矿石铲运机械液压系统设计【机+液】【11张图纸】【优秀】【2013定做】
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矿石铲运机械液压系统设计
37页 12000字数+说明书+开题报告+11张CAD图纸
上围板.dwg
下围板.dwg
右侧板.dwg
回油法兰.dwg
左侧板.dwg
泄油管.dwg
法兰.dwg
液压原理图.dwg
液压油箱.dwg
矿石铲运机械液压系统设计开题报告.doc
矿石铲运机械液压系统设计说明书.doc
连接座.dwg
钢管.dwg
目录
摘要1
Abstract2
第一章 铲运机液压系统的概述3
1.1 铲运机的概述3
1.2 液压的概述5
第2章 液压系统分析与设计6
2.1 本机要求6
2.2 铲运机的液压系统7
2.3 本机技术要求8
2.4 本机液压系统结构特点9
2.5 液压系统图的拟定9
第3章 液压系统的计算12
3.1 液压系统参数12
3.2 油缸计算15
3.3 管路流速计算18
3.4 热平衡计算19
3.5 生产率和循环时间计算25
3.6 回转装置转速度及回转力矩计算28
3.7 牵引力及行走速度计算28
3.8 驱动装置牵引力计算29
3.9 功率计算30
结 论31
小 结32
参考文献33
致 谢35
摘要
液压技术自18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，已有300年的历史了，但其真正的发展只是在第二次世界大战后50余年的时间内，战后液压技术迅速向民用工业，在机床，工程机械，农业机械，汽车等行业中逐步推广。本世纪60年代以来，随着原子能，空间技术，计算机技术的发展，液压技术得到了很大的发展，并渗透到各个工业领域中去。当前液压技术正向高压，高速，大功率，高效，低噪音，经久耐用，高度集成化的方向发展。
铲运机是一种能综合完成挖土、运土、卸土、填筑、整平的机械。按行走机构的不同可分为拖式铲运机和自行式铲运机。按铲运机的操作系统的不同，又可分为液压式和索式铲运机。铲运机操作灵活，不受地形限制，不需特设道路，生产效率高。
关 键 词：液压技术 原子能 铲运机
第3章 液压系统的计算
3.1 液压系统参数
一、液压系统主参数
系统额定工作压力 22Mpa
系统最大工作压力 26Mpa
工作装置油泵流量 2×55L/min
回转装置油泵流量 35.6L/min
先导操纵油泵流量 9.9L/min
系统流量 155.5L/min
液压功率 36.11KW
泵转速 2200r/min
液压油箱容量 90L
二、液压油
名称牌号 YC—N68低温液压油
40C 时运动粘度 68Cst
粘度指数 130
凝点 -45C
闪点 180 C
三、作油泵
1、技术参数
型号 10270-0001-0
排量
工作装置油泵排量 225cc/rev
回转装置油泵排量 16.2cc/rev
先导操纵油泵排量 4.5cc/rev
出油口压力
工作装置 22MPa
回转装置 22MPa
先导操纵 3MPa
最高转速： 2500rpm
额定转速： 2200rpm
2、本机使用参数：
排量 70.0cc/rev
出油口压力
工作装置 22MPa
回转装置 22MPa
先导操纵 3MPa
额定转速 2200r/min
输出最大流量 155.5L/min
输入功率 36.11KW
四、回转装置
1、技术参数
型号 JH4J1000
排量 28.87ml/r
额定工作压力 16MPa
最高工作压力 19MPa
2、本机使用参数
排量： 28.87ml/r
额定工作压力： 16Mpa
最高转速： 63r/min
输出扭矩: 1783N.M
五、行走马达
1、技术参数
型号 JA3D3000B
流量 255L/min
排量 43.7/22.7ml/r
额定工作压力 22MPa
最高工作压力 26MPa
输出转速 23.4/45.1r/min
2、本机使用参数
排量 43.7/22.7ml/r
额定工作压力 22MPa
输出转速 23.4/45.1r/min
输出扭矩 7267/2357N.M
六、多路阀
1、技术参数
型号 1007000550
公称流量 145.6L/min
公称压力 3~22MPa
最大伺服操纵压力 3MPa
2、本机使用参数
最大流量 145.6L/min
最高工作压力 24MPa
最大伺服操纵压力 3MPa
- 内容简介：
-
东北大学网络教育学院毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目： 矿石铲运机械液压系统设计 姓名： 王伟 学 号：201104952847 专业：机械工程及自动化学习中心： 铜山奥鹏 住址： 江苏省徐州市九里区利国铁矿 电话： 13585380656 Email: 13585380656 139.com 开题日期： 2013 年 1 月 8 日 指导教师： 谢华龙 毕 业 论 文 开 题 报 告1课题的研究意义 设计（或研究）的依据与意义为了扩大内需，保持国名经济持续快速、健康的发展，国家对基础设施的投入已达幅度增加。可以肯定我国矿石铲运机械的市场需求越来越大，这就为我国矿石铲运机械的发挥展带来机遇的同时，业带来了更大的挑战。正是在这一背景下，本文以矿石铲运机械作为研究对象，深入研究节能技术，利用微电子技术和微机控制技术。