【正文】 太原科技大學畢業(yè)設計液壓挖掘機行走裝置設計畢業(yè)論文第一章 設計原則及方案的選擇 行走裝置設計原則單斗液壓挖掘機的行走裝置是整機的支撐部分，其作用是用來承受機械的自重及工作裝置挖掘時的反力，使挖掘機穩(wěn)定的支撐在地面上工作。同時又使挖掘機能在工作時作場內(nèi)運動及轉(zhuǎn)移工地時作運輸性（輪式行走裝置）運行。因而，設計單斗液壓挖掘機的行走裝置時應盡量滿足以下要求：單斗液壓挖掘機應有較大的牽引力，使挖掘機在濕軟的地面或高低不平的地面上行走時具有良好的越野性能，并有較強的爬坡能力和轉(zhuǎn)彎能力：在不增高行走裝置的總高度的前提下應使行走裝置具有較大的離地間隙，使挖掘機在不平地面上行走具有良好的通過性能：要降低挖掘機的接地比壓或使其具有較大的支撐面積，以提高挖掘機的穩(wěn)定性：挖掘機在斜坡下行時不發(fā)生超速溜坡現(xiàn)象，挖掘時不發(fā)生下滑，提高工作時的安全可靠性：挖掘機的行走裝置外形尺寸應符合道路運輸?shù)囊蟆］喬ナ叫凶哐b置與履帶式相比，最大的優(yōu)點是機動性好，運行速度快（通常達到20KM/h）。如將傳動箱脫檔后由牽引車拖運作長距離運輸時，速度可達60KM/h。輪胎式行走裝置的缺點是接地比壓較大（150～500KPa）爬坡能力較?。ㄍǔ２怀^65％）。挖掘時需用專門的支腿支撐使機身穩(wěn)定。目前輪胎式行走裝置基本上只用在斗容量1m以下的挖掘機中。單斗液壓挖掘機的行走裝置按照傳動方式可分為液壓式和機械式兩類。選擇行走裝置的形式時，應根據(jù)工作地點的土壤條件、工作量、運輸距離及使用條件等決定。 挖掘機樣機圖輪胎式液壓挖掘機形式很多，有裝在標準汽車地盤上的液壓挖掘機，也有裝在輪胎式拖拉機地盤上的懸掛式液壓挖掘機。這些挖掘機的斗容量斗較小，工作裝置回轉(zhuǎn)角度受一定的限制。若斗容量稍大、工作性能要求較高的輪胎式挖掘機斗具有專業(yè)的輪胎地盤行走裝置。專用輪胎地盤的行走裝置式根據(jù)挖掘機的工況、行駛要求等因素合理設計的行走裝置，挖掘機的作業(yè)及行駛操作均在駕駛室內(nèi)進行，因此，操作方便，靈活可靠。，專用輪胎地盤行走裝置可分為下列幾種：a. 全輪驅(qū)動，無支腿，轉(zhuǎn)臺布置在兩輪的中間，兩軸輪距相同。這中地盤的優(yōu)點是省去支腿，機構(gòu)簡單，便于在狹窄地點施工，機動性好。缺點是行走時轉(zhuǎn)向橋負荷大，操作困難或需液壓助力裝置。因此這種結(jié)構(gòu)僅適用于小型挖掘機。b．全輪驅(qū)動，轉(zhuǎn)臺偏于固定軸一邊，減輕了轉(zhuǎn)向橋的負荷，并便于操作。支腿裝在固定軸一邊，增加了工作時的穩(wěn)定性。這種結(jié)構(gòu)適用于中小型挖掘機。c. 單橋驅(qū)動。 轉(zhuǎn)臺遠離中心。驅(qū)動輪的輪距較寬。而轉(zhuǎn)向軸短小。兩輪貼近。受力較好。無需懸掛擺動裝置。行駛時轉(zhuǎn)彎半徑小。，阻力較大。而且三支點地盤的穩(wěn)定性較差，故這種結(jié)構(gòu)僅適用于小型挖掘機。d. 全輪驅(qū)動。具有四個支腿。轉(zhuǎn)臺接近固定軸一邊。前軸擺動。由于中心偏后。因此轉(zhuǎn)向橋負荷較輕。易操作。并且通常采用大型輪胎和低壓輪胎。 專用底盤的各種結(jié)構(gòu)a)無支腿，轉(zhuǎn)臺在中間；b）雙支腿，轉(zhuǎn)臺偏向一邊；c）四支腿，轉(zhuǎn)臺遠離中心；d）四支腿，全輪驅(qū)動轉(zhuǎn)臺偏固定軸 輪胎式挖掘機行走裝置1車架；2回轉(zhuǎn)支承；3中央回轉(zhuǎn)接頭；4支腿；5后橋；6傳動軸；7液壓馬達及變速箱：8前橋輪胎式行走裝置的主要特點:a 用于承載能力較強的越野路面:b 輪式挖掘機的行駛速度通常不超過20KM/h。