【正文】 MP aPap n )10210( ])10150()10210[( 623 23236 ???? ?????? ? ??太原科技大學 生畢業(yè)設計 (說明書 ) 34 NlEIFildAIiK624392221264)1095()(292014954?????????????????????????，所以用歐拉公式 KF 為液壓缸的穩(wěn)定臨界點 力， kn 為 穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般取 kn =2~4，取 kn =4。 缸筒厚度的驗算 液壓缸的額定壓力 21221 )(D DDp sn ?? ? 液壓挖掘機液壓系統(tǒng) 設計 33 而題目所給 ?? M P ap n Mpa，符合要求。則 )(????? ???? ??太原科技大學 生畢業(yè)設計 (說明書 ) 32 液壓缸的內(nèi)部長度 mml 13001301200 ??? 。 活塞寬度 B 一般取 B=(~)D=90~150mm 取 B=130mm 則： mmC 45)13080(21150 ???? 。 所以液壓缸外徑 mmD 2101 ? 。 根據(jù)題目要求，取 F為 546KN， ? 為 ， P為 35Mpa并代入公式 則 又依據(jù)手冊對其進行圓整，取 D=150mm。液壓缸除做上述調(diào)整工作外，還要檢查各個密封件的漏油情況，以及安裝聯(lián)結(jié)部件的螺栓有無松動等現(xiàn)象，防止意外事故的發(fā)生?？梢杂萌庋叟袆e排氣是否徹底。設計 液壓缸的調(diào)整 1）排氣裝置調(diào)整。其外唇起防塵作用，保持活塞桿表面干凈，內(nèi)唇相當于密封唇口。它具有低摩擦阻力、啟動時無爬行、極低的泄露量和抗磨損等特點。 密封 在液壓缸的前端蓋內(nèi)，有對缸筒有桿側(cè)腔密封的密封件，里面裝有密封件。活塞桿的導向有無導向套、金屬導向套和非金屬導向環(huán)三種結(jié)構(gòu)形式。 常見的活塞結(jié)構(gòu)型式分為整體活塞和分體活塞。本課題選用實心桿。 活塞桿在穩(wěn)定工況下，如果只承受軸向推力或拉力，可以近似用直桿承受拉力載荷的簡單強度計算公式進行計算 ][110~100][4102526?????????????? ?M P aM P adF而無縫鋼管許用應力 所以，滿足要求。 驗算缸筒的爆裂壓力 所以，滿足要求。 1k — 螺紋連接的因數(shù)，均取 。缸體外形長度還要考慮到兩端端蓋的厚度。 缸筒底部厚度計算 缸筒底部為有孔， 厚度 ? 進行近似的計算 mmdD DpD y 48)]([ ??? ?? 隔套長度 C 的確定 為保證最小導向長度 H，必要時可在缸蓋與活塞之間增加一隔套 K 來增加 H 的值。 先暫取 ? /D=,即 )48,(?? 則可按下列公式計算 )(3][ mPDpyy ?? ?? 式中： D為缸筒內(nèi)徑（ m） yp 為缸筒的最高允許壓力（ MPa）， y p ==40MP ][? 為缸筒材料的許用應力（ MPa） ][? = ns? s? 為缸筒材料的屈服強度（ MPa） N為安全系數(shù)，一般取 n=~ 在本題中，缸筒的材料選為 45鋼，其屈服強度為 600MPa,安全系數(shù) n取 ，代入公式 則 由結(jié)果可知在所假設的范圍內(nèi)。 元件的選擇及元件的設計 計算 泵的選擇 根據(jù)各工作裝置的流量情況選擇初定為組合泵 由主泵提供：左行走、動臂及斗桿 第二泵提供：右行走、回轉(zhuǎn)、鏟斗、斗桿及動臂 主泵選擇 力士樂 柱塞泵 A10VSO maxV =140 rml 第二泵選擇 力士樂 柱塞泵 A10VSO maxV =140 rml 輔助泵選擇齒輪泵 CBC20。 三、輔助元件 回路中均設有過載安全閥和單向補油閥。如圖 所 示，為防止超速溜坡現(xiàn)象，設有限速補油回路。 動臂操作位于“下降”位置時，只有單泵供油，即只有 1 倍速。兩限壓閥常閉，當馬達突然停止或轉(zhuǎn)向時，高壓腔的壓力油經(jīng)限壓閥泄回油箱，低壓腔則由單向閥進行補油，從而消除液壓沖擊。根據(jù)調(diào)節(jié)器改變主泵斜盤擺交，就可以改變泵的輸出流量和壓力。工作回路除容積調(diào)速外，尚有節(jié)流調(diào)速和雙泵合流的有級調(diào)速。