挖掘機(jī)總體設(shè)計(jì)說明

...56/68畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）設(shè)計(jì)題目：小型挖掘機(jī)總體設(shè)計(jì)姓名學(xué)號(hào)專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造與其自動(dòng)化班級(jí)模具設(shè)計(jì)與制造方向指導(dǎo)教師學(xué)部機(jī)電學(xué)部答辯日期2012年05月26日學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評(píng)語（一）學(xué)號(hào)084180706專業(yè)班級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造與其自動(dòng)化2008級(jí)模具設(shè)計(jì)與制造方向2班總成績(jī)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：小型挖掘機(jī)總體設(shè)計(jì)答辯委員會(huì)評(píng)語答辯成績(jī)主任簽字：年月日答辯委員會(huì)成員簽字學(xué)部畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）領(lǐng)導(dǎo)小組意見組長(zhǎng)簽字：年月日學(xué)部公章學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評(píng)語（二）學(xué)號(hào)084180706專業(yè)班級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造與其自動(dòng)化2008級(jí)模具設(shè)計(jì)與制造方向2班畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：小型挖掘機(jī)總體設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評(píng)語指導(dǎo)教師成績(jī)?cè)诋厴I(yè)設(shè)計(jì)初期，該同學(xué)積極地查閱相關(guān)資料，能夠主動(dòng)地聯(lián)系指導(dǎo)教師，將自己的設(shè)計(jì)思路匯報(bào)給指導(dǎo)教師。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，該同學(xué)能夠刻苦地鉆研相關(guān)的專業(yè)理論，將專業(yè)理論付諸實(shí)踐，同時(shí)能夠與指導(dǎo)教師溝通畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)展情況，與時(shí)地獲得教師的指導(dǎo)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)末期，該同學(xué)主動(dòng)地向指導(dǎo)教師展示自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)成果，同時(shí)虛心地聽取指導(dǎo)教師提出的意見；此外，該同學(xué)還將自己畢業(yè)論文的提綱提交給指導(dǎo)教師，聽取老師對(duì)其畢業(yè)論文的意見。該同學(xué)能夠?qū)W(xué)到的專業(yè)理論應(yīng)用到畢業(yè)設(shè)計(jì)中，具備使用液壓系統(tǒng)的能力。該同學(xué)論文主頁的各要素布局合理，搭配得當(dāng)，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。指導(dǎo)教師簽字：年月日學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評(píng)語（三）學(xué)號(hào)084180706專業(yè)班級(jí)08模具2班畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：小型挖掘機(jī)總體設(shè)計(jì)評(píng)閱教師評(píng)語評(píng)閱教師成績(jī)液壓系統(tǒng)是挖掘機(jī)的基礎(chǔ)，研究液壓系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展來說具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。液壓系統(tǒng)涉與的技術(shù)較多，設(shè)計(jì)難度較大，選題較為困難，該同學(xué)以單泵變量系統(tǒng)設(shè)計(jì)為突破口，選題恰到好處。文章從單泵變量系統(tǒng)設(shè)計(jì)的應(yīng)用入手，從系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方面，介紹了挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)過程。文章表現(xiàn)出較高的綜合知識(shí)運(yùn)用能力和創(chuàng)新能力，研究成果有一定的實(shí)際價(jià)值?？v觀全文，文章選題正確，邏輯結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，層次清晰，文字簡(jiǎn)練，符合本科畢業(yè)論文的規(guī)要求。評(píng)閱教師簽字：年月日學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書學(xué)號(hào)084180706專業(yè)班級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造與其自動(dòng)化2008級(jí)模具設(shè)計(jì)與制造方向2班畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：小型挖掘機(jī)總體設(shè)計(jì)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的立題依據(jù)系統(tǒng)壓力選定得是否合理，直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理程度。在液壓系統(tǒng)功率一定的情況下，若系統(tǒng)壓力選得過低，則液壓元、輔件的尺寸和重量就增加，系統(tǒng)造價(jià)也相應(yīng)增加；若系統(tǒng)壓力選得過高，則液壓設(shè)備的重量、尺寸和造價(jià)會(huì)相應(yīng)降低。然而，若系統(tǒng)壓力選得過高，由于對(duì)制造液壓元、輔件的材質(zhì)、密封、制造精度等要求的提高，反而會(huì)增大液壓設(shè)備的尺寸、重量和造價(jià)，其系統(tǒng)效率和使用壽命也會(huì)相應(yīng)下降，因此不能一味追求高壓。本次設(shè)計(jì)時(shí)，綜合考慮各因素，液壓系統(tǒng)的壓力上限取20Mp，且液壓油缸兩端的壓力差為16Mp。主要容與要求本設(shè)計(jì)主要包括小型輪式挖掘機(jī)的上車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、液壓閥塊設(shè)計(jì)、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、油缸、馬達(dá)和油泵的計(jì)算選型等。具體要求如下：1.主傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)2.進(jìn)給傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)3.相關(guān)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)度安排2月28日選題2月28日～3月2日接受指導(dǎo)老師的指導(dǎo)3月3日～3月9日擬定論文大綱3月10日～3月16日搜集、查閱、整理相關(guān)資料3月17日～4月8日初稿形成4月9日～4月15日初稿審定4月16日～4月29日第一次修改4月30日～5月6日第一次審定5月7日～5月9日第二次修改5月10日～5月13日定稿5月14日～5月25日論文評(píng)閱小組評(píng)審論文（設(shè)計(jì)）5月26日畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）答辯學(xué)生簽字：指導(dǎo)教師簽字年月日小型挖掘機(jī)總體設(shè)計(jì)摘要挖掘機(jī)是一種重要的工程機(jī)械，它廣泛應(yīng)用于道路工程、水利建設(shè)、房屋建筑、礦山采掘等各項(xiàng)土石方施工中。液壓挖掘機(jī)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)、工作裝置、回轉(zhuǎn)裝置、行走裝置和電器控制等部分組成。本設(shè)計(jì)收集了挖掘機(jī)的有關(guān)資料，對(duì)挖掘機(jī)的各種工況進(jìn)行了分析，并對(duì)挖掘機(jī)的上車體和液壓系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。挖掘機(jī)的核心技術(shù)就是液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由于挖掘機(jī)的工作條件惡劣，要現(xiàn)的動(dòng)作復(fù)雜，于是它對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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。本設(shè)計(jì)采用單泵變量系統(tǒng)，通過多路閥協(xié)調(diào)油缸和馬達(dá)的同時(shí)工作，并且用到了負(fù)載感應(yīng)技術(shù)，對(duì)液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了更精確的控制，極提高了液壓系統(tǒng)的性能和整機(jī)綜合性能。