對地面最大比壓為150~500KPa。爬坡能力為40~60%。c 為了改善越野性能。輪胎式行走裝置多采用全輪驅(qū)動。使驅(qū)動橋卸荷，工作穩(wěn)定。d 長距離運輸時為了提高效率。傳動分配箱應脫擋。有牽引車牽引。并應與拖掛牽引車達到同步行車。而挖掘機可以無司機照管。行走液壓馬達直接與變速箱相連接（變速箱安裝在底盤上），動力通過變速箱由傳動軸輸出給前后驅(qū)動橋，或再經(jīng)輪邊減速傳驅(qū)動車輪。輪胎單斗液壓挖掘機的行走速度不高，其后橋常采用剛性連接，結(jié)構(gòu)簡單。前橋軸可以懸掛擺動。 擺動前橋機構(gòu)示意圖1車架；2回轉(zhuǎn)支承；3中央回轉(zhuǎn)接頭；4支腿；5后橋；6傳動軸；7液壓馬達及變速箱：8前橋車橋與前橋4通過中間的擺動鉸銷鉸接。鉸的兩側(cè)設有兩個懸掛液壓油缸2，它的一端與車架5連接，活塞桿端與前橋4連接。挖掘機工作時，控制閥1把兩個液壓缸的工作腔與油箱的通路切斷，此時液壓油缸將前橋的平衡懸掛鎖住，減少了擺動，提高了作業(yè)穩(wěn)定性：行走時控制閥1左移，使兩個懸掛液壓缸的工作腔相通，并與油箱接通。前橋便能適應路面的高低坡度，上下擺動使輪胎與地面保持足夠的附著力。 液壓系統(tǒng)根據(jù)挖掘機的工作環(huán)境和條件。液壓系統(tǒng)應滿足下列要求:1. 充分利用發(fā)動機功率。提高傳動效率。2. 系統(tǒng)和元件應保證在外負荷變化大和急劇的振動沖擊作用下。具有足夠的可靠性。3. 力求減少系統(tǒng)總發(fā)熱量。設置輕便耐振的冷卻裝置。使主機持續(xù)工作時。油溫不超過85度，或溫升不大于45度。4. 。油液容易污染。要求所用元件對油液污染的敏感性低。整個系統(tǒng)要設置濾油器和防塵裝置。5. 為了減輕司機操作強度。要考慮采用液壓或電液伺服操縱裝置。單斗液壓挖掘機的傳動系統(tǒng)將柴油機的動力傳遞給工作裝置、回轉(zhuǎn)裝置和行走裝置等機構(gòu)進行工作，它的多種動作都是由各種不同液壓組件所組成的液壓傳動系統(tǒng)來實現(xiàn)的。液壓傳動系統(tǒng)按常按主泵的數(shù)量、功率調(diào)節(jié)方式和回路的數(shù)量來分類。單斗液壓挖掘機上一般有單泵或雙泵單回路定量系統(tǒng)、雙泵雙回路定量系統(tǒng)、雙泵雙回路分功率調(diào)節(jié)變量系統(tǒng)和雙泵雙路全功率調(diào)節(jié)變量系統(tǒng)等形式。按油液循環(huán)方式的不同還可分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。在定量系統(tǒng)中，液壓泵的輸出流量不變，各液壓組件在泵的固定流量下工作，泵的功率按固定流量和最大工作壓力確定。在變量系統(tǒng)中，最常見的是雙泵雙回路恒功率變量系統(tǒng)，可分為分功率變量與全功率變量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。分功率調(diào)節(jié)是在系統(tǒng)的各個工作回路上分別裝一臺恒功率變量泵和恒功率調(diào)節(jié)器，發(fā)動機的功率平均輸出到每個工作泵。全功率調(diào)節(jié)是控制系統(tǒng)中所有泵的流量變化只用一個恒功率調(diào)節(jié)器控制，從而達到同步變量。