轮胎式液压挖掘机总体设计（含CAD图纸源文件）
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下载后文件包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985目录前言 .11 液压挖掘机概述 .21.1 液压挖掘机发展的特点 21.2 国内外挖掘机目前水平及发展动向 .31.3 液压挖掘机结构 41.4 液压挖掘机传动原理 51.5 WLY100液压挖掘机的特点 .62 液压挖掘机工况分析及设计方案的确定 72.1 工作装置方案设计 .72.1.1 工作装置设计原则 72.1.2 反铲装置的组成及构造特点 72.1.3 具体结构方案 82.2 回转机构方案设计 .92.2.1 对回转机构的基本要求 92.2.2 回转机构的选择 92.2.3 制动器的选择 102.3 液压系统方案设计 .102.3.1 单斗液压挖掘机的作业过程包括下列几个间歇动作 .102.3.2 对液压系统的要求 113 液压挖掘机的工作装置设计 123.1 液压挖掘机的主要参数的确定 .123.2 工作装置的尺寸参数 123.3 运动分析及设计 143.3.1 机构自身几何参数 143.3.2 动臂的运动及其设计 153.3.3 斗杆的运动及其设计 203.3.4 铲斗的运动及其设计 223.3.5 动臂液压缸，斗杆液压缸，铲斗液压缸初步设计估算 .254 回转装置设计计算 .274.1 滚动轴承式回转支承的选型计算 .274.2 回转起动力矩和制动力矩计算 .324.3 行星减速器设计 .334.3.1 齿形及精度 .334.3.2 齿轮材料及其性能 .334.3.3 计算传动比 .344.3.4 分配传动比 .344.3.5 高速级设计计算 .344.3.6 低速级的计算 .444.3.7 输出轴的设计 .455 转台布置和整机稳定性 475.1 转台布置 47下载后文件包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 119709855.2 整机稳定性计算 476 液压系统设计 .496.1 液压系统基本回路 496.2 系统初步计算及液压缸的校核 .516.3 液压泵的计算选择及液压马达的计算选择 .546.4 确定管道尺寸、液压油、液压油箱容积的确定尺寸 .557 结论 58致 谢 59参考文献 60附录A .61附录B .69下载后文件包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 119709851前言1993年我国液压挖掘机总销量为2349台，2008年高达3000台，15年增长35倍。据中国上程机械工业协会统计数，2009年8月，中国挖掘机市场柳工集团占3.5。山河智能占3.1，福田雷沃占2.9，玉柴重工占2.7，厦工机械占1.1，全部国产挖掘机品牌市场占有率达到16。从目前发展形势看，国产挖掘机品牌厂商正在以前所未有的速度扩张，在市场份额、产品性能、售后服务等方面不断提高。BICES 2009展会中，三一重机推出SY215C型混合动力液压挖掘机，代表了国产挖掘机的自主研发水平；柳工推出稳定性更高的925LC型液压挖掘机；山河智能推出具有 “人机交互”功能的遥控挖掘机；玉柴重工推出了最新研制的C320LC一8型大型液压挖掘机。在众多挖掘机新品中，均实现世界知名液压件配套，其性能与国外品牌非常接近，并且国产挖掘机在整合地域资源和售后服务便捷等方面优势明显，维护成本相对较低。国产挖掘机自主发展的过程还很漫长，还会经历许多技术攻关难点。但在我国政府不断重视装备制造业和加强基础液压配套件的大背景下，中国挖掘机市场本土品牌弱势状态将逐步改变，预计5年后本土品牌挖掘机市场占有率将提升至45-50 1。下载后文件包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985 液压挖掘机总体设计2下载后文件包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 1197098531 液压挖掘机概述1.1 液压挖掘机发展的特点液压挖掘机是工程机械的一个重要品种，是一种广泛应用于建筑、铁路、公路、水利、采矿等建设工程的土方机械。液压挖掘机是利用各种液压元件（液压泵、液压马达、液压缸等）。液压挖掘机在动力装置之间采用容积式液压静压传动，即靠液体的压力能进行工作。液压传动与机械传动相比有许多优点。