關(guān)鍵詞：液壓挖掘機(jī)，工作裝置，液壓系統(tǒng)，多路閥，負(fù)載感應(yīng)技術(shù)，控制SmallexcavatorsoveralldesignAbstractExcavatorisakindofimportantengineeringmachinerywithextensiveapplicationrange,suchasavriousofengineeringinroad,waterconservancy,building,mineraletc.Hydraulicexcavatorconsistsofengine,hydraulicsystem,workingequipment,rotator,walkingequipmentandelectriccontrolpart.Thisdesignhascollectedthematerialrelatedtoexcavators,analyzevariouskindsofexcavator'sworkingconditions,andhascarriedonthedesigntotheexcavator'sonchassispartandthehydraulicsystem.Theexcavator'skeytechnologyishydraulicsystem,becauseofitsabominableworkingconditionandcomplicatedmovement,thedesignofhydraulicsystemishighdemanded,andthehydraulicsystemisthemostcomplicatedamongmechanichydraulicsystem.Thisdesignusessingle-variablepumphydraulicsystem.Throughthemufti-routevalve'scoordinated,cylindersandmotorsworkatthesametime.Andbytheloadsensitivetechnology，Thehydraulicsystemhasrealizedamoreprecisecontrol，alsothehydraulicsystemandthecompletemachine'sperformanceEnhancedenormously.KEYWORDS:hydraulicexcavator,workingequipment,hydraulicsystem,mufti-routevalve,loadsensitivetechnology,control目錄TOC\h\z\t"標(biāo)題1,1,標(biāo)題2,1,標(biāo)題3,1,標(biāo)題,9"摘要IAbstractII第1章緒論1第2章容安排與設(shè)計(jì)步驟2第3章液壓挖掘機(jī)工況分析與設(shè)計(jì)依據(jù)33.1挖掘機(jī)的典型作業(yè)流程33.2典型挖掘工況43.3滿斗舉升回轉(zhuǎn)工況43.4卸載與空斗返回工況53.5運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性要求53.6設(shè)計(jì)依據(jù)63.6.1液壓挖掘機(jī)主要參數(shù)63.6.2液壓系統(tǒng)的壓力6第4章液壓挖掘機(jī)傳動(dòng)方案的擬定以與上車體和液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)74.1液壓挖掘機(jī)傳動(dòng)方案的擬定74.2液壓挖掘機(jī)上車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)84.2.1挖掘機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)要求84.2.2液壓挖掘機(jī)工作裝置的設(shè)計(jì)原則94.2.3液壓挖掘機(jī)駕駛室、發(fā)動(dòng)機(jī)等安裝位置設(shè)計(jì)94.3液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)104.3.1挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的基本要求104.3.2挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)基本回路的選擇104.3.3液壓系統(tǒng)油路循環(huán)形式的選擇114.3.4液壓系統(tǒng)調(diào)速方式的選擇114.3.5液壓控制系統(tǒng)的選擇124.3.6液壓系統(tǒng)應(yīng)考慮到的其它因素124.3.7液壓系統(tǒng)傳動(dòng)圖的擬定13第5章液壓元件的計(jì)算選擇和專用件設(shè)計(jì)145.1驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的相關(guān)計(jì)算與選型145.1.1附著力的計(jì)算145.1.2馬達(dá)的等效扭矩與等效排量計(jì)算145.1.3馬達(dá)排量的計(jì)算145.2回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與回轉(zhuǎn)馬達(dá)165.2.1回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的基本要求165.2.2回轉(zhuǎn)慣性阻力矩的計(jì)算175.2.3回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的參數(shù)選擇175.2.4生產(chǎn)率計(jì)算185.3液壓油缸的相關(guān)計(jì)算和選擇195.3.1液壓油缸的選擇依據(jù)195.3.2液壓油缸的相關(guān)計(jì)算與選擇205.4液壓泵的相關(guān)計(jì)算和選擇225.4.1液壓泵的工作壓力計(jì)算225.4.2確定液壓泵的的流量225.4.3確定液壓泵的功率235.5控制閥的選擇245.5.1各種控制閥的選擇原則245.5.2液壓閥選擇注意點(diǎn)255.5.3液壓閥的選擇265.6蓄能器的選擇265.7管道與管接頭的選擇265.7.1管道的選擇265.7.2管接頭285.8.1油箱設(shè)計(jì)注意要點(diǎn)285.8.2油箱容量的確定295.9過濾器的確定295.10液壓油與其粘度的確定305.10.1液壓油的功能305.10.2選擇原則與選擇30第6章液壓系統(tǒng)性能估算326.1系統(tǒng)壓力損失計(jì)算326.2系統(tǒng)效率336.3系統(tǒng)液壓沖擊分析34結(jié)論35致36參考文獻(xiàn)37外文文獻(xiàn)38中文譯文45小型挖掘機(jī)總體設(shè)計(jì)第1章緒論中國國土面積大，各項(xiàng)建設(shè)事業(yè)正處于蓬勃發(fā)展過程中。液壓挖掘機(jī)作為一種重要的工程機(jī)械，廣泛應(yīng)用于房屋建筑、筑路工程、水利建設(shè)、農(nóng)林開發(fā)、港口建設(shè)、國防工事等的土石方施工和礦山采掘工業(yè)中，對(duì)減輕繁重的體力勞動(dòng)、保證工程質(zhì)量、加快建設(shè)速度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率起著十分巨大的作用。隨著國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，液壓挖掘機(jī)的需求量將逐年大幅度增長(zhǎng)，其在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的作用將越來越顯著[1]。中國挖掘機(jī)市場(chǎng)自1997年開始已進(jìn)入了一個(gè)較快的發(fā)展時(shí)期，挖掘機(jī)市場(chǎng)需求迅速擴(kuò)大，一些企業(yè)紛紛看好這一市場(chǎng)，挖掘機(jī)行業(yè)如雨后春筍，新企業(yè)不斷涌現(xiàn)，一些原本生產(chǎn)其他工程機(jī)械的企業(yè)，也紛紛加入到挖掘機(jī)行業(yè)。奧運(yùn)會(huì)、2010年世博會(huì)、西部大開發(fā)、南水北調(diào)工程對(duì)機(jī)械設(shè)備的需求為挖掘機(jī)生產(chǎn)廠商提供了大量商機(jī)。顯然，中國已成為世界上最大的挖掘機(jī)市場(chǎng)[2]。發(fā)中心不在中國，挖掘機(jī)關(guān)鍵配套零部件也不在中國。在挖掘機(jī)關(guān)鍵的核心技術(shù)研究與掌握方面，國企業(yè)與國外企業(yè)差距很大，特別是國企業(yè)在挖掘機(jī)的基礎(chǔ)理論研究方面投入的人力、財(cái)力嚴(yán)重不足[3]。機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，如何占領(lǐng)挖掘機(jī)市場(chǎng)，盡快為國市場(chǎng)提供產(chǎn)品質(zhì)量好、可靠性高的液壓挖掘機(jī)已成為當(dāng)務(wù)之急。在發(fā)展方向上，小型液壓挖掘機(jī)由于其小巧、靈活、多功能和高效率等特點(diǎn)，已成為挖掘機(jī)市場(chǎng)上的亮點(diǎn)。小型挖掘機(jī)既具有中型挖掘機(jī)的多項(xiàng)功能，又具有運(yùn)輸、能耗、靈活性、適應(yīng)等方面的優(yōu)勢(shì)，非常適用于空間狹小的施工場(chǎng)地作業(yè)，而且價(jià)格低、質(zhì)量輕、保養(yǎng)維修方便等優(yōu)點(diǎn)，所以在國外得到了廣泛的應(yīng)用，市場(chǎng)潛力極其巨大；在技術(shù)水平上，進(jìn)一步改進(jìn)液壓系統(tǒng)，重視采用新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)，加快標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化的發(fā)展速度，注重國液壓件的生產(chǎn)。對(duì)于小型液壓挖掘機(jī)來說，設(shè)計(jì)出工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能好、成本低、效率高、維護(hù)使用方便的液壓系統(tǒng)，使之與機(jī)械裝置良好的配合顯得尤為重要。以下是小型輪式液壓挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)，希望該設(shè)計(jì)過程能為小型輪式液壓挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)工作獻(xiàn)上微薄之力[4]。第2章容安排與設(shè)計(jì)步驟本設(shè)計(jì)主要包括小型輪式挖掘機(jī)的上車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、液壓閥塊設(shè)計(jì)、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、油缸、馬達(dá)和油泵的計(jì)算選型等。設(shè)計(jì)步驟：進(jìn)行挖掘工況分析明確設(shè)計(jì)依據(jù)與參數(shù)擬訂液壓挖掘機(jī)傳動(dòng)方案與上車體和液壓裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液壓元件選擇計(jì)算和專用件設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)性能估算制圖、編制技術(shù)文件圖2-1設(shè)計(jì)步驟第3章液壓挖掘機(jī)工況分析與設(shè)計(jì)依據(jù)3.1挖掘機(jī)的典型作業(yè)流程液壓挖掘機(jī)的主要功能運(yùn)動(dòng)包括以下幾個(gè)動(dòng)作：動(dòng)臂升降、斗桿收放、鏟斗裝卸、轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)、整機(jī)行走以與其他輔助工作。典型作業(yè)流程為：整機(jī)移動(dòng)至合適的工作位置；回轉(zhuǎn)平臺(tái)、使工作裝置處于挖掘位置；動(dòng)臂下降，并調(diào)整斗桿、鏟斗至合適位置；斗桿、鏟斗挖掘作業(yè)；動(dòng)臂升起；回轉(zhuǎn)工作裝置至卸載位置；操縱斗桿、鏟斗卸載。由于挖掘機(jī)的作業(yè)對(duì)象和工作條件變化較大，主機(jī)的工作有兩項(xiàng)特殊要求：一是實(shí)現(xiàn)各種主要?jiǎng)幼魇?