魏长松^wcs201333204^2409715136@qq.com^设计说明书（改）（全文标明引文）.pdf
【JX17-36】小型斗轮式挖掘机结构设计（二维+论文）
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JX17-36
【JX17-36】小型斗轮式挖掘机结构设计二维+论文
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【JX17-36】小型斗轮式挖掘机结构设计（二维+论文）,JX17-36,【JX17-36】小型斗轮式挖掘机结构设计二维+论文
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1摘 要 为什么要选择小型履带式液压挖掘机这个内容作为自己的课题呢？因为作为一个学机械工程的男生，我深知小型履带式液压挖掘机在现代化的工程建设中充当着越来越重要的角色。为什么小型履带式液压挖掘机会在工程建设中有如此地位？它本身到底具有哪些特点让它如此受到青睐呢？ （1）能在多种作业条件下施工：区别与传统机械挖掘机，小型履带式液压挖掘机的履带可以降低与底面你的比压力，不像挖掘机对作业的地面环境要求尽可能平整。使整个机身不仅可以在平整的路面进行施工作业，也可以保证在松软的沙土条件，恶劣的沼泽地带或者不良山路情况下进行施工。 （2）液压系统的运用：所谓液压传动，顾名思义，就是以油料为介质，利用液压泵的原理，整个动力传动先用原动机将机械能送给液压泵，再由液压泵实现能量的转换，将液压能再通过机身的各种元器件，转化为外部的机械能进行施工作业。而且液压系统的技术层面，液压系统本身配置的元器件自身产生的惯性都较小，使其能够可以传动平稳。因为本身结构简单，操作灵活，使挖掘机的加速性能极好，而且在高速反转的时候很平稳，产生的振动和冲击力比较小。最重要的是挖掘机可以进行无级调速，可以得到想要的稳定转速。使液压挖掘机更易于实现标准化，系列化的生产和装备。（3）小型化的设计：随着现代化的发展，我们生活中处处可见新建的工程。挖掘机的小型化便顺应了潮流的发展。虽然机身小，却几乎能满足大多数的工程要求的任务。而且在遇到突发紧急情况，比如地震，泥石流，小型履带式挖掘机不仅能够进行快速运输，而且能够快速在这种复杂环境下进行施工作业 （4）当然，履带式的上部分的工作平台采用的是全回转式平台，这种平台的功能的优点我们显而易见，工作平台能够进行 360 度的旋转，让操作人员可以根据现场情况进行不同方向的作业。与传统挖掘机进行比较，小型履带式液压挖掘能力得到极大的提高，而且设计更为严密，结构承受的刚度能力更强，适用于不同的施工环境满足人们的要求，在处理突发施工环境中的表现更是获得了人们的认可。关键词：履带式；液压传动，液压系统ABSTRACTAs the mechanical design of the topic, the topic I choose is small crawler hydraulic structure design.Why choose this content as a subject? I know the crawler type hydraulic excavator in 2engineering construction plays an extremely important role, which has become one of indispensable important mechanical equipment in engineering construction.First, we need to understand why small crawler type hydraulic excavator in engineering plays an important role in our life?Itself exactly have the characteristics of which are engineering people chase after hold in both hands.Working environment: With crawler walking device, can reduce and underside you than pressure, not only can make the whole body in a smooth road for construction work, also can guarantee the conditions in the loose sand, bad marshes or adverse situation of mountain road construction.Hydraulic transmission principle: the so-called hydraulic transmission, again through the various components of the fuselage, to make the hydraulic mechanical energy can be converted into external construction operations.Hydraulic excavator components of itself, as we all know, the inertia is small, make it smooth transmission.Because itself has simple structure, flexible operation, make the acceleration of excavator performance is wonderful, and at the time of high-speed inversion is very smooth, vibration and impact is small.Is the most important excavators can be stepless speed regulation, can get steady speed.To standardize hydraulic excavator more easily.Work platform USES is, of course, the whole rotary platform, the function of the platform of the advantages are obvious, we can make excavators in the larger a construction work