畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-6t液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)（含全套CAD圖紙）

大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 1 - 第 1 章 緒 論 全套全套 CAD 圖紙，完整版設(shè)計(jì)，聯(lián)系圖紙，完整版設(shè)計(jì)，聯(lián)系 153893706 1.1 WY6 挖掘機(jī)的功能及主要技術(shù)參數(shù) 1.1.1 功能 挖掘機(jī)作業(yè)過(guò)程是以切削刃切削土壤，實(shí)現(xiàn)破土、裝土、提升回轉(zhuǎn)、卸土， 再返回第二次挖掘，挖完一段后,機(jī)械移位繼續(xù)挖掘。 為實(shí)現(xiàn)上述周期性作業(yè)動(dòng)作要求，就需要以下組成部分：工作裝置、回轉(zhuǎn)機(jī) 構(gòu)、動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置（液壓部分） 、操縱裝置、行走裝置等。現(xiàn)通常按結(jié)構(gòu) 分為：工作裝置、回轉(zhuǎn)平臺(tái)、行走裝置。根據(jù)其構(gòu)造和用途可以區(qū)分為：履帶式、 輪胎式、步履式、全液壓、半液壓、全回轉(zhuǎn)、非全回轉(zhuǎn)、通用型、專用型、鉸接 式、伸縮臂式等多種類型。 工作裝置是直接完成挖掘任務(wù)的裝置。它由動(dòng)臂、斗桿、鏟斗等三部分鉸接 而成。動(dòng)臂起落、斗桿伸縮和鏟斗轉(zhuǎn)動(dòng)都用往復(fù)式雙作用液壓缸控制。為了適應(yīng) 各種不同施工作業(yè)的需要，液壓挖掘機(jī)可以配裝多種工作裝置，如挖掘、起重、 裝載、平整、夾鉗、推土、沖擊錘等多種作業(yè)機(jī)具。 回轉(zhuǎn)與行走裝置是液壓挖掘機(jī)的機(jī)體，轉(zhuǎn)臺(tái)上部設(shè)有動(dòng)力裝置和傳動(dòng)系統(tǒng)。 發(fā)動(dòng)機(jī)是液壓挖掘機(jī)的動(dòng)力源，大多采用柴油要在方便的場(chǎng)地， 也可改用電動(dòng) 機(jī)。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 2 - 行走裝置（也稱下車）由導(dǎo)向輪、驅(qū)動(dòng)輪、支重輪、托帶輪、履帶、組合行 走架、行走馬達(dá)減速機(jī)和張緊緩沖裝置等零部件組成。如圖 1-1 所示。 圖 1-1 行走裝置 1、導(dǎo)向輪 2、組合行走架 3、張緊裝置 4、中護(hù)軌板 5、托帶輪 6、履帶 7、支重輪 8、驅(qū)動(dòng)輪 行走裝置是挖掘機(jī)的支柱，承受挖掘機(jī)的全部質(zhì)量和挖掘機(jī)載荷，提供挖掘 機(jī)行走、轉(zhuǎn)彎和爬坡的能力挖掘機(jī)工作時(shí)，行走裝置起到支撐和穩(wěn)定的作用。 1.1.2 主要技術(shù)參數(shù) 表 1-1 型號(hào) WY6 型式 履帶式反鏟液壓挖掘機(jī) 整機(jī)質(zhì)量 6000kg 外形尺寸 長(zhǎng)寬高 594519202600 標(biāo)準(zhǔn)斗容 0.18 m3 發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào) 康明斯 B3.3-C 發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率 45 KW 發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速 2200 rpm 軌距 1520mm 軸距 1990 mm 接地長(zhǎng)度 2000 mm 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 3 - 履帶板寬度 400 mm 接地比壓 31.7 KPa 最小離地間隙 300 mm 爬坡能力 30 液壓系統(tǒng)壓力 22MPa 液壓系統(tǒng)閉鎖壓力 26MPa 行走速度兩擋 0- 2.52/ 0- 4.81 km/h 平臺(tái)回轉(zhuǎn)速度 0-10.7 r/min 回轉(zhuǎn)制動(dòng)壓力 20 MPa 伺服系統(tǒng)壓力 3MPa 最大挖掘高度 5330mm 最大挖掘深度 3890 mm 最大挖掘半徑 6900 mm 最大卸載高度 3630 mm 鏟斗最大挖掘力 40 KN 1.2 挖掘機(jī)簡(jiǎn)史 第一臺(tái)手動(dòng)挖掘機(jī)問(wèn)世至今已有 130 多年的歷史，期間經(jīng)歷了由蒸汽驅(qū)動(dòng)斗 回轉(zhuǎn)挖掘機(jī)到電力驅(qū)動(dòng)和內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)挖掘機(jī)、應(yīng)用機(jī)電液一體化技術(shù)的全自 動(dòng)液壓挖掘機(jī)的逐步發(fā)展過(guò)程。 由于液壓技術(shù)的應(yīng)用，20 世紀(jì) 40 年代有了在拖拉機(jī)上配裝液壓反鏟的懸掛 式挖掘機(jī)，20 世紀(jì) 50 年代初期和中期相繼研制出拖式全回轉(zhuǎn)液壓挖掘機(jī)和履帶 式全液壓挖掘機(jī)。初期試制的液壓挖掘機(jī)是采用飛機(jī)和機(jī)床的液壓技術(shù)，缺少適 用于挖掘機(jī)各種工況的液壓元件，制造質(zhì)量不夠穩(wěn)定，配套件也不齊全。從 20 世紀(jì) 60 年代起，液壓挖掘機(jī)進(jìn)入推廣和蓬勃發(fā)展階段，各國(guó)挖掘機(jī)制造廠和品 種增加很快，產(chǎn)量猛增。1968-1970 年間，液壓挖掘機(jī)產(chǎn)量已占挖掘機(jī)總產(chǎn)量的 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 4 - 83%，目前已接近 100%。 1.3 國(guó)內(nèi)外的情況 1.3.1 國(guó)外挖掘機(jī)目前水平及發(fā)展動(dòng)向 工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的挖掘機(jī)生產(chǎn)較早，法國(guó)、德國(guó)、美國(guó)、俄羅斯、日本是斗容 量 3.5-40m單斗液壓挖掘機(jī)的主要生產(chǎn)國(guó)，從 20 世紀(jì) 80 年代開始生產(chǎn)特大型挖 掘機(jī)。例如，美國(guó)馬利昂公司生產(chǎn)的斗容量 50-150m剝離用挖掘機(jī)，斗容量 132m的步行式拉鏟挖掘機(jī)；B-E（布比賽路斯-伊利）公司生產(chǎn)的斗容量 168.2m 的步行式拉鏟挖掘機(jī)，斗容量 107m的剝離用挖掘機(jī)等，是世界上目前最大的挖 掘機(jī)。 從 20 世紀(jì)后期開始，國(guó)際上挖掘機(jī)的生產(chǎn)向大型化、微型化、多功能化、 專用化和自動(dòng)化的方向發(fā)展。 1、開發(fā)多品種、多功能、高質(zhì)量及高效率的挖掘機(jī)。為滿足市政建設(shè)和農(nóng) 田建設(shè)的需要，國(guó)外發(fā)展了斗容量在 0.25m以下的微型挖掘機(jī)，最小的斗容量?jī)H 在 0.01m。另外，數(shù)量最的中、小型挖掘機(jī)趨向于一機(jī)多能，配備了多種工作裝 置除正鏟、反鏟外，還配備了起重、抓斗、平坡斗、裝載斗、耙齒、破碎錐、 麻花鉆、電磁吸盤、振搗器、推土板、沖擊鏟、集裝叉、高空作業(yè)架、鉸盤及拉 鏟等，以滿足各種施工的需要。與此同時(shí)，發(fā)展專門用途的特種挖掘機(jī)，如低比 壓、低嗓聲、水下專用和水陸兩用挖掘機(jī)等。 2、迅速發(fā)展全液壓挖掘機(jī)，不斷改進(jìn)和革新控制方式，使挖掘機(jī)由簡(jiǎn)單的 杠桿操縱發(fā)展到液壓操縱、氣壓操縱、液壓伺服操縱和電氣控制、無(wú)線電遙控、 電子計(jì)算機(jī)綜合程序控制。