，阻力與作業(yè)速度隨時(shí)變化，因此，要求液壓缸和液壓馬達(dá)的壓力和流量也能相應(yīng)變化；二是充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率和縮短作業(yè)循環(huán)時(shí)間，工作過程中往往要求有兩個(gè)主要?jiǎng)幼魍瑫r(shí)進(jìn)行復(fù)合動(dòng)作。液壓挖掘機(jī)一個(gè)作業(yè)循環(huán)的組成和動(dòng)作的復(fù)合主要包括：（1）挖掘：通常以鏟斗液壓缸或斗桿液壓缸進(jìn)行挖掘，或兩者配合進(jìn)行挖掘。因此，在此過程中主要是鏟斗和斗桿的復(fù)合動(dòng)作，必要時(shí)，配以動(dòng)臂動(dòng)作。（2）滿斗舉升回轉(zhuǎn)：挖掘結(jié)束，動(dòng)臂液壓缸將動(dòng)臂頂起，滿斗提升，同時(shí)回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)使轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)向卸載位置，此時(shí)主要是動(dòng)臂和回轉(zhuǎn)的復(fù)合動(dòng)作。（3）卸載：轉(zhuǎn)到卸載位置時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)制動(dòng)，用斗桿液壓缸調(diào)節(jié)卸載半徑，然后鏟斗液壓缸回縮，鏟斗卸載。為了調(diào)整卸載位置，還要有動(dòng)臂液壓缸的配合，此時(shí)是斗桿和鏟斗的復(fù)合動(dòng)作，兼以動(dòng)臂動(dòng)作。（4）空斗返回：卸載結(jié)束，轉(zhuǎn)臺(tái)反向回轉(zhuǎn)，動(dòng)臂液壓缸和斗桿液壓缸配合，把空斗放到新的挖掘點(diǎn)，此時(shí)是回轉(zhuǎn)和動(dòng)臂或斗桿的復(fù)合動(dòng)作。（5）整機(jī)移動(dòng)工況：將整機(jī)移動(dòng)至合適的工作位置。（6）姿態(tài)調(diào)整與保持工況：滿足停放、運(yùn)輸、檢修等需要。（7）其他輔助作業(yè)工況：輔助工作裝置作業(yè)工況。[5]3.2典型挖掘工況（1）鏟斗挖掘工況：有鏟斗油缸單獨(dú)動(dòng)作進(jìn)行挖掘的工況。采用顫抖液壓缸進(jìn)行挖掘常用與清除障礙，挖掘較松軟的土壤以提高生產(chǎn)率，因此，在一般土方工程挖掘中顫抖挖掘最常用。（2）斗桿挖掘工況：由斗桿液壓缸單獨(dú)動(dòng)作進(jìn)行挖掘的工況，在較堅(jiān)硬的土質(zhì)條件下工作時(shí)，為了能夠裝滿鏟斗，中小型液壓挖掘機(jī)在實(shí)際工作中常以斗桿液壓缸進(jìn)行挖掘。（3）聯(lián)合挖掘工況：由鏟斗、斗桿液壓缸復(fù)合動(dòng)作進(jìn)行挖掘的工況，必要時(shí)還需配以動(dòng)臂液壓缸的動(dòng)作。當(dāng)單獨(dú)采用鏟斗液壓缸進(jìn)行挖掘時(shí)，挖掘軌跡以鏟斗與斗桿的鉸點(diǎn)為中心，鏟斗斗尖所作的圓弧線的長(zhǎng)度決定鏟斗液壓缸的行程。以鏟斗液壓缸進(jìn)行挖掘時(shí)的挖掘行程較短，為了能夠裝滿鏟斗，需要有較大的挖掘力以保證能挖掘較大厚度的土壤，所以一般挖掘機(jī)的斗尖最大挖掘力都在采用鏟斗液壓缸挖掘時(shí)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)單獨(dú)采用斗桿液壓缸進(jìn)行挖掘時(shí)，挖掘軌跡以動(dòng)臂與斗桿的鉸點(diǎn)為中心，鏟斗斗尖所作的圓弧線的長(zhǎng)度決定于斗桿液壓缸的行程。當(dāng)動(dòng)臂液壓缸位于最小長(zhǎng)度并以斗桿液壓缸進(jìn)行挖掘時(shí)，可以得到最大挖掘深度尺寸，并且也有較大的挖掘行程。在實(shí)際挖掘工作中，往往需要采用各液壓缸的復(fù)合工作。如在平整土地或切削斜坡時(shí)，需要同時(shí)操縱動(dòng)臂和斗桿，以使斗尖能沿直線運(yùn)動(dòng)。3.3滿斗舉升回轉(zhuǎn)工況滿斗舉升回轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)約占整個(gè)作業(yè)循環(huán)時(shí)間的50%～70%，能量消耗占25%～50%，回轉(zhuǎn)液壓回路的發(fā)熱量占液壓系統(tǒng)總發(fā)熱量的30%～50%，因此要求盡可能地縮短轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)時(shí)間。挖掘結(jié)束后，動(dòng)臂油缸將動(dòng)臂頂起，滿斗舉升，同時(shí)回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)使轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)向卸載處，此時(shí)主要是動(dòng)臂和回轉(zhuǎn)馬達(dá)的復(fù)合動(dòng)作。動(dòng)臂抬升和回轉(zhuǎn)馬達(dá)同時(shí)動(dòng)作時(shí)，要求二者在速度上匹配，即回轉(zhuǎn)到指定卸載位置時(shí)，動(dòng)臂和鏟斗自動(dòng)提升到合適的卸載高度。由于卸載所需的回轉(zhuǎn)角度不同，隨液壓挖掘機(jī)相對(duì)卸載的位置而變，因此動(dòng)臂提升速度和回轉(zhuǎn)馬達(dá)的回轉(zhuǎn)速度的相對(duì)關(guān)系應(yīng)該是可調(diào)整的。卸載回轉(zhuǎn)角度大，則要求回轉(zhuǎn)速度快些，而動(dòng)臂的提升速度慢些?；剞D(zhuǎn)起動(dòng)時(shí)，由于慣性較大，油壓會(huì)升得很高，有可能從溢流閥溢流，此時(shí)應(yīng)該將溢流的油供給動(dòng)臂。在回轉(zhuǎn)和動(dòng)臂提升的同時(shí)，斗桿要外放，有時(shí)還需要對(duì)鏟斗進(jìn)行調(diào)整。這時(shí)是回轉(zhuǎn)馬達(dá)、動(dòng)臂、斗桿和鏟斗進(jìn)行復(fù)合動(dòng)作[4]。3.4卸載與空斗返回工況回轉(zhuǎn)至卸載位置時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)制動(dòng)，用斗桿調(diào)節(jié)卸載半徑和卸載高度，用鏟斗油缸卸載。為了調(diào)整卸載位置，還需要?jiǎng)颖叟浜蟿?dòng)作。卸載時(shí)，主要是斗桿和鏟斗復(fù)合動(dòng)作，間以動(dòng)臂動(dòng)作。當(dāng)卸載結(jié)束后，轉(zhuǎn)臺(tái)反向回轉(zhuǎn)，同時(shí)動(dòng)臂油缸和斗桿油缸相互配合動(dòng)作，把空斗放在新的挖掘點(diǎn)。此工況是回轉(zhuǎn)馬達(dá)、動(dòng)臂和斗桿復(fù)合動(dòng)作。由于動(dòng)臂下降有重力作用，壓力低、變量泵流量大、下降快，要求回轉(zhuǎn)速度快。發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí)油泵供油量小，為防止動(dòng)臂因重力作用迅速下降和動(dòng)臂油缸產(chǎn)生吸空現(xiàn)象，可采用動(dòng)臂下降再生補(bǔ)油回路，利用重力將動(dòng)臂油缸無桿腔的油供至有桿腔。特點(diǎn)與滿載回轉(zhuǎn)類似，但轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比滿載時(shí)減小。3.5運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性要求液壓挖掘機(jī)各功能運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力特性要求和常見復(fù)合運(yùn)動(dòng)要求，如表3.1和3.2所示：功能運(yùn)動(dòng)名稱應(yīng)用工況功率要求變速要求制動(dòng)與鎮(zhèn)定要求顫抖正轉(zhuǎn)挖掘、姿勢(shì)調(diào)整大不大鏟斗反轉(zhuǎn)卸載、姿勢(shì)調(diào)整不大不大最好有鎖定斗桿正轉(zhuǎn)挖掘、姿勢(shì)調(diào)整大高最好有鎖定斗桿反轉(zhuǎn)姿勢(shì)調(diào)整不大較高最好有鎖定動(dòng)臂舉升舉升、姿態(tài)調(diào)整較大高動(dòng)臂下降姿態(tài)調(diào)整、輔助作業(yè)一般較高回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)挖掘與卸載轉(zhuǎn)位高高行走運(yùn)動(dòng)場(chǎng)轉(zhuǎn)位、調(diào)整作業(yè)位置高高表3.1各功能運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力特性要求表3.2常見復(fù)合運(yùn)動(dòng)要求復(fù)合運(yùn)動(dòng)應(yīng)用工況特點(diǎn)與要求說明顫抖正轉(zhuǎn)+斗桿正轉(zhuǎn)負(fù)荷挖掘功率需求大、變速要求高鏟斗反轉(zhuǎn)+斗桿反轉(zhuǎn)卸載功率需求較小斗桿正轉(zhuǎn)+動(dòng)臂舉升平整土地要求操作性能好動(dòng)臂舉升+回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)挖掘與卸載轉(zhuǎn)位功率需求大變速要求高、動(dòng)力分配可調(diào)動(dòng)臂下降+回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)返回向挖掘處兩者載荷差別大、速度要求高3.6設(shè)計(jì)依據(jù)3.6.1液壓挖掘機(jī)主要參數(shù)液壓挖掘機(jī)的主要參數(shù)為整機(jī)重量、發(fā)動(dòng)機(jī)功率和斗容量。本次設(shè)計(jì)任務(wù)是小型輪胎式液壓挖掘機(jī)，整機(jī)重量在8t左右，發(fā)動(dòng)機(jī)功率大概為56kw，斗容量為0.35m3。壓力和流量是液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)。根據(jù)這兩個(gè)參數(shù)來計(jì)算和選擇液壓元、輔件和原動(dòng)機(jī)的規(guī)格。當(dāng)系統(tǒng)壓力選定后，液壓缸的主要尺寸或馬達(dá)排量即可確定，接著就可根據(jù)液壓缸的速度或液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速確定其流量[5]。3.6.2液壓系統(tǒng)的壓力系統(tǒng)壓力選定得是否合理，直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理程度。在液壓系統(tǒng)功率一定的情況下，若系統(tǒng)壓力選得過低，則液壓元、輔件的尺寸和重量就增加，系統(tǒng)造價(jià)也相應(yīng)增加；若系統(tǒng)壓力選得過高，則液壓設(shè)備的重量、尺寸和造價(jià)會(huì)相應(yīng)降低。然而，若系統(tǒng)壓力選得過高，由于對(duì)制造液壓元、輔件的材質(zhì)、密封、制造精度等要求的提高，反而會(huì)增大液壓設(shè)備的尺寸、重量和造價(jià)，其系統(tǒng)效率和使用壽命也會(huì)相應(yīng)下降，因此不能一味追求高壓。本次設(shè)計(jì)時(shí)，綜合考慮各因素，液壓系統(tǒng)的壓力上限取20Mp，且液壓油缸兩端的壓力差為16Mp。