【正文】 （ 35） ? ?624 345 25 10 1 1 25????? ? ? ? ? ????? ? 141mm? 圓整取 140D mm? 則 140 98d D mm? ? ? ? 圓整取 100d mm? ⑶ 缸壁厚和外徑的計(jì)算 如按薄壁缸進(jìn)行計(jì)算則 10/ ??D ? ??? 2DPy? （ 36） 式中 yP —— 試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的 ?????? ~ 倍； ??? —— 缸筒材料許用應(yīng)力，無(wú)縫鋼管 ? ? MPa110~100?? ； 式中 25 33ypP P M Pa? ? ? ? ??? 取 MPa110 3 2 .5 0 .1 4 0 .0 2 12 1 1 0 m? ?? ? ?? 此時(shí) / 0. 14 / 0. 02 1 6. 67D ? ?? 不滿足薄壁缸條件 故應(yīng)按中等壁厚計(jì)算公式計(jì)算 10/ ?? ?D 此時(shí) ? ?? ? CPDPyy ???? ??? （ 37） ? —— 強(qiáng)度系數(shù)，對(duì)無(wú)縫鋼管 1?? ； C —— 用來(lái)圓整壁厚。dAl mm? 1630 。 已知 3 330l mm? 6300Al mm? 4600Al mm? ? 1 2 0 6 3 0 0 1 2 4 6 0 0 24583 3 0 3 3 0bF K N? ??? ? ? 又動(dòng)臂缸兩個(gè)油缸同時(shí)作用，則每個(gè)缸閉 2458 122922bb FF K N??? ? ? ? 167。 (2) 根據(jù)液壓挖掘機(jī)的主要工作特點(diǎn)，系統(tǒng)地總結(jié)出 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 :動(dòng)力性要求、操縱性要求、節(jié)能性要求、安全性要求和其它性能的要求。系統(tǒng)要求此部分的能量損失盡量小 。 (2) 復(fù)合操縱性要求 挖掘機(jī)在作業(yè)過(guò)程中需要各個(gè)執(zhí)行元件單獨(dú)動(dòng)作，但是在更多情況下要求各個(gè)執(zhí)行元件能夠相互配合實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的復(fù)合動(dòng)作，因此如何實(shí)現(xiàn)多執(zhí)行元件的復(fù)合動(dòng)作也是挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)操縱性要求的一方面。 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 液壓挖掘 機(jī)的動(dòng)作繁復(fù)，且具有多種機(jī)構(gòu)，如行走機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、動(dòng)臂、 斗桿和鏟斗等，是一種具有多自由度的工程機(jī)械。由于動(dòng)臂下降有重力作用，壓力低、變量泵流量大、下降快，要求回轉(zhuǎn)速度快，因此該工況的供油情況為一個(gè)油泵的全部流量供回轉(zhuǎn)馬達(dá)，另一油泵的大部分油供給動(dòng)臂，少部分油經(jīng)節(jié)流閥供給斗桿 。但是由于動(dòng)臂提升時(shí)油壓較高，單向閥大部分時(shí)間處于關(guān)閉狀態(tài)，因此左側(cè)油泵只向回轉(zhuǎn)馬達(dá)和斗桿供油。 2 滿斗舉升回斗工況分析 挖掘結(jié)束后，動(dòng)臂油缸將動(dòng)臂頂起，滿斗舉升，同時(shí)回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)使轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)向卸載處，此時(shí)主要是動(dòng)臂和回轉(zhuǎn)馬達(dá)的復(fù)合動(dòng)作。 圖 26 三泵供油系統(tǒng)示意圖 當(dāng)動(dòng)臂 、 斗桿和鏟斗復(fù)合運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了防止同一油泵向多個(gè)液壓作用元件供油時(shí)動(dòng)作的相互干擾，一般三泵系統(tǒng)中，每個(gè)油泵單獨(dú)對(duì)一個(gè)液壓作用元件 供油較好。