挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、內(nèi)容提要 挖掘機(jī)作為我國(guó)工程機(jī)械地主力機(jī)種，被廣泛應(yīng)用于各種各樣地施工作業(yè)中挖掘機(jī) 產(chǎn)品地核心技術(shù)就是液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由于挖掘機(jī)地工作條件惡劣，要求實(shí)現(xiàn)地動(dòng) 作復(fù)雜，于是它對(duì)液壓系統(tǒng)地設(shè)計(jì)提出了很高地要求，其液壓系統(tǒng)也是工程機(jī)械 液壓系統(tǒng)中最為復(fù)雜地因此，對(duì)挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)地分析設(shè)計(jì)對(duì)推動(dòng)我國(guó)挖掘機(jī) 發(fā)展具有十分重要地意義 在搜集了國(guó)內(nèi)外挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)相關(guān)資料地基礎(chǔ)上，了解了挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)地發(fā)展 歷史，并對(duì)挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)地技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)進(jìn)行了分析總結(jié)論文對(duì)挖掘機(jī)地各 種工況進(jìn)行了分析，系統(tǒng)總結(jié)了挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)地設(shè)計(jì)要求根據(jù)挖掘機(jī)液壓系 統(tǒng)地設(shè)計(jì)要求，論文中采用通用多路閥，配以專(zhuān)用控制閥和簡(jiǎn)單地電子控

2、制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)了一套適合我國(guó)生產(chǎn)制造地LS恒功率控制單斗挖掘機(jī)液壓系 統(tǒng).b5E2RGbCAP 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是SWE70 H型液壓挖掘機(jī)課題以企業(yè)為依托.小型挖掘機(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)，工作裝置，底架，轉(zhuǎn)臺(tái)，油箱，發(fā) 動(dòng)機(jī)安裝等本人地設(shè)計(jì)主要致力于分析和設(shè)計(jì)小型液壓挖掘機(jī)工作裝置中斗 桿機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)本課題選擇了國(guó)內(nèi)地質(zhì)量和技術(shù)性能都接近設(shè)計(jì)要求地70t 挖掘機(jī)作為基型，并在此基礎(chǔ)上研究了國(guó)外地先進(jìn)機(jī)型，設(shè)計(jì)出我們挖掘機(jī)地液 壓系統(tǒng)方按圖 總體裝配圖以及相應(yīng)地部件圖和零件圖圖紙基本采用 Auto CAD二維軟件繪圖本液壓挖掘機(jī)地優(yōu)點(diǎn)是采用伺服先導(dǎo)操縱系統(tǒng)，造型美觀(guān)

3、， 具備挖掘，抓物，鉆孔，推土，清溝和破碎等功能平臺(tái)可360。旋轉(zhuǎn)性能可靠，操作 舒適，可廣泛應(yīng)用于建筑，市政 供水 供氣,供電農(nóng)林建設(shè)plEanqFDPw Summary The excavator is a main consrtuctionalmachine,whichis now widely used in various construction sites.The core technique of excavator is hydraulic technique. Becauseofthe bad worki ng con diti on and con mplicated w

4、orki ng moveme nts of the excavatot,it has high requitements for its hydraulicsystem.Sineethe excavator s hydraulic system is the most complicated one in all con struct ionalmach ines,the an alysis and research of its hydraulic system make very importa nt sens.DXDiTa9E3d On the basis of comprehe nsi

5、vecollect ionof relatedin formatio nabout the excavator s hydraulic system at home and abroad,the main working conditions of the excavator are studied and the design requitments of its hydraulicsystem are systematically summarized. Accord ing to the desig n pressurecompe nsated hydraulic system is c

6、reatively desig ned using gen eral multiple un til value equipped with special con tol valve and electro nic con tor systems,whichhas useful refere nee value for the future research and development of the excavator s hydraulic system in our cou ntry.RTCrpUDGiT The nameof this graduated task is “ SWE

7、70H ” medium type hydraulic excavator ” .This task is requested by company. My task is to analyze and design the hydraulic system of the medium type hydraulic excavator. This task choose the domestic excavator whose quality and character is most similar to our request as the basic type, further stud

8、y the overseas advaneedtype. Then I designedprojects of hydraulic system of our excavator,collectivity assemblagedraw ingand in terrelated parts draw ing, accessory draw ing. All the bluepri nts draw n by the soft of AutoCAD. The stron gpo int of this hydraulic excavator is used servo forerunner con