其工作循環(huán)是：以鏟斗切削土壤，裝滿后提升，回轉(zhuǎn)至卸土位置，卸空后的鏟斗再回到挖掘位置，開始下一次作業(yè)。 太原科技大學 生畢業(yè)設計 (說明書 ) 20 167。同時 ,動臂缸與斗桿缸配合動作 ,使空斗下放到新的挖掘位置。 卸載 — 回轉(zhuǎn)到卸載地點 ,轉(zhuǎn)臺制動。 液壓 挖 掘機的工作過程 ,包括作業(yè)循環(huán)和整機移動兩項主要動作。 液壓挖掘機的液壓系統(tǒng)是由動力元件 (各種液壓泵 ),執(zhí)行元件 (液壓缸 .液壓馬達 ),控制元件 (各種閥 )以及輔助裝置 (冷卻器 .過濾器 )用油管按一定方式連接起來組合而成。 挖掘范圍 E 太原科技大學 生畢業(yè)設計 (說明書 ) 18 圖 44鏟斗挖掘軌跡 ?AB 是動臂油缸進行挖掘，且鏟斗尖、鏟斗與斗桿鉸點、斗桿與動臂鉸點位于同一直線上； ?BC 是斗桿油缸進行挖掘，且動臂位于最低，鏟斗尖、鏟斗與斗桿鉸點、斗桿與動臂鉸點位于同一直線上； ?CD 是動臂油缸全縮，斗桿油缸全伸，鏟斗油缸動作； ?DE 是斗桿油缸全伸，鏟斗尖到動臂與機架鉸點最近，動臂油缸動作； ?EF 是動臂油缸和斗桿油缸全伸，鏟斗油缸動作； ?GF 是動臂和鏟斗油缸全伸斗桿油缸動作； ?AG 是動臂油缸全伸，斗 桿油缸全縮以鏟斗進行挖掘。 鏟斗機構(gòu)的參數(shù)選擇 如圖 43： 液壓挖掘機液壓系統(tǒng) 設計 17 圖 43 在鏟斗連桿機構(gòu)中可取 F、 N、 Q 三點一直線。 如圖 42： DFE 0 E ZL 2maxL 2min 圖 42 取斗桿擺角 1252 ?? 176。 又因： )21(c os 221m i n1 ? ??? ??? ? )21(c os 22121m a x1 ? ???? ??? ? 得： , ?? ?? 符合下列幾何條件： ????? ???? 1,1 即得： ?? Keol （米） ?? ?ll （米） ?5min1 lL ? =（米） min11max1 LL ?? =（米） 這樣，動臂機構(gòu)的全部參數(shù)初步選出。 ZCFVABQ 圖 41 動臂液壓缸全伸與全縮時的力臂比 ~ ?k ，本設計 取 ?? 114 , ?k 45? 基本用于反鏟。 167。 表 31 計算所得的單斗挖掘機機體尺寸和工作尺寸 名 稱 尺寸（米） 名 稱 尺寸（米） 最大挖掘半徑 履帶接地長度 最大挖掘深度 轉(zhuǎn)臺離地高 尾部半徑 履帶長度 最大挖掘高度 履帶 中心距 臂鉸與油缸鉸距 履帶總高 臂鉸離地高 臂鉸離回轉(zhuǎn)中心 最大卸載高度 動臂長度 斗桿長 鏟斗長 kvikvi太原科技大學 生畢業(yè)設計 (說明書 ) 14 4. 工作裝置設計 該挖掘機工作裝置為反鏟裝置，采用如下結(jié)構(gòu)方案： 一、采用整體式彎動臂，動臂油缸下置式。這樣當發(fā)動機在低轉(zhuǎn)速和泵的流量較低時，能防止動臂因重力作用下迅速下降而使動臂缸上腔產(chǎn)生吸空。當操縱動臂下降時，在先導操縱油壓 P 作用下二位二通閥處于相通位置，動臂油缸下腔壓力油通過閥芯鉆孔油道經(jīng)二位二通閥回油，由于閥芯內(nèi)鉆孔油道節(jié)流孔的節(jié)流作用 ，使插裝閥上下腔產(chǎn)生壓差，在壓差作用下克服彈簧力，將插裝閥打開，壓力油從 B 至 A。合流閥合流是通過操縱合流閥實現(xiàn)油泵的合流，合流閥的結(jié)構(gòu)簡單，操縱也很方便。 合流回路 為了提高挖掘機生產(chǎn)效率、縮短作業(yè)循環(huán)時間，要求動臂提升、斗桿收放和鏟斗轉(zhuǎn)動有較快的作業(yè)速度，要求能雙（多）泵合流供油，一般中小型挖掘機動臂液壓缸和斗桿液壓缸均能合流，大型挖掘機的鏟斗液壓缸也要求合流。 液壓挖掘機液壓系統(tǒng) 設計 11 1 行走 2 動臂 .鏟斗 3 前泵 4 行走 5 后泵 6 回轉(zhuǎn) .斗桿 7 先導油壓 圖 25 直走閥油路 Fig. 2 5 turn right valve circuit 此外為了實現(xiàn)工作裝置、行走同時動作時的直線行駛，一般采用直行閥，圖 25 為直行閥工作原理圖。正常工作時換向閥 1 處于右位，壓力油經(jīng)單向閥 4 進入行走馬達 10，同時沿控制油路推動壓力閥 2，使其處于接通位置，行走馬達的回油經(jīng)壓力閥 2 流回油箱。