履帶式挖掘機液壓系統(tǒng)優(yōu)化設計【7張CAD圖紙+畢業(yè)論文】

履帶式挖掘機液壓系統(tǒng)優(yōu)化設計52頁 15000字數(shù)+論文說明書+任務書+7張CAD圖紙【詳情如下】任務書.doc履帶式挖掘機液壓系統(tǒng)優(yōu)化設計論文.doc活塞桿.dwg液壓系統(tǒng)原理圖串聯(lián).dwg液壓系統(tǒng)原理圖并聯(lián).dwg液壓系統(tǒng)裝配圖.dwg液壓缸裝配圖.dwg缸底.dwg缸蓋.dwg小型液壓挖掘機液壓系統(tǒng)優(yōu)化設計目   錄前言8摘要9第一章  文獻綜述101.1 畢業(yè)設計課題名稱101.2 畢業(yè)設計內容要求101.3 液壓挖掘機的發(fā)展前景10第二章  明確設計要求，確定基本方案 122.1液壓系統(tǒng)設計參數(shù)122.2液壓挖掘機大致結構122.3 對液壓系統(tǒng)的要求122.4 確定液壓執(zhí)行元件的形式132.5 擬定液壓執(zhí)行元件運動控制回路 132.6 液壓源系統(tǒng)15第三章 繪制液壓系統(tǒng)原理圖。確定基本方案173.1 主機功能結構173.2 液壓系統(tǒng)工作原理17第四章 確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)214.1初選系統(tǒng)工作壓力214.2液壓缸的流量214.3液壓缸的功率214.4 計算液壓缸的主要結構尺寸22第五章  液壓缸的設計255.1 選擇液壓缸的類型和安裝方式255.2 液壓缸性能的參數(shù)計算255.3 液壓缸結構參數(shù)設計275.4 液壓缸的聯(lián)接計算32第六章  液壓泵和油箱的選擇416.1液壓泵的選擇416.2 液壓油箱的計算42第七章  液壓系統(tǒng)性能驗算437.1.液壓系統(tǒng)壓力損失437.2.液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升計算45第八章  設計液壓裝置，編制技術文件478.1 液壓裝置總體布局478.2 液壓閥的配置形式478.3 通道塊設計478.4 繪制正式工作圖，編寫技術文件48后記49附錄50參考文獻56謝辭57前    言液壓技術與現(xiàn)代社會中人們的日常生活、工農業(yè)生產、科學研究活動產生著日益密切的關系，已成為現(xiàn)代機械設備和裝置中的技術構成、現(xiàn)代控制工程的基本技術要素和工業(yè)及國防自動化的重要手段，并在國民經濟各行業(yè)以及幾乎所有技術領域中廣泛應用，應用液壓技術的程度已成為衡量一個國家工業(yè)化水平的標志。所以正確合理的設計與使用液壓系統(tǒng)，對于提高各類液壓機械及裝置的工作品質和技術經濟性能具有重要意義。由于液壓技術的飛速發(fā)展，我們工作小組在周明老師的指導下選擇了小型液壓挖掘機液壓系統(tǒng)優(yōu)化做課題，目的是通過此次設計對液壓技術有更全面。更深刻的了解，以適應社會日益發(fā)展的需求。本次畢業(yè)設計是對小型液壓挖掘機液壓系統(tǒng)優(yōu)化，其中涵蓋了液壓系統(tǒng)的總體設計、液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的設計及校核、液壓缸、液壓馬達的選擇、液壓元件的選擇、液壓系統(tǒng)的性能驗算、液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)的確定等等。此次設計在組員的共同努力下圓滿完成，達到了預期的效果。為我們以后的工作提供了很好的實踐機會。限于水平和經驗局限，設計說明書中難免存在錯漏之處，懇請老師、同學給予批評、指正。          小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計摘要   此次設計的是斗容為0.1 履帶式全液壓小型單斗挖掘機，它是雙泵定量系統(tǒng)，采用多路換向閥的并聯(lián)油路、專用手動換向閥的合流方式。本次設計主要內容是液壓系統(tǒng)的優(yōu)化和液壓缸的設計。為了適用小型路面的維護，我們增加了沖擊器起碎石作用；為了提高生產率設置了合流措施；此次設計還設計了限速措施，防止重力超速。小型挖掘機具有結構緊湊、挖掘力大、傳動平穩(wěn)、操作簡便以及容易實現(xiàn)自動控制等優(yōu)點。關鍵字  小型挖掘機  液壓缸  液壓馬達  液壓泵   優(yōu)化  校核 Abstract   This design is the Big Dipper to be around 0.1  tracked hydraulic excavator small-fighting, which is double-pump quantitative system, the introduction of the multi-route Change direction valve Oil line parallel connection, the Central Change direction valve dedicated manual mode. This is the main content of hydraulic system design optimization. For the application of small-scale road maintenance, we have increased the impact on a gravel; To enhance productivity for the Convergence; This design also designed speed measures to prevent gravity speeding. Small excavator with tight structure, digging power, the transmission smooth, easy to operate and achieve automatic control of advantages.Key words   Small excavator    Hydraulic tanks     Hydraulic motors    Hydraulic PumpOptimization       Degree 第一章  文獻綜述   1.1  畢業(yè)設計課題名稱畢業(yè)設計課題：小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化液壓系統(tǒng)優(yōu)化設計部分。1.2  畢業(yè)設計內容要求1.2.1     適用于小型路面維護的液壓挖掘機雙泵液壓系統(tǒng)的設計。1.2.2     液壓系統(tǒng)元件的選型1.2.3     液壓系統(tǒng)管路設計1.2.4     液壓系統(tǒng)的能量損失及優(yōu)化1.2.5     基本參數(shù)：斗容0.1 、碎石沖擊功150J/次 、流量28L/min、機重約10 N、成本約人民幣10萬元左右。1.2.6     圖紙數(shù)量折合標準圖紙不少于四張A1圖紙，計算機繪圖的圖紙不少于5張；論文格式和內容符合學院的統(tǒng)一格式和規(guī)范要求。1.3  液壓挖掘機的發(fā)展前景隨著小型挖掘機市場的慢慢興起，國內生產小型挖掘機的企業(yè)逐年增多，產量也在不斷增加。目前國內挖掘機行業(yè)處在一個快速發(fā)展的時期，近3年銷量以每年50以上的速度增長，目前挖掘機行業(yè)已經成為國內工程機械行業(yè)內市場總量最大的行業(yè)之一。近幾年來，隨著我國經濟的快速發(fā)展，小型挖掘機市場也逐漸升溫，為業(yè)內人士普遍看好。從2005年國家制定經濟發(fā)展目標來看，我國正處在道路交通、能源水利、城市建設等各方面基礎建設的高峰期，但前些年大量投入使用的高速公路等基礎設施，正越來越多地進入維護保養(yǎng)期，同時城市建設也由“大拆大建”逐漸向“精雕細刻”轉變，因此小型化的土方工程施工會越來越多。業(yè)內有關專家分析認為，發(fā)展小型工程機械有三大優(yōu)勢：首先小型設備的研制開發(fā)是在大型工程機械設備的技術基礎上進行的，開發(fā)人員可以總結大型工程機械施工應用中的優(yōu)點，對于大型施工機械表現(xiàn)出的不足給予了針對性的改進。其次小型設備能夠最大限度滿足施工方案及特種作業(yè)的需求，并具備環(huán)保（低排放、低噪音）、靈活、安全的特性。此外勞動力成本的逐步上升，推動了工程機械化程度的快速提高，小型機械代替人工在節(jié)約成本的同時，能夠增強施工的安全性、可靠性，并且比人工更高效，這也為小型設備的使用和規(guī)?；l(fā)展創(chuàng)造了條件。目前，國內小型工程機械市場還存在種種困難和不足，尚未形成有較強市場影響力的小型設備品牌。因此，在工程機械市場普遍走低的今天，小型工程機械未來的發(fā)展前景是值得相關企業(yè)關注的。雖然目前我國小型挖掘機的市場保有量及銷量所占比例甚微，但有一個不爭的事實，我國的小型挖掘機市場業(yè)已呈迅速啟動之勢。在我國，8噸以下的小型挖掘機越來越顯示出巨大的市場潛力，預計今年國內小型挖掘機的年產量將達到5000臺左右。如果把未來幾年內小、微型挖掘機市場需求量與大中型挖掘機按0.5:1的液壓系統(tǒng)總體布局有集中式、分散式。    集中式機構是將整個設備液壓系統(tǒng)的油源、控制閥部分獨立設置于主機之外或安裝在地下，組成液壓站。如冷軋機、鍛壓機、電弧爐等有強烈熱源和煙塵污染的冶金設備，一般都是采用集中供油方式。    分散式機構是把液壓系統(tǒng)中液壓泵、控制調節(jié)裝置分別按裝在設備上適當?shù)牡胤?。機床、工程機械等可移動式設備一般都采用這種結構。8.2、 液壓閥的配置形式a.板式配置  板式配置是把板式液壓元件用螺釘固定在平板上，板上鉆有與閥口對應的孔，通過管接頭聯(lián)接油管而將各閥按系統(tǒng)圖所示的關系接通。這種配置可根據(jù)需要靈活改變回路形式。液壓實驗臺等普通采用這種配置。    b.集中式配置  目前液壓系統(tǒng)大多數(shù)都采用集成形式。它是將液壓閥件安裝在通道塊上，通道塊一方面起安裝底板作用，另一方面起內部油路作用。這種配置結構緊湊、安裝方便。8.3、 通道塊設計a.塊體結構  通道塊的材料一般為鑄鐵或鍛鋼，低壓固定設備可用鑄鐵，高壓強振場合要用鍛鋼?？祗w加工成正方體或長方體。對于較簡單的液壓系統(tǒng)，其閥件較少，可安裝在一個通道塊上。如果液壓系統(tǒng)復雜，控制閥較多，就要采用多個通道塊疊積的形式。相互疊積的通道塊，上下面一般為疊積接合面，鉆有公共壓力油孔P，公用回油孔o，泄漏油孔l和四個用以疊積緊固的螺栓孔。P孔，液壓泵輸出的壓力油經調壓后進入公用壓力油孔P，作為供給各單元回路壓力油的公用油源。O孔，各單元回路的回油均通到公用回油孔o，流回到油箱。l孔，各液壓閥的泄露油，統(tǒng)一通過公用泄漏油孔流回油箱。