挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)號(hào)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)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。在搜集國(guó)內(nèi)外液壓系統(tǒng)相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，了解其發(fā)展過(guò)程，分析總結(jié)了液壓挖掘機(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SummaryThehydraulicsystemisanintegralpartofexcavator，hydraulicsystemistoworkbychangingthepressuretoincreasetheforce.Theintacthydraulicsystemisincluding:powercomponents,theimplementationofcomponents,controlcomponents,auxiliarycomponentsandhydraulicoil.Theexcavatorworkingenvironmentiscomplexandchangeable,soitisveryhighrequirementofdesigntohydraulicsystem.Inthecollectionofdomesticandforeignhydraulicsystemonthebasisofrelevantinformation,understandingofitsdevelopmentprocess,analyzedandsummarizedthetechnologydevelopmentofhydraulicexcavator.Understandhydraulicexcavatorhydraulicsystemstructure.Hydraulicexcavatoriscomposedofapluralityofsystemcomponents,includingthehydraulicsystem,drivesystem,controlsystem,engine,fueltank,tableandsoon.Mydesignfocusedonthedesignofhydraulicsystemofexcavator.Keywords:hydraulicsystemexcavator目錄TOC\o"1-3"\h\u6371摘要 II6159Summary III20373第一章前言 128821前言 117101挖掘機(jī)的簡(jiǎn)介 218602國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì) 211511國(guó)內(nèi)發(fā)展趨勢(shì) 27189國(guó)外發(fā)展趨勢(shì) 316795本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 425494了解液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 417520挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 44661第二章液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理 418906液壓挖掘機(jī)的系統(tǒng)組成 410813動(dòng)力系統(tǒng) 429840液壓系統(tǒng) 53795機(jī)械系統(tǒng) 524895控制系統(tǒng) 58077液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu) 514429液壓挖掘機(jī)組成 521876單斗反鏟液壓挖掘機(jī) 624462液壓挖掘機(jī)工作循環(huán)過(guò)程 75455液壓挖掘機(jī)傳動(dòng)原理 720303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 818742液壓系統(tǒng)的工況分析 830394挖掘工況分析 99140挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 99887滿斗舉升回斗工況分析 1116646卸載工況分析 111614空斗返回工況分析 1216177挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 1226562動(dòng)力性要求 1327666操縱性要求 1315883節(jié)能性要求 1424717安全性要求 1420528其它性能要求 1423169液壓系統(tǒng)方案擬訂 1421459第四章液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1529497確定油缸所受的作用力 1513929鏟斗油缸作用力的分析 1532354斗桿油缸作用的確定 1820678動(dòng)臂油缸作用力分析 1932223各油缸尺寸的確定 