挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

經(jīng)典word整理文檔，僅參考，雙擊此處可刪除頁(yè)眉頁(yè)腳。本資料屬于網(wǎng)絡(luò)整理，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系刪除，謝謝！湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）I湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)摘要液壓系統(tǒng)是目前挖掘機(jī)必不可少的組成部分，液壓系統(tǒng)通過(guò)改變壓強(qiáng)增大作用力來(lái)工作。完整的液壓系統(tǒng)包括：動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件和液壓油。挖掘機(jī)的工作環(huán)境復(fù)雜多變，所以對(duì)于液壓系統(tǒng)提出了很高的設(shè)計(jì)要求。機(jī)的技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài),了解液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。液壓挖掘機(jī)由多個(gè)系統(tǒng)組成，包括液壓系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)、油箱、轉(zhuǎn)臺(tái)等等。本設(shè)計(jì)致力于挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)液壓挖掘機(jī)液壓元件II湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)目錄摘要................................................................IISummary................................................................III第一章前言.............................................................11.1前言..............................................................11.2挖掘機(jī)的簡(jiǎn)介......................................................21.3國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)..................................................21.3.1國(guó)內(nèi)發(fā)展趨勢(shì)................................................21.3.2國(guó)外發(fā)展趨勢(shì)................................................31.4本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容..................................................41.4.1了解液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)................................41.4.2挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求......................................4第二章液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理.........................................42.1液壓挖掘機(jī)的系統(tǒng)組成..............................................42.1.1動(dòng)力系統(tǒng)....................................................42.1.2液壓系統(tǒng)....................................................52.1.3機(jī)械系統(tǒng)....................................................52.1.4控制系統(tǒng)....................................................52.2液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)....................................................52.2.1液壓挖掘機(jī)組成..............................................52.2.2單斗反鏟液壓挖掘機(jī)..........................................62.2.3液壓挖掘機(jī)工作循環(huán)過(guò)程......................................72.3液壓挖掘機(jī)傳動(dòng)原理................................................7第三章挖掘機(jī)工況分析以及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求..........................................93.2.1滿(mǎn)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(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求.........................................123.3.1動(dòng)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(jì).................................................