在危險(xiǎn)地區(qū)或水下作業(yè)采用無(wú)線電操縱，利用電子計(jì) 算機(jī)控制接收器和激光導(dǎo)向相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了挖掘機(jī)作業(yè)操縱的完全自動(dòng)化。所有 這一切，挖掘機(jī)的全液壓化為其奠定了基礎(chǔ)和創(chuàng)造了良好的前提。 3、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、通用化發(fā)展 速度。例如，德國(guó)阿特拉斯公司生產(chǎn)的挖掘機(jī)裝有新型的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置， 使挖掘機(jī)按最適合其作業(yè)要求的速度來(lái) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 5 - 工作；美國(guó)林肯貝爾特公司新 C 系列 LS-5800 型液壓挖掘機(jī)安裝了全自動(dòng)控制液 壓系統(tǒng)，可自動(dòng)調(diào)節(jié)流量，避免了驅(qū)動(dòng)功率的浪費(fèi)。還安裝了 CAPS（計(jì)算機(jī)輔 助功率系統(tǒng)） ，提高挖掘機(jī)的作業(yè)功率，更好地發(fā)揮液壓系統(tǒng)的功能；日本住友 公司生產(chǎn)的 FJ 系列五種新型號(hào)挖掘機(jī)配有與液壓回路連接的計(jì)算機(jī)輔助功率控 制系統(tǒng)，利用精控模式選擇系統(tǒng)，減少燃油、發(fā)動(dòng)機(jī)功率和液壓功率的消耗，并 處長(zhǎng)了零部件的使用壽命；德國(guó)奧加凱（O&K)公司生產(chǎn)的挖掘機(jī)的油泵調(diào)節(jié)系 統(tǒng)具有合流特性，使油泵具有最大的工作效率；日本神鋼公司在新型的 904、905、907、909 型液壓挖掘機(jī)上采用智能型控制系統(tǒng)，即使無(wú)經(jīng)驗(yàn)的駕駛員 也能進(jìn)行復(fù)雜的作業(yè)操作；德國(guó)利勃海爾公司開發(fā)了 ECO（電子控制作業(yè)）的操 縱裝置，可根據(jù)作業(yè)要求調(diào)節(jié)挖掘機(jī)的作業(yè)性能，取得了高效率、低油耗的效果； 美國(guó)卡特匹勒公司在新型 B 系統(tǒng)挖掘機(jī)上采用最新的 3114T 型柴油機(jī)以及扭矩載 荷傳感壓力系統(tǒng)、功率方式選擇器等，進(jìn)一步提高了挖掘機(jī)的作業(yè)效率和穩(wěn)定性。 韓國(guó)大宇公司在 DH280 型挖掘機(jī)上采用了 EPOS-電子功率優(yōu)化系統(tǒng)，根據(jù)發(fā)動(dòng) 機(jī)負(fù)荷的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)液壓泵所吸收的功率，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速始終保持在額定轉(zhuǎn) 速附近，即發(fā)動(dòng)機(jī)始終以全功率運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣既充分利用了發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、提高挖 掘機(jī)的作業(yè)效率，又防止了發(fā)動(dòng)機(jī)因過(guò)載而熄火。 4、更新設(shè)計(jì)理論，提高可靠性，延長(zhǎng)使用壽命。美、英、日等國(guó)家推廣采 用有限壽命設(shè)計(jì)理論，以替代傳統(tǒng)的無(wú)限壽命設(shè)計(jì)理論和方法，并將疲勞損傷累 積理論、斷裂力學(xué)、有限元法、優(yōu)化設(shè)計(jì)、電子計(jì)算機(jī)控制的電液伺服疲勞試驗(yàn) 技術(shù)、疲勞強(qiáng)度分析方法等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于液壓挖掘機(jī)的強(qiáng)度研究方面，促進(jìn)了 產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)高效率和競(jìng)爭(zhēng)力。美國(guó)提出了考核動(dòng)強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)分析方法，并創(chuàng) 立了預(yù)測(cè)產(chǎn)品失效和更新的理論。日本制定了液壓挖掘機(jī)構(gòu)件的強(qiáng)度評(píng)定程序， 研制了可靠性住處處理系統(tǒng)。在上述基礎(chǔ)理論的指導(dǎo)下，借助于大量試驗(yàn)，縮短 了新產(chǎn)品的研究周期，加速了液壓挖掘機(jī)更新?lián)Q代的進(jìn)程，并提高其可靠性和耐 久性。例如，液壓挖掘機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)到 85%-95%，使用壽命超過(guò) 1 萬(wàn)小時(shí)。 5、加強(qiáng)對(duì)駕駛員的勞動(dòng)保護(hù)，改善駕駛員的勞動(dòng)條件。液壓挖掘機(jī)采用帶 有墜物保護(hù)結(jié)構(gòu)和傾翻保護(hù)結(jié)構(gòu)的駕駛室，安裝可調(diào)節(jié)的彈性座椅，用隔音措施 降低噪聲干擾。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 6 - 6、進(jìn)一步改進(jìn)液壓系統(tǒng)。中、小型液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)有向變量系統(tǒng)轉(zhuǎn) 變的明顯趨勢(shì)。因?yàn)樽兞肯到y(tǒng)在油泵工作過(guò)程中，壓力減小時(shí)和增大流量來(lái)襝， 使液壓泵功率保持恒定，亦即裝有變量泵的液壓挖掘機(jī)可經(jīng)常性地充分利用油泵 的最大功率。當(dāng)外阻力增大時(shí)則減少流量（降低速度） ，使挖掘力成倍增長(zhǎng)率加； 采用三回路液壓系統(tǒng)。產(chǎn)生三個(gè)互不成影響的獨(dú)立工作運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)與回轉(zhuǎn)達(dá)機(jī)械 的功率匹配。將第三泵在其他工作運(yùn)動(dòng)上接通，成為開式回路第二個(gè)獨(dú)立的快速 成運(yùn)動(dòng)。此外，液壓技術(shù)在挖掘機(jī)上普遍使用，為電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)在挖 掘機(jī)的應(yīng)用與推廣創(chuàng)造了條件。 7、迅速拓展電子化、自動(dòng)化技術(shù)在挖掘機(jī)上的應(yīng)用。20 世紀(jì) 70 年代，為了 節(jié)省能源消耗和減少對(duì)環(huán)境的污染，使挖掘機(jī)的操作輕便和安全作業(yè)，降低挖掘 機(jī)口音，改善駕駛員工作條件，逐步在挖掘上應(yīng)用電子和自動(dòng)控制技術(shù)。隨著對(duì) 挖掘機(jī)的工作效率、節(jié)能環(huán)保、操作輕便、安全舒適、可靠耐用等方面性能要求 的提高，促使了機(jī)電一體化在挖掘機(jī)上的應(yīng)用，并使其各種性能有了質(zhì)的飛躍。 20 世紀(jì) 80 年代，以微電子技術(shù)為核心的高新技術(shù)，特別是微機(jī)、微處理器、傳 感器和檢測(cè)儀表在挖掘機(jī)上的應(yīng)用，推動(dòng)了電子控制技術(shù)在挖掘機(jī)上應(yīng)用和推廣， 并已成為挖掘機(jī)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，亦即目前先進(jìn)的挖掘機(jī)上設(shè)有發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)怠 速及油門控制系統(tǒng)、功率優(yōu)化系統(tǒng)、工作模式控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等電控系統(tǒng)。 