此時(shí)斗桿收回，動(dòng)臂抬起，希望斗桿和動(dòng)臂分別由獨(dú)立的油泵供油，以保證彼此動(dòng)作獨(dú)立，相互之間無(wú)干擾，并且要求泵的供油量小，使油缸動(dòng)作慢，便于控制。(2)為了充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率和河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 縮短作業(yè)循環(huán)時(shí)間，工作過(guò)程中往往要求有兩個(gè)主要?jiǎng)幼?(例如挖掘與動(dòng)臂、提升與回轉(zhuǎn) )同時(shí)進(jìn)行復(fù)合動(dòng)作。卸完后，工作裝置再轉(zhuǎn)至挖掘位置進(jìn)行第二次挖掘循環(huán)。 液壓挖掘機(jī)的工作裝置采用連桿機(jī)構(gòu)原理，各部分的運(yùn)動(dòng)通過(guò)液壓缸的伸縮來(lái)實(shí)現(xiàn)。鏟斗與斗桿前端鉸接，并通過(guò)鏟斗油缸伸縮使鏟斗轉(zhuǎn)動(dòng)。采用這種動(dòng)臂有利于加大挖掘深度，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉?？杉?xì)分為行走裝置、回轉(zhuǎn)裝置、液壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和動(dòng)力裝置。同樣的元件，若系統(tǒng)設(shè)計(jì)不同，則挖掘機(jī)性能差異很大。工作裝置是挖掘機(jī)完成實(shí)際作業(yè)的主要組成部分，常用的有反鏟、正鏟、裝載、起重等裝置，而同一種裝置可以有多種結(jié)構(gòu)形式，前面所述的反鏟裝置應(yīng)用最為廣泛。 (1) 動(dòng)力系統(tǒng) 挖掘機(jī)工作的主要特點(diǎn)是環(huán)境溫度變化大，灰塵污物較多，負(fù)荷變化大，經(jīng)常傾斜工作，維護(hù)條件差。它是目前挖掘機(jī)械中重要的機(jī)種。顯然，挖掘機(jī)在整個(gè)工程機(jī)械行業(yè)中是產(chǎn)、銷量增長(zhǎng)最快的機(jī)種之一。 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升的驗(yàn)算 ..................... 29 167。 鏟斗油缸尺寸的計(jì)算 ......................... 19 167。 液壓挖掘機(jī)工況 .................................. 7 167。本液壓挖掘機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是造型美觀，具備挖掘，抓物， 推土，清溝和破碎等功能。論文對(duì)挖掘機(jī)的各種工況進(jìn)行了分析，系 統(tǒng)總結(jié)了挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。 在搜集了國(guó)內(nèi)外挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，了解了挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的發(fā)展歷史，并對(duì)挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)進(jìn)行了分析總結(jié)。圖紙基本采用 Auto CAD 二維 軟件繪圖。 液壓挖掘機(jī)傳動(dòng)原理 .............................. 5 第 2 章 挖掘機(jī)工況分析及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 的確定 .................... 7 167。 各油缸尺寸的確定 ............................... 19 167。 液壓油箱的確定 ................................. 29 167。 2021年全國(guó)液壓挖掘機(jī)的銷售量超過(guò) 18000 臺(tái)。 單斗液壓挖掘機(jī)是裝有一只鏟斗并采用液壓傳動(dòng)進(jìn)行挖掘作業(yè)的機(jī)械。液壓挖掘機(jī)作為一個(gè)有機(jī)整 體，其性能的優(yōu)劣不僅與工作裝置機(jī)械零部件性能有關(guān)，還與液壓系統(tǒng)、 控制系統(tǒng)性能有關(guān) 。