【正文】 =1055 ㎜ S液壓缸的安裝尺寸（查設計手冊得到） （ 6） 活塞寬度： 查表得 B=（ ~） D =(24~40)㎜ 此時選取活塞桿的寬度 B = 35 ㎜ 式中 D 為液壓缸缸筒的內徑 (7) 最小導向長度 當 S=10D 時， 查設計手冊，得最小導向距離 H≥ 50 ㎜ (7) 缸筒壁厚： 因為缸筒材料選用無縫鋼管 45＃ ，所以 б b=800MPa, n安全系數(shù)，一般取 n=5 該材料的許用應力計算為： 沈陽理工大學學士學位論文 23 [б ]=б b/n =800/5 =160MPa 由壁厚計算公式 所以查標準壁厚表，取φ = ㎜ (8) 缸筒外頸 De=D+2φ =57 ㎜ 因為液壓缸的缸筒是無縫鋼管，因此加工內部要留出（ 5~10）㎜的加工余量 （ 9） 斗桿缸的流量計算：（設計要求每缸伸縮速度 Vmax=6000 ㎜ /min） 當活塞桿前進時： Q= πD2V/4 = L/min 缸筒、活塞桿強度校核 （ 1） 已知尺寸參數(shù)如下： 缸筒內徑 D=40 ㎜ , 活塞桿直徑 d= 28 ㎜， 行程 S=400 ㎜， 缸筒內壁厚 φ = ㎜， 有效計算長度 L=1055 ㎜ 沈陽理工大學學士學位論文 24 (2) 活塞桿應力校核： б = PgD2/ d2 （ Pg 為油缸最大閉鎖壓力） = 活塞桿的材質采用 45＃ 調質處理，查表得該材料的強度極限 [б b] = 800MPa ， 所以該材料的許用應力為： [б ] = б b/n =800/5 =160MPa (n 為安全系數(shù)，一般 n=5) 由此可見， б [б ] ，應力狀況滿足要求。 = ㎜ ， 上式中 P為系統(tǒng)最高壓力 P = 30MPa， 所以 φ 1 ≤ φ，該缸筒強度滿足要求。 鏟斗缸的尺寸設計 鏟斗缸各部件尺寸確定 (1) 根據(jù)鏟斗缸的最大外負載，可以設計計算鏟斗缸的結構尺寸： 沈陽理工大學學士學位論文 14 當推力驅動工作負載時： F=Wmax=π/4[D2（ P－ P0）＋ d2P0]η 由此可求出 缸筒內徑為： 其中 Wmax=43200 N， P 為系統(tǒng)最高壓力 P=30MPa 因為上式中系統(tǒng)背壓，所以取 P0為 1MPa， 取速比ψ =2， η為機械效率，取 η=， 將各值代入上式中，得 D=44 ㎜， 根據(jù)查表 GB/T2348— 1993，得到 D=50 ㎜ (2) 活塞桿的直徑為： 所以直徑 d= ㎜ , 查表 GB/T23481993 規(guī)定的活塞桿尺寸圓整為 d=36 ㎜ (3) 最大工作行程為： 當 ψ =2 時，行程 S=10D=500 ㎜， 根據(jù)國家標準 GB/T1980 規(guī)定的液壓缸行程系列圓整到 S=500 ㎜ (4) 活塞有效計算長度 液壓缸的安裝尺寸，可查設計手冊得： 沈陽理工大學學士學位論文 15 安裝尺寸 =L1＋ S =280+500 =780 ㎜ 當液壓缸的活塞桿全部滲出來時，有效計算長度為： L=L1+2S =280+500+500 =1280 ㎜ S液壓缸的安裝尺寸（查設計手冊得到） （ 5） 活塞寬度： 查表得 B=（ ~） D =(30~50)㎜ 此時選取活塞桿的寬度 B=40 ㎜ 式中 D 為液壓缸缸筒的內徑 (6) 最小導向長度 當 S=10D 時， 查設計手冊，得最小導向距離 H≥ 50 ㎜ (7) 缸筒壁厚： 因為缸筒材料選用無縫鋼管 45＃ ，所以 б b=800MPa, 沈陽理工大學學士學位論文 16 n安全系數(shù)，一般取 n=5 該材料的許用應力計算為： [б ]=б b/n =800/5 =160MPa 由壁厚計算公式 所以查標準壁厚表，取φ =9㎜ (8) 缸筒外頸 De=D+2φ =68 ㎜ 因為液壓缸的缸筒是無縫鋼管，因此加工內部要留出（ 5~10）㎜的加工余量 （ 9） 鏟斗缸的流量計算：（設計要求每缸伸縮速度 Vmax=6000 ㎜ /min） 當活塞桿前進時： Q= πD2V/4 = L/min 當活塞桿后退時： Q= π(D2－ d2)V/4 沈陽理工大學學士學位論文 17 = L/min (10) 鏟斗缸運動時間計算： a. 