试制适合我国国情的电子节能控制效果，这对于提高我国工程车辆的整机性能，提高其市场竞争力，促进国名经济建设的现代化步伐，都具有重要的理论意义和现实意义。2课题目的与基本内容 矿石铲运机液压系统设计。对矿石铲运机液压系统及其工作原理做了详细具体的描述，介绍了矿石铲运机各个元件，对电动机、油箱、制动系统的工作原理和选取原则做了详细阐述。3国内外发展与研究现状 工程机械是实现施工高速度、高质量、低成本、高效益的重要手段。它广泛应用于国民经济各部门，世界各国历来都十分重视工程机械的发展。战后，日、美、法、英和西德等国工程机械年平均增长率分别达到29.1%, 15.9%, 12%, 9%和11.9%，这是各国工业中，其它行业所不及的。我国工程机械行业虽然起步较晚，但发展速度相当快。自60年代初期到70年代中期，已逐步形成了独立的制造体系。改革开放以来，经过“六五”和“七五”的建设和改造，有了突飞猛进的发展，基本形成了一个有一定规模，门类齐全，布局较合理，具有完整生产、科研、教育体系的全国性行业。矿石铲运机的液压系统及其主要液压传动件，如主泵、主阀、回转装置、驱动装置，分别是引进日本东芝和帝人制机两公司的九十年代产品。该机的设计合理、性能先进、作业效率高，其主要性能指标已达到国内领先与国外九十年代初先进水平。性能价格比要比同类型进口机高。随着我国国民经济的高速发展，挖掘机拥有量也越来越大。与此同时，由于我国铲运机工作条件比较恶劣，载荷变化大，使得发动机经常偏离低耗油区工作，机械性能得不到充分发挥，尤其是液压挖掘机能源消耗更为严重。据统计，国产矿石铲运机的利用率仅为5070。4课题设计（或研究）的内容 1.研究并掌握液压系统设计方法。 2.研究并掌握液压系统基本功能回路。 3.根据所设计矿石铲运机的使用要求设计该机液压系统原理图。5研究方法与可行性1.根据所设计矿石铲运机的基本方案和绘制挖掘机系统图。2.矿石铲运机液压系统性能验算。3采用AutoCAD等绘图软件绘制所需图纸，并用WORD编辑所写论文内容。6工作计划 12周：选择设计方向，收集资料，确定设计内容。 24周：根据设计参数绘制矿石铲运机系统图。 46周：绘制矿石铲运机系统结构图及工作原理图。 69周：撰写设计过程，总结设计过程。 910周：校对论文，完善论文.7参考文献1 成大先主编.机械设计手册 第四卷(第4版)M.北京：化学工业出版社，2002.12 樊涛，牛晓华，吴兆迁. 液压综合试验台设计J. 林业机械与木工设备.2008.8,36(8)：31333 朱家诚主编.机械设计课程设计M.合肥：合肥工业大学出版社，2005.84 魏胜国，边荣玲. 金-0.4型电动铲运机的研制与应用J.金属矿山.2000,294(12)：42435 毛组格主编.液压技术 (第3版) M.北京：中国劳动社会保障出版社，20076 王积伟等主编.液压传动 (第2版) M.北京：机械工业出版社，2006.12(2008.1重印)7 周忆，于今主编.液压传动与控制M.北京：科学出版社，20088 机械工程师手册第二版编辑委员会编.机械工程师手册(第2版) M.北京：机械工业出版社，2000.59 雷天觉主编.新编液压工程手册 上册M.北京：北京理工大学出版社.1998.1210 雷天觉主编.新编液压工程手册 下册M.北京：北京理工大学出版社.1998.1211 李壮云主编.液压元件与系统（第二版）M.北京：机械工业出版社，2005.612 张利平，邓钟明.液压气动系统设计手册M.北京：机械工业出版社，1997.13 江苏大学车辆与交通工程学院.工程车辆全液压制动系统性能分析及仿真研究D.2005,1214 杨培元，朱福元.液压系统设计简明手册M.北京：机械工业出版社。1997.15 卢长耿，李金良液压控制系统的分析与设计M北京：煤炭工业出版社，1991 16 山东黄金集团.JXCY-0.75内燃机铲运机使用维护说明说书.2010.4.17 官忠范等.液压传动系统M.北京：机械工业出版社.18 东北大学机械零件设计手册编写组.机械零件设计手册（第三版）M.北京：冶金工业出版社，1994.19 蒲良贵，纪名刚主编.机械设计M.北京：高等教育出版社，1990.20 周士昌主编.液压系统设计图集M.北京：机械工业出版社，2003.7东北大学网络教育学院毕业论文目录摘要1Abstract2第一章 铲运机液压系统的概述31.1 铲运机的概述31.2 液压的概述5第2章 液压系统分析与设计62.1 本机要求62.2 铲运机的液压系统72.3 本机技术要求82.4 本机液压系统结构特点92.5 液压系统图的拟定9第3章 液压系统的计算123.1 液压系统参数123.2 油缸计算153.3 管路流速计算183.4 热平衡计算193.5 生产率和循环时间计算253.6 回转装置转速度及回转力矩计算283.7 牵引力及行走速度计算283.8 驱动装置牵引力计算293.9 功率计算30结 论31小 结32参考文献33致 谢350摘要液压技术自18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，已有300年的历史了，但其真正的发展只是在第二次世界大战后50余年的时间内，战后液压技术迅速向民用工业，在机床，工程机械，农业机械，汽车等行业中逐步推广。本世纪60年代以来，随着原子能，空间技术，计算机技术的发展，液压技术得到了很大的发展，并渗透到各个工业领域中去。当前液压技术正向高压，高速，大功率，高效，低噪音，经久耐用，高度集成化的方向发展。