【正文】 的功率 23 控制閥的選擇 24 各種控制閥的選擇原則 24 液壓閥選擇注意點(diǎn) 25 液壓閥的選擇 26 蓄能器的選擇 26 管道及管接頭的選擇 26 管道的選擇 26 管接頭 28 油箱設(shè)計(jì)注意要點(diǎn) 28 油箱容量的確定 29 過濾器的確定 29 液壓油及其粘度的確定 30 液壓油的功能 30 選擇原則及選擇 30第6章 液壓系統(tǒng)性能估算 32 系統(tǒng)壓力損失計(jì)算 32 系統(tǒng)效率 33 系統(tǒng)液壓沖擊分析 34結(jié) 論 35致 謝 36參考文獻(xiàn) 37外文文獻(xiàn) 38中文譯文 45 黑龍江東方學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)小型挖掘機(jī)總體設(shè)計(jì)第1章 緒論中國國土面積大，各項(xiàng)建設(shè)事業(yè)正處于蓬勃發(fā)展過程中。隨著國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，液壓挖掘機(jī)的需求量將逐年大幅度增長，其在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的作用將越來越顯著【1】。北京奧運(yùn)會、2010年上海世博會、西部大開發(fā)、南水北調(diào)工程對機(jī)械設(shè)備的需求為挖掘機(jī)生產(chǎn)廠商提供了大量商機(jī)。發(fā)中心不在中國，挖掘機(jī)關(guān)鍵配套零部件也不在中國。機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，如何占領(lǐng)挖掘機(jī)市場，盡快為國內(nèi)市場提供產(chǎn)品質(zhì)量好、可靠性高的液壓挖掘機(jī)已成為當(dāng)務(wù)之急。小型挖掘機(jī)既具有中型挖掘機(jī)的多項(xiàng)功能，又具有運(yùn)輸、能耗、靈活性、適應(yīng)等方面的優(yōu)勢，非常適用于空間狹小的施工場地作業(yè)，而且價格低、質(zhì)量輕、保養(yǎng)維修方便等優(yōu)點(diǎn)，所以在國內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用，市場潛力極其巨大；在技術(shù)水平上，進(jìn)一步改進(jìn)液壓系統(tǒng)，重視采用新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)，加快標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化的發(fā)展速度，注重國內(nèi)液壓件的生產(chǎn)。以下是小型輪式液壓挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)，希望該設(shè)計(jì)過程能為小型輪式液壓挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)工作獻(xiàn)上微薄之力【4】。設(shè)計(jì)步驟： 進(jìn)行挖掘工況分析明確設(shè)計(jì)依據(jù)及參數(shù)擬訂液壓挖掘機(jī)傳動方案及上車體和液壓裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液壓元件選擇計(jì)算和專用件設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)性能估算制圖、編制技術(shù)文件圖21 設(shè)計(jì)步驟 第3章 液壓挖掘機(jī)工況分析及設(shè)計(jì)依據(jù) 挖掘機(jī)的典型作業(yè)流程液壓挖掘機(jī)的主要功能運(yùn)動包括以下幾個動作：動臂升降、斗桿收放、鏟斗裝卸、轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)、整機(jī)行走以及其他輔助工作。由于挖掘機(jī)的作業(yè)對象和工作條件變化較大，主機(jī)的工作有兩項(xiàng)特殊要求：一是實(shí)現(xiàn)各種主要動作是，阻力與作業(yè)速度隨時變化，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；二是充分利用發(fā)動機(jī)功率和縮短作業(yè)循環(huán)時間，工作過程中往往要求有兩個主要動作同時進(jìn)行復(fù)合動作。