第4章液壓挖掘機(jī)傳動(dòng)方案的擬定以與上車體和液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1液壓挖掘機(jī)傳動(dòng)方案的擬定通過查閱資料，在明確了設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)參數(shù)后，接下來的工作就是著手具體設(shè)計(jì)。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，這是相當(dāng)關(guān)鍵的一步，同時(shí)也是確定設(shè)計(jì)高度的一步，只有確定了合適的高度，設(shè)計(jì)工作才會(huì)有計(jì)劃、有步驟地進(jìn)行，也才能最終走向成功。圖4-1傳動(dòng)方案原理圖如右圖4.1所示，該傳動(dòng)方案采用發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)單泵給液壓系統(tǒng)供油，這是與傳統(tǒng)方案雙泵雙回路相區(qū)別的一點(diǎn)，其目的在于，對(duì)于小型輪式液壓挖掘機(jī)，在滿足工作性能要求的前提條件下，盡可能減少液壓系統(tǒng)中泵的數(shù)量，用以提高經(jīng)濟(jì)性；同時(shí)，在采用了多路閥系統(tǒng)之后，能夠更好的協(xié)調(diào)好各油缸與馬達(dá)的相互工作；當(dāng)然，該系統(tǒng)還采了負(fù)載反饋控制，極提高了控制精度和可靠性。圖4.1液壓挖掘機(jī)傳動(dòng)方案發(fā)動(dòng)機(jī)與斜盤式變量柱塞泵相連接，泵將壓力油供給多路閥，泵的流量靠反饋回來的液壓油控制，多路閥通過操作手柄改變先導(dǎo)控制閥的位置進(jìn)行控制，各油缸與馬達(dá)協(xié)調(diào)工作[5]。4.2液壓挖掘機(jī)上車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上車體是液壓挖掘機(jī)的重要組成部分，拿人作比方，它就相當(dāng)于我們的臂膀，因此，合理的設(shè)計(jì)液壓挖掘機(jī)的上車體，對(duì)液壓挖掘機(jī)的工作性能尤為重要。首先應(yīng)從動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)上考慮，能夠滿足各種工作性能要求；其次，還應(yīng)考慮到優(yōu)化配置，最經(jīng)濟(jì)，同時(shí)又最實(shí)用；再者，我個(gè)人的想法就是美觀，要從藝術(shù)的角度上去設(shè)計(jì)機(jī)器。4.2.1挖掘機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)要求液壓挖掘機(jī)工作裝置由動(dòng)臂機(jī)構(gòu)、斗桿機(jī)構(gòu)、鏟斗機(jī)構(gòu)三部分組成，是一種具有多自由度的工程機(jī)械。這些主要機(jī)構(gòu)經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng)、換向，外負(fù)載變化很大，工作條件惡劣，沖擊和振動(dòng)多，因此對(duì)液壓挖掘機(jī)的工作裝置提出了較高的設(shè)計(jì)要求。根據(jù)液壓挖掘機(jī)的工作特點(diǎn)，其工作裝置的設(shè)計(jì)需要滿足以下要求。（1）幾何尺寸要求液壓挖掘機(jī)工作裝置的幾何尺寸要求滿足一定的作業(yè)圍和合適的運(yùn)輸尺寸，幾何尺寸之間要求不要干擾。工作裝置的幾何尺寸要求滿足合理的挖掘力分布特性，在整個(gè)作業(yè)圍的任何位置都要現(xiàn)最大挖掘力并不經(jīng)濟(jì)，而要求挖掘機(jī)在主要挖掘區(qū)能實(shí)現(xiàn)最大挖掘力。此外，工作裝置的幾何尺寸還必須滿足停放和行走時(shí)的整機(jī)穩(wěn)定性要求。（2）結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是工作裝置設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一，工作裝置的結(jié)構(gòu)和所承受的載荷是十分復(fù)雜的。要求滿足工作裝置各部分的受力的情況下，保證工作裝置的強(qiáng)度和剛度特性。（3）經(jīng)濟(jì)性要求液壓挖掘機(jī)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)有能量指標(biāo)、作業(yè)循環(huán)時(shí)間減小、機(jī)重輕、延長(zhǎng)維修周期和挖掘機(jī)壽命周期、加快維修進(jìn)度和降低維修費(fèi)用、司機(jī)操作的舒適性等。（4）其它性能要求液壓挖掘機(jī)的工作裝置除了滿足上述基本設(shè)計(jì)要求之外，還需要滿足其它的一般性能要求。例如，通過實(shí)現(xiàn)零部件的標(biāo)準(zhǔn)化、組件化和通用化，降低挖掘機(jī)的制造成本；提高液壓挖掘機(jī)各功能部件的工作可靠性和耐久性，以滿足液壓挖掘機(jī)作業(yè)條件惡劣的要求；降低振動(dòng)和噪聲，重視其作業(yè)中的環(huán)保性等[6]。4.2.2液壓挖掘機(jī)工作裝置的設(shè)計(jì)原則對(duì)于液壓挖掘機(jī)工作裝置的設(shè)計(jì)，一般應(yīng)考慮以下幾個(gè)原則：（1）位置特性：滿足主要工作尺寸與作業(yè)圍的要求，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮與同類機(jī)型相比時(shí)的先進(jìn)性，性能與主參數(shù)應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)之規(guī)定。運(yùn)輸或停放時(shí)應(yīng)有合理的姿態(tài)。（2）運(yùn)動(dòng)特性：功率利用情況好，理論工作循環(huán)時(shí)間短。（3）動(dòng)力特性：滿足整機(jī)挖掘力大小與分布情況的要求；應(yīng)考慮到整機(jī)穩(wěn)定性。（4）結(jié)構(gòu)特性：確定各鉸點(diǎn)布置，結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)盡可能使受力狀態(tài)有利，在保證剛度和強(qiáng)度的前提下，重量越輕越好；工作裝置應(yīng)安全可靠，拆裝維修方便。（5）特殊使用要求：附屬裝置如破碎捶等。4.2.3液壓挖掘機(jī)駕駛室、發(fā)動(dòng)機(jī)等安裝位置設(shè)計(jì)（1）駕駛室設(shè)計(jì)駕駛室是司機(jī)的直接操作環(huán)境，駕駛室的結(jié)構(gòu)、以與各操作手柄、按鈕的位置制約著司機(jī)操作水平的正常發(fā)揮，惡劣的操作環(huán)境、噪音影響這司機(jī)的健康。在能夠保證正常操作的條件下，駕駛室應(yīng)有舒適的座椅，開闊的視野，良好的減震隔音措施，人性化。（2）發(fā)動(dòng)機(jī)、油箱、電氣設(shè)備、控制閥塊等安裝位置設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)、油箱、電氣設(shè)備、控制閥塊等作為挖掘機(jī)的重要組成部分，安裝位置設(shè)計(jì)應(yīng)該遵從三條原則[7]：首先，保證各設(shè)備能正常工作，不能相互影響；其次，保證整機(jī)的重心不發(fā)生偏移；再者，應(yīng)充分利用空間位置，各連接采取就近原則。本次設(shè)計(jì)任務(wù)為小型輪式液壓挖掘機(jī)，通過分析，以與參考詹陽JYL80挖掘機(jī)之后，液壓挖掘機(jī)上車體具體結(jié)構(gòu)如零號(hào)圖紙1.00-00所示。4.3液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.3.1挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的基本要求液壓挖掘機(jī)的動(dòng)作復(fù)雜，凡要機(jī)構(gòu)經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng)、換向、負(fù)載變化大，沖擊和振動(dòng)頻繁，而且野外作業(yè)，溫度和地理位置變化大，因此根據(jù)挖掘機(jī)的工作特點(diǎn)和環(huán)境特點(diǎn)，液壓系統(tǒng)應(yīng)滿足如下要求：（1）要保證挖掘機(jī)動(dòng)臂、斗桿和鏟斗可以各自單獨(dú)動(dòng)作，也可以互相配合實(shí)現(xiàn)復(fù)合動(dòng)作。（2）工作裝置的動(dòng)作和轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)既能單獨(dú)進(jìn)行，又能作復(fù)合動(dòng)作，以提高挖掘機(jī)的生產(chǎn)率。（3）保證挖掘機(jī)的一切動(dòng)作可逆，且無級(jí)變速。（4）保證挖掘機(jī)工作安全可靠，且各執(zhí)行元件（液壓缸、液壓馬達(dá)等）有良好的過載保護(hù)；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和行走裝置有可靠的制動(dòng)和限速；防止動(dòng)臂因自重而快帶下降和整機(jī)超速溜坡[8]。為此，液壓系統(tǒng)應(yīng)做到：（1）有高的傳動(dòng)效率，以充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和燃料使用經(jīng)濟(jì)性。（2）液壓系統(tǒng)和液壓元件在負(fù)載變化大、急劇的振動(dòng)沖擊作用下，具有足夠的可靠性。

（3）調(diào)協(xié)輕便耐振的冷卻器，減少系統(tǒng)總發(fā)熱量，使主機(jī)持續(xù)工作時(shí)液壓油溫不超過80度，或溫升不超過45度。

（4）由于挖掘機(jī)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)塵土多，液壓油容易被污染，因此液壓系統(tǒng)的密封性能要好，液壓元件對(duì)油液污染的敏感性低，整個(gè)液壓系統(tǒng)要設(shè)置濾油器和防塵裝置。

