【正文】 （三）計(jì)算工作裝置鏟斗液壓缸的主要尺寸活塞桿直徑d與缸筒內(nèi)徑D的計(jì)算 受拉時(shí)： d=()D受壓時(shí)： d=()D (p15mpa) d=()D(5mpa p17mpa) d=(p17mpa)1 液壓油缸的缸徑、桿徑和工作壓力確定根據(jù)技術(shù)條件：確定液壓缸徑和桿徑及行程為：缸徑D=Φ125mm，桿徑d==Φ85mm 由此計(jì)算出液壓系統(tǒng)工作壓力為：P= （）=（2847103）/（π（1252852））=32MPa 式中F為鎖緊力，F(xiàn)=284KN2 缸筒壁厚計(jì)算根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，在此液壓系統(tǒng)中，≤D/δ＜16，故缸筒壁厚應(yīng)用中等壁厚計(jì)算公式，此時(shí)：δ= +C （） ψ：強(qiáng)度系數(shù)，對(duì)無(wú)縫鋼管， ψ=1C：用來(lái)圓整壁厚數(shù) Py:液壓缸內(nèi)最高工作壓力。拉應(yīng)力： σ== MPa剪應(yīng)力： τ== MPaK：螺紋擰緊系數(shù)，此處取K=K1: 螺紋摩擦系數(shù),一般取K1=d1：螺紋內(nèi)徑，d1= d0：螺紋外徑，d0=20mmZ：24σs螺釘材料屈服強(qiáng)度，σs≥900Mpa()[σ]= [σs]/2=450Mpa得：σn=≈[σ] 符合工況要求7 活塞桿柔度校核計(jì)算活塞桿細(xì)比計(jì)算如下： λ=≤[λ] （）此處：L為折算長(zhǎng)度，導(dǎo)向套中心至吊頭尺寸，約1500mm活塞桿直徑d=85mm,[λ]活塞桿許用細(xì)長(zhǎng)比，按規(guī)定拉力桿此處[λ]≤100。對(duì)于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多通過(guò)換向閥的有機(jī)組合實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。節(jié)流調(diào)速一般采用定量泵供油，用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來(lái)調(diào)節(jié)速度。但為了散熱和補(bǔ)充泄漏，需要有輔助泵。節(jié)流調(diào)速又分別有進(jìn)油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。在開(kāi)式系統(tǒng)中，液壓泵從油箱吸油，壓力油流經(jīng)系統(tǒng)釋放能量后，再排回油箱。其結(jié)構(gòu)緊湊，但散熱條件差[27]。根據(jù)控制功能的不同，液壓閥可分為村力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。按控制功能，可分為位置控制系統(tǒng)、速度控制系統(tǒng)和力（或壓力）控制系統(tǒng)；按控制元件，可分為發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、液壓泵控制系統(tǒng)、多路換向閥控制系統(tǒng)、執(zhí)行元件控制系統(tǒng)和整機(jī)控制系統(tǒng)。閥控系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是節(jié)流式系統(tǒng)。普通三位六通換向閥無(wú)論采用定量泵還是變量泵，總要有一部分油液經(jīng)溢流閥溢掉，浪費(fèi)了能量。只有完全負(fù)荷傳感控制系統(tǒng)才能解決節(jié)省能源問(wèn)題。：液壓執(zhí)行元件工作時(shí)，要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力或在一定壓力范圍內(nèi)工作，也有的需要多級(jí)或無(wú)級(jí)連續(xù)地調(diào)節(jié)壓力，一般在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，通常由定量泵供油，用溢流閥調(diào)節(jié)所需壓力，并保持恒定。工程機(jī)械的操縱機(jī)構(gòu)多為手動(dòng)，一般用手動(dòng)的多路換向閥控制。例如液壓泵無(wú)載啟動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，當(dāng)泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，延時(shí)繼電器發(fā)出電信號(hào)使卸荷閥關(guān)閉，建立起正常的工作壓力。為節(jié)省能源提高效率，液壓泵的供油量要盡量與系統(tǒng)所需流量相匹配。