铲运机是一种能综合完成挖土、运土、卸土、填筑、整平的机械。按行走机构的不同可分为拖式铲运机和自行式铲运机。按铲运机的操作系统的不同，又可分为液压式和索式铲运机。铲运机操作灵活，不受地形限制，不需特设道路，生产效率高。 关 键 词：液压技术 原子能 铲运机Abstract Hydraulic technology from the late 18th century England made the worlds first hydraulic press date, more than 300 years of history, but its real development only after the Second World War more than 50 years after the war Hydraulic Technology rapidly to the civilian industry, in machine tools, engineering machinery, agricultural machinery, and automobile industries in stages. Since the 60s of this century, with the atomic energy, space technology, computer technology, hydraulic technology is a great deal of development and to penetrate into the field of various industrial go. Current technology are high-pressure hydraulic, high-speed, high power, high efficiency, low noise, durable, highly integrated direction. Scraper General are able to complete the excavation of a transported soil, dumping, filling, leveling machine. By walking mechanism can be divided into different scraper towed and self-propelled scraper. By scraper different operating systems, can be divided into hydraulic and cable-type scraper. Flexible scraper operation, free from topographical constraints, without ad hoc road, production and high efficiency.Key words: Hydraulic pressure technology Atomic energy carry-scraper第一章 铲运机液压系统的概述随着铲运机在工程建设中的地位越来越重要，铲运机液压系统的重要性也越来越明显。由于工作环境比较恶劣，铲运机的故障问题也日益突出。如今国内从事液压系统专业的技术人员还有很大缺口，测试设备也不完善，与国外还有很大差距。所以铲运设备在国内还有很大市场前景。1.1 铲运机的概述铲运机，包括车轮、牵引梁、车架、液压装置、带铲土机构的铲斗、支架机构和车架升降调整机构等。在工业快速发展的今天，采矿业占有越来越重要的地位，其中对铲运设备的需求也是越来越多。在今天大大小小的矿山上、矿井下，随处可见铲运设备，而铲运机在其中发挥着举足轻重的地位。图1 铲运机1.1.1 铲运机的特点铲运机是一种能综合完成挖土、运土、卸土、填筑、整平的机械。按行走机构的不同可分为拖式铲运机和自行式铲运机。按铲运机的操作系统的不同，又可分为液压式和索式铲运机。铲运机操作灵活，不受地形限制，不需特设道路，生产效率高。铲运机，属于一种铲土、运土一体化机械。本发明的要点，是设计了一个由斗体、铲刃、破土刀、转动挡板、滑动挡板组成的带铲土机构的铲斗和由前支杆、个侧支杆、挡板支杆组成的支架机构。转动挡板和滑动挡板设置在斗体开口处，两者之间由合页联结，合页的两端出轴插入斗体前端的滑槽内，可沿滑槽移动。铲刃焊固在斗体底的前端，破土刀焊固在铲刃上。支架机构用以控制滑动挡板和转动挡板的升降。本发明结构简单，施工效率高，适用于修河筑坝和水灾后清除淤泥等。 1.1.2 铲运机的应用现在国内常见的铲运机有电运和柴油二种，电动即有一套卷缆系统，可自行伸缩，成本比柴油铲运机低，而且又环保，柴油铲运机大多使用道依茨柴油机。铲运机根据铲斗的体积，又分为1立方，1.5立方，2立方，3立方等，这些比较常见，也有6立方左右的，大多为进口产品。在土方工程中，铲运机常应用于大面积场地平整，开挖大型基坑、填筑堤坝和路基等，最适宜于开挖含水量不超过27%的松土和普通土。1.1.3 几种典型的铲运机金04型电动铲运机是在吸收国外同类产品技术的基础上，结台我国中小型井下矿山的实际状况，井总结我矿设计与制造金0.75型电动铲运机经验的基础上，经过技术创新，自行研制成功的。该机具有结构紧凑，布局合理，操作方便，制动安全可靠，铲装灵活高效，运输速度快，能耗低，无污染等优点。