通道塊的其余四個表面，一般后面接通液壓執(zhí)行元件的油箱，另三個面用以安裝液壓閥。塊體內部按系統(tǒng)圖的要求，鉆有溝通各閥的孔道。b.通道塊結構尺寸的確定  外形尺寸要滿足閥件的安裝，孔道布置及其他工藝要求而定。為減少工藝孔，縮短孔道長度，閥的安裝位置要仔細考慮，使相通油孔盡量在同一水平面或是同一豎直面上。對于復雜的液壓系統(tǒng)，需要多個通道塊疊積時，一定要保證三個公用油孔的坐標相同，使之疊積起來后形成三個主通道。各通油孔的內徑要滿足允許流速的要求，具體參照前面介紹確定孔徑。一般來說，與閥直接相通的孔徑應等于所裝閥的油孔通徑。油孔之間的壁厚 不能太小，一方面防止使用過程中，由于油的壓力而擊穿，另一方面避免加工時，因油孔的偏斜而誤通。對于中低壓系統(tǒng)， 不得小于5mm 。高壓系統(tǒng)應更大些。8.4、 繪制正式工作圖，編寫技術文件    液壓系統(tǒng)完全確定后，要正規(guī)地繪出液壓系統(tǒng)圖。除用元件圖形符號表示的原理圖外，還包括動作循環(huán)圖表和元件的規(guī)格型號表。圖中個元件一般按系統(tǒng)停止位置表示，如特殊需要，也可以按某時刻運動狀態(tài)畫出，但要加以說明。    裝配圖包括泵站裝配圖，管路布置圖，操縱機構裝配圖，電氣系統(tǒng)圖等。    技術文件包括設計任務書、設計說明書和設備的使用、維護說明書等。  裝配圖是液壓系統(tǒng)安裝的依據(jù)，所以是一張安裝施工圖。它表示一切液壓元件和輔助裝置的實際位置，緊固方法，油管的彎接，各種管接頭和密封裝置的形式和結構尺寸等。在繪制裝配圖時，應認真考慮安裝，使用，調整和維修等方面的方便。譬如，布置各液壓元件時應盡量將相關的液壓元件放在一起，一減少管路的長度，經常調整和維修的液壓元件，譬如溢流閥，壓力表開關，濾油器等，應布置在易于操作的地方。應盡量減少油管的彎曲次數(shù)和管接頭的數(shù)量。較長的管路，要用管夾固定。液壓系統(tǒng)油管的配置要引起足夠的重視。應盡量減少管路的阻力，使安裝維修方便，整齊美觀。后  記畢業(yè)設計是大學生活中最后也是最重要的一環(huán)，它促使我們將大學四年所學的理論知識鞏固加深并適當提高。本次我們設計的是小型液壓挖掘機的液壓系統(tǒng)優(yōu)化，它培養(yǎng)我們綜合運用所學課程理論與生產實際知識，進行機械設計與液壓系統(tǒng)的實際訓練，從而培養(yǎng)和提高我們獨立工作能力，使我們鞏固與擴充相關課程實際中所學的知識，經驗，進一步強化機械設計與液壓系統(tǒng)設計的方法和步驟，使理論與實踐有機結合。通過對小型液壓挖掘機的設計或研究，使我具有擔任機械設計及液壓系統(tǒng)設計工作的初步能力。在此次設計中遇到很多問題，由于能力有限，參考資料不多，在老師和同學的幫助下對問題逐一分析并解決。通過解決問題使我對知識有了更深的了解和認識。無可厚非，此次設計對我自身的綜合能力與素質是很大的提高，為即將走向工作崗位打下了堅實的基礎。相信隨著液壓技術的發(fā)展日益廣泛，這次液壓系統(tǒng)優(yōu)化設計使自己更加合理地設計和使用液壓系統(tǒng)，更加適應祖國發(fā)展的需要。參 考 文 獻1  成大先  機械設計手冊單行本- 液壓傳動  北京：化學工業(yè)出版社  2004，1 2  張利平  液壓傳動系統(tǒng)及設計            北京：化學工業(yè)出版社  2005，63  王之煦、許杏根   簡明機械設計手冊     北京：機械工業(yè)出版社  1997，94  賈銘新  液壓傳動與控制（第二版）      北京：國防工業(yè)出版社  20015  朱龍跟  簡明機械零件設計手冊          北京：機械工業(yè)出版社  19976  劉鴻文  材料力學（第三版）上冊        北京：高等教育出版社  1992，97  劉鴻文  材料力學（第三版）下冊        北京：高等教育出版社  1992，98  鄧星鐘  機電傳動控制                  武漢：華中科技大學出版社  20019  周良德  畫法幾何及機械制圖            長沙：湖南科技出版社  199710  廖念刊  互換性與測試技術基礎第二版   北京：中國計量出版社  1995，511  孫玉安  液壓技術在工程中的應用       南京：江蘇科學技術出版社  198612  康博創(chuàng)作室  AuCAD2000 使用大全       北京：清華大學出版社  1999，613  單斗液壓挖掘機（第二版）          天津：中國建筑工業(yè)出版社  1986，1214  王先逵   機械制造工藝學              北京： 機械工業(yè)出版社   1995，11 畢業(yè)論文（設計）任務書 論文（設計）題目： 小型液壓挖掘機液壓系統(tǒng)優(yōu)化設計 學 號： 學生姓名： 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 指導教師姓名： 系主任： 一、主要內容及基本要求 1 適用于小型路面維護的液壓挖掘機，鏟斗可替換成碎石機用。 2 液壓系統(tǒng)有足夠可靠性。 3 動臂、斗桿和鏟斗既要能單獨工作，又要保證同時工作互相不干擾。 4 行走的左右履帶的液壓馬達要能單獨驅動，以保證同步運行和靈活地原地轉彎。 5 各裝置的液壓缸和液壓馬達要有良好的過載措施。 6 為保證液壓油的清潔度，必須設置可靠，高效能濾油裝置。 7 成本控制在 10 萬元左右。 二、重點研究的問題 單斗液壓挖掘機系統(tǒng)的優(yōu)化 三、進度安排 序號 各階段完成的內容 完成時間 1 查閱資料、調研 1 2 開題報告、制訂設計方案 3 3 實驗（設計） 5 4 分析、調試等 5 寫出初稿 10 6 修改，寫出第二稿 12 7 寫出正式稿 14 8 答辯 2006 年 6 月 四、應收集的資料及主要參考文獻 1 成大先 機械設計手冊單行本 北京：化學工業(yè)出版社 2004，1 2 張利平 液壓傳動系統(tǒng)及設計 北京：化學工業(yè)出版社 2005，6 3 王之煦、許杏銀 簡明機械設計 北京：機械工業(yè)出版社 1997，9 4 賈銘新 液壓傳動與控制（第二版） 北京：國防工業(yè)出版社 2001 5 朱龍跟 簡明機械零件設計手冊 北京：機械工業(yè)出版社 1997 6 孫玉安 液壓技術在工程中的應用 南京：江蘇科學技術出版社 1986 7 單斗液壓挖掘機（第二版） 天津 ：中國建筑工業(yè)出版社 1986， 12 畢業(yè) 論文（設計）鑒定意見 學 號： 學生姓名 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設計說明書） 57 頁 圖 表 7 張 論文（設計）題目： 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 內容提要：本次設計主要是對小型液壓挖掘機的液壓系統(tǒng)進行優(yōu)化設計。包括了液壓缸 的設計，液壓 泵、液壓馬達的選擇，系統(tǒng)的驗算等等。 我們選擇可靠的、耐沖擊、抗污染能力強的液壓元件。盡量減少系統(tǒng)發(fā)熱，必須設 置冷卻器。為了保證部分器件獨立工作又不互相影響以提高生產率， 設置了合流措施。 挖掘機履帶需要在很多復雜的地形上面同步運行和靈活的轉彎，我們選擇合適的履帶液 壓馬達來單獨驅動。工作裝置液壓缸和行走液壓馬達回路為防止重力超速，采取了限速 措施。為保證液壓油的清潔度，必須設置可靠，高效能濾油裝置。 在設計中，我們此次工作小組團結合作，克服困難圓滿的完成了此次設計。 指導教師評語 指導教師姓名（職稱）： 年 月 日 答辯簡要情況及評語 答辯小組組長： 年 月 日 答辯委員會意見 答辯委員會主任： 年 月 日 湘潭大學畢業(yè)論文（設計）評閱表 學號 姓名 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設計）題 目： 小型液壓挖掘機液壓系統(tǒng)的優(yōu)化設計 評價項目 評 價 內 容 選 題 現(xiàn)學科、專業(yè)特點和教學計劃的基本要求，達到綜合訓練的目的； 量是否適當。 能 力 合歸納資料的能力； 究方法和手段的運用能力； 論文質量 述是否充分，結構是否嚴 謹合理；實驗是否正確，設計、計算、分析處理是否科學；技術用語是否準確，符號是否統(tǒng)一，圖表是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范； 無觀點提煉，綜合概括能力如何； 無創(chuàng)新之處。 工作量 工作量是否飽滿，含論文篇幅、圖紙等是否達到規(guī)定要求。 綜 合 評 價 評閱人姓名（職稱）： 年 月 日 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 1小型液壓挖掘機 液壓 系統(tǒng)優(yōu)化設計 目 錄 前言 8 摘要 9 第一章 文獻綜述 10 業(yè)設計課題名稱 10 業(yè)設計內容要求 10 壓挖掘機的發(fā)展前景 10 第 二 章 明確設計要求，確定基本方案 12 壓系統(tǒng)設計參數(shù) 12 壓挖掘機大致結構 12 液壓系統(tǒng)的要求 12 定液壓執(zhí)行元件的形式 13 定液壓執(zhí)行元件運動控制回路 13 壓源系統(tǒng) 15 第 三 章 繪制液壓系統(tǒng)原理圖。確定基本方案 17 機 功能結構 17 壓系統(tǒng)工作原理 17 第 四 章 確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) 21 選系統(tǒng)工作壓力 21 壓缸的流量 21 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 壓缸的功率 21 算液壓缸的主要結構尺寸 22 第 五 章 液壓缸的設計 25 擇液壓缸的類型和安裝方式 25 壓缸性能的參數(shù)計算 25 壓缸結構參數(shù)設計 27 壓缸的聯(lián)接計算 32 第 六 章 液壓泵和油箱的選擇 41 壓泵的選擇 41 壓 油箱的計算 42 第 七 章 液壓系統(tǒng)性能驗算 43 43 45 第八章 設計液壓裝置，編制技術文件 47 壓裝置總體布局 47 壓閥的配置形式 47 道塊設計 47 制正式工作圖，編寫技術文件 48 后記 49 附錄 50 參考文獻 56 謝辭 57 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 3前 言 液壓技術與現(xiàn)代社會中人們的日常生活、工農業(yè)生產、科學研究活動產生著日益密切的關系，已成為現(xiàn)代機械設備和裝置中的技術構成、現(xiàn)代控制工程的基本技術要素和工業(yè) 及國防自動化的重要手段，并在國民經濟各行業(yè)以及幾乎所有技術領域中廣泛應用，應用液壓技術的程度已成為衡量一個國家工業(yè)化水平的標志。 所以正確合理的設計與使用液壓系統(tǒng)，對于提高各類液壓機械及裝置的工作品質和技術經濟性能具有重要意義。 