within the scope of work.Compared with traditional excavator crawler hydraulic mining capacity been improved greatly, and, and small crawler type hydraulic excavator is more simple and compact structure, design more closely, and is suitable for different construction environment to meet the requirements of the people, in dealing with some sudden construction environment performance also won the recognition of people.Key words: caterpillar;Hydraulic transmission and hydraulic system 3目 录摘 要.1ABSTRACT.2目 录.31 绪论.51.1 课题研究的背景与意义.51.2 本次设计概述.51.3 本次设计任务.62 总体设计方案.72.1 工作装置设计方案原则.72.2 液压系统设计方案原则（总体）.72.2.1 单斗液压挖掘机作业过程.82.2.2 对液压系统作业动作要求.82.2.3 对液压系统基本的要求.83 挖掘机的工作装置设计.103.1 确定动臂、斗杆、铲斗的结构形式.103.1.1 确定动臂的结构形式.103.1.2 确定斗杆的结构形式.113.1.3 确定铲斗的结构形式和斗齿安装结构.113.1.4 铲斗与铲斗液压缸的连接方式.123.2 确定动臂、斗杆、铲斗油缸的铰点布置.133.2.1 动臂油缸的布置.143.2.2 斗杆油缸的布置.173.2.3 铲斗油缸的布置.173.3 动臂、斗杆、铲斗机构参的选数择.183.3.1 反铲装置总体方案的选择.183.3.2 机构自身几何参数.193.3.3 斗形参数的选择.22 43.3.4 动臂机构参数的选择.263.3.5 斗杆机构参数的选择.323.3.6 连杆、摇臂参数的选择.344 工作装置的强度计算.354.1 斗杆的计算.354.2 动臂的计算.445 挖掘机液压系统设计.465.1 确定液压系统类型.465.2 液压系统的计算和液压元件的选择.475.2.1 系统主参数的确定.475.2.2 挖掘机液压缸作用力的确定.475.3 液压系统初步计算.555.3.1 工作装置传动计算.555.3.2 行走机构传动计算.575.3.3 回转机构传动计算.595.3.4 液压泵参数选择和发动机功率计算.595.3.5 主油管管径和油箱容量.60参考文献.63致 谢.64绪论 51.11.1 课题研究的背景与意义课题研究的背景与意义 挖掘机的产生起于 16 世纪，当时主要的作用就是挖掘土料，减轻工作者的体力劳动。随着时代的发展，挖掘机一共经历了以下几个阶段的发展。第一个阶段：单斗挖掘机以蒸汽为动力驱动的第一代挖掘机。第二个阶段：单斗挖掘机以内燃机和电动机为动力驱动的第二代挖掘机。第三个阶段：由半液压传动到全液压系统传动为动力的第三代挖掘机。第四个阶段：液压控制，液压伺服操纵，电气控制的第四代挖掘机。第五个阶段：智能化控制的第五代挖掘机。传统的生产模式已经不能满足人们对生产力的需求，在第五代挖掘机还没有设计运用之前，液传动系统技术的逐步成熟完善得以在挖掘机上全面的应用。经过不断的实践和发展，液压系统的运用也在与时俱进，让整个机身的操作都趋于简单灵活，功能化得到长足的发展。现在还有几家重工公司一直在致力研究小型履带式液压挖掘机，比较著名的包括日本小松公司生产的 PC50MR-2，日立公司生产的 ZAXIS55UR,韩国现代生产的 R60-7 等。 日本小松公司生产小型履带式液压挖掘机 6 日本日立公司生产小型履带式液压的挖掘机 韩国现代公司生产的小型履带式液压挖掘机它的适用性，易操作性都在各个行业成为不可或缺的重要设备。而它的不可或缺性又体现在哪些方面呢？下面我们举例来说明小型履带式挖掘机在现代化建设之中的运用。 在现代军事工程建设中，我们可以看到履带式液压挖掘机可以挖掘战壕掩体，平整机场路面，抢修各种紧急救援情况。 通信工程建设中，我们可以看到履带式液压挖掘机挖掘沟渠，铺设埋平通信电缆管道。 交通建设中，不管是进行铁路，或者是公路，我们都会看到履带式液压 7挖掘机的身影，首先它可以清理路面，平整路面，进行开挖土方，路基铺垫。 水利建设中，我们蒋长辉看到履带式液压挖掘机在干涸的河道清理淤泥垃圾，挖沟修渠，建设水电站大坝。 土木工程作业中，操作人员用它拆除旧楼，整平场地，清理垃圾。 矿业挖掘中，履带式液压挖掘机在恶劣的环境下进行施工，转用土料，开采矿产。从上面我们可以得知，液压技术的成熟发展，不断提高着小型履带式液压挖掘机在机械这装备中的地位，它已经成为工程机械不可或缺的重要机械装备。它的快速发展，不仅直接提高了生产力，也同时改变了传统机械挖掘的模式，更减少了它对劳动力的需求，而且可以在不同环境下进行施工作业，大大的满足爱了人们对施工的进度需求。各国也在此方面不断致力研发新的技术。因此，研究开发小型履带式液压式挖掘机，对提高我国小型机械装备方面有着长足的发展和特殊的意义。1.21.2 设计任务设计任务 本次我们设计的型号为 DSL100-9B 型挖掘机，根据设计要求，斗容量 q为 0.3m3(因为是小型。一般自重在 40-200 吨之间，斗容在 0.8-1.0 方，属于大型。自重小于 15 吨，以 4-1.吨为主，斗容在 0.25-0.35 方，我们成为小型。整机重量处于 13-35 吨之间，我们称为中挖)。设计小型履带式液压挖掘机，铲斗的斗容量参数设为 0.3m3 进行各项参数分析，动力传送采用全液压式进行驱动，行走装置采用履带式的设计。1.31.3 主要设计内容主要设计内容1 液压系统设计方案原则（总体）(1)单斗液压挖掘机作业过程（2）对液压系统作业动作要求（3）对液压系统基本的要求2 挖掘机的工作装置设计（总体）（1）确定动臂、斗杆、铲斗的结构形式确定斗杆的结构形式1确定铲斗的结构形式和斗齿安装结构2铲斗与铲斗液压缸的连接方式3（2）确定动臂、斗杆、铲斗油缸的铰点布置动臂油缸的布置1 8斗杆油缸的布置2铲斗油缸的布置3(3) 动臂、斗杆、铲斗机构参的选数择反铲装置总体方案的选择1机构自身几何参数2斗形参数的选择3动臂机构参数的选择4斗杆机构参数的选择5连杆、摇臂参数的选择62 2 总体设计方案总体设计方案2.12.1 工作装置设计方案原则工作装置设计方案原则 合理的设计应该满足一下的几个条件：满足国家的设计标准规定。设计上有新技术的创新应用节能减排达到国家的标准。