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毕业设计报告(论文) 报告(论文)题目： 装载机液压系统设计 作者所在系部： 机电工程学院 作者所在专业： 车辆工程 作者所在班级： B13142 作 者 姓 名 ： 作 者 学 号 ： 指导教师姓名： 完 成 时 间 ： 2017.05 北华航天工业学院教务处制 北华航天工业学院毕业论文 摘 要 装载机主要用来装卸散状物料， 也能进行轻度的铲掘工作， 并且具有良好的机动性能， 是工程机械中保有量较大的品种之一。 装载机液压系统设计是装载机设计的一个重要环节， 它对装载机的使用性能和装载机 在市场上的竞争力有着很大的影响。 装载机性能的优劣和作业效率的发挥， 离不开液压系 统的设计，而且在很大程度上取决于液压系统的工作效率。 装载机的工作装置和转向机构都采取液压传动， 本文通过对工作装置及转向机构工作 要求和载荷分析对液压系统进行设计。主要包括对执行元件，控制元件辅助元件的选择、 设计。 本文的设计， 能够使读者对液压系统设计进一步加深了解， 同时从中可以体会到一些 设计理念，为以后从事此类工作得到一些帮助。 关键词：装载机 液压传动 液压系统设计 北华航天工业学院毕业论文 ABSTRACT The loader is mainly used for loading and unloading bulk materials, but also for light excavation work, and has good maneuverability, is the construction machinery to maintain a larger variety of one. The hydraulic system design of the loader is an important part of the loader design. It has a decisive influence on the performance of the loader and the competitiveness of the loader in the market. The performance of the loader and the operational efficiency of the play, can not be separated from the hydraulic system design, and to a large extent depends on the hydraulic system efficiency. The working device of the loader and the steering mechanism are taken hydraulic drive, this paper through the work device and steering mechanism requirements and load analysis of the hydraulic system design. Mainly include the implementation of components, control components of the selection of components, design. The design of this paper can make the reader to further deepen the understanding of the hydraulic system design, at the same time from which you can experience some of the design concept for the future to engage in such work to get some help. Key words: loader hydraulic transmission hydraulic pressure system 北华航天工业学院毕业论文 目 录 摘 要 . 1 ABSTRACT . 2 目 录 . 3 前言 . 1 第 1 章 装载机液压系统总体介绍 . 2 1.1 液压系统的工作原理 . 2 1.2 液压系统的组成部分 . 2 1.3 液压传动的优缺点 . 2 1.3.1 液压传动的优点 . 2 1.3.2 液压传动的缺点 . 3 1.4 国内外的发展状况 . 3 1.4.1 应用现状 . 3 1.4.2 发展动向 . 4 1.5 本章小结 . 4 第 2 章 装载机液压系统设计 . 6 2.1 装载机液压系统的设计要求 . 6 2.1.1 概述 . 6 2.1.2 轮式装载机液压系统基本要求 . 6 2.2 轮式装载机液压系统设计已知参数 . 