由于液壓技術的飛速發(fā)展，我們工作小組在周明老師的指導下選擇了小型液壓挖掘機液壓系統(tǒng)優(yōu)化做課題，目的是通過此次設計對液壓技術 有更全面。更深刻的了解，以適應社會日益發(fā)展的需求。 本次畢業(yè)設計是對小型液壓挖掘機液壓系統(tǒng)優(yōu)化 ，其中涵蓋了液壓系統(tǒng)的總體設計 、液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的設計及校核、液 壓缸、液壓馬達的選擇、 液壓元件的選擇 、 液壓系統(tǒng)的性能驗算、液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)的確定等等。 此次設計在組員的共同努力下圓滿完成，達到了預期的效果。為我們以后的工作提供了很好的實踐機會。 限于水平和經驗局限， 設計說明書中難免存在錯漏之處，懇請老師、同學給予批評、指正。 2006年 6月 陳壁 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 4小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 摘要 此次 設計的是斗容為 m 履帶式 全液壓小型單斗挖掘機，它是雙泵定量系統(tǒng)，采用多路換向閥的并聯(lián)油路、專用手動換向閥的合流方式。本次設計主要內容是液壓系統(tǒng)的 優(yōu)化和液壓缸的設計。 為了適用小型路面的維護，我們增加了沖擊器起碎石作用 ；為了提高生產率設置了合流措施 ； 此次設計還設計了限速措施，防止重力超速。小型挖掘機具有結構緊湊、挖掘力大、傳動平 穩(wěn)、操作簡便以及容易實現(xiàn)自動控制等優(yōu)點 。 關鍵字 小型 挖掘機 液壓缸 液壓馬達 液壓泵 優(yōu)化 校核 is to be m is of il is of of we on a To to to of 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 5第一章 文獻綜述 畢業(yè)設計課題名稱 畢業(yè)設計課題：小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化液壓系統(tǒng)優(yōu)化設計部分 。 畢業(yè)設計 內容要求 適用于小型路面維護的液壓挖掘機雙泵 液壓系統(tǒng)的設計。 液壓系統(tǒng)元件的選型 液壓系統(tǒng)管路設計 液壓系統(tǒng)的能量損失及優(yōu)化 基本參數(shù)：斗容 m 、碎石沖擊功 150J/次 、流量 28L/重約 104 N、成本約人民幣 10萬元左右。 圖紙數(shù)量折合標準圖紙不少于四張 算機繪圖的圖紙不少于 5張；論文格式和內容符合學院的統(tǒng)一格式和規(guī)范要求 。 液壓 挖掘機的發(fā)展前景 隨著小型挖掘機市場的慢慢興起，國內生產小型挖掘機的企業(yè)逐年增多，產量也在不斷增加。目前國內挖掘機行業(yè)處在一個快速發(fā)展的時期，近 3 年銷量以每年 50以上的速度增長，目前挖掘機行業(yè)已經成為國內工程機械行業(yè)內市場總量最大的行業(yè)之一。 近幾年來，隨著我國經濟的快速發(fā)展，小型挖掘機市場也逐漸升溫，為業(yè)內人士普遍看好。從 2005年國家制定經濟發(fā)展目標來看，我國正處在道路交通、能源水利、城市建設等各方面基礎建設的高峰期，但前些年大量投入使用的高速公路等基礎設施，正越來越多地進入維護保養(yǎng)期，同時城市 建設也由 “ 大拆大建 ” 逐漸向 “ 精雕細刻 ” 轉變，因此小型化的土方工程施工會越來越多。 業(yè)內有關專家分析認為，發(fā)展小型工程機械有三大優(yōu)勢：首先小型設備的研制開發(fā)是在大型工程機械設備的技術基礎上進行的，開發(fā)人員可以總結大型工程機械施工應用中的優(yōu)點，對于大型施工機械表現(xiàn)出的不足給予了針對性的改進。其次小型設備能夠最大限度滿足施工方案及特種作業(yè)的需求，并具備環(huán)保（低排放、低噪音）、靈活、安全的特性。此外勞動力成本的逐步上升，推動了工程機械化程度的快速提高，小型機械代替人工在節(jié)約成本的同時，能夠增強施工的安全性、可 靠性，并且比人工更高效，這也為小型設備的使用和規(guī)?；l(fā)展創(chuàng)造了條件。 目前，國內小型工程機械市場還存在種種困難和不足，尚未形成有較強市場影響力的小型設備品牌。因此，在工程機械市場普遍走低的今天，小型工程機械未來的發(fā)展前景是值得相關企業(yè)關注的。雖然目前我國小型挖掘機的市場保有量及銷量所占比例甚微，但有一個不爭的事實，我國的小型挖掘機市場業(yè)已呈迅速啟動之勢。在我國， 8噸以下的小型挖掘機越來越顯示出巨大的市場潛力，預計今年國內小型挖掘機的年產量將達到5000臺左右。如果把未來幾年內小、微型挖掘機市場需求量與 大中型挖掘機按 的 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 6比值計算，小型挖掘機的市場的容量足以令人振奮。 從我國小型、多功能挖掘裝載機從無到有的發(fā)展歷史看，大量的工程機械生產廠家在發(fā)展過程中積累了豐富的經驗和較為成熟的生產技術，均會在今后幾年看上這塊潛在的市場，預計新產品、新技術將不斷出現(xiàn)，產品質量也將迅速提高，這將會導致多功能挖掘裝載機市場的激烈競爭。 有關專家指出，由于我國的挖掘裝載機起步晚，不論在產品品種、性能參數(shù)以及使用可靠性、售后服務等方面，與國外相比均存在著相當大的差距。因此，其發(fā)展趨勢是引進國外的先進技術，開發(fā)高 質量、多功能、多品種、多規(guī)格的系列產品，加強基礎元件、部件的生產，尤其是提高液壓元件的質量，以達到在滿足產品可靠性的前提下，降低產品成本，并提高產品的售后服務水平。 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 7第二章 明確設計要求，確定基本方案 壓系統(tǒng)設計參數(shù) 斗容 石 沖擊功 150J/次 流量 28L/重 約 10000 N 成本 約人民幣 10萬元 壓挖掘機大致結構 單斗液壓挖掘機主要由工作裝置（包括動臂、斗杠和鏟斗）、回轉機構和行走機 構組成。工作裝置由三個液壓缸分別驅動動臂、斗桿和鏟斗的運動。回轉機構由一個液壓馬達通過減速裝置，使小齒輪和大齒輪嚙合傳動，以便使上車和小車相對轉動。履帶式液壓挖掘機其行走機構是通過兩個液壓馬達來驅動的，無支腿裝置。 圖 2斗液壓挖掘機結構示意圖 1- 鏟斗 2- 鏟斗液壓缸 3- 動臂 4- 斗桿液壓缸 5- 斗桿 6- 動臂液壓缸 7- 行走結構 8- 回轉結構 對液壓系統(tǒng)的要求 適用于小型 路面 維護的液壓挖掘機，鏟斗可替換成碎石機用。 液壓系統(tǒng)有足夠可靠性。要選擇可靠、耐沖擊、抗污染能力強的液壓元件。 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 8要盡量減少系統(tǒng)發(fā)熱，主機連續(xù)工作油溫一般不超過 80度。因挖掘機油箱不能太大，所以要設置油冷卻器。 動臂、斗桿和鏟斗既要能單獨工作，又要保證同時動作互相不干擾?；剞D和工作裝置既可保證單獨工作，又要同時工作，以提高生產率 。為提高動臂和斗桿的作業(yè)速度，可設置合流措施。因挖掘機作業(yè)時不行走，行走時不作業(yè)。所以，行走機構和工作機構無需保證同時工作。 行走的左 右 履 帶的液壓馬達要能單獨驅動，以保證同步運行和靈活地原地轉彎。 各裝置的液壓缸和馬達要良好的過載措施。工作裝置液壓缸 行走液壓馬達回路為防止 重力超速，需限速措施，如液壓缸可用單向節(jié)流閥，液壓馬達可用限速閥 。 為保證液壓油的清潔度，必須設置可靠，高效能濾油裝置，這是確保液壓元件正常、可靠工作必不可少的措施。 成本控制在 10萬元左右 定液壓執(zhí)行元件的形式 液壓缸 實現(xiàn)直線往返運動，要求當系統(tǒng)不工作時鎖緊 。 液壓馬達 完成回轉運動，馬達不工作時鎖緊。 行走馬達 左、右馬達均可獨立工作實現(xiàn)直線前進、倒退、左轉彎和右轉彎。 根據(jù)設計要求選用下表執(zhí)行元件 表 1執(zhí)行元件的初步選擇 名稱 特點 適用場合 單活塞桿液壓缸 有效工作面積大、雙向不對稱 往返不對稱的直線運動，差動可實現(xiàn)快進， 返速度相等 擺線齒輪馬達 體積小、輸出扭矩大 低速、小功率、大扭矩的回 轉運動 定液壓執(zhí)行元件運動控制回路 回轉機構的 確定 回轉機構為 360 度旋轉運動，采用低速，大扭矩的擺線齒輪馬達驅動，由多路換向閥控制旋轉方向和停止，液控單向閥鎖緊。 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 9圖 2 工作機構的確定 工作機構為單純的直線往復運動，動臂缸、斗桿缸、鏟斗缸均采用 單活塞雙作用液壓缸直接驅動，由換向閥控制運動方向。 圖 2 行走機構的確定 行走的左右履帶的液壓馬達各自由齒輪 馬達驅動，由多路換向閥控制前進，后退和停止，速度控制通過流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來調節(jié)速度（限制速度）， 2個益流閥 緩沖。 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 10圖 2 采用 2個液壓單向閥的鎖緊系統(tǒng)鎖緊精度高，部分采用單向閥鎖緊系統(tǒng)。 圖 2 2 液壓源的選擇 設置可靠，高效能濾油裝置以保證液壓油的清潔度。 液壓源系統(tǒng) 本設計液壓系統(tǒng)的工作 介質完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調速系 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 11統(tǒng)采用定量泵供油，液壓泵的供油量大于系統(tǒng)的供油量，多余的油經溢流閥流回油箱，溢流閥同時起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。 對在工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需要油量相差較大的情況，本設計采用多泵供油。 油液繁榮凈化裝置是液壓源中不可 缺少的。在泵的入口裝有粗過濾器，為防止系統(tǒng)中雜質流回油箱， 在回油路上設置了過濾器。根據(jù)液壓設備所處環(huán)境對油溫的要求，考慮在回油路上設置了 冷卻器冷卻的需要。 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 12第三 章 繪制液壓系統(tǒng)圖 液壓系統(tǒng)工作原理 機功能結構 單斗液壓挖掘機是一種自行式土方工程機械 。鏟斗、斗桿和動臂統(tǒng)稱為工作結構 分別由各自的液壓缸驅動并由泵 1 分管；回轉機構和行走機構和各自的液壓馬達驅動，整個機器的動力由電動機提供。 