便于维修和保养。安全性，稳定性，可靠性必须经过严格的验证2.2 液压系统设计方案原则（总体）液压系统设计方案原则（总体）以液压传动为原理，通过传动给各种元器件提供能量，实现能量的转换，使挖掘机能够执行各种动作的要求。2.2.1 液压挖掘机作业过程液压挖掘机作业过程当然，履带式液压挖掘机属于间断式作业设备工作循环。动作如下：挖掘满斗提升回转卸载返回我们要正视一点，我们所设计的履带式挖掘机由于挖掘机的作业对象不固定，工作环境也不固定不同作业环境，不同作业对象。系统内部设计的标准要能够满足世纪的生产需求较之传统单一的往复动作，设计的单斗挖掘机能够进行复合动作 92.2.2 液压系统要求液压系统要求在不同的工作环境下，比如高温和寒冷天气，挖掘机自身系统和结构元器件都会受到影响。在满足施工的条件下，我们希望液压系统能够在不同条件进行作业。 保证液压挖掘机的升动臂和铲斗能进行互不影响的单独循环动作，也能保证两者同时进行互不影响的复合动作。 保证液压系统对履带两侧的双向驱动，能够使整机转向操作简灵活，行走方便捷，而且可以相对上部全回转式操作工作平台进行就地转向，使挖掘机的灵活性大大提高。 防止操作控制出现大的失误，能够限制机身性能一些因操作不当可能出现得问紧急情况，比如，我们要对动臂因自重而下降过快进行一个防护措施，比如增加系统的自锁的功能，让制动和限速都在已在合理的操作范围；当然，机身在下坡行驶时可能会出现溜坡等一些不能遇见的情况，我们也应该对此作出相关的防护措施。2.2.3 对液压系统基本的要求对液压系统基本的要求。 液压挖掘机的的传动可以进行无级调速，满足挖掘机对不同转速的要求。液压挖掘机的液压系统能够带动比较大的功率，能够满足自身在恶劣环境依然能够进行施工作业。液压挖掘机的液压系统中执行的各种液压元件不仅具有性能可靠性，而且应该满足自身使用寿命长，不易损坏，在市场易购买，易更换。液压挖掘机的冷却散热系统的选择，对于一个机械设备而言，大家都知道，机身工作产生的热量，尤其是在高温的施工条件下，必须及时有效的散去，否则对机身，对元器件都会造成极大的损坏。我们都知道，在有些恶劣的施工环境下，施工时会产生一些尘土杂物，这些尘土杂物很容易进入液压系统内部或者污染液压油箱。所以，为保证油路通畅，要增加必要的防尘措施和滤油网装置。液压系统应该采用新的创新技术，使履带式液压挖掘机具有节能减排，操作性简单的优点。 103 工作装置设计3.1 确定动臂、斗杆、铲斗的结构形式确定动臂、斗杆、铲斗的结构形式3-1 图挖掘机工作装置结构分析 工作装置构成 1-斗杆油缸；2- 动臂； 3-油管； 4-动臂油缸； 5-铲斗； 6-斗齿； 7-侧板； 8-连杆； 9-曲柄： 10-铲斗油缸； 11-斗杆. 图 3-1 工作装置组成图3.1.1 动臂的结构形式动臂的结构形式 因为施工作业的需求，动臂的结构形式会根据设计需要和施工情况，进行相应的确定选择。作为挖掘机主要的构件之一。动臂分为两大类。分别是整体式和组合式两种。下图是整体直动臂的就够构造形式，如图 3-2，显而易见，整体式直动臂构造简单直接。能承受的强度大，多用于长期作业。但是执行动作比较单一，不能进行复杂的动作。对于超过连杆的范围，动臂很难进行自 11我尺寸的调整。图 3-2 整体式直动臂挖掘机构 12 1-下臂 2-上臂 3-连杆或液压缸 图 3-3 整体式弯臂图的结构形式在整体动臂中，除了整体式直动臂以外还有一种整体式弯动臂(也称为整体式变动臂）。因为小型履带式液压挖掘机施工对象，以及工作环境的实际需要，整体式弯动臂结构形式多被广泛采用，相对于同等长度的直动臂而言，弯动臂的挖掘机在挖掘深度上具有明显的提高。根据比较，我们选整体式弯动臂的结构形式。组合臂分为两个种类用，辅助连杆连接或者用螺栓连接。当然，与整体式臂架相比较而言，组合臂有着明显的优缺点（其中构件联合吊杆轻型吊杆由起重柱，吊杆，千斤索索具，吊货索索具，牵索索具，绞车六个部件组成。）有以下的几个方面：组合臂可根据现场的实际情况进行调整，可进行不同执行动作的调1整组合臂可以对挖掘的深度要要求的工作尺寸进行调整，根据挖掘力2的新需求，也可进行适当的进行相关的调整。而且液压缸嫩能够进行无级调节（螺栓或连杆连接时可执行）满足通用化标准。不同的操作设备，有着不同的设计标准，也有着3不同的参数要求和结构要求。组合臂就可以解决上述标准不同，设计不同，参数不同的各种设备的通用统一问题。在维修保养工作装置，更是简单易操作，便于组装与拆卸。满足便于运输要求。由于便于组装与拆卸，在复杂的作业环境下，4比如出现泥石流狭窄的山路上，大型机械不易运输，这种便于组装和拆卸的小型机械装备便可以在艰苦恶劣的环境下大展身手，能够满足人们对于突发情况下的紧急处置需求。 133.1.2 斗杆的结构形式斗杆的结构形式图 3-4 挖掘机斗杆结构形式铲斗斗杆与油缸的连接主要分为三类，三张图的主要区别在于铲斗与液压缸活塞的端部连接方式。（a）直接可以从图上看出，铲斗直接与液压缸的活塞端部连接，形成一个四连杆机构的形式（b）铲斗与液压缸的摇臂和斗杆直接连接，形成一个六连杆的结构形式（c）铲斗液压缸活塞杆端部单独铰接在摇臂上，铲斗油缸活塞杆端部与摇臂的交接中心和摇臂与连杆的交接中心不重合，称六连杆非共点机构。 14 3-5 铲斗连杆与铲斗油缸的连接形式因为一般情况下，液压挖掘机都在执行一个循环的往复动作，整体式选择更为适合。3.1.3 铲斗的结构形式的选择和斗齿铲斗的结构形式的选择和斗齿安装安装铲斗的结构形式的选择铲斗的结构形式的选择如何确定铲斗的结构形式，主要是根据挖掘机的施工作业对象和施工的标准。主要考虑的两个主要条件。其一是铲斗的形状，其二是铲斗的参数。上述条件综合考虑后，合理的设计选择对挖掘机整个挖掘能力影响很大。以一般来讲，单一用途的铲斗只执行某一个循环重复的动作。随着时代的变迁，人们迫切的需要在整个机身不变的情况下，铲斗能偶实现多用途的功能，传统单一铲斗只能在功率范围内执行循环往复动作各种需求或者恶劣的环境施工条件情况下，尽可能提高我们通常会利用反铲装置来进行替代。再配上几种不同的斗容量（根据实际情况而定），可以得到结构形式不同，满足不同需求的铲斗。因为我国在这方面的起步比较晚，未建立起较完整系统的理论。下图是一个简单的对比试验。同为 0.8m3 的两个斗容量，在斗型不同的反铲斗进行数据分析，结果数据如下表所示。由于岩砂本身的特质，对挖掘机挖掘的阻力相对较小，因此会造成数据精度的不准确，无法真实的表现不同铲斗的设计参数，结构形式是否合理，导致结果的影响不大。而相对于其他岩砂就明显不同，以页岩为例，实际的效果比岩砂明显不同。1首先要保证挖掘的物料在卸料的时候可以脱落，而且挖掘的铲斗内部要平缓，不能有凸出的棱角，满足各种物料的运动。2铲斗内部平缓光滑，是物料容易自由脱落要。而且铲斗不宜粘土，也包括一些其他的物料，在卸载时保证可以卸载干净。