1.3.2 內(nèi)挖掘機(jī)目前發(fā)展水平及狀況 2000 年來(lái)，隨著國(guó)家新一輪經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入一個(gè)更深層次的階段，包括基礎(chǔ)設(shè) 施建設(shè)、新的城鎮(zhèn)化建設(shè)等，刺激挖掘機(jī)行業(yè)進(jìn)一步的發(fā)展。所以在 2000 年以 后形成了一個(gè)高潮期。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000 年國(guó)內(nèi)挖掘機(jī)企業(yè)產(chǎn)量為 8111 臺(tái)、銷售量 為 7926 臺(tái)，與 1999 年相比，產(chǎn)銷量均增長(zhǎng) 30%以上。2000 年全國(guó)液壓挖掘機(jī)產(chǎn) 銷量近 8000 臺(tái)。 2002 年是我國(guó)工程機(jī)械行業(yè)歷史上增長(zhǎng)速度最快、經(jīng)濟(jì)形勢(shì)最好的一年，堪 稱“井噴之年”。挖掘機(jī)全年銷量 1.9 萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng) 58%，挖掘機(jī)成了整個(gè)工程 機(jī)械行業(yè)中產(chǎn)、銷量增長(zhǎng)最快的機(jī)種之一。 2003 年國(guó)產(chǎn)挖掘機(jī)的價(jià)格優(yōu)勢(shì)仍然是十分明顯的。以 13 至 14 噸級(jí)的輪式挖 掘機(jī)為例，雖然其關(guān)鍵零部件系國(guó)外配 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 7 - 置，但價(jià)格與國(guó)外同等機(jī)型相比仍相差 25 萬(wàn)至 30 萬(wàn)元。小功率、多功能的挖掘 機(jī)尤其受到青睞。通過(guò)快速換裝不同的工作裝置以完成挖、裝、填、夯、抓、刨、 吊鉆、剪等多種作業(yè)，挖掘裝載機(jī)出現(xiàn)了需求不斷上升的勢(shì)頭。除了 JCB、凱斯 等品牌外，德工的 WZ25-20 型也出現(xiàn)了較好的銷售趨勢(shì)。輪胎挖掘機(jī)的需求一直 在穩(wěn)步增長(zhǎng)，如常州現(xiàn)代的輪式挖掘機(jī)從 0.25 至 0.92 立方米都可生產(chǎn)，詹工可 生產(chǎn) 14 至 30 噸級(jí)的輪式挖掘機(jī)，其中 20 噸級(jí)的輪式挖掘機(jī)的行駛速度可高達(dá) 54 公里/小時(shí)。目前我國(guó)輪式挖掘機(jī)的生產(chǎn)企業(yè)大約為 10 家。 2003 年的大型挖掘機(jī)在我國(guó)一直處于薄弱地位，主要依賴進(jìn)口。長(zhǎng)挖的 CE600-5 型斗容達(dá) 4 立方米，常州現(xiàn)代的 R450LC-5 型挖掘機(jī)屬于 43.53 噸級(jí)，而 德國(guó)的利勃海爾生產(chǎn)的 600 噸級(jí)的挖掘機(jī)最大斗容可達(dá) 34 立方米。 2003 年小型挖掘機(jī)的需求繼續(xù)旺盛。2003 年產(chǎn)銷 3000 多臺(tái)，而需求量在 5000 臺(tái)/年左右。久負(fù)盛名的久保田已落戶上海，久保田生產(chǎn)從 0.5 至 5 噸的 33 個(gè)產(chǎn)品系列，年產(chǎn)量在 1.2 萬(wàn)臺(tái)左右，久保田先推出無(wú)尾超小回轉(zhuǎn)機(jī)型的主導(dǎo)機(jī) 型，以后陸續(xù)有其他型號(hào)上市，意欲占領(lǐng)中國(guó) 20%的小型挖掘機(jī)市場(chǎng)，其產(chǎn)品的 數(shù)字化液晶顯示、自動(dòng)怠速功能博得了用戶的贊譽(yù)。凱斯的小型挖掘機(jī)同樣采用 無(wú)尾回轉(zhuǎn)及動(dòng)臂可回轉(zhuǎn)技術(shù)，采用橡膠履帶用于液壓錘、液壓剪的雙回路輔助輸 出液壓回路，同樣受到使用單位的歡迎。 由于 2003 年以來(lái)我國(guó)固定資產(chǎn)投資規(guī)模增長(zhǎng)過(guò)快，中央政府在 2004 年 4 月 出臺(tái)了一系列宏觀調(diào)控政策，抑制投資過(guò)熱的行業(yè)。目前，宏觀調(diào)控已初見成效， 經(jīng)濟(jì)開始向“軟著陸”發(fā)展。2004 年下半年開始，固定資產(chǎn)投資增速出現(xiàn)較快的下 降，挖掘機(jī)械行業(yè)增速隨之下降，并且下降幅度將高于固定資產(chǎn)投資的下滑速度。 這必將對(duì)挖掘機(jī)行業(yè)帶來(lái)沖擊! 1999 年-2004 年履帶式挖掘機(jī)進(jìn)出口量：中國(guó)挖掘機(jī)近三年增長(zhǎng)極為迅速，雖然 國(guó)內(nèi)產(chǎn)銷量已成為國(guó)際上的挖掘機(jī)大國(guó)，但歷年仍有大量挖掘機(jī)產(chǎn)品進(jìn)口，進(jìn)出 口逆差仍較大。 2004 年國(guó)內(nèi)已形成的局面: 隨著我國(guó)挖掘機(jī)行業(yè)持續(xù)高速發(fā)展，尚未引進(jìn) 外資的企業(yè)紛紛加快技術(shù)改造，引進(jìn)技術(shù)合作、資產(chǎn)重組、強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)， 創(chuàng)中國(guó)人自己發(fā)展之路。如柳工、玉柴、 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 8 - 南特、卓爾、軍聯(lián)、山河智能、山東常林、徐工、臨工、黃工等相繼完成技改， 成效顯著，爭(zhēng)創(chuàng)年千臺(tái)目標(biāo)企業(yè)。同時(shí)，一些大型國(guó)企改制后也煥發(fā)出極強(qiáng)生命 力。如長(zhǎng)挖改制后的四川邦立重機(jī)有限公司揚(yáng)長(zhǎng)避短搞發(fā)展，2004 年目標(biāo)大挖 260 臺(tái)，銷售收入 3 億元。2004 年上半年研制出中國(guó)最大的液壓挖掘機(jī)100t 級(jí)強(qiáng)力礦山型全液壓挖掘機(jī)，CE(D)1000-6 斗容 6m3、373kw。同時(shí)還為中國(guó)礦 山研制出系列全液壓挖掘機(jī) CE400-6、CE420-6、CE(D)460-5、CE(D) 550- 6、CE(D)650-6、CE(D)900-6 系列產(chǎn)品供應(yīng)市場(chǎng)，物美價(jià)廉，深受市場(chǎng)歡迎，已 成為中國(guó)大型挖掘機(jī)研發(fā)基地。玉柴、卓爾、南 特、智能也正在成為中國(guó)小挖 研發(fā)重要基地。柳工、臨工、三一、徐工、貴礦、力士德等將成為國(guó)產(chǎn)中噸位挖 掘機(jī)名品與國(guó)外品牌抗衡的生產(chǎn)企業(yè)。 縱觀我國(guó)液壓挖掘機(jī)近 40 年的發(fā)展歷史,大致可以分成以下幾個(gè)階段: 一、開發(fā)階段(19671977 年):以測(cè)繪仿制為主的開發(fā)。通過(guò)多年堅(jiān)持不懈 的努力,克服一個(gè)一個(gè)的困難,有少量幾種規(guī)格的液壓挖掘機(jī)終于獲得初步成功, 為我國(guó)挖掘機(jī)行業(yè)的形成和發(fā)展邁出了重要的一步。 二、液壓挖掘機(jī)發(fā)展、提高并全面替代機(jī)械挖掘機(jī)階段(19781986 年)。這 個(gè)階段通過(guò)各主機(jī)廠引進(jìn)技術(shù)(主要是德國(guó)挖掘機(jī)制造技術(shù))的消化、吸收和移植,使 我國(guó)液壓挖掘機(jī)產(chǎn)品的性能指標(biāo)全面提高到國(guó)際 70 年代末 80 年代初的水平。全 國(guó)液壓挖掘機(jī)的平均年產(chǎn)量達(dá)到 1230 臺(tái)。 