【導讀】液壓挖掘機利用液壓元件帶動各種構。狀況，大大提高了工作效率，改善了人的勞動強度。為整個社會的快速發(fā)展作出。隨著技術日漸成熟，國內外一些知名的工程機械制造企業(yè)發(fā)展均比較迅速。救災等方面作出了偉大的貢獻。如汶川大地震發(fā)生后，三一重工派出數十。臺挖掘機日夜兼程趕往災區(qū)用于道路疏通，傷員搶救，以及災后重建工作等。設的不斷發(fā)展，對挖掘機的需求量將逐年大幅度增長。行業(yè)將會有一個很大的發(fā)展，其年產量將會以高于20％的速度增長。由表可見，國內品牌的挖掘機市場占有率迅速提高。另為滿足國民經濟發(fā)展的需要，盡快為國內市場提供產品質量好、進設計或采取應急對策的情況。的液壓系統(tǒng)，必須通過調查研究，明確多方面的要求。增大鏟斗容量，加大功率，提高生產效率。9-駕駛室、10-動臂、11-動臂油缸、12-操縱臺、13-邊齒、14-斗齒、15-鏟斗、16-斗桿油

　　

【正文】 ?????? 每個缸的閉鎖力為：)(2 5 225 0 42, KNFFb b ??? 取工作裝置液壓系統(tǒng)工作壓力位 35Mpa，則可知鏟斗油缸直徑為 )(96 64,3 mmpFbD ??? ???? ? 綜合鏟斗缸、斗桿缸和動 臂缸的受力分析，計算得到三者的油缸直徑分別為mm1231 ?D ； mmD 1742 ? ； mmD 963 ? 。參照《液壓元件手冊》 （機械工業(yè)出版社）圓整后，選取 mm1251 ?D ； mm1802 ?D ； mm1003 ?D 。 各油缸尺寸的確定 由上述求出三缸直徑分別為 mm1251 ?D ； mm1802 ?D ； mm1003 ?D 。 又挖掘機液壓缸均為單活塞桿液壓缸，其原理圖 所示 圖 液壓缸原理圖 畢業(yè)設計 36 第 頁 共 72 頁 表 液壓缸工作壓力與活塞桿直徑關系 工作壓力 ? ~ ? d/D ~ ~ 根據表 6顯然易見取活塞桿直徑與液壓缸內徑之比為 ，即 d/D=。則 )( 1 mm??? ；選標準值為 90mm ）（ 2 ??? ；選標準值為 125mm ）（ 3 ??? ；剛好為標準值 以上選值根據為《液壓元件手冊》表 鏟斗油缸尺寸的計算 根據教材《液壓與氣壓傳動》的第四章可進行設計計算缸壁厚，中、高 壓缸一般用無縫鋼管作缸筒，大多數屬于薄壁筒，即 10/ ??D 時，其最薄處的壁厚用材料力學薄壁圓筒公式計算，即 (58) 式中 ? —— 薄壁筒壁厚； yP —— 試驗壓力； ??? —— 缸筒材料許用應力，無縫鋼管 ? ? MPa110~100?? ； D—— 缸筒內徑 ??? 取 MPa110 ）（ ????? ? 此時 ???D 不滿足薄壁缸條件，故應按中等壁厚計算公式計算 10/ ?? ?D 此時 ? ?? ? CPDPyy ???? ??? (59) ? ??? 2PyD?畢業(yè)設計 37 第 頁 共 72 頁 ? —— 強度系數，對無縫鋼管 1?? ； C —— 用來圓整壁厚。 則 ? ? C??? ??? ? C?? 取 ??? 則缸外徑 mmDD 1 6 52021 2 521 ?????? ?，查《液壓元件手冊》表 252，取 185mm，由挖掘機實際運動軌跡和外型尺 寸知，鏟斗缸工作行程為 mmL 1350? 斗桿油缸尺寸的計算 由上面計算知按中等壁厚計算 : ? ?? ? CPDPyy ??? ??? (510) ? ? C??? ??? ? C?? 