壓系統(tǒng)工作原理 本設計產品為 m 履帶式全液壓單斗挖掘機液壓原理系統(tǒng)，采用雙泵供油，多路換向的并聯(lián)油路。 圖 3聯(lián)方案 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 13圖 3此方案為多缸串聯(lián)系統(tǒng)，泵 1通過換向閥分管鏟斗缸、鏟土缸、左行走馬達和回轉馬達，特點是油泵利用率高，整機工作效率高，泵 2負載較平均，但存在下列缺點： （ 1）每個回路在同一時間內最好只使一個缸操作。 （ 2）所有換向閥都要適應油泵的輸油量要求，型號加大。 （ 3）串聯(lián)的換向閥越多，阻力越大。 （ 4）換向閥在換向時容易引起沖擊。 （ 5）多路閥組中假如前一個閥不工作時，其出油口為高 壓油不符合閥高壓進油低壓出油的原則。 綜合考慮此設計我們采用并聯(lián)方案。 泵 1 通過換向閥組分管鏟斗缸、動臂缸、推土缸和挖土缸 現(xiàn)具體說明 如下： 推動手柄使二位三通換向閥 7左端接通控制油路，閥 7的左位機能起作用。同時也推動手柄使三位六通換向閥 10上端接通控制油路，閥 10的上位機能起作用，將主油路溝通。 進油路線 泵 1 二位三通閥 7 左位 單向閥 9 三位六通換向閥 10 上位 復合液控單向閥 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 1416 鏟斗液壓缸 22右腔 此時鏟斗液壓缸的右腔壓力逐漸增大，推動活塞向左運動。 回油路線 鏟斗液壓缸 22左腔 復合液控單向閥 16 三位六通換向閥 10上位 過濾器 2 油箱 動手柄使二位三通換向閥 7 左端接通控制油路，閥 7 的左位機能起作用。同時也推動手柄使三位六通換向閥 10下端接通控制油路，閥 10的下位機能起作用，將主油路溝通。 進油路線 泵 1 二位三通閥 7 左位 單向閥 9 三位六通換向閥 10 下位 復合液控單向閥16 鏟斗液壓缸 22左腔 此時鏟斗液壓缸的左腔壓力逐漸增大，推動活塞向右運動。 回油路線 鏟斗液壓缸 22右腔 復合液控單向閥 16 三位六通換向閥 10下位 過濾器 2 油箱 動手柄使二位三通換向閥 7 左端接通控制油路，閥 7 的左位機能起作用。同時也推動手柄使三位六通換向 閥 10中端接通控制油路，閥 10的中位機能起作用，將主油路溝通。 進油路線 泵 1 二位三通閥 7左位 過濾器 2 油箱 同理泵 1 通過三位六通閥 11、 12、 13 分別控制斗桿液壓缸 21、動臂液壓缸 20、推土液壓缸 23， 也有三種情況 。 此系列的最大工作壓力由溢流閥 4確定，閥 18、閥 19組成液壓鎖防止液壓缸在停止運動時因外力的作用發(fā)生位移或竄動。 單向閥 9也起鎖緊作用，溢流閥 8起調壓和保 護作用，當系統(tǒng)壓力過大時，液壓油沖開溢流 8的彈簧裝置直接流回油箱。 泵 2 通過另一組多路換向閥分管行走馬達和回轉馬達 現(xiàn)具體說明如下： 推動手柄使二位三通換向閥 6右端接通控制油路，閥 6的右位機能起作用。同時也推動手柄使三位六通換向閥 31上端接通控制油路，閥 31的上位機能起作用，將主油路溝通。 進油路線 泵 2 二位三通閥 6右位 單向閥 25 三位六通換向閥 31上位 復合液控單向閥26 回轉馬達 34左腔 回油路線 回轉馬達 34 右腔 復合液控單向閥 26 三位六通換向閥 31 上位 過濾器 1 油箱 推動手柄 使二位三通換向閥 6右端接通控制油路，閥 6的右位機能起作用。同時也推動手柄使三位六通換向閥 31下端接通控制油路，閥 31的下位機能起作用，將主油路溝通。 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 15進油路線 泵 2 二位三通閥 6右位 單向閥 25 三位六通換向閥 31下位 復合液控單向閥26 回轉馬達 34右腔 回油路線 回轉馬達 34 左腔 復合液控單向閥 26 三位六通換向閥 31 下位 過濾器 1 油箱 動手柄使二位三通換向閥 6 右端接通控制油路，閥 6 的右位機能起作用。同時也推動手柄使三位六通換向閥 31中端接通控制油路，閥 31的中位機能起作用，將主油路溝通。 進油路線 泵 2 二位三通閥 6右位 過濾器 1 油箱 同理泵 2 通過三位六通閥 35、 36 分別控制左行走馬達 35、右行走馬達 36，也有三種情況。此系列的最大工作壓力由溢流閥 3 確定，閥 18、閥 19組成液壓鎖防止回轉馬達在停止運動時因外力的作用發(fā)生位移或竄動。單向閥 25也起鎖緊作用，溢流閥 24起調壓和保護作用，當系統(tǒng)壓力過大時，液壓油沖開溢流 24的彈簧裝置直接流回油箱。溢流閥 27、溢流閥 28、溢流閥 29、溢流閥 30起調壓和保護作用，當系統(tǒng)壓 力過大時，液壓油沖開溢流的彈簧裝置經三位六通換向閥直接流回油箱。 另外過濾器 1、 2使油液過濾，壓力表顯示壓力值， 當挖掘時遇到堅硬的土壤或石塊時，油路經二位三通換向閥 6、二位三通換向閥 7進入 沖擊器 并將其擊碎同時 起防止沖擊，緩沖液壓系統(tǒng)壓力作用。 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 16第四 章 確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) 液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)是壓力、流量和功率。通常，首先選擇系統(tǒng)的設計壓力，并按最大外負載和選定的設計壓力計算執(zhí)行器的主要幾何參數(shù)，然后根據(jù)對執(zhí)行器的速度要求，確定其流量。壓力和流量一確 定，即可確定其功率。 選系統(tǒng)工作壓力 壓力的選擇要根據(jù)載荷大小和設備類型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經濟條件及元件供應情況等的限制。在載荷一定的情況下，工作壓力底，勢必要加大執(zhí)行元件的結構尺寸，反之壓力選得太高，對泵、缸、閥等元件的材質、密封、制造精度也要求很高，必然要提高設備成本。一般來說，對與固定的尺寸不太受限的設備，壓力可以選低一些，行走機構重載設備壓力要選得高一些。 由于本設計是小型路面挖掘、碎石兩用機，機重約 1噸 ,工作時沖擊器功率也不大，小型挖掘機在工程機械中常選取中壓壓力 (10 20考慮到最好采用國家系列標準值“公稱壓力及流量系列” (16824所以初選定系統(tǒng)工作壓力為 10 計算液壓缸的流量 (4 A 液壓缸的有效工作面積 2m V 活塞與缸體的相對速度 a. 鏟斗缸、推土缸 代入數(shù)據(jù)得 V 取 Q = = =l 算液壓缸的功率 液壓 缸所做的功為 W=率則為 N= =V= 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 17N=Q （ 4 a. 鏟斗缸，推土缸 =310 表 2 液壓執(zhí)行元件實際工作壓力 工況 執(zhí)行元件名稱 載荷 背壓力 流量 L/作壓力率 挖掘 鏟斗缸 0 掘 推土缸 0 算液壓缸的主要結構尺寸 算液壓缸的主要結構尺寸 圖 4211 W (4的回油壓力的忽略不計 2P 1A - 無桿腔活塞有效作用面積 2m 2A - 有桿腔活塞 有效 作用 面積 2m 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 181P - 液壓缸工作腔壓力 P - 液壓缸回油腔壓力 其值根據(jù)回路的具體情況而定回油路較短，且直接回油箱可忽略不計 D 活塞直徑 m d - 活塞桿直徑 m - 液壓缸的機械效率 此系統(tǒng)為 3液壓缸、氣壓缸的缸筒內徑尺寸系列 / 40 125 （ 280） 10 50 （ 140） 320 12 63 160 （ 360） 16 80 （ 180） 400 20 （ 90） 200 （ 450） 25 100 （ 220） 500 32 （ 110） 250 注：括號內數(shù)值為非優(yōu)先選用者 鏟斗缸、推土缸的內徑 D 代入數(shù)據(jù) 21 4 (4得 D=表 3 得 D=80 計算液壓缸的主要結構尺寸 d 1 (4d 塞桿直徑 D 液壓缸內徑 - 速比 由表 4 得 表 4 公稱壓力 /于等于 10 20 大于 20 2 2 鏟斗缸、推土缸的活塞桿直徑 d 代入數(shù)據(jù)得 80212 d d=56.5 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 19查表 5得 d=56 5 液壓缸、氣 壓缸的活塞桿外徑尺寸系列 / 18 45 110 280 5 20 50 125 320 6 22 56 140 360 8 25 63 160 10 28 70 180 12 32 80 200 14 36 90 220 16 40 100 250 擇液壓馬達 1 回轉液壓馬達 根據(jù)排量 630 輸出力矩 900 選用 排量 額定壓力 最高壓力 額定轉速 最高轉速 工作油溫 630 1618170 /r 210r/0 00 60 容積效率 總效率 額定功率 輸出轉矩 生產廠家 油液過濾溫 度 90% 80% 26490N M 鎮(zhèn)江 液壓總廠 100 1 行走液壓馬達 根據(jù)排量 315 輸出力矩 450 選用 排量 額定壓力 最高壓力 額定轉速 最高轉速 生產廠家 3156035 420 鎮(zhèn)江液壓總 廠 工作由溫 容積效率 總效率 額定功率 輸出 轉矩 油液過濾溫 度 200 90% 80% 2505N M 100 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 20第五 章 液壓缸的設計 選擇液壓缸的類型和安裝方式 根據(jù)挖掘機工作時的運動要求、機構要求及成本等綜合因素，選擇直線運動液壓缸里的 單活塞雙作用液壓缸 。 動臂缸、斗桿缸的行程 500斗缸、推土缸的行程 250 系統(tǒng)工作壓力為 10據(jù)挖掘機的結構安裝方式，選定液壓缸的安裝方式為耳環(huán)型。缸體與缸蓋采用螺栓連接方式。 壓缸性能的參數(shù)計算 液壓缸的輸出力 a. 鏟斗缸，推土缸 F =5 液壓缸的阻力 (5 P 公稱壓力 A 活塞的有效面積 F 液壓缸的輸出力 a. 鏟斗缸，推土缸 3 5 0 0 01010) 62 f=5024015240 N 液壓缸的輸出速度 (1) 單活塞 雙作用液壓缸活塞外伸時的速度 1160 (5式中 1v 活塞的外伸速度 m/ 進入 (或流出 )液壓缸的流量 1A 活塞的作用面積 2m 21 4 (5 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 21 活塞 (液壓缸 )直徑 m (2) 單活塞雙作用液壓缸活塞縮入時的速度 2260 (5式中 2v 活塞的外伸速度 m/ 進入 (或流出 )液壓缸的流量 2A 活塞的作用面積 2m )(4 222 （ 5 活塞 (液壓 缸 )直徑 m 活塞桿直徑 m 為了簡便計算，我們選取活塞的平均速度為 液壓缸的輸出時間 5 s 液壓缸作用的行程 m v 液壓缸的輸出速度 a. 