6 2.3 制订液压系统方案 . 6 2.3.1 油路循环方式的分析与选择 . 6 2.3.2 确定液压执行元件的形式 . 7 2.3.3 各机构液压回路的确定 . 7 2.3.4 绘制液压系统原理图 . 10 2.4 确定液压系统的主要参数 . 11 2.4.1 液压缸载荷组成 . 12 2.4.2 初选系统工作压力 . 13 2.4.3 计算液压缸的主要结构尺寸 . 13 2.4.4 计算液压缸所需流量 . 15 2.4.5 计算液压执行元件的实际工作压力 . 15 2.5 液压元件 . 16 2.5.1 液压泵的选择 . 16 北华航天工业学院毕业论文 2.5.2 液压阀的选择 . 17 2.5.3 辅元件的选择 . 17 2.6 液压系统的性能验算 . 18 2.6.1 液压系统压力损失 . 18 2.6.2 液压系统的发热温升计算 . 19 2.6.3 计算液压系统的散热功率 . 20 2.6.4 根据散热要求计算油箱容量 . 21 2.7 液压系统冲击压力 . 22 2.7.1 压力冲击的原因 . 22 2.7.2 消除或减少压力冲击的措施 . 22 2.8 本章小结 . 23 第 3 章 动臂液压缸的设计 . 24 3.1 液压缸的结构参数计算 . 24 3.1.1 缸筒壁厚计算 . 24 3.1.2 缸筒外径 . 24 3.1.3 缸底厚度的计算 . 25 3.2 液压缸的连接计算 . 25 3.2.1 缸盖连接计算 . 25 3.2.2 销轴与耳环连接计算 . 26 3.3 活塞杆活塞杆强度及稳定性验算 . 26 3.3.1 活塞杆强度验算 . 26 3.3.2 活塞杆稳定性验算 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3.4 本章小结 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参考文献 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 致谢语 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 北华航天工业学院毕业论文 1 前言 装载机是一种常用的铲土运输机械，广泛应用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿 山及国防工程中。其对加快工程建设速度，减轻劳动强度，提高工程质量，降低工程成本 等都发挥着重要的作用。因此，近年来，装载机在国内外均得到了迅猛的发展，已成为工 程机械的主导产品之一。 装载机是一种常用的铲土运输机械，广泛应用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿 山及国防工程中。其对加快工程建设速度，减轻劳动强度，提高工程质量，降低工程成本 等都发挥着重要的作用。因此，近年来，装载机在国内外均得到了迅猛的发展，已成为工 程机械的主导产品之一。如国外工程机械产品在集成电路、微处理器、微型计算机及电子 监控技术等方面都有广泛的应用， 一些节能新技术得到了推广， 可靠性、 安全性、 舒适性、 环保性能得到了高度重视， 并向大型化和微型化方向发展。 借鉴国外工程机械产品的发展 趋势，我国工程机械产品的发展走势应是：大力发展机电一体化产品，实现装载机工作状 态的自动监测和控制，实现平地机的激光导平自动控制，实现在有毒、有危险环境下工程 机械作业的遥控，大力提高产品的质量、可靠性和技术水平，大力发展工程机械品种，加 强新技术的应用，改善驾驶员的工作条件。装载机：应开发性能优良的装载机，如斗容量 大、发动机功率大、掘起力大、倾翻负荷大、牵引力大、废气排放少的装载机，应开发机 电一体化技术、电子计算机技术、监测技术水平高的装载机，应开发作业可靠性好、安全 性高、舒适性好的产品，应开发可装载、可抓物、可侧卸、可起重的经济性好的一机多用 型产品。有前途的产品是：轮式装载机、大型装载机、中小型多用途轮式装载机、微小型 装载机、机电一体化轮式装载机。 小型多功能装载机可迅速有效的克服人力无法完成的工作。 其灵活的工作空间、 便捷 的运输方式，更可取代中国市政部门现有的不太适合市政施工的大型机械，如装载机、履 带式挖掘机等。另外，机场、港口、码头、矿山、军用设施、石油与煤气管道铺设等行业 领域的建设和维护也是挖掘装载机用武之地。它可以实现了集装载、推土、刮平、装夹多 种作业形式于一体，可以做到一机多用，经济实用，拥有很好的市场开发前景。 北华航天工业学院毕业论文 2 第 1 章 装载机液压系统总体介绍 1.1 液压系统的工作原理 液压系统是由各种液压元件（包括液压泵、液压阀、执行元件及辅助元件等）按一定 需要合理组合而成。他的工作原理是：液压泵由电动机带动旋转后，从油箱中吸油。