三、液壓挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量增加,新加入挖掘機(jī)行業(yè)的國(guó)有大、中型企業(yè) 以技貿(mào)結(jié)合、合作生產(chǎn)方式聯(lián)合引進(jìn)日本挖掘機(jī)制造技術(shù)(19871993 年)。由于 國(guó)內(nèi)對(duì)挖掘機(jī)的需求量的不斷提高,新加入挖掘機(jī)行業(yè)的企業(yè)通過(guò)開發(fā)和引進(jìn)挖 掘機(jī)制造技術(shù),其產(chǎn)品批量或小批量的投放國(guó)內(nèi)市場(chǎng)或出口,打破了多年來(lái)主要由 六大家挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)壟斷國(guó)內(nèi)挖掘機(jī)市場(chǎng)的局面,形成了有益于提高產(chǎn)品質(zhì)量、 性能和產(chǎn)量的良性競(jìng)爭(zhēng)。這個(gè)期間國(guó)內(nèi)液壓挖掘機(jī)的年均產(chǎn)量提高到 2000 余臺(tái)。 四、國(guó)內(nèi)液壓挖掘機(jī)供需矛盾日益擴(kuò)大,國(guó)外各著名挖掘機(jī)制造廠商看好中 國(guó)市場(chǎng)紛紛前來(lái)創(chuàng)辦合資、獨(dú)資挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)(1994 年至今)。從 1994 年 開始,特別到 1995 年在我國(guó)挖掘機(jī)行業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 9 - 掀起了一股不小的合資浪潮。其中美國(guó)卡特彼勒公司和日本神戶制鋼所率先在徐 州金山橋開發(fā)區(qū)和與成都工程集團(tuán)公司合作在成都相繼建立了生產(chǎn)液壓挖掘機(jī)的 中外合資企業(yè),隨后日本小松制作所、日立建機(jī)株式會(huì)社、韓國(guó)大宇重工、韓國(guó) 現(xiàn)代重工業(yè)以及德國(guó)利勃海爾、德國(guó)雪孚、德國(guó) Atlas、瑞典 Volvo 公司等都先 后在中國(guó)建立了中外合資、外商獨(dú)資挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè),生產(chǎn)具有世界先進(jìn)水平的 多種型號(hào)和規(guī)格的液壓挖掘機(jī)產(chǎn)品。近幾年這些企業(yè)運(yùn)營(yíng)情況良好，發(fā)展速度很 快。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 10 - 第 2 章 液壓系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì) 2.12.1 設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)思想 2.1.1 產(chǎn)品開發(fā)目的與適用范圍 由于 2004 年我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)行宏觀調(diào)控后，國(guó)內(nèi)固定資產(chǎn)投資比例減小，嚴(yán)重 影響了挖掘機(jī)的銷售市場(chǎng)。2003 年 13 家企業(yè)共銷售挖掘機(jī) 30139 臺(tái)，其中 15 噸 以下挖掘機(jī)銷售了 2957 臺(tái)，占銷售總量的 9.8%；2004 年 13 家企業(yè)共銷售挖掘 機(jī) 2764 臺(tái)，下降了 9%。其中 15 噸以下挖掘機(jī)銷售了 4631 臺(tái)，占銷售總量的 16.75%。增量為 6.77%。2004 年 15 噸以下的挖掘機(jī)比 2003 年增長(zhǎng) 56.58%。這 說(shuō)明宏觀調(diào)控對(duì) 15 噸以下小挖不但沒(méi)有影響，反而銷量增加，預(yù)計(jì)以后每年需 要 50007000 臺(tái)的量。市場(chǎng)發(fā)展很快。目前生產(chǎn)小挖的企業(yè)有玉柴、山河、柳 工、現(xiàn)代京城、大宇、日立等企業(yè)?？焖匍_發(fā) 15 噸以下挖掘機(jī)，以適應(yīng)市場(chǎng)的 需要。 2003 以來(lái)國(guó)家對(duì)農(nóng)業(yè)的投資力度正在加大，另外我國(guó)西部開發(fā)建設(shè)，南水北 調(diào)工程的啟動(dòng)，將需要大量的工程機(jī)械產(chǎn)品，尤其是對(duì)中小型號(hào)的液壓挖掘機(jī)的 需求量必將持續(xù)增長(zhǎng)。 經(jīng)過(guò)調(diào)研，610 噸級(jí)液壓挖掘機(jī)在農(nóng)業(yè)、農(nóng)村、農(nóng)民以及城鄉(xiāng)個(gè)體、私營(yíng)、 集體企業(yè)中具有較好市場(chǎng)。 本產(chǎn)品主要用于民用建設(shè)、市政工程、農(nóng)田水利、修筑道路、房產(chǎn)開發(fā)等土 石方施工。 2.1.2 設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想 一、貫徹“質(zhì)量第一”的方針，力求結(jié)構(gòu)合理，可靠性高。 二、要貫徹“三化”原則，盡量考慮零部件的通用性，要投資少，見效快 （標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化） 。 三、外協(xié)件應(yīng)立足于國(guó)內(nèi)，但液 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 11 - 壓件盡量選國(guó)外產(chǎn)品，并有一定的先進(jìn)性和可靠性。 四、產(chǎn)品應(yīng)符合國(guó)家、有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并學(xué)習(xí)引用國(guó)外先進(jìn)技術(shù)。 2.2 液壓系統(tǒng)分析 2.2.1 本機(jī)要求 一、發(fā)動(dòng)機(jī) 采用康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)，油耗低，噪音小，性能可靠。也可根據(jù)用戶需求，選裝 不同品牌的發(fā)動(dòng)機(jī)。 二、液壓系統(tǒng) 采用全功率調(diào)節(jié)變量的負(fù)載傳感開式液壓系統(tǒng)，技術(shù)成熟，作業(yè)性能優(yōu)良， 可靠性高。伺服系統(tǒng)采用先導(dǎo)閥控制，操縱輕便，控制準(zhǔn)確；回轉(zhuǎn)裝置及液壓系 統(tǒng)系統(tǒng)主要部件選用韓國(guó)第一油壓的產(chǎn)品，性能優(yōu)良；密封件選用派克芬尼公司 及國(guó)內(nèi)知名品牌產(chǎn)品。 三、行走系統(tǒng) 采用全剛性底盤， “H”型車架，強(qiáng)度高，安全可靠?？筛鶕?jù)用戶需要可裝整 體式橡膠履帶和鋼履帶 四、造型美觀，具備挖掘，抓物，鉆孔，推土，清溝和破碎等功能。平臺(tái) 可 360旋轉(zhuǎn)，性能可靠，操作舒適，可廣泛應(yīng)用于建筑，市政，供水，供氣，供 電農(nóng)林建設(shè)等工程。 2.2.2 挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng) 按照挖掘機(jī)工作裝置和各個(gè)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)要求，把各種液壓元件用管路有機(jī)地 連接起來(lái)的組合體，稱為挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)。其功能是，以油液為工作介質(zhì)，利 用液壓泵將發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗懿⑦M(jìn)行傳送，然后通過(guò)液壓缸和液壓馬 達(dá)等將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)的各種動(dòng)作。 