最后我们得出一组数据：页岩的施工条件下：1铲斗一装满物料的时间为 23.08 秒，生产率为 38.22，生产效率为 15104.56。铲斗二装满物料的时间为 46.86 秒，生产率为 50.68，生产效率为52.14。砂的施工条件下2铲斗一装满物料的时间为 6.2 秒，生产率为 172.5，生产效率为99.82。铲斗二装满物料的时间为 6.4 秒，生产率为 169.7，生产效率为102.56。3当然，根据物料特质的不同，我们要保证有一个合适的范围内，铲斗的结构设计使用于多数不同的物料，可满足物料不易脱落。4斗齿对于挖掘力和物料的影响。首先，挖掘机铲斗的斗齿直接影响与底面接触的挖掘力，如何选择斗齿的形状，材料，都会对挖掘机的挖掘力造成一定的影响。还有，斗齿有时会影响物料的挖掘与卸载，所以，这些都是要进行综合考虑选择的。斗齿安装方式的选择斗齿安装方式的选择截止到目前为止，我国自主研制开发的国产挖掘机斗齿安装方式主要分为两种。斗容量以 0.6 立方米为分界线，范围以内用螺栓连接，大于范围用橡胶卡小。斗容量为 03 m3，小于 0.6.所以我们选择第一种螺栓连接的方式作为斗齿安装的方式 163.1.4 铲斗与铲斗液压缸的连接方式铲斗与铲斗液压缸的连接方式 铲斗与铲斗液压缸有三种型式（图 3-3），其区别主要在于液压缸活塞杆端部与铲斗的连接方式不同，方式一如图 3-3a直接将铲斗与铲斗液压缸组成四连杆机构。方式二如图3-3b 中铲斗液压缸和斗杆一起组成一个六连杆机构。3-3d 和图 3-3b 类似，接于摇杆两端之间。3-3c 的的传动方式与 b 类似，参照设计，我们选用第二种。a)1234b)a)螺栓连接方式；b)橡胶卡销连接方式1-卡销；2-橡胶卡销；3-齿座；4-斗齿 173.2 确定动臂、斗杆、铲斗油缸的铰点布置确定动臂、斗杆、铲斗油缸的铰点布置 图 3-6 动臂铰点位置的选择当我们在确定动臂和油缸铰点的时候，我们可以发现。铰点的位置选择可以直接影响到两个因素挖掘机工作的挖掘参数油缸对动臂的作用力。12实验数据如图 3-6 所示，铰点的位置应该科学合理的选择。斗杆的各铰点我们进行有限元的分析，不同的铰点和它连接的工作装置状态影响。因为铰点数目很多，难以进行受力分析，所以我们用 CAD 对铰点进行有限元的分析。铲斗油缸的铰点位置由铲斗，摇臂机构，斗杆机构，工作装置的状态和液压系统有关。对于挖掘机的各种参数和结构形式基本定型的情况下，我们初步发现，当铲斗工作缸的布和参铰点工确定的情况下，对挖掘能力会有影响。3.2.1 动臂油缸的布置动臂油缸的布置动臂油缸的布置分为两种连接情况。 18如图 3-4 所示，动臂会被拉起到上升的极限位置。图 3-7 动臂油缸后倾布置方案。3.2.2 斗杆油缸的布置斗杆油缸的布置斗杆布置的选择，我们要通过下面的三个因素进行综合考虑：1 油缸铰点的位置。2 斗杆的行程。3 斗杆的力臂。综合，我们发现斗杆油缸要满足一下几点要求；首先保证斗杆油缸产生可以满足需要的挖掘力，能够满足斗齿所受的力能够满足需求。保证斗杆的摆角在一定的合适范围内。一般来讲，斗杆摆角范围在100130之间的范围内进行浮动。而当斗杆油缸和转斗油缸同时到达自身位置最大化的时候。对于铰点的我们我们不能单一一遍计算就进行确定。我们应该提出几个位置，以供不同的选择，最终进行多点的铰点位置的分析计算，得出数据，最终比较确定铰点的位置。 193.2.3 油缸的布置油缸的布置选择选择。而且当铲斗油缸受到的作用力最大的时候，嫩能够满足铲斗满载保持静止不落.铲斗的摆动限制在一个合适的范围内，一般经验来讲，多数的挖掘机的铲斗的摆动角度为140160之间。让然，我们考虑到极限特定的情况，有些时候，工程可能要求的在铲斗摆动角度需要超过大180的范围，摆角位置可以按图2-6布置。3.3 动臂、斗杆、铲斗参数的选择动臂、斗杆、铲斗参数的选择3.3.1 反铲装置的选择反铲装置的选择作选择反铲装置。这个是根据我们的设计说明书要求。我们大致的介绍下总体方案有哪几个方面：1.动臂的选择我们要射击的履带式液压挖掘机，根据最后我们想要设计的标准，以及考虑到挖掘机的功能性操作性，我们在组合式和整体式动臂进行选择。2.斗杆及斗杆液压缸的的设计如何确定铲斗的结构形式设计，主要是根据挖掘机的施工作业对象和施工的标准。主要要考虑的两个主要条件。其一是铲斗的形状，其二是铲斗的参数。上述条件综合考虑后，合理的设计选择对挖掘机整个挖掘能力影响很大。以一般来讲，单一用途的铲斗只执行某一个循环重复的动作。随着时代的变迁，人们迫切的需要在整个机身不变的情况下，铲斗能偶实现多用途的功能，满足不同的施工条件和施工要求。传统单一铲斗只能在功率范围内执行循环王府动作。要适应多种作业对象和满足不同条件下的施工都比较困难。为了满足各种需求或者恶劣的环境施工条件情况下，尽可能提高我们通常会利用反铲装置来进行替代。再配上几种不同的斗容量（根据实际情况而定），可以得到结构形式不同，满足不同需求的铲斗。因为我国在这方面的起步比较晚，未建立起较完整系统的理论。下图是一个简单的对比试验。同为 0.8m3 的两个斗容量，在斗型不同的反铲斗 20进行数据分析，结果数据如下表所示。由于岩砂本身的特质，对挖掘机挖掘的阻力相对较小，因此会造成数据精度的不准确，无法真实的表现不同铲斗的设计参数，结构形式是否合理，导致结果的影响不大。而相对于其他岩砂就明显不同，以页岩为例，实际的效果比岩砂明显不同。这些因素使页岩挖掘阻力降低。另一个铲斗的情况则相反。斗杆液压缸的设计 d 为活塞杆直径（100mm），D 为缸筒内径（70mm） （1） 根据设计要求：确定液压缸径为缸径 mm100，杆径 mm707D（直径 70mm）P=20MPa ,F=80KN （2）计算缸筒壁厚 根据机械设计手册，在此液压系统中，3.2D/16，故缸筒壁厚应用中等壁厚计算得 =10mm D1=100+10=110 mm 故油缸 缸筒外径取 D110mm。 3.3.2 机构参数机构参数的选择的选择几何参数主要分为三类：1，设计定型的原始参数。2 其次是根据构原始参数，决定其他辅助连接机构的所计算推导出来的相关参数 3 一些机构的特性参数。因为一些机构的参数计算是和整个设计不想管的，它的设计可以单独起来，我们只考虑它深深设计的相关特性参数 下图是反铲机构装置的见图。 21图 3-8 反铲机构装置身几何参数的计算简图 223.3.3 斗形参数的选择斗形参数的选择铲斗的回转半径 R(铲斗下铰点到切削刃间距离)作为基本参数(如图 3-9所示),铲斗的其他参数则作为 R 的函数而确定铲斗的几何形状尺寸根据公式得：= (3-1)qSKBR)2sin2(212 查机械设计手册表可知，取0.78m；B90100，取951.658rad22 0.20.75（1.658sin95） (3-2)212RSK 解得：0.85mR图 3-9 铲斗主参数示意图间距太小则会出现失效，综合两铰点的距离，我们进行试验得出：一般来讲取特性看 K1=0.30.38，(3-3)324ll 取 K20.340.34，=0.85m，(3-4)324llR 可得出=0.278m。