2024634鏟斗油缸工作壓力的確定 2014563缸徑和油塞杠直徑的確定 2114762缸壁厚和外徑的計(jì)算 2114653斗桿油缸尺寸的計(jì)算 223644由鏟斗油缸計(jì)算步驟知斗桿缸受力平衡 2218372缸壁厚和外徑的計(jì)算 225776動(dòng)臂缸的尺寸計(jì)算 232356由鏟斗油缸計(jì)算步驟知?jiǎng)颖塾透资芰ζ胶?2324735缸壁厚和外徑的計(jì)算 239995各液壓缸和馬達(dá)流量的確定 247604每個(gè)缸的流量計(jì)算 253100回轉(zhuǎn)馬達(dá)的流量的計(jì)算及選型 2531013行走馬達(dá)的選用 2615096主回路液壓泵的選擇 271446管路油管的選擇 2813403油管內(nèi)徑的確定 2832369管接頭的選擇 2822075螺塞的選用 2917063液壓油箱的確定 298246液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和升溫的驗(yàn)算 2925730液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3028773閥集成款 3013142結(jié)論 319191參考文獻(xiàn) 327803致謝 33第一章前言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)。1.鏟斗缸2.斗桿缸3.動(dòng)臂缸4.回轉(zhuǎn)馬達(dá)5.冷卻器6.濾油器7.磁濾器8.油箱9.液壓泵10.背壓閥11.后組合閥12.前組合閥13.中央回轉(zhuǎn)接頭14.回轉(zhuǎn)制動(dòng)閥15.限速閥16.行走馬達(dá)圖1液壓挖掘機(jī)整體系統(tǒng)圖挖掘機(jī)的簡(jiǎn)介從第一臺(tái)挖掘機(jī)的誕生，距今挖掘機(jī)歷史已有130多年，經(jīng)歷了由蒸汽驅(qū)動(dòng)斗回轉(zhuǎn)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)液壓挖掘機(jī)的逐步發(fā)展過(guò)程。由于液壓技術(shù)的應(yīng)用，20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。國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)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。建國(guó)初期，從仿制蘇聯(lián)的挖掘機(jī)開(kāi)始了我國(guó)挖掘機(jī)生產(chǎn)過(guò)程。由于發(fā)展經(jīng)濟(jì)的需要，先后共建立起十多家挖掘機(jī)制造廠。從20世紀(jì)60年代開(kāi)始，我國(guó)開(kāi)始液壓挖掘機(jī)的研發(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)80年代末，制造廠已達(dá)到30多家，品種更是已由40多種。斗容在～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、R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型液壓挖掘機(jī)生產(chǎn)技術(shù)，還有山東推土機(jī)總廠、黃河工程機(jī)械廠、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、、、PC400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。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)馬利昂公司研制的步行式拉鏟挖掘機(jī)，此大型挖掘機(jī)的的斗容量達(dá)到130多立方米。還有剝離式挖掘機(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世紀(jì)后期開(kāi)始，發(fā)達(dá)國(guó)家挖掘機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)變?yōu)榇笮突?、微型化、多功能化、專用化和自?dòng)化。1)研發(fā)多功能化的挖掘機(jī)。為滿足市場(chǎng)需要，國(guó)外開(kāi)始研發(fā)特型挖掘機(jī)，此類挖掘機(jī)以小著稱，斗容量?jī)H為立方米左右。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。本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容了解液壓挖掘機(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]。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)，如圖所示。作為一個(gè)有機(jī)體，其性能的優(yōu)劣不僅與工作裝置機(jī)械零部件性能有這密切關(guān)系，必然也離不開(kāi)液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等性能的優(yōu)劣。