9、 trol system. It has beautiful sculpt. Beijing provided with the fuction of excavating,grappling, drilling,pushing,cleaningchanneland crashing etc. 360 wwingplat roof,good quality,con trolli ngcomfortable, be widely used in con struct ion, supplyand city pla nning. 5PCzVD7HxA 目錄 內(nèi)容提要IjLBHrnAlLg Summ

10、ary 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。xHAQX74J0X 一前言 4LDAYtRyKfE 一）挖掘機(jī)簡(jiǎn)介 4Zzz6ZB2Ltk 二）國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)2dvzfvkwMI1 三）本設(shè)計(jì)地研究?jī)?nèi)容5rqyn14ZNXI 二液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理5 一）液壓挖掘機(jī)整機(jī)性能6 二）液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)7 三）液壓挖掘機(jī)傳動(dòng)原理9 三 液壓挖掘機(jī)工況分析及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案地確定10 EmxvxOtOco 一）液壓挖掘機(jī)地工況10SixE2yXPq5 二）挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)地設(shè)計(jì)要求14 6ewMyirQFL 三）挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)地分析16 kavU42VRUs 四）液壓系統(tǒng)方案擬訂16y6v3ALoS89 四液壓

11、系統(tǒng)地設(shè)計(jì)17 一）液壓系統(tǒng)方案及參數(shù)確定17 二）執(zhí)行元件液壓缸及系統(tǒng)壓力地初選18 M2ub6vSTnP 三 計(jì)算工作裝置鏟斗液壓缸地主要尺寸19 0YujCfmUCw 四）液壓系統(tǒng)原理圖地制定22 eUts8ZQVRd 五液壓元件地選擇與專(zhuān)用件地設(shè)計(jì)25 sQsAEJkW5T 一）液壓泵地選擇和泵地參數(shù)地計(jì)算26 二）柴油發(fā)動(dòng)機(jī)地選擇28 三）液壓閥地選擇 28 四）其他液壓元件地選擇31 五）油箱容量地確定33 GMslasNXkA 六液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算34 TlrRGchYzg 一）液壓系統(tǒng)壓力損失 347EqZcWLZNX 二）液壓系統(tǒng)地發(fā)熱溫升計(jì)算 35lzq7IGfO2E 總 結(jié)

12、 40 zvpgeqJ1hk 參考文獻(xiàn)41 NrpoJac3v1 致謝42 1nowfTG4KI 、八、 刖言 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(yùn)輸，電力工程 和礦山采掘等機(jī)械施工中，它在減輕繁重地體力勞動(dòng)，保證工程質(zhì)量.加快建設(shè)速度以 及提高勞動(dòng)生產(chǎn)率方面起著十分重要地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(diǎn)，因此受到了廣大施工作業(yè)單位地青睞.液壓挖掘機(jī)地生產(chǎn)制造 業(yè)也日益蓬勃發(fā)展.fjnFLDa5Zo 挖掘機(jī)液壓傳動(dòng)緊密地聯(lián)系在一起，其發(fā)展主要以液壓技術(shù)地應(yīng)用為基礎(chǔ).由于 挖掘機(jī)地工作條件惡劣，要求實(shí)現(xiàn)地動(dòng)作很復(fù)雜，于是它對(duì)液壓系統(tǒng)地設(shè)計(jì)提出了

13、很 高地要求,其液壓系統(tǒng)也是工程機(jī)械液壓系統(tǒng)中最為復(fù)雜地.因此,對(duì)挖掘機(jī)液壓系統(tǒng) 地分析設(shè)計(jì)已經(jīng)成為推動(dòng)挖掘機(jī)發(fā)展中地重要一環(huán).tfnNhnE6e5 一）挖掘機(jī)簡(jiǎn)介 挖掘機(jī)行業(yè)地發(fā)展歷史久遠(yuǎn)，可以追溯到1840年.當(dāng)時(shí)美國(guó)西部開(kāi)發(fā)，進(jìn)行鐵路 建設(shè),產(chǎn)生了模仿人體構(gòu)造，有大臂、小臂和手腕，能行走和扭腰類(lèi)似機(jī)械手地挖掘機(jī) 它采用蒸汽機(jī)作為動(dòng)力在軌道上行走.但是此后地很長(zhǎng)時(shí)間挖掘機(jī)沒(méi)有得到很大地發(fā) 展，應(yīng)用范圍也只局限于礦山作業(yè)中.HbmVN777sL 導(dǎo)致挖掘機(jī)發(fā)展緩慢地主要原因是：其作業(yè)裝置動(dòng)作復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)范圍大，需要采用 多自由度機(jī)構(gòu)，古老地機(jī)械傳動(dòng)對(duì)它不太適合.而且當(dāng)時(shí)地工程建設(shè)主要是國(guó)土開(kāi)發(fā)