油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。2繪制液壓系統(tǒng)圖整機(jī)的液壓系統(tǒng)圖由擬定好的控制回路及液壓源組合而成。提高系統(tǒng)的工作效率。對(duì)于自行設(shè)計(jì)的非標(biāo)準(zhǔn)元件可用結(jié)構(gòu)原理圖繪制。管路復(fù)雜，進(jìn)口有調(diào)速閥，則取=1Mpa。所需功率變化較大，為滿足整個(gè)工作循環(huán)的需要，需按大功率段來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)表得：發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)型號(hào)— 6135K—16功率106KW 轉(zhuǎn)速2100r/min （三）液壓閥的選擇選擇液壓閥主要根據(jù)閥的工作壓力和通過(guò)閥的流量。 主泵原理圖在液壓系統(tǒng)中，液壓閥的選擇是非常重要的。對(duì)液壓閥流量的選擇，可以按照產(chǎn)品標(biāo)明的公稱流量為依據(jù)，根據(jù)產(chǎn)品有關(guān)流量曲線來(lái)確定。根據(jù)系統(tǒng)的操縱需要和電氣系統(tǒng)的配置能力進(jìn)行選擇。 液壓控制閥序號(hào)代 號(hào)名稱及規(guī)格材料數(shù)量1Q11F16P25不銹鋼截止閥成品22DBDW10B150X/10UG24NZ5L電磁溢流閥成品13S型單向閥成品14S型單向閥成品15XJF32/10蓄能器截止閥成品16DRV16110/2單向節(jié)流閥成品19S型單向閥成品110ZDR6DP230/疊加式減壓閥成品111Z1S6P130/疊加式單向閥成品1124WE10J3X/CG24NZ5L電磁換向閥成品113ZDR10DP230/疊加式減壓閥成品114Z2FS1630/S2疊加式雙單向節(jié)流閥成品2154WEH16Y50/OF6AG24NETS2Z5L/B08電液換向閥成品116Z2FS1630/S2疊加式雙單向節(jié)流閥成品217DR2055X/10YM先導(dǎo)式減壓閥成品218DR2055X/10Y先導(dǎo)式減壓閥成品1194WEH16E50/6AG24NETS2Z5L/B08電液換向閥成品1204WE10E3X/CG24NZ5L電磁換向閥成品121DB2025X/315溢流閥成品222單向閥成品123Z2FS1020/疊加式雙單向節(jié)流閥成品124溢流閥成品125QJH—6WL高壓球閥DN6成品3選用主操作閥采用川崎KMX15R/B450，最大流量270L/min，能實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂提升合流、斗桿大小腔合流、斗桿再生回路、行走直線、動(dòng)臂提升優(yōu)先、回轉(zhuǎn)優(yōu)先、斗桿閉鎖等功能。 mm，最大靜大壓力64Mpa，化學(xué)性能，耐酸性溶劑。再按照公式 d= 算出管道內(nèi)徑： 液體流量流速 計(jì)算數(shù)值管路名稱通過(guò)流量/(L/s)允許流速/(m/s)管道內(nèi)徑/m實(shí)際取值/m大泵吸油管小泵吸油胳大泵排油管4小泵排油管4查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得：Φ18Φ34Φ6547 膠管的選擇根據(jù)工作壓力和按公式得管子的內(nèi)徑選擇膠管的尺寸規(guī)格。（3）膠管安裝是應(yīng)保證不發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，為便于安裝，可沿管長(zhǎng)涂以色紋，以便檢查。1 沿程壓力損失沿程壓力損失，主要是液壓缸快速運(yùn)動(dòng)時(shí)進(jìn)油管路的損失。單向閥的額定流量為50L/min, 電磁換向閥的額定流量為150L。其中管路局部壓力損失相對(duì)來(lái)說(shuō)小得多，故主要考慮通過(guò)控制閥的局部壓力損失[35]。（5）膠管應(yīng)避免與機(jī)械上的尖角部分想接觸和摩擦，以免管子損壞。膠管在使用及設(shè)計(jì)中應(yīng)主要下列事項(xiàng)：（1）膠管的彎曲半徑不宜過(guò)小，一般不應(yīng)小于320，膠管與管接頭聯(lián)接處應(yīng)留有一段直的部分，此段長(zhǎng)不應(yīng)小于管外徑的兩倍。C空氣濾清器 QUQ220*5 蓄能器的選擇根據(jù)蓄能器在液壓系統(tǒng)中的功用，確定類型和主要參數(shù)。壓力預(yù)定值是根據(jù)壓力控制要求，預(yù)先在壓力校驗(yàn)臺(tái)還是調(diào)定的點(diǎn)觸點(diǎn)動(dòng)作的壓力值。