單斗液壓挖掘機一般采用開式系統(tǒng)。原因是：單斗液壓挖掘機的油缸工作頻繁，發(fā)熱量大。而該系統(tǒng)的各執(zhí)行組件的回油直接返回油箱，系統(tǒng)組成簡單、散熱條件好。但油箱容量大，使低壓油路與空氣接觸，空氣易滲入管路造成振動。閉式系統(tǒng)中的執(zhí)行組件的回油直接返回油泵，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，油箱小，進回油路都有一定的壓力，空氣不易進入管路，運轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)，避免了換向時的沖擊，但系統(tǒng)較復雜，散熱條件差。一般應用在液壓挖掘機回轉(zhuǎn)機構(gòu)等局部系統(tǒng)中。WLY25液壓機械挖掘機采用雙聯(lián)齒輪泵定量雙回路液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)原理圖如圖15所示。從系統(tǒng)原理圖可以看出，雙聯(lián)齒輪泵4出來的高壓油一個回路分別控制懸掛油缸1斗桿油缸驅(qū)動回轉(zhuǎn)馬達支腿油缸行走馬達5。另一回路分別控制動臂油缸1鏟斗油缸15。此液壓系統(tǒng)特點是：① 雙泵雙回路液壓系統(tǒng)滿足了挖掘機的兩個執(zhí)行組件同步動作的要求（如：斗桿與鏟斗缸同時挖掘，動臂提升與轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)同時動作等）。② 液壓回路中設有限速閥，可以在挖掘機下坡時起限速作用，但在作業(yè)時不起限速作用，它是一個雙信號液控節(jié)流閥，由兩組來自換向閥的壓力信號進入限速閥的液控口，～，限速閥自動開始對回油節(jié)流，其限速作用。因此，限速閥對挖掘機挖掘作業(yè)不起限速作用。③設有補油回路是為了防止液壓馬達由于回轉(zhuǎn)制動或機器下坡而造成的行駛超速，和在回油路中產(chǎn)生吸空現(xiàn)象。液壓油經(jīng)背壓油路進入補油閥，向馬達補油，以保證馬達工作可靠及有效制動。 ④ 液壓系統(tǒng)的總回路上設有背壓閥，～，防止液壓系統(tǒng)吸空。 WLY25挖掘機液壓系統(tǒng)圖1－補油閥；2－中央回轉(zhuǎn)接頭；3－馬達支腿分配閥；4－行走馬達制動閥；5－行走馬達；6－支腿油缸；7－支腿鎖閥；8－回轉(zhuǎn)馬達；9－回轉(zhuǎn)制動閥；10－斗桿油缸；11－懸掛分配閥；12－懸掛油缸；13－閥組II；14－閥組I；15－鏟斗油缸；16－動臂油缸；17單向節(jié)流閥；18柴油機。 19－雙聯(lián)齒輪泵。201－油箱。21－冷卻器。22－濾油器輪胎式行走裝置的傳動可有三種形式:機械傳動、液壓機械傳動和全液壓傳動。在液壓挖掘機中有一種所謂半液壓傳動的挖掘機，即工作裝置部分時液壓傳動，而行走部分則采用機械傳動，例如WLY60型挖掘機。 WLY60型挖掘機的行走傳動圖.1 前橋。2停車制動器。3上傳動箱。4變速箱。5下傳動箱。6柴油機。7離合器。8傳動箱。9液壓泵。其傳動原理為:。以改善挖掘機的通過性.采用純機械傳動的優(yōu)點是可以借用標準汽車的零部件。成本低、維修方便。此外，機械傳動效率高。它的缺點是結(jié)構(gòu)復雜，用變速箱換檔動作慢，牽引特性不佳。故在行走特性要求較高的挖掘機上很少采用。單斗液壓挖掘機輪胎地盤較為普遍的傳動方式是行走液壓馬達直接裝在變速箱上。變速箱引出前后傳動軸驅(qū)動前后橋，或者再經(jīng)過輪邊減速裝置驅(qū)動輪胎。