鏟斗缸，推土缸 s 取 250壓缸的儲油量 V= 5 m m a. 鏟斗缸，推土缸 2) =小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 液壓缸的輸出功率 液壓 缸所做的功為 W=率則為 N= =V= N=Q （ 5 a. 鏟斗缸，推土缸 =310 壓缸結構參數(shù)設計 壓缸筒底部的厚度計算 圖 5缸筒底部為平面時，其厚度 1 可以按照四周嵌住的圓盤強度公式進行近似計算 21 43 3.0m （ 5 1 筒底厚度 m P 筒內最大工作壓力 p 筒底材料許用應力 5n 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 232D 計算厚度外直徑 212 212112 5 D a. 鏟斗缸，推土缸 56 1016)80(4 1 取 11頭厚度的計算 圖 5頭厚度 3104 m （ 5 F 法蘭在缸筒內最大壓力下所承受的軸向壓力 N 法蘭圓半徑 m 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 24其余符號代表的意義見圖 圖 5a. 鏟斗缸，推土缸 查表 6 得 52 1151452 23 h 取 10 表 6 端部法蘭連接的外形尺寸 缸 徑 代號 80 90 100 110 125 140 150 2 115 130 145 160 175 190 205 3145 160 180 195 210 225 245 4 175 190 210 225 240 260 285 缸筒壁厚的計算 210 （ 5 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 25關 于 0的值，可按下列情況分別進行計算 當 D 時，可用薄壁缸筒的實用計算式 0= 5 當 時，可用實用公式：D m a xm a m （ 5 當 時 0 2D （m m （ 5 或 0 2D（ m （ 5 m 0 m 差余量 m m D 缸筒內徑 m （ 5 b抗拉強度 安全系數(shù) 通常取 n=5 sa. 鏟斗缸，推土缸的壁厚計算 125 125 由于此液壓缸壓力較少，在 范圍內 ，即 210 （ 5 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 26選用材料為 45號鋼 2（ 5 （ 5 b 值查表 8 6取0=6根據(jù)經驗 21 取 6210 驗算 1 額定壓力保證工作安全 M P 12221 )( （ 5 定工作壓力 1D 外徑 D 缸筒內徑 22295 )8095( 10 滿足系統(tǒng)要求 驗算 2 額定工作壓力壓力有一定的比例范圍，以避免塑性變形的變形的發(fā)生。 （ 5 缸筒發(fā)生完全塑性變形的壓力 5 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 10 滿足系統(tǒng)要求 驗算 3 缸筒徑向變形 D 應處在允許范圍內，變形量 D 不應超過密封圈的允許范圍 D = r )(221221 （ 5 缸筒耐壓實驗壓力 E 缸筒材料彈性摸數(shù) 金屬材料取 10 25 /即 10 v 缸筒材料的泊松比 對鋼材而言 3.0v D = =m =少于密封圈的允許范圍，滿足要求 驗算 4 驗算缸筒的爆裂壓力 即達到此壓力缸筒會爆裂 b5 =104最高工作壓力為 16少于 104足系統(tǒng)要求 液壓缸的聯(lián)接計算 蓋的聯(lián)接計算 螺紋處的拉應力 621104 （ 5 螺紋處的剪應力 M P 31 01 （ 5 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 28合成應力 2（ 5 0 （ 5 F 缸筒端部承受的最大推力 N 缸筒內徑 m 紋外徑 螺紋底徑 擰緊螺紋的系數(shù)，不變載荷取 K=載荷取 K=4 螺紋連接的 摩擦因數(shù)， 均取 - 缸筒材料的屈服極限 2全系數(shù) 取 2.5 a. 鏟斗缸 推土缸 =106 2 M 1440 滿足條件 活塞與活塞桿的聯(lián)接計算 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 29圖 5螺紋處的拉應力 2622110)(4 （ 5 螺紋處的剪應力 2633101 10)(2.0 （ 5 合成應力 p 22 3（ 5 許用應力 0 （ 5 a. 鏟斗缸 推土缸 D=40 1.5 6 為 P 3 0 46226221 M P F 3633101 M P 2 ( 5) 所以穩(wěn)定性好 推土缸 由圖 5壓缸的安裝型式 圖 5壓缸耳環(huán)連接得 圖 5 s 圖 5300+S 255 圖 5 圖 5 347+00+S)+45=92 由圖 5l0=2S=255+92+2 S=847 S=250則 2612 10E （ 5 圖 5B =2 0 =226452) =1240 5 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 354835以穩(wěn)定性好 銷軸 耳環(huán)的聯(lián)接計算 D= （ 5 = 5 D 銷軸直徑 . F 輸出作用力 . N . n 安全系數(shù) . n 通常取 5 b. 0鋼 . 查表 5 銷軸長度 L=D 耳環(huán)外徑 d=環(huán)長度 l=環(huán)小徑 4 鏟斗缸 推土缸 D= = 取 13=D=13mm d=取 16mm l= 取 16mm 4D = 3.9 取 4小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 36第六 章 液壓泵 和油箱 的 選擇 壓泵的選擇 制液壓缸的 液壓泵的 選擇 a. 液壓泵的最大工作壓力 160所以選用 50ml/r 排 量 額定工作壓力 最高工作壓力 額定轉速 最高轉速 50ml/r 160000r/500r/積效率 總效率 功率 重量 91% 82% 制馬達的液壓泵 由于挖掘機行走時不旋轉 ,旋轉時不行走 ,即兩馬達不同時工作 m 0 3 （ 6 V= 1102000 取 63ml/r. 選擇 量 額定工作壓力 最高工作壓力 額定轉速 最高轉速 63ml/r 1620000r/500r/積效率 總效率 功率 重量 91% 81% 電動機的選擇 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 37驅動功率 P=2 =73以選取 率 轉速 電流 效率 額定轉矩 75970r/40A m 壓油箱的計算 V= 6 V=6 (10v) =6 (2000 113 1091%) =表 10得 選用 1250L 表 /L 1250 16 160 1600 2000 5 250 2500 315 3150 0 400 4000 500 5000 3 630 6300 800 10 100 1000 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 38第七 章 液壓系統(tǒng)性能驗算 液壓系統(tǒng)壓力損失 液壓系統(tǒng)壓力損失主要包括三部分損失 : a. 管道沿程損失 P22 （ 7 是雷諾數(shù) )的函數(shù) . m. 水力直徑 ,m. m/s. g. 的值按表 16相應的公式進行計算 . 按選定的液壓元件管道直徑為 24回油管道長度均取 l=2m,取油液運動黏度 =1 10s,油液密度 =103Kg/m3 （ 7 230035010101760 102844 43 3 e 故可推論出 :各工況下的進回油中的液流均為層流 222221 HH （ 7 表 11. 圓管沿程系數(shù)計算公式 . 流動狀態(tài) 的計算公式 層流 597(d/ )9/8 = /d) 查表 11為 75/ 24 （ 7 = + 畢業(yè)論文（設計）任務書 論文（設計）題目： 小型液壓挖掘機液壓系統(tǒng)優(yōu)化設計 學 號： 學生姓名： 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 指導教師姓名： 系主任： 一、主要內容及基本要求 1 適用于小型路面維護的液壓挖掘機，鏟斗可替換成碎石機用。 2 液壓系統(tǒng)有足夠可靠性。 3 動臂、斗桿和鏟斗既要能單獨工作，又要保證同時工作互相不干擾。 4 行走的左右履帶的液壓馬達要能單獨驅動，以保證同步運行和靈活地原地轉彎。 5 各裝置的液壓缸和液壓馬達要有良好的過載措施。 6 為保證液壓油的清潔度，必須設置可靠，高效能濾油裝置。 7 成本控制在 10 萬元左右。 二、重點研究的問題 單斗液壓挖掘機系統(tǒng)的優(yōu)化 三、進度安排 序號 各階段完成的內容 完成時間 1 查閱資料、調研 1 2 開題報告、制訂設計方案 3 3 實驗（設計） 5 4 分析、調試等 5 寫出初稿 10 6 修改，寫出第二稿 12 7 寫出正式稿 14 8 答辯 2006 年 6 月 四、應收集的資料及主要參考文獻 1 成大先 機械設計手冊單行本 北京：化學工業(yè)出版社 2004，1 2 張利平 液壓傳動系統(tǒng)及設計 北京：化學工業(yè)出版社 2005，6 3 王之煦、許杏銀 簡明機械設計 北京：機械工業(yè)出版社 1997，9 4 賈銘新 液壓傳動與控制（第二版） 北京：國防工業(yè)出版社 2001 5 朱龍跟 簡明機械零件設計手冊 北京：機械工業(yè)出版社 1997 6 孫玉安 液壓技術在工程中的應用 南京：江蘇科學技術出版社 1986 7 單斗液壓挖掘機（第二版） 天津 ：中國建筑工業(yè)出版社 1986， 12 畢業(yè) 論文（設計）鑒定意見 學 號： 學生姓名 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設計說明書） 57 頁 圖 表 7 張 論文（設計）題目： 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 內容提要：本次設計主要是對小型液壓挖掘機的液壓系統(tǒng)進行優(yōu)化設計。包括了液壓缸 的設計，液壓 泵、液壓馬達的選擇，系統(tǒng)的驗算等等。 我們選擇可靠的、耐沖擊、抗污染能力強的液壓元件。盡量減少系統(tǒng)發(fā)熱，必須設 置冷卻器。為了保證部分器件獨立工作又不互相影響以提高生產率， 設置了合流措施。 挖掘機履帶需要在很多復雜的地形上面同步運行和靈活的轉彎，我們選擇合適的履帶液 壓馬達來單獨驅動。工作裝置液壓缸和行走液壓馬達回路為防止重力超速，采取了限速 措施。為保證液壓油的清潔度，必須設置可靠，高效能濾油裝置。 在設計中，我們此次工作小組團結合作，克服困難圓滿的完成了此次設計。 指導教師評語 指導教師姓名（職稱）： 年 月 日 答辯簡要情況及評語 答辯小組組長： 年 月 日 答辯委員會意見 答辯委員會主任： 年 月 日 湘潭大學畢業(yè)論文（設計）評閱表 學號 姓名 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設計）題 目： 小型液壓挖掘機液壓系統(tǒng)的優(yōu)化設計 評價項目 評 價 內 容 選 題 現(xiàn)學科、專業(yè)特點和教學計劃的基本要求，達到綜合訓練的目的； 量是否適當。 