14、， 大規(guī)模地筑路和整修場(chǎng)地等，大多是大面積地水平作業(yè)，因此對(duì)挖掘機(jī)地應(yīng)用相對(duì)較 少，在一定程度上也限制了挖掘機(jī)地發(fā)展.V7l4jRB8Hs 由于液壓技術(shù)地應(yīng)用，二十世紀(jì)四十年代有了在拖拉機(jī)上配裝液壓反鏟地懸掛式 挖掘機(jī).隨著液壓傳動(dòng)技術(shù)迅速發(fā)展成為一種成熟地傳動(dòng)技術(shù)，挖掘機(jī)有了適合它地 傳動(dòng)裝置，為挖掘機(jī)地發(fā)展建立了強(qiáng)有力地技術(shù)支撐，是挖掘機(jī)技術(shù)上地一個(gè)飛躍同 時(shí)，工程建設(shè)和施工形式也發(fā)生了很大變化.在進(jìn)行大規(guī)模國(guó)土開(kāi)發(fā)地同時(shí)，也開(kāi)始進(jìn) 行城市型土木施工，這樣,具有較長(zhǎng)地臂和桿，能裝上各種各樣地工作裝置，能行走、 回轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)多自由動(dòng)作，可以切削高地垂直壁面，挖掘深地基坑和溝槽地挖掘機(jī)得到了 廣

15、泛應(yīng)用.83ICPA59W9 1950年在意大利北部生產(chǎn)了第一臺(tái)液壓挖掘機(jī).第一臺(tái)液壓挖掘機(jī)采用定量齒 輪泵,中位開(kāi)式多路閥,工作壓力為9Mpa所有執(zhí)行元件互相并聯(lián)連結(jié).由單泵向6個(gè) 執(zhí)行元件供油由于早期液壓挖掘機(jī)主要采用了定量齒輪泵，不能按需改變供油流量， 無(wú)法充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)地功率，因此其能量損失很大，不能滿(mǎn)足挖掘機(jī)復(fù)合動(dòng)作地復(fù)雜 要求,且可操縱性差.另外,早期試制地液壓挖掘機(jī)是采用飛機(jī)和機(jī)床地液壓技術(shù)，缺 少適用于挖掘機(jī)各種工況地液壓元件，配套件也不齊全，制造質(zhì)量不夠穩(wěn)定從二十世 紀(jì)六十年代到八十年代中期，液壓挖掘機(jī)進(jìn)入了推廣和蓬勃發(fā)展地階段，各國(guó)挖掘機(jī) 制造廠(chǎng)和品種增加很快,產(chǎn)量猛增.1

16、968-1970年間，液壓挖掘機(jī)產(chǎn)量己經(jīng)達(dá)到挖掘機(jī) 總產(chǎn)量地83%其時(shí)對(duì)挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)地研究也已經(jīng)十分成熟,液壓挖掘機(jī)已經(jīng)具有 了同步控制系統(tǒng)和負(fù)載敏感系統(tǒng) L. mZkklkzaaP 自第一臺(tái)手動(dòng)挖掘機(jī)誕生以來(lái)地160多年當(dāng)中，挖掘機(jī)一直在不斷地飛躍發(fā)展， 其技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到相對(duì)成熟穩(wěn)定地階段.目前國(guó)際上迅速發(fā)展全液壓挖掘機(jī)，對(duì)其控 制方式不斷改進(jìn)和革新，使挖掘機(jī)由簡(jiǎn)單地杠桿操縱發(fā)展到液壓操縱、氣壓操縱、液 壓伺服操縱和電氣控制、無(wú)線(xiàn)電遙控、電子計(jì)算機(jī)綜合程序控制.在危險(xiǎn)地區(qū)或水下 作業(yè)采用無(wú)線(xiàn)電操縱，利用電子計(jì)算機(jī)控制接收器和激光導(dǎo)向相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了挖掘機(jī) 作業(yè)操縱地完全自動(dòng)化.所有這一切，挖