无级调速且调速范围大，例如液压马达的最高转速与最低转速之比可达10001。能得到较低的稳定转速，例如柱塞式液压马达的稳定转速可低达1r/min。快速作用时，液压元件产生的运动惯性小，加速性能好，并可作调整反转。例如电动机在启动时的惯性力矩比其平稳盍时的驱动力矩大50%，而液压马达则不大于5%，加速中等功率电动机需1s到数秒，而加速液压马达只需 0.1s。传动平稳，结构简单，可吸收冲击和振动，操纵省力，易实现自动化控制。易于实现标准化、系列化、通用化。 基于液压传动的上述优点，液压挖掘机与机械传动挖掘机相比，具有下列主要特点。（1）大大改善了挖掘机的技术性能，挖掘力大、牵引力大，机器重量，传动平稳，作用效率高，结构紧凑。液压挖掘机与同级机械传动挖掘机相比，挖掘力约高30%，例如1.0m 液压挖掘机铲斗挖掘力120150KN，而同级机械传动挖掘机只有 100KN左右。3挖掘机在工作时的主要动作包括行走、转台回转和工作装置的作业动作，其中动作最频繁的是回转和工作装置的循环往复运动。这种入选运动一般速度不高，而所需作用力却很大，要求在短时间内通过变速或换向来完成各种复杂动作。机械传动挖掘机完成上述运动需通过磨擦离合器、减速器、制动器、逆转机构、提升和推压机构等配合来完成。因此，机械传动挖掘力不仅结构复杂，而且还要产生很大的惯性力和冲击载荷。而液压挖掘机则不需要庞大和复杂的蹭传动，大大简化了结构，也减少了易损件。由于结构简化，液压挖掘机的质量大约比相同斗容量的机械传动挖掘机轻30%，不仅节省了钢材，而且降低了接地比压。液压挖掘机上的各种液压元件可相对独立布置，使整机结构紧凑、外形美观，同时也易于改进或变型。下载后文件包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985 液压挖掘机总体设计4（2）液压挖掘机的液压系统有防止过载的能力，所以使用安全可靠，操纵简便。由于可采用液压先导控制，无论驱动功率多大，操纵均很灵活、省力，司机的工作条件得到改善。更换工作装置时，由于不牵连转台上部的其他机构，因此更换工作装置容易，而机械式挖掘机则受到提升机构和推压机构的牵连和限制。（3）由于液压传动易于实现自动控制，因此现代液压挖掘机普遍采用了以微处理器国核心的电子控制单元（ECU），使发动机、液压泵、控制阀和执行元件在最佳匹配状态下工作，以实现节能和提高作业效率，同时还可实现整机状态参数的电子监控和故障诊断。 （4）液压元件易于实现标准化、系列化和通用化，便于组织大规模专业化生产，进一步提高质量和降低成本 2。1.2 国内外挖掘机目前水平及发展动向中国在引进国外技术之后，挖掘机行业要经历市场整合、企业重组并实现转型的过程，一部分中小型挖掘机制造商可能面临资金、技术、市场的压力，或被外资兼并，或被淘汰出局，只有那些具有较强自主创新能力的企业生存下来，获得更广阔的发展空间。纵观目前国内挖掘机行业产品销售排行榜，头把交椅交替；多数外资企业目前在中国主要以合资或独资为主，国际市场上外资挖掘机品牌之间互相整合的例子不在少数，国内市场上中联重科收购陕西新黄工的例子进一步印证了市场洗牌的必然结局。国内挖掘机品牌厂商同台竞技的大背景下，随着市场不断发展，必然会出现融资引资、技术合作、营销渠道整合、人才流动等问题，特别是面对金融危机宏观形势不利影响，一些品牌频临破产或倒闭。国内挖掘机生产企业将在竞争中整合、重组、转型，中国挖掘机生产企业将由目前的40多家减少至20家左右。BICES 2009展会可以看出，无论外资或国产品牌，创新型挖掘机成为最受用户关注的一个方面，也成为鉴定和衡量挖掘机产品实力的重要标志。挖掘机在操作过程中的燃油消耗费用是一笔不小的开支，特别是国家政府目前在大力倡导建设资源节约型社会，面对一些特别消耗燃料的施工建没项目和特殊施工环境，节能指标显得尤为重要，这也关系到购机用户的成本回收问题。此外，近期中美两国先后提出了控制二氧化碳排放标准进而降低温窄效应，这项政策对于所有制造型企业提出了更高的要求，生产制造高效、低排放的挖掘机也将成为政府购机和政策倾向的首选。在做好节能、高效、低排放的基础上，增下载后文件包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 119709855强挖掘机的人性化设计，提高操作舒适性和便捷性将成为未来挖掘机发展的主要方向。挖掘机作为工程机械设备的代表性机种，其内部构造具有较强的复杂性，并且对配套用的液压件要求更高。从日常用户对于挖掘机故障的报修记录可知，关键液压件的质量问题成为决定挖掘机整机工作性能的重要参考指标。