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)條件惡劣。因此液壓挖掘機(jī)原動(dòng)力的第一選擇就是柴油機(jī)，因?yàn)椴裼蜋C(jī)具有功率特性曲線硬、可靠、燃油經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。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，液壓泵將壓力油單獨(dú)或同時(shí)送往液壓執(zhí)行元件來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。液壓挖掘機(jī)的各種主要?jiǎng)幼鞫家揽恳簤簜鲃?dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)各種運(yùn)動(dòng)的需要，有機(jī)的連接起液壓元件和油管，它們組成的一個(gè)整體即是液壓系統(tǒng)。這個(gè)整體的功能就是用油液當(dāng)做介質(zhì)把機(jī)械能通過(guò)油泵轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗?，傳送給油缸、油馬達(dá)等再轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，再傳動(dòng)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)[3]。機(jī)械系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)彎沉挖掘機(jī)的各種動(dòng)作，主要包括行走裝置、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)還有工作裝置。行走裝置將要負(fù)擔(dān)起支撐整個(gè)機(jī)械的重量，并且能夠保證挖掘機(jī)可以小范圍內(nèi)行駛。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同可分為輪胎和履帶式?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可以確保挖掘機(jī)上半部分繞著回轉(zhuǎn)軸作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、裝載等裝置，并且不同的結(jié)構(gòu)形式可以適用于同一裝置上，實(shí)際運(yùn)用中，反鏟裝置得到了廣泛的喜愛(ài)[4]?？刂葡到y(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。液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)液壓挖掘機(jī)組成為了實(shí)現(xiàn)液壓挖掘機(jī)的各種運(yùn)動(dòng)，單斗液壓挖掘機(jī)有兩個(gè)基本組成部分，即機(jī)體(或稱主機(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)，可以是履帶牽引車輛或?yàn)檩喪綘恳囕v。上車部分包括動(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)上裝配著上車部分?；剞D(zhuǎn)支撐連接著回轉(zhuǎn)平臺(tái)和行走機(jī)構(gòu)(又稱下車部分)，平臺(tái)可以繞著中央軸做360度的回轉(zhuǎn)。不同的工作性質(zhì)配備不同的工作裝置，例如配備反鏟、正鏟、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、清溝等不同性質(zhì)的工作。挖掘機(jī)的各部分的構(gòu)造、性能決定挖掘機(jī)的總體性能[5]。單斗反鏟液壓挖掘機(jī)反鏟裝置是挖掘機(jī)的主要工作裝置，目前得到很廣泛的適用。選用反鏟裝置的液壓挖掘機(jī)的斗容量一般小于立方米，它分為整體臂式和組合臂式。整體鵝頸式動(dòng)臂結(jié)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。單斗液壓挖掘機(jī)最常用的結(jié)構(gòu)型式為鉸接式，即為動(dòng)臂、斗桿和鏟斗等主要部件彼此鉸接。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、銷軸等組成。斗桿鉸接于動(dòng)臂的上端，斗桿與動(dòng)臂的相對(duì)角度由斗桿油箱控制。當(dāng)斗桿油缸伸縮時(shí)，斗桿繞動(dòng)臂上鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。同理，鏟斗與斗桿前端鉸接，鏟斗油缸伸縮帶動(dòng)鏟斗轉(zhuǎn)動(dòng)。1、斗桿油缸2、動(dòng)臂3、油管4、動(dòng)臂油缸5、鏟斗6、斗齒7、側(cè)齒8、連桿9、搖桿10、鏟斗油缸11、斗桿圖反鏟挖掘機(jī)工作裝置液壓挖掘機(jī)工作循環(huán)過(guò)程首先土石裝載車和液壓挖掘機(jī)進(jìn)入施工場(chǎng)所，裝載?？