油液 经滤油器进入液压泵，当它从泵中输出进入压力管后，通过开停阀、节流阀、换向阀进入 液压缸一腔， 推动活塞和上作台运动。 这时， 液压缸一腔的油经换向阀和回油管排回油箱。 由此可知: 1）液压传动是液体作为传递能量的介质; 2）液压传动液压能量传递动力，是使用液压传动液体动能不一样的; 3）液压介质在控制介质中受控，调节状态为上述，因此液压传动和液压控制往往难 以完全分离。 1.2 液压系统的组成部分 液压传动主要山以下四部分组成： 1）能源设备：将机械能转化为油压能量装置，最常见的形式是压力泵向液压系统提 供压力油; 2）设备的实施：油的液压能量可以转化为机械能装置，可以是液压缸的直线运动， 可用于旋转运动液压马达; 3）调节装置的控制：系统的油压，流量或方向来控制或调整装置，如安全阀，节流 阀，阀门，开阀。 这些组件的不同组合形成了液压系统的不同功能; 4）辅助装置：除上述三个部分以外的装置，如油箱，油过滤器，油管等，它们在确 保系统正常方面起着重要作用。 1.3 液压传动的优缺点 1.3.1 液压传动的优点 液压系统具有如下优点： 1）在相同的体积下，液压装置可以产生比电气装置更大的功率，因为液压系统中的 压力可以大于电枢磁场中的磁力的 30 至 40 倍。在相同功率的情况下，液压装置尺寸小， 重量轻，结构紧凑。液压马达的尺寸和重量只有等效功率马达的 12左右。 2）液压装置相对稳定。液压装置由于重量轻，惯性小，响应快，易于实现快速启动， 制动和频繁换向。在往复式旋转运动中，液压装置的换向频率可高达每分钟 500 次，每分 钟达到 1000 次。 3）液压装置可实现无级调速范围广（速度范围高达 1：2000），也可在液压装置中 进行速度控制。 北华航天工业学院毕业论文 3 4）液压传动容易实现自动化，因为它是液压，流量和流向的控制或调节，操作非常 方便。结合液压控制和电气控制或气动控制，可以实现复杂的顺序和远程控制。 5）液压装置容易实现过载保护。液压元件可自动润滑，使用寿命更长。 6）由于液压元件已经标准化，系列化和多功能化，液压系统的设计，制造和使用更 加方便。液压元件的布置也具有很大的流动性。 7）采用液压传动实现自动运动，比机械传动简单。 1.3.2 液压传动的缺点 液压系统具有如下缺点： 1）液压传动不能保证严格的传动比，这是液压油压缩性和泄漏等因素造成的。 2）液压传动过程中往往会有更多的能量损失（摩擦损失，泄漏损失等），管路长也 会泄露。 3）液压传动对油温变化较为敏感，其稳定性非常易受温度影响，因此不宜处于过高 或过低的温度下。 4）为了减少泄漏，制造要求中的液压元件更高，因此更昂贵，对油污染更为敏感。 5）液压传动需要单独的能源。 6）液压传动故障不容易找出原因。 一般来说，液压传动的优势突出，其缺点将随着科技的发展而逐渐克服。 1.4 国内外的发展状况 1.4.1 应用现状 液压传动和气动传动， 统称为流体传动， 连同机械传动和电气传动构成了现代工业中 使用的三大传动方式。 液压传动是机械传动的新技术。从 300 多年前开始，帕斯卡尔提出了静压传动原理， 18 世纪末英国制造的液压机开始计数，液压传动已经有了二三百年的历史。但是液压驱 动受到普遍关注，适用于国民经济各个环节，只有 50 多年左右的时间。第二次世界大战 后，随着现代科技和制造工艺的飞速发展，各种液压元件的性能日益完善，液压传动开始 得到广泛应用。特别是高精度，快速响应伺服阀，液压技术的应用正在迅速发展。在 20 世纪 70 年代末到 80 年代后期， 山地电子计算机的飞速发展， 推动了液压技术进入数控液 压伺服技术时期。一般认为电子技术与液压技术的结合是液压系统自动控制的发展方向。 液压传动山具有传动平稳，结构简单，功率大，无级调速，定位精度高等优点。因此，不 仅广泛应用于机床工程机械，农业机械，汽车，冶金，航空航天等领域。行业部门也在轻 工机械中也得到广泛应用。同时，随着原子能的飞速发展，空间技术，电子技术等方面的 液压技术不断向更深层次，更广泛的发展领域发展。 近 20 年液压技术的发展极快，新元，配件不断出现。如继电器电液比例阀，暗盒式 北华航天工业学院毕业论文 4 阀门，近年来正在开发中，试图拥有电液比例控制液压泵，数字阀等。应用领域也在不断 扩大，如太阳跟踪系统，高层建筑地震系统采用液压技术。之前，中国的液压元件系列已 经比较完整，正在接近 ISO 标准。许多工厂制造或引进了大量液压传动设备和生产线， 实现了自动半自动控制的生产过程。 1.4.2 发展动向 随着生产的不断发展， 液压元件的结构和性能要求越来越高， 看国内外液压元件的发 展趋势，一般有以下两个方面： 1）小型化，轻便，集成 随着液压机械自动化程度的不断提高，组件数量急剧增加，因此部件小型化，系统集 成已成为液压技术发展的主要方向之一。 为了实现小而轻的口腔， 液压系统的压力趋于高 压，如国外工程机械到 35MPa 前进：航空配件进入 5663MPa。