（5）采用液壓或電液伺服操縱裝置，以便挖掘機(jī)設(shè)置自動(dòng)控制系統(tǒng)，進(jìn)而提高挖掘機(jī)技術(shù)性能和減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度[9]。4.3.2挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)基本回路的選擇基本回路是由一個(gè)或幾個(gè)液壓元件組成、能夠完成特定的單一功能的典型回路，它是液壓系統(tǒng)的組成單元。液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)中基本回路有限壓回路、緩沖回路、卸荷回路、行走回路、反饋回路、操縱回路等。（1）限壓回路限壓回路用來限制壓力，使其不超過某一調(diào)定值。限壓的目的有兩個(gè)：一是限制系統(tǒng)的最大壓力，使系統(tǒng)和元件不因過載而損壞，通常用安全閥來實(shí)現(xiàn)；二是根據(jù)工作需要，使系統(tǒng)中某部分壓力保持定值或不超過某值，通常用溢流閥實(shí)現(xiàn)，使系統(tǒng)根據(jù)調(diào)定壓力工作，多余的流量通過此閥流回油箱。（2）緩沖回路液壓挖掘機(jī)滿斗回轉(zhuǎn)時(shí)由于上車轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大，在啟動(dòng)、制動(dòng)和突然換向時(shí)會(huì)引起很大的液壓沖擊，尤其是回轉(zhuǎn)過程中遇到障礙突然停車。液壓沖擊會(huì)使整個(gè)液壓系統(tǒng)和元件產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，甚至破壞。挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的緩沖回路就是利用緩沖閥等使液壓馬達(dá)高壓腔的油液超過一定壓力時(shí)獲得出路。（3）卸荷回路、行走回路、反饋回路、操作回路卸荷回路用以將系統(tǒng)不參加工作的油液或經(jīng)溢流閥溢流的油液返回油箱。行走回路參與整機(jī)行走作業(yè)，反饋回路將系統(tǒng)中的信息反饋給變量泵，以使變量泵隨時(shí)調(diào)整輸出流量，滿足系統(tǒng)工作要求。操作回路用以控制各閥的正確位置，使工作裝置完成特定的動(dòng)作[10]。以上各回路具體形式見零號(hào)圖2.00-00。4.3.3液壓系統(tǒng)油路循環(huán)形式的選擇液壓系統(tǒng)的油路循環(huán)形式有開式和閉式兩種。這主要取決于系統(tǒng)的調(diào)速方式：節(jié)流調(diào)速、容積節(jié)流只能采用開式系統(tǒng)；而容積調(diào)速多采用閉式系統(tǒng)。根據(jù)分析，本系統(tǒng)采用開式油路循環(huán)形式，即執(zhí)行元件的排油回油箱，油液經(jīng)過沉淀、冷卻后再進(jìn)入液壓泵的進(jìn)口。4.3.4液壓系統(tǒng)調(diào)速方式的選擇由于驅(qū)動(dòng)液壓泵的原動(dòng)機(jī)有電動(dòng)機(jī)和燃機(jī)兩種，所以液壓系統(tǒng)的調(diào)速方式也相應(yīng)有減壓調(diào)速和油門調(diào)速兩種方式。如液壓機(jī)等，一般用電動(dòng)機(jī)做原動(dòng)機(jī)，其液壓系統(tǒng)一般只能用液壓調(diào)速；而在本設(shè)計(jì)中的工程機(jī)械等多用燃機(jī)做原動(dòng)機(jī)，其液壓系統(tǒng)既可采用油門調(diào)速又可采用液壓調(diào)速，經(jīng)比較，選用液壓調(diào)速。油門調(diào)速，就是通過調(diào)節(jié)燃機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)油門的大小來改變發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速（即改變液壓泵的轉(zhuǎn)速），從而改變液壓泵的流量，以達(dá)到對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)速要求，實(shí)質(zhì)上是一種容積調(diào)速。油門調(diào)速無溢流損失，可減少系統(tǒng)發(fā)熱，但調(diào)速圍受到發(fā)動(dòng)機(jī)最低轉(zhuǎn)速的限制，因此還往往配以液壓調(diào)速。液壓調(diào)速分為節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速和容積節(jié)流調(diào)速三大類。主要根據(jù)工況圖上壓力，流量和功率的大小，以與系統(tǒng)對(duì)溫升、工作平穩(wěn)性的要求來選擇調(diào)速回路。例如，壓力較低、功率較小、負(fù)載變化不大、工作平穩(wěn)性要求不高的場(chǎng)合，宜選用節(jié)流閥調(diào)速回路；功率較小、負(fù)載變化較大、速度平穩(wěn)性要求較高的場(chǎng)合，宜采用調(diào)速閥調(diào)速回路；功率中等，要求溫升小時(shí)，可采用容積調(diào)速；即要溫升小又要工作平穩(wěn)性較好時(shí)，宜采用容積節(jié)流調(diào)速，本設(shè)計(jì)采用容積節(jié)流調(diào)速。4.3.5液壓控制系統(tǒng)的選擇本設(shè)計(jì)采用單泵系統(tǒng)，這是與眾不同的一點(diǎn)，其主要目的是盡可能的在提高液壓挖掘機(jī)的工作性能的同時(shí)，能夠通過提高技術(shù)水平，改善控制方法，最大限度的提高液壓挖掘機(jī)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，提高性價(jià)比。故采用的液壓控制系統(tǒng)有以下特點(diǎn)：（1）先導(dǎo)控制系統(tǒng)，通過先導(dǎo)閥控制先導(dǎo)油液，再由先導(dǎo)油液控制換向閥的主閥芯，達(dá)到控制的目的。這樣可以提高精確度。（2）負(fù)荷傳感控制系統(tǒng)，負(fù)荷傳感控制系統(tǒng)包括負(fù)荷傳感控制閥和負(fù)荷傳感控制泵，閥控系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是節(jié)流式系統(tǒng)。在液壓挖掘機(jī)上，本次設(shè)計(jì)采用用的是三位六通多路閥，同時(shí)采用負(fù)荷傳感控制系統(tǒng)，其控制方式不論是中位開式方式還是中位閉式方式，都附帶有壓力補(bǔ)償閥，與一般的液壓系統(tǒng)相比，其具有明顯的優(yōu)越性。首先，這樣做的目的是節(jié)省能源消耗，普通三位六通換向閥無論采用定量泵還是變量泵，總要有一部分油液經(jīng)溢流閥溢掉，浪費(fèi)了能量。而使用負(fù)荷傳感變量系統(tǒng)，泵的流量全部用于負(fù)載上，泵的壓力僅比負(fù)荷壓力大1~3MPa。其次，流量控制精度高，不受負(fù)荷壓力變化的影響。再者，幾個(gè)執(zhí)行元件可以同步運(yùn)動(dòng)或以某種速比運(yùn)動(dòng)，且互不干擾。普通三位六通閥系統(tǒng)用的是并聯(lián)油路，當(dāng)幾個(gè)執(zhí)行元件同時(shí)動(dòng)作時(shí)，泵輸出的油液首先流向壓力低的執(zhí)行元件，不能同步。這是本次設(shè)計(jì)時(shí)考慮到的主要原因[11]。4.3.6液壓系統(tǒng)應(yīng)考慮到的其它因素（1）要注意防止回路間可能存在的相互干擾，本次設(shè)計(jì)中采用多路閥；（2）提高系統(tǒng)效率，防止系統(tǒng)過熱。這就要求在選擇回路以與整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，力求減少系統(tǒng)的壓力和容積損失；（3）防止液壓沖擊；由于工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度的變換（啟動(dòng)、變速、制動(dòng)）工作負(fù)載突然消失以與沖擊性負(fù)載等原因，往往會(huì)產(chǎn)生液壓沖擊，影響系統(tǒng)的正常工作。這需要采取相應(yīng)的防止措施。對(duì)液壓缸到達(dá)行程終點(diǎn)因慣性引起的沖擊，可在液壓缸端部設(shè)緩沖裝置或采用行程節(jié)流閥回路；對(duì)負(fù)載突然變化時(shí)產(chǎn)生的沖擊，可在回路上加背壓閥；如為沖擊性負(fù)載，可在執(zhí)行元件的進(jìn)出口處設(shè)置動(dòng)作敏捷的超載安全閥；為防止由于換向閥換向過快而引起的沖擊，可采用換向速度可調(diào)的電液換向閥等。（4）確保系統(tǒng)安全可靠；液壓系統(tǒng)運(yùn)行中的不穩(wěn)定因素是多樣的，例如異常的負(fù)載、停電、外部環(huán)境條件的急劇變化，操作人員的誤操作等，都必須有相應(yīng)的安全回路或措施，確保人身和設(shè)備安全。例如，為了防止工作部件的漂移、下滑、超速等，應(yīng)有鎖緊、平衡、限速等回路；為了防止操作者的誤操作，或由于液壓元件失靈而產(chǎn)生誤操作，應(yīng)有誤動(dòng)作防止回路等。（5）應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化、通用化元件，這可縮短制造周期便于互換和維修，本次設(shè)計(jì)主要采用力士樂的液壓元件；（6）輔助回路的設(shè)計(jì)[12]。4.3.7液壓系統(tǒng)傳動(dòng)圖的擬定通過分析液壓挖掘機(jī)的工況，液壓挖掘機(jī)的各種工作性能，同時(shí)考慮到液壓系統(tǒng)的上述要求，擬定液壓系統(tǒng)傳動(dòng)圖，具體情況如零號(hào)圖2.00-00。第5章液壓元件的計(jì)算選擇和專用件設(shè)計(jì)5.1驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的相關(guān)計(jì)算與選型5.1.1附著力的計(jì)算為了方便計(jì)算，作出底盤傳動(dòng)示意圖：對(duì)于后橋驅(qū)動(dòng)的輪胎式挖掘機(jī)，為整機(jī)重，為附著系數(shù)，一般路面取=0.6，則附著力為：圖5-1兩檔減速器(N)附著力要大于最大牽引力，挖掘機(jī)才能正常行走工作，在這次設(shè)計(jì)中，取后兩輪的最大牽引力。則牽引力矩為：(Nm)其中，=0.35m為后車輪半徑。5.1.2馬達(dá)的等效扭矩與等效排量計(jì)算根據(jù)所給的橋傳動(dòng)比i=20,取機(jī)械傳動(dòng)效率為0.85，計(jì)算馬達(dá)的等效扭矩：（Nm）等效排量：（mL/r）其中液壓馬達(dá)的機(jī)械效率取0.9。5.1.3馬達(dá)排量的計(jì)算液壓馬達(dá)是用來拖動(dòng)外負(fù)載做功的，它將油液的壓力能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)形式的機(jī)械能。按照其工作職能，屬于執(zhí)行元件。液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)包括排量、流量和容積效率。排量是指在沒有泄露的情況下，馬達(dá)每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)所需要的液壓油的體積。排量恒定不變的馬達(dá)叫做定量馬達(dá)，排量可以調(diào)節(jié)的馬達(dá)叫變量馬達(dá)[13]。根據(jù)已知條件，一檔速度0~9km/h;二檔的速度0~30km/h，有一、二檔時(shí)輪胎的轉(zhuǎn)速：(rpm)(rpm)一、二檔時(shí)馬達(dá)的等效轉(zhuǎn)速：(rpm)(rpm)取馬達(dá)的額定轉(zhuǎn)速為=3000rpm，則變速箱一、二檔時(shí)的傳動(dòng)比為：計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)在一、二檔時(shí)的總傳動(dòng)比：由于二檔是公路檔，速度較一檔大，但其扭矩小，不能再用最大牽引力矩來計(jì)算馬達(dá)扭矩，以一檔扭矩和排量為準(zhǔn)。則相應(yīng)的液壓馬達(dá)的扭矩和排量為：（Nm）(mL/r)馬達(dá)流量是指馬達(dá)在單位時(shí)間所需要的液壓油的體積。與液壓泵一樣，液壓馬達(dá)的流量也有理論流量和實(shí)際流量之分。如果液壓馬達(dá)的排量為q，容積效率為，欲使馬達(dá)以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)，則所需要的理論流量。但泄漏不可避免。