由于我国挖掘机发展起步较晚，长期以来主要依靠国外厂商供货，这正成为国产挖掘机企业不能实现规模化发展的最大瓶颈。然而，目前国内一批工程机械零部件企业正在快速成长，部分企业已经研制出具有高精尖技术的变速器、驱动桥及液压阀等产品。一部分国内工程机械主机生产商开始投资建立自己的配套件工厂，依靠自身雄厚实力共同推进配套件行业的发展。2009年初国务院审核通过的装备制造业调整振兴规划中，首次对工程机械用配套零部件提出了发展规划要求和政策支持，部分国外液压件企业纷纷在中国合资建厂，这给国内配套件企业拉近与行业先进水平的距离提供了良好的平台。国产品牌市场占有率的提高可能还需要很长的时间，但是我们必须意识到，只有解决了发展瓶颈问题，行业才能进步 1。1.3 液压挖掘机结构(1) 液压挖掘机组成为了实现液压挖掘机的各项功能，单斗液压挖掘机需要两个基本组成部分，即机体(或称主机) 和工作装置。机体是完成挖掘机基本动作并作为驱动和操纵挖掘机进行工作的荃础，可以是履带牵引车辆或轮式牵引车辆。可细分为行走装置、回转装置、液压系统、气压系统、电气系统和动力装置。其中动力装置、操纵机构、回转机构和辅助设备均可在回转平台上，总称上车部分，它与行走机构(又称下车部分)用回转支撑相连，平台可以围绕中央回转轴作360的全回转。工作装置根据工作性质的不同，可配备反铲、正铲、装载、起重等装置，分别完成挖掘、装载、抓取、起重、钻孔、打桩、破碎、修坡、清沟等工作。挖掘机的基本性能决定于各部分的构造、性能及其综合的效果。(2) 单斗反铲液压挖掘机反铲装置主要用于挖掘停机面以下的土壤。斗容量小于 的中小型液压挖掘机通31.6m常选用反铲装置，它分为整体臂式和组合臂式。其中长期作业条件相似的挖掘机反铲装置大多采用整体鹅颈式动臂结构。采用这种动臂有利于加大挖掘深度，且结构简单、价格低廉。刚度相同时，其重量比组合动臂轻，是目前应用最广泛的液压挖掘机工作装置结构形式。铰接式反铲是单斗液压挖掘机最常用的结构型式，动臂、斗杆和铲斗等主要部件彼此铰接，在液压缸的作用下各部件绕铰接点摆动，完成挖掘、提升和卸土等动作下载后文件包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985 液压挖掘机总体设计6。整体鹅颈式动臂反铲挖掘机工作装置主要由动臂、动臂油缸、斗杆、斗一杆油缸、铲斗、铲斗油缸、摇臂、连杆、销轴等组成。装置各运动部件之间全部采用销轴铰接，以动臂油缸来支撑和改变动臂的倾角，通过动臂油缸的伸缩可使动臂绕下。铰点转动实现动臂的升降。斗杆铰接于动臂的上端，由斗杆油缸控制斗杆与动臂相对角度。当斗杆油缸伸缩时，斗杆可绕动臂上铰点转动。铲斗与斗杆前端铰接，并通过铲斗油缸伸缩使铲斗转动。为增大铲斗的转角，通常采用摇臂连杆机构来和铲斗联。(3) 液压挖掘机工作循环过程首先液压挖掘机驱动行走马达和配套土方运输车辆一起进入作业面，运输车辆倒车、调停，停靠在挖掘机的侧方或后方。挖掘机司机扳动操纵手柄，使回转马达控制阀接通，于是回转马达转动并带动上部平台回转，使工作装置转向挖掘地点，在执行上述过程的同时操纵动臂油缸换向阀，使动臂油缸上腔进油，将动臂下降，直至铲斗接触地面，然后司机操纵斗杆油缸和铲斗油缸的换向阀，使两者的大腔进油，配合动作以加快作业进度，进行复合动作的挖掘和装载:铲斗装满后将斗杆油缸和铲斗油缸的操纵手柄扳回中位，使铲斗和斗杆油缸闭锁，再操纵动臂油缸换向阀，使动臂油缸的下腔进油，将动臂提升，举起装满土的铲斗离开工作面，随即扳动平台回转换向阀手柄，使上部平台回转，带动铲斗转至运输车辆上方，再操纵斗杆油缸使铲斗高度稍降一些，并在适当的高度操纵铲斗油缸使铲斗卸土。土方卸完后，使平台反转并降低动臂，直到铲斗回到作业点上方，以便进行下一工作循环 3。1.4 液压挖掘机传动原理液压挖掘机采用三组液压缸使工作装置具有三个自由度，铲斗可实现有限的平面转动，加上液压马达驱动回转运动，使铲斗运动扩大到有限的空间，再通过行走马达驱动行走( 移位 )，使挖掘空间可沿水平方向得到间歇地扩大，从而满足挖掘作业的要求。液压挖掘机由柴油机驱动液压泵，操纵分配阀，将高压油送给各液压执行元件(液压缸或液压马达) 驱动相应的机构进行工作。液压挖掘机的工作装置采用连杆机构原理，各部分的运动通过液压缸的伸缩来实现。如图1-1，反铲工作装置由铲斗5、斗杆8、动臂4、连杆6及相应的三组液压缸1、4、9组成。动臂下铰点铰接在转台上，通过动臂缸的伸缩，使动臂连同整个工作装置绕动臂下铰点转动。