吭诤线m位置。司機(jī)操控挖掘機(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，直至鏟斗?？康降孛鏋橹?。然后司機(jī)通過(guò)控制斗桿和鏟斗油缸的換向閥，使得兩個(gè)油缸大腔流進(jìn)油液，繼而進(jìn)行挖和裝的復(fù)合動(dòng)作。鏟斗裝滿土石后，將兩油缸的操縱把手扳回原位，從而使斗桿和鏟斗油缸停止進(jìn)油，繼而調(diào)節(jié)動(dòng)臂缸換向閥，使動(dòng)臂下腔進(jìn)油使動(dòng)臂提升，抬起滿載的鏟斗到半空，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]。液壓挖掘機(jī)傳動(dòng)原理液壓挖掘機(jī)通常采用三組液壓缸從而使工作裝置具有三個(gè)自由度，鏟斗可實(shí)現(xiàn)有限的平面轉(zhuǎn)動(dòng)，加上液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，所以使鏟斗運(yùn)動(dòng)范圍擴(kuò)大到有限的空間。再通過(guò)行走馬達(dá)驅(qū)動(dòng)行走，挖掘空間間斷性的得到擴(kuò)大，從而滿足復(fù)雜的作業(yè)動(dòng)作要求。連桿原理被挖掘機(jī)應(yīng)用于工作裝置上，各部分動(dòng)作的完成依賴于油缸的伸縮。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)臂油缸控制著動(dòng)臂及整個(gè)工作裝置的運(yùn)動(dòng)。依靠斗桿缸的伸縮實(shí)現(xiàn)斗桿圍繞動(dòng)臂鉸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。斗桿末端鉸接著鏟斗，通過(guò)鏟斗缸伸縮和連桿運(yùn)動(dòng)決定鏟圍繞鉸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。在作業(yè)時(shí)，首先需要連接好回轉(zhuǎn)馬達(dá)，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)，使鏟斗回轉(zhuǎn)到作業(yè)位置，并且還要操作換向閥使動(dòng)臂缸小腔流進(jìn)油液完成液壓缸收縮運(yùn)動(dòng)，此時(shí)當(dāng)鏟斗接觸到土石時(shí)，繼續(xù)操作斗桿缸及鏟斗缸，兩個(gè)液壓缸因大腔流進(jìn)油液從而伸長(zhǎng)，從而驅(qū)動(dòng)鏟斗運(yùn)動(dòng)作業(yè)。鏟斗裝滿后，鏟斗缸和斗桿缸停止動(dòng)作并操縱動(dòng)臂缸大腔進(jìn)油，動(dòng)臂抬起，同時(shí)接通回轉(zhuǎn)馬達(dá)，使工作裝置回轉(zhuǎn)到卸載位置，再操縱鏟斗缸和斗桿缸回縮，使鏟斗翻轉(zhuǎn)進(jìn)行卸土。在實(shí)際挖掘作業(yè)中，由于挖掘機(jī)環(huán)境和挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的不同，反鏟裝置三種液壓缸在挖掘循環(huán)中的動(dòng)作可以采取多樣的配合形式[7]。第三章挖掘機(jī)工況分析以及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的的確定要著手液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先要做到對(duì)其工作特性和作業(yè)要求的分析和總結(jié)，了解各元件在工作時(shí)的流量需求情況，對(duì)功率和力的需求，以及多個(gè)液壓作用元件之間相互配合運(yùn)動(dòng)所滿足的要求和油泵對(duì)于流量和功率怎么同時(shí)分配給各液壓元件的問(wèn)題。液壓系統(tǒng)的工況分析挖掘機(jī)的基本運(yùn)動(dòng)包括以下動(dòng)作(如圖所示):動(dòng)臂升降、斗桿收放、鏟斗裝卸、轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)、整機(jī)行走以及其它輔助動(dòng)作。除了輔助動(dòng)作不需要全功率驅(qū)動(dòng)，其它類型挖掘機(jī)動(dòng)作，都要考慮全功率驅(qū)動(dòng)[8]。1-動(dòng)臂升降2-斗桿收放3-鏟斗裝卸4-轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)5-整機(jī)行走圖液壓挖掘機(jī)基本運(yùn)動(dòng)挖掘工況分析挖掘過(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。挖掘機(jī)在平整土地或切削斜坡時(shí)，需同時(shí)操縱動(dòng)臂和斗桿，以確保斗尖沿直線運(yùn)動(dòng)，如圖，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。如果要使鏟斗保持一定角度作業(yè)，就需要鏟斗、斗桿、動(dòng)臂三者同時(shí)作用完成此復(fù)合動(dòng)作，如圖,所示。