【正文】 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 序號(hào) 元件名稱(chēng) 規(guī)格型號(hào) 數(shù)量 10 多路閥 1 11 溢流閥 DADH10P1X/400 2 12 梭閥 KSF32 1 13 合流閥 4HMM1015 1 14 多路閥 DL125 1 15 截止閥 QJN10WL 2 16 單向節(jié)流閥 MK6G1X/V 3 17 緩沖閥 DBD10 12 表 3 3 系統(tǒng)元部件一覽表 167。 則 ? ?3 2 .5 0 .1 42 .3 1 1 0 3 2 .5 1 C? ???? ? ? C?? 取 0 .0 2 1 2 1m mm? ?? 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 則缸外徑 1 2 14 0 2 21 18 2D D mm?? ? ? ? ? ? 有挖掘機(jī)實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡和外型尺寸知 鏟斗缸工作行程為 mmL 1350? 167。bAl mm? gl 4550 。 斗桿油缸作用力的確定 當(dāng)挖掘機(jī)以斗桿挖掘時(shí)，其最大挖掘力則有斗桿油缸來(lái)保證。 (3) 提出一種有效 、直觀的挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)方案，并詳細(xì)介紹設(shè)計(jì) 的步驟。當(dāng)挖掘機(jī)處于空載不工作的狀態(tài)下，如何降低泵的輸出流量，降低空載回油的壓力，也是降低能耗的關(guān)鍵。 當(dāng)多執(zhí)行元件共同動(dòng)作時(shí)，要求其相互間不千涉，能夠合理分配共同動(dòng)作時(shí)各個(gè)執(zhí)行元件的流盤(pán)，實(shí)現(xiàn)理想的復(fù)合動(dòng)作。這些主要機(jī)構(gòu)經(jīng)常起動(dòng)、制動(dòng)、換向，外負(fù)載變化很大，沖擊和振動(dòng)多，因此挖掘機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)提出了很高的 設(shè)計(jì)要求。 發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí)油泵供油量小，為防止動(dòng)臂因重力作用迅速下降和動(dòng)臂油缸產(chǎn)生吸空現(xiàn)象，可采用動(dòng)臂下降再生補(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。 三泵系統(tǒng)的供油情況如圖 27c所示。動(dòng)臂抬升和回轉(zhuǎn)馬達(dá)同時(shí)動(dòng)作時(shí)，要求二者在速度上匹配，即回轉(zhuǎn)到指定卸載位置時(shí)，動(dòng) 臂和鏟斗自動(dòng)提升到合適的卸載高度。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，如 圖 24,25所示 單獨(dú)采用斗桿挖掘時(shí)，為了提高掘削速度，一般采用雙泵合流，個(gè)別也有采用三泵合流。 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。在實(shí)際挖掘作業(yè)中，由于土質(zhì)情況、挖掘面條件以及挖掘機(jī)液 壓系通的不同，反鏟裝置三種液壓 缸在挖掘循環(huán)中的動(dòng)作配合 隨機(jī)的。反鏟工作裝置由鏟斗 斗桿 1動(dòng)臂 連桿 8 及相應(yīng)的三組液壓缸 10 組成。為增大 鏟斗的轉(zhuǎn)角，通常采用搖臂連桿機(jī)構(gòu)來(lái)和鏟斗聯(lián)。剛度相同時(shí)，其重量比組合動(dòng)臂輕，是目前應(yīng)用最廣泛的液壓挖掘機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)形式。其中動(dòng)力裝置、操縱機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和輔助設(shè)備均可在回轉(zhuǎn)平臺(tái)上，總稱(chēng)上車(chē)河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 部分，它與行走機(jī)構(gòu) (又稱(chēng)下車(chē)部分 )用回轉(zhuǎn)支撐相連，平臺(tái)可以圍繞中央回轉(zhuǎn)軸作 360176。液壓系統(tǒng)習(xí)慣上按主油泵的數(shù)量、功率調(diào)節(jié)方式和回路的數(shù)量來(lái)分類(lèi)。 (3) 液壓系統(tǒng) 液壓挖 掘機(jī)的回轉(zhuǎn)、行走和工作裝置的動(dòng)作都由液壓傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，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。因此液壓挖掘機(jī)原動(dòng)力一般由柴油機(jī)提供，柴油機(jī)具有工作可靠、功率特性曲線硬、燃油經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，符號(hào)挖掘機(jī)工作條件惡劣，負(fù)荷多變的要求。單斗液壓挖掘機(jī)的作業(yè)過(guò)程是以鏟斗 (一般裝有斗齒 )的切削刃切削土壤并將土裝入斗內(nèi)，斗滿后提升。 2021 年北京奧運(yùn)會(huì)、 2021 年上海 世博會(huì)、西部大開(kāi)發(fā)、南水北調(diào)工程對(duì)機(jī)械設(shè)備的需求為挖掘機(jī)生產(chǎn)廠商提供了大量商機(jī)。 液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................. 30 結(jié) 論 ..................................................................................................... 31 參考文獻(xiàn) ................................................................................................. 32 致 謝 ..................................................................................................... 34河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前 言 我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，在遼闊的國(guó)土上正在進(jìn)行大規(guī)模的經(jīng)濟(jì)建設(shè)，這就需要大量的土石方施工機(jī)械為其服務(wù)，而液壓挖掘機(jī)是最重要的一類(lèi)土石方施工機(jī)械。 斗桿油缸尺寸的計(jì)算 ......................... 22 167。 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 ....................... 12 167。平臺(tái)可 360176。根據(jù)挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，論文中采用通用多路閥，配以專(zhuān)用控制閥和簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一套適合我國(guó)生產(chǎn)制造的單斗挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)。