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(dòng)臂油缸作用力分析.........................................19IV湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)算.........................................214.3斗桿油缸尺寸的計(jì)算...............................................224.3.1由鏟斗油缸計(jì)算步驟知斗桿缸受力平衡.........................224.3.2缸壁厚和外徑的計(jì)算.........................................224.4動(dòng)臂缸的尺寸計(jì)算.................................................234.4.1由鏟斗油缸計(jì)算步驟知?jiǎng)颖塾透资芰ζ胶?......................234.4.2缸壁厚和外徑的計(jì)算.........................................234.6各液壓缸和馬達(dá)流量的確定.........................................244.6.1每個(gè)缸的流量計(jì)算...........................................254.6.2回轉(zhuǎn)馬達(dá)的流量的計(jì)算及選型.................................254.6.3行走馬達(dá)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(yàn)算.................................294.9液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)...............................................304.9.1閥集成款...................................................30結(jié)論.................................................................31參考文獻(xiàn)................................................................32致謝.................................................................33iV湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)1.1前言作為具有多功能這一特性的機(jī)械，液壓挖掘機(jī)被廣泛使用于交通運(yùn)輸，礦山采掘和電力工程等施工中，挖掘機(jī)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(dòng)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(diǎn)的液壓挖掘機(jī)，受到了施工作業(yè)單位的青睞。液壓挖掘機(jī)的生產(chǎn)制造也日益發(fā)展起來(lái)。液壓挖掘機(jī)和液壓傳動(dòng)密不可分，液壓技術(shù)是其發(fā)展的基礎(chǔ)。液壓挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)主要是由發(fā)動(dòng)機(jī)、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(shí)現(xiàn)復(fù)雜的動(dòng)作，因此它對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了很高的要求，所以對(duì)挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)已經(jīng)成為推動(dòng)挖掘機(jī)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(jì)1.2挖掘機(jī)的簡(jiǎn)介130挖掘機(jī)到電力驅(qū)動(dòng)和內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)挖掘機(jī)到應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)的全自動(dòng)液壓挖掘世紀(jì)40年代誕生了懸掛式挖掘機(jī)，靈感來(lái)自于在拖拉機(jī)配裝液壓反鏟。拖式全回轉(zhuǎn)液壓挖掘機(jī)和履帶式全液壓挖掘機(jī)相繼在50年代中期研發(fā)出來(lái)。進(jìn)入到20世紀(jì)60年代，液壓挖掘機(jī)進(jìn)入了發(fā)展的黃金階段，各國(guó)挖掘機(jī)制造廠產(chǎn)量猛增，并且品種越發(fā)的多。1.3國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)1.3.1國(guó)內(nèi)發(fā)展趨勢(shì)我國(guó)的挖掘機(jī)發(fā)展較晚，1954年撫順挖掘機(jī)廠才生產(chǎn)出第一臺(tái)機(jī)械式單斗挖掘機(jī)，至今，技術(shù)仍比較薄弱。20世紀(jì)60發(fā)。早期開(kāi)發(fā)成功的產(chǎn)品主要有上海建筑機(jī)械廠的WYl00型、貴陽(yáng)礦山機(jī)器廠的W4-60型、合肥礦山機(jī)器廠的WY60型挖掘機(jī)等。隨后又出現(xiàn)了長(zhǎng)江挖掘機(jī)廠的WYl60型杭州重型和機(jī)械廠的WY250型挖掘機(jī)等。他們是中國(guó)液壓挖掘機(jī)發(fā)展道路上的重要里程碑。到20世紀(jì)8030400.1～2.5立方米的挖掘機(jī)已成系列，船用和水路兩用的特種挖掘機(jī)也相繼誕生。