因此，在此過程中主要是鏟斗和斗桿的復(fù)合動作，必要時，配以動臂動作。（3）卸載：轉(zhuǎn)到卸載位置時，轉(zhuǎn)臺制動，用斗桿液壓缸調(diào)節(jié)卸載半徑，然后鏟斗液壓缸回縮，鏟斗卸載。（4）空斗返回：卸載結(jié)束，轉(zhuǎn)臺反向回轉(zhuǎn)，動臂液壓缸和斗桿液壓缸配合，把空斗放到新的挖掘點(diǎn)，此時是回轉(zhuǎn)和動臂或斗桿的復(fù)合動作。（6）姿態(tài)調(diào)整與保持工況：滿足停放、運(yùn)輸、檢修等需要?！?】 典型挖掘工況（1）鏟斗挖掘工況：有鏟斗油缸單獨(dú)動作進(jìn)行挖掘的工況。 （2）斗桿挖掘工況：由斗桿液壓缸單獨(dú)動作進(jìn)行挖掘的工況，在較堅(jiān)硬的土質(zhì)條件下工作時，為了能夠裝滿鏟斗，中小型液壓挖掘機(jī)在實(shí)際工作中常以斗桿液壓缸進(jìn)行挖掘。當(dāng)單獨(dú)采用鏟斗液壓缸進(jìn)行挖掘時，挖掘軌跡以鏟斗與斗桿的鉸點(diǎn)為中心，鏟斗斗尖所作的圓弧線的長度決定鏟斗液壓缸的行程。當(dāng)單獨(dú)采用斗桿液壓缸進(jìn)行挖掘時，挖掘軌跡以動臂與斗桿的鉸點(diǎn)為中心，鏟斗斗尖所作的圓弧線的長度決定于斗桿液壓缸的行程。在實(shí)際挖掘工作中，往往需要采用各液壓缸的復(fù)合工作。 滿斗舉升回轉(zhuǎn)工況滿斗舉升回轉(zhuǎn)的運(yùn)動約占整個作業(yè)循環(huán)時間的50%～70%，能量消耗占25%～50%，回轉(zhuǎn)液壓回路的發(fā)熱量占液壓系統(tǒng)總發(fā)熱量的30%～50%，因此要求盡可能地縮短轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)時間。動臂抬升和回轉(zhuǎn)馬達(dá)同時動作時，要求二者在速度上匹配，即回轉(zhuǎn)到指定卸載位置時，動臂和鏟斗自動提升到合適的卸載高度。卸載回轉(zhuǎn)角度大，則要求回轉(zhuǎn)速度快些，而動臂的提升速度慢些。在回轉(zhuǎn)和動臂提升的同時，斗桿要外放，有時還需要對鏟斗進(jìn)行調(diào)整。 卸載及空斗返回工況回轉(zhuǎn)至卸載位置時，轉(zhuǎn)臺制動，用斗桿調(diào)節(jié)卸載半徑和卸載高度，用鏟斗油缸卸載。卸載時，主要是斗桿和鏟斗復(fù)合動作，間以動臂動作。此工況是回轉(zhuǎn)馬達(dá)、動臂和斗桿復(fù)合動作。發(fā)動機(jī)在低轉(zhuǎn)速時油泵供油量小，為防止動臂因重力作用迅速下降和動臂油缸產(chǎn)生吸空現(xiàn)象，可采用動臂下降再生補(bǔ)油回路，利用重力將動臂油缸無桿腔的油供至有桿腔。 運(yùn)動和動力特性要求液壓挖掘機(jī)各功能運(yùn)動的動力特性要求和常見復(fù)合運(yùn)動要求，：功能運(yùn)動名稱應(yīng)用工況功率要求變速要求制動及鎮(zhèn)定要求顫抖正轉(zhuǎn)挖掘、姿勢調(diào)整大不大鏟斗反轉(zhuǎn)卸載、姿勢調(diào)整不大不大最好有鎖定斗桿正轉(zhuǎn)挖掘、姿勢調(diào)整大高最好有鎖定斗桿反轉(zhuǎn)姿勢調(diào)整不大較高最好有鎖定動臂舉升舉升、姿態(tài)調(diào)整較大高動臂下降姿態(tài)調(diào)整、輔助作業(yè)一般較高回轉(zhuǎn)運(yùn)動挖掘與卸載轉(zhuǎn)位高高行走運(yùn)動場內(nèi)轉(zhuǎn)位、調(diào)整作業(yè)位置高高表3. 1 各功能運(yùn)動的動力特性要求表3. 2 常見復(fù)合運(yùn)動要求復(fù)合運(yùn)動應(yīng)用工況特點(diǎn)與要求說明顫抖正轉(zhuǎn)+斗桿正轉(zhuǎn)負(fù)荷挖掘功率需求大、變速要求高鏟斗反轉(zhuǎn)+斗桿反轉(zhuǎn)卸載功率需求較小斗桿正轉(zhuǎn)+動臂舉升平整土地要求操作性能好動臂舉升+回轉(zhuǎn)運(yùn)動挖掘與卸載轉(zhuǎn)位功率需求大變速要求高、動力分配可調(diào)動臂下降+回轉(zhuǎn)運(yùn)動返回向挖掘處兩者載荷差別大、速度要求高 設(shè)計(jì)依據(jù) 液壓挖掘機(jī)主要參數(shù)液壓挖掘機(jī)的主要參數(shù)為整機(jī)重量、發(fā)動機(jī)功率和斗容量。