主要适用于中小型井下矿山小规格巷道的掘进与缓薄、窄脉矿体的采矿作业。通过性能测试和工业试验，于l999年4月通过了省级技术鉴定。与会专家一致认为：该机填补了国内中小型矿山铲运机的空白，属国内首创其整机技术性能达到国际同类产品水平。WJ-0.75内燃机铲运机是以柴油机为动力的胶轮、铰接、铲斗前置、正装正卸式铲运机。该机采用静液压机械传动，四轮驱动，前后机架中央铰接。全液压转向等先进技术，可以单人单机独立进行装、运、卸作业，适用于阶段崩落法、空场法、房柱法、留矿法、分层充填法等采矿法的出和巷道掘进出渣，要求运行净空断面不小于2.42.4m。该机具有结构紧凑、操作方便、机动灵活、作业成本低、生产效率高等特点，采用Duetz低污染发动机，加上机外二次净化装置，废气污染低，是中小型地下矿山或地下工程更新换代的高效节能新型设备。1.2 液压的概述液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。液压传动和气压传动并称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中应用广泛的技术1。1.2.1 液压的特点液压传动的优点（1）体积小、重量轻，因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击； （2）能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无极调速； （3）换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换； （4）液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制； （5）由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长； （6）操纵控制简便，自动化程度高； （7）容易实现过载保护。液压传动的缺点 （1）使用液压传动对维护的要求高，工作油要始终保持清洁； （2）对液压元件制造精度要求高，工艺复杂，成本较高； （3）液压元件维修较复杂，且需有较高的技术水平； （4）用油做工作介质，在工作面存在火灾隐患； （5）传动效率低。1.2.2 液压的应用液压传动相对于机械传动来说，是一门新兴技术。由于液压传动具有许多的优点，在国民经济各个部门获得了广泛应用。液压传动是机械设备中发展速度最快的技术之一。随着机电一体化技术的发展，现代液压技术与微电子技术、计算机技术及传感技术机紧密结合，进入了一个新的发展阶段。液压传动当前应用于很多领域，主要包括1) 工业机械。包括应用于锻压机械、注塑机、挤压机、冶金机械、矿山机械、包装机械、机床、加工中心、试验机以及其他生产设备等，国际上一般称为工业液压技术。 2） 行走机械，包括应用于工程机械、建筑机械、农业机械、汽车以及其它可移动设备等，一般称为行走机械液压技术。3) 航空及航天。包括应用于飞机、宇宙飞船及卫星发射装置等，一般称为航空航天液压技术。4) 船舰（艇）。包括应用于传播、舰艇中的甲板机械、操作系统及控制系统等，一般称为船舶液压技术。5) 海洋开发工程。包括应用于海洋开发平台、海底钻探、海洋工作机械、水下作业工具等，一般称为海洋工程液压技术。6) 液压传动在阀门行业也得到很大的应用，如阀门的机床制造加工设备、阀门液压试验设备、阀门的液压传动装置等1。1.2.3 液压传动的基本原理液压传动的基本原理是在密闭的容器内，利用有压力的油液作为工作介质来实现能量转换和传递动力的。其中的液体称为工作介质，一般为矿物油，它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。 液压传动是利用帕斯卡原理！帕斯卡原理是大概就是：在密闭环境中，向液体施加一个力，这个液体会向各个方向传递这个力！力的大小不变！ 液压传动就是利用这个物理性质，向一个物体施加一个力，利用帕斯卡原理使这个力变，从而起到举起重物的效果2。第2章 液压系统分析与设计2.1 本机要求一、发动机采用康明斯发动机，油耗低，噪音小，性能可靠。也可根据用户需求，选装不同品牌的发动机。二、液压系统采用全功率调节变量的负载传感开式液压系统，技术成熟，作业性能优良，可靠性高。伺服系统采用先导阀控制，操纵轻便，控制准确；回转装置及液压系统系统主要部件选用韩国第一油压的产品，性能优良；密封件选用派克芬尼公司及国内知名品牌产品。三、行走系统采用全刚性底盘，“H”型车架，强度高，安全可靠。可根据用户需要可装整体式橡胶履带和钢履带四、造型美观，具备挖掘，抓物，钻孔，推土，清沟和破碎等功能。平台可360旋转，性能可靠，操作舒适，可广泛应用于建筑，市政，供水，供气，供电农林建设等工程。2.2 铲运机的液压系统按照铲运机工作装置和各个机构的传动要求，把各种液压元件用管路有机地连接起来的组合体，称为铲运机的液压系统。其功能是，以油液为工作介质，利用液压泵将发动机的机械能转变为液压能并进行传送，然后通过液压缸和液压马达等将液压能转换为机械能，实现铲运机的各种动作。一、基本要求： 铲运机的动作复杂，凡要机构经常启动、制动、换向、负载变化大，冲击和振动频繁，而且野外作业，温度和地理位置变化大，因此根据铲运机的工作特点和环境特点，液压系统应满足如下要求： 1、要保证铲运机动臂、斗杆和铲斗可以各自单独动作，也可以互相配合实现复合动作。 