鏟斗油缸全伸 最短時間 T1計算： T1 = πD2S/ 4Q = (秒 ) b. 鏟斗油缸全縮最短時間 T2計算： T2 = π（ D2－ d2） S/4Q = (秒 ) 缸筒、活塞桿強度校核 （ 1） 已知尺寸參數(shù)如下： 缸筒內徑 D=50 ㎜ , 活塞桿直徑 d= 36 ㎜， 行程 S=500 ㎜， 缸 筒內壁厚 φ = 9 ㎜， 有效計算長度 L=1280 ㎜ (2) 活塞桿應力校核： б = PgD2/ d2 （ Pg 為油缸最大閉鎖壓力） = 活塞桿的材質采用 45＃ 調質處理，查表得該材料的強度極限 [б b] = 800MPa ， 所以該材料的許用應力為： [б ] = б b/n =800/5 =160MPa (n 為安全系數(shù)，一般 n=5) 由此可見， б [б ] ，應力狀況滿足要求。端蓋式直接導向型的導向套材料用灰鑄鐵、球墨鑄鐵、氧化鑄鐵等。安裝活塞的軸肩端面 與活塞桿軸線的垂直度公差不大于 ㎜ /10㎜； II 活塞桿外圓粗糙度值 Ra 值一般為 — ，活塞桿表面需進行鍍鉻處理，鍍層厚為 — ㎜，并進行拋光和磨削加工。 活塞桿技術要求如下 ： I 其圓柱度和圓度公差大于直徑公差的一半。 ④ 活塞桿：一般用中碳鋼（如 45 鋼、 40Cr 等），調質處理 241— 286HB。 ③ 活塞：活塞材料用高強度鑄鐵 HT200— HT300 或球墨鑄鐵。 沈陽理工大學學士學位論文 13 II 有足夠的剛度，能承受活塞側向力和安裝的反作用力而不致產生彎曲。 ② 缸筒：缸筒毛坯材料可選用 25鋼， 35 鋼， 45鋼等，普遍采用退火的冷拔或熱軋無縫鋼管，對于工作溫度低于 50度的液壓缸缸筒，必須用 35鋼、 45 鋼，且要調質處理 ，對于較厚壁的毛坯仍用鑄鐵或鍛件。缸蓋常用 35 鋼、 45鋼的鍛件或鑄造毛坯。 當工作壓力 P≤ 10MPa 時，也使用 HT20— HT HT25— HT4等鑄鐵。近來又由于社會的發(fā)展，市場條件的變化，社會對全液壓小型、微型挖掘機又有了新的需求， 其生產制造也日益蓬勃發(fā)展。由于系統(tǒng)在僅由單泵供油的情況下，通過壓力補償同時控制多個具有不同負載壓力的執(zhí)行器，因而可以僅通過改變各操作閥的操作量來調整各執(zhí)行器的速度，使控制速度不隨負載壓力而變。液壓挖掘機多用途工作裝置是國際挖掘機的一個發(fā)展方向。只要泵的輸出流量足夠，就可以避免低負載過快、高負載停止的現(xiàn)象。作為挖掘機液壓系統(tǒng)關鍵元件之一的多路閥，除了要滿足對動臂、斗桿、鏟斗三組液壓缸以及回轉，左、右行走馬達等六個執(zhí)行元件進行換向、單動、復合動作，雙泵合流供油控制以及對元件的過載保護等功能外，當今液壓挖掘機對多路閥還提出了向主泵提供流量控制信號，節(jié)能、行駛與作業(yè)復合動作，主安全閥兩級壓力控制等多種功能的要 求。 工作裝置是液壓挖掘機的主要組成部分之一，是直接完成挖掘任務的裝置。挖掘機智能化研究可以帶動其他工程機械機電一體化的發(fā)展，自主開發(fā)研制智能化節(jié)能挖掘機也必將獲得更多的市場份額。巨大的挖掘機市場和國產產品技術落后，國外先進技術產品不斷引進、充斥國內市場的現(xiàn)狀，己經(jīng)引起國家有關部門的高度重視，因此必須對挖掘機進行細致深入地分析研究。