能 力 合歸納資料的能力； 究方法和手段的運用能力； 論文質量 述是否充分，結構是否嚴 謹合理；實驗是否正確，設計、計算、分析處理是否科學；技術用語是否準確，符號是否統(tǒng)一，圖表是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范； 無觀點提煉，綜合概括能力如何； 無創(chuàng)新之處。 工作量 工作量是否飽滿，含論文篇幅、圖紙等是否達到規(guī)定要求。 綜 合 評 價 評閱人姓名（職稱）： 年 月 日 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 1小型液壓挖掘機 液壓 系統(tǒng)優(yōu)化設計 目 錄 前言 8 摘要 9 第一章 文獻綜述 10 業(yè)設計課題名稱 10 業(yè)設計內容要求 10 壓挖掘機的發(fā)展前景 10 第 二 章 明確設計要求，確定基本方案 12 壓系統(tǒng)設計參數(shù) 12 壓挖掘機大致結構 12 液壓系統(tǒng)的要求 12 定液壓執(zhí)行元件的形式 13 定液壓執(zhí)行元件運動控制回路 13 壓源系統(tǒng) 15 第 三 章 繪制液壓系統(tǒng)原理圖。確定基本方案 17 機 功能結構 17 壓系統(tǒng)工作原理 17 第 四 章 確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) 21 選系統(tǒng)工作壓力 21 壓缸的流量 21 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 壓缸的功率 21 算液壓缸的主要結構尺寸 22 第 五 章 液壓缸的設計 25 擇液壓缸的類型和安裝方式 25 壓缸性能的參數(shù)計算 25 壓缸結構參數(shù)設計 27 壓缸的聯(lián)接計算 32 第 六 章 液壓泵和油箱的選擇 41 壓泵的選擇 41 壓 油箱的計算 42 第 七 章 液壓系統(tǒng)性能驗算 43 43 45 第八章 設計液壓裝置，編制技術文件 47 壓裝置總體布局 47 壓閥的配置形式 47 道塊設計 47 制正式工作圖，編寫技術文件 48 后記 49 附錄 50 參考文獻 56 謝辭 57 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 3前 言 液壓技術與現(xiàn)代社會中人們的日常生活、工農業(yè)生產、科學研究活動產生著日益密切的關系，已成為現(xiàn)代機械設備和裝置中的技術構成、現(xiàn)代控制工程的基本技術要素和工業(yè) 及國防自動化的重要手段，并在國民經濟各行業(yè)以及幾乎所有技術領域中廣泛應用，應用液壓技術的程度已成為衡量一個國家工業(yè)化水平的標志。 所以正確合理的設計與使用液壓系統(tǒng)，對于提高各類液壓機械及裝置的工作品質和技術經濟性能具有重要意義。 由于液壓技術的飛速發(fā)展，我們工作小組在周明老師的指導下選擇了小型液壓挖掘機液壓系統(tǒng)優(yōu)化做課題，目的是通過此次設計對液壓技術 有更全面。更深刻的了解，以適應社會日益發(fā)展的需求。 本次畢業(yè)設計是對小型液壓挖掘機液壓系統(tǒng)優(yōu)化 ，其中涵蓋了液壓系統(tǒng)的總體設計 、液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的設計及校核、液 壓缸、液壓馬達的選擇、 液壓元件的選擇 、 液壓系統(tǒng)的性能驗算、液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)的確定等等。 此次設計在組員的共同努力下圓滿完成，達到了預期的效果。為我們以后的工作提供了很好的實踐機會。 限于水平和經驗局限， 設計說明書中難免存在錯漏之處，懇請老師、同學給予批評、指正。 2006年 6月 陳壁 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 4小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 摘要 此次 設計的是斗容為 m 履帶式 全液壓小型單斗挖掘機，它是雙泵定量系統(tǒng)，采用多路換向閥的并聯(lián)油路、專用手動換向閥的合流方式。本次設計主要內容是液壓系統(tǒng)的 優(yōu)化和液壓缸的設計。 為了適用小型路面的維護，我們增加了沖擊器起碎石作用 ；為了提高生產率設置了合流措施 ； 此次設計還設計了限速措施，防止重力超速。小型挖掘機具有結構緊湊、挖掘力大、傳動平 穩(wěn)、操作簡便以及容易實現(xiàn)自動控制等優(yōu)點 。 關鍵字 小型 挖掘機 液壓缸 液壓馬達 液壓泵 優(yōu)化 校核 is to be m is of il is of of we on a To to to of 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 5第一章 文獻綜述 畢業(yè)設計課題名稱 畢業(yè)設計課題：小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化液壓系統(tǒng)優(yōu)化設計部分 。 畢業(yè)設計 內容要求 適用于小型路面維護的液壓挖掘機雙泵 液壓系統(tǒng)的設計。 液壓系統(tǒng)元件的選型 液壓系統(tǒng)管路設計 液壓系統(tǒng)的能量損失及優(yōu)化 基本參數(shù)：斗容 m 、碎石沖擊功 150J/次 、流量 28L/重約 104 N、成本約人民幣 10萬元左右。 圖紙數(shù)量折合標準圖紙不少于四張 算機繪圖的圖紙不少于 5張；論文格式和內容符合學院的統(tǒng)一格式和規(guī)范要求 。 液壓 挖掘機的發(fā)展前景 隨著小型挖掘機市場的慢慢興起，國內生產小型挖掘機的企業(yè)逐年增多，產量也在不斷增加。目前國內挖掘機行業(yè)處在一個快速發(fā)展的時期，近 3 年銷量以每年 50以上的速度增長，目前挖掘機行業(yè)已經成為國內工程機械行業(yè)內市場總量最大的行業(yè)之一。 近幾年來，隨著我國經濟的快速發(fā)展，小型挖掘機市場也逐漸升溫，為業(yè)內人士普遍看好。從 2005年國家制定經濟發(fā)展目標來看，我國正處在道路交通、能源水利、城市建設等各方面基礎建設的高峰期，但前些年大量投入使用的高速公路等基礎設施，正越來越多地進入維護保養(yǎng)期，同時城市 建設也由 “ 大拆大建 ” 逐漸向 “ 精雕細刻 ” 轉變，因此小型化的土方工程施工會越來越多。 業(yè)內有關專家分析認為，發(fā)展小型工程機械有三大優(yōu)勢：首先小型設備的研制開發(fā)是在大型工程機械設備的技術基礎上進行的，開發(fā)人員可以總結大型工程機械施工應用中的優(yōu)點，對于大型施工機械表現(xiàn)出的不足給予了針對性的改進。其次小型設備能夠最大限度滿足施工方案及特種作業(yè)的需求，并具備環(huán)保（低排放、低噪音）、靈活、安全的特性。此外勞動力成本的逐步上升，推動了工程機械化程度的快速提高，小型機械代替人工在節(jié)約成本的同時，能夠增強施工的安全性、可 靠性，并且比人工更高效，這也為小型設備的使用和規(guī)?；l(fā)展創(chuàng)造了條件。 目前，國內小型工程機械市場還存在種種困難和不足，尚未形成有較強市場影響力的小型設備品牌。因此，在工程機械市場普遍走低的今天，小型工程機械未來的發(fā)展前景是值得相關企業(yè)關注的。雖然目前我國小型挖掘機的市場保有量及銷量所占比例甚微，但有一個不爭的事實，我國的小型挖掘機市場業(yè)已呈迅速啟動之勢。在我國， 8噸以下的小型挖掘機越來越顯示出巨大的市場潛力，預計今年國內小型挖掘機的年產量將達到5000臺左右。如果把未來幾年內小、微型挖掘機市場需求量與 大中型挖掘機按 的 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 6比值計算，小型挖掘機的市場的容量足以令人振奮。 從我國小型、多功能挖掘裝載機從無到有的發(fā)展歷史看，大量的工程機械生產廠家在發(fā)展過程中積累了豐富的經驗和較為成熟的生產技術，均會在今后幾年看上這塊潛在的市場，預計新產品、新技術將不斷出現(xiàn)，產品質量也將迅速提高，這將會導致多功能挖掘裝載機市場的激烈競爭。 有關專家指出，由于我國的挖掘裝載機起步晚，不論在產品品種、性能參數(shù)以及使用可靠性、售后服務等方面，與國外相比均存在著相當大的差距。因此，其發(fā)展趨勢是引進國外的先進技術，開發(fā)高 質量、多功能、多品種、多規(guī)格的系列產品，加強基礎元件、部件的生產，尤其是提高液壓元件的質量，以達到在滿足產品可靠性的前提下，降低產品成本，并提高產品的售后服務水平。 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 7第二章 明確設計要求，確定基本方案 壓系統(tǒng)設計參數(shù) 斗容 石 沖擊功 150J/次 流量 28L/重 約 10000 N 成本 約人民幣 10萬元 壓挖掘機大致結構 單斗液壓挖掘機主要由工作裝置（包括動臂、斗杠和鏟斗）、回轉機構和行走機 構組成。工作裝置由三個液壓缸分別驅動動臂、斗桿和鏟斗的運動?；剞D機構由一個液壓馬達通過減速裝置，使小齒輪和大齒輪嚙合傳動，以便使上車和小車相對轉動。履帶式液壓挖掘機其行走機構是通過兩個液壓馬達來驅動的，無支腿裝置。 圖 2斗液壓挖掘機結構示意圖 1- 鏟斗 2- 鏟斗液壓缸 3- 動臂 4- 斗桿液壓缸 5- 斗桿 6- 動臂液壓缸 7- 行走結構 8- 回轉結構 對液壓系統(tǒng)的要求 適用于小型 路面 維護的液壓挖掘機，鏟斗可替換成碎石機用。 液壓系統(tǒng)有足夠可靠性。要選擇可靠、耐沖擊、抗污染能力強的液壓元件。 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 8要盡量減少系統(tǒng)發(fā)熱，主機連續(xù)工作油溫一般不超過 80度。因挖掘機油箱不能太大，所以要設置油冷卻器。 動臂、斗桿和鏟斗既要能單獨工作，又要保證同時動作互相不干擾。回轉和工作裝置既可保證單獨工作，又要同時工作，以提高生產率 。為提高動臂和斗桿的作業(yè)速度，可設置合流措施。因挖掘機作業(yè)時不行走，行走時不作業(yè)。所以，行走機構和工作機構無需保證同時工作。 行走的左 右 履 帶的液壓馬達要能單獨驅動，以保證同步運行和靈活地原地轉彎。 各裝置的液壓缸和馬達要良好的過載措施。工作裝置液壓缸 行走液壓馬達回路為防止 重力超速，需限速措施，如液壓缸可用單向節(jié)流閥，液壓馬達可用限速閥 。 為保證液壓油的清潔度，必須設置可靠，高效能濾油裝置，這是確保液壓元件正常、可靠工作必不可少的措施。 