一、基本要求： 液壓挖掘機(jī)的動(dòng)作復(fù)雜，凡要機(jī)構(gòu)經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng)、換向、負(fù)載變化大，沖 擊和振動(dòng)頻繁，而且野外作業(yè)，溫度 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 12 - 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(dòng)臂、斗桿和鏟斗可以各自單獨(dú)動(dòng)作，也可以互相配合實(shí) 現(xiàn)復(fù)合動(dòng)作。 2、工作裝置的動(dòng)作和轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)既能單獨(dú)進(jìn)行，又能作復(fù)合動(dòng)作，以提高 挖掘機(jī)的生產(chǎn)率。 3、履帶式挖掘機(jī)的左、右履帶分別驅(qū)動(dòng)，使挖掘機(jī)行走方便、轉(zhuǎn)向靈活， 并且可就地轉(zhuǎn)向，以提高挖掘機(jī)的靈活性。 4、保證挖掘機(jī)的一切動(dòng)作可逆，且無(wú)級(jí)變速。 5、保證挖掘機(jī)工作安全可靠，且各執(zhí)行元件（液壓缸、液壓馬達(dá)等）有良 好的過(guò)載保護(hù)；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和行走裝置有可靠的制動(dòng)和限速；防止動(dòng)臂因自重而快 速下降和整機(jī)超速溜坡。 為此，液壓系統(tǒng)應(yīng)做到： （1）有高的傳動(dòng)效率，以充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和燃料使用經(jīng)濟(jì)性。 （2）液壓系統(tǒng)和液壓元件在負(fù)載變化大、急劇的振動(dòng)沖擊作用下，具有足 夠的可靠性。 （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(shí)液壓 油溫不超過(guò) 80 度，或溫升不超過(guò) 45 度。 （4）由于挖掘機(jī)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)塵土多，液壓油容易被污染，因此液壓系統(tǒng)的密 封性能要好，液壓元件對(duì)油液污染的敏感性低，整個(gè)液壓系統(tǒng)要設(shè)置濾油器和防 塵裝置。 （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(dòng)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(dòng)強(qiáng)度。 二、類型： 按液壓泵特性，液壓挖掘機(jī)采用的液壓系統(tǒng)大致上有定量系統(tǒng)、變量系統(tǒng)和 定量、變量系統(tǒng)等三種類型。 1、定量系統(tǒng) 在液壓挖掘機(jī)采用的定量系統(tǒng)中， 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 13 - 其流量不變，即流量不隨負(fù)載而變化，通常依靠節(jié)流來(lái)調(diào)節(jié)速度。根據(jù)定量系統(tǒng) 中油泵和回路的數(shù)量及組合形式，分為單泵單回路、雙泵單回路定量系統(tǒng)、雙泵 雙回路定量系統(tǒng)及多泵多回路定量系統(tǒng)等。 2、變量系統(tǒng) 在液壓挖掘機(jī)采用的變量系統(tǒng)中，是通過(guò)容積變量來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速的，其調(diào) 節(jié)方式有三種：變量泵-定量馬達(dá)調(diào)速、定量泵-變量馬達(dá)調(diào)速、變量泵-變量馬達(dá) 調(diào)速。 液壓挖掘機(jī)采用的變量系統(tǒng)多采用變量泵-定量馬達(dá)的組合方式實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變量， 且都是雙泵雙回路。根據(jù)兩個(gè)回路的變量有無(wú)關(guān)聯(lián)，分為分功率變量系統(tǒng)和全功 率變量系統(tǒng)兩種。其中的分功率變量系統(tǒng)的每個(gè)油泵各有一個(gè)功率調(diào)節(jié)機(jī)械，油 泵的流量變化只受自身所在回路壓力變化的影響，與另一回路的壓力變化無(wú)關(guān)， 即兩個(gè)回路的油泵各自獨(dú)立地進(jìn)行恒功率調(diào)節(jié)變量，兩個(gè)油泵各擁有一發(fā)動(dòng)機(jī)輸 出功率；全功率變量系統(tǒng)中的兩個(gè)油泵由一個(gè)總功率調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)，使 兩個(gè)油泵的擺角始終相同，同步變量、流量相等。決定流量變化的是系統(tǒng)的總壓 力，兩個(gè)油泵的功率在變量范圍內(nèi)是不相同的。其調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)有機(jī)械聯(lián)動(dòng)式和液壓 聯(lián)動(dòng)式兩種形式。 2.2.3 本機(jī)技術(shù)要求 一、整機(jī)結(jié)構(gòu)布置與液壓管路布置應(yīng)合理可行，外形美觀，操作簡(jiǎn)便舒適， 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮制造工藝，拆裝維修等。 二、整機(jī)運(yùn)輸、停放時(shí)應(yīng)有合理的姿態(tài)，行駛穩(wěn)定性好，保證安全可靠。 三、 液壓系統(tǒng)裝韓國(guó)第一油壓的三泵變量系統(tǒng)。 四、 總體參數(shù)應(yīng)符合 GB/T9139.11988液壓挖掘機(jī) 分類的規(guī)定，在 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)貫徹 GB/T9139.21996液壓挖掘機(jī) 技術(shù)條件 ； GB/T91401996液壓挖掘機(jī) 結(jié)構(gòu)和性能 ；JB6030200工程機(jī)械 通用安 全技術(shù)條件 ；GB16710.11996工程機(jī)械 噪聲限值等有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 五、 配套件選用力求合理、可靠、先進(jìn)。設(shè)計(jì)應(yīng)考慮“三化” ，采用系列參 數(shù)。 2.2.4 本機(jī)液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 14 - 一、 回轉(zhuǎn)裝置選用韓國(guó)第一油壓產(chǎn)的 JMFG-39-01-VBR 型，回轉(zhuǎn)裝置馬達(dá) 排量 39.2 cc/rev，額定壓力 20MPa 。 二、液壓系統(tǒng)的主要部件為韓國(guó)第一油壓的產(chǎn)品，主泵為 2x25+16.2+4.5 的 三組合泵，閥為 BCV-65/10 型，行走驅(qū)動(dòng)為 JA2L600 型徑向柱塞馬達(dá)。系統(tǒng)額定 壓力為 22MPa，主管路通徑 16，管路高壓接頭選用 H 型接頭，O 型密封選用 Parker 的產(chǎn)品，密封圈槽應(yīng)按 Parker 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。 三、伺服系統(tǒng)采用先導(dǎo)閥控制，操縱輕便，控制準(zhǔn)確，行走控制采用推拉杠 桿可使挖掘機(jī)前進(jìn)和倒退，伺服管路通徑6。 2.2.5 液壓系統(tǒng)圖的擬定 本機(jī)液壓系統(tǒng)與伺服操作系統(tǒng)原理圖見圖 21。 原理圖中表明了系統(tǒng)的工作原理和主要部件及限壓要求。 