不少用戶為了追求高效率的作業(yè)以保證工期的按時完成，投入更多的資金來購買進口挖掘機或者跟國產新挖掘機價格相當?shù)ぷ骺煽啃匀匀惠^高的國外二手挖掘機。但 2021 年最突出的工程機械進口設備是二手挖掘機。據(jù)統(tǒng)計 2021 年國內主要企業(yè)挖掘機銷量增長 66%，市場需求增幅高達 172%，國內需求量已經(jīng)超過 6 萬臺 。液壓技術給挖掘機帶來了一個飛躍，計算機控 制技術給挖掘機插上高科技的翅膀。液壓元件的技術進步和高質量、高水平的專業(yè)化生產，國內外高等院 校和科研院所的深入研究，挖掘機主機廠的產品研發(fā)及不斷更新?lián)Q代，使挖掘機的液壓系統(tǒng)及其控制技術水平不斷提高。自從德國研制的第一臺液壓挖掘機誕生以來，液壓技術被證明是挖掘機最適合的傳動方式。液壓技術是挖掘機動力技術的基礎，極大地促進了挖掘機的發(fā)展 。由于動臂下降有重力作用，壓力低、變量泵流量大、下降快，要求回轉速度快，為防止動臂因重力作用迅速下降、動臂油缸產生吸空現(xiàn)象，可采用動臂下降再生補油，利用重力將動臂缸無桿腔的油供至有桿腔。 空斗返回工況 卸載結束，轉臺反向回轉，同時動臂缸和斗桿缸相互配合動作，把空斗放到新的挖掘點。為了調整卸荷位置，還要有動臂液壓缸的配合。在回轉舉升時除了動臂舉升外，斗桿要同時外放，有時還需對鏟斗進行調整，此時是回轉、動臂、斗桿和鏟斗進行復合動作。動臂舉升和回轉同時動作時，兩者要求在速度上匹配，要求回轉到指定卸載位置時，動臂和鏟斗自動舉升到正確的卸載高度。 滿斗舉升工況 滿斗舉升回轉的運動時間約占整個作業(yè)循環(huán)時間的 50%— 70%。鏟斗單獨挖掘時，也有采用雙泵合流 (特別是大型挖掘機 )。因此，在挖掘過程中主要是鏟斗和斗桿有復合動作，必要時配以動臂動作。挖掘機工作時一個完整的挖掘過程主要包括 :挖掘一滿斗舉升一卸載一空斗返回。 小型挖掘機液壓系統(tǒng)工作裝置工況分析 挖掘機的工作裝置主要由動臂、動臂油缸、斗桿、斗桿油缸、鏟斗、鏟斗油缸、擺動桿和連桿等組成。 （ 3）設置輕便耐振的冷卻器，減少系統(tǒng)總發(fā)熱量，使主機持續(xù)工作時的液 壓油溫不超過 80℃，或溫升不超過 45℃。 為此，液壓系統(tǒng)應做到： （ 1）有高的傳動效率，以充分發(fā)揮發(fā)動機的動力性和燃料使用經(jīng)濟性。 （ 3）履帶式挖掘機的左、右履帶分別驅動，使挖掘機行走方便、轉向靈活，并且可就 地轉向，以提高挖掘機的靈活性。 挖掘機的動作復雜，主要機構經(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)應滿足如沈陽理工大學學士學位論文 7 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。行走裝置的作用是支撐挖掘機的整機質量并完成行走任務，多采用履帶式和輪胎式機構，所用的液壓元件主要是行走 馬達。回轉裝置的功能是將工作裝置和上部轉臺向左或向右回轉，以便進行挖掘和卸料，完成該動作的液壓元件是回轉馬達。按照不同的功能可將挖掘機液壓系統(tǒng)分為三個基本部分：工作裝置系統(tǒng)，回轉系統(tǒng)、行走系統(tǒng)。 挖掘機液壓系統(tǒng)概述 按照挖掘機工作裝置和各個機構的傳動要求，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)。中國小型挖掘機市場上人們好像又看到了中國制造的“曙光”，正在奪回和擴大國產小挖市場。中國的小挖市場 (指機重