【正文】 n)，當(dāng)單活塞桿進(jìn)行差動連接的情況下，活塞向外伸出的速度計算公式:式中－液壓缸在差動聯(lián)接時，活塞的外伸速度，可看成油口液流的速度(m/min)－液壓泵的流量(/s) －活塞桿的面積，它的計算公式方法: 公式里的d－活塞桿直徑(m) 所以=代入數(shù)據(jù)，根據(jù)以上公式初選得：=15mm圖43油口簡圖 Oil mouth diagram 液壓缸工作行程計算 液壓缸的工作行程長度，可以根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)的實際工作情況的最大行程來確定，可以查考表35中的系列尺寸來選擇。缸壁厚度為查三一的液壓缸類型，選用HSG工程用液壓缸壁厚對于那些低壓系統(tǒng)或者是D/的液壓缸，液壓缸要根據(jù)薄壁筒來進(jìn)行計算，公式如下： （44）當(dāng)時，壁厚要按照下面公式來進(jìn)行校核 （45）式中 －液壓缸缸筒厚度－試驗壓力(MPa)，當(dāng)工作壓力P≤16MPa時，=，≥P≥16MPa時，=，在工作壓力P≤，=,在這里應(yīng)取= =24MPa。表44 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列（GB234880）（mm） hydraulic cylinder diameter size（GB234880）（mm）810121620253240506380（90）100（110）125（140）160（180）200（220）250320400500630注:不帶括號請優(yōu)先選擇表45 活塞桿直徑系列（GB234880）（mm） The piston rod diameter series（GB234880） （mm）456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400= F= N = =16MPa =1MPaD取50mm d==35mm d取36mm 液壓缸壁厚和外徑的計算以及校核和活塞桿的校核液壓油缸的選擇方法
確定系統(tǒng)參數(shù)：①需要移動的重量和所需要的力； ②公稱工作壓力和范圍； ③需要行進(jìn)此距離的時間； ④油液介質(zhì)安裝方式：為具體的應(yīng)用場合選擇適當(dāng)?shù)姆绞礁變?nèi)徑和工作壓力：確定缸內(nèi)徑和提供必要的力所需要的系統(tǒng)壓力活塞桿：確定承受縱彎力所需要的最小活塞桿直徑，選擇適當(dāng)?shù)幕钊麠U端和活塞桿端螺紋活塞：密封件類型是否適應(yīng)應(yīng)用場合緩沖：酌情選擇緩沖要求油口：竄則合適的油口 ①是否有能力實現(xiàn)所需速度 ②標(biāo)準(zhǔn)位置是否可以接受活塞桿密封件：選擇密封件以適應(yīng)所選的油液介質(zhì)附件：是否需要活塞桿端附件專用特征：安裝、材料、環(huán)境和油液液壓缸的缸筒壁厚度和活塞桿直徑 d，要是系統(tǒng)的壓力高，就要進(jìn)行校核。） 液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定 （41） （42） 式中 －液壓缸的工作壓力 －液壓缸回油腔的背壓力，根據(jù)表42進(jìn)行估計=1MPa； －活塞桿直徑與液壓缸內(nèi)徑的比，根據(jù)表43進(jìn)行選取=； －工作循環(huán)中的最大外負(fù)載力表42 執(zhí)行元件背壓的估計值 of actuators back pressure系 統(tǒng) 類 型背 壓 (MPa)中、低壓系統(tǒng)0～8MPa簡單和輕載的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)～回油路上帶有調(diào)速閥的調(diào)速系統(tǒng)～回油路上帶背壓閥～帶補油液壓泵的閉式回路中～中高壓系統(tǒng)〉8～16MPa帶補油液壓泵的閉式回路中比中低壓系統(tǒng)高50%～100%高壓系統(tǒng)〉16～32MPa如鍛壓機械等初算時背壓可忽略不計表43 d/D的值 numerical of the d/D根據(jù)機床類型選取 d/D根據(jù)液壓缸工作壓力選取 d/D機床類別d/D工作壓力p/MPad/D珩磨床、磨床及研磨床～≤2～拉、插、刨床＞2～5～鏜、鉆、銑、車床＞5～7～——＞7在液壓缸密封處受到的摩擦力，可以根據(jù)那些常用的液壓缸的機械效率進(jìn)行估值計算。液壓缸的額定的工作壓力要根據(jù)我們選的液壓泵的額定壓力的70%來計算。（確保液壓缸的輸出力?，F(xiàn)取液壓缸速度V=1 液壓缸參數(shù)的確定要做以下工作：1） 要初步選擇液壓缸的工作壓力MPa2） 根據(jù)公式計算出液壓缸的內(nèi)徑D和活塞桿的外徑d3） 對活塞桿的穩(wěn)定性和強度進(jìn)行校核4） 對液壓缸的油口直徑進(jìn)行計算5） 液壓缸的工作行程選擇6） 液壓缸的安裝距選擇7） 最小導(dǎo)向長度的選擇8） 缸體總長度的確定9） 液壓缸強度的計算10）液壓缸穩(wěn)定性的校核 液壓缸工作壓力的確定在液壓缸的工作中，它的壓力大小主要是看液壓設(shè)備的類型來選擇的，要是它們的用途不同，因為工作條件的不同，采用的壓力范圍也是不同的。如果采用橡膠的密封件進(jìn)行密封時，液壓缸的最高速度最好不要超過（2430）m/min 即（）m/s，同時也不要低于6m/min()。如果速度過高的話就會讓里面的密封件的過熱從而發(fā)生磨損現(xiàn)象，這樣的話就可能讓活塞桿、導(dǎo)向套還有缸筒發(fā)生磨損。接地比壓kPa鏟斗挖掘力kN斗桿挖掘力kN最大牽引力kN主泵額定流量L/min1110+11主安全閥壓力MPa21行走系統(tǒng)壓力MPa21回轉(zhuǎn)系統(tǒng)壓力MPa21先導(dǎo)系統(tǒng)壓力MPa油類容量燃油箱容積L65液壓油箱容積L70發(fā)動機機油容量L外形尺寸A總長mm5455B總寬mm1650C總高mm2440D轉(zhuǎn)臺寬度mm1500E底盤總寬mm1635F履帶寬度mm300G輪距mm1721H軌距mm1335I配重離地間隙mm578J最低離地間隙mm350推土鏟（寬/高）mm1650300工作范圍A最大挖掘高度mm5317B最大卸載高度mm3700C最大挖掘深度mm3600D最大垂直挖掘深度mm2580E最大挖掘半徑mm5810F最小回轉(zhuǎn)半徑mm2385推土鏟最大提升高度mm255推土鏟最大掘地深度mm375標(biāo)配動臂長度mm2795斗桿長度mm1600斗容m179。m142/1320排量L主要性能行走速度km/h回轉(zhuǎn)速度r/min爬坡能力176。1動臂油缸；2動臂；3斗桿油缸；4斗桿；5鏟斗油缸；6曲柄；7連桿；8鏟斗圖42工作裝置結(jié)構(gòu)簡圖 Working device structure diagram小型液壓挖掘機經(jīng)下面的結(jié)構(gòu)簡化以后就是一組平面連桿機構(gòu)，其自由度為3，也即挖掘機工作裝置的工作位置是由動臂油缸的長度L斗桿油缸的長度L2和鏟斗油缸的長度L3決定的，當(dāng)LLL3這三個數(shù)值為某一確定的值時，挖掘機工作裝置的幾何位置也就確定了。上述過程一般只是一種理想化的工作過程。之后挖掘機再回轉(zhuǎn)到挖掘位置進(jìn)行循環(huán)挖掘作業(yè)。