一般按照系統(tǒng)的工作需要來(lái)確定液壓閥的結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)以上的要求來(lái)選擇液壓控制閥，所選的液壓閥能滿足工作的需要。安裝方式的選擇要根據(jù)液壓閥的規(guī)格大小，以及系統(tǒng)的簡(jiǎn)繁及布置特點(diǎn)來(lái)確定。不但要按系統(tǒng)功需要選擇各種類型的液壓控制閥，還需要考慮額定壓力，通過(guò)流量，安裝形式，動(dòng)作方式，性能特點(diǎn)因素[33]。液壓閥的作用是控制液壓系統(tǒng)的油流方向、壓力和流量，從而控制整個(gè)液壓系統(tǒng)。此時(shí)，大小泵同時(shí)參與工作小泵排油除保證鎖緊力外，還通過(guò)順序閥將壓力油供給加料門油缸。最大排量112ml/r,該泵按總功率恒定進(jìn)行變量、總功率按4段進(jìn)行控制、高壓切斷、中位負(fù)流量控制額定壓力—35MPa，系統(tǒng)設(shè)定壓力小流量齒輪4Mpa，大流量油泵為—32Mpa。[30] 液壓原理圖五 液壓元件的選擇與專用件的設(shè)計(jì)動(dòng)力元件的作用是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，指液壓系統(tǒng)中的油泵，它向整個(gè)液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。大型設(shè)備的關(guān)鍵部位，要附設(shè)備用件，以便意外事件發(fā)生時(shí)能迅速更換，保證主要連續(xù)工作。注意各元件間的聯(lián)鎖關(guān)系，避免誤動(dòng)作發(fā)生。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設(shè)置磁性過(guò)濾器或其他型式的過(guò)濾器。對(duì)長(zhǎng)時(shí)間所需流量較小的情況，可增設(shè)蓄能器做輔助油源。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)一般用定量泵供油，在無(wú)其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱，溢流閥同時(shí)起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。當(dāng)某一執(zhí)行元件完成預(yù)定動(dòng)作時(shí)，回路中的壓力達(dá)到一定的數(shù)值，通過(guò)壓力繼電器發(fā)出電信號(hào)或打開(kāi)順序閥使壓力油通過(guò)，來(lái)啟動(dòng)下一個(gè)動(dòng)作。行程開(kāi)關(guān)安裝比較方便，而用行程閥需連接相應(yīng)的油路，因此只適用于管路聯(lián)接比較方便的場(chǎng)合?；谝陨峡刂葡到y(tǒng)方案分析本次設(shè)計(jì)選用負(fù)荷傳感控制系統(tǒng)；采用的是雙泵雙回路恒功率控制液壓系統(tǒng)，帶四種功率控制模式、中位負(fù)流量控制，兩液壓主泵按全功率變量。在液壓系統(tǒng)中，需要流量不大的高壓油時(shí)可考慮用增壓回路得到高壓，而不用單設(shè)高壓泵。LUDV系統(tǒng)能保證在供油不足時(shí)所有執(zhí)行元件的工作速度按正比例下降，以獲得與負(fù)載壓力無(wú)關(guān)的控制[28]。 上述的負(fù)荷傳感控制閥只解決了滑閥的微調(diào)性能和復(fù)合操作性能，而沒(méi)有解決節(jié)省能源問(wèn)題。普通三位六通閥系統(tǒng)用的是并聯(lián)油路，當(dāng)幾個(gè)執(zhí)行元件同時(shí)動(dòng)作時(shí)，泵輸出的油液首先流向壓力低的執(zhí)行元件，不能同步。20世紀(jì)90年代以來(lái)，在液壓挖掘機(jī)上開(kāi)始采用負(fù)荷傳感控制系統(tǒng)，其控制閃不論是中位開(kāi)式方式還是中位閉式方式，都附帶有壓力補(bǔ)償閥。后者是用先導(dǎo)閥控制先導(dǎo)油液，再用先導(dǎo)油液控制換向閥的主閥芯，它又分為機(jī)液先導(dǎo)型和電液先導(dǎo)型兩類。根據(jù)控制方式不同，液壓閥可分為開(kāi)關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。容積節(jié)流調(diào)速。容積調(diào)速大多采用閉式循環(huán)形式。調(diào)速回路一經(jīng)確定，回路的循環(huán)形式也就隨之確定了。容積節(jié)流調(diào)速一般是用變量泵供油，用流量控制閥調(diào)節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量，并使其供油量與需油量相適應(yīng)。容積調(diào)速是靠改變液壓泵或液壓馬達(dá)的排量來(lái)達(dá)到調(diào)速的目的。