壓力和流量是液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)。當(dāng)系統(tǒng)壓力選定后，液壓缸的主要尺寸或馬達(dá)排量即可確定，接著就可根據(jù)液壓缸的速度或液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速確定其流量【5】。在液壓系統(tǒng)功率一定的情況下，若系統(tǒng)壓力選得過低，則液壓元、輔件的尺寸和重量就增加，系統(tǒng)造價也相應(yīng)增加；若系統(tǒng)壓力選得過高，則液壓設(shè)備的重量、尺寸和造價會相應(yīng)降低。本次設(shè)計(jì)時，綜合考慮各因素，液壓系統(tǒng)的壓力上限取20Mp，且液壓油缸兩端的壓力差為16Mp。在整個設(shè)計(jì)過程中，這是相當(dāng)關(guān)鍵的一步，同時也是確定設(shè)計(jì)高度的一步，只有確定了合適的高度，設(shè)計(jì)工作才會有計(jì)劃、有步驟地進(jìn)行，也才能最終走向成功。 液壓挖掘機(jī)傳動方案發(fā)動機(jī)與斜盤式變量柱塞泵相連接，泵將壓力油供給多路閥，泵的流量靠反饋回來的液壓油控制，多路閥通過操作手柄改變先導(dǎo)控制閥的位置進(jìn)行控制，各油缸及馬達(dá)協(xié)調(diào)工作【5】。首先應(yīng)從動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)上考慮，能夠滿足各種工作性能要求；其次，還應(yīng)考慮到優(yōu)化配置，最經(jīng)濟(jì)，同時又最實(shí)用；再者，我個人的想法就是美觀，要從藝術(shù)的角度上去設(shè)計(jì)機(jī)器。這些主要機(jī)構(gòu)經(jīng)常啟動、制動、換向，外負(fù)載變化很大，工作條件惡劣，沖擊和振動多，因此對液壓挖掘機(jī)的工作裝置提出了較高的設(shè)計(jì)要求。（1）幾何尺寸要求液壓挖掘機(jī)工作裝置的幾何尺寸要求滿足一定的作業(yè)范圍和合適的運(yùn)輸尺寸，幾何尺寸之間要求不要干擾。此外，工作裝置的幾何尺寸還必須滿足停放和行走時的整機(jī)穩(wěn)定性要求。要求滿足工作裝置各部分的受力的情況下，保證工作裝置的強(qiáng)度和剛度特性。（4）其它性能要求液壓挖掘機(jī)的工作裝置除了滿足上述基本設(shè)計(jì)要求之外，還需要滿足其它的一般性能要求。對于液壓挖掘機(jī)工作裝置的設(shè)計(jì)，一般應(yīng)考慮以下幾個原則：（1）位置特性：滿足主要工作尺寸及作業(yè)范圍的要求，在設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮與同類機(jī)型相比時的先進(jìn)性，性能與主參數(shù)應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)之規(guī)定。（2）運(yùn)動特性：功率利用情況好，理論工作循環(huán)時間短。（4）結(jié)構(gòu)特性：確定各鉸點(diǎn)布置，結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)盡可能使受力狀態(tài)有利，在保證剛度和強(qiáng)度的前提下，重量越輕越好；工作裝置應(yīng)安全可靠，拆裝維修方便。、發(fā)動機(jī)等安裝位置設(shè)計(jì)（1）駕駛室設(shè)計(jì)駕駛室是司機(jī)的直接操作環(huán)境，駕駛室的結(jié)構(gòu)、以及各操作手柄、按鈕的位置制約著司機(jī)操作水平的正常發(fā)揮，惡劣的操作環(huán)境、噪音影響這司機(jī)的健康。（2）發(fā)動機(jī)、油箱、電氣設(shè)備、控制閥塊等安裝位置設(shè)計(jì)發(fā)動機(jī)、油箱、電氣設(shè)備、控制閥塊等作為挖掘機(jī)的重要組成部分，安裝位置設(shè)計(jì)應(yīng)該遵從三條原則【7】：首先，保證各設(shè)備能正常工作，不能相互影響；其次，保證整機(jī)的重心不發(fā)生偏移；再者，應(yīng)充分利用空間位置，各連接采取就近原則。