在進(jìn)行挖掘作業(yè)時，啟動回轉(zhuǎn)馬達(dá)和行走馬達(dá)，通過轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動和履帶的行走使工作裝置達(dá)到需要挖掘的位置，同時對操作桿進(jìn)行操作使動臂油缸的有桿腔進(jìn)油使動臂油缸收縮，在動臂下降到鏟斗接觸挖掘面時，就能開始操作斗桿缸和鏟斗缸，斗桿缸和鏟斗缸由無桿腔進(jìn)油，使油缸伸長，鏟斗就能進(jìn)行挖掘和裝置動作了。斗桿缸的兩端分別連接在動臂和斗桿上，通過斗桿缸的伸縮使得斗桿繞著動臂上的鉸鏈進(jìn)行轉(zhuǎn)動。再根據(jù)這樣的工作條件，在設(shè)計時就要想到到防塵措施；1斗桿油缸；2動臂；3油管；4動臂油缸；5鏟斗；6斗齒；7側(cè)板；8連桿；9曲柄；10鏟斗油缸；11斗桿圖41工作裝置組成圖 The work device of figure圖41為小型挖掘機工作裝置的組成圖和傳動示意圖，其中反鏟工作裝置主要由曲柄連桿鏟斗斗桿1動臂2和相應(yīng)的直線液壓缸4等所組成。以為要是液壓缸環(huán)境和工作的一些條件不一樣，液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和參數(shù)設(shè)計也會隨著發(fā)生變化。像這種液壓缸就可以設(shè)計成單（活塞）桿單作用液壓缸，而且也可以設(shè)計成柱塞缸。做液壓缸設(shè)計的主要目的是為了滿足挖掘機的基本功能。4 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計算 工作裝置構(gòu)成與分析在設(shè)計液壓缸的時候，要對其進(jìn)行全面地研究分析，而且需要收集必要的資料并且加以整理當(dāng)作設(shè)計的依據(jù)。若行走馬達(dá)發(fā)生故障停轉(zhuǎn)時，進(jìn)油側(cè)的油液壓力過高，安全閥9將打開，高壓油經(jīng)過安全閥9流回油箱，實現(xiàn)卸荷。圖37行走限速回路 Walking speed loop當(dāng)換向閥處于左位1時，行走馬達(dá)10順時針轉(zhuǎn)動。為了防止履帶式液壓挖掘機下坡時因自重而加速行走導(dǎo)致溜車和行走馬達(dá)吸空，常在液壓系統(tǒng)中加入行走限速回路，對行走馬達(dá)進(jìn)行限速和補油，如圖所示1—換向閥；3—壓力閥；7—單向閥；動臂缸、斗桿缸和鏟斗缸三個液壓缸的回油路上都有單向節(jié)流閥，可以防止動臂等因自重而下降速度過快而導(dǎo)致危險的發(fā)生。因此，我選擇（b）并聯(lián)緩沖閥式緩沖回路。當(dāng)出現(xiàn)馬達(dá)停轉(zhuǎn)這種情況時，在高壓油路1上的壓力油油壓會升高，壓力油則會打開緩沖閥3流回油箱，實現(xiàn)卸載和消除液壓沖擊；若馬達(dá)反轉(zhuǎn)時，不僅緩沖閥3會卸載和消除液壓沖擊，同時單向閥6打開從油箱吸油對馬達(dá)進(jìn)行補油，而且補油量很大。如下圖所示為幾種比較常見的緩沖回路。當(dāng)挖掘機的上轉(zhuǎn)臺在滿斗情況下回轉(zhuǎn)或者在啟動、突然間換向和制動時會對液壓系統(tǒng)產(chǎn)生很大的液壓沖擊，從而產(chǎn)生振動和噪音，損壞液壓元件。圖34卸荷回路 Unloading loop因此，我選擇穿越換向閥卸荷。在穿越換向閥卸荷回路中，換向閥采用的是帶有過油通路三位六通換向閥，當(dāng)挖掘機不工作時，換向閥處于中位，液壓油液依次經(jīng)過換向閥通路以最低壓力流回油箱，最終實現(xiàn)卸荷。這種回路通常用于高壓的串聯(lián)液壓系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，但受系統(tǒng)沖擊影響大而且操作很不穩(wěn)定。卸荷回路是設(shè)計是為了讓挖掘機在不工作時液壓泵能以最低的功率運行，從而減少發(fā)動機的燃料消耗。