17、掘機(jī)地全液壓化為其奠定了堅(jiān)實(shí)地基礎(chǔ)，創(chuàng)造 了良好地前提.AVktR43bpw 據(jù)有關(guān)專(zhuān)家估算,全世界各種施工作業(yè)場(chǎng)約有65%g 70%地土石方工程都是由挖 掘機(jī)完成地.挖掘機(jī)是一種萬(wàn)能型工程機(jī)械，目前已經(jīng)無(wú)可爭(zhēng)議地成為工程機(jī)械地第 一主力機(jī)種，在世界工程機(jī)械市場(chǎng)上己占據(jù)首位，并且仍在發(fā)展擴(kuò)大.挖掘機(jī)地發(fā)展主 要以液壓技術(shù)地應(yīng)用為基礎(chǔ)，其液壓系統(tǒng)已成為工程機(jī)械液壓系統(tǒng)地主流形式.隨著 科學(xué)技術(shù)地發(fā)展和建筑施工現(xiàn)代化生產(chǎn)地需要，液壓挖掘機(jī)需要大幅度地技術(shù)進(jìn)步， 技術(shù)創(chuàng)新是液壓挖掘機(jī)行業(yè)所面臨地新挑戰(zhàn).在技術(shù)方面，挖掘機(jī)產(chǎn)品地核心技術(shù)就 是液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，所以對(duì)其液壓系統(tǒng)地分析研究具有十分重要地現(xiàn)實(shí)意

18、義.ORjBnOwcEd 二）國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài) 1國(guó)外研究狀況及發(fā)展動(dòng)態(tài) 從20世紀(jì)60年代液壓傳動(dòng)技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用在挖掘機(jī)上至今，挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)己經(jīng) 發(fā)展到了相當(dāng)成熟地階段目前國(guó)際上先進(jìn)地挖掘機(jī)產(chǎn)品地額定壓力大都在30MPe以 上，并且隨著材料科學(xué)技術(shù)地進(jìn)步，有朝著更高地壓力甚至采用超高壓液壓技術(shù)方向 發(fā)展地趨勢(shì)；流量通常在每分鐘數(shù)百升；功率在數(shù)百千瓦以上如德國(guó) Orensttein z 投入工作液壓泵地臺(tái)數(shù)； Pi-液壓泵地輸入功率W ； pi -各臺(tái)液壓泵地總效率； ti -第I臺(tái)泵工作時(shí)間VS）； 式中M液壓執(zhí)行元件地?cái)?shù)量； Pj -液壓執(zhí)行元件地輸入功率W ； pj-液壓執(zhí)行元件

19、地輸入效率； tj-第j個(gè)執(zhí)行元件工作時(shí)間vs）; 式中 Py-溢流閥地調(diào)整壓力MPa ； qVy-經(jīng)過(guò)溢流閥回油箱地流量m3/s）. 式中p-通過(guò)閥或管路地壓力損失MPa ； qv-通過(guò)閥或管路地流量 （- FwiS 亠一 TWj ，jtj）qvi piti Tt i j =1 該公式適用于回路比較簡(jiǎn)單地液壓系統(tǒng)，對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)，由于功率損失地環(huán)節(jié)太 多，計(jì)算較麻煩,通常用下式計(jì)算液壓系統(tǒng)地發(fā)熱功率Bh94ANN8Vh Phr = Pr- Pc (6.7 式中R是液壓系統(tǒng)地總輸入功率，F(xiàn)是輸出地有效功率 對(duì)于本系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，Pr就是正個(gè)工作循環(huán)中地雙泵地平均輸入功率 R十呼=90KW(6 式中Pr

20、是液壓系統(tǒng)地總輸入功率，巳是輸出地有效功率 (6.9 n 送 FWiS=103.3KW i =1 式中Tt-工作周期vs); z 、n、m分別為液壓泵、液壓缸、液壓馬達(dá)地?cái)?shù)量; P、q“、pi-第i臺(tái)泵地實(shí)際輸出壓力、流量、效率； ti -第i臺(tái)泵工作時(shí)間s); Fw、S-液壓缸外載荷及驅(qū)動(dòng)此載荷地行程 Phr = Pr-Pc =103.3-3=103KW 2計(jì)算液壓系統(tǒng)地散熱功率 液壓系統(tǒng)地散熱渠道主要是油箱表面，但如果系統(tǒng)外接管路較長(zhǎng)，而且要考慮管 道地散熱功率時(shí),也應(yīng)考慮管路表面散熱.Pd8c6xh9aX 只廠(chǎng)低人+心財(cái)紅(6.10 =1.932+0.5 =2.432KW 式中K,-油箱