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(guó)挖掘機(jī)發(fā)展具有十分重要的意義。本課題選擇了國(guó)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(guó)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 。 液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu) .................................. 3 167。 動(dòng)臂油缸作用力的確定 ....................... 18 167。 管路油管的選擇 ................................. 27 167。截止到 2021 年8 月底全國(guó)挖掘機(jī)的銷(xiāo)量已超過(guò) 13000 臺(tái)，超過(guò)了 2021 年全年的銷(xiāo)售數(shù)。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(shì)。 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) 。 (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。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)橐簤耗埽瑐魉徒o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(guò)程。 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(chēng)主機(jī) )和工作裝置。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。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。 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(guò)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(zhǎng)，使鏟斗進(jìn)行挖掘和裝載工作。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)幼鳎紤]全功率驅(qū)動(dòng)。 1 挖掘工況分析 挖掘過(guò)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。當(dāng)斗桿油壓接近溢流閥的壓力時(shí)，原來(lái)溢流的油液此時(shí)供給鏟斗有效利用 。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。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。 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)。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。 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。 3 節(jié)能性要求 挖掘機(jī)工作時(shí)間長(zhǎng)，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。 167。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，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(zhǎng)度），m； cl — max1F 對(duì)鏟斗與斗桿鉸點(diǎn) C 的力臂， m。gG KN? 30 。設(shè)計(jì)時(shí)可用類(lèi)比法來(lái)確定 。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(guò)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。地面附著條件可用地面附著力矩 FM 表示。 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 。 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。 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。在本次設(shè)計(jì)中，每個(gè)塊上集成 3 個(gè)閥。對(duì)于我的本次設(shè)計(jì)，我覺(jué)得設(shè)計(jì)計(jì)算部分非常認(rèn)真 。 根據(jù)已知的條件和性能要求，計(jì)算了液壓系統(tǒng)在挖掘工作時(shí)的受力情況，計(jì)算了液壓缸在不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的各種受力情況。得到了一個(gè)很好的鍛煉機(jī)會(huì)，為以后的走上工作崗位打下了良好的基礎(chǔ)。感謝論文引用的參考文獻(xiàn)的作者們，他們大量開(kāi)拓性的工作和成果，為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 回想大學(xué)四年的學(xué)習(xí)生活，我真誠(chéng)地感謝我的導(dǎo)師 張福壽 老師和 機(jī)電 學(xué)院 液壓專(zhuān)業(yè) 的所有老師，正是在他們精心的培養(yǎng)、指導(dǎo)、無(wú)私的關(guān)懷與幫助下，促使我順利完成了學(xué)業(yè)。對(duì)系統(tǒng)的性能、發(fā)熱溫升進(jìn)行了驗(yàn)算。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是液壓機(jī)械的一個(gè)組成部分，液壓系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì)要同主機(jī)的結(jié)構(gòu)相適宜。 （ 3）閥塊設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意進(jìn)出油口的方向和位置，應(yīng)與系統(tǒng)的總體布置及管道連接形式匹配，并考慮安裝操作方便。分散式配置主要用于移動(dòng)式液壓設(shè)備，如工程機(jī)械液壓系統(tǒng)等。 此系統(tǒng)中泵流量為 min/560L ，則油箱容積 LV 2 2 4 045 6 0 ??? 。 對(duì)回油管有： mmvQd ????? 圓整取 mmd 80? 。 最高轉(zhuǎn)速 min/1750r 。 履帶式液壓挖掘機(jī)地面附著力矩的計(jì)算可以采用下面的簡(jiǎn)化公式 345000 mMF ?? 式中 FM —— 地面附著力矩， Nm ； m —— 整機(jī)質(zhì)量， t ； ? —— 地面附著系 數(shù)，平板履帶板取 ?? ，帶筋履帶板取 ?? 。 圖 35 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖 167。 F —— 工作循環(huán)中最大的外負(fù)載，此處 345dF F KN?? 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 cm? —— 液壓缸機(jī)械效率，一般取 ?cm? 將上式代入缸受力平衡方程式得 ?????????????????????? ?????????2121 114DdpPPFDcm??