但是總的來(lái)說(shuō)，和國(guó)際水平相比較，我國(guó)的挖掘機(jī)發(fā)展仍處于小規(guī)模，技術(shù)薄弱階段。通過(guò)改革開(kāi)放，國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)，促進(jìn)了我國(guó)挖掘機(jī)的發(fā)展。其中合肥、上海、長(zhǎng)江等挖掘機(jī)廠引進(jìn)德國(guó)利勃海爾公司的A型液壓挖掘機(jī)制造技術(shù)。相繼杭州重型機(jī)械廠引進(jìn)德國(guó)德瑪克公司的H55和H85廠、江西長(zhǎng)林機(jī)械廠、山東臨沂工程機(jī)械廠等聯(lián)合引進(jìn)了日本小松制作所的PC100、型液壓挖掘機(jī)的全套制造技術(shù)。這些廠通過(guò)技術(shù)的引進(jìn)、消化、吸收，全面的提高了國(guó)產(chǎn)液壓挖掘機(jī)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(jì)1.3.2國(guó)外發(fā)展趨勢(shì)發(fā)達(dá)的工業(yè)國(guó)家，挖掘機(jī)的發(fā)展很早，這些國(guó)家主要生產(chǎn)斗容量3.5-40立方米的單斗液壓挖掘機(jī)，并且從20世紀(jì)80年代就開(kāi)始生產(chǎn)各種大型挖掘機(jī)。比如，美國(guó)馬利130離式挖掘機(jī)，此挖掘機(jī)的斗容量已達(dá)150。伊利公司制造的步行式挖掘機(jī)，該種挖掘機(jī)的斗容量是恐怖的107立方米。從20專(zhuān)用化和自動(dòng)化。1)研發(fā)多功能化的挖掘機(jī)。為滿(mǎn)足市場(chǎng)需要，國(guó)外開(kāi)始研發(fā)特型挖掘機(jī)，此類(lèi)挖掘機(jī)以小著稱(chēng)，斗容量?jī)H為0.01立方米左右。中小型挖掘機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)開(kāi)始向一機(jī)多能的方向發(fā)展，為了滿(mǎn)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(dòng)作。并且相繼誕生了一些適用于特殊場(chǎng)合的特種挖掘機(jī)。2)重視先進(jìn)的技術(shù)，現(xiàn)代化工藝和新結(jié)構(gòu)，挖掘機(jī)生產(chǎn)規(guī)模更具標(biāo)準(zhǔn)化。例如，采用發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)速調(diào)整裝置的挖掘機(jī)，來(lái)自于德國(guó)阿特拉斯公司制造。確保挖掘機(jī)在最合適的速度下完成動(dòng)作。貝爾特公司采用了全自動(dòng)液壓系統(tǒng)，使新C系列LS型液壓挖掘機(jī)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(tuán)在新研制的挖掘機(jī)上采用功率控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)運(yùn)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，不僅節(jié)省了燃料，發(fā)動(dòng)機(jī)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(guó)挖掘機(jī)公司率先采用了帶有合流性質(zhì)的油泵自動(dòng)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(jī)公司運(yùn)用在新型液壓機(jī)上，使各種難度的作業(yè)操作變的簡(jiǎn)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(lái)，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(jī)，采用最前沿的技術(shù)不斷改進(jìn)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(jiǎn)單的杠桿操縱。在危險(xiǎn)地區(qū)，如水下作業(yè)將采用無(wú)線(xiàn)電操縱，利用電子計(jì)算機(jī)接收器和激光導(dǎo)向相結(jié)合的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)操縱的完全自動(dòng)化。所有這一切，挖掘機(jī)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(jì)1.4本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1.4.1了解液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)主要是由發(fā)動(dòng)機(jī)、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(jī)的工作環(huán)境惡劣，需要完成復(fù)雜的動(dòng)作，所以液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要滿(mǎn)足很苛刻的要求，液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)也是其他工程機(jī)械液壓系統(tǒng)中最為復(fù)雜的。[1]1.4.2挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求液壓挖掘機(jī)一個(gè)工作循環(huán)分為四種工況：挖掘、滿(mǎn)舉回轉(zhuǎn)、卸載和卸載返回。進(jìn)行詳細(xì)的分析，總結(jié)各個(gè)工況各執(zhí)行元件的主要復(fù)合動(dòng)作，根據(jù)它們的工作特點(diǎn)，分析液壓挖掘機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求：動(dòng)力性要求和操縱性要求。