成本控制在 10萬元左右 定液壓執(zhí)行元件的形式 液壓缸 實現(xiàn)直線往返運動，要求當系統(tǒng)不工作時鎖緊 。 液壓馬達 完成回轉運動，馬達不工作時鎖緊。 行走馬達 左、右馬達均可獨立工作實現(xiàn)直線前進、倒退、左轉彎和右轉彎。 根據(jù)設計要求選用下表執(zhí)行元件 表 1執(zhí)行元件的初步選擇 名稱 特點 適用場合 單活塞桿液壓缸 有效工作面積大、雙向不對稱 往返不對稱的直線運動，差動可實現(xiàn)快進， 返速度相等 擺線齒輪馬達 體積小、輸出扭矩大 低速、小功率、大扭矩的回 轉運動 定液壓執(zhí)行元件運動控制回路 回轉機構的 確定 回轉機構為 360 度旋轉運動，采用低速，大扭矩的擺線齒輪馬達驅動，由多路換向閥控制旋轉方向和停止，液控單向閥鎖緊。 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 9圖 2 工作機構的確定 工作機構為單純的直線往復運動，動臂缸、斗桿缸、鏟斗缸均采用 單活塞雙作用液壓缸直接驅動，由換向閥控制運動方向。 圖 2 行走機構的確定 行走的左右履帶的液壓馬達各自由齒輪 馬達驅動，由多路換向閥控制前進，后退和停止，速度控制通過流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來調節(jié)速度（限制速度）， 2個益流閥 緩沖。 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 10圖 2 采用 2個液壓單向閥的鎖緊系統(tǒng)鎖緊精度高，部分采用單向閥鎖緊系統(tǒng)。 圖 2 2 液壓源的選擇 設置可靠，高效能濾油裝置以保證液壓油的清潔度。 液壓源系統(tǒng) 本設計液壓系統(tǒng)的工作 介質完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調速系 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 11統(tǒng)采用定量泵供油，液壓泵的供油量大于系統(tǒng)的供油量，多余的油經溢流閥流回油箱，溢流閥同時起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。 對在工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需要油量相差較大的情況，本設計采用多泵供油。 油液繁榮凈化裝置是液壓源中不可 缺少的。在泵的入口裝有粗過濾器，為防止系統(tǒng)中雜質流回油箱， 在回油路上設置了過濾器。根據(jù)液壓設備所處環(huán)境對油溫的要求，考慮在回油路上設置了 冷卻器冷卻的需要。 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 12第三 章 繪制液壓系統(tǒng)圖 液壓系統(tǒng)工作原理 機功能結構 單斗液壓挖掘機是一種自行式土方工程機械 。鏟斗、斗桿和動臂統(tǒng)稱為工作結構 分別由各自的液壓缸驅動并由泵 1 分管；回轉機構和行走機構和各自的液壓馬達驅動，整個機器的動力由電動機提供。 壓系統(tǒng)工作原理 本設計產品為 m 履帶式全液壓單斗挖掘機液壓原理系統(tǒng)，采用雙泵供油，多路換向的并聯(lián)油路。 圖 3聯(lián)方案 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 13圖 3此方案為多缸串聯(lián)系統(tǒng)，泵 1通過換向閥分管鏟斗缸、鏟土缸、左行走馬達和回轉馬達，特點是油泵利用率高，整機工作效率高，泵 2負載較平均，但存在下列缺點： （ 1）每個回路在同一時間內最好只使一個缸操作。 （ 2）所有換向閥都要適應油泵的輸油量要求，型號加大。 （ 3）串聯(lián)的換向閥越多，阻力越大。 （ 4）換向閥在換向時容易引起沖擊。 （ 5）多路閥組中假如前一個閥不工作時，其出油口為高 壓油不符合閥高壓進油低壓出油的原則。 綜合考慮此設計我們采用并聯(lián)方案。 泵 1 通過換向閥組分管鏟斗缸、動臂缸、推土缸和挖土缸 現(xiàn)具體說明 如下： 推動手柄使二位三通換向閥 7左端接通控制油路，閥 7的左位機能起作用。同時也推動手柄使三位六通換向閥 10上端接通控制油路，閥 10的上位機能起作用，將主油路溝通。 進油路線 泵 1 二位三通閥 7 左位 單向閥 9 三位六通換向閥 10 上位 復合液控單向閥 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 1416 鏟斗液壓缸 22右腔 此時鏟斗液壓缸的右腔壓力逐漸增大，推動活塞向左運動。 回油路線 鏟斗液壓缸 22左腔 復合液控單向閥 16 三位六通換向閥 10上位 過濾器 2 油箱 動手柄使二位三通換向閥 7 左端接通控制油路，閥 7 的左位機能起作用。同時也推動手柄使三位六通換向閥 10下端接通控制油路，閥 10的下位機能起作用，將主油路溝通。 進油路線 泵 1 二位三通閥 7 左位 單向閥 9 三位六通換向閥 10 下位 復合液控單向閥16 鏟斗液壓缸 22左腔 此時鏟斗液壓缸的左腔壓力逐漸增大，推動活塞向右運動。 回油路線 鏟斗液壓缸 22右腔 復合液控單向閥 16 三位六通換向閥 10下位 過濾器 2 油箱 動手柄使二位三通換向閥 7 左端接通控制油路，閥 7 的左位機能起作用。同時也推動手柄使三位六通換向 閥 10中端接通控制油路，閥 10的中位機能起作用，將主油路溝通。 進油路線 泵 1 二位三通閥 7左位 過濾器 2 油箱 同理泵 1 通過三位六通閥 11、 12、 13 分別控制斗桿液壓缸 21、動臂液壓缸 20、推土液壓缸 23， 也有三種情況 。 此系列的最大工作壓力由溢流閥 4確定，閥 18、閥 19組成液壓鎖防止液壓缸在停止運動時因外力的作用發(fā)生位移或竄動。 單向閥 9也起鎖緊作用，溢流閥 8起調壓和保 護作用，當系統(tǒng)壓力過大時，液壓油沖開溢流 8的彈簧裝置直接流回油箱。 泵 2 通過另一組多路換向閥分管行走馬達和回轉馬達 現(xiàn)具體說明如下： 推動手柄使二位三通換向閥 6右端接通控制油路，閥 6的右位機能起作用。同時也推動手柄使三位六通換向閥 31上端接通控制油路，閥 31的上位機能起作用，將主油路溝通。 進油路線 泵 2 二位三通閥 6右位 單向閥 25 三位六通換向閥 31上位 復合液控單向閥26 回轉馬達 34左腔 回油路線 回轉馬達 34 右腔 復合液控單向閥 26 三位六通換向閥 31 上位 過濾器 1 油箱 推動手柄 使二位三通換向閥 6右端接通控制油路，閥 6的右位機能起作用。同時也推動手柄使三位六通換向閥 31下端接通控制油路，閥 31的下位機能起作用，將主油路溝通。 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 15進油路線 泵 2 二位三通閥 6右位 單向閥 25 三位六通換向閥 31下位 復合液控單向閥26 回轉馬達 34右腔 回油路線 回轉馬達 34 左腔 復合液控單向閥 26 三位六通換向閥 31 下位 過濾器 1 油箱 動手柄使二位三通換向閥 6 右端接通控制油路，閥 6 的右位機能起作用。同時也推動手柄使三位六通換向閥 31中端接通控制油路，閥 31的中位機能起作用，將主油路溝通。 進油路線 泵 2 二位三通閥 6右位 過濾器 1 油箱 同理泵 2 通過三位六通閥 35、 36 分別控制左行走馬達 35、右行走馬達 36，也有三種情況。此系列的最大工作壓力由溢流閥 3 確定，閥 18、閥 19組成液壓鎖防止回轉馬達在停止運動時因外力的作用發(fā)生位移或竄動。單向閥 25也起鎖緊作用，溢流閥 24起調壓和保護作用，當系統(tǒng)壓力過大時，液壓油沖開溢流 24的彈簧裝置直接流回油箱。溢流閥 27、溢流閥 28、溢流閥 29、溢流閥 30起調壓和保護作用，當系統(tǒng)壓 力過大時，液壓油沖開溢流的彈簧裝置經三位六通換向閥直接流回油箱。 另外過濾器 1、 2使油液過濾，壓力表顯示壓力值， 當挖掘時遇到堅硬的土壤或石塊時，油路經二位三通換向閥 6、二位三通換向閥 7進入 沖擊器 并將其擊碎同時 起防止沖擊，緩沖液壓系統(tǒng)壓力作用。 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 16第四 章 確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) 液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)是壓力、流量和功率。通常，首先選擇系統(tǒng)的設計壓力，并按最大外負載和選定的設計壓力計算執(zhí)行器的主要幾何參數(shù)，然后根據(jù)對執(zhí)行器的速度要求，確定其流量。壓力和流量一確 定，即可確定其功率。 選系統(tǒng)工作壓力 壓力的選擇要根據(jù)載荷大小和設備類型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經濟條件及元件供應情況等的限制。在載荷一定的情況下，工作壓力底，勢必要加大執(zhí)行元件的結構尺寸，反之壓力選得太高，對泵、缸、閥等元件的材質、密封、制造精度也要求很高，必然要提高設備成本。一般來說，對與固定的尺寸不太受限的設備，壓力可以選低一些，行走機構重載設備壓力要選得高一些。 由于本設計是小型路面挖掘、碎石兩用機，機重約 1噸 ,工作時沖擊器功率也不大，小型挖掘機在工程機械中常選取中壓壓力 (10 20考慮到最好采用國家系列標準值“公稱壓力及流量系列” (16824所以初選定系統(tǒng)工作壓力為 10 計算液壓缸的流量 (4 A 液壓缸的有效工作面積 2m V 活塞與缸體的相對速度 a. 鏟斗缸、推土缸 代入數(shù)據(jù)得 V 取 Q = = =l 算液壓缸的功率 液壓 缸所做的功為 W=率則為 N= =V= 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 17N=Q （ 4 a. 