圖斗尖沿直線平整土地圖圖斗尖沿直線切削斜坡圖圖鏟斗底壓整地面圖圖鏟斗底保持一定角度切削圖挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求液壓挖掘機(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。以下我們用三泵系統(tǒng)為例，來(lái)說(shuō)明機(jī)械在做復(fù)合動(dòng)作挖掘時(shí)油泵流量的分配情況和分合流油路的連接情況。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]。當(dāng)斗桿和鏟斗相配合做復(fù)合動(dòng)作挖掘時(shí)，供油情況如圖所示。當(dāng)斗桿油壓接近溢流閥的壓力時(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)作挖掘時(shí)，動(dòng)臂的作用是調(diào)節(jié)挖掘位置，挖掘動(dòng)作主要由斗桿完成，因此采用斗桿優(yōu)先合流、雙泵供油，如圖所示。圖三泵供油系統(tǒng)示意圖當(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)，其在做復(fù)雜運(yùn)作時(shí)各個(gè)液壓元件間發(fā)生流量分配不合理的可能性要比三泵系統(tǒng)大，所以采用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(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。滿斗舉升回斗工況分析作業(yè)完成后，動(dòng)臂油缸收縮將動(dòng)臂抬起，滿斗舉升，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，有可能從溢流閥溢流，此時(shí)需要把溢流出的油液提供給動(dòng)臂，如圖所示。在回轉(zhuǎn)和動(dòng)臂提升的同時(shí)，斗桿要向外放置，有時(shí)，因?yàn)榄h(huán)境的影響還需調(diào)整鏟斗。這些動(dòng)作是由回轉(zhuǎn)馬達(dá)、動(dòng)臂、斗桿和鏟斗配合完成。由于滿斗提升時(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)油泵專門向動(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。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。三泵系統(tǒng)的供油情況如圖所示。各個(gè)油泵分別向?qū)?yīng)的一個(gè)液壓作用元件供油，復(fù)合動(dòng)作時(shí)并不會(huì)相互干擾。卸載工況分析回轉(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)。圖回轉(zhuǎn)舉升供油情況空斗返回工況分析卸載動(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)位置。該工況需要三者相互合作完成動(dòng)作。由于受到重力作用，尤其是動(dòng)臂下降過(guò)程中，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，如圖所示。發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí)油泵供油量較小，為了防止動(dòng)臂因受重力迅速下降和動(dòng)臂油缸產(chǎn)生吸空現(xiàn)象，需要采用補(bǔ)油回路，利用重力將動(dòng)臂油缸無(wú)桿腔的油供至有桿腔。圖空斗返回供油情況挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求挖掘機(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，此機(jī)械具有多自由度的特能。所有機(jī)構(gòu)經(jīng)常要承受較大范圍的負(fù)載沖擊以及振動(dòng)。所以液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要達(dá)到很高的規(guī)格才能滿足當(dāng)今挖掘機(jī)的苛刻條件。依據(jù)挖掘機(jī)的工作特性，需做到以下幾點(diǎn)。動(dòng)力性要求確保發(fā)動(dòng)機(jī)在沒(méi)超過(guò)最高功率的前提下，最大限度的利用其功率，使生產(chǎn)效率最大化，這就是所說(shuō)的動(dòng)力要求。液壓系統(tǒng)要做到與發(fā)動(dòng)機(jī)的完美匹配，尤其是在外負(fù)載不斷變化的情況下。確保當(dāng)負(fù)載比較小時(shí)，實(shí)現(xiàn)油泵的大流量輸出，增快執(zhí)行元件的速度。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。