速度控制通過(guò)改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量或者利用密封空間的容積變化來(lái)實(shí)現(xiàn)。（四）液壓系統(tǒng)原理圖的制定1制定基本方案(1) 制定調(diào)速方案液壓執(zhí)行元件確定之后，其運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度的控制是擬定液壓回路的核心問(wèn)題。5 活塞桿強(qiáng)度計(jì)算活塞桿受拉力最危險(xiǎn)截面是兩端連接螺紋的退刀槽橫截面，（取截面直徑較少值）其應(yīng)力計(jì)算如下 ：σn=≤[σ] （）式中σ為拉應(yīng)力： σ= 　　　　 () τ為剪應(yīng)力： τ= 　　 () 上面兩公式中，K：螺紋擰緊系數(shù)，此處取K=K1:螺紋內(nèi)摩擦系數(shù),一般取K1=d1：活塞桿危險(xiǎn)截面處直徑，d1=80mmd0：螺紋外徑，d0=82mm[σ]：70MPa則：σ== τ== 得: σn=所以: σn [σ],符合工況要求[26]。 負(fù)載和工作壓力之間的關(guān)系負(fù)載F/KN＜1010—2070—140140—250＞250工作壓力P/MPa10—1418—2132 各類機(jī)械常用的系統(tǒng)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)械、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)械工作壓力P/Mpa355101161632由負(fù)載值大小查上表，參考同類型挖掘機(jī)，取液壓缸工作壓力為25MPa安裝方式選擇缸頭耳環(huán)帶襯套，活塞桿端連接方式選擇桿端外螺紋桿頭耳環(huán)帶襯套。根據(jù)挖掘機(jī)主要用于建筑施工、礦山的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)選擇雙作用單活塞桿式液壓缸。m最大卸載高度m回轉(zhuǎn)速度r/min行走速度km/h*爬坡能力%70作業(yè)循環(huán)時(shí)間S1822主機(jī)長(zhǎng)/寬度MPa履帶平均接地比壓MPa發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)數(shù)r/min2100整機(jī)質(zhì)量t理論生產(chǎn)率m3/h200最大挖掘力kN142系統(tǒng)工作壓力MPa36履帶板寬度m主機(jī)運(yùn)輸尺寸(長(zhǎng)X寬X高)mm9850x3000x3100執(zhí)行元件是液壓系統(tǒng)的輸出部分，必須滿足機(jī)器設(shè)備的運(yùn)動(dòng)功能、性能要求和結(jié)構(gòu)、安裝上的限制。數(shù) 值四 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)WY200液壓履帶式挖掘機(jī)采用全功率變量系統(tǒng)，先導(dǎo)液壓操縱，整體式多路閥等先進(jìn)結(jié)構(gòu)。通過(guò)簡(jiǎn)化后的液壓系統(tǒng)，可以清晰了解液壓泵的壓力油是如何通向各個(gè)液壓作用元件，以及在各種操縱情況下，液壓傳動(dòng)的路線和可能的供油方式、功率分配和流量分配情況。與各個(gè)液壓作用元件油路有關(guān)的限壓閥、動(dòng)臂和斗桿的支持閥以及再生閥等?；赜拖涞倪B接口。簡(jiǎn)化步驟具體為:1 為了突出挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的核心部分— 多路閥液壓系統(tǒng)，首先去掉液壓泵及其控制油路，各個(gè)液壓作用元件及其油路，如動(dòng)臂、斗桿、鏟斗、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和行走裝置，以及多路閥先導(dǎo)液壓操縱系統(tǒng)()。多路閥是挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)中的重要部件，它確定了液壓泵向各個(gè)液壓作用元件的供油路線和供油方式；確定了多個(gè)液壓作用元件同時(shí)作用時(shí)的流量分配情況和如何實(shí)現(xiàn)復(fù)合動(dòng)作；決定了挖掘機(jī)作業(yè)時(shí)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性、動(dòng)作優(yōu)先和配合以及合流供油和直線行走性等等。回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和行走裝置有可靠的