回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使挖掘機(jī)上車圍繞中央回轉(zhuǎn)軸作 360度 的回轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)，包括驅(qū)動(dòng)裝置和回轉(zhuǎn)支撐。液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)得合理與否，對(duì)挖掘機(jī)的性能起著決定性的作用。機(jī)體是完成挖掘機(jī)基本動(dòng)作并作為驅(qū)動(dòng)和操縱挖掘機(jī)進(jìn)行工作的荃礎(chǔ)，可以是履帶牽引車輛或輪式牽引車輛。其中長(zhǎng)期作業(yè)條件相似的挖掘機(jī)反鏟裝置大多采用整體鵝頸式動(dòng)臂結(jié)構(gòu)。當(dāng)斗桿油缸伸縮時(shí)，斗桿可繞動(dòng)臂上鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。 液壓挖掘機(jī) 由 柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵，操縱分配閥，將高壓油送給各液壓執(zhí)行元件 (液壓缸或液壓馬達(dá) )驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作。鏟斗裝滿后，鏟斗缸和斗桿缸停動(dòng)并操縱動(dòng)臂缸大腔進(jìn)油，使動(dòng)臂抬起，隨即接通回轉(zhuǎn)馬達(dá)，使工作裝置轉(zhuǎn)到卸載位置，再操縱鏟斗缸或斗桿缸回縮，使鏟斗翻轉(zhuǎn)進(jìn)行卸土。 動(dòng)臂升降 斗桿收放 鏟斗裝卸 4 、平臺(tái)臺(tái)回轉(zhuǎn) 整機(jī)行走 圖 21 液壓挖掘機(jī)的運(yùn)動(dòng)圖 由于液壓挖掘機(jī)的作業(yè)對(duì)象和工作條件變化較大，主機(jī)的工作有兩項(xiàng)特殊要求 :(1)實(shí)現(xiàn)各種主要?jiǎng)幼鲿r(shí)，阻力與作業(yè)速度隨時(shí)變化，因此，要求液壓缸和液壓馬達(dá)的壓力和流量也能相應(yīng)變化 。 一般在平整土 地或切削斜坡時(shí)，需要同時(shí)操縱動(dòng)臂和斗桿，以使斗尖能沿直線運(yùn)動(dòng)，如 圖 22， 23所示。當(dāng)鏟斗和動(dòng)臂復(fù)合動(dòng)作挖掘時(shí)，由于動(dòng)臂僅僅起調(diào)解位置的作用，主要是斗桿進(jìn)行挖掘，因此采用斗桿優(yōu)先合流、雙泵供油，如圖 26b 所示。 挖掘過(guò)程中還有可能碰到石塊、樹(shù)根等堅(jiān)硬障礙物，往往由于挖不動(dòng)而需要 短時(shí)間增大挖掘力，希望液壓系統(tǒng)能暫時(shí)增壓，能提高主壓力閥的 力。 由于滿斗提升時(shí)動(dòng)臂油缸壓力高，導(dǎo)致變量泵流量減小，為了使動(dòng)臂提升和回轉(zhuǎn)、斗桿外放相互配合動(dòng)作，由一個(gè)油泵專門向動(dòng)臂油缸供油，另一個(gè)油泵除了向回轉(zhuǎn)馬達(dá)和斗桿供油外，還有部分油供給動(dòng)臂，如圖 27b所示。此工況是回轉(zhuǎn)馬達(dá)、動(dòng)臂和斗桿復(fù)合動(dòng)作。 圖 28 行走復(fù)合動(dòng)作時(shí)的幾種供油情況 167。挖掘機(jī)在工作過(guò)程中作業(yè)阻力變化大，各種不同的作業(yè)工況要求功率變化大，因此要求對(duì)各個(gè)執(zhí)行元件的調(diào)速性要河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 好。當(dāng)對(duì)各個(gè)執(zhí)行元件進(jìn)行調(diào)速控制時(shí)，系統(tǒng)所需流量大于油泵的輸出流量，此時(shí)必然會(huì)導(dǎo)致一部分流量損失掉。 液壓系統(tǒng)方案擬訂 (1) 在 液壓挖掘機(jī)一個(gè)工作循環(huán)中的四種工況一挖掘工況、滿斗舉升回轉(zhuǎn)工況、 卸載工況和卸載返回工況進(jìn)行詳細(xì) 分析 的基礎(chǔ)上，總結(jié) 每個(gè)工況下各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要復(fù)合動(dòng)作 后提出初步方案 。 