解到了液壓系統(tǒng)以及機(jī)械原理方面的知識，也能夠讓我更加熟練的操作CAD 和PROE，從中的收獲不能僅僅一分畢業(yè)設(shè)計能夠表達(dá)，這次畢業(yè)設(shè)計，讓我學(xué)到了如何