【正文】 求，論文中采用通用多路閥，配以專用控制閥和簡單控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一套適合我國生產(chǎn)制造的單斗挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)。挖掘機(jī)產(chǎn)品的核心技術(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，要求實(shí)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。因此，對(duì)挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)對(duì)推動(dòng)我國挖掘機(jī)發(fā)展具有十分重要的意義。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是液壓挖掘機(jī)。本課題選擇了國內(nèi)的質(zhì)量和技術(shù)性能都接近設(shè)計(jì)要求的挖掘機(jī)作為基型，并在此基礎(chǔ)上研究了國外的先進(jìn)機(jī)型，設(shè)計(jì)出我們挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)方 案 圖，總體裝配 圖以及相應(yīng)的部件圖和零件圖 ,比如集成塊及其裝配圖 。 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)等工程。 液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu) .................................. 3 167。 液壓系統(tǒng)方案擬定 ................................ 14 第 3 章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) .......................................................................... 15 167。 動(dòng)臂油缸作用力的確定 ....................... 18 167。 動(dòng)臂油缸 尺寸的計(jì)算 ......................... 22 167。 管路油管的選擇 ................................. 27 167。因此，可以肯定液壓挖掘機(jī)的發(fā)展空間很大。截止到 2021 年8 月底全國挖掘機(jī)的銷量已超過 13000 臺(tái)，超過了 2021 年全年的銷售數(shù)。另為滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，盡快為國內(nèi)市場提供產(chǎn)品質(zhì)量好、可靠性高的液壓挖掘機(jī)，改變大中型液壓挖掘機(jī)長期依靠進(jìn)口的被動(dòng)局面當(dāng)務(wù)之急是高速發(fā)展我國液壓挖掘機(jī)。因此液壓挖掘機(jī)逐步取代機(jī)械式挖掘機(jī)是必然的趨勢?；剞D(zhuǎn)至卸上位置進(jìn)行卸土，卸空后鏟斗再轉(zhuǎn)回并下降到地面進(jìn)行下一次挖掘。 液壓挖掘機(jī)整機(jī)性能 液壓挖掘機(jī)可分為 :動(dòng)力系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控 制系統(tǒng) 。挖掘機(jī)的額定負(fù)荷與汽車。 (2) 機(jī)械系統(tǒng) 液壓挖掘機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)部分是完成挖掘機(jī)各項(xiàng)基本動(dòng)作的直接執(zhí)行者，河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 主要包括 :行走裝置是整個(gè)機(jī)器的支撐部分，承受機(jī)器的全部重量和工作裝置的反力，同時(shí)能使挖掘機(jī)作短途行駛 .按照結(jié)構(gòu)的不同，分履帶式和輪胎式。通過司機(jī)的操縱，將壓力油單獨(dú)或同時(shí)送往液壓執(zhí)行元件 (液壓馬達(dá)和液壓油缸 )驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。該系統(tǒng)地功能是把發(fā)動(dòng)機(jī)地機(jī)械能以油液為介質(zhì)，利用油泵轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗?，傳送給油缸、油馬達(dá)等轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，再傳動(dòng)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)和工 作過程。 (4) 控制系統(tǒng) 液壓挖掘機(jī)控制系統(tǒng)是對(duì)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) )等進(jìn)行控制的系統(tǒng)。 液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu) (1) 液壓挖掘機(jī)組成 為了 實(shí)現(xiàn)液壓挖掘機(jī)的各項(xiàng)功能， 單斗 液壓挖掘機(jī)需要兩個(gè)基本組成部分，即機(jī)體 (或稱主機(jī) )和工作裝置。 的全回轉(zhuǎn) 。斗容量小于 3m 的中小型液壓挖掘機(jī)通常選用反鏟裝置，它分為整體臂式和組合臂式。 鉸接式反鏟是單斗液壓挖掘 機(jī)最常用的結(jié)構(gòu)型式，動(dòng)臂、斗桿和鏟斗等主要部件彼此鉸接，在液壓缸的作用下各部件繞鉸接點(diǎn)擺動(dòng)，完成挖掘、提升和卸土等動(dòng)作。斗桿鉸接于動(dòng)臂的上端，由斗桿油缸控制斗桿與動(dòng)臂相對(duì)角度。 (3) 液壓挖掘機(jī)工作循環(huán)過程 首先液壓挖掘機(jī)驅(qū)動(dòng)行走馬達(dá)和配套土方運(yùn)輸車輛一起進(jìn)入作業(yè)面，運(yùn)輸車輛倒車、調(diào)停，?？吭谕诰驒C(jī)的側(cè)方或后方。 液壓挖掘機(jī)傳動(dòng)原理 液壓挖掘機(jī)采用三組液壓缸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)運(yùn)動(dòng)，使鏟斗運(yùn)動(dòng)擴(kuò)大到有限的空 間，再通過行走馬達(dá)驅(qū)動(dòng)行走 (移位 )，使挖掘空間可沿水平方向得到間歇地?cái)U(kuò)大，從而滿足挖掘作業(yè)的要求。動(dòng)臂下鉸點(diǎn)鉸接在轉(zhuǎn)臺(tái)上，通過動(dòng)臂缸的伸縮，使動(dòng)臂連同整個(gè)工作裝置繞動(dòng)臂下鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。動(dòng)臂下降至鏟斗觸地后再操縱斗桿缸或鏟斗缸，液壓缸大腔進(jìn)油而伸長，使鏟斗進(jìn)行挖掘和裝載工作。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 斗桿油缸 動(dòng)臂 油管 動(dòng)臂油缸 鏟斗 斗齒 側(cè)齒 連桿 搖桿 鏟斗油缸 1 斗桿 圖 11 反鏟挖掘機(jī)工作裝置 總之，液壓挖掘機(jī)是由多學(xué)科、多系統(tǒng)組成的有機(jī)整體，只有在系統(tǒng)層面上的各系統(tǒng)、各學(xué)科協(xié)同優(yōu)化才 能獲取挖掘機(jī)整機(jī)的最佳性能。除了輔助動(dòng)作 (例如整機(jī) 轉(zhuǎn)向等 )不需全功率驅(qū)動(dòng)以外，其它都是液壓挖掘機(jī)的主要?jiǎng)幼?，要考慮全功率驅(qū)動(dòng)。 (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)第 2章挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和分析方法液壓馬達(dá)使轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)向卸土處，此時(shí)主要是動(dòng)臂和回轉(zhuǎn)的復(fù)合動(dòng)作。 1 挖掘工況分析 挖掘過程中 主要以鏟斗液壓缸或斗桿液壓缸分別單獨(dú)進(jìn)行挖掘，或者兩者復(fù)合動(dòng)作， 必要時(shí)配以動(dòng)臂液壓缸的動(dòng)作。單獨(dú)采用鏟斗挖掘時(shí)，也有采用雙泵合流的情況。當(dāng)斗桿油壓接近溢流閥的壓力時(shí)，原來溢流的油液此時(shí)供給鏟斗有效利用 。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 當(dāng)進(jìn)行溝槽側(cè)壁掘削和斜坡切削時(shí)，為了有效地進(jìn)行垂直掘削，還要求向回轉(zhuǎn)馬達(dá)提供壓力油，產(chǎn)生回轉(zhuǎn)力，保持鏟斗貼緊側(cè)壁進(jìn)行切削，因此需要同時(shí)向回轉(zhuǎn)馬達(dá)和斗桿供油，兩者復(fù)合動(dòng)作。因此隨著回轉(zhuǎn)操縱桿行程的增大，回轉(zhuǎn)馬達(dá)油壓增加，回轉(zhuǎn)力增大。由于卸載所需的回轉(zhuǎn)角度不同，隨液壓挖掘機(jī)相對(duì)自卸車的位置而變，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)系應(yīng)該是可調(diào)整的。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。各個(gè)油泵分別向一個(gè)液壓作用元件供 油， 復(fù)合動(dòng)作時(shí)無相互干擾。 圖 27 回轉(zhuǎn)舉升供油情況 4 空斗返回工況分析 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)。 5 行走時(shí)復(fù)合動(dòng)作 在行走的過程有可能要求對(duì)作業(yè)裝置液壓元件 (如回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、動(dòng)臂、斗桿和鏟斗 )進(jìn)行調(diào)整。②雙泵合流并聯(lián)向左、右行走馬達(dá)和作業(yè)裝置液壓作用元件同時(shí)供油，如圖 28c所示。根據(jù)液壓挖掘機(jī)的工作特點(diǎn)，其液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要滿足以下要求 : 1 動(dòng)力性要求 所謂動(dòng)力性要求，就是在保證發(fā)動(dòng)機(jī)不過載的前提下，盡量充分地利用發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，提高挖掘機(jī)的生產(chǎn)效率。 2 操縱性要求 (1) 調(diào)速性要求 挖掘 機(jī)對(duì)調(diào)速操縱控制性能的要求很高，如何按照駕駛員的操縱意圖方便地實(shí) 現(xiàn)調(diào)速 操縱控制，對(duì)各個(gè)執(zhí)行元件的調(diào)速操縱是否穩(wěn)定可靠，成為挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)十分重要的一方面。尤其對(duì)行 走機(jī)構(gòu)來說，左、右行走馬達(dá)的復(fù)合動(dòng)作問題，即直線行駛性也是設(shè)計(jì)中需要考慮的重要一方面。 3 節(jié)能性要求 挖掘機(jī)工作時(shí)間長，能量消 耗大，要求液壓系統(tǒng)的效率高，就要降低各個(gè)執(zhí)行元件和管路的能耗，因此在挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)中要充分考慮各種節(jié)能措施。 .4 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，對(duì)于其液壓系統(tǒng)要求有良好的過載保護(hù)措施，防止油泵過載和因外負(fù)載沖擊對(duì)各個(gè)液壓作用元件的損傷。 167。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 第 3 章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 167。為簡單起見，可以忽略斗和土的質(zhì)量，并且忽略了各構(gòu)件質(zhì)量及連桿機(jī)構(gòu)效率影響因素，此時(shí)鏟斗油缸作用力為 1max1l lFF cd ? （ 31） 式中 1l — 鏟斗油缸作用力對(duì)搖臂與斗桿鉸 點(diǎn)的力臂（此位置為搖臂長度），m； cl — max1F 對(duì)鏟斗與斗桿鉸點(diǎn) C 的力臂， m。斗桿油缸最大作用力位置為動(dòng)臂下放到最低位置，斗桿缸作用力對(duì)斗桿與動(dòng)臂鉸點(diǎn)有最大力臂，即對(duì)斗桿產(chǎn)生最大作用力矩，并使斗齒尖和鉸點(diǎn) B、 C 在一條直線上，如圖所示。gG KN? 30 。A mm? 3 540 。設(shè)計(jì)時(shí)可用類比法來確定 。 斗桿油缸尺寸的計(jì)算 ⑴ 由鏟斗缸計(jì)算步驟知斗桿缸受力平衡 2 2 212()44cmFD P D d P???? ? ? ?????????????????????? ?????????2121 114DdpPPFDcm?? ? ?624 7 2 0 13 .1 4 2 5 1 0 0 .9 1 1 0 .725????? ? ? ? ? ????? ? 圓整取 200D mm? 則缸油塞桿直徑 200 140d D mm? ? ? ? 圓整取 140d mm? ⑵ 缸壁厚 ? 和外徑 1D 的計(jì)算 由上面計(jì)算知按中等壁厚計(jì)算 ? ?? ? CPDPyy ??? ??? ? ?3 2 .5 0 .22 .3 1 1 0 3 2 .5 1 C???? ? ? C?? 圓整取 mm27?? 則外徑 mmDD 25427220211 ?????? ? ⑶ 由挖掘機(jī)實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡和外型尺寸可得出斗桿缸工作行程 mmL 1755? 167。從多路閥 A、 B 流出的壓力油河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 都要經(jīng)過限速閥進(jìn)入總回油管，再經(jīng)背壓閥、冷卻器、濾油器流回油箱。 各液壓缸和馬達(dá)流量的確定 ⑴ 取 每個(gè)液壓缸的伸縮速度 m i n/6 0 0 0m a x mmV ? 根據(jù)前面計(jì)算出的各缸參數(shù)如下： 鏟斗缸： 缸內(nèi)徑 140D mm? 活 塞 桿 徑 100d mm? mmS 1350?行程 斗桿缸： 200D mm?缸 內(nèi) 徑 140d mm?活 塞 桿 徑 mmS 1755?行程 動(dòng)臂缸： 缸內(nèi)徑 125D mm? 活 塞 桿 徑 90d mm? mmS 1625?行程 ⑵ 每個(gè)缸的流量計(jì)算 2max max4q D V?? （ 38） ① 、 鏟斗缸 2m a x m a x241 3. 14 1. 4 60 90 / m in4q D VL??? ? ? ? ? ② 、 斗桿缸 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 2m a x m a x241 3. 14 2 60 18 0 / m in4q D VL??? ? ? ? ? ③動(dòng)臂缸 2m a x m a x22 412 3 .1 4 1 .2 5 6 0 1 4 4 / m in4q D VL???? ? ? ? ? ? ? ? 及選型、回轉(zhuǎn)馬達(dá)的流量計(jì)算2 平臺(tái)回轉(zhuǎn)啟動(dòng)力矩一般應(yīng)小于制動(dòng)力矩。地面附著條件可用地面附著力矩 FM 表示。 00 6 7 8 6 0 . 4 5 522130MM N mi? ? ? 理論排量 39。 由上面計(jì)算 得知 m i n/4 1 47221 8 090 Lq ?????? m in/ Lq ???? 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 流 量m in/ Lqq p ??? 總 液壓泵工作壓力的確定 液壓泵工作壓力 ???? pppp 1 式中 p —— 液壓泵最大工作壓力； 1p —— 執(zhí)行元件最大工作壓力； ??p —— 進(jìn)油路壓力損失，較復(fù)雜系統(tǒng)取 ~ ，此處取 MPa1 。 管路油管的選擇 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 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。 對(duì)吸油管可取 v=（ 1～ ） m/s 一般取 1m/s，回油管可取 v＜（ ～ ）m/s，壓力油管：當(dāng) P＜ 時(shí)，取 v=(3～ 4) m/s ,當(dāng) P=（ ～ 16） MPa時(shí)，取 v=（ 3～ 4） m/s ，當(dāng) P＞ 16MPa 時(shí)，取 v＞ 5m/s。當(dāng)接頭體擰入機(jī)體時(shí)，采用金屬墊圈或組合實(shí)現(xiàn)端面密封。 167。 167。 液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓裝置的結(jié)構(gòu)形式 液壓裝置按配置形式可以分為集中配置和分散配置兩種形式。采用分散式配置的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省占地面積。在本次設(shè)計(jì)中，每個(gè)塊上集成 3 個(gè)閥