2、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，以提高铲运机的生产率。 3、铲运机的左、右履带分别驱动，使铲运机行走方便、转向灵活，并且可就地转向，以提高铲运机的灵活性。 4、保证铲运机的一切动作可逆，且无级变速。 5、保证铲运机工作安全可靠，且各执行元件（液压缸、液压马达等）有良好的过载保护；回转机构和行走装置有可靠的制动和限速；防止动臂因自重而快速下降和整机超速溜坡。 为此，液压系统应做到： （1）有高的传动效率，以充分发挥发动机的动力性和燃料使用经济性。 （2）液压系统和液压元件在负载变化大、急剧的振动冲击作用下，具有足够的可靠性。 （3）调协轻便耐振的冷却器，减少系统总发热量，使主机持续工作时液压油温不超过80度，或温升不超过45度。 （4）由于铲运机作业现场尘土多，液压油容易被污染，因此液压系统的密封性能要好，液压元件对油液污染的敏感性低，整个液压系统要设置滤油器和防尘装置。 （5）采用液压或电液伺服操纵装置，以便挖掘机设置自动控制系统，进而提高铲运机技术性能和减轻驾驶员的劳动强度。二、类型： 按液压泵特性，铲运机采用的液压系统大致上有定量系统、变量系统和定量、变量系统等三种类型。 1、定量系统 在铲运机采用的定量系统中，其流量不变，即流量不随负载而变化，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、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。 2、变量系统 在铲运机采用的变量系统中，是通过容积变量来实现无级调速的，其调节方式有三种：变量泵-定量马达调速、定量泵-变量马达调速、变量泵-变量马达调速。 铲运机采用的变量系统多采用变量泵-定量马达的组合方式实现无级变量，且都是双泵双回路。根据两个回路的变量有无关联，分为分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械，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，两个油泵各拥有一发动机输出功率；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。2.3 本机技术要求一、整机结构布置与液压管路布置应合理可行，外形美观，操作简便舒适，设计时应考虑制造工艺，拆装维修等。二、整机运输、停放时应有合理的姿态，行驶稳定性好，保证安全可靠。三、 液压系统装韩国第一油压的三泵变量系统。四、 总体参数应符合GB/T9139.11988液压挖掘机分类的规定，在设计时应贯彻GB/T9139.21996液压挖掘机技术条件；GB/T91401996液压挖掘机结构和性能；JB6030200工程机械通用安全技术条件；GB16710.11996工程机械噪声限值等有关标准。五、 配套件选用力求合理、可靠、先进。设计应考虑“三化”，采用系列参数。2.4 本机液压系统结构特点一、 回转装置选用韩国第一油压产的JMFG-39-01-VBR型，回转装置马达排量39.2 cc/rev，额定压力20MPa 。二、液压系统的主要部件为韩国第一油压的产品，主泵为2x25+16.2+4.5的三组合泵，阀为BCV-65/10型，行走驱动为JA2L600型径向柱塞马达。系统额定压力为22MPa，主管路通径16，管路高压接头选用H型接头，O型密封选用Parker的产品，密封圈槽应按Parker标准设计。三、伺服系统采用先导阀控制，操纵轻便，控制准确，行走控制采用推拉杠杆可使铲运机前进和倒退，伺服管路通径6。2.5 液压系统图的拟定本机液压系统与伺服操作系统原理图见图21。原理图中表明了系统的工作原理和主要部件及限压要求。本机采用变量串联组合泵组成的开式液压系统。变量泵最大流量为110L/min，最大工作压力为22Mpa；回转齿轮泵的最大流量为35L/min，最大工作压力为18Mpa；伺服齿轮泵的最大流量为10L/min，最大工作压力为3Mpa。组合泵由柴油机飞轮经弹性联轴器驱动，从液压油箱中吸入液压油。从泵排出的液压油经多路阀分别进入回转马达、斗杆油缸、动臂油缸、铲斗油缸和左、右行走马达减速机。铲运机可完成斗杆伸缩、平台回转和履带行走等各项动作。若铲运机不执行动作时，则变量泵处于最小排量状态，以减小发动机功率损失。油路上各执行元件的安全阀、过载阀和补油阀均设在多路控制阀各主阀上，以保护整个系统。多路控制阀为分片组合式，阀内装有单向节流阀，以防止动臂和斗杆在自重作用下下降速度过快。回转装置的制动器为液压常闭式，制动平稳，操作简单。两个液压行走马达回路中设有限速阀和常闭式停车制动器，能够保证铲运机平稳下坡（下坡速度不超过最大行走速度）和平稳制动且有高、低两档车速。液压油箱为全封闭式，上置预压式空气过滤器,使油箱有一定预压力油泵不吸空。油箱内设有隔箱，箱内开有回油口和装有回油滤油器，其出口与油箱相通。伺服操作系统通过五个先导阀来控制液压系统中的多路阀，从而实现铲运机的各种动作。伺服油路中设有蓄能器，能保证系统在稳定压力下工作。当柴油机突然熄火时，工作装置能平稳地降至地面上。 