操縱性要求（1）調(diào)速性要求調(diào)速的性能優(yōu)劣程度對(duì)于挖掘機(jī)來(lái)說(shuō)具有很重要的作用，怎樣實(shí)現(xiàn)機(jī)器方便的順從人員的操作控制，每個(gè)元件的性能是否具有穩(wěn)定可靠性，本就是液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必不可少要考慮的問(wèn)題。機(jī)械在挖掘作業(yè)中會(huì)承受很大的外載變化，截然不同的工作環(huán)境需要不同的功率，所以每個(gè)元件都需要有很高的性能。（2）復(fù)合操縱性要求挖掘動(dòng)作中每個(gè)執(zhí)行元件都可以單獨(dú)動(dòng)作，更多的時(shí)候需要相互配合以完成復(fù)雜的作業(yè)動(dòng)作，因此考慮怎樣完成多個(gè)執(zhí)行元件互不影響的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)也是挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)操縱性并不可少的一面?；パa(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，必須解決好流量的合理分配。對(duì)于行走機(jī)構(gòu)，如何實(shí)現(xiàn)左、右馬達(dá)的相互配合動(dòng)作更需要引起高度重視。在行駛動(dòng)作中，如果油液供應(yīng)得不到滿足，將會(huì)導(dǎo)致兩側(cè)馬達(dá)得到不同的行駛速度，造成挖掘機(jī)跑偏，很大程度上增加了安全隱患。另外，當(dāng)多執(zhí)行元件同時(shí)動(dòng)作時(shí)，各操縱閥都在最大限度下作業(yè)，往往會(huì)出現(xiàn)油泵的最大供油量滿足不了系統(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。節(jié)能性要求挖掘機(jī)工作時(shí)間長(zhǎng)，能量消耗大，所以液壓系統(tǒng)需要較高的工作效率，此時(shí)就要降低各個(gè)執(zhí)行元件和管路的能量損耗，因此挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)做好各節(jié)能措施。當(dāng)對(duì)各個(gè)執(zhí)行元件進(jìn)行調(diào)速控制時(shí)，油泵的輸出流量大于系統(tǒng)所需的總流量，所以有一部分的流量將會(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]。安全性要求挖掘機(jī)的工作條件惡劣，載荷變化和沖擊振動(dòng)大，挖掘機(jī)的使用壽命需經(jīng)歷很大的考驗(yàn)，所以其液壓系統(tǒng)要具有良好的過(guò)載保護(hù)措施，以防止油泵過(guò)載和因外負(fù)載沖擊而造成額外的損傷。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。要實(shí)現(xiàn)各液壓元件的標(biāo)準(zhǔn)化，系類化，可以降低挖掘機(jī)的制造成本。液壓挖掘機(jī)作業(yè)環(huán)境惡劣，各功能部件必須具有很高的可靠性和耐久性。由于挖掘機(jī)在建設(shè)施工中得到越來(lái)越多的青睞。提高挖掘機(jī)的性能，降低振動(dòng)和噪音，環(huán)保性等人性化的設(shè)計(jì)理念也越來(lái)越得到人們的重視。液壓系統(tǒng)方案擬訂(1)液壓挖掘機(jī)一個(gè)工作循環(huán)可分為四種工況：挖掘工況、滿斗舉升回轉(zhuǎn)工況、卸載工況和卸載返回工況。在詳細(xì)分析各工況的基礎(chǔ)上，分析各執(zhí)行元件在不同工況下的配合動(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。第四章液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)表格SEQ表格\*ARABIC1主要參數(shù)動(dòng)臂長(zhǎng)度3520斗桿長(zhǎng)度1520搖桿長(zhǎng)度320最大挖掘半徑

最大挖掘高度

最大挖掘深度

最大卸載高度鏟斗容量主機(jī)長(zhǎng)/寬度履帶平均接地比壓最大挖掘力135系統(tǒng)工作壓力25履帶板寬度整機(jī)重要（帶推鏟/不帶推鏟）8350/8150確定油缸所受的作用力鏟斗油缸作用力的分析圖鏟斗油缸作用力分析反鏟裝置載作業(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)的依據(jù)。最大挖掘深度時(shí)能保證具有最大挖掘力來(lái)分析確定鏟斗油缸的作用力。