依靠斗杆缸使斗杆绕动臂的上铰点转动;而铲斗铰接于斗杆前端，通过铲斗缸和连杆下载后文件包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 119709857则使铲斗绕斗杆前铰点转动。挖掘作业时，接通回转马达，转动转台，使工作装置转到挖掘位置，同时操纵动臂缸小腔进油使液压缸回缩;动臂下降至铲斗触地后再操纵斗杆缸或铲斗缸，液压缸大腔进油而伸长，使铲斗进行挖掘和装载工作。铲斗装满后，铲斗缸和斗杆缸停动并操纵动臂缸大腔进油，使动臂抬起，随即接通回转马达，使工作装置转到卸载位置，再操纵铲斗缸或斗杆缸回缩，使铲斗翻转进行卸土。卸完后，工作装置再转至挖掘位置进行第二次挖掘循环。在实际挖掘作业中，由于土质情况、挖掘面条件以及挖掘机液压系通的不同，反铲装置三种液压缸在挖掘循环中的动作配合随机的。图1-1工作装置Fig.1-1 work equipment1、斗杆油缸 2、动臂 3、油管 4、动臂油缸 5、铲斗 6、连杆 7、摇杆 8、斗杆 9、铲斗油缸总之，液压挖掘机是由多学科、多系统组成的有机整体，只有在系统层面上的各系统、各学科协同优化才能获取挖掘机整机的最佳性能。1.5 WLY100液压挖掘机的特点根据前面对国内外挖掘机市场及其其发展方向的分析，就可以准确的对WLY100挖掘机做准确的定位。以满足市场的需求。WLY100 液压挖掘机选用进口挖掘机专用桥、分动箱。液压系统主泵、主阀、回转机构采用日本东芝进口件。可靠性高，操作舒适，维修方便，使用范围广。该机主要用于城市建设，农田水利建设，小城镇建设，道路施工，管道、管线、光缆铺设等中小型土石方工程。配多种属具，可实现多种功能，拓宽使用范围：该机采用了多项先进技术，整体技术水平国内领先。这种轮式挖掘机采用四轮驱动，环保标准达到非道路2级。产品采用先导操纵负载传感液压系统，动作协调有效，操下载后文件包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985 液压挖掘机总体设计8作轻松简便，可有效降低驾驶员的劳动强度，提高生产效率。另外，东方红WLYl00型轮式液压挖掘机还采用了两挡机械变速和变量泵、变量马达相结合的变速方式，能够满足挖掘机对低速大驱动力和高速行驶的要求。2 液压挖掘机工况分析及设计方案的确定2.1 工作装置方案设计2.1.1 工作装置设计原则设计合理的工作装置应满足下列要求：1)主要工作尺寸及作业范围能满足要求。在设计通用反铲装置时要考虑与同类型，同等级机器相比的先进性。考虑国家标准的规定，注意到参数受结构碰撞限制等的可能性。2)整机挖掘力的大小及其分布情况应用满足使用要求并具有一定的先进性。3)功率利用情况尽可能好，理论工作时间尽可能短。4)确定铰点布置，结构形式和截面尺寸形状时尽可能使受力状态有利。在保证强度、刚度和连刚性的条件下尽量减轻结构自重。5)作业条件复杂使用情况多变时应考虑工作装置的通用性。采用变铰点构件或配套构件时要注意分清主次，在满足使用要求的前提下力求替换构件各类少，结构简单，换装方便。6)运输或停放时工作装置应有合理的姿态，使运输尺寸小，行驶稳定性好，保证安全可靠并尽可能性使液压缸载呀减载。7)工作装置液压缸设计应考虑三化，采用系列参数，尽可能减少液压缸零件种类，尤其是易损件的种类。8)工作装置的结构形式和布置要使于装拆和维修，尤其是易损件的更换。9)要采取合理措施来满足特殊使用要求。2.1.2 反铲装置的组成及构造特点反铲装置是中小型液压挖掘机的主要工作装置，目前广泛应用的斗容在 31.6m以下。液压挖掘机反铲装置由动臂、斗杆、铲斗以及动臂液压缸、斗杆液压缸、铲斗液压缸和连杆机构等组成，其构造特点是各构件之间的联系全部采用铰接通过液压缸的伸缩来实现挖掘过程的各个动作。下载后文件包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 119709859动臂的下铰点与回转平台铰接并以动臂液压缸来支承和改变动臂的倾角通过动臂液压缸的伸缩可使动臂绕下铰点转动而升降斗杆铰接于动臂的上端，斗杆与动臂的相对位置由斗杆液压缸控制。当斗杆液压缸伸缩时，斗杆便可绕动臂上铰点转动。铲斗与斗杆前端铰接并通过铲斗液压缸伸缩使铲斗绕该点转动。为增大铲斗的转角通常以连杆机构与铲斗连接。反铲主要用于挖掘停机面以下地壤，其挖掘轨迹决定于各液压缸的运动及其相互配合的情况，当采用动臂液压缸工作来进行挖掘时，可以得到最大的挖掘半径和最长的挖掘行程。当动臂位于最大下倾角并以斗杆液压缸进行挖掘工作时可以得到最大的挖掘深度尺寸，并且也有较大工业挖掘行程。