24lmaxR 23 斗形尺寸计算斗形尺寸计算由图 3-9 可知，我们计算分析铲斗的四个最主要参数，可以推导出其他的结构的参数。=0.76m 、=0.813m， bDR由经验公式法得出：=0.296m;1x=0.5552m;2x=0.89;3x=0.7513m;R=0.0736m;m=42; =25; =110 =0.76m.HL图 3-10 反铲斗计算尺寸y=ax2+bx+cly=K3(X-R)X3X2X1y=k1xCXOG AYmRRD 24 初选斗齿的几何形状初选斗齿的几何形状我们必须要考虑到铲斗的满载量和施工对象。铲斗的几何形状成型的挖掘机挖掘力应当大于挖掘受到的阻力。如图 3-10 所示，图中有几个参数的成型的齿斗的形状会对挖掘的阻力有直接的影响。 0.12=0.11=0.067m;bq32 . 0 0.270.260.160m;lq32 . 0 齿距：=(2.53.5)=(0.160.192)m，取=0.176maba =0.7=0.0458mfb 图 3-11 =3.07 baB244. 075. 0因此铲斗装有 3 个齿。而且在恶劣的施工环境下，比如挖掘山石等坚固物会加快对斗齿的磨损，所以我们一定要注意斗齿的维护和保养。楔入式或组合式的斗齿，更能够提高维护保养的效率。.4 动臂机构参数的选择动臂机构参数的选择因为本次设计大的铲斗容量为0.2m3，我们通过挖掘机的参数设计q标准，可知，本次设计的履带式液压挖掘机整机重量为 5 吨。我们对比表参照结果可知，线尺寸参数公式为: =m（3-5）1LLik3G 由以上可得:=3.35=5.822m；（3-6）R135 25 =2.05=3.505m； （3-7） Hmax135 1.55=2.65m； （3-8）Hmax335有实验数据证明和， （3-9）l21311KLR = （3-10）l1Kl2图 3-11 动臂实际尺寸因此根据公式：（3-11）41l13231cos21KKl （3-12）42l413lKarccos()（3-13）ZCF39142241212422lllll经计算得出：= =1.529m；ZC41l =1.834m； ZF42l =17.939因为我们设计选用的反铲的工作装置，那么在考虑到动臂液压缸全伸时候的力臂长度与全缩时的力臂比按照不同情况选取，专用型号的反铲4K可取0.8；以反铲为主的通用机，0.81.1；斗容量 1m3左右的通4K4K用机，那么取1。4K本设计我们就取1。4K取值会三个参数有着影响。分别是特性参数、最大挖掘深度114KH 26和最大挖高。max1Hmax2还有，增大会使 K4 减小或者使增大，这个违背了反铲作业11Hmax1要求，因此在此设计中反铲装置取60。11本设计我们取75。11斗杆液压缸全缩时=最大（图 3-12），常选CFQ832=160180.max832)( 本设计中取（）170。832max的大小又液压缸布置形式决定，（图 3-11），那么由图可知，BCZ动臂液压缸结构中这一夹角会比较小，也有可能是零度。上的铰点一般置于动图 3-12 最大卸载高度时动臂机构计算简图B 在 Z 的下面。初定BCZ5，根据已知CZF22.1 ，解得BCF17.1。 由图 3-12）211max11115Amax3sin(sinYHll11328XYOH3maxl3VQFBZl1UL1maxAyAl5C2max 27 （3-32118max1max322)180sin(ll14） （3-15）AYllllH1152min111123max1sin)sin(综上，两式相消并令，A112+-，BA8max32得到：- -A)Hmax1Hmax3l1)sin(max1Asin(min1 +-1=0 2l)Bsin(max1（3-16）特性参数： （3-17）4Kmin11max1sinsin 28图 3-13最大挖掘深度时动臂机构计算简图因此 （3-18） sinmin114max1sinK=) （3-19）cosmin12124max12sin(1K 将上式代入式（3-6 则得到一元函数 f()=0。式中和已根max1Hmax1Hmax3据经验公式计算法求出，经计算得出：29.6；73.5min1max1最后由式（3-5）求为5l （3-20）5l11max1min1123sin)sin(HYAlllA2C111U11L1minZAYYAFQVl2l3H1maxX 2970sin505. 365. 0)6 .291 .97sin(166. 3562. 20.638m（其中：=3.166m；1.759m；97.1；1l2lA由于履带总高0.320.547，近似取=0.65m）35AY然后，解下面的联立方程，可求 和 ：=arcos()=arc()（3-21）min1572min125272 llLll2122 =arcos()=arc() （3-22）max1572max125272 llLll2222于是： = （3-23）min1L5l =x（3-24）max1Lmin1L =1Lmin1L 1.63；0.67；=0.952m；min1L1.52m；=1.61mmax1L7l得到的结果符合下列几何条件：+=2.36；|- =0.9613.3.5 斗杆机构参数的选择斗杆机构参数的选择斗杆在执行动作的挖掘时，切削的时间会较长，我们将 挖掘的厚度切视为一个常数，斗杆在切削过程中总转角为=5080，我们取中间值g65，在这一个转角周期内，铲斗被装满，那么这个时候半齿的实际行g程为：grs601745. 0 30取1.7590.8032.562m （3-25）maxFV32ll 可按下式计算：gh（3-26）SgBSKqh SgBKrq601745. 0阻力为： (327)sgggKrqKBhKW600101745. 0为了满足整机挖掘与卸料的要求，我们要求铲斗的总转角往往要达到150180，（试验可知，150180 范围内满足上述条件）（3-28）322min2322230cosllFVll0.866（3-29）803. 0759. 12803. 0759. 12min22FV通过计算可得：1.137mmin6rminFV 我们把、代入式 3-12 得0Kqmin6rgsK2.48kN（3-30）3max11025. 165137. 101745. 02 . 020gW现在我们来确定斗杆液压缸的最大作用力臂设计多少。m（3-31）232max9max2)(PllPleG455. 096.13803. 0759. 148. 2）（ 其中：根据公式计算法哦我们呢可以得出13.96kN2P因为初始力臂与最大力臂的比值是斗杆摆角的余弦函数。