此時(shí)計(jì)算位置為動(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)算鏟斗油缸作用力為：（4-1）式中—鏟斗油缸作用力對(duì)搖臂與斗桿鉸點(diǎn)的力臂（此位置為搖臂長(zhǎng)度）對(duì)鏟斗與斗桿鉸點(diǎn)C的力臂已知=1200=320==這時(shí)斗桿及動(dòng)臂油缸處于封閉狀態(tài)，斗桿油缸封閉力應(yīng)滿足：(4-2)式中—斗桿油缸閉鎖力對(duì)斗桿與動(dòng)臂鉸點(diǎn)B的力臂對(duì)斗桿與動(dòng)臂鉸點(diǎn)B的力臂對(duì)斗桿與動(dòng)臂鉸點(diǎn)B的力臂—挖掘阻力的法向分力，已知=320=3500=550=27==鏟斗油缸閉鎖力應(yīng)滿足(4-3)式中——?jiǎng)颖塾透组]鎖力對(duì)鉸點(diǎn)Ａ的力臂對(duì)動(dòng)臂下鉸點(diǎn)Ａ的力臂對(duì)鉸點(diǎn)Ａ的力臂已經(jīng)=300=5800=4400==3006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的計(jì)算位置為動(dòng)臂下方到最低位置，斗桿油缸作用力對(duì)斗桿與動(dòng)臂鉸點(diǎn)有最大力臂，即對(duì)斗桿產(chǎn)生最大作用力距，并使斗齒尖和鉸點(diǎn)，在一條直線上，如下圖所示。圖斗桿油缸作用力分析與前面推導(dǎo)斗桿油缸作用力一樣，此時(shí)斗桿油缸作用力為：==而鏟斗油缸及動(dòng)臂油缸處于閉鎖狀態(tài)，所以鏟斗油缸閉鎖力應(yīng)滿足：==鏟斗油缸閉鎖力應(yīng)滿足：==3006斗桿最大挖掘力也受到挖掘機(jī)穩(wěn)定性條件的限制。當(dāng)以斗桿油缸進(jìn)行挖掘時(shí)，由于作用力臂的變化、結(jié)構(gòu)自身的影響及鏟斗相對(duì)斗桿位置的變化，斗桿挖掘機(jī)力也相應(yīng)的變化[6]。動(dòng)臂油缸作用力分析動(dòng)臂油缸作用力，即最大提升力，以能提升鏟斗內(nèi)裝滿土壤的工作裝置至最大卸載距離位置進(jìn)行卸載來(lái)確定，其計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖所示。圖動(dòng)臂油缸作用力分析此時(shí)動(dòng)臂油缸作用力為：＝（）(4-4)式中——鏟斗及其裝載土壤重力——斗桿所受重力——?jiǎng)颖鬯苤亓ΑP斗質(zhì)心到動(dòng)臂下鉸點(diǎn)A的水平距離——斗桿質(zhì)心到動(dòng)臂下鉸點(diǎn)A的水平距離——?jiǎng)颖圪|(zhì)心到動(dòng)臂下鉸點(diǎn)A的水平距離＝，選?。?，＝，＝，=,=，=。其中鏟斗的重力為N，根據(jù)公式(4-5)(4-6)(4-7)式中－裝載土壤的質(zhì)量（）－平均有效斗容量（）－鏟斗充滿系數(shù)（），根據(jù)工作環(huán)境，選擇充滿系數(shù)為1－自然情況下土壤的密度，根據(jù)工作環(huán)境，選擇－疏松后的土壤密度－土壤的松散系數(shù)，根據(jù)工作環(huán)境，取代入數(shù)據(jù)，求得：各油缸尺寸的確定鏟斗油缸工作壓力的確定油缸工作壓力主要根據(jù)液壓設(shè)備的類型來(lái)確定，對(duì)不同用途的液壓設(shè)備，由于工作條件不同，通常采用的壓力范圍也不同。設(shè)計(jì)時(shí)可用類比法來(lái)確定。表格SEQ表格\*ARABIC2各設(shè)備工作壓力設(shè)備類型精加工機(jī)床組合機(jī)床拉床農(nóng)業(yè)機(jī)床、小型工程機(jī)械、工程機(jī)械輔助機(jī)構(gòu)液壓機(jī)、重型機(jī)械、大中型挖掘機(jī)、起重運(yùn)輸機(jī)械工作液壓（）3-55-1010-1616-32初選系統(tǒng)工作壓力為25。缸徑和油塞杠直徑的確定挖掘機(jī)液壓缸均為單活塞杠液壓缸，其原理圖如下所示表格SEQ表格\*ARABIC3按工作壓力選擇工作壓力<由受力平衡得式中—液壓缸工作壓力，處算時(shí)可取系統(tǒng)工作壓力25—液壓缸回油腔背壓，可取—活塞缸直徑與液壓缸內(nèi)徑之比，按表取=—工作循環(huán)中最大的負(fù)載，此處==—液壓缸機(jī)械效率，一般取=將上式代入缸受力平衡方程式得==170則=×170=119取整=120缸壁厚和外徑的計(jì)算根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，在此液壓系統(tǒng)中，≤/δ＜16，故缸筒壁厚應(yīng)用中等壁厚計(jì)算公式，此時(shí)：δ=+(4-8)ψ：強(qiáng)度系數(shù)，對(duì)無(wú)縫鋼管，ψ=1：用來(lái)圓整壁厚數(shù):試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（—）倍：缸筒內(nèi)徑[σ]——缸筒材料許用應(yīng)力，無(wú)縫鋼[σ]=100——110式中==[σ]取110δ=+=+取δ=30則缸外徑=+2δ=170+2×30=230取鏟斗缸工作行程為=1350斗桿油缸尺寸的計(jì)算由鏟斗油缸計(jì)算步驟知斗桿缸受力平衡==292取整=300則鏟斗油缸活塞桿==210缸壁厚和外徑的計(jì)算δ=+=+=52+取整δ=52則外徑=+2δ=300+2×52=404取整=400取斗桿缸工作行程=1755動(dòng)臂缸的尺寸計(jì)算由鏟斗油缸計(jì)算步驟知?jiǎng)颖塾透资芰ζ胶?