【正文】 料許用應(yīng)力，取 122Mpa 0 .4 3 3 1 9 .6[]yph D m m??? 取 h? 20mm 4）缸蓋螺栓連接處的強(qiáng)度校核如下： 液壓缸缸筒與端蓋的連接方法很多，其中以螺栓（釘）連接最為廣泛。需要在缸筒上焊接油口、排氣閥座時(shí)都蝕和提高使用壽命，在缸筒內(nèi)表面可以鍍鉻，再進(jìn)行研磨或拋光，在缸筒內(nèi)表面涂耐油油漆。 表 43 缸筒外徑 1D ()mm 的選取 產(chǎn)品系列 代號(hào) 額定壓力 /Mpa 內(nèi)徑 A型 20 40 50 63 80 100 125 140 160 200 220 250 外徑 50 60 76 95 121 146 168 194 218 219 245 所以缸筒外徑 1D =121mm 5．缸筒壁厚驗(yàn)算 在中低壓液壓系統(tǒng)中，液壓缸缸筒的壁厚常由結(jié)構(gòu)工藝上的要求決定的，強(qiáng)度問(wèn)題是次要的，一般不需要驗(yàn)算。 液壓缸缸筒的設(shè)計(jì) 缸筒是液壓缸的主要零件，它與缸蓋、活塞等零件構(gòu)成密閉的容腔，形成內(nèi)壓，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)。為了滿足作業(yè)要求，定量 系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)功率要根據(jù)最大外負(fù)荷和作業(yè)速度來(lái)確定。但造維修困難，增大了液壓振動(dòng)與沖擊，影響了元件壽命和可靠性，此外，壓力增高太多，元件與管道的壁厚相應(yīng)增加，尺寸與質(zhì)量的減少率將愈來(lái)愈小。在一定的允許范圍提高油壓，可是系統(tǒng)的尺寸減小，但容積效率會(huì)下降。 ：液壓油 本次液壓系統(tǒng)采用雙泵雙回路定量并聯(lián)系統(tǒng)，因?yàn)檫@種系統(tǒng)的動(dòng)作正確，操作方便，功率利用較好。 液壓挖掘機(jī)整個(gè)機(jī)械包括：底盤(pán)行走系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、工作機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)。在動(dòng)臂工作范圍內(nèi)，動(dòng)態(tài)顯示工作裝置的舉升、下降、平移、鏟斗挖掘、斗桿運(yùn)動(dòng)等作業(yè)工況，進(jìn)行了挖掘機(jī)工作裝置的運(yùn)動(dòng)仿真過(guò)程。AutoLISP 語(yǔ)言編制挖掘機(jī)工作裝置運(yùn)動(dòng)模擬程序，通過(guò)輸入各油缸的行程，在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示相應(yīng)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。/ 3。由于挖掘機(jī)在城市建設(shè)施工中應(yīng)用越來(lái) 越多，因此要不斷提高挖掘機(jī)的作業(yè)性能，降低振動(dòng)和噪聲，重視其作業(yè)中的環(huán)保性。 決定挖掘機(jī)生產(chǎn)率的基本因素是工作循環(huán)時(shí)間包括挖掘時(shí)間、向卸載點(diǎn)運(yùn)行時(shí)間、卸載時(shí)間、向工作面返回時(shí)間。在結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)中為求等強(qiáng)度，要求采取局部加強(qiáng)的措施。 工作裝置的幾何尺寸液壓求滿足停放和行走時(shí)的整機(jī)穩(wěn)定性。 圖 2. 12 挖掘機(jī)姿態(tài)調(diào)整保持工況圖 液壓挖掘機(jī)工作裝置的設(shè)計(jì)要求 液壓挖掘機(jī)工作裝置由動(dòng)臂機(jī)構(gòu)、斗桿機(jī)構(gòu)、鏟斗機(jī)構(gòu)三部分組成，是一種具有多自由度的工程機(jī)械。 整機(jī)移動(dòng)工況分析 挖掘機(jī)一般不作長(zhǎng)距離行走，只在工地范圍行走，作業(yè)時(shí)用來(lái)調(diào)整整機(jī)位置。 卸載工況分析 回轉(zhuǎn)至卸載位置時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)制動(dòng) ，用斗桿調(diào)節(jié)卸載半徑和卸載高度，用鏟斗油缸卸載。 12 滿斗舉升回轉(zhuǎn)工況分析 滿斗舉升回轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)約占整個(gè)作業(yè)循環(huán)時(shí)間的 50%70%，能量消耗占 25%^40%，回轉(zhuǎn)液壓回路的發(fā)熱量占液壓系統(tǒng)總發(fā)熱量的 30%^40%，因此要求盡可能地縮短轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)時(shí)間。這時(shí)斗齒的挖掘行程為 S= g 式中 :r6 一斗干挖掘時(shí)的切削半徑。 )。B一切削刃寬度影響系數(shù)， B=1+，其中 b為鏟斗平均寬度，單位為 m。對(duì)于雙泵系統(tǒng)，其復(fù)合動(dòng)作時(shí)各液壓作用元件間出現(xiàn)相互干擾的可能性大，因此需要采用節(jié)流等措施進(jìn)行流量分配，其流量分配要求和三泵系統(tǒng)相同。如果需要鏟斗保持一定切削角度并按照一定的軌跡進(jìn)行切削時(shí)，或者需要用鏟斗斗底壓整地面時(shí)，就需要鏟斗、斗桿、動(dòng)臂三者同時(shí)作用完成復(fù)合動(dòng)作 [1. 6]，見(jiàn)圖 所示。主要用于需要軌跡控制的情況。 8 (5)整機(jī)移動(dòng)工況 :將整機(jī)移動(dòng)至合適的工作位置。 