[2]第二章液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理2.1液壓挖掘機(jī)的系統(tǒng)組成液壓挖掘機(jī)可分為:動(dòng)力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，如圖2.1所示。離不開(kāi)液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等性能的優(yōu)劣。2.1.1動(dòng)力系統(tǒng)挖掘機(jī)工作環(huán)境溫差大，土石沙粒較多，負(fù)荷變化范圍大，經(jīng)常傾斜工作，維護(hù)條硬、可靠、燃油經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。4湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)2.1.2液壓系統(tǒng)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)、行走和工作裝置的運(yùn)動(dòng)等等動(dòng)作，原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)雙聯(lián)液壓泵，把壓力油分別送到兩組多路換向閥。通過(guò)司機(jī)的操縱，液壓泵將壓力油。[3]2.1.3機(jī)械系統(tǒng)360度回轉(zhuǎn)。挖掘機(jī)作業(yè)過(guò)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(ài)。[4]2.1.4控制系統(tǒng)液壓挖掘機(jī)控制系統(tǒng)用來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓泵、多路換向閥和執(zhí)行元件(液壓缸、液壓馬達(dá))。電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速進(jìn)步，使得挖掘機(jī)的控制系統(tǒng)得到了先進(jìn)的技術(shù)支持，促使液壓挖掘機(jī)的研究重點(diǎn)正逐步向智能化控制系統(tǒng)方向轉(zhuǎn)移。2.2液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)2.2.1液壓挖掘機(jī)組成稱(chēng)主機(jī))和工作裝置。機(jī)體是完成挖掘機(jī)基本動(dòng)作的基礎(chǔ)，可以是履帶牽引車(chē)輛或?yàn)檩?湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)式牽引車(chē)輛。上車(chē)部分包括動(dòng)力裝置、操縱裝置、回轉(zhuǎn)裝置和一些輔助裝置，回轉(zhuǎn)平臺(tái)著中央軸做360裝載、起重等裝置時(shí)，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(jī)挖掘機(jī)的斗容量一般小于1.6構(gòu)適用于長(zhǎng)期作業(yè)的挖掘機(jī)。該動(dòng)臂有利于增加挖掘機(jī)深度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、更經(jīng)濟(jì)。剛度相同時(shí)，其重量輕于組合動(dòng)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(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，完成挖掘、提升和卸土等動(dòng)作。如圖2.1所示，整體鵝頸式動(dòng)臂反鏟挖掘機(jī)工作裝置主要由動(dòng)臂、動(dòng)臂油缸、斗桿、斗桿油缸、鏟斗、鏟斗油缸、搖臂、連桿、銷(xiāo)軸等組成。斗桿鉸接于動(dòng)臂的上端，斗桿鏟斗與斗桿前端鉸接，鏟斗油缸伸縮帶動(dòng)鏟斗轉(zhuǎn)動(dòng)。6湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)圖2.2.3液壓挖掘機(jī)工作循環(huán)過(guò)程機(jī)行駛到作業(yè)地點(diǎn)，在執(zhí)行上面所訴動(dòng)作時(shí)，同時(shí)操縱動(dòng)臂油缸伸縮，動(dòng)臂會(huì)下降，直臂提升，抬起滿(mǎn)載的鏟斗到半空，操縱換向手柄，使平臺(tái)回轉(zhuǎn)，使土石轉(zhuǎn)移到裝載車(chē)的上面，再操縱斗桿油缸使鏟斗高度下降一點(diǎn)，在適當(dāng)?shù)母叨仁圭P斗卸土。土方卸完后，使平臺(tái)回轉(zhuǎn)并且降低動(dòng)臂，直到鏟斗回到作業(yè)點(diǎn)上方，以進(jìn)行下一工作循環(huán)。[6]2.3液壓挖掘機(jī)傳動(dòng)原理工作。裝置由三組液壓缸、斗桿、動(dòng)臂等組成。轉(zhuǎn)臺(tái)上鉸接著動(dòng)臂的一個(gè)鉸點(diǎn)，動(dòng)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(jì)配合運(yùn)動(dòng)所滿(mǎn)足的要求和油泵對(duì)于流量和功率怎么同時(shí)分配給各液壓元件的問(wèn)題。挖掘機(jī)的基本運(yùn)動(dòng)包括以下動(dòng)作(如圖3.1圖8湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)挖掘過(guò)程主要以鏟斗缸或斗桿缸分別單獨(dú)動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)，或兩者復(fù)合動(dòng)作，有時(shí)還需要配以動(dòng)臂液壓缸的動(dòng)作。如圖3.2，3.3所示。此時(shí)斗桿收回，動(dòng)臂抬起，斗桿和動(dòng)臂分別由獨(dú)立的油泵供油，以保證彼此動(dòng)作獨(dú)立，互不干擾，并要求泵的供油量要小，使油缸動(dòng)作慢，易于控制。如如圖3.4,3.5所示。液壓挖掘機(jī)需要做很多復(fù)雜的動(dòng)作，且具有多種機(jī)構(gòu)，如行走機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、動(dòng)臂、斗桿和鏟斗等，具有多種自由度。