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各位老師們你們好!題目:液壓挖掘機(jī)-江西農(nóng)業(yè)大學(xué)2010屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 學(xué) 院:工 學(xué) 院 姓 名:程鵬 學(xué) 號(hào):20101172 專 業(yè):機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 年 級(jí):機(jī)制1004 指導(dǎo)教師:康麗春 一.前言 液壓挖掘機(jī)是一種多功能機(jī)械,目前被廣泛應(yīng)用于水利工程,交通運(yùn)輸,電力工程和礦山采掘等機(jī)械施工中,它在減輕繁重的體力勞動(dòng),保證工程質(zhì)量。加快建設(shè)速度以及提高勞動(dòng)生產(chǎn)率方面起著十分重要的作用。由于液壓挖掘機(jī)具有多品種,多功能,高質(zhì)量及高效率等特點(diǎn),因此受到了廣大施工作業(yè)單位的青睞。液壓挖掘機(jī)的生產(chǎn)制造業(yè)也日益蓬勃發(fā)展。挖掘機(jī)液壓傳動(dòng)緊密地聯(lián)系在一起,其發(fā)展主要以液壓技術(shù)的應(yīng)用為基礎(chǔ)。其結(jié)構(gòu)主要是由發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)、工作裝置、行走裝置和電氣控制等部分組成(如圖所示),由于挖掘機(jī)的工作條件惡劣,要求實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作很復(fù)雜,于是它對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了很高的要求,其液壓系統(tǒng)也是工程機(jī)械液壓系統(tǒng)中最為復(fù)雜的。因此,對(duì)挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)已經(jīng)成為推動(dòng)挖掘機(jī)發(fā)展中的重要一環(huán)。二、設(shè)計(jì)任務(wù)本次設(shè)計(jì)題目液壓挖掘機(jī),主要設(shè)計(jì)鏟斗,斗桿,動(dòng)臂,以及他們的裝配關(guān)系,還有液壓系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì)。鏟斗容量初步選定為2m。挖掘機(jī)重量為6頓左右。1.液壓挖掘機(jī)的工作特點(diǎn)和基本類型1.1 液壓挖掘機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)液壓挖掘機(jī)和機(jī)械的相比呢有很多的優(yōu)點(diǎn)他的動(dòng)力裝置和工作裝置都是用容積式的液壓靜壓傳動(dòng)。一千比1的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速的比值決定了他的調(diào)速范圍非常的大能得到較低的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速,例如柱塞式液壓馬達(dá)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速可低達(dá)1r/min.快速作用時(shí),液壓元件產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)慣性小,加速性能好,并可作調(diào)整反轉(zhuǎn)。自動(dòng)化的控制比較容易,而且傳動(dòng)起來很平穩(wěn),結(jié)構(gòu)也是非常的簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化。1.2 液壓挖掘機(jī)的基本類型及主要特點(diǎn)我們可以通過不同的角度對(duì)液壓挖掘機(jī)進(jìn)行劃分。根據(jù)液壓挖掘機(jī)種類主要機(jī)構(gòu)傳動(dòng)類型劃分。如果液壓挖掘機(jī)全部都是采用液壓系統(tǒng)的傳動(dòng),則是全液壓傳動(dòng),否則是非全液壓傳動(dòng)主液壓。其實(shí)主要的區(qū)別是在行走的機(jī)構(gòu)上,本次設(shè)計(jì)我們采用全液壓傳動(dòng)根據(jù)行走機(jī)構(gòu)的類型劃分行走方式的不同也可以對(duì)其進(jìn)行劃分,比如說有履帶式,輪胎式,汽車式,懸掛式等等本次設(shè)計(jì)我們決定采用履帶式,因?yàn)槁膸酵ǔJ侨簤簜鲃?dòng),這和我們的設(shè)計(jì)互相符合,而且履帶式在任何路面上都可以行走,具有很高的適應(yīng)性,而且他對(duì)土壤的吸附能力比其他的都要大,所以這就決定了他行走會(huì)非常的平穩(wěn),所以履帶式的優(yōu)點(diǎn)非常得多。