20emax2emax2设，那我我们可知zee220 31（3-32）9max29max2202cosllee2cosmax2由图 313，取，求得zee2201.203m（3-33）12sin22max29min2lL16 . 15 .52sin455. 02 （其中斗杆摆角范围大致在 105125，取105）max2 (3-34)2cos(2max29min2292min28lLlLl =）2105cos(455. 02455. 0203. 122 =1.588m3.3.6 连杆、摇臂参数的选择连杆、摇臂参数的选择连杆主要是和连杆体一起构成连杆结构，在研究开发商一般采用逆向设计和优化设计 表一原连杆参数，形式 32 表二优化设计后的连杆参数，形式与活塞链接销的方向一起做往复运动那么我们就应该从总体实用性的角度考虑结构的布置，采用可变参数构成摇臂结构,并作结构的有限元网格,此后再进行有限元分析,计算出摇臂的质量、刚度、转动惯量和应力。 334 工作装置的强度计算我们根据说明书上的要求，主要侧重小型履带式挖掘机工作装置的设计，因此我们我们只对这方面进行强度的计算和校核。对工作装置的来选择强度设计、图式和荷载。对于结构复杂、结构断面突变或应力集中的情况，为了提高计算的精确度，可以用有限元法进行计算。4.1 斗杆的计算斗杆的计算弯矩能够影响反铲装置的强度，这时，工作装置上的作用力主要有工作装置各部分的重量（铲斗重，dG斗杆重和动臂重），和作用于斗侧齿上的挖掘阻力（包括切向力，gGbG1W法向分力和侧向力）。2WkW铲斗在挖掘时，按对铰点的 力矩平衡方程0 求得ccM (4-1)(126671rGrrrPlWddd由上边公式计算，根据力矩平衡方程我们可得0.323m；5r0.423m；6r0.268m；7r0.142m；2r（4-2）0.1420.860.4230.30.26877.168(766. 011W求得：41.718kN1W 法向阻力决定于动臂液压缸的闭锁力，可取工作装置为隔离体，按2WBP 34对动臂底部铰点的力矩平衡方程0 求得：AAM (4-3)01A12)GGM1rWGrPrWdgbBB（式中：动臂液压缸的闭锁力，286kN；BPBP工作装置各部分重量对点的力矩之和，相应的力臂值)G(dgbAGGMA 3-14 扭矩图由图 4-1 确定为：经过仿真计算和验证，1.36m；br1.99m；gr1.1m；dr 0.325m；Br 3.16m；1r 2.05m；0r 因此我们将把、数值代入式 52 得：brgrdrBr1r0r 352.0541.7181.10.861.991.791.362.230.32528616. 312W4.15kN 取斗杆为隔离体，对铰点力矩平衡方程0，可求得斗杆液压缸BBM的作用力（被动状态）。一般情况下，此力与其闭锁力值（按该液压缸gP闭锁压力决定）相近。 （4-4）3421)(rGrGllWlPgddbg式中： 经过仿真计算和验证得=0.46m；=1.56m；bl2l=0.766m；=1.39m；=0.49m；dl4r3r把、代入式（44）得：bl2ldl4r3r 0.4641.718(1.56+0.766)+0.861.392.230.49gP解得：45.69kNgP铲斗边齿遇障碍时，横向挖掘阻力由回转机的制动器承受，此力的kW最大值决定于回转平台的制动力矩，其值为： （4-5）rMWTk式中： 横向阻力与回转中心间的距离， 由仿真计算和验证得，rkW=1.28m；r回转平台制动器可承受的最大力矩，4925.3Nm。TMTM把 、代入式（44）得：rTM =3.848kNkW 36计算位置（图 4-2），条件为：1) 动臂位于动臂液压缸对铰点有最大作用力臂处；AmaxBr2) 斗杆液压缸作用力臂最大；3) 铲斗斗齿尖位于、两铰点连线的延长线上（图 4-2 中 II位置）；BC4) 正常挖掘时，挖掘阻力对称于铲斗，无侧向力作用。图 4-15 斗杆计算位置此时工作装置上的作用力仅为工作装置的重力作用及斗齿上的作用力和。1W2W作用力的分析方法同上。切向阻力：（4-6） )(126671rGrrrPlWdddAPgGbPgBPdGgEDCGdW1W2W1W2 37（4-7）21011BBAbgdWP rMGGGW rrrMWTk通过仿真计算验证得：得，0.423m；0.29m；6r7r得，0.14m；1.52m；2rbr2.225m；1.36m；grdr 0.56m；2.8m；Br1r 0.45m：=0.46m；0rbl=1.56m；=0.77m；2ldl=1.39m；得，=0.49m；4r3r=1.22m；r 通过以上数据，我们将数据打入函数计算得出：63.51kN 6.45kN； 4.037kN；1W2WkW（4-8）01121222)()2(1hTfrrGlrrGrTdbb=8 . 218. 0)4 . 0803. 0759. 1 (2)2214. 2803. 0759. 1 (15. 2759. 11=2.87kN（4-9）)2(2)(2(02100012ClGebrWCrbhWbaWTMbbTkkyz 382 . 0759. 1037. 44 . 0803. 02 . 018. 0037. 42 . 0036. 051.63287. 2(）（）)4 . 02214. 2215. 25 . 2（=81.35kN（4-10）)(21CrWMkxz =）（4 . 0803. 02037. 4 =0.8kNm（4-11）02132brWTNk =2 . 0759. 1037. 45 . 232 =39.25kN（4-12） FNWMWMyxzxyz =036. 025.39618. 02 . 08 . 0618. 02 . 035.8122 =83MPa myxzxyzFNWMWM=3.34minrl527. 0759. 1=527minrmFJmin2 . 00.181000082.45MPa 39（4-13）01hWaWMkn =63.510.44.0370.1826.13kNm（4-14）taaMn221 =03. 02 . 018. 0213.26 =120.97MPa又要求各个设备能协调配合，保证系统的稳定的高效率运行。由于液压元件极易复制，所以还要做好保密工作；另外，各系统应尽量操作简便，价格便宜和便于检修，以避免不必要的开支，节约成本。由此可以看出，想要合理地设计液压系统并不是一件易事。5 挖掘机液压系统设计液压系统主要包括以下几个部分的设计。首先是液压动力的设计，这是一个能量动力转换的装置。为整个系统提供压力。执行的液压元件，包括各种元器件，他们根据受到个好总液压的传动指令进行各种要求的动作。主控制液压元件的控制，能够控制液压短的压力，液压的流量还有液压传动的方向。还有液压系统控制的一些辅助系统，包括压力表，滤油器等一些装置。