本機(jī)采用變量串聯(lián)組合泵組成的開式液壓系統(tǒng)。變量泵最大流量為 110L/min，最大工作壓力為 22Mpa；回轉(zhuǎn)齒輪泵的最大流量為 35L/min，最大工 作壓力為 18Mpa；伺服齒輪泵的最大流量為 10L/min，最大工作壓力為 3Mpa。 組合泵由柴油機(jī)飛輪經(jīng)彈性聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)，從液壓油箱中吸入液壓油。從泵排 出的液壓油經(jīng)多路閥分別進(jìn)入回轉(zhuǎn)馬達(dá)、斗桿油缸、動(dòng)臂油缸、鏟斗油缸和左、 右行走馬達(dá)減速機(jī)。挖掘機(jī)可完成斗桿伸縮、平臺(tái)回轉(zhuǎn)和履帶行走等各項(xiàng)動(dòng)作。 若挖掘機(jī)不執(zhí)行動(dòng)作時(shí)，則變量泵處于最小排量狀態(tài)，以減小發(fā)動(dòng)機(jī)功率損失。 油路上各執(zhí)行元件的安全閥、過(guò)載閥和補(bǔ)油閥均設(shè)在多路控制閥各主閥上，以保 護(hù)整個(gè)系統(tǒng)。 多路控制閥為分片組合式，閥內(nèi)裝有單向節(jié)流閥，以防止動(dòng)臂和斗桿在自重 作用下下降速度過(guò)快。 回轉(zhuǎn)裝置的制動(dòng)器為液壓常閉式，制動(dòng)平穩(wěn)，操作簡(jiǎn)單。 兩個(gè)液壓行走馬達(dá)回路中設(shè)有限速閥和常閉式停車制動(dòng)器，能夠保證挖掘機(jī) 平穩(wěn)下坡（下坡速度不超過(guò)最大行走速度）和平穩(wěn)制動(dòng)且有高、低兩檔車速。 液壓油箱為全封閉式，上置預(yù)壓式空氣過(guò)濾器,使油箱有一定預(yù)壓力油泵不 吸空。油箱內(nèi)設(shè)有隔箱，箱內(nèi)開有回油口和裝有回油濾油器，其出口與油箱相通。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 15 - 伺服操作系統(tǒng)通過(guò)五個(gè)先導(dǎo)閥來(lái)控制液壓系統(tǒng)中的多路閥，從而實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī) 的各種動(dòng)作。 伺服油路中設(shè)有蓄能器，能保證系統(tǒng)在穩(wěn)定壓力下工作。當(dāng)柴油機(jī)突然熄火 時(shí)，工作裝置能平穩(wěn)地降至地面上。 圖 12 液壓系統(tǒng)原理圖 1、油箱 2、進(jìn)油濾油器 3、旋轉(zhuǎn)閥門 4、串聯(lián)泵 5、多路閥 6、鏟斗油缸 7、動(dòng)臂油缸 8、行走 馬達(dá) 9、中央回轉(zhuǎn)接頭 10、單向閥 11、斗桿油缸 12、推土油缸 13、回轉(zhuǎn)裝置 14、手柄式先 導(dǎo)閥 15、腳踏式先導(dǎo)閥 16、減壓閥 17、截止閥 18、液壓錘 19、手柄式先導(dǎo)閥 20、梭閥 21、手柄式先導(dǎo)閥 22、蓄能器 23、單向閥 24、先導(dǎo)過(guò)濾器 25、背壓?jiǎn)蜗蜷y 26、旁通單向 閥 27、散熱器 28、回油濾油器 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 16 - 第 3 章 WY6 液壓系統(tǒng)的計(jì)算 3.1 液壓系統(tǒng)參數(shù) 一、液壓系統(tǒng)主參數(shù) 系統(tǒng)額定工作壓力 22Mpa 系統(tǒng)最大工作壓力 26Mpa 工作裝置油泵流量 255L/min 回轉(zhuǎn)裝置油泵流量 35.6L/min 先導(dǎo)操縱油泵流量 9.9L/min 系統(tǒng)流量 155.5L/min 液壓功率 36.11KW 泵轉(zhuǎn)速 2200r/min 液壓油箱容量 90L 二、液壓油 名稱牌號(hào) YCN68 低溫液壓油 40C 時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度 68Cst 粘度指數(shù) 130 凝點(diǎn) -45C 閃點(diǎn) 180 C 三、作油泵 1、技術(shù)參數(shù) 型號(hào) 10270-0001-0 排量 工作裝置油泵排量 2 25cc/rev 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 17 - 回轉(zhuǎn)裝置油泵排量 16.2cc/rev 先導(dǎo)操縱油泵排量 4.5cc/rev 出油口壓力 工作裝置 22MPa 回轉(zhuǎn)裝置 22MPa 先導(dǎo)操縱 3MPa 最高轉(zhuǎn)速： 2500rpm 額定轉(zhuǎn)速： 2200rpm 2、本機(jī)使用參數(shù)： 排量 70.0cc/rev 出油口壓力 工作裝置 22MPa 回轉(zhuǎn)裝置 22MPa 先導(dǎo)操縱 3MPa 額定轉(zhuǎn)速 2200r/min 輸出最大流量 155.5L/min 輸入功率 36.11KW 四、回轉(zhuǎn)裝置 1、技術(shù)參數(shù) 型號(hào) JH4J1000 排量 28.87ml/r 額定工作壓力 16MPa 最高工作壓力 19MPa 2、本機(jī)使用參數(shù) 排量： 28.87ml/r 額定工作壓力： 16Mpa 最高轉(zhuǎn)速： 63r/min 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 18 - 輸出扭矩: 1783N.M 五、行走馬達(dá) 1、技術(shù)參數(shù) 型號(hào) JA3D3000B 流量 2 55L/min 排量 43.7/22.7ml/r 額定工作壓力 22MPa 最高工作壓力 26MPa 輸出轉(zhuǎn)速 23.4/45.1r/min 2、本機(jī)使用參數(shù) 排量 43.7/22.7ml/r 額定工作壓力 22MPa 輸出轉(zhuǎn)速 23.4/45.1r/min 輸出扭矩 7267/2357N.M 六、多路閥 1、技術(shù)參數(shù) 型號(hào) 1007000550 公稱流量 145.6L/min 公稱壓力 322MPa 最大伺服操縱壓力 3MPa 2、本機(jī)使用參數(shù) 最大流量 145.6L/min 最高工作壓力 24MPa 最大伺服操縱壓力 3MPa 3.2 油缸計(jì)算 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 19 - 3.2.1 油缸基本參數(shù) 表 3-1 基本尺寸（m）油缸 名稱 額定工 作壓 (MPa) 最大壓 力 (MPa) 缸徑活塞桿徑行程銷軸 中心距 pp1DdhL 動(dòng)臂缸 21240.110.0550.72 1.0951.815 斗桿缸 21240.0850.0550.84 1.1902.030 鏟斗缸 21240.0850.055 0.60 0.9251.525 3.2.2 油缸工作能力 根據(jù)負(fù)荷和工作裝置油缸鉸點(diǎn)布置，以及液壓系統(tǒng)的分析計(jì)算確定本機(jī)油缸 所需的推力和支力。 