液壓挖掘機(jī)一個(gè)作業(yè)循環(huán)的組成和動(dòng)作的復(fù)合主要包括 : (1)挖掘 :通常以鏟斗液壓缸或斗桿液壓缸進(jìn)行挖掘，或者兩者配合進(jìn)行挖掘，因此，在此過(guò)程中主要是鏟斗和斗桿的復(fù)合動(dòng)作，必要時(shí)，配以動(dòng)臂動(dòng)作。國(guó) 內(nèi)大部分挖掘機(jī)企業(yè)在挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)傳統(tǒng)技術(shù)方面的研究具有一定基礎(chǔ)，但由于采用傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)的挖掘機(jī)產(chǎn)品在性能、質(zhì)量、作業(yè)效率、可靠性等方面均較差，因此采用傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)的挖掘機(jī)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上基本失去了競(jìng)爭(zhēng)力，取而代之的是采用各種高新技術(shù)的國(guó)外挖掘機(jī)產(chǎn)品。 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的操縱特性越來(lái)越受到重視。流量通常在每分鐘數(shù)百升 。德國(guó)曼內(nèi)斯曼 (Mannesmann)公司研制的一種負(fù)載傳感系統(tǒng)，將其安裝在液壓系統(tǒng)中，可以控制一個(gè)或幾個(gè)液壓作用元件，而與對(duì)其施加的載荷無(wú)關(guān)。這是開(kāi)式系統(tǒng)的大缺點(diǎn)。②系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)成為研究的重點(diǎn) 。因此，開(kāi)發(fā)出的軟件缺少通用性，不能使用于挖掘機(jī)工作裝置的一些通用問(wèn)題的解決，對(duì)工程機(jī)械這個(gè)行業(yè)不具有通用性。 到了 80 年代末和 90 年代初，世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家液壓挖掘機(jī)技術(shù)水平得到了迅速的提高，突出表現(xiàn)在追求高效率 (同一機(jī)重的挖掘機(jī)功率普遍提高，液壓系統(tǒng)流量增大，作業(yè)循環(huán)時(shí)間減小，作業(yè)效率大大提高 )。 隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的日益推廣，機(jī)械設(shè)計(jì)及制造技術(shù)發(fā)生了革命性的變化。(2)鏟斗挖掘力的充分發(fā)揮，挖掘力大小和有效作用范圍是衡量各種液壓挖掘機(jī)工作能力的重要指標(biāo)。當(dāng)今計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)中，挖掘機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)得到了很快發(fā)展。 目前商品化的液壓挖掘機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)軟件還沒(méi)有，都采用各自開(kāi)發(fā)的軟件。從 20世紀(jì) 60 年代到 80 年代中期，液壓挖掘機(jī)進(jìn)入了推廣和蓬勃發(fā)展的階段，各國(guó)挖掘機(jī)制造廠和品種增加很快，產(chǎn)量猛增。隨著液壓傳動(dòng)技術(shù)迅速發(fā)展成為一種成熟的傳動(dòng)技術(shù)，挖掘機(jī)有了適合它的傳動(dòng)裝置，為挖掘機(jī)的發(fā)展建立了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，是挖掘機(jī)技術(shù)上的一個(gè)飛躍。由于挖掘機(jī)的工作條件惡劣，要求實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作很復(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。Load sensitive system III 目 錄 摘 要 ........................................................... I Abstract .......................................................... II 1 緒 論 .......................................................... 1 液壓挖掘機(jī)工作裝置與液壓系統(tǒng)研究 的必要性 ................... 1 國(guó)內(nèi)外液壓挖掘機(jī)工作裝置的發(fā)展動(dòng)態(tài)及研究現(xiàn)狀 ............... 2 國(guó)外發(fā)展動(dòng)態(tài)及研究狀況 .............................. 2 國(guó)內(nèi)發(fā)展動(dòng)態(tài)及研究狀況 .............................. 3 國(guó)內(nèi)外液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的發(fā)展動(dòng)態(tài)及研究現(xiàn)狀 ............... 4 國(guó)外發(fā)展動(dòng)態(tài)及研究狀況 .............................. 4 國(guó)內(nèi)研究情況及發(fā)展動(dòng)態(tài) .............................. 6 2 液壓挖掘機(jī)工作裝置的設(shè)計(jì)要求與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法 ...................... 