(mL/min)故根據(jù)上述計(jì)算數(shù)據(jù)，以已確定的液壓馬達(dá)的基本參數(shù)、排量、轉(zhuǎn)拒、轉(zhuǎn)速、工作壓力作為依據(jù)，再從滿足基本參數(shù)的若干中液壓馬達(dá)中挑選轉(zhuǎn)速圍、滑差特性、總效率、容積效率等符合系統(tǒng)要求，并從占用空間、安裝條件以與在工作機(jī)構(gòu)上的布置等方面綜合考慮后，擇優(yōu)選定[14]。表5.1液壓馬達(dá)的應(yīng)用圍馬達(dá)類型適用工況應(yīng)用實(shí)例馬達(dá)類型適用工況應(yīng)用實(shí)例齒輪馬達(dá)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不大，速度平穩(wěn)性要求不高鉆床、風(fēng)扇軸向柱塞馬達(dá)負(fù)載速度大，有變速要求，負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小，低速平穩(wěn)性要求高起重機(jī)、鏟車、鉸車、然機(jī)車、數(shù)控機(jī)床齒輪馬達(dá)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不大，要求燥聲較小磨床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，機(jī)床操縱系統(tǒng)球塞馬達(dá)負(fù)載轉(zhuǎn)矩較大，速度中等塑料機(jī)械、行走機(jī)械等擺線馬達(dá)負(fù)載速度中等，要求體積較小塑料機(jī)械、煤礦機(jī)械、挖掘機(jī)、行走機(jī)械曲線徑向馬達(dá)負(fù)載轉(zhuǎn)矩很大，轉(zhuǎn)速低，平穩(wěn)性要求高挖掘機(jī)、拖拉機(jī)、起重機(jī)、采煤機(jī)牽引部件故本次設(shè)計(jì)選用馬達(dá)：GFT36T3-A2FE80/61W-VAL，排量為80.4ml/r，扭矩圍309~538Nm。5.2回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與回轉(zhuǎn)馬達(dá)單斗液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)時(shí)間約占整個(gè)工作循環(huán)時(shí)間的50-70%，能量消耗約占25-40%，回轉(zhuǎn)液壓油路的發(fā)熱量約占液壓系統(tǒng)總發(fā)熱量的30-40%。因此，合理地確定回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的液壓油路和結(jié)構(gòu)方案、正確的選擇回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)諸參數(shù)，對(duì)提高生產(chǎn)率和功能利用率，改善司機(jī)的勞動(dòng)條件，減少工作裝置的沖擊等具有十分重要的意義。5.2.1回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的基本要求（1）在角加速度和回轉(zhuǎn)力矩不超過允許值得前提條件下，應(yīng)盡可能縮短回轉(zhuǎn)時(shí)間。在回轉(zhuǎn)部分慣性已知的情況下，角加速度的大小受最大回轉(zhuǎn)扭矩的限制，該扭矩不應(yīng)超過行走部分與地面的附著力矩。（2）回轉(zhuǎn)時(shí)工作裝置的動(dòng)載系數(shù)不應(yīng)超過允許值。非全回轉(zhuǎn)的挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)時(shí)，工作裝置不應(yīng)碰定位器。（3）回轉(zhuǎn)能量損失最小。本次設(shè)計(jì)采用全回轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，由高速油馬達(dá)經(jīng)齒輪減速箱帶動(dòng)回轉(zhuǎn)小齒輪繞回轉(zhuǎn)支承上的固定齒圈滾動(dòng)。高速馬達(dá)具有體積小，效率高，不需背壓補(bǔ)油，便于設(shè)置小制動(dòng)器，發(fā)熱和功率損失小，工作可靠，可以與軸向柱塞泵的零件通用等優(yōu)點(diǎn)。5.2.2回轉(zhuǎn)慣性阻力矩的計(jì)算（kgm）（5-1）式中：-回轉(zhuǎn)角加速度()其中n為挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)速度（轉(zhuǎn)分）；為挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)角速度（弧度秒）；t為回轉(zhuǎn)起動(dòng)時(shí)間，一般取2-5秒；-鏟斗所盛物料的重量(千克)；-重力加速度（米）；-轉(zhuǎn)臺(tái)上各部件和工作裝置對(duì)回轉(zhuǎn)中心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量[15]。5.2.3回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的參數(shù)選擇（1）轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)根據(jù)最常用的工作裝置和最常遇到的工況來估算轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。采用反鏟工作裝置時(shí)，可按下列經(jīng)驗(yàn)公式估算：滿斗回轉(zhuǎn)：空斗回轉(zhuǎn)：式中：為整機(jī)重。(2）回轉(zhuǎn)起動(dòng)力矩和制動(dòng)力矩回轉(zhuǎn)最大起動(dòng)力矩和最大制動(dòng)力矩不應(yīng)超過行走部分與地面的附著力矩，液壓制動(dòng)時(shí)可取。為作用在轉(zhuǎn)臺(tái)上的最大制動(dòng)力矩。取最大制動(dòng)力矩:(Nm)回轉(zhuǎn)最大起動(dòng)力矩和最大制動(dòng)力矩還要受動(dòng)載系數(shù)的限制?；剞D(zhuǎn)時(shí)工作裝置的動(dòng)載系數(shù)不應(yīng)超過1.2。作用在轉(zhuǎn)臺(tái)上的最大起動(dòng)力矩一般小于最大制動(dòng)力矩，其比值隨制動(dòng)方式而異。對(duì)于純液壓制動(dòng)：式中：-油馬達(dá)起動(dòng)壓力（）-油馬達(dá)制動(dòng)壓力（），其中表示回轉(zhuǎn)支承效率；表示減速器效率；表示油馬達(dá)機(jī)械效率。當(dāng)采用高速油馬達(dá)時(shí)取0.78；當(dāng)采用低速大扭矩馬達(dá)時(shí)取0.85。為了縮短循環(huán)時(shí)間，改善起動(dòng)和制動(dòng)性能，希望=1~1.1。取，則(Nm)故可根據(jù)以上計(jì)算，并取回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)速度為12r/min，回轉(zhuǎn)減速機(jī)為GFB17T21000，定量馬達(dá)為A2FE，即連接類型為W-NZL，馬達(dá)轉(zhuǎn)速為5000r/min,排量為56.1l/min。5.2.4生產(chǎn)率計(jì)算生產(chǎn)率是挖掘機(jī)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一，它表示在單位時(shí)間挖出并卸到運(yùn)土車輛或棄土堆的實(shí)方體積。通常以每小時(shí)挖多少立方米或噸為單位，也有用臺(tái)班或晝夜挖出的實(shí)方體積來表示。（1）理論生產(chǎn)率理論生產(chǎn)率是指一臺(tái)挖掘機(jī)在“計(jì)算條件”下連續(xù)工作一小時(shí)的生產(chǎn)率。計(jì)算條件可取為：司機(jī)的操作熟練程度，技術(shù)水平；選擇最經(jīng)常出現(xiàn)的工作條件和平均工作尺寸；運(yùn)輸工具或棄土堆與挖掘機(jī)之間的相互位置，運(yùn)輸工具的選擇，配合；理論生產(chǎn)率按下式計(jì)算：（）式中-鏟斗的幾何容量（）；-每分鐘工作循環(huán)次數(shù)理論值；-每一工作循環(huán)的延續(xù)時(shí)間（s）；（2)技術(shù)生產(chǎn)率技術(shù)生產(chǎn)率是指機(jī)械在“給定條件”下連續(xù)工作一小時(shí)所能或得的最大生產(chǎn)率?！敖o定條件”與“計(jì)算條件”的差別用，，三個(gè)系數(shù)表示，計(jì)算公式如下：式中：-在“給定條件”下每分鐘的最大可能工作循環(huán)次數(shù)；-在“給定條件”下每分鐘工作循環(huán)次數(shù)與在“計(jì)算條件”下每分鐘工作循環(huán)次數(shù)之比值；-鏟斗所裝土壤的體積與鏟斗幾何容積之比；-土壤松散系數(shù)；（3）實(shí)際生產(chǎn)率實(shí)際生產(chǎn)率是指機(jī)械在一段工作時(shí)間所得到的實(shí)際平均生產(chǎn)率。計(jì)算平均生產(chǎn)率時(shí)要考慮兩個(gè)系數(shù)，即機(jī)械利用系數(shù)和司機(jī)操作影響系數(shù)。按施工定額確定，按司機(jī)操作熟練程度而定，一般取。生產(chǎn)率的計(jì)算，得考慮眾多因素，并且和操作者的技能有關(guān)，雖然目前不能得到準(zhǔn)確的數(shù)值，但作為一項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，應(yīng)該是我們?cè)O(shè)計(jì)工作者值得考慮的問題，本設(shè)計(jì)可以參考同類機(jī)型詹陽JYL80挖掘機(jī)[16]。5.3液壓油缸的相關(guān)計(jì)算和選擇5.3.1液壓油缸的選擇依據(jù)如何從現(xiàn)有國產(chǎn)液壓缸四大系列若干種規(guī)格中，選用所需要的液壓缸，應(yīng)綜合考慮以下兩個(gè)方面：（1）應(yīng)從占用空間的大小、重量、剛度、成本和密封性等方面，比較各種液壓缸的缸筒、缸蓋、缸底、活塞、活塞桿等零部件的結(jié)構(gòu)形式、各零部件的連接方式、密封結(jié)構(gòu)、排氣和緩沖裝置等。（2）應(yīng)根據(jù)負(fù)載特性和運(yùn)動(dòng)方式綜合考慮液壓缸的安裝方式，使液壓缸只受運(yùn)動(dòng)方向的負(fù)載而不受徑向負(fù)載。液壓缸的安裝方式有法蘭型、銷軸型、耳環(huán)型、拉桿型等安裝方式，在選定時(shí)，應(yīng)使液壓缸不受復(fù)合力的作用并應(yīng)考慮易找正性、剛度、成本和可維護(hù)性等。綜合考慮液壓缸的結(jié)構(gòu)和安裝方式后，即可確定所需液壓缸的規(guī)格。液壓缸由缸筒、活塞、活塞桿、端蓋和密封件等主要部件構(gòu)成。液壓缸可作成缸筒固定活塞桿運(yùn)動(dòng)形式和活塞桿固定缸筒運(yùn)動(dòng)形式。本設(shè)計(jì)所采用的是缸筒固定活塞桿運(yùn)動(dòng)形式。為滿足各種機(jī)械的不同用途，液壓缸種類繁多，其分類根據(jù)結(jié)構(gòu)作用特點(diǎn)，活塞桿形式、用途和安裝支撐形式來確定。按供油方式可分為單作用缸和雙作用缸。單作用缸只往缸的一側(cè)輸入壓力油，活塞僅作單向運(yùn)動(dòng)，靠外力使活塞桿返回。雙作用缸則分別向缸的兩側(cè)輸入壓力油，活塞的正反向運(yùn)動(dòng)均靠液壓力來完成。由《液壓氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》得知，工程液壓缸為雙作用單活塞桿液壓缸，安裝方式多采用耳環(huán)型，所以本液壓系統(tǒng)選用雙作用單活塞桿液壓缸。