在轻坚硬的士质条件下工作时能够证装满铲斗帮中小型挖掘机在实际工作中常以斗杆液压缸工作进行挖掘，以铲斗液压缸工作进行挖掘时挖掘行程较短，如使用权铲斗在挖掘行程结束时能装满土壤需要有较大的挖掘力以保证能挖掘较大厚度的土壤。所以一般土方工程挖掘中转斗挖掘最常采用。实际挖掘工作中往往需要采用各种液压缸的联合工作 3。2.1.3 具体结构方案1)动臂及斗杆的结构形式动臂是工作装置的主要构件，斗杆的结构型式往往取决于动臂的结构形式反铲动臂分为整体式和组合式两类。整体式动臂结构简单。价廉，刚度相同时结构重量较组合式动臂轻。它的缺点是替换工作装置较少，通用性较差为了扩大机械通用性，提高其利用率，往往需要配备几套不通用的工作装置。一般说长期用于作业条件相似的反铲采用整体动臂结构比较合适。因此，考虑到国内的现代化建设中的西部大开发及南水北调工程。本设计采用整体式动臂。2)动臂液压缸和斗杆液压缸的布置动臂液压缸的连接，一般有两种布置方案：一种是动臂液压缸装于动臂的前下方动臂下支承点，可以调在转台回转达中心之前，并稍高于转台平面，它也可以设在转台回转中心之后，以改善转达台的受力情况，但使用反铲作业装置时动臂支点靠后布置会影响挖掘深度。大部分中小型液压挖掘机以反铲作业为主，因此采用动臂支点靠前布置的方案，动臂液压缸支于转台中点靠前处，以增加作业上方和后主，有的称之谓是挂式液压缸，这种方案的特点是动臂下降幅度较大，在挖掘时，尤其在挖深较大压缸往往处于下载后文件包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985 液压挖掘机总体设计10受压状态，闭锁能力较强，尽管在动臂提升时液压缸小腔进油提升力矩一般尚够用，提升速度也较快帮作为专用的反铲装置这种方案仍然可取。3)铲斗的联接铲斗与铲斗液压缸的连接有三各形式，其区别主要在于液压缸活塞端部与铲头号、斗杆与铲斗的连接方式不同。4)铲斗的结构特点对各种铲斗结构形状的共同要求是：（1）有利二物料的自由流动，因此铲斗内壁不宜设置横向缘，棱角等斗底的纵向剖面形状要适合各种物料的运动规律。（2）要使物料易于卸净，用于粘于的铲斗装卸时不易卸净，因此延长了作业循环时间，降低了有效斗容量，因此可采用强制卸土板的粘土铲斗。（3）为了便于物料的铲装，装入物料不易掉出，铲斗宽度与物料颗料直径之比应大于4：1，当此比值大于50：1时颗粒尺寸的影响可不考虑，视物料为均质。（4）装设计齿有利于增大铲斗与物料刚接触时的挖掘线比压，以便函切入或破碎阴力较的物料。2.2 回转机构方案设计单斗液压挖掘机回转机构的回转时间约占整个工作循环时间的5040%。回转液压油路的发热量约占液压系统总发热量的3040%。因此合理地确定回转机构的液压油路和结构方案，正确选择回转机构诸参数，对提高生产率，改善司机的劳动条件，减少工作装置的冲击等具有十分重要的意义。2.2.1 对回转机构的基本要求1)在加速度和回转力矩不超过允许值的前提下，应尽可能缩短回时间。在回转部分惯性已知的情况下，角加速度的大小变最大的回转扭掩蔽的限制该扭矩不应超过行走部分与地面的附着力矩。2)回转机构的动载荷系数不应超过允许值，非全回转的挖掘机回转时，工作装置不应碰撞定位器。3)回转能量损失最小。下载后文件包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985112.2.2 回转机构的选择回转机构分为全回转式和半回转式，悬挂式液压挖掘机通常采用半回转的的回转机构，回转角度一般等于或小于 本次设计为轮胎式液压挖掘机，因此采用全回转式回转180机构。全回转的回转机构，按液动机的结构形式可分为高速方案和低速方案两类。由高速液压马达经齿轮减速成器带动回转小支承上的回定齿圈动，促使转台转的称为高速方案。其低速大扭矩液压马达直接带支回转小齿轮促使转台回转的称为低速方案。在高速方案中，通常采用行星齿轮减速成箱减速。行星齿轮减速成箱，虽然加工要求较高，但可用一般渐开线齿廓的模数铣刀进行加工，结构也比较紧凑，速成比大，受力好。因此获得广泛的应用，高速方案一般采用斜轴式液压马达驱动的回转机构。此方案结构比较紧凑，速比大，受力好，回此在液压挖掘机中获得广泛的应用，本次设计将采用斜轴式液压马达驱动的回转机构。高速方案还有以上优点：高速成液压马达体积小，效率高，不需要背压补油，便函于设置小制支器发热和功率损失小，工作可靠。2.2.3 制动器的选择制动器应满足工作安全可靠，制动平稳，操纵轻便灵敏等要求，在对回转机构采用了钳盘式制动器。因为通过试验与蹄式制动器相比，它具有下优点：1)钳盘式制支器所产生的制动力矩比较半稳由于它无增力作用其效率系数K与磨擦系数u为直线关系。