這些主要機(jī)構(gòu)需要經(jīng)常實(shí)現(xiàn)起動(dòng)、制動(dòng)、換向等動(dòng)作，所以其外負(fù)載變化很大，造成更多的沖擊和振動(dòng)，因此挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)的性能9湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)要求非常之高。根據(jù)液壓挖掘機(jī)的工作特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)需要考慮如下幾點(diǎn):雙泵合流可以很好的提高挖掘機(jī)速度，所以斗桿挖掘機(jī)時(shí)多采用雙泵合流，當(dāng)然個(gè)別系統(tǒng)也會(huì)采用三泵合流。單獨(dú)采用鏟斗挖掘時(shí)，也有采用雙泵合流的情況。以下我們連接情況。液壓馬達(dá)使回轉(zhuǎn)平臺(tái)轉(zhuǎn)到卸土處，此時(shí)主要是由動(dòng)臂和回轉(zhuǎn)平臺(tái)配合所完成的復(fù)合動(dòng)作。[9]近溢流閥的壓力時(shí)，溢流出的油液會(huì)同時(shí)供給鏟斗有效利用。當(dāng)斗桿和動(dòng)臂復(fù)合動(dòng)作挖雙泵供油，如圖3.6b所示。當(dāng)動(dòng)臂、斗桿和鏟斗復(fù)合運(yùn)動(dòng)時(shí)，為防止同一油泵同時(shí)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(gè)油泵單獨(dú)給一個(gè)液壓元件供油。對(duì)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(lèi)似。挖掘機(jī)要實(shí)施非水平角度作業(yè)時(shí)，為了保證效率，回轉(zhuǎn)力是必不可少的，因此回轉(zhuǎn)馬達(dá)需要提供液壓油以完成動(dòng)作。當(dāng)需要一直讓鏟斗緊貼斜壁進(jìn)行作業(yè)時(shí)，斗桿缸和回轉(zhuǎn)馬達(dá)需要同時(shí)進(jìn)油，實(shí)現(xiàn)缸同時(shí)運(yùn)動(dòng)。由于同一油泵提供壓力油，所以要求運(yùn)用回轉(zhuǎn)優(yōu)先油路，保證鏟斗能正常的貼住斜壁，否則機(jī)械難以進(jìn)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(shí)斗桿缸液壓油回油壓力將會(huì)持續(xù)增高，液壓泵提供液湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)壓油的壓力也隨之增大。伴著操縱桿移動(dòng)距離的增大，回轉(zhuǎn)力隨著回轉(zhuǎn)馬達(dá)油壓的增大而增大。挖掘過(guò)程中難免會(huì)遇到堅(jiān)硬的物體，此時(shí)需要瞬間得到較大的挖掘力，所以要求動(dòng)力元件能瞬間暫時(shí)增壓，使主壓力閥得到較大的壓力。作業(yè)完成后，動(dòng)臂油缸收縮將動(dòng)臂抬起，滿(mǎn)斗舉升，回轉(zhuǎn)平臺(tái)隨著液壓馬達(dá)的作用旋轉(zhuǎn)到卸載處，此動(dòng)作由回轉(zhuǎn)馬達(dá)和動(dòng)臂配合完成。動(dòng)臂以及鏟斗要求自動(dòng)停留在一個(gè)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)于裝卸車(chē)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(shí)要求動(dòng)臂的提升速度得慢些。在雙泵系統(tǒng)中，回轉(zhuǎn)起動(dòng)時(shí)，由于慣性較大，油壓會(huì)升得很高，有可能從溢流閥溢所示。在回轉(zhuǎn)和動(dòng)臂提升的同時(shí)，斗桿和鏟斗配合完成。由于滿(mǎn)斗提升時(shí)動(dòng)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(dòng)臂提升、回轉(zhuǎn)、斗桿外放相互正常的配合動(dòng)作，需要由一個(gè)油泵專(zhuān)門(mén)向動(dòng)臂油缸供油，以保證壓力的平衡，另一個(gè)油泵除了向回轉(zhuǎn)馬達(dá)和斗桿供油外，還有部分油供給動(dòng)臂油缸，如圖3.7b。但是由于動(dòng)臂提升時(shí)油壓較高，避免損壞單向閥，所以單向閥大部分時(shí)間處于關(guān)閉狀態(tài)，因此左側(cè)油泵只向回轉(zhuǎn)馬達(dá)和斗桿供油?；剞D(zhuǎn)至卸載位置時(shí)，制動(dòng)轉(zhuǎn)向臺(tái)，通過(guò)斗桿調(diào)節(jié)，鏟斗油缸伸縮完成卸載動(dòng)作。為了調(diào)整卸載位置，還需要?jiǎng)颖叟浜?。卸載時(shí)，主要是斗桿以及鏟斗配合動(dòng)作，加以動(dòng)臂運(yùn)動(dòng)。湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)圖卸載動(dòng)作完成后，轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)動(dòng)臂缸及斗桿缸復(fù)合動(dòng)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(dòng)作時(shí)，回轉(zhuǎn)馬達(dá)將會(huì)得到一個(gè)油泵的所有流量，另一油泵的大部分油供給動(dòng)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(jī)需要完成很多繁復(fù)的動(dòng)作，且具有多種機(jī)構(gòu)，如行走、回轉(zhuǎn)、工作機(jī)構(gòu)等，作特性，需做到以下幾點(diǎn)。湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)3.3.1動(dòng)力性要求在雙泵系統(tǒng)中，合流方式很好的增大了發(fā)動(dòng)機(jī)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(gè)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。