21、地散熱系數(shù) K2-管路地散熱系數(shù) A、A2-分別為油箱、和管道地散熱面積 T -油溫與環(huán)境溫度之差 油箱散熱系數(shù)Ki見(jiàn)表6.1 表 6.1 +1.5ab=1.8 x 1(0.5+1+1.5 x 0.5 x 1 =3.45 m2 油箱地散熱功率為 0.3164 5 2.932 0 56- 3702 .0.034 2 10 式中Kt -油箱散熱系數(shù),查表得16W/m2 C T -油溫與環(huán)境溫度之差,取.汀=35C Fhc=16X 3.45 x 35=1.932KW： Fhr=10.3KW 由此可見(jiàn),油箱地散熱遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足不了系統(tǒng)散熱地要求，管路散熱是極小地.如按要 求求出地油箱容積過(guò)大，遠(yuǎn)超出用油量地

22、需要，且又受空間尺寸地限制，則應(yīng)當(dāng)縮小油 箱尺寸,則需要另設(shè)冷卻器何.V16BDKICS1 4冷卻器所需冷卻面積地計(jì)算 冷卻面積A=覽生 K 也tm (6.11 式中 K冷卻器地散熱系數(shù),用管式冷卻器時(shí),去K=116W/ T1、T2-液壓油入口和出口溫度 t1、t2 -冷卻水或風(fēng)地入口和出口溫度 取油進(jìn)入冷卻器地溫度Tt =60C ,油流出冷卻器地溫度T2 =50C ,冷卻水入口溫度 t1 =25E ,冷卻水出 口溫度 t2 =30C .則:JX6j9ucd6i 氏 m=tm =( 60 50 2 )=27.5 C 2 所需冷卻面積為: 3 =2.2 A=Phr _Fhc=(10.3_2) 1

23、0 K ：tm116 27.5 考慮到冷卻器長(zhǎng)期使用時(shí)，設(shè)備腐蝕油垢水垢對(duì)散熱地影響，冷卻面積應(yīng)比計(jì)算 面積大30% ,實(shí)際選用冷卻器散熱面積為：XT5SFeGelo A=1.3X 2.2=2.68 m2 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)并圓整得A=2.7m 5油箱地尺寸設(shè)計(jì) 根據(jù)上面計(jì)算結(jié)果對(duì)散熱面積地要求，對(duì)油箱地尺寸進(jìn)行計(jì)算. 假設(shè)油箱地長(zhǎng)、寬、高分別為a,b、c. 一般情況下,油為地高度為箱高地0.8倍, 即0.8h,與油直接接觸地表面算全散熱，與油不直接接觸地算半散熱.aP40bY9fA5 根據(jù)上面確定地油箱地容積V=1242L和散熱面積A=2.7 m2,可查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)， 公式： V=0.8a b

24、h mmi6.13) A=1.8h a+b) +1.5ab m2 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1992.1 37 黃誼等.液壓傳動(dòng).機(jī)械工業(yè)出版社.2000.9 致謝 經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程，我覺(jué)得收獲甚豐.畢業(yè)設(shè)計(jì)是我大學(xué)過(guò)程中重要地實(shí)踐 教案環(huán)節(jié),讓我學(xué)到了許多課本上學(xué)不到地東西，學(xué)會(huì)了獨(dú)立設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，以及如何 查閱資料.得到了一個(gè)很好地鍛煉機(jī)會(huì)，為以后地走上工作崗位打下了良好地基礎(chǔ).在 此,我忠誠(chéng)地感謝學(xué)校地領(lǐng)導(dǎo)和各位導(dǎo)師給我地幫助.5YWKSzptF1 回想大學(xué)三年地學(xué)習(xí)生活，我真誠(chéng)地感謝我地導(dǎo)師晁紅芬老師和駐馬店職業(yè)技術(shù) 學(xué)院機(jī)電工程系地所有老師，正是在他們精心地培養(yǎng)、指導(dǎo)、無(wú)私地關(guān)懷與幫助下， 促使我順利完成了學(xué)業(yè).各位老師,不僅在學(xué)業(yè)上嚴(yán)格要求