根據(jù)工作裝置劃分根據(jù)工作裝置結(jié)構(gòu)不同,可分為鉸接式和伸縮臂式挖掘機(jī)。鉸接式工作裝置應(yīng)用較為普遍。這種挖掘機(jī)的工作裝置靠各構(gòu)件繞鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)來完成作業(yè)動(dòng)作。伸縮臂式挖掘機(jī)的動(dòng)臂由主臂及伸縮臂組成,伸縮臂可在主臂臂內(nèi)伸縮,還可以變幅。伸縮臂前端裝有鏟斗,適于進(jìn)行平整和清理作業(yè),尤其是修整溝坡。1.3 反鏟裝置的工作原理反鏟工作裝置是液壓挖掘機(jī)的一種主要工作裝置,如圖11所示。液壓反鏟工作裝置一般由1油管2動(dòng)臂油缸3動(dòng)臂4斗桿油缸5斗桿6鏟斗油缸7曲柄8連桿9鏟斗10側(cè)板11斗齒.改變各液壓缸行程來實(shí)現(xiàn)挖掘過程中的各種動(dòng)作。動(dòng)臂1的下鉸點(diǎn)與回轉(zhuǎn)平臺(tái)鉸接,并以動(dòng)臂液壓缸2來支承動(dòng)臂,通過改變動(dòng)臂液壓缸的行程即可改變動(dòng)臂傾角,實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂的升降。斗桿4鉸接于動(dòng)臂的上端,可繞鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),斗桿與動(dòng)臂的相對(duì)轉(zhuǎn)角由鏟斗液壓缸5控制,當(dāng)斗桿液壓缸伸縮時(shí),斗桿即可繞動(dòng)臂上鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。鏟斗6則鉸接于斗桿4的末端,通過鏟斗液壓缸5的伸縮來使鏟斗繞鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。為了增大鏟斗的轉(zhuǎn)角,鏟斗液壓缸一般通過連桿機(jī)構(gòu)(即連桿7和搖桿8)與鏟斗連接。液壓挖掘機(jī)反鏟工作裝置主要用于挖掘停機(jī)面以下的土壤,如挖掘溝壕、基坑等,其挖掘軌跡取決于各液壓缸的運(yùn)動(dòng)及其組合。反鏟液壓挖掘機(jī)的工作過程為,先下放動(dòng)臂至挖掘位置,然后轉(zhuǎn)動(dòng)斗桿及鏟斗,當(dāng)挖掘至裝滿鏟斗時(shí),提升動(dòng)臂使鏟斗離開土壤,邊提升邊回轉(zhuǎn)至卸載位置,轉(zhuǎn)斗卸出土壤,然后再回轉(zhuǎn)至工作裝置開始下一次作業(yè)循環(huán)。動(dòng)臂液壓缸主要用于調(diào)整工作裝置的挖掘位置,一般不單獨(dú)直接挖掘土壤;斗桿挖掘可獲得較大的挖掘行程,但挖掘力小一些。轉(zhuǎn)斗挖掘的行程較短,為使鏟斗在轉(zhuǎn)斗挖掘結(jié)束時(shí)裝滿鏟斗,需要較大的挖掘力以保證能挖掘較大厚度的土壤,因此挖掘機(jī)的最大挖掘力一般由轉(zhuǎn)斗液壓缸實(shí)現(xiàn)的。由于挖掘力大且挖掘行程短,因此轉(zhuǎn)斗挖掘可用于清除障礙或提高生產(chǎn)率。在實(shí)際工作中,熟練的液壓挖掘機(jī)人員可根據(jù)實(shí)際情況,合理操縱各個(gè)液壓缸,往往是各液壓缸聯(lián)合工作,實(shí)現(xiàn)最有效的挖掘作業(yè)。例如,挖掘基坑時(shí)由于挖掘深度較大,并要求有較陡而平整的基坑壁,則采用動(dòng)臂和斗桿同時(shí)工作;當(dāng)挖掘基坑底時(shí),挖掘行程將結(jié)束,為加速裝滿鏟斗,或挖掘過程中調(diào)整切削角時(shí),則需要鏟斗液壓缸和斗桿液壓缸同時(shí)工作。圖11油管;2動(dòng)臂油缸;3動(dòng)臂;4斗桿油缸;5斗桿;6鏟斗油缸;7曲柄;8連桿;9鏟斗;10側(cè)板;11斗齒。1.4 鏟斗的結(jié)構(gòu)選擇型液壓挖掘機(jī)反鏟工作裝置鏟斗的形狀和尺寸由作業(yè)對(duì)象決定,不同的作業(yè)需求可以在一臺(tái)挖掘機(jī)上配備不同的鏟斗來作業(yè)。鏟斗與液壓缸的連接形式通常有四連桿機(jī)構(gòu)和六連桿機(jī)構(gòu)兩種,如圖1-3所示。其中四連桿機(jī)構(gòu)是鏟斗液壓缸直接鉸接在鏟斗上,鏟斗轉(zhuǎn)動(dòng)角度較小,但鏟斗可獲得較大的工作力矩。(a)四連桿機(jī)構(gòu)(b)六連桿機(jī)構(gòu)圖1-31.5 鏟斗參數(shù)的選擇本次設(shè)計(jì)鏟斗容量初步選擇為q=0.2m3 由經(jīng)驗(yàn)公式M=2179+25147q 可以得到整體質(zhì)量大約是6 噸左右.斗容量q,平均斗寬B,轉(zhuǎn)斗挖掘半徑R,轉(zhuǎn)斗挖掘裝滿轉(zhuǎn)角 =是鏟斗的四個(gè)主要參數(shù)。