變速箱有專門的氣壓或液壓操縱，有越野檔、公路檔.液壓機械傳動采用高速液壓馬達，使用可靠。這鐘傳動系統(tǒng)比機械傳動簡單。省掉了上下傳動箱及垂直軸。機構(gòu)布置較為方便，在轉(zhuǎn)向性能方面經(jīng)過適當選擇液壓組件和變速箱檔位可以減少各檔間的牽引力突變。 輪胎式挖掘機行走液壓機械傳動系統(tǒng)原理圖1輪胎總成。2轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋。3轉(zhuǎn)向油缸。4轉(zhuǎn)向軸。5行走馬達。6變速箱。7中央制動氣缸。8驅(qū)動橋。9制動鼓。10輪邊減速器。11主減速器。12中央制動器。13換檔氣缸此外，還有一種采用兩個高速液壓馬達驅(qū)動的方式。通過對液壓馬達的并聯(lián)或串聯(lián)供油可以達到調(diào)速的目的，并且，還可以用導向閥來控制雙聯(lián)齒輪泵的進出油方向。以此來調(diào)節(jié)馬達輸出軸的轉(zhuǎn)向，并調(diào)節(jié)車輪的前進和倒退。這樣，用較簡單的變速箱既可得到較多的檔位。如兩個液壓馬達串聯(lián)，每個液壓馬達可得到全部流量，故速度高驅(qū)動力小，適用于高速行駛。若兩個液壓馬達并聯(lián)供油，則每個液壓馬達只得到全部流量的一半。但由于較大的驅(qū)動力矩，適用于低速的越野行駛。全液壓驅(qū)動即每個車輪都有一個液壓馬達單獨驅(qū)動。轉(zhuǎn)向時車輪之間的速度由液壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)，自行達到差速作用。采用低速大扭矩馬達驅(qū)動可省去變速箱，結(jié)構(gòu)大為簡化，維修方便、離地間隙大。通過性也好，但對馬達要求較高。行走性能的優(yōu)劣主要決定于液壓馬達等液壓組件的質(zhì)量。 用高速液壓馬達驅(qū)動車輪的示意圖1高速液壓馬達。2行星減速器。3軸承。4制動器。5制動鼓。6橋。7減速器外殼。8驅(qū)動裝置外殼。高速液壓馬達1經(jīng)雙排行星齒輪減速后驅(qū)動減速器外殼7。車輪車輞與外殼7固定。，同時行星齒輪傳動結(jié)構(gòu)緊湊，整個驅(qū)動裝置可裝在車輪內(nèi)。這是一種較新的形式。專用輪胎地盤通常由箱形結(jié)構(gòu)的車架、轉(zhuǎn)向前橋、后橋、。因此。:輪胎式單斗液壓挖掘機由于行走速度不高。因此，一般采用后橋剛性固接，使結(jié)構(gòu)簡單。但為了改善行走性能，前橋通常制成擺動式懸掛平衡裝置。車架與前橋通過中間的擺動銷軸鉸接。在鉸的兩側(cè)設有兩個懸掛液壓缸，液壓缸的一端與車架連接，活塞桿端與前橋連接?？刂崎y有兩個位置。圖示的位置為挖掘機在工作時的狀態(tài)?？刂崎y將兩個液壓缸的工作腔及油箱的聯(lián)系切斷。此時液壓缸將前橋的平衡懸掛鎖住。有利于穩(wěn)定工作，當挖掘機行走時控制閥向左移。使兩個懸掛液壓缸的工作腔連通，并與油箱接通。前橋能適應路面的高低坡度。上下擺動使輪胎與地面接觸良好，充分發(fā)揮牽引力。 液壓懸掛平衡裝置1閥。2懸掛液壓缸。3擺動鉸。4前橋 轉(zhuǎn)向機構(gòu)輪胎式挖掘機的司機室布置在回轉(zhuǎn)平臺上。轉(zhuǎn)臺可三百六十度回轉(zhuǎn)，因而挖掘機必須有一套專門的轉(zhuǎn)向機構(gòu)，方可在司機室操縱輪胎轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向機構(gòu)應該滿足轉(zhuǎn)向機構(gòu)的操縱:(1).轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)不影響轉(zhuǎn)向機構(gòu)的操縱。(2).操縱輪胎轉(zhuǎn)向要有隨動特性。輪胎的轉(zhuǎn)交隨方向盤成比例而轉(zhuǎn)動。方向盤不動。輪胎也應停止轉(zhuǎn)動。(3).操縱輕便。減輕勞動強度。(4).要減輕轉(zhuǎn)向時輪子受到?jīng)_擊反應到方向盤的力.能實現(xiàn)上述轉(zhuǎn)向的機構(gòu)有多種。如機械式轉(zhuǎn)向、液壓助力轉(zhuǎn)向和氣壓助力轉(zhuǎn)向等，其中以液壓動力轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)向應用最為普遍。 轉(zhuǎn)向機構(gòu)原理示意1轉(zhuǎn)向輪。2左轉(zhuǎn)向節(jié)臂。3轉(zhuǎn)向節(jié)主銷。4轉(zhuǎn)向液壓缸。5轉(zhuǎn)向橫拉桿。6前軸。7右轉(zhuǎn)向節(jié)臂。 8液壓泵。9轉(zhuǎn)向器。10方向盤。11中心回轉(zhuǎn)接頭兩種常見的形式(1) 液壓反饋式液壓轉(zhuǎn)向機構(gòu)這是一種由兩個液壓缸和一個閥組成的液壓轉(zhuǎn)向機構(gòu)。向右轉(zhuǎn)動方向盤，經(jīng)拉桿拉動AC，起初由于反饋液壓缸3的閉鎖，C點不動而形成支點。杠桿AC成A＇C的位置，拉動轉(zhuǎn)向閥桿2移動，高壓油經(jīng)閥2返回油箱。轉(zhuǎn)向液壓缸運動后推動輪胎向右轉(zhuǎn)動，此時由于轉(zhuǎn)向液壓缸4小腔的回油進入反饋液壓缸3的小腔，反饋液壓缸縮回。如方向盤轉(zhuǎn)動一定角度后不動。拉桿與垂直杠桿的鉸點B＇成為支點，杠桿AC成為A＇C，閥桿又回到了中間位置，轉(zhuǎn)向輪停止轉(zhuǎn)動。這種轉(zhuǎn)向機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，能實現(xiàn)隨動操縱，缺點式行走速度高時不太穩(wěn)定。操縱有些緊張。如果液壓泵發(fā)生故障時，只能拆除轉(zhuǎn)向液壓缸的連接銷，用機器外裝置轉(zhuǎn)向拖運。(2) 擺線轉(zhuǎn)子泵式、轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向油缸5及轉(zhuǎn)向節(jié)臂6等組成。它也是一種液壓反饋式轉(zhuǎn)向機構(gòu)。這種轉(zhuǎn)向器的作用不僅可使輪胎的轉(zhuǎn)角與方向盤轉(zhuǎn)角成正比，而且當液壓泵出現(xiàn)故障時還能當手動泵用。用靜壓轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向器已有定型產(chǎn)品，機構(gòu)布置方便，故使用較多。 轉(zhuǎn)向方式 各種轉(zhuǎn)向方式 a) 前輪轉(zhuǎn)向。 b) 四輪轉(zhuǎn)向。 c) 斜形轉(zhuǎn)向。 d) 后輪轉(zhuǎn)向液壓挖掘機的轉(zhuǎn)向性能優(yōu)劣也是影響作業(yè)效率的因素之一。為了使輪胎挖掘機機動靈活，可在轉(zhuǎn)向機構(gòu)中增加一套四位六通閥?？梢园葱枰蔀樗姆N不同的方式操縱轉(zhuǎn)向輪a) 為前輪轉(zhuǎn)向，屬于一般情況。 b) 為前后輪轉(zhuǎn)向，車身較長時可使轉(zhuǎn)彎半徑較小。