液壓執(zhí)行元件實(shí)質(zhì)上是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，液壓缸把輸入液體的液壓能轉(zhuǎn)換成活塞直線移動(dòng)或葉片回轉(zhuǎn)擺動(dòng)的機(jī)械能予以輸出。所謂輸入的液壓能是指輸入工作液體所具有的流量Q和液力P，輸出的機(jī)械能對(duì)活塞桿缸是指葉片軸擺動(dòng)時(shí)所具有的速度V和扭矩M。這些所有參數(shù)都是靠工作容積的變化來實(shí)現(xiàn)的，所以說，液壓缸也是一種容積式的執(zhí)行元件，它具有容積液壓元件的共性[17]。5.3.2液壓油缸的相關(guān)計(jì)算與選擇圖5.2油缸為了方便計(jì)算，畫出液壓油缸的簡(jiǎn)單示意圖：當(dāng)無桿腔為工作腔時(shí)，有桿腔為工作腔時(shí)，式中：液壓缸的工作壓力；液壓缸的回油腔工作壓力；液壓缸無桿腔的有效面積；液壓缸有桿腔的有效面積；液壓缸徑或活塞直徑；活塞桿直徑；液壓缸的最大工作壓力；液壓缸的最大外負(fù)載；液壓缸的機(jī)械效率，一般取0.9~0.97。用以上公式確定液壓缸尺寸時(shí)，需要先選取回油腔壓力，即背壓P2和桿徑比d/D。在本次設(shè)計(jì)中，根據(jù)背壓經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，背壓取0.4MPa，其實(shí)在設(shè)計(jì)中，相對(duì)于液壓油缸兩端的壓差16MPa，這是一個(gè)很小的數(shù)據(jù)，因此在計(jì)算過程中可以忽略背壓P2。對(duì)于桿徑比d/D，一般以下述原則選?。寒?dāng)活塞桿受拉時(shí)，一般取d/D=0.3~0.5,當(dāng)活塞桿受壓時(shí)，為保證活塞桿的穩(wěn)定性，一般取d/D=0.5~0.7。桿徑比d/D還常常用液壓缸的往返速比i=v2/v1（其中v1,v2分別為液壓缸的正反行程速度）的要求來選取。一般工程機(jī)械返回行程不工作，其速度可以大一些，但也不宜過大，以免產(chǎn)生沖擊。一般認(rèn)為i≤1.61較為合適。如采用差動(dòng)連接，并要求往返速度一致時(shí)，應(yīng)取=，即d=0.7D。即d/D=0.7,即i=2。至此，在計(jì)算比較，同時(shí)參考JYL80的基礎(chǔ)上，選取油缸。其形式為：液壓油缸數(shù)量缸徑×桿徑×行程動(dòng)臂油缸：斗桿油缸：鏟斗油缸：推土板油缸：轉(zhuǎn)向油缸：5.4液壓泵的相關(guān)計(jì)算和選擇5.4.1液壓泵的工作壓力計(jì)算液壓泵的最大工作壓力為：（5-2）—執(zhí)行元件的最大工作壓力，即液壓油缸在工進(jìn)的時(shí)候其壓力，在此系統(tǒng)中，其值為20?！簤罕贸隹诘綀?zhí)行元件入口之間的壓力損失。初算時(shí)可按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選?。汗苈泛?jiǎn)單、流速不大的取;管路復(fù)雜、流速較大的取。故液壓泵的最大工作壓力為：（）5.4.2確定液壓泵的的流量多液壓缸、液壓馬達(dá)同時(shí)動(dòng)作時(shí)，液壓泵的流量要大于同時(shí)動(dòng)作的幾個(gè)液壓缸和馬達(dá)所需的最大流量，并要考慮系統(tǒng)的漏損和液壓泵磨損后容積效率的下降，即：式中：為所有工作馬達(dá)的流量和；為所有油缸的流量和；跟據(jù)上述計(jì)算，馬達(dá)主要有驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、回轉(zhuǎn)馬達(dá)，油缸主要有動(dòng)臂油缸、斗桿油缸、鏟斗油缸、轉(zhuǎn)向油缸和推土板油缸。將這些流量值代入上述公式，并充分考慮泄露和容積效率，取220。由流量為220，并有發(fā)動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為2200r/min可得：排量(ml/r)按照系統(tǒng)中擬訂的液壓泵的形式，根據(jù)其最大工作壓力和排量，參照詹陽JYL80產(chǎn)品樣本就可選擇液壓泵的規(guī)格為A10VSO100FHD，排量為100ml/r，在最大排量時(shí)，最大扭矩為445Nm。需要指出的是，按上式確定的僅是系統(tǒng)靜態(tài)時(shí)，液壓泵的最大工作壓力。系統(tǒng)工作過程中存在過渡過程的動(dòng)態(tài)壓力，其數(shù)值往往要比靜態(tài)壓力大得多，液壓泵也不例外。故所選液壓泵的最大工作壓力不但不得超過該泵的額定壓力，從安全性、可靠性考慮，還應(yīng)留有較大余地。一般推薦，所選定的液壓泵的額定壓力應(yīng)比該泵最大工作壓力大25%~60%，使液壓泵有一定的壓力儲(chǔ)備。高壓系統(tǒng)的壓力儲(chǔ)備宜取小值，中、低壓系統(tǒng)的壓力儲(chǔ)備宜取大值；最高壓力出現(xiàn)時(shí)間較短的，其壓力儲(chǔ)備可取小些；反之，應(yīng)取大些。另外，液壓泵的轉(zhuǎn)速與它的壽命、燥聲、氣穴等緊密相關(guān)。產(chǎn)品樣本上給出了容許轉(zhuǎn)速圍，但一般不使泵在最低、最高轉(zhuǎn)速下長(zhǎng)期運(yùn)行。特別是用燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵，當(dāng)油溫低時(shí)，在低速運(yùn)行，則吸油困難，且因潤(rùn)滑不良，造成卡咬失效故障；高轉(zhuǎn)速運(yùn)行，則易產(chǎn)生氣蝕、震動(dòng)、異常磨損等有害現(xiàn)象[18]。5.4.3確定液壓泵的功率液壓泵的功率可以根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算：式中：—液壓泵的最大工作壓力（Mp）； —液壓泵的流量（）；—液壓泵的總效率，這里取0.8。表5.2不同液壓泵的總效率液壓泵類型齒輪泵螺桿泵葉片泵柱塞泵總效率0.6~0.80.65~0.850.7~0.850.8~0.9液壓泵的總效率既是液壓泵的容積效率與其機(jī)械效率之乘積。各類液壓泵的總效率可參考上表數(shù)值估取，液壓泵規(guī)格大取大值；規(guī)格小取小值；變量泵一般取小值。將以上數(shù)據(jù)代入此公式，得：（kw）分析發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為56kw，這里顯然可以看出，泵的功率大于發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，在實(shí)際工作中，這是正常的，因?yàn)楸玫墓β蕬?yīng)該有富裕，以滿足大的負(fù)載，能夠充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。5.5控制閥的選擇在液壓系統(tǒng)中，液壓控制閥用來控制液壓系統(tǒng)中的壓力、流量與油液的流動(dòng)方向，從而控制液壓執(zhí)行元件的啟動(dòng)、停止、改變運(yùn)動(dòng)的速度、方向，力以與動(dòng)作順序等，以滿足各類液壓設(shè)備對(duì)運(yùn)動(dòng)、速度、力或轉(zhuǎn)矩的要求。因此，液壓閥的性能直接影響到液壓系統(tǒng)的靜特性、動(dòng)特性與工作可靠性。根據(jù)用途與工作特點(diǎn)，分為：壓力控制閥，（如溢流閥、減壓閥等），流量控制閥（如節(jié)流閥、調(diào)速閥等）、方向控制閥（如單向閥、換向閥等）。5.5.1各種控制閥的選擇原則（1）壓力控制閥的選擇原則壓力：壓力控制閥的額定壓力應(yīng)大于液壓系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最高壓力，以保證壓力控制閥的正常工作。壓力調(diào)節(jié)圍：系統(tǒng)調(diào)節(jié)壓力應(yīng)在閥的壓力調(diào)節(jié)圍之。流量：通過壓力控制閥的實(shí)際流量應(yīng)小于壓力閥的額定流量。結(jié)構(gòu)類型：按結(jié)構(gòu)類型與工作原理，壓力控制閥分直動(dòng)型和先導(dǎo)型兩類。直動(dòng)型壓力控制閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高。先導(dǎo)型壓力控制閥的靈敏度和響應(yīng)速度比直動(dòng)型閥低一些。（2）流量控制閥的選擇原則壓力：系統(tǒng)壓力的變化必須在閥的額定壓力之。流量：通過流量控制閥的實(shí)際流量應(yīng)小于該閥的額定流量。流量圍：流量控制閥的流量調(diào)節(jié)圍應(yīng)大于系統(tǒng)要求的流量圍。特別注意，在選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時(shí)，所選閥的最小穩(wěn)定流量應(yīng)滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最低穩(wěn)定速度的要求。（3）方向控制閥的選擇原則壓力：液壓系統(tǒng)的最大壓力應(yīng)低于閥的額定壓力。流量：流經(jīng)方向控制閥的最大流量一般不應(yīng)大于閥的額定流量?；y機(jī)能：滑閥機(jī)能是換向滑閥處于中位時(shí)的通路形式。不同滑閥機(jī)能的閥在換向時(shí)沖擊的大小不同，能夠?qū)崿F(xiàn)的功能也不同。操縱方式：應(yīng)根據(jù)需要，選擇合適的操縱方式如手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)等。此外，還應(yīng)考慮安裝與聯(lián)結(jié)方式、尺寸、價(jià)格、使用壽命與維修方便性、貨源情況等[19]。5.5.2液壓閥選擇注意點(diǎn)因?yàn)橐簤洪y的性能直接影響到液壓系統(tǒng)的靜特性、動(dòng)特性等，所以選擇的正確與否至關(guān)重要。在實(shí)際選擇中，還要注意以下幾點(diǎn)：（1）確定通過閥的實(shí)際流量此時(shí)，要注意通過管路的流量與油路串、并聯(lián)的關(guān)系：油路串聯(lián)時(shí)系統(tǒng)的流量即為油路中所通過的流量；油路并聯(lián)且各油路同時(shí)工作時(shí)系統(tǒng)的流量等于各條油路通過流量的和。（2）注意單活塞桿液壓缸兩腔回油的差異活塞外伸和縮時(shí)的回油流量是不同的，縮時(shí)無桿腔回油流量與外伸時(shí)有桿腔的回油流量之比，等于兩腔活塞面積之比。以上（1）、（2）兩款，強(qiáng)調(diào)的都是通過閥的實(shí)際流量（不是按泵的流量），作為選擇閥的主要參數(shù)之一。若通過閥的實(shí)際流量確定小了，將導(dǎo)致閥的規(guī)格選得偏小，使閥的局部壓力損失過大，引起油溫過高等弊端，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成系統(tǒng)不能正常工作。（3）既要正確選用滑閥中位機(jī)能也要把握滑閥的過度狀態(tài)機(jī)能滑閥的過度狀態(tài)機(jī)能是指換向過度位置滑閥的油路連通狀況，掌握滑閥的過渡狀態(tài)機(jī)能，以便檢查滑閥在換向過渡過程中，是否因有油路全被堵死情況。而導(dǎo)致系統(tǒng)瞬時(shí)壓力無窮大的情況。（4）注意卸荷溢流閥與外控順序閥作卸荷閥的區(qū)別卸荷溢流閥主要用于裝有蓄能器的液壓回路中，當(dāng)蓄能器充液壓力達(dá)到卸荷溢流閥的設(shè)定壓力時(shí)，它自動(dòng)使液壓泵卸荷。