因此應對行走馬達限速和補油，使行走馬達轉(zhuǎn)速控制在允許范圍內(nèi)。如圖 23（ C）所示，為了防止動臂因自重降落速度太快而發(fā)生危險，其液壓缸大腔的油路上安裝由單向閥和節(jié)流閥組成的單向節(jié)流閥。這種節(jié)流方式由 于節(jié)流后進入執(zhí)行元件的油溫較高，增大滲漏的可能性，加以回油無阻尼，速度平穩(wěn)性較差，發(fā)熱量大，效率較低。這種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡單，能夠獲得穩(wěn)定的低速，缺點是功率損失大，效率低，溫升大，系統(tǒng)易發(fā)熱，作業(yè)速度受負載變化的影響較大。 1 換向閥 緩沖閥 單向閥 圖 22 緩沖回路 Fig. 2 2 buffer circuit 上述各回轉(zhuǎn)回路中的緩沖（限壓）閥實際上起了制動作用，換向閥 1 中位時回轉(zhuǎn)馬達兩腔油路截斷，只要油路壓力低于限壓閥 的調(diào)定壓力，回轉(zhuǎn)馬達即被制動，其最大制動力矩由限壓閥決定。 圖 22（ B）是高、低壓油路之間并聯(lián)有緩沖閥，每一緩沖閥的高壓油口與另一緩沖閥的低壓油口相通。 圖 22 (A)中回轉(zhuǎn)馬達兩個油路上各裝有動作靈敏的小型直動式緩沖（限壓）閥 3，正常情況下兩閥關(guān)閉。 緩沖回路 液壓挖掘機滿斗回轉(zhuǎn)時由于上車轉(zhuǎn)動慣量很大，在啟動、制動和突然換向時會引起很大的液壓沖擊，尤其是回轉(zhuǎn)過程中遇到障礙突然停車。維持正常工作，動臂液壓缸雖然處于“不工作狀態(tài)”，但必須具有足夠的閉鎖力來防止活塞桿的伸出或縮回，因此須在動臂液壓缸的進出油路上各裝有限壓閥，當閉鎖壓力大于限壓閥調(diào)定值時，限壓閥打開，液壓挖掘機液壓系統(tǒng) 設計 7 使油液流回油箱。 167。由于動臂下降有重力作用、壓力低、泵的流量大、下降快，要求回轉(zhuǎn)速度快，因此該工況的供油情況通常是一個泵全部流量供回轉(zhuǎn)，另一泵大部分油供動臂，少部分油經(jīng)節(jié)流供斗桿。為了調(diào)整卸載位置，還需動臂配合動作。動臂舉升和臂和鏟斗自動舉升到正確的卸載高度。通常以鏟斗液壓缸或斗桿液壓缸分別進行單獨挖掘，或者兩者配合進行挖掘。 （ 4）由于挖掘機作業(yè)現(xiàn)場塵土多，液壓油容易被污染，因此液壓系統(tǒng)的密封性能要好，液壓元件對油液污染的敏感性要低，整個液壓系統(tǒng)要設置濾油器和防塵裝置。 （ 5）保證挖掘機工作安全可靠，且各執(zhí)行元件（液壓缸、液壓馬達等）有良好的過載保護；回轉(zhuǎn)機構(gòu)和行走裝置有可靠的制動和限速；防止動臂因自重而快速下降和整機超速溜坡。 挖掘機的動作復雜，主要機構(gòu)經(jīng)常啟動、制動、換向，負載變化大，沖擊和振動頻繁，而且野外作業(yè)，溫度和地理位置變化大，因此挖掘機的液壓系統(tǒng)應滿足如下要求 （ 1）要保證挖掘機動臂、斗桿和鏟斗可以各自單獨動作，也可以相互 配合實現(xiàn)復合動作?；剞D(zhuǎn)裝置的功能是將工作裝置和上部轉(zhuǎn)臺向左或向右回轉(zhuǎn)，以便進行挖掘和卸料，完成該動作的液壓元件是回轉(zhuǎn)馬達。 挖掘機液壓系統(tǒng)的基本組成及其基本要求 按照挖掘機工作裝置和各個機構(gòu)的傳動要求，把各種液壓元件用管路有機地連接起來就組成一個挖掘機液壓系統(tǒng)。例如美國林肯貝爾特公司新 C 系列 LS5800 型液壓挖掘機安裝了全自動控制液壓系統(tǒng)，可自動調(diào)節(jié)流量，避免了驅(qū)動功率的浪費，還安裝了 CAPS（計算機輔助功率系統(tǒng)），提高了挖掘機的作業(yè)功率，更好地發(fā)揮液壓系統(tǒng)的功能；日本住友公司生產(chǎn)的 FJ 系列五種新型號挖掘機配有與液壓回路連接的計算機輔助功率控制系統(tǒng)，利用精控模式選擇系統(tǒng)，減少燃油、發(fā)動機功率和液壓功率的消耗，并延長了零部件的使用壽命；德國奧加凱（ Oamp。隨著對挖掘機的工作效率、節(jié)能環(huán)保、操作輕便、安全舒適、可靠耐用等方面性能要求的提高，機電一體化技術(shù)在挖掘機上