=145取整D=145則動(dòng)臂油缸活塞桿==取整d=100缸壁厚和外徑的計(jì)算δ=+=+取整δ=25則外徑=+2δ=145+2×25=199取整=200取動(dòng)臂缸活塞工作行程=1655液壓系統(tǒng)圖的擬定各液壓缸和馬達(dá)流量的確定取每個(gè)液壓缸的伸縮速度=6000根據(jù)前面計(jì)算出的各缸參數(shù)如下：鏟斗缸：缸內(nèi)徑=170活塞缸徑=120行程=1350斗桿缸：缸內(nèi)徑=300活塞缸徑=210行程=1755動(dòng)臂缸：缸內(nèi)徑=145活塞缸徑=100行程=1655每個(gè)缸的流量計(jì)算=(4-9)鏟斗缸=×××60=136斗桿缸=×××60=423動(dòng)臂缸=2××××60=198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)力矩小于或等于制動(dòng)力矩，可以取==1—(4-10)當(dāng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶附加機(jī)械制動(dòng)時(shí)，最高可達(dá)2，一般取=.對(duì)于一定的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，啟動(dòng)力矩和制動(dòng)力矩越大，則平臺(tái)回轉(zhuǎn)加速和減速度也越大，從而可提高回轉(zhuǎn)速度，縮短回轉(zhuǎn)時(shí)間。但回轉(zhuǎn)加速度過(guò)大會(huì)增加動(dòng)載荷和沖擊，同時(shí)啟動(dòng)力矩和制動(dòng)力矩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表示。機(jī)械制動(dòng)一般取=（—），液壓制動(dòng)可取=（—）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=5000(4-11)式中——地面附著力矩，；——整機(jī)質(zhì)量，；——地面附著系數(shù)，平板履帶板取=，帶筋履帶板取=.則=5000××=12225又==12225×=9780(4-12)==(4-13)設(shè)經(jīng)過(guò)四級(jí)減速，傳動(dòng)比=3×3×2×1=18則馬達(dá)所受最大力==339（4-14）理論排量==(4-15)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25m額定轉(zhuǎn)速1500行走馬達(dá)的選用液壓挖掘機(jī)行走速度有0—和0—兩種可調(diào)高低速，故由上面選出的液壓馬達(dá)40（）14-1。主回路液壓泵的選擇泵所需總流量=(4-16)式中—系統(tǒng)滲漏系數(shù)，一般取—，此外取=；——各動(dòng)作元件同時(shí)動(dòng)作的最大流量之和。由上面的計(jì)算得知=136+423+198=757則=×757=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=液壓缸工作壓力的確定+(4-17)--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鎖油缸的入口壓力--是從液壓泵出口液壓缸之間的管路損失。=1。則=25+1=26參照產(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)160-1雙聯(lián)定量軸向柱塞泵，額定壓力為32，最大排量160，最高轉(zhuǎn)速1750。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。管接頭用于油管與油管和油管與液壓元件之間的連接，為了保證液壓元件之間工作的可靠性，管路及管接頭應(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]。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：(4-18)式中：——流經(jīng)管路的流量；——油管內(nèi)的允許流速。對(duì)吸油管可取=（1—）一般取1，回油管可取<（—），壓力油管：當(dāng)<時(shí)，取=（3—4），當(dāng)=（—16）時(shí)，取=（3—4），當(dāng)>16時(shí)，取>5。對(duì)吸油管有：==取整=35mm對(duì)回油管有：==取整=45mm管接頭的選擇管接頭采用焊接式接頭，焊接式管接頭主要由接頭體.螺母和接管組成，在接頭盒接管之間用0型密封圈密封。當(dāng)接頭體擰入機(jī)體時(shí)，采用金屬墊圈組合實(shí)現(xiàn)斷面密封。接管和管路系統(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。螺塞的選用螺塞主要用于堵塞工藝孔和油箱放油孔，以及缸筒需要堵死的地方。選用六角螺塞。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倍，當(dāng)系統(tǒng)采用定量泵時(shí)油箱的容量不能小于泵每分鐘流量的3倍。此系統(tǒng)中泵流量為560，則油箱容積=560×4=2240。外形尺寸按1：:設(shè)計(jì)，可得出油箱長(zhǎng)×寬×高=1000×1400×1600（）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==挖掘機(jī)工作時(shí)，液壓缸的最大輸出功率(4-19)==式中：——液壓馬達(dá)的外工作負(fù)載力矩，——液壓