1—換向閥；3—溢流閥；4—液壓缸圖33當(dāng)閉鎖壓力大于溢流閥的調(diào)定壓力時，溢流閥2和3就都打開，液壓油流回油箱，從而實現(xiàn)卸荷；換向閥處于右位同理。限壓回路不僅能限制系統(tǒng)壓力，對系統(tǒng)進(jìn)行卸荷，還能保證挖掘機正常工作。溢流閥在調(diào)定系統(tǒng)壓力時，其多余的流量最終通過此閥流回到油箱，因此溢流閥閥口是常開的。限壓的目的有兩個：一，限制系統(tǒng)的最高壓力，避免液壓系統(tǒng)和液壓元件因過載而損壞，通常用安全閥來實現(xiàn)限壓，安全閥設(shè)置在液壓泵出油口附 限壓回路在本文所設(shè)計的小型履帶式挖掘機自然也包含了這些液壓元件所組成的液壓回路。均由液壓泵提供油源，泵出口壓力由溢流閥調(diào)定，各個液壓缸過載閥由液壓缸進(jìn)出油路上的調(diào)壓閥調(diào)定?；赜颓坏膲毫褪强朔T性的阻力，行走因此被制動?；剞D(zhuǎn)過程中，操作手柄回到中位，行走控制閥停止向馬達(dá)供油，但是，由于慣性作用，行走馬達(dá)仍繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，回油腔壓力因此而升高。正反轉(zhuǎn)：回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)由分功率調(diào)節(jié)變量系統(tǒng)中一個液壓泵供油，由手動換向閥7控制旋轉(zhuǎn)方向。液壓系統(tǒng)是由基本回路組成的一個有機整體，主要包括限壓回路、卸荷回路、緩沖回路、節(jié)流調(diào)速回路和節(jié)流限速回路、行走限速回路和鎖緊回路等。下圖是挖掘機的液壓系統(tǒng)簡圖，其中包括了原始動力源，動力源，控制元件，執(zhí)行元件。轉(zhuǎn)彎－同直線行走有相同的原理，只要讓傳動軸轉(zhuǎn)速不一致，其自然也就向兩邊偏轉(zhuǎn)了。4，回位－就是等卸完土之后，回到原來的工作地方，準(zhǔn)備進(jìn)行1到4的循環(huán)。2，滿斗回轉(zhuǎn)－等鏟斗裝滿土之后，動臂提起來，這個時候回轉(zhuǎn)馬達(dá)工作，挖掘機轉(zhuǎn)向。5)通過采用液壓和電液操縱裝置，用于挖掘機進(jìn)行設(shè)置自動控制系統(tǒng)，這樣就可以大大的提高挖掘機的技術(shù)操作性，也可以降低駕駛員的勞動強度，提高工作效率。4)挖掘機基本上都是在一些塵土比較多的地方工作，這就出現(xiàn)了一個問題，灰塵長期對液壓油還有液壓元件進(jìn)行污染，時間久了，就會使挖掘機的性能降低，其使用壽命也會大大受到影響，因此，者就對液壓系統(tǒng)有了很高的密封要求。2)挖掘機在工作的時候，會造成很大的沖擊或者是振動，這樣的話就必須要確保液壓系統(tǒng)中的各個液壓元件都要有很好的抗震效果。大部分挖掘機的液壓系統(tǒng)都會有如下幾點要求限制：： 1)為了提高挖掘機燃料的使用效率，必須保證挖掘機的傳動系統(tǒng)要非常的合理，這樣才可以提高其傳動效率。3)由于挖掘機的工作地點一般都是不平坦的地帶，因此在對其進(jìn)行驅(qū)動的時候，最好能將其左右兩邊的履帶傳動軸給區(qū)分開來，這樣的話就能使其移動更加方便、靈活，也能適應(yīng)各種復(fù)雜地形。2)為了使挖掘機具備較高的生產(chǎn)效率，必須將挖掘機那些工作裝置的運動和挖掘機轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)運動給區(qū)分開來。然后駕駛員通過控制那些手柄，腳踏―→先導(dǎo)閥―→工作閥進(jìn)而實現(xiàn)了我們要的一些動作，在這個系統(tǒng)，為了不讓它的壓力過大，我們會設(shè)置一些像限壓閥，安全