有的卸荷溢流閥，裝單向閥，用來防止蓄能器中的餓壓力油倒流。此時(shí)，由蓄能器向系統(tǒng)供油并保持壓力。當(dāng)蓄能器中油液壓力降到卸荷溢流閥的設(shè)定壓力的85%左右時(shí)，卸荷溢流閥關(guān)閉，液壓泵恢復(fù)向蓄能器充液。（5）控制閥的使用壓力、流量、不要超過其額定值如控制閥的使用壓力、流量超過了其額定值，就易引起液壓卡緊和液動(dòng)力，對(duì)控制閥工作品質(zhì)產(chǎn)生不良影響。另一方面，也要注意，不要使通過減壓閥、順序閥的流量遠(yuǎn)小于其額定流量。否則，易產(chǎn)生振動(dòng)或其他不穩(wěn)定現(xiàn)象。這時(shí)，要在回路上采取必要的措施。（6）注意合理選用液控單向閥的卸壓當(dāng)液控單向閥的出口存在背壓時(shí)，宜選用外泄式，其他情況可選泄式。有的設(shè)備升降裝置液壓系統(tǒng)，就因設(shè)計(jì)考慮不周，該用外泄式液控單向閥，但選用了泄式，造成系統(tǒng)有強(qiáng)烈振動(dòng)和噪聲。（7）注意電磁換向閥和電液換向閥的應(yīng)用場(chǎng)合電磁換向閥電磁鐵的類型（直流式、交流式）和閥的結(jié)構(gòu)一經(jīng)確定，閥的換向時(shí)間就確定了；電液換向閥，可通過調(diào)節(jié)其控制油路上節(jié)流器的開度來調(diào)整其換向時(shí)間。此外，換向平穩(wěn)性要求較高，宜采用換向時(shí)間可調(diào)的電液換向閥，但因采用了電磁換向閥，導(dǎo)致?lián)Q向過程液壓沖擊強(qiáng)烈，伴隨設(shè)備顫振，影響產(chǎn)品質(zhì)量。5.5.3液壓閥的選擇綜合考慮以上各因素，在本次設(shè)計(jì)中，將采用多路閥系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的液壓閥相比，多路閥積眾閥優(yōu)點(diǎn)于一體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)于單泵系統(tǒng)，對(duì)于多油缸以與多馬達(dá)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)，起到了至關(guān)重要的作用。5.6蓄能器的選擇蓄能器是儲(chǔ)存和釋放液體壓力能的裝置。在液壓系統(tǒng)中，蓄能器可作為輔助動(dòng)力源，緊急動(dòng)力源，補(bǔ)充泄露和保壓，液體的補(bǔ)充裝置、壓力和流量補(bǔ)償裝置。吸收液體脈動(dòng)和壓力沖擊，輸送異性或有毒液體等。本次設(shè)計(jì)采用氣瓶式蓄能器，在使用之還應(yīng)注意以下幾方面：（1）氣瓶式蓄能器需要垂直安裝，氣體在上部，油液處于下部，以避免氣體隨液體一起排出；（2）裝在管路上的蓄能器必須用支承架固定；（3）蓄能器與管路系統(tǒng)之間應(yīng)安裝截止閥，以便在系統(tǒng)長(zhǎng)期停止工作以與充氣和檢修時(shí)，將蓄能器和主油路切斷。蓄能器與液壓泵之間還應(yīng)安裝單向閥，以防止液壓泵停轉(zhuǎn)時(shí)蓄能器的壓力油倒流。5.7管道與管接頭的選擇5.7.1管道的選擇液壓系統(tǒng)中使用的管道分為硬管和軟管兩類。硬管有無縫鋼管、有縫鋼管和銅管等，軟管有橡膠管和尼龍管等。一般應(yīng)優(yōu)先選用硬管，只在連接具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的液壓件是時(shí)，或有時(shí)為了安裝方便才采用軟管。有關(guān)的徑d按下面公式計(jì)算：（5-3）式中：——通過油管的流量。——管道中允許的流速。一般對(duì)吸油管取0.5~1.5m/s;回油管取1.5~2.5m/s;壓油管取3~7m/s。對(duì)于從泵出來的壓油管：(cm)壁厚按下式計(jì)算：——油管工作壓力；——油管材料許用應(yīng)力。，為材料的抗拉強(qiáng)度，取235Mp,n為安全系數(shù)，當(dāng)時(shí)，取n=4。代入上式得：（cm）在本次設(shè)計(jì)中，取為8mm，即可滿足要求。根據(jù)計(jì)算所得的油管直徑和壁厚，對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)，選用相近的規(guī)格。軟管的耐壓性能根據(jù)產(chǎn)品樣提供的數(shù)據(jù)選取。一般講，有多層編制鋼絲的膠管耐壓較高，可達(dá)20~30Mp。不帶編織鋼絲的橡膠或尼龍管的耐壓較低。在配置液壓系統(tǒng)管道時(shí)還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）盡量縮短管路，避免過多的交叉迂回；（2）彎曲鋼管時(shí)，應(yīng)使用彎管器，彎曲部分保持圓滑，防止皺折。金屬彎曲半徑R可參考下列數(shù)值：鋼管熱彎(為管子外徑)；鋼管冷彎；銅管冷彎、和。（3）金屬管連接時(shí)要注意留有脹縮余地。（4）連接軟管時(shí)要防止軟管受拉或受扭。管接頭附加的軟管應(yīng)避免立即彎曲。多層紡織鋼絲橡膠軟管的彎曲半徑R約為外徑的9倍，彎曲位置距接頭應(yīng)在6D以上。軟管交叉時(shí)應(yīng)避免接觸摩擦，為此可設(shè)置夾子。5.7.2管接頭管接頭是油管與油管、油管與液壓元件的可拆裝的連接件。他應(yīng)該滿足拆裝方便、連接牢固、壓力損失小以與工藝性好等要求。管接頭的種類很多，接管接頭的通路數(shù)量和流向可分為直通、彎通、三通和四通等；而按管接頭和油管的連接方式不同又可分為擴(kuò)口式、焊接式、卡套式等。在選擇管接頭時(shí)，必須使他具有足夠的通流能力和較小的壓力損失，同時(shí)做到裝卸方便、連接牢固、密封可靠、外型緊湊。本次設(shè)計(jì)選用螺紋連接管接頭。5.8油箱與過濾器的確定油箱用來儲(chǔ)油、散熱和分離油中所含的空氣與雜質(zhì)。按其特點(diǎn)可分為開式和閉式兩種，開式油箱中的液面與大氣相通，而閉式油箱中油液的液面與大氣相隔。液壓系統(tǒng)多采用開式油箱。5.8.1油箱設(shè)計(jì)注意要點(diǎn)（1）應(yīng)考慮清洗，抽油方便。頂部和側(cè)面要有注油孔，底面應(yīng)有傾斜度，泄油口開在最低處。（2）應(yīng)有足夠的容量。在液壓系統(tǒng)工作時(shí)，液面應(yīng)保持一定高度，以防止液壓泵吸空。為保證當(dāng)系統(tǒng)中的油液全部流回油箱時(shí)不致溢出，油箱液面不應(yīng)超過油箱高度的80%。（3）油箱中應(yīng)分吸油區(qū)和回油區(qū)，用一個(gè)或幾個(gè)隔板隔開，以增加油液循環(huán)距離，使油液有充分時(shí)間沉淀污物，排除氣泡和冷卻。隔板高度，一般取油所在高度四分之三。（4）吸油管口距油箱底、箱壁均應(yīng)保持距離?；赜凸苄璨迦胗兔嬉韵拢揖嘞涞子幸欢ň嚯x，油管口應(yīng)切成45°斜角，切口面向箱壁。（5）油箱一般用2.5~4mm的鋼板焊成，尺寸高大的油箱要加焊角鐵和筋板，以增加剛性。油箱上若固定電動(dòng)機(jī)、液壓元件時(shí)，安裝板要有足夠的剛度。（6）要防止油液滲漏和污染。油箱上的蓋板以與油箱進(jìn)出口處要加密封裝置。注油口應(yīng)安裝濾油器。通氣孔需裝空氣濾清器。（7）油箱應(yīng)便于安裝、調(diào)運(yùn)和維修。5.8.2油箱容量的確定合理確定油箱容量是保證液壓系統(tǒng)正常工作的重要條件，確定油箱容量通常按經(jīng)驗(yàn)公式確定：式中V—油箱容量（L）;Q—液壓泵的總額定流量(L/min); —經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的值可按下表選擇：表5.3不同系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)不同系統(tǒng)行走機(jī)械低壓系統(tǒng)中壓系統(tǒng)鍛壓系統(tǒng)冶金機(jī)械1~22~45~76~1210對(duì)行走設(shè)備或經(jīng)常間斷工作的設(shè)備，其系數(shù)可取較大值，所以選=7，而液壓泵的最大流量為220L/min，所以=7（L）5.9過濾器的確定在液壓和潤(rùn)滑系統(tǒng)中，過濾器的作用是控制系統(tǒng)油液的污染度在關(guān)鍵元件所允許的圍，以保證系統(tǒng)的工作可靠性和元件的使用壽命。系統(tǒng)油液的污染度和所采用的過濾器精度與侵入系統(tǒng)的污染物數(shù)量等諸多因素有關(guān)。過濾器的選擇應(yīng)考慮如下幾點(diǎn)：（1）具有足夠的通流能力、壓力損失要小。（2）過濾精度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。（3）過濾器的材質(zhì)應(yīng)與所選流體介質(zhì)相容，采用乳化液等難燃介質(zhì)時(shí)，過濾器的通流能力應(yīng)提高2~3倍。（4）濾芯要有足夠的強(qiáng)度，為保證濾芯堵塞后與時(shí)更換，應(yīng)帶有壓差信號(hào)發(fā)生器等保護(hù)措施。但對(duì)高過濾精度要求的場(chǎng)合，如液壓伺服系統(tǒng)，不允許安裝旁通安全閥。（5）濾芯更換、清洗與維護(hù)方便。濾芯的結(jié)構(gòu)分類：（1）網(wǎng)式過濾器由濾孔小網(wǎng)起過濾作用；（2）線隙式過濾器濾芯由金屬絲燒結(jié)而成，依靠金屬絲間微小的間隙來濾除污染物的顆粒；（3）紙制過濾器濾芯為多層酚醛樹脂處理過的微孔濾紙，由微孔濾除雜質(zhì)；（4）磁性過濾器、燒結(jié)式過濾器、纖維過濾器、合成樹脂過濾器等；由于紙制濾油器比一般其他類型過濾精度高，可濾除液壓介質(zhì)的微細(xì)雜質(zhì)，可安裝壓差發(fā)信號(hào)裝置，這種過濾器，有適用于高壓管路的兩種，所以本設(shè)計(jì)選擇紙制濾油器，型號(hào)為H250FS。5.10液壓油與其粘度的確定5.10.1液壓油的功能液壓油是液壓系統(tǒng)的重要組成部分，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，液壓元件所有故障原因的80%以上歸結(jié)為液壓油的問題。液壓油的選擇、維護(hù)和監(jiān)控對(duì)于液壓系統(tǒng)來講有著重要意義。它具有下列基本功能：（1）傳遞能量；（2）潤(rùn)滑作用，防止和減小磨損；（3）將發(fā)熱區(qū)的熱量帶走。優(yōu)質(zhì)液壓油傳遞壓力快并且使得液壓系統(tǒng)具有剛性。在較小容積、硬的管子壁和高粘度的油液上通過小的作用力可以獲得高能量系統(tǒng)。此外，隨著壓力的增加，壓縮系數(shù)會(huì)顯著的增加。低品質(zhì)的液壓油系統(tǒng)更容易引起振動(dòng)。高品質(zhì)液壓油也會(huì)引起振動(dòng)，但是，一般來說比較輕微，因?yàn)楦哳l的壓力波動(dòng)比較容易被吸收。液壓油中有空氣成分也是重要的引響因素。5.10.2選擇原則與選擇（1）系統(tǒng)壓力較高時(shí)，為了減少容積損失，宜選用粘度較高的液壓油；壓力較低時(shí)，可選用粘度較低的液壓油；高壓系統(tǒng)可選用加有抗磨損添加劑的抗磨液壓油。（2）環(huán)境溫度高，宜選用高粘度液壓油；環(huán)境溫度低，宜選用低粘度液壓油。（3）工作部件運(yùn)動(dòng)速度較低的往復(fù)運(yùn)動(dòng)液壓系統(tǒng)，宜選用低粘度的液壓油，工作部件做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液壓系統(tǒng)，可選用粘度較高的液壓油。（4）各類液壓泵對(duì)液壓油有一個(gè)許用圍，其最大粘度主要取決于該泵的