互補(bǔ)影響運(yùn)動(dòng)，是多個(gè)執(zhí)行元件配合一起動(dòng)作的前提，要實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)干涉完成動(dòng)作，同的行駛速度，造成挖掘機(jī)跑偏，很大程度上增加了安全隱患。的最大供油量滿(mǎn)足不了系統(tǒng)所需要的總流量，此時(shí)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(huì)出現(xiàn)動(dòng)作速度降低，甚至不動(dòng)的現(xiàn)象。因此，調(diào)節(jié)多執(zhí)行元件共同作用時(shí)流量分配問(wèn)題也是液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)需著重考慮的問(wèn)題。3.3.3節(jié)能性要求13湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)分的流量將會(huì)損失掉。出于效率，損失越小越好。當(dāng)挖掘機(jī)處于空載狀態(tài)下時(shí)，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(duì)各個(gè)液壓作用元件的損傷保護(hù)，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和行走裝置可靠出現(xiàn)的制動(dòng)和限速問(wèn)題，以及防止動(dòng)臂因重力作用快速下降和整機(jī)超速溜坡等現(xiàn)象。也越來(lái)越得到人們的重視。3.4液壓系統(tǒng)方案擬訂(1)配合動(dòng)作后提出初步方案。(2)依據(jù)其工作特點(diǎn)，總結(jié)設(shè)計(jì)要求。(3)提出一種簡(jiǎn)潔、客觀的液壓系統(tǒng)的研究方案，并且詳細(xì)的介紹設(shè)計(jì)步驟。14湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第四章液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jì)圖反鏟裝置載作業(yè)過(guò)程中，當(dāng)以轉(zhuǎn)斗挖掘?yàn)橹鲿r(shí)，其最大挖掘力為鏟斗油缸設(shè)計(jì)的依置為動(dòng)臂下放到最低位置，鏟斗油缸作用力與斗桿鉸點(diǎn)的最大力臂。由圖計(jì)算ld1lF對(duì)鏟斗與斗桿鉸點(diǎn)C的力臂C1maxl=320mm1mm湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)F=Fd=506.25KNg應(yīng)滿(mǎn)足：d這時(shí)斗桿及動(dòng)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(duì)斗桿與動(dòng)臂鉸點(diǎn)B的力臂F/2lF對(duì)斗桿與動(dòng)臂鉸點(diǎn)B的力臂B1maxl/F對(duì)斗桿與動(dòng)臂鉸點(diǎn)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(mǎn)足/bFlFl/F/(4-3)1maxA2Alb3式中l(wèi)——?jiǎng)颖塾透组]鎖力F對(duì)鉸點(diǎn)Ａ的力臂/3blF對(duì)動(dòng)臂下鉸點(diǎn)Ａ的力臂A1maxl/F對(duì)鉸點(diǎn)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(jì)4.1.2斗桿油缸作用的確定當(dāng)挖掘機(jī)以鏟斗挖掘時(shí)，其最大挖掘力則由斗桿油缸來(lái)保證。斗桿油缸最大作用力對(duì)斗桿產(chǎn)生最大作用力距，并使斗齒尖和鉸點(diǎn)，在一條直線(xiàn)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(jì)FlFl/F/dl3斗桿最大挖掘力也受到挖掘機(jī)穩(wěn)定性條件的限制。圖此時(shí)動(dòng)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——?jiǎng)颖鬯苤亓l——鏟斗質(zhì)心到動(dòng)臂下鉸點(diǎn)A的水平距離dAl——斗桿質(zhì)心到動(dòng)臂下鉸點(diǎn)A的水平距離gA湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)l——?jiǎng)颖圪|(zhì)心到動(dòng)臂下鉸點(diǎn)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(mǎn)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(jì)時(shí)可用類(lèi)比法來(lái)確定。2（）Mpa20湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jī)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(shí)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(fù)載，此處F=F=506.25—KNdcm—液壓缸機(jī)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(jì)算D公式，此時(shí)：21湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)PDy(2.3[]P)(4-8)+Cyψ：強(qiáng)度系數(shù)，對(duì)無(wú)縫鋼管，ψ=1最大工作壓力的（1.25—1.5）倍C：用來(lái)圓整壁厚數(shù)p:試驗(yàn)壓力，一般取yD：缸筒內(nèi)徑[σ]——缸筒材料許用應(yīng)力，無(wú)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(jì)算4.3.1由鏟斗油缸計(jì)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(jì)