鏟斗缸，推土缸 =310 表 2 液壓執(zhí)行元件實際工作壓力 工況 執(zhí)行元件名稱 載荷 背壓力 流量 L/作壓力率 挖掘 鏟斗缸 0 掘 推土缸 0 算液壓缸的主要結構尺寸 算液壓缸的主要結構尺寸 圖 4211 W (4的回油壓力的忽略不計 2P 1A - 無桿腔活塞有效作用面積 2m 2A - 有桿腔活塞 有效 作用 面積 2m 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 181P - 液壓缸工作腔壓力 P - 液壓缸回油腔壓力 其值根據(jù)回路的具體情況而定回油路較短，且直接回油箱可忽略不計 D 活塞直徑 m d - 活塞桿直徑 m - 液壓缸的機械效率 此系統(tǒng)為 3液壓缸、氣壓缸的缸筒內徑尺寸系列 / 40 125 （ 280） 10 50 （ 140） 320 12 63 160 （ 360） 16 80 （ 180） 400 20 （ 90） 200 （ 450） 25 100 （ 220） 500 32 （ 110） 250 注：括號內數(shù)值為非優(yōu)先選用者 鏟斗缸、推土缸的內徑 D 代入數(shù)據(jù) 21 4 (4得 D=表 3 得 D=80 計算液壓缸的主要結構尺寸 d 1 (4d 塞桿直徑 D 液壓缸內徑 - 速比 由表 4 得 表 4 公稱壓力 /于等于 10 20 大于 20 2 2 鏟斗缸、推土缸的活塞桿直徑 d 代入數(shù)據(jù)得 80212 d d=56.5 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 19查表 5得 d=56 5 液壓缸、氣 壓缸的活塞桿外徑尺寸系列 / 18 45 110 280 5 20 50 125 320 6 22 56 140 360 8 25 63 160 10 28 70 180 12 32 80 200 14 36 90 220 16 40 100 250 擇液壓馬達 1 回轉液壓馬達 根據(jù)排量 630 輸出力矩 900 選用 排量 額定壓力 最高壓力 額定轉速 最高轉速 工作油溫 630 1618170 /r 210r/0 00 60 容積效率 總效率 額定功率 輸出轉矩 生產廠家 油液過濾溫 度 90% 80% 26490N M 鎮(zhèn)江 液壓總廠 100 1 行走液壓馬達 根據(jù)排量 315 輸出力矩 450 選用 排量 額定壓力 最高壓力 額定轉速 最高轉速 生產廠家 3156035 420 鎮(zhèn)江液壓總 廠 工作由溫 容積效率 總效率 額定功率 輸出 轉矩 油液過濾溫 度 200 90% 80% 2505N M 100 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 20第五 章 液壓缸的設計 選擇液壓缸的類型和安裝方式 根據(jù)挖掘機工作時的運動要求、機構要求及成本等綜合因素，選擇直線運動液壓缸里的 單活塞雙作用液壓缸 。 動臂缸、斗桿缸的行程 500斗缸、推土缸的行程 250 系統(tǒng)工作壓力為 10據(jù)挖掘機的結構安裝方式，選定液壓缸的安裝方式為耳環(huán)型。缸體與缸蓋采用螺栓連接方式。 壓缸性能的參數(shù)計算 液壓缸的輸出力 a. 鏟斗缸，推土缸 F =5 液壓缸的阻力 (5 P 公稱壓力 A 活塞的有效面積 F 液壓缸的輸出力 a. 鏟斗缸，推土缸 3 5 0 0 01010) 62 f=5024015240 N 液壓缸的輸出速度 (1) 單活塞 雙作用液壓缸活塞外伸時的速度 1160 (5式中 1v 活塞的外伸速度 m/ 進入 (或流出 )液壓缸的流量 1A 活塞的作用面積 2m 21 4 (5 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 21 活塞 (液壓缸 )直徑 m (2) 單活塞雙作用液壓缸活塞縮入時的速度 2260 (5式中 2v 活塞的外伸速度 m/ 進入 (或流出 )液壓缸的流量 2A 活塞的作用面積 2m )(4 222 （ 5 活塞 (液壓 缸 )直徑 m 活塞桿直徑 m 為了簡便計算，我們選取活塞的平均速度為 液壓缸的輸出時間 5 s 液壓缸作用的行程 m v 液壓缸的輸出速度 a. 鏟斗缸，推土缸 s 取 250壓缸的儲油量 V= 5 m m a. 鏟斗缸，推土缸 2) =小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 液壓缸的輸出功率 液壓 缸所做的功為 W=率則為 N= =V= N=Q （ 5 a. 鏟斗缸，推土缸 =310 壓缸結構參數(shù)設計 壓缸筒底部的厚度計算 圖 5缸筒底部為平面時，其厚度 1 可以按照四周嵌住的圓盤強度公式進行近似計算 21 43 3.0m （ 5 1 筒底厚度 m P 筒內最大工作壓力 p 筒底材料許用應力 5n 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 232D 計算厚度外直徑 212 212112 5 D a. 鏟斗缸，推土缸 56 1016)80(4 1 取 11頭厚度的計算 圖 5頭厚度 3104 m （ 5 F 法蘭在缸筒內最大壓力下所承受的軸向壓力 N 法蘭圓半徑 m 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 24其余符號代表的意義見圖 圖 5a. 鏟斗缸，推土缸 查表 6 得 52 1151452 23 h 取 10 表 6 端部法蘭連接的外形尺寸 缸 徑 代號 80 90 100 110 125 140 150 2 115 130 145 160 175 190 205 3145 160 180 195 210 225 245 4 175 190 210 225 240 260 285 缸筒壁厚的計算 210 （ 5 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 25關 于 0的值，可按下列情況分別進行計算 當 D 時，可用薄壁缸筒的實用計算式 0= 5 當 時，可用實用公式：D m a xm a m （ 5 當 時 0 2D （m m （ 5 或 0 2D（ m （ 5 m 0 m 差余量 m m D 缸筒內徑 m （ 5 b抗拉強度 安全系數(shù) 通常取 n=5 sa. 鏟斗缸，推土缸的壁厚計算 125 125 由于此液壓缸壓力較少，在 范圍內 ，即 210 （ 5 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 26選用材料為 45號鋼 2（ 5 （ 5 b 值查表 8 6取0=6根據(jù)經驗 21 取 6210 驗算 1 額定壓力保證工作安全 M P 12221 )( （ 5 定工作壓力 1D 外徑 D 缸筒內徑 22295 )8095( 10 滿足系統(tǒng)要求 驗算 2 額定工作壓力壓力有一定的比例范圍，以避免塑性變形的變形的發(fā)生。 （ 5 缸筒發(fā)生完全塑性變形的壓力 5 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 10 滿足系統(tǒng)要求 驗算 3 缸筒徑向變形 D 應處在允許范圍內，變形量 D 不應超過密封圈的允許范圍 D = r )(221221 （ 5 缸筒耐壓實驗壓力 E 缸筒材料彈性摸數(shù) 金屬材料取 10 25 /即 10 v 缸筒材料的泊松比 對鋼材而言 3.0v D = =m =少于密封圈的允許范圍，滿足要求 驗算 4 驗算缸筒的爆裂壓力 即達到此壓力缸筒會爆裂 b5 =104最高工作壓力為 16少于 104足系統(tǒng)要求 液壓缸的聯(lián)接計算 蓋的聯(lián)接計算 螺紋處的拉應力 621104 （ 5 螺紋處的剪應力 M P 31 01 （ 5 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 28合成應力 2（ 5 0 （ 5 F 缸筒端部承受的最大推力 N 缸筒內徑 m 紋外徑 螺紋底徑 擰緊螺紋的系數(shù)，不變載荷取 K=載荷取 K=4 螺紋連接的 摩擦因數(shù)， 均取 - 缸筒材料的屈服極限 2全系數(shù) 取 2.5 a. 鏟斗缸 推土缸 =106 2 M 1440 滿足條件 活塞與活塞桿的聯(lián)接計算 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 29圖 5螺紋處的拉應力 2622110)(4 （ 5 螺紋處的剪應力 2633101 10)(2.0 （ 5 合成應力 p 22 3（ 5 許用應力 0 （ 5 a. 鏟斗缸 推土缸 D=40 1.5 6 為 P 3 0 46226221 M P F 3633101 M P 2 ( 5) 所以穩(wěn)定性好 推土缸 由圖 5壓缸的安裝型式 圖 5壓缸耳環(huán)連接得 圖 5 s 圖 5300+S 255 圖 5 圖 5 347+00+S)+45=92 由圖 5l0=2S=255+92+2 S=847 S=250則 2612 10E （ 5 圖 5B =2 0 =226452) =1240 5 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 354835以穩(wěn)定性好 銷軸 耳環(huán)的聯(lián)接計算 D= （ 5 = 5 D 銷軸直徑 . F 輸出作用力 . N . n 安全系數(shù) . n 通常取 5 b. 0鋼 . 查表 5 銷軸長度 L=D 耳環(huán)外徑 d=環(huán)長度 l=環(huán)小徑 4 鏟斗缸 推土缸 D= = 取 13=D=13mm d=取 16mm l= 取 16mm 4D = 3.9 取 4小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 36第六 章 液壓泵 和油箱 的 選擇 壓泵的選擇 制液壓缸的 液壓泵的 選擇 a. 液壓泵的最大工作壓力 160所以選用 50ml/r 排 量 額定工作壓力 最高工作壓力 額定轉速 最高轉速 50ml/r 160000r/500r/積效率 總效率 功率 重量 91% 82% 制馬達的液壓泵 由于挖掘機行走時不旋轉 ,旋轉時不行走 ,即兩馬達不同時工作 m 0 3 （ 6 V= 1102000 取 63ml/r. 選擇 量 額定工作壓力 最高工作壓力 額定轉速 最高轉速 63ml/r 1620000r/500r/積效率 總效率 功率 重量 91% 81% 電動機的選擇 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 37驅動功率 P=2 =73以選取 率 轉速 電流 效率 額定轉矩 75970r/40A m 壓油箱的計算 V= 6 V=6 (10v) =6 (2000 113 1091%) =表 10得 選用 1250L 表 /L 1250 16 160 1600 2000 5 250 2500 315 3150 0 400 4000 500 5000 3 630 6300 800 10 100 1000 小型液壓挖掘機系統(tǒng)優(yōu)化設計 38第七 章 液壓系統(tǒng)性能驗算 液壓系統(tǒng)壓力損失 液壓系統(tǒng)壓力損失主要包括三部分損失 : a. 管道沿程損失 P22 （ 7 是雷諾數(shù) )的函數(shù) . m. 水力直徑 ,m. m/s. g. 的值按表 16相應的公式進行計算 . 按選定的液壓元件管道直徑為 24回油管道長度均取 l=2m,取油液運動黏度 =1 10s,油液密度 =103Kg/m3 （ 7 230035010101760 102844 43 3 e 故可推論出 :各工況下的進回油中的液流均為層流 222221 HH （ 7 表 11. 圓管沿程系數(shù)計算公式 . 流動狀態(tài) 的計算公式 層流 597(d/ )9/8 = /d) 查表 11為 75/ 24 （ 7 = +