圓整取 則 mmDD 24030218021 ?????? ? 查《液壓元件及選用》表 選標準值為 219mm。由挖掘機實際運動軌跡和外型尺寸可得出斗桿缸工作行程mmL 1755? 動臂缸的尺寸計算 由上面計算知按中等壁厚計算 ? ?? ? CPDPyy ??? ??? (511) ? ? C??? ?? 1351 1 1 0 C?? 圓整取 mm16?? 則外徑 mmDD 1 3 21621 0 021 ?????? ? 查《液壓元件手冊》表 252 選取標準值為 150mm。 mm30??畢業(yè)設計 38 第 頁 共 72 頁 根據挖掘機實際運動軌跡和外型尺寸可得出動臂缸工作行程 mmL 1625? 表 液壓缸性能參數 型號 HSGF 名稱 工作 壓力 /MPa 缸徑 /mm 桿徑 /mm 連接 形式 行程 /mm 安裝距離 /mm 緩沖部位 最小 最大 01125 鏟斗缸 35 125 90 兩端耳環(huán)襯套 1350 1762 1850 桿頭緩沖 02180 斗桿缸 35 180 125 兩端耳環(huán)襯套 1755 2320 2445 兩端緩沖 03100 動臂缸 35 100 70 兩端耳環(huán)襯套 1625 2223 2355 有桿腔緩沖 液壓系統(tǒng)圖的擬定 本次設計的挖掘機系統(tǒng)采用了恒壓網絡二次調節(jié)技術， 是較以往的一些液壓系統(tǒng)的一次革新，其實恒壓網絡二次調節(jié)技術在挖掘機上的應用早在 20世紀 80年代初就已經提出來了，但一直未得到較好的發(fā)展和應用。此液壓系統(tǒng)采用單泵供油，配合補油泵和液壓蓄能器就能滿足工作要求，先進之處在于它使用了二次元件 “液壓變壓器”，由于液壓變壓器既可作泵用又可作馬達用，具有工作的“四個象限”。使得工作裝置的重力勢能，制動能等可良好的回收和再利用，又由于執(zhí)行元件的工作壓力和執(zhí)行速度全由液壓變壓器控制，減少了以往一些系統(tǒng)中的節(jié)流損失和溢流損失，（以往的一些液壓系統(tǒng)有明確的調速回路，其回路中設 有節(jié)流閥）。目前挖掘機上使用較多的液壓系統(tǒng)為負載敏感液壓系統(tǒng)，其原理是通過一個反饋壓力來改變主油泵的排量，即負載敏感泵，此時的泵的好壞決定了整個回路的性能。而采用液壓變壓器就可以解決這一弊端，而且各回路可以獨立工作，互不影響。其液壓原理圖如圖 畢業(yè)設計 39 第 頁 共 72 頁 圖 挖掘機恒壓網絡二次調節(jié)液壓系統(tǒng)原理圖 ； ； ； ； 5。二位四通換向閥；； ； ； ； ； 達； ； ； ； ； 16溢流閥； 溫表 。； ； ； ； 。 工作原理摡述：低壓定量葉片泵 2 產生一個低壓油回路，高壓恒壓變量柱塞泵 4 產生一個高壓油回路，泵 2亦可為泵 4 補油，在恒壓油網絡上，各執(zhí)行器能獨立工作，互不影響，其流量和壓力僅由各自回路上的液壓變壓器來控制，避免了節(jié)流損失，減少了系統(tǒng)發(fā)熱量，另外當挖掘機動臂下降時，該回路上的液壓變壓器反轉，將勢能回收到液壓蓄能器 7 中，然后再釋放利用，同理回轉、行走裝置的制動 能亦可進行回收和再利用，大大節(jié)約了系統(tǒng)的功耗。 