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(jì)則外徑=+2δ=300+2×52=404DD取整=400D11取斗桿缸工作行程=1755L4.4動(dòng)臂缸的尺寸計(jì)算4.4.1由鏟斗油缸計(jì)算步驟知?jiǎng)颖塾透资芰ζ胶釬Dp2（Ddp22b4=412cmD=0.145m=145取整D=145則動(dòng)臂油缸活塞桿d=0.7D=缸壁厚和外徑的計(jì)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(jì)取每個(gè)液壓缸的伸縮速度V=6000mm/minmax湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)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(dòng)臂缸：缸內(nèi)徑=145活塞缸徑=100行程=1655DdL4.6.1每個(gè)缸的流量計(jì)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(dòng)臂缸=2××3.14×1.452×60=198/minQ3L44.6.2回轉(zhuǎn)馬達(dá)的流量的計(jì)算及選型轉(zhuǎn)啟動(dòng)力矩一般應(yīng)小于制動(dòng)力矩。當(dāng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)僅靠液壓制動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)力矩M小于O或等于制動(dòng)力矩M可以取B，MC==1—1.1(4-10)BMO當(dāng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶附加機(jī)械制動(dòng)時(shí)，C最高可達(dá)2，一般取C=1.6.對(duì)于一定的回轉(zhuǎn)機(jī)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(jī)械制動(dòng)一般F取M=（0.8—0.9）M，液壓制動(dòng)可取M=（0.5—0.7）MBFBF履帶式液壓挖掘機(jī)地面附著力矩的計(jì)算可以采取下面的簡(jiǎn)化公式25湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)μm34MF式中——地面附著力矩，Nm；MFm——整機(jī)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(guò)四級(jí)減速，傳動(dòng)比i=3×3×2×1=18總M則馬達(dá)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(cè)選出液壓馬達(dá)型號(hào)，軸向柱塞馬達(dá)25（YCY）14-1B排量25mL/r額定轉(zhuǎn)速1500r/min4.6.3行走馬達(dá)的選用液壓挖掘機(jī)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(dá)40（YCY）14-1B。26湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)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(dòng)作元件同時(shí)動(dòng)作的最大流量之和。q由上面的計(jì)算得知?jiǎng)tq=136+423+198=757L/minq=1.2×757=908.4L/min總本設(shè)計(jì)采用雙聯(lián)斜軸式定量柱塞泵，則每個(gè)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(duì)于本系統(tǒng)的最高工作壓力是銷(xiāo)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(jì)算結(jié)果的液壓泵，可據(jù)此選擇泵型號(hào)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(jì)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(chēng)。管接頭用于油管接頭應(yīng)具有足夠的強(qiáng)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(lèi)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(duì)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(dāng)<2.5時(shí)，取=（3—4）/，當(dāng)=（2.5—16）時(shí)，取=VpVmspMpa（3—4）/，當(dāng)>16時(shí)，取>5/。mspVms2805Q對(duì)吸油管有：d4.16=4.16=31.13mm=44.03mmV取整d=35mm5605Q對(duì)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(jī)體的連接主要采用普通細(xì)牙螺紋，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選用焊接式管接頭。28湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)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(méi)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(jì)，可得出油箱長(zhǎng)×寬×高=1000×1400×1600（mm）4.8.1液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和升溫的驗(yàn)算系統(tǒng)工作時(shí)液壓泵的輸入功率由前面的計(jì)算可知2p=1=466.66KW挖掘機(jī)工作時(shí)，液壓缸的最大輸出功率pFVFVFV2(4-19)2dmaxgmaxbmaxm=506.250.1+1476.560.1+3630.1+23.