图12 液压系统原理图 1、油箱 2、进油滤油器 3、旋转阀门4、串联泵5、多路阀 6、铲斗油缸7、动臂油缸8、行走马达 9、中央回转接头10、单向阀 11、斗杆油缸12、推土油缸13、回转装置14、手柄式先导阀 15、脚踏式先导阀 16、减压阀 17、截止阀 18、液压锤19、手柄式先导阀 20、梭阀 21、手柄式先导阀 22、蓄能器 23、单向阀 24、先导过滤器 25、背压单向阀 26、旁通单向阀 27、散热器 28、回油滤油器10第3章 液压系统的计算3.1 液压系统参数一、液压系统主参数系统额定工作压力 22Mpa系统最大工作压力 26Mpa工作装置油泵流量 255L/min回转装置油泵流量 35.6L/min先导操纵油泵流量 9.9L/min 系统流量 155.5L/min 液压功率 Error! No bookmark name given. 36.11KW 泵转速 2200r/min 液压油箱容量 90L二、液压油 名称牌号 YCN68低温液压油 40C 时运动粘度 68Cst 粘度指数 130 凝点 -45C 闪点 180 C三、作油泵1、技术参数 型号 10270-0001-0 排量工作装置油泵排量 225cc/rev回转装置油泵排量 16.2cc/rev先导操纵油泵排量 4.5cc/rev 出油口压力工作装置 22MPa回转装置 22MPa先导操纵 3MPa 最高转速： 2500rpm 额定转速： 2200rpm2、本机使用参数： 排量 70.0cc/rev出油口压力 工作装置 22MPa回转装置 22MPa先导操纵 3MPa 额定转速 2200r/min 输出最大流量 155.5L/min 输入功率 36.11KW四、回转装置1、技术参数 型号 JH4J1000 排量 28.87ml/r 额定工作压力 16MPa 最高工作压力 19MPa2、本机使用参数 排量： 28.87ml/r 额定工作压力： 16Mpa 最高转速： 63r/min 输出扭矩: 1783N.M五、行走马达1、技术参数 型号 JA3D3000B流量 255L/min 排量 43.7/22.7ml/r 额定工作压力 22MPa最高工作压力 26MPa输出转速 23.4/45.1r/min2、本机使用参数 排量 43.7/22.7ml/r 额定工作压力 22MPa 输出转速 23.4/45.1r/min 输出扭矩 7267/2357N.M六、多路阀1、技术参数 型号 1007000550 公称流量 145.6L/min 公称压力 322MPa 最大伺服操纵压力 3MPa2、本机使用参数最大流量 145.6L/min 最高工作压力 24MPa 最大伺服操纵压力 3MPa3.2 油缸计算3.2.1 油缸基本参数表3-1油缸名称额定工作压(MPa)最大压力(MPa)基本尺寸（m）缸径活塞杆径行程销轴中心距pp1DdhL动臂缸21240.110.0550.721.0951.815斗杆缸21240.0850.0550.841.1902.030铲斗缸21240.0850.0550.600.9251.5253.2.2 油缸工作能力根据负荷和工作装置油缸铰点布置，以及液压系统的分析计算确定本机油缸所需的推力和支力。 计算公式： 油缸大腔面积 F=pD/4 (cm) （3-1）油缸小腔面积 F= p(D-d)/4 (cm) （3-2） 额定大腔推力 P=Fp (N)（3-3） 额定小腔推力 P=Fp (N)（3-4） 最大大腔支承力 P=F p (N) （3-5） 最大小腔支承力 P=F p1 (N)（3-6） 计算结果如下表：表3-2油缸名称面积大腔小腔大 腔F(cm)小 腔F(cm)额定推力P(N)最大支承力P(N)额定推力P(N)最大支承力P(N)动臂缸9571.25199.510228101501017110斗杆缸56.732.95119.1101361069107910铲斗缸56.732.95119.11013610691079103.2.3 油缸运动计算 1、活塞运动速度 V=Q/F1 (m/s) V=Q/F2 (m/s)2、全程时间 t=h/ V (S) t=h/ V (S) 计算结果如下表：表3-3油缸名称油泵流量油缸运动速度(m/s)全程时间 (S)Q（L/min）大腔进油V小腔进油V大腔进油t小腔进油t动臂缸2550.1930.2573.732.80斗杆缸2550.3230.5562.601.51铲斗缸550.1620.2783.70 油缸稳定性计算活塞杆不产生弯曲时，活塞杆的推力与极限力的关系： P=NP（3-7） 式中：P油缸纵向弯曲稳定极限力 P 油缸推力(N) N安全系数 N1选用欧拉等截面压杆稳定临界力公式近似计算： P=（3-8） 式中：N系数 本安装形式N=1 E弹性模数 E= 2.110 (kg/cm) J活塞杆截面的最小惯性矩 J= L计算长度,如以实际安装尺寸代入，则得安全系数：N.P= （3-9） N= 代入数值得如下结果：表3-4油缸名称活塞杆径(m)油缸推力(N)安全系数实际最大安装尺寸(m)动臂缸0.055199.5101.3881.815斗杆缸0.055119.1101.8592.030铲斗缸0.055119.1103.2941.525由计算结果可见，安全系数均大于1，油缸在最大安装位置工作时是稳定的。3.2.5 油缸铰点比压 P=P/(dL) （3-10） 式中：P油缸最大支承力（N） d铰点直径(m) L铰点长度(m) 计算结果如下：表3-5油缸名称大腔最大支承力(N)铰点直径(m)铰点长度(m)铰点比(MPa)动臂缸228100.050.06570.15斗杆缸136100.050.06045.33铲斗缸136100.050.06045.33铰点的许用比压P=122.5147 MPa由计算结果可见，各油缸的铰点比压均在允许范围。