已知 1300cDl R mm?? 1 430l mm? 1 2 0 1 3 0 0 3 4 5 . 7 9430dF K N?? ? ? 而這時(shí)斗桿及動(dòng)臂油缸均處于閉鎖狀態(tài)，斗桿油缸閉鎖力gF? 應(yīng)滿足 1m ax 222BBg F l F lF ll?? ?? （ 32） 式中 2l — 斗桿閉鎖力 gF? 對(duì)斗桿與動(dòng)臂鉸點(diǎn)的力臂， m； Bl — max1F 對(duì)斗桿與動(dòng)臂鉸點(diǎn) B 的力臂， m； Bl? — 2F 對(duì)斗桿與動(dòng)臂鉸點(diǎn) B 的力臂， m； 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖 31 鏟斗缸受力分析圖 2F —— 挖掘阻力的法向分力，取2 1 m a x,( 0. 1 ~ 0. 2)F F N? 已知 2 430l mm? 3900Bl mm? 650Bl mm?? 2 1 m a 120 12F F K N K N? ? ? ? 120 3900 12 650 430 430gF K N???? ? ? ? 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 動(dòng)臂油缸閉鎖力 bF? 應(yīng)滿足 323m ax1 l lFl lFF AAb ?? ?? （ 33） 式中 3l —— 動(dòng)臂油缸閉鎖力 dF? 對(duì) 鉸點(diǎn) A 的力臂， m； Al —— max1F 對(duì)動(dòng)臂下鉸點(diǎn) A 的力臂， m； Al? —— 2F 對(duì)鉸點(diǎn) A 的力臂， m。bG KN? 6200 。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 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/Mpa 35 510 116 1632 表 31 各類機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力 初選系統(tǒng)工作壓力為 25MPa ⑵ 缸徑 D 和油塞桿直徑 d 的確定 挖掘機(jī)液壓缸均為單活塞桿液壓缸，其原理圖如下所示 圖 34 液壓缸原理圖 工作壓力 ? ~ ? d/D ~ ~ 表 32 按工作壓力選取 d/D 由 缸受力平衡知 2 2 212()44cmFD P D d P???? ? ? 式中 1P —— 液壓缸工作壓力，初算時(shí)可取系統(tǒng)工作壓力 25pP MPa? ； 2P —— 液壓缸回油腔背壓，有表 2 所示，取 2 1P MPa? ； Dd —— 活塞桿直徑與液壓缸內(nèi)徑之比，按表 3 取 d/D=。當(dāng)單個(gè)換向閥處于中間位置時(shí)，構(gòu)成卸載回路。機(jī)械制動(dòng)一般取 ? ? FB MM ~? ，液壓制動(dòng)可取 ? ? FB MM ~? 。 則 2 5 1 2 6pP MP a? ? ? 參照產(chǎn)品樣本選取額定壓力比系統(tǒng)最高壓力高 10%~30%、額定流量不低于上述計(jì)算結(jié)果的液壓泵，可據(jù)此 選擇泵型號(hào) BYCY 114160 ? 雙聯(lián) 定 量軸向柱塞泵， 額定壓力為 MPa32 ；最大排 量 rmL/160 。 對(duì)吸油管有： mmvQd ????? 圓整取 d=65mm。 液壓油箱的 確定 油箱的容積一般區(qū)泵每分鐘流量的 35 倍，當(dāng)系統(tǒng)采用定量泵時(shí)油箱的容量不能小于泵每分鐘流量的 3 倍。集中式配置主要用于固定的液壓設(shè)備中，如機(jī)床及其自動(dòng)線液壓系統(tǒng)。 （ 2）在閥塊設(shè)計(jì)時(shí)，塊內(nèi)的油路應(yīng)盡量簡(jiǎn)捷，盡量減少深孔、斜孔，閥塊中的孔徑應(yīng) 與通過(guò)的流量相匹配。在各種機(jī)械 設(shè)備上，液壓系統(tǒng)得到了廣泛的使用。參照了機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)上的計(jì)算公式，根據(jù)計(jì)算所得的結(jié)果來(lái)選取各種液壓元件。在此，我忠誠(chéng)的感謝學(xué)校的領(lǐng)導(dǎo)和各位導(dǎo)師 給我的幫助。