液压油是液压系统中传递能量的工作介质，包括各种矿物油，乳化油和合成型液压油等几大种类5.1 液压系统类型液压系统类型的选择的选择液压系统类型有很多我们如何分类，如何从众多的液压系统中选出符合我们设计标准的。我们按照主油泵的数量、功率调节方式和回路的数量 40来分类，一共是六种基本形式：单泵或双泵单回路定量系统；双泵双路定量系统；多泵多路定量系统；双泵双路分功率调节变量系统；双泵双路全功率调节变量系统；多泵多路定量、变量混合系统。5.2 液压系统的计算和液压元件的选择液压系统的计算和液压元件的选择5.2.1 系统主参数的确定系统主参数的确定液压系统的主参数是由系统工作压力与流量的乘积来决定的，然pQ后根据各执行元件的运动速度，来确定流量。Q已知外负荷的情况下，系统压力与各液压元件的几何尺寸是反比例关系。5.2.2 挖掘机液压缸作用力的确定挖掘机液压缸作用力的确定挖掘机液压缸作为整机的一个重要工作装置，已经成为了重要的设计内容之一，各油缸的作用力是基于工作装置在挖掘过程中， 能够为斗齿提供足够的挖掘力，保证上升到最大幅度和高度所需的举升力。工作装置各油缸作用力不同情况如下。产生主作用力，此时，油缸两接高低压油路时推动机构进行运动的作用力称为主动作用力，被动作用力，此时工作装置工作时作用于闭锁状态（其最大值则取决于该油缸油路的过载溢流阀压力和承载活塞面积。当作用力大于外载荷的外力时，该油缸无法进行回缩；否则由于过载溢流阀打开而溢流，便使油缸发生回缩。铲斗油缸作用力的确定铲斗油缸作用力的确定反铲装置在作业过程中，以转斗挖掘为主时，其最大挖掘力由铲斗油缸的设计来决定。初步设计时按额定斗容量及工作条件（土壤级别），可选出斗齿最大挖掘力，并按反铲最主要的工作装置来分析确定铲斗油缸的工作力。此时计算位置为动臂下放到最低位置，铲斗油缸作用力对铲斗与斗杆铰点有最大力臂，如图 5-1 所示。此时铲斗油缸作用力为：（5-1）gdcdllFFmax1 41铲斗油缸作用力对摇臂与斗杆铰点的力臂（此位置为摇臂长度），gdl=0.24m；gdl对铲斗与斗杆铰点的力臂，单位：m clmax1FC最大铲斗挖掘阻力，单位：N；max1F最大铲斗挖掘阻力为：（5-2）17000)cos1 (501235. 1maxmax1XZABDkkkkRCF式中土壤硬实密实计打击次数，对级土壤，915，对级CC土壤，1635；本设计取15。CC 即铲斗的转斗切削半径，m；DR0.803m.DR即最大转斗挖掘力位置，max 前面设计已得出47.5。max切削刃宽度影响系数，12.6b，b 为铲斗宽度 0.75m；BkBk2.95m；Bk切削角变化影响系数，取1.3；AkAk斗齿的影响系数，取0.75（无齿时取1）；zkzkzk前边斗齿对地面倾斜角度的影响系数，取1.15；XkXk得出：57.455kNmax1F为了简单，可以忽略斗和土的质量，并且忽略了各构件质量及连杆机构效率影响因素，此时铲斗油缸作用力为： 42 (5-3)gdcdllFFmax1式中（此位置为摇臂长度），=0.24m；gdlgdl对铲斗与斗杆铰点的力臂，参考图 5-1，出0.705m；clmax1FCcl最大铲斗挖掘阻力，N；max1F 图 5-1 铲斗油缸作用力分析最大铲斗挖掘阻力为：（5-4）17000)cos1 (501235. 1maxmax1XZABDkkkkRCF式中土壤硬实密实计打击次数，对级土壤，915，对级CC土壤，1635；本设计取15。CC 即铲斗的转斗切削半径，m；DR0.803m.DR挖掘过程中总转角的一半，即最大转斗挖掘力位置，（）；前面设max计已得出47.5。max12.6b，b 为铲斗宽度 0.75m；Bk2.95m；Bk 取1.3；Ak 取0.75（无齿时取1）；zkzk 取1.15；Xk得出：57.455kNmax1F 43因此把57.455KN、=0.24m、0.705m 代入式 41 得：max1Fgdlcl =168.77kNdF而这时斗杆及动臂油缸均处于闭锁状态，斗杆油缸闭锁力应满足gF、（5-5）gFgBBgBBllFllF2max1式中斗杆油缸闭锁力对斗杆与动臂铰点的力臂，参考图 41gBlgF得出0.42m；gBl2.565m；0.98m；BlBl 取（0.10.2）5.745511.491kN，取8.5kN；2Fmax1F2F因此400.7kNgF 动臂油缸闭锁力应满足：（5-6）bF525max1llFllFAA式中0.638m；5l 5.255m；Al0.3m；Al因此478.7kNbF斗杆油缸作用力的确定斗杆油缸作用力的确定 44图 5-1 斗杆油缸作用力分析斗杆进行挖掘时，那么此时产生最大挖掘力则由斗杆油缸来决定。直线。为：gF (5-7)gFgBBllFmax1式中： 2.07m；Bl0.36m；gBl得出：330.34kNgF 45而此时铲斗油缸及动臂油缸处于闭锁状态，所以铲斗油缸闭锁力应dF满足（5-8）dFgdCllFmax1式中： 0.8m；Cl0.42m；gdl 得出：109.438kNdF动臂油缸闭锁力应满足：bF（5-9）dF32max1llFlFAA式中4.52m；Al0.638m5l 得出：407.05kNdF 动臂油缸作用力的确定动臂油缸作用力的确定动臂油缸的作用力，即最大提升力，以能提升铲斗内装满土壤的装置至最大卸载距离进行卸载来确定，其计算简图如 5-3 所示，此时动臂油缸作用力为：FH-Gal4-GKl3-Ngl2=0（5-10）式中在设计理论上，实际作用在油缸上力 F 应为双作用动臂油缸的理论作用力FH 的 1/2，又因为连杆机构传动中因为摩擦会造成能量损失，我们对此进行补偿，确定动臂油缸的实际作用力 F 应大于 1/2FH。 465.3 液压系统原理图液压系统原理图液压挖掘机的液压系统都是由一些基本回路和辅助回路组成，它们包括限压回路、卸荷回路、缓冲回路、节流调速和节流限速回路、行走限速回路、支腿顺序回路、支腿锁止回路和先导阀操纵回路等，由它们构成具有各种功能的液压系统。液压挖掘机液压系统大致上有定量系统、变量系统和定量、变量复合系统等三种类型。定量系统：在液压挖掘机采用的定量系统中，其流量不变，即流量不随外载荷而变化，通常依靠节流来调节速度。根据定量系统中油泵和回路的数量及组合形式，分为单泵单回路定量系统、双泵单回路定量系统、双泵双回路定量系统及多泵多回路定量系统等。变量系统：在液压挖掘机采用的变量系统中，是通过容积变量来实现无级调速的，其调速方式有三种：变量泵定量马达调速、定量泵变量马达调速和变量泵变量马达调速。单斗液压挖掘机的变量系统多采用双泵双回路。根据两个回路的变量有无关连，分为功率变量系统和全功率变量系统两种。其中的分功率变量系统的每个油泵各有一个功率调节机构，油泵的流量变化只受自身所在回路压力变化的影响，与另一回路的压力变化无关，即两个回路的油泵各自独立地进行恒功率调节变量，两个油泵各自拥有一半发动机输出功率；全功率变量系统中的两个油泵由一个总功率调节机构进行平衡调节，使两个油泵的摆角始终相同。