3.3 管路流速计算3.3.1 压力管路一、单泵供油 当d=0.016m Q=55 l/min时 二、双泵合流 当d=0.016m Q=255 l/min时 3.3.2 回油管路一、单泵供油: 当d=0.019m Q=55 l/min 时 二、双泵合流: 当d=0.019m Q=255 l/min时 3.3.3 吸油管路 当d=0.019 m Q=255 l/min时 3.4 热平衡计算3.4.1 发热量计算：一、油泵功率损失热量H H=N(1-)860K （3-11）式中：N泵的输入功率 （KW） K工作负荷满载系数 K=0.6 总效率 =0.86 H=36.11(1-0.86)8600.6=2608.59 (Kcal/h)二、背压发热量H H2=. （3-12） 式中：P背压 P=1.5MPa Q流量 Q=155.5 l/min K复合动作系数 K=0.7总效率 =0.98 三、满斗回转时，马达起动，制动发热量1、起动发热量 起动时间 (S) 工作循环时间 T=20 (S) = （3-13） 式中：P3回转的调定压力 P3=20MPa 流量 系数 满斗时：平台稳定转速 9.15r/min 开始制动转速 2.28r/min 2、制动发热量 满斗回转制动时间 1.40(s) （3-14）式中： 总效率 =0.983、空斗回转起动、制动发热量 （1）起动发热量 空斗起动时间t =1.49(S) 制动时回转速度8.31r/min （2）制动发热量 空斗回转制动时间： 4、回转马达的机械和容积损失发热量 =N(1-)860K（3-14）式中: N回转马达的输入功率 回转马达的总效率 =0.89 K回转马达利用率 5、溢流阀发热量主要发生在铲斗油缸和斗杆油缸,挖掘作业过程中产生溢流。 （3-15） 式中: 主溢流阀的开启压力为22MPa 过载阀的开启压力为26MPa 主溢流阀的开启时的流量为84ml/min过载阀的开启时的流量为42ml/min主溢流阀的开启时间(一个循环内)为1s过载阀的开启时间(一个循环内)为0.5s 则: 6、动臂下降发热量 （3-16） 式中：动臂缸大腔压力为7.29Mpa 系数为0.9 动臂下降时间与工作循环时间比为3.73/20 动臂缸大腔流量 则： 总发热量: =2608.59+2247.3+1529+1050.6+403.6+1681+2521 =12041.09(kc/h)3.4.2 散热计算液压系统的散热主要依靠冷却器和油箱一、风量计算 （3-17） 式中: R风扇外圆半径 R=0.470/2m r风扇内圆半径 r =0.104/2m b叶片宽度 b=0.054m Z叶片数 Z=7 阻力系数 =0.75 叶片倾角 =30 n风扇转数 则： 二、空气出口温度 （3-18） 式中：空气进口温度 =40 H系统发热量 H=12041.09(kc/h) 空气比热 =0.24(kc/kg) 空气比重 =1140kg/ V风扇风量变化 V=4063/h 代入得： 三、冷却器进口温度 （3-19） 式中： T油箱油温 T=80冷却器通过油液的流量 5520.7=77(l/min) 油比重 =900kg/ C油比热 C=0.48kc/kg 代入得：四、平均温度差： =42.9953.4.3 油箱散热量和所需冷却器散热面积A一、油箱散热量 散热面积 （3-20） 式中： K 散热系数 K=20KC/h t 油箱温度 空气温度 代入得： 二、所需冷却器散热面积A （3-21） 式中：K 强制风扇冷却时，K=15KC/hH 系统总发热量H 油箱散热量T 平均温度差 则 结论： 选用散热面积18m2满足散热要求。3.5 生产率和循环时间计算理论生产率是指一台挖掘机在“计算条件”下连续工作一小时的生产率计算条件为：1）司机操作熟练；2）选择最经常出现的工作条件和平均工作尺寸。3.5.1 理论生产率计算 Q=60q*n0 =3600*q/T (m3/h)（3-22） q 铲斗几何容量 m3 n每分钟工作循环次数的理论值 T 每一工作循环的延续时间(s) T= + + + （3-23）其中 挖掘时间工作装置满斗从挖掘地点转到卸载地点的回转时间卸载时间；工作装置空斗从卸载地点转到挖掘地点的回转时间3.5.2 作业循环时间T的计算一、斗杆缸伸、缩时间t和t的计算斗杆缸伸出速度(cm/s ) v=2Qhh 1000/F/60=64.62 Q变量泵理论排量 110 l/minh柱塞泵容积效率 0.98 h液压缸容积效率 0.98 F斗杆缸大腔面积(cm2) F=p8.52/4=56.745 斗杆缸缩回速度(cm/s) v=2Qhh1000/F/60=106.75 F斗杆缸小腔面积(cm2 ) F=p（8.52-5.52）/4=32.987斗杆缸伸出时间(s) t=L/v=1.30 L斗杆缸工作行程 (cm) L=84斗杆缸缩回时间(s) t=L/v=0.787二、动臂缸伸、缩时间t和t的计算动臂缸伸出速度(cm/s ) v=2Qhh1000/F/60=37.055 其中：F动臂缸大腔面积 (cm2 ) F=p/4=95.033动臂缸缩回速度(cm/s) v=2Qhh1000/F/60=49.407 其中：F动臂缸小腔面积 (cm2 ) F=p（112-5.52）/4=71.275动臂缸伸出时间(s) t=L/v=1.943 