計(jì)算公式： 油缸大腔面積 F =D /4 (cm ) （3-1） 1 22 油缸小腔面積 F = (D -d )/4 (cm ) （3-2） 2 222 額定大腔推力 P =F p (N) （3-3） 11 額定小腔推力 P=Fp (N) （3-4） 22 最大大腔支承力 P=F p (N) （3-5） 11 最大小腔支承力 P“=F p1 (N) （3-6） 2 計(jì)算結(jié)果如下表： 表 3-2 面積大腔小腔 油缸名稱 大 腔 F (cm) 1 2 小 腔 F (cm) 2 2 額定推力 P (N) 1 最大支承 力 P (N) 1 額定推力 P (N) 1 最大支承力 P (N) 2 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 20 - 油缸名稱 面積大腔小腔 大 腔 F (cm) 1 2 小 腔 F (cm) 2 2 額定推力 P (N) 1 最大支承 力 P (N) 1 額定推力 P (N) 1 最大支承力 P (N) 2 動(dòng)臂缸9571.25 199.510 3 22810 3 15010 3 17110 3 斗桿缸56.732.95 119.110 3 13610 3 6910 3 7910 3 鏟斗缸 56.732.95119.110 3 13610 3 6910 3 7910 3 3.2.3 油缸運(yùn)動(dòng)計(jì)算 1、活塞運(yùn)動(dòng)速度 V=Q/F1 (m/s) V=Q/F2 (m/s) 2、全程時(shí)間 t=h/ V (S) t=h/ V (S) 計(jì)算結(jié)果如下表： 表 3-3 油泵流量油缸運(yùn)動(dòng)速度(m/s)全程時(shí)間 (S) 油缸名稱Q （L/min） 大腔進(jìn)油 V 小腔進(jìn)油 V 大腔進(jìn)油 t 小腔進(jìn)油 t 動(dòng)臂缸 255 0.1930.2573.732.80 斗桿缸 255 0.3230.5562.601.51 鏟斗缸550.1620.2783.702.16 3.2.4 油缸穩(wěn)定性計(jì)算 活塞桿不產(chǎn)生彎曲時(shí)，活塞桿的推力與極限力的關(guān)系： P =N P （3-7） kk 式中：P 油缸縱向彎曲穩(wěn)定極限力 k P 油缸推力(N) 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 21 - N 安全系數(shù) N 1 kk 選用歐拉等截面壓桿穩(wěn)定臨界力公式近似計(jì)算： P = （3-8） k NE J L 2 2 min 計(jì) 式中：N系數(shù) 本安裝形式 N=1 E彈性模數(shù) E= 2.1 10 (kg/cm ) 62 J活塞桿截面的最小慣性矩 min J= min d m 4 4 64 () L計(jì)算長(zhǎng)度,如以實(shí)際安裝尺寸代入， 則得安全系數(shù)： N .P= （3-9） k 2 min 2 L JEN N = k 2 43 2 min 2 L64 dEN PL JEN 代入數(shù)值得如下結(jié)果： 表 3-4 油缸名稱活塞桿徑(m)油缸推力(N)安全系數(shù)實(shí)際最大 安裝尺寸(m) 動(dòng)臂缸0.055 199.510 3 1.3881.815 斗桿缸0.055 119.110 3 1.8592.030 鏟斗缸0.055 119.110 3 3.2941.525 由計(jì)算結(jié)果可見，安全系數(shù)均大于 1，油缸在最大安裝位置工作時(shí)是穩(wěn)定的。 3.2.5 油缸鉸點(diǎn)比壓 P=P/(d L) （3-10） 式中：P油缸最大支承力（N） 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 22 - d鉸點(diǎn)直徑(m) L鉸點(diǎn)長(zhǎng)度(m) 計(jì)算結(jié)果如下： 表 3-5 油缸名稱大腔最大支承力(N)鉸點(diǎn)直徑 (m) 鉸點(diǎn)長(zhǎng)度 (m) 鉸點(diǎn)比 (MPa) 動(dòng)臂缸 22810 3 0.050.06570.15 斗桿缸 13610 3 0.050.06045.33 鏟斗缸 13610 3 3 0.050.06045.33 鉸點(diǎn)的許用比壓P=122.5147 MPa 由計(jì)算結(jié)果可見，各油缸的鉸點(diǎn)比壓均在允許范圍。 3.3 管路流速計(jì)算 3.3.1 壓力管路 一、單泵供油 當(dāng) d=0.016m Q=55 l/min 時(shí) max sm d Q V/56 . 4 016 . 0 4 60/1055 4 22 max max 3 二、雙泵合流 當(dāng) d=0.016m Q=255 l/min 時(shí) max )/(12 . 9 016 . 0 4 60/10552 2 3 max smV 3.3.2 回油管路 一、單泵供油: 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 23 - 當(dāng) d=0.019m Q=55 l/min 時(shí) max sm d Q V/22 . 3 019 . 0 4 60/1055 4 2 3 2 max max 二、雙泵合流: 當(dāng) d=0.019m Q=255 l/min 時(shí) max )/(46 . 6 019 . 0 4 60/10552 2 3 max smV 3.3.3 吸油管路 當(dāng) d=0.019 m Q=2 55 l/min 時(shí) max smV/46 . 6 019 . 0 4 60/10552 2 3 max 3.4 熱平衡計(jì)算 3.4.1 發(fā)熱量計(jì)算： 一、油泵功率損失熱量 H1 H =N(1-)860K （3-11） 1 1 KW PQ N57.21 85 . 0 60 10552 60 1 KW PQ N96.13 85 . 0 60 20 6 . 35 60 2 KW PQ N85 . 0 85 . 0 60 39 . 9 60 2 KWNNNN11.36 321 總 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 24 - 式中：N泵的輸入功率 （KW） K 工作負(fù)荷滿載系數(shù) K=0.6 1 總效率 =0.86 H =36.11(1-0.86)8600.6=2608.59 (Kcal/h) 1 二、背壓發(fā)熱量 H2 H2=. （3-12） PQ K 22 2 00712 . 式中：P 背壓 P =1.5MPa 22 Q 流量 Q =155.5 l/min 22 K 復(fù)合動(dòng)作系數(shù) K =0.7 22 總效率 =0.98 hkcH/ 3 . 224798 . 0 7 . 0 0712 . 0 5 . 1555 . 1 三、滿斗回轉(zhuǎn)時(shí)，馬達(dá)起動(dòng)，制動(dòng)發(fā)熱量H3 1、起動(dòng)發(fā)熱量H3 起動(dòng)時(shí)間 (S)33 . 2 起滿 t 工作循環(huán)時(shí)間 T=20 (S) = （3-13）H3 3 33 0712 . 0 f QP 式中：P3回轉(zhuǎn)的調(diào)定壓力 P3=20MPa 流量 3 Qmin/ 6 . 35 3 LQ 系數(shù) 3 f 20 33 . 2 3 T t f 起滿 滿斗時(shí)：平臺(tái)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 9.15r/min 開始制動(dòng)轉(zhuǎn)速 2.28r/min )/( 2 . 111798 . 0 20 28 . 2 0712 . 0 6 . 3520 3 hkcH 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 25 - 2、制動(dòng)發(fā)熱量 “ 3 H 滿斗回轉(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)間 1.40(s) （3-14） 3 “ 3 “ 3“ 3 0712 . 0 Kf QP H 式中： min/ 6 . 35 6 . 0 _ 40 . 1 _ 07 . 0 20 40 . 1 20 “ 3 3 “ 3 3 LQ K sT st T t f MPaP 總效率 =0.98 hkcHHH hkcH /1529 6 . 411 2 . 1117 / 6 . 41198 . 0 6 . 0 20 40 . 1 0712 . 0 6 . 3520 “ 3 33 “ 3 3、空斗回轉(zhuǎn)起動(dòng)、制動(dòng)發(fā)熱量 4 H （1）起動(dòng)發(fā)熱量 4 H 空斗起動(dòng)時(shí)間 t =1.49(S) 制動(dòng)時(shí)回轉(zhuǎn)速度 8.31r/min hkcf QP H T t f LQ / 1 . 7308 . 9 20 49 . 1 0712 . 0 6 . 3520 0712 . 0 0745 . 0 20 49 . 1 min/ 6 . 35 4 44 4 4 4 則： 空制動(dòng) （2）制動(dòng)發(fā)熱量 “ 4 H 2 “ 4 “ 4“ 4 0712 . 