同步变量、流量相等。决定流量变化的是系统的总压力，两个油泵的功率在变量范围内是不相同的。其调节机构有机械联动式和液压联动式两种形式。 挖掘机液压系统采用双泵双回路总功率调节变量系统，并采用了负载传感控制系统，使用两挡机械变速和变量泵、变量马达相结合的变速方式进行变速，工作装置动臂采用双油缸支撑，动臂油缸小腔缓冲，斗杆油缸双腔缓冲。根据这些对液压系统的要求，现拟定其液压原理图如图 5-1 所示。 47图 5-1 液压原理图双联泵采用斜轴式柱塞变量泵，通过感应器来控制两泵的输出功率，左泵输出的压力油通过多路阀，除了向回转装置、斗杆油缸、动臂油缸、铲斗油缸供油外，还向行走马达供油。右油泵输出的压力油一路与蓄能器相连，作为应急能源，使发动机不工作或出现故障时仍能操纵工作机构，另一路的压力油通过先导阀进入换向阀的远程操控口，来控制换向阀的换位；在每个液压缸和相应的换向阀之间都装有安全阀和单向阀，以避免换向运动部件停动时产生的剧烈冲击。手动减压阀式先导阀的操纵油路，扳动手柄，压力油经手柄式先导阀进入多路阀的远控口，从而控制多路阀的移动，从而来控制油路的闭合。这种操纵系统操纵简单、动作准确。5.4 液压系统初步计算液压系统初步计算我们先将小型履带式液压挖掘机的原始参数（必要参数）列举出来，根据不同形式的液压泵和压力进行初步计算。我们得出数据制作下列表格： 48项目名称重量/推力 机械总重动臂液压缸推力斗杆液压缸推力铲斗液压缸推力5T284.57kN33234kN178.77kN5.4.1 工作装置传动计算工作装置传动计算考虑到工作装置，我们采用定量泵，系统压力kPa16000p液压缸缸径的大小取决于液压缸的推力，我们假定液压缸的压力损失500kPa，液压缸回油背压1000kPa，液压缸大小腔作用面积之比为1p1p，根据公式02AA （5-11）0211 . 0)( 1 . 0ApAppF0.1（16000500）0.11000A0A1500A求得：动臂液压缸：284.57kNbF15.46（5-12）150041bFD 150014. 32815704 在系列值表中取整数 16。 330.34kNgF16.75（5-13）150042gFD 150014. 33303404在系列值表中取整数 17。 330.34kNdF 49（5-14）150043dFD 150014. 3168770411.87cm我们取值 12cm。在不合流情况下，实际动臂与斗杆液压缸的运动速度为 8cm/s，铲斗液压缸的伸出速度为 12cm/s，则根据公式（5-15）vAQv100060vDv41000602式中液压缸的容积效率，取 0.98v当动臂液压缸单独动作时所需流量8 （5-16）1Q41698. 01000602100.73 L/min当斗杆液压缸单独动作时所需流量8（5-17）2Q41798. 01000602104.01 L/min当动臂液压缸单独动作时所需流量12（5-18）2Q41298. 0100060283.05L/min因此，我们取各泵流量均分别为 125L/min、125L/min、100L/min那么我们可以计算计算出动臂液压缸实际的运动伸出速度：（5-19）AQvv601000114156098. 012510002=11.66m/s同样，斗杆液压缸实际的运动伸出速度：（5-20）AQvv601000224176098. 012510002=8.8m/s铲斗液压缸实际的运动伸出速度： 50（5-21）AQvv601000334126098. 010010002=14.50m/s 所以最后我们得液压缸的额定转速 160r/min，最高转速 2200r/min，额定压力 15MPa，最高转速 18.0MPa5.4.2 行走机构传动计算行走机构传动计算在行走机构传动的计算方面，我们假设履带行走装置终传动链轮节距0.15m，齿数21，两齿跨一节距，则链轮转速tz21.0r/min（5-22）21ztvn60210.15100022传动比100，则马达转速i100=2120r/minnn因为左、右履带我们分别装备的有一个独立的马达，此时我们假设设走挖掘机的行走装置总牵引力等于机重的 80%，则每条履带的牵引力为：0.4105000G104 . 0F20000N（计算中，0.4 为百分之八十的一半，我们直接代入计算）所以，链轮上的扭矩为：（5-23）1M2DF20.842200004820Nm式中：履带行走装置上马达的输出转矩为：（5-24）0.91004820iMM53.5Nm假定取行走马达两腔压力差15000kPa，则行走马达排量：p（5-25）95. 01500053.562806280pMq 51=23.6 mL/r根据计算初选 WY20 型液压马达，排量 33.25ml/r，额定转速1600r/min，最大转速 2200r/min，额定进口压力 10MPa，最大进口压力15MPa，额定转矩 53.5Nm。5.4.3 回转机构传动计算回转机构传动计算我们设定总转动惯量Nms2，由公式25000J回转角加速度0.35rad/ s2，（5-26）dtd则挖掘机回转部分惯性阻力矩250000.35dtdJM18750 Nm（5-27）我们设定回转支承阻力矩为1000 Nm2M则总阻力矩：87501000（5-28）M1M2M9750 Nm根据回转速度转/分，回转机构传动比200，算出回转马达转10ni速20010=2000r/minnin回转马达输出力矩：iMM0.95200975051.32Nm5.4.4 液压泵参数选择和发动机功率计算液压泵参数选择和发动机功率计算在上文可知，我们选用的选用工作压力kPa，流量16000p125L/min 定量泵两台。Q那么发动机输出功率 52（5-29）60000pQN 0.856000021251600078.4kW5.4.5 主油管管径和油箱容量主油管管径和油箱容量液压挖掘机中，主管路的油液流速视系统压力而定，中高压为57m/s，取m/s；高压为 712m/s，取10m/s。本设计中取6vvm/s。据以计算主油管管径。6v定量泵：动臂液压缸油管管径：=1.34（5-30）111100601000vQd56.11100601251000取1.51d斗杆液压缸油管管径：=2.3 （5-31）222100601000vQd9100601251000取2.51d铲斗液压缸油管管径：=1.07（5-32）333100601000vQd45.14100601001000取1.21d油箱容量可以取为液压泵总流量的 12 倍，假定取 1.5 倍，则V定量系统油箱容量：1.52125375LV将上述结果列表比较如下：项目定量系统项目定量系统工作压力（kPa）总流量（L/min）发动机
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