2)由于制动盘都暴露在外，因此通风良好，旋转时还有自洁作用，热稳定性好，基本上无热衰退现象，在连续多次使用情况下制动力矩变化很小，甚至在恶劣工况下仍能正常使用。3)维修方便，不需要经常调整间隙。4)制动磨擦衬片磨擦均匀，使用寿命也比较长。但其也存在一些缺点，需采取措施减小及至消除 3。2.3 液压系统方案设计按照挖掘机各个机构和装置的传动要求，把各种液压元件用管路有机地连接想来的组合体叫做挖掘机的液压系统，液压系统的功能是把发动机的机械能以油液为介质，利用液压泵转变为液压能进行传送，然后通过液压缸和液压马达等执行元件转返为机械能实现各种动作。下载后文件包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985 液压挖掘机总体设计122.3.1 单斗液压挖掘机的作业过程包括下列几个间歇动作动臂升降，斗杆收放，铲斗装卸转台回转，整机行走，以及其它辅助动作，除辅助动作不需全功率驱动外，其它都是挖掘机的主要动作，要考虑全功率驱动。由于挖掘机的作出对象和工作条件变化较大，主机的工作有两项特殊要求：第一，实现各种主要动作时，阴力与作业速度随时变化，因此，要求液压缸和液压 马达的压力和流量也能相应变化。第二，为了充分利用发动机功率缩短作业循环时间，工作过程中往往要求有两个主要动作同时进行叫做复合动作，这两项要求需要动作同时进行叫做复合动作，这两项要求需要由液压系统来保证。2.3.2 对液压系统的要求单斗液压挖掘机动作繁杂，主要机构经常超支、制动、换向、外负荷变化很大，冲击和振动多，而且野外我作，温度和环境变化大，所以对液压系统的要喜庆是多方面的。1)动臂、斗杆和铲斗的传动要保证工作装置的各部分可单独动作，也可以互相配合实现复合动作。2)主机工作过程中，要求工作装置的动作和转台的回转既能单独进行，又能作复合动作，以提高机械生产率。3)挖掘机的一切动作都是可逆的，而且要求无级变速。4)要求机械工作安全可靠，各种作业油缸要有良好的过载保护，回转机械和行走装置要有可靠的制动和限速成，要防止动臂因自重而快速成下降和整机超速溜坡。5)充分利用发动机功率，提高传动效率。6)系统和元件应保证在外负荷变化大和急剧振动冲击作用下具有足够的可靠性。7)系统密封性好。8)为了减轻司机操作强度，要考虑采用液压或电液伺服操装置 4。本次设计将考虑选用高压变量系统，双泵双回路，全功率变量系统，后续部分将对其详细说明。下载后文件包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985133 液压挖掘机的工作装置设计3.1 液压挖掘机的主要参数的确定（如表3-1所示）图表3-1主要参数Tab.3-1 The main parameters 本设计主要是是根据WLY100 挖掘机参数进行参考和修改，并通过对主参数的整体掌握，进行对液压挖掘机的总体设计,本次设计斗容量1 的液压挖掘机,挖掘级及以下土3m壤。型号 东方红WLY100型式 轮式反铲液压挖掘机外形尺寸(长宽高) mm 938435103901整机质量kg 26000标准斗容 3m1.0发动机型号 R6105G5柴油机发动机额定功率kW 81发动机额定转速 rpm 2800液压系统 负载传感变量系统液压系统压力MPa 28行走速度km/h（低速） 8行走速度km/h（高速） 28平台回转速度r/min 10.21爬坡能力 40最小地隙 mm 263.5轮距mm 3263最大挖掘力kN 140下载后文件包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985 液压挖掘机总体设计143.2 工作装置的尺寸参数参照单斗液压挖掘机构造与设计 3估算整机各部分尺寸和工作装置尺寸，如图表3-2。转台离地高 1.8m底架离地高 04臂铰离地高 .臂铰与液压缸铰距 8臂铰与液压缸倾角 405缸铰离地高度 1.23m臂长斗杆 .7铲斗 148动臂转角 50斗杆转角 6铲斗转角 18最大挖掘半径 9.2m最大挖掘深度 6最大挖掘高度 .7最大卸载高度 459图表3-2 尺寸参数Tab.3-2 Size parameters 根椐经验公式求尺寸参数。线尺寸参数： (m)3iliLkG为线向尺寸经验系数，G为整机质量(G=26T)。