表 系統(tǒng)元部件一覽表 序號 元件名稱 規(guī)格型號 數量 1 過濾器 RFA800?65 1 2 補油泵 1 畢業(yè)設計 40 第 頁 共 72 頁 序號 元件名稱 規(guī)格型號 數量 3 單向閥 DFF50K1 25 4 主油泵 A7V500 1 5 二位四通電磁閥 24EH10BT 4 6 液壓變壓器 7 7 蓄能器 NXQA10/10L 2 8 二位二通電磁閥 22BH10BT 12 9 緩沖限壓閥 DGMC25ATBT*H10 11 10 液壓缸 HSGF 4 11 回轉馬達 25(YCY)141B 1 12 左行走馬達 XB40 1 13 壓力閥 24Y63BMZ 2 14 三位四通電磁閥 34DG4S4V01 2 15 右行走馬達 XB40 1 16 溢流閥 Y1F*16DA/0 1 17 油溫表 WXG12t 1 18 液位計 YWZ150 1 19 壓力表 YX150 1 20 風 冷馬達 CMA3080 1 21 球閥 CJZQ 1 22 二位三通電磁閥 23D63B 1 各液壓缸和馬達流量的確定 (1) 假設鏟斗液壓缸的伸出速度為 12mm/s，斗桿液壓缸的伸出速度為8mm/s，動臂缸的伸出速度為 5mm/s，則根據公式有： ???? ? 601000 60 2DAQ ????? (512) 鏟斗缸流量 m in/95 1212560 21 LQ ??? ???? ? 畢業(yè)設計 41 第 頁 共 72 頁 斗桿缸流量 m in/112 818060 22 LQ ??? ???? ? 動臂缸流量 m in/50 510060 23 LQ ??? ???? ? 式中 ??液壓缸的容積效率，取 。 (2) 回轉馬達流量計算及選型 平臺回轉啟動力矩一般應小于制動力矩。當回轉 機構僅靠液壓制動時，啟動力矩 0M 小于或等于制動力矩 BM ，可以取 ~10 ?? MMC B 當回轉機構帶附加機械制動時， C最高可達 2 ，一般取 ?C 。對于一定的回轉機構來說，啟動力矩和制動力矩越大，則平臺回轉加速度和減速度也越大，從而可提高回轉速度，縮短回轉時間。但回轉加速度過大會增加動載荷和 沖擊，同時啟動力矩和制動力矩的增大也受地面附著條件的限制。地面附著條件可用地面附著力矩 FM 表示。機械制動一般取 ? ? FB MM ~? ，液壓制動可取? ? FB MM ~? 。 履帶式液壓挖掘機地面附著力矩的計算可以采用下面的簡化公式 (513) 式中 FM —— 地面附著力矩， Nm； m —— 整機質量， t ； ? —— 地面附著系數，平板履帶板取 ?? ，帶筋履帶板取?? 。 則 435 0 0 0 0 .5 2 1FM ? ? ? ? 又 0 . 8 0 . 8 1 3 5 7 2 0 . 9 1 0 8 5 7 6 . 7 2BFM M N m? ? ? ? 0 1 0 8 5 7 6 . 7 2 6 7 8 6 0 . 4 51 . 6BMM N mC? ? ? 由液壓馬達的旋轉到回轉臺的旋轉必須經過減速裝置，設經過四級減速，傳動比 ?????總i 則馬達所受最大力矩 345000 mMF ??畢業(yè)設計 42 第 頁 共 72 頁 m5 221 30 78 60i 00 NMM ??? 總 理論排量 39。0 36522 00 02 0 / 20 /28 10 3mmMq m r m L rp ?? ? ? ??? 查《液壓元件手冊》的表 174 CY141B 系列斜盤式軸向柱塞馬達的技術參數。選出液壓馬達型號為斜盤式軸向柱塞馬達 ? ? BYCY 11425 ? ，排量 rmL/25 ，額定轉速 min/1500r ，最高轉速 2500r/min,