R,B,三者與q的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式:q=其中:0.2m 其中:=0.2m(已知),鏟斗斗容量;R鏟斗挖掘半徑,單位m;B鏟斗斗寬,根據(jù)反鏟斗平均斗寬統(tǒng)計(jì)值和推薦范圍 查表可以得到,取B0.75m;鏟斗的挖掘裝滿的通常轉(zhuǎn)角,一般都是取九十度到一百度,取他的值為95度,代入公式里面就得到 R=0.803m2.挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 動(dòng)力元件的選擇動(dòng)力元件通常起著向系統(tǒng)提供動(dòng)力源的作用,是系統(tǒng)不可以缺少的核心元件。液壓系統(tǒng)是以液壓泵作為向系統(tǒng)提供一定流量和壓力的動(dòng)力元件。液壓泵將原動(dòng)機(jī)或者內(nèi)燃機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成工作 液體的壓力能。是一種有用的能量轉(zhuǎn)換裝置。提供我們選擇的有齒輪泵,葉片泵,柱塞泵,下面我們來看下面的表格.可以得出挖掘機(jī)的工作環(huán)境比較惡劣,所以對(duì)油的污染性不需要很敏感。雖然效率沒有其他的高,但是從成本上和工作特點(diǎn)的方面看,我們還是選擇齒輪泵作為我們的動(dòng)力元件。2.2 執(zhí)行元件的選擇液壓執(zhí)行元件,本次設(shè)計(jì)必須用到的是動(dòng)臂液壓缸,鏟斗液壓桿,斗桿液壓桿,和2個(gè)行走馬達(dá)以及一個(gè)回轉(zhuǎn)馬達(dá)。下面可通過以下公式估算的液壓缸作用力f2=6.55MF=0.75f2f1=0.75F式中F 鏟斗油缸作用力,KN;f1斗桿油缸作用力,KN;f2動(dòng)臂油缸作用力,KN;M整機(jī)質(zhì)量,t。液壓缸作用力與整機(jī)質(zhì)量關(guān)系圖 2.3液壓控制元件選擇控制元件通常是用來控制液體的流動(dòng)方向,壓力的高低和流量大小進(jìn)行預(yù)期的控制。因此,液壓控制閥是直接影響液壓系統(tǒng)工作過程和工作特性的重要元件。本次液壓設(shè)計(jì)也有用到單向閥,溢流閥,換向閥,等等。單向閥:是用來控制油液的單向流動(dòng),他的性能的要求是:正向的流動(dòng)阻力損失小,反向的時(shí)候密封性好,而且動(dòng)作靈敏。溢流閥:溢流閥的主要的作用是對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)幾乎所有的液壓系統(tǒng)里面都必須有溢流閥,它的性能的好和壞直接影響著液壓系統(tǒng)的正常工作。液壓系統(tǒng)對(duì)溢流閥性能的要求,1,定位的精度高。2,靈敏度要高。3,工作平穩(wěn)。4,密封性好。,所以,本次設(shè)計(jì)決定在液壓缸面前都并聯(lián)一個(gè)溢流閥來控制流量的大小。換向閥:利用閥芯對(duì)閥體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。可以使得油路接通。關(guān)斷或者改變油流的方向。從而來實(shí)現(xiàn)液壓執(zhí)行元件的驅(qū)動(dòng)和啟動(dòng),停止或者變換運(yùn)動(dòng)的方向,本次設(shè)計(jì)液壓缸只需來回運(yùn)動(dòng),所以初步選定為三位四通換向閥2.4 液壓系統(tǒng)輔助元件選擇液壓系統(tǒng)的輔助元件是指的是除了液壓動(dòng)力元件,執(zhí)行元件和控制元件外的東西,比如說有,管件,油箱,過濾器,散熱器,密封裝置,壓力表,等等其他裝置所以本次設(shè)計(jì)也都有用好到這些元件,具體詳情參考液壓系統(tǒng)圖紙。致 謝 本次液壓挖掘機(jī)的畢業(yè)設(shè)計(jì),讓我收獲良多,讓我更進(jìn)一步的了解到了液壓系統(tǒng)以及機(jī)械原理方面的知識(shí),也能夠讓我更加熟練的操作CAD 和PROE,從中的收獲不能僅僅一分畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠表達(dá),這次畢業(yè)設(shè)計(jì),讓我學(xué)到了如何靠自己的實(shí)力去做到自己該做到的事,如何去勇敢地面臨問題,并且挑戰(zhàn)這些問題,并且我的學(xué)習(xí)能力也得到了大幅度的提高,我感謝我的導(dǎo)師還有我的學(xué)院學(xué)校,沒有你們我不可能完成如此難得工程,進(jìn)步也不會(huì)如此的大,我希望在將來的生活中能夠繼續(xù)繼承這種精神,并且隨之發(fā)揚(yáng),相信我以后的工作崗位上無論是遇到什么樣的困難都可以迎仍而解。最后我祝愿我自己還有我的導(dǎo)師同學(xué)們?cè)絹碓胶谩9W(xué)院機(jī)制1004 程鵬