liK1)转台离地高： 30.426=1.8Fm2)底架离地高： gL3)臂铰离地高： 3H3)臂铰离回转中心: 015264x下载后文件包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985154)臂铰与液压缸铰距: 30.26.8eLm5)臂铰与液压缸倾角： 45:6)缸铰离地高度： 1.HeSin7)臂长：标准臂尺寸系数推荐值 ，范围1.7 1.98lK标准臂 331.8265.likGm8)斗杆：推荐系数 0l推荐： 3327l 9)铲斗：推荐系数 ，5lK3261.48l10)动臂转角： 04:11)斗杆转角： 1612)铲斗转角： 5813)最大挖掘半经：系数 ， 3.5fk9.2Rm14)最大挖掘深度：系数 ，20z1ax6H15)最大挖掘高度：系数 ， .H2m.716)最大卸载高度：系数 , 5Qk3ax4593.3 运动分析及设计反铲装置的几何位置取决于动臂液压缸的长度 斗杆液压缸的长度 和铲斗液压缸1L2L的长度 。显然，当 、 3L1L 2L、 为某一组确定值时，反铲装置就相应处于一个确定的几何位置。建立坐标系：X轴与地面重合，Y轴与挖掘机回转中心线重合，则斗齿尖 V所在的X坐标值XV就表示挖掘半径，Y坐标值YV为正值时就表示挖掘高度，为负值时表示挖掘深度。必须注意，当 、 1L2、 为一组定值时只有一组XV和YV值与其对应，反之对于XV和YV的一组定值却有许3L多组 与其相应。1233.3.1 机构自身几何参数机构自身几何参数分三类：原始参数，推导参数，特征参数，各参数见图3-1。下载后文件包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985 液压挖掘机总体设计16图 3-1 反铲机构自身几何参数的计算简图Fig.3-1 Geometric parameters of the calculation diagram3.3.2 动臂的运动及其设计（1）动臂的摆角范围 和各点瞬时坐标（图3-2）1max是 的函数,动臂上任意一点在任一时刻的坐标值也是 的函数，根据余弦定理max1L 1L，当 和 时得in1ax（3-2751min1mi0-Lrcos()lACBl1） ( 3-2751max1max0-arcos()ll2) 动臂的摆角范围： 1max1min=下载后文件包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985171 图3-2 动臂摆角范围计算简图Fig.3-2 Boom swing angle range diagram（2）动臂机构参数的选择反铲工作装置是由几组连杆机构组合而成，在发动机功率，机重等主参数以及工作装置结构形式即宝的条件下连杆机构铰点，位置和油缸参数选择是否得当，会对挖掘机性能和生产率带来很大影响，以下对动臂，斗杆，铲斗三个机构进行讨论。动臂和动臂液压缸的布置方案很多，本设计中动臂液压缸置于下前方。采用弯臂能增加挖掘深度但降低了卸载高度，动臂弯角一般可取 ，弯角大小会对结构强度不利本设1204:计中 。135增大液压缸全伸时的长度比 可以增大动臂的转角 ，但由于受油缸稳定条件的1max限制 一般取在1.61.7的范围内通用挖掘机中， 取值通常驻为0.50.61 5l 1minL据统计最大挖掘半径R 1值一般与 的值很接近，因此，由要求的 R1，已定的321l和 ， ， ，在三角形CZF(图3-3)中，已知可求得：2l1kl3(3-3)5n42341.263.15llm2222449 13.156arcos()arcos()0.3llZFC 下载后文件包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985 液压挖掘机总体设计18(3-180352.4.7ZCF4) 39 8+2 1图 3-3 最大挖掘半径时动臂机构计算简图Fig.3-3 Maximum digging radius actuator calculation diagram动臂液压缸全伸与全缩时的力臂比 按不同情况选取，以反铲为主的通用机 =0.84k 4k1.1，本设计取 ， 取 。4=1k5斗杆液压缸全缩时， 最大，常选 ，本设计取328CFQ328max()1608， 取决于液压缸布置形式，动臂双液压缸结构中这一夹角较小为0，本设计中17BCZ取 （图 3-4）。