其中：L动臂缸工作行程 (cm ) L=72动臂缸缩回时间(s) t=L/v=1.457三、铲斗缸伸、缩时间t和t的计算 铲斗缸伸出速度(cm/s ) v=Qh h1000/F/60=15.514 其中：F铲斗缸大腔面积 (cm2 ) F=p8.52/4=56.745 斗缸缩回速度(cm/s) v=(Qhh1000)/(F/60)=26.688 F铲斗缸小腔面积( cm2 ) F=p（8.52-5.52）/4=32.987 铲斗缸伸出时间(s) t=L/v=3.867 L铲斗缸工作行程 cm L=60 铲斗缸缩回时间(s) t =L/v=2.248四、平台满斗回转时间t 和空斗回转时间t计算 铲运机作90角度回转，经计算得： t=7.67(s) t=5.75(s)五、作业循环时间T根据作业循环时间表计算。作业循环时间表根据上面求得的各项时间，在充分考虑机械作单一动作时合流供油和作复合动作的可能性的条件下制定的。考虑复合动作等实际工况因素，理论工作循环时间定为T=20 (s)六、理论生产率的计算 Q=36000.18/20=32.4 (m3/h)3.6 回转装置转速度及回转力矩计算回转装置A、B口的流量为 35.6L/min回转支承传动比 i=90/13=6.923回转马达排量 q=28.87cc/rev回转装置减速比 i=19.464回转平台转速 n35.6/（0.028876.92319.464）=9.15转/分 回转装置在20Mpa压力下，输出扭矩为： 压力差回转起动力矩 M1652.96.923=11443.02Nm 地面附着力矩 M=4910G4/3=49100.505.64/3=24413Nm其中 地面附着系数 取0.50G整机质量 吨根据计算回转时地面附着力矩满足要求。根据经验公式计算平台回转起动力矩 M =kG4/3=9605.64/3=9547Nm其中 k =960 G整机质量 取5.6吨3.7 牵引力及行走速度计算行走装置（马达、减速机）马达排量两挡 43.7/22.7cc/rev 减速机传动比 I=53.706驱动轮转速： 行走速度：（3-24）式中 动轮转速T轨节距 t=135mmz驱动轮齿数 z=23 3.8 驱动装置牵引力计算一挡工况：马达的输出转矩： 驱动装置的输出转矩： 单边牵引力：式中：R驱动轮半径一挡牵引力： 取地面附着力： =56009.80.75=41.16kN二挡工况：马达的输出转矩： 驱动装置的输出转矩： 单边牵引力： 二挡牵引力： 附着力发挥为/ 2F2/ =30.42/41.1673.9%3.9 功率计算选用康明斯B3.3发动机（日本产），功率为45kW/2200r/min工作装置油泵排量 225cc/rev回转装置油泵排量 16.2cc/rev先导操纵油泵排量 4.5cc/rev 起调压力10MPa 额定压力22 Mpa泵所需功率NPQ/60机械效率0.85工作装置功率: 回转装置功率:伺服装置功率: 风扇直径=470mm,消耗功率4kW、发电机消耗功率0.75kW、飞轮输出功率为41.25kW。考虑到空调需消耗3 kW,因此要求发动机输出净功率为37.25 kW发动机功率储备系数为：发动机功率储备系数满足使用要求。结 论矿石铲运机械是一种履带式全回转（360）以柴油机为动力，全液压驱动的单斗反铲铲运机械。发动机选用进口康明斯柴油机，工作可靠、经济性好。其中，液压系统的变量泵、多路控制阀、回转马达减速机、行走马达减速机均为国际知名品牌产品。该机适用于小型土方施工、农村道路建设、农田挖沟修渠等工作；可广泛用于建筑，市政，供水，供气，供电，农林及园艺建设等工程。液压系统采用全功率调节变量的负载传感开式液压系统，技术成熟，作业性能优良，可靠性高。伺服系统采用先导阀控制，操纵轻便，控制准确；该挖掘机的行走机构全液压驱动机构，液压部件选用韩国第一油压的多路阀、液压回转马达；驱动马达采用韩国进口马达，性能可靠，质量稳定。回转装置及液压系统系统主要部件选用韩国第一油压的产品，性能优良；密封件选用派克芬尼公司及国内知名品牌产品。行走系统采用全刚性底盘，“H”型车架，强度高，安全可靠。可根据用户需要可装整体式橡胶履带和钢履带。结构件采用专业厂家的产品，强度和刚度好，经久耐用，不易损坏。全封闭驾驶室，豪华减震座椅，室内配有空调及音响，驾驶乘坐舒适。总之，本矿石铲运机不仅外观美观，与国外同类铲运机械相比，具有较高的性价比，充分满足我国从事小型工程土方作业的要求，是比较理想的产品。小 结2013年1月，我开始了我的毕业论文工作，时至今日，论文基本完成。从最初的茫然，到通过实习慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，整个写作过程难以用语言来表达。历经了几个月的奋战，紧张而又充实的毕业设计终于落下了帷幕。回想这段日子的经历和感受，我感慨万千，在这次毕业设计的过程中，我拥有了无数难忘的回忆和收获。毕业设计是大学时代的最后一门课程，我们每一个人都是十分认真的完成的。毕业设计和一般的作业及课程设计不一样，需要更深入的研究，更透彻的分析，更明确的阐述，和更广泛的专业知识及较强的动手实践能力。这几样能力缺一样都是无法顺利完成毕业设计的。一开始，我对这个课题不是很了解，也不从下手。因为这个课题和我以后的工作内容关系很大，所以我特意提前到公司报到，
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