液壓挖掘機(jī)的動作復(fù)雜，凡要機(jī)構(gòu)經(jīng)常啟動、制動、換向、負(fù)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，因此根據(jù)挖掘機(jī)的工作特點(diǎn)和環(huán)境特點(diǎn)，液壓系統(tǒng)應(yīng)滿足如下要求：（1）要保證挖掘機(jī)動臂、斗桿和鏟斗可以各自單獨(dú)動作，也可以互相配合實(shí)現(xiàn)復(fù)合動作。（3）保證挖掘機(jī)的一切動作可逆，且無級變速。為此，液壓系統(tǒng)應(yīng)做到： （1）有高的傳動效率，以充分發(fā)揮發(fā)動機(jī)的動力性和燃料使用經(jīng)濟(jì)性。 （3）調(diào)協(xié)輕便耐振的冷卻器，減少系統(tǒng)總發(fā)熱量，使主機(jī)持續(xù)工作時液壓油溫不超過80度，或溫升不超過45度。 （5）采用液壓或電液伺服操縱裝置，以便挖掘機(jī)設(shè)置自動控制系統(tǒng)，進(jìn)而提高挖掘機(jī)技術(shù)性能和減輕駕駛員的勞動強(qiáng)度【9】。液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)中基本回路有限壓回路、緩沖回路、卸荷回路、行走回路、反饋回路、操縱回路等。限壓的目的有兩個：一是限制系統(tǒng)的最大壓力，使系統(tǒng)和元件不因過載而損壞，通常用安全閥來實(shí)現(xiàn)；二是根據(jù)工作需要，使系統(tǒng)中某部分壓力保持定值或不超過某值，通常用溢流閥實(shí)現(xiàn)，使系統(tǒng)根據(jù)調(diào)定壓力工作，多余的流量通過此閥流回油箱。液壓沖擊會使整個液壓系統(tǒng)和元件產(chǎn)生振動和噪音，甚至破壞。（3）卸荷回路、行走回路、反饋回路、操作回路卸荷回路用以將系統(tǒng)內(nèi)不參加工作的油液或經(jīng)溢流閥溢流的油液返回油箱。操作回路用以控制各閥的正確位置，使工作裝置完成特定的動作【10】。這主要取決于系統(tǒng)的調(diào)速方式：節(jié)流調(diào)速、容積節(jié)流只能采用開式系統(tǒng)；而容積調(diào)速多采用閉式系統(tǒng)。由于驅(qū)動液壓泵的原動機(jī)有電動機(jī)和內(nèi)燃機(jī)兩種，所以液壓系統(tǒng)的調(diào)速方式也相應(yīng)有減壓調(diào)速和油門調(diào)速兩種方式。油門調(diào)速，就是通過調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)發(fā)動機(jī)油門的大小來改變發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速（即改變液壓泵的轉(zhuǎn)速），從而改變液壓泵的流量，以達(dá)到對執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)速要求，實(shí)質(zhì)上是一種容積調(diào)速。液壓調(diào)速分為節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速和容積節(jié)流調(diào)速三大類。例如，壓力較低、功率較小、負(fù)載變化不大、工作平穩(wěn)性要求不高的場合，宜選用節(jié)流閥調(diào)速回路；功率較小、負(fù)載變化較大、速度平穩(wěn)性要求較高的場合，宜采用調(diào)速閥調(diào)速回路；功率中等，要求溫升小時，可采用容積調(diào)速；即要溫升小又要工作平穩(wěn)性較好時，宜采用容積節(jié)流調(diào)速，本設(shè)計(jì)采用容積節(jié)流調(diào)速。故采用的液壓控制系統(tǒng)有以下特點(diǎn)：（1）先導(dǎo)控制系統(tǒng)，通過先導(dǎo)閥控制先導(dǎo)油液，再由先導(dǎo)油液控制換向閥的主閥芯，達(dá)到控制的目的。（2）負(fù)荷傳感控制系統(tǒng)，負(fù)荷傳感控制系統(tǒng)包括負(fù)荷傳感控制閥和負(fù)荷傳感控制泵，閥控系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是節(jié)流式系統(tǒng)。 