0 Kf QP H 空斗回轉(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)間： st09 . 1 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 26 - min/ 6 . 35 “ 4 LQ 0545 . 0 20 09 . 1 “ 4 T t f K206 . hkcHHH hkcH / 6 . 105046.320 1 . 730 /46.32098 . 0 6 . 0 20 09 . 1 0712 . 0 6 . 3520 “ 4 44 “ 4 4、回轉(zhuǎn)馬達(dá)的機(jī)械和容積損失發(fā)熱量 H5 =N(1-) 860 K （3-14） H5 式中: N回轉(zhuǎn)馬達(dá)的輸入功率 N PQ 60 回轉(zhuǎn)馬達(dá)的總效率 =0.89 K回轉(zhuǎn)馬達(dá)利用率 32 . 0 20 31 . 6 K hkcH/ 6 . 403 89 . 0 60 32 . 0 86089 . 0 1 6 . 3520 5 5、溢流閥發(fā)熱量H6 主要發(fā)生在鏟斗油缸和斗桿油缸,挖掘作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生溢流。 （3-15） “ 6 “ 6 “ 6 6 66 6 0712 . 0 0712 . 0 f QP f QP H 式中: 主溢流閥的開啟壓力為 22MPa 6 P 過(guò)載閥的開啟壓力為 26MPa 6 P 主溢流閥的開啟時(shí)的流量為 84ml/min 6 Q 過(guò)載閥的開啟時(shí)的流量為 42ml/min 6 Q 主溢流閥的開啟時(shí)間(一個(gè)循環(huán)內(nèi))為 1s 6 f 過(guò)載閥的開啟時(shí)間(一個(gè)循環(huán)內(nèi))為 0.5s 6 f 則: hkcH/1681 20 5 . 0 0712 . 0 4226 20 1 0712 . 0 8422 6 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 27 - 6、動(dòng)臂下降發(fā)熱量H7 （3-16） 37 77 7 0712 . 0 Kf QP H 式中：動(dòng)臂缸大腔壓力為 7.29Mpa P7 系數(shù)為 0.9 K3 動(dòng)臂下降時(shí)間與工作循環(huán)時(shí)間比為 3.73/20 f7 動(dòng)臂缸大腔流量 Q7 min/7 .146110 55110 110 )( 4 1 4 1 22 2 22 2 7 LQ dD D Q 則：hkcH/25219 . 0 20 73 . 3 0712 . 0 7 . 14629 . 7 7 總發(fā)熱量: 7654321 HHHHHHHH =2608.59+2247.3+1529+1050.6+403.6+1681+2521 =12041.09(kc/h) 3.4.2 散熱計(jì)算 液壓系統(tǒng)的散熱主要依靠冷卻器和油箱 一、風(fēng)量計(jì)算 （3-17）2 1 22 cossin 60 )(zb n rRV 式中: R風(fēng)扇外圓半徑 R=0.470/2m r風(fēng)扇內(nèi)圓半徑 r =0.104/2m b葉片寬度 b=0.054m Z葉片數(shù) Z=7 阻力系數(shù) =0.75 葉片傾角 =30 n風(fēng)扇轉(zhuǎn)數(shù) min/2200rn 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 28 - 則： 2 1 2 2 30cos30sin75 . 0 7054 . 0 60 2200 104 . 0 2 470 . 0 V hm /4063 3 二、空氣出口溫度 t T1 （3-18） p 2 1 CV H TT 式中：空氣進(jìn)口溫度 =40 t T2 t T2 C H系統(tǒng)發(fā)熱量 H=12041.09(kc/h) 空氣比熱 p C =0.24(kc/kg) p CC 空氣比重 =1140kg/m3 V風(fēng)扇風(fēng)量變化 V=4063/hm3 代入得： 01.40 114024.04063 09.12041 40 1 T 三、冷卻器進(jìn)口溫度 T1 （3-19） P CQ H TT 60 21 式中： T 油箱油溫 T =80 22 冷卻器通過(guò)油液的流量 5520.7=77(l/min) 油比重 =900kg/ m3 C 油比熱 C =0.48kc/kg pp C 代入得：86 48 . 0 900077 . 0 60 09.12041 80 1 T 四、平均溫度差： /2T+TT+T=T 2121 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 29 - /240+01.4080+86= =42.995 3.4.3 油箱散熱量和所需冷卻器散熱面積 A H 一、油箱散熱量 H 散熱面積 2 495 . 1 mA （3-20） 21 ttAKH 式中： K 散熱系數(shù) K=20KC/hm2 t 油箱溫度 1 80 1 t 空氣溫度 t240 2 t 代入得： hkcH/11964080495 . 1 20 二、所需冷卻器散熱面積 A （3-21） KT HH A 式中：K 強(qiáng)制風(fēng)扇冷卻時(shí)，K=15KC/hm2 H 系統(tǒng)總發(fā)熱量 H 油箱散熱量 T 平均溫度差 則 2 8 . 16 15995.42 119609.12041 mA 結(jié)論： 選用散熱面積 18m2滿足散熱要求。 3.5 生產(chǎn)率和循環(huán)時(shí)間計(jì)算 理論生產(chǎn)率是指一臺(tái)挖掘機(jī)在“計(jì)算條件”下連續(xù)工作一小時(shí)的生產(chǎn)率計(jì)算 條件為：1）司機(jī)操作熟練；2）選擇最經(jīng)常出現(xiàn)的工作條件和平均工作尺寸。 3.5.1 理論生產(chǎn)率計(jì)算 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 30 - Q =60q*n0 =3600*q/T (m3/h) （3-22） 0 q 鏟斗幾何容量 m3 n 每分鐘工作循環(huán)次數(shù)的理論值 0 T 每一工作循環(huán)的延續(xù)時(shí)間(s) T= + + + （3-23） w t n t x t n t 其中 挖掘時(shí)間 w t 工作裝置滿斗從挖掘地點(diǎn)轉(zhuǎn)到卸載地點(diǎn)的回轉(zhuǎn)時(shí)間 n t 卸載時(shí)間； x t 工作裝置空斗從卸載地點(diǎn)轉(zhuǎn)到挖掘地點(diǎn)的回轉(zhuǎn)時(shí)間 n t 3.5.2 作業(yè)循環(huán)時(shí)間 T 的計(jì)算 一、斗桿缸伸、縮時(shí)間 t和 t的計(jì)算 g1g2 斗桿缸伸出速度(cm/s ) v=2 Q 1000/F/60=64.62 g1 v1v2 g1 Q變量泵理論排量 110 l/min 柱塞泵容積效率 0.98 v1 液壓缸容積效率 0.98 v2 F斗桿缸大腔面積(cm2) g1 F= 8.52/4=56.745 g1 斗桿缸縮回速度(cm/s) v=2 Q 1000/F/60=106.75 g2 v1v2g2 F斗桿缸小腔面積(cm2 ) g2 F= （8.52-5.52）/4=32.987 g2 斗桿缸伸出時(shí)間(s) t=L /v=1.30 g1 g g1 L 斗桿缸工作行程 (cm) L =84 gg 斗桿缸縮回時(shí)間(s) t=L /v=0.787 g2 g g2 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 31 - 二、動(dòng)臂缸伸、縮時(shí)間 t和 t的計(jì)算 b1b2 動(dòng)臂缸伸出速度(cm/s ) v=2 Q 1000/F/60=37.055 b1 v1v2b1 其中： F動(dòng)臂缸大腔面積 (cm2 ) F=/4=95.033 b1b1 2 11 動(dòng)臂缸縮回速度(cm/s) v=2 Q 1000/F/60=49.407 b2 v1v2b2 其中：F動(dòng)臂缸小腔面