2由图3-4 得最大卸载高度的表达式为：下载后文件包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985191 2 32-8图3-4 最大卸载高度时动臂机构计算简图Fig.3-4 Maximum unloading height calculation diagram actuator 1 2图3-5 最大挖掘挖掘深度时动臂机构计算图Fig.3-5 Maximum digging depth chart下载后文件包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985 液压挖掘机总体设计202max511max1232max1a8123sinsi()sin( 80)AHYll l l（3-5）由图3-5 得最大挖掘深度绝对值的表达式为：（3-YAlll 132min123max1 sin)si(6）将两式相加，消去 并令 ，得：5l max32821,BA（3-1max3ax1maxmin1sin()s()sin()0HlB7）又特征参数 (3-1ax4minsk8)因此， 1in1ax41/k(3-1max21min4sicos()9)将上式代入刚得到一元函数 1max()0f整理得： 1max1max3ax1ax1ax4sin(sincosicosHlAAAk（3-1max221max1ax4si()i(icosi)0lBk10）式中 , , , , , , H1.6max159.4max36.7A.314k7.ml3.51l72可求得， 1ax1in,.解下列方程可求， 和下载后文件包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 1197098521（3-221min1axrcos()11）所以， ，满足2.34,.051,由式 ，又因751minax1inlLl50.91lm所以， 7i 1max2803,2.47,3.42l L3.3.3 斗杆的运动及其设计斗杆的位置参数是 和 的函数，此外讨论斗杆相对于动臂的运动，也即只考虑1L2 2L的影响，斗杆机构与动臂机构性质类似，它们是四连杆机构，但连杆比不同，在动臂机构中，一般 ,斗杆机构中一般 。15l98l(1)斗杆相对于动臂的摆角范围 及斗杆液压缸力臂计算2max由图3-6得= - in2maxa22289maxrcos()lLl2289minrcos()lLl22 2图3-6 斗杆机构摆角计算简图Fig.3-7 Arm swing angle calculation diagram 下载后文件包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985 液压挖掘机总体设计22斗杆液压缸的作用力臂= （3-2e298sinLl12）当 以 和 代入得 和 斗杆液压缸的最大作用力臂 ,此时2Lmin2ax20 2max9el。89l(2)斗杆机构的参数选择考虑因素：a. 保证斗杆液压缸产生足够的斗齿挖掘力b.保证斗杆液压缸有必要的闭锁能力c.保证半杆的摆角范围 9512首先计算斗杆挖掘阻力：斗杆挖掘过程中，切削行程较长，切土壤厚度在挖掘过程中为常数，一般取斗杆在挖掘过程中总转角 ，在这转角过程中，铲斗被装满，这时斗齿508,60gg取的实际行程为： （3-grS6174.13）式中 -半杆挖掘时的切削半径， 6r 6rFV取 max23.71483.5FVl m斗杆挖掘时的切土厚度 可按下式计算：gh6 0.6890.17450.17453.860(12.)ggqh mrB斗杆挖掘阻力：(3-0106.1745ggskqWkhrBK14)-挖掘比阻力，查得0k03B-切削宽度系数，B=1+2.6b，其中b为铲斗平均斗宽，参照中国12种挖掘机铲斗平均斗宽为1.12，本设计选取b=1。斗杆 与铲斗 垂直时 最小, 土壤松散系数 近似值1.252l3l6rsK下载后文件包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 119709852341max31106.520.745.86.2gWKN根据新编液压工程手册 5 表23.4-10初选DG型车辆用缸径160mm液压缸缸径mm 杆径mm 推力N 拉力N 最大行程mm160 90 321700 219900 2000表3-3 液压缸基本参数Tab.3-3 The basic parameters of the hydraulic cylinder参考斗杆液压缸作用力 max231.7GPFKN将 =321.7KN代入式 (3-15) 得2F(3-15)23ax9max)(lle32ax61.50(71480)36m参照同类机型和设计手册初
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