首先，這樣做的目的是節(jié)省能源消耗，普通三位六通換向閥無論采用定量泵還是變量泵，總要有一部分油液經(jīng)溢流閥溢掉，浪費(fèi)了能量。其次，流量控制精度高，不受負(fù)荷壓力變化的影響。普通三位六通閥系統(tǒng)用的是并聯(lián)油路，當(dāng)幾個執(zhí)行元件同時動作時，泵輸出的油液首先流向壓力低的執(zhí)行元件，不能同步。（1）要注意防止回路間可能存在的相互干擾，本次設(shè)計(jì)中采用多路閥；（2）提高系統(tǒng)效率，防止系統(tǒng)過熱 。這需要采取相應(yīng)的防止措施。 （4）確保系統(tǒng)安全可靠 ；液壓系統(tǒng)運(yùn)行中的不穩(wěn)定因素是多樣的，例如異常的負(fù)載、停電、外部環(huán)境條件的急劇變化，操作人員的誤操作等，都必須有相應(yīng)的安全回路或措施，確保人身和設(shè)備安全。（5）應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化、通用化元件，這可縮短制造周期便于互換和維修，本次設(shè)計(jì)主要采用力士樂的液壓元件；（6）輔助回路的設(shè)計(jì)【12】。第5章 液壓元件的計(jì)算選擇和專用件設(shè)計(jì)為了方便計(jì)算，作出底盤傳動示意圖：對于后橋驅(qū)動的輪胎式挖掘機(jī)，為整機(jī)重，為附著系數(shù)，一般路面取=，則附著力為：圖51 兩檔減速器 (N)附著力要大于最大牽引力，挖掘機(jī)才能正常行走工作，在這次設(shè)計(jì)中，取后兩輪的 最大牽引力 。根據(jù)所給的橋傳動比i=20,，計(jì)算馬達(dá)的等效扭矩：（Nm）等效排量：（mL/r）。按照其工作職能，屬于執(zhí)行元件。排量是指在沒有泄露的情況下，馬達(dá)每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)所需要的液壓油的體積。根據(jù)已知條件，一檔速度0~9km/h。則相應(yīng)的液壓馬達(dá)的扭矩和排量為：（Nm） (mL/r)馬達(dá)流量是指馬達(dá)在單位時間內(nèi)所需要的液壓油的體積。如果液壓馬達(dá)的排量為q，容積效率為，欲使馬達(dá)以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)，則所需要的理論流量。(mL/min)故根據(jù)上述計(jì)算數(shù)據(jù)，以已確定的液壓馬達(dá)的基本參數(shù)、排量、轉(zhuǎn)拒、轉(zhuǎn)速、工作壓力作為依據(jù)，再從滿足基本參數(shù)的若干中液壓馬達(dá)中挑選轉(zhuǎn)速范圍、滑差特性、總效率、容積效率等符合系統(tǒng)要求，并從占用空間、安裝條件以及在工作機(jī)構(gòu)上的布置等方面綜合考慮后，擇優(yōu)選定【14】。單斗液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)時間約占整個工作循環(huán)時間的5070%，能量消耗約占2540%，回轉(zhuǎn)液壓油路的發(fā)熱量約占液壓系統(tǒng)總發(fā)熱量的3040%。（1）在角加速度和回轉(zhuǎn)力矩不超過允許值得前提條件下，應(yīng)盡可能縮短回轉(zhuǎn)時間。（2）回轉(zhuǎn)時工作裝置的動載系數(shù)不應(yīng)超過允許值。（3）回轉(zhuǎn)能量損失最小。高速馬達(dá)具有體積小，效率高，不需背壓補(bǔ)油，便于設(shè)置小制動器，發(fā)熱和功率損失小，工作可靠，可以與軸向柱塞泵的零件通用等優(yōu)點(diǎn)。 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的參數(shù)選擇（1）轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動慣量 應(yīng)根據(jù)最常用的工作裝置和最常遇到的工況來估算轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動慣量。(2）回轉(zhuǎn)起動力矩和制動力矩回轉(zhuǎn)最大起動力矩和最大制動力矩不應(yīng)超過行走部