7 液壓挖掘機(jī)的工況分析 ....................................... 7 挖掘工況分析 ........................................ 8 滿斗舉升回轉(zhuǎn)工況分析 ............................... 12 卸載工況分析 ....................................... 12 空斗返回工況分析 ................................... 12 整機(jī)移動(dòng)工況分析 ................................... 12 姿態(tài)調(diào)整與保持工況分析 ............................. 13 液壓挖掘機(jī)工作裝置的設(shè)計(jì)要求 .............................. 13 幾何尺寸要求 ....................................... 13 各功能運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力特性要求 ........................... 14 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求 ....................................... 15 經(jīng)濟(jì)性要求 ......................................... 16 其它 性能要求 ....................................... 16 液壓挖掘機(jī)的主要參數(shù) ...................................... 16 描述挖掘機(jī)性能的主要參數(shù) ........................... 16 液壓挖掘機(jī)的主參數(shù) ................................. 17 液壓挖掘機(jī)工作裝置的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法分析 ...................... 17 通過(guò)類比及經(jīng)驗(yàn)方法的工作裝置的設(shè)計(jì) ................. 17 基于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法的工作裝置的設(shè)計(jì) ............. 17 3 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) ................................................... 19 系統(tǒng)主參數(shù)的確定 .......................................... 19 確定系統(tǒng)的工作壓力 ................................. 19 確定系統(tǒng)的型式 ..................................... 20 系統(tǒng)方案的擬定 ............................................ 20 確定元件類型 ....................................... 20 擬定主回路 ......................................... 21 4 系統(tǒng)初步計(jì)算和液壓元件的選擇 ................................... 22 動(dòng)臂液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ...................................... 22 液壓缸缸筒的設(shè)計(jì) ................................... 22 IV 液壓缸缸蓋及導(dǎo)向套的設(shè)計(jì) ........................... 24 液壓缸缸頭的設(shè)計(jì) ................................... 27 活塞桿的設(shè)計(jì)及其強(qiáng)度校核 ........................... 29 活塞的設(shè)計(jì) ......................................... 31 缸筒長(zhǎng)度的確定 ..................................... 33 缸頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ..................................... 33 活塞桿長(zhǎng)度的確定 ................................... 35 液壓缸縱向彎曲極限應(yīng)力的計(jì)算和穩(wěn)定性校核 ........... 35 液壓缸油口尺寸的確定 ............................... 37 密封和防塵裝置的作用及選取 ......................... 38 緩沖裝置 ........................................... 38 斗桿液壓缸的設(shè)計(jì) .......................................... 38 鏟斗液壓缸的設(shè)計(jì) .......................................... 38 推土鏟液壓缸的設(shè)計(jì) ........................................ 39 液壓缸推力和流量的計(jì)算 .................................... 39