当然，随着压力的增加， 生命体系和组成部分的下降， 重量也增加了这些矛盾的出现趋势， 对材料科学研究人员提 出了新的问题。 在国外，液压元件正在多功能或系统化的方向发展。例如：以方向控制方式为核心， 加上其他功能的切断。四通阀，液压系统具有高度集成度，重量轻，小型化等特点。使用 多功能阀（和组合阀）可以形成差动回路，安装尺寸与普通电磁阀相同。 2）结合电子技术 流量控制阀的重要研究课题是通过使用电子部件作为信息处理和传输系统信息来控 制控制阀，输出流体的压力作为功率输出。在液压技术方面，现在一般对比例电磁阀和数 字阀感兴趣，虽然都是开环控制，但与电液伺服阀相比，抗污染能力更强，易于制造，维 护使用方便。 降低能源消耗是当前液压技术中最重要的问题之一。系统的能耗主要由能量储备法， 能量回收法，负荷压力，流量和功率匹配法以及微电脑控制液压系统控制。 随着液压技术的高压，高速，高流动方向，降低液压系统噪声是一个突出的问题，所 以近 10 年来，全国各地对液压元件和系统噪声的降低进行了大量的研究。 为提高液压产品的可靠性， 人们越来越重视可靠性技术的研究与应用。 如组件的开发， 提高组件污染补偿测试方法的快速使用寿命， 系统故障诊断设备和系统可靠性预测技术研 究。 1.5 本章小结 本章简要介绍了液压系统，综合介绍了液压系统的优缺点及其应用与发展现状。 液 压系统液压装置相对平稳。 液压装置是液压系统常用的原因之一，因为它们重量轻，惯 性小，响应快，容易快速起动，制动和频繁换向。 液压系统正在改进中，正在朝着体积小，重量轻，集成化的方向改进，势必对行业的 北华航天工业学院毕业论文 5 未来有相当的推动力。 北华航天工业学院毕业论文 6 第 2 章 装载机液压系统设计 2.1 装载机液压系统的设计要求 2.1.1 概述 装载机主要用于散装材料的处理和整平， 也可用于轻度挖掘工作。 高效率和良好的机 动性是广泛应用的液压工程机械。 装载机的行走装置都采用液压机械传动，其液压操纵的换档变速箱得到广泛应用;装 载机的工作装置为动臂和铲斗， 多数为装在机架上的四连杆机构； 他和转向机构都采用液 压传动。因此装载机的液压系统由工作装置、液压动力转向组成。工作装置系统又包括动 臂升降液压缸回路和转斗液压缸回路，两者构成串并联回路。 2.1.2 轮式装载机液压系统基本要求 液压系统的设计应从实际出发， 引进国外的先进技术， 除主机应符合性能和作业要求 外，还必须满足重量轻，体积小，成本低，效率高，结构简单，可靠，并且维护了一些被 接受的设计原则。 要求液压系统能实现工作装置铲装、提升、保持和倾斜等动作。转斗机构采用铰接转 向，要求液压系统实现铰接车架折腰转向车架。设计的目的是充分满足总体设计的要求， 实现各种不同工作装置的动力传动或控制功能。 设计的原则是利用先进的机电液控制和传 动技术，选择国际知名品牌的液压传动元件优化组合，提供先进可靠的系统配置。 2.2 轮式装载机液压系统设计已知参数 1) 转斗油缸的行程为 500mm； 2) 卸载时间为 3s； 3) 动臂油缸的行程为 925mm； 4) 动臂升举时间 8s； 5) 动臂下降时间为 6s； 6) 液压缸的安装长度 1455mm； 7) 转向液压缸的速度 0.134mm。 2.3 制订液压系统方案 2.3.1 油路循环方式的分析与选择 油路的循环方式分为开式和闭式两种。开式回路散热较方便，但油箱占空间较大；抗 污染性较差，采用压力油箱和虑油器改善；用平衡阀进行能耗限速，用制动法进行能耗制 动，引起油液发热；对泵的自吸性要求较高。闭式回路较复杂，须用辅助泵换油冷却；抗 北华航天工业学院毕业论文 7 污染性较好但油液过滤要求高； 液压泵由电动机拖动时， 限速及制动过程中拖动电机能向 电网输电，回收部分能量，在生限速及在生制动；对主泵的自吸性无要求。 通过对比，本系统采用开式回路。 2.3.2 确定液压执行元件的形式 液压执行元件大体分为液压缸或液压马达。前者实现直线运动，后者完成回转运动。 本机动作机构均为单纯的直线往复运动。 各直线运动机构均为单活塞杆双作用液压缸 直接驱动。 2.3.3 各机构液压回路的确定 1) 转斗动作回路确定 这种机体的作用主要是通过阀门的有机结合达到要求的动作要求，铲斗向前并放下。 需要可靠的工作，易于操作，并且需要自动限制。定向阀向右，左，中间分别实现铲斗放 开，向前和锁定。 应在铲斗油缸的小油室回路中设置双作用安全阀。 在吊臂提升过程中， 由于不协调的 运动， 砖和铲斗的连杆机构受到一定程度的干扰， 也就是提升起重臂时提升液压缸的活塞 杆被拉出，吊杆下降当活塞杆被迫回到顶部时。此时阀门在中间，油屏障无处可见。为了 防止液压缸过载或真空，双作用液压缸可以起到促油作用。当产生真空时，油可以通过止 回阀从气缸中吸出。 其原理图如下图 7- 1。 北华航天工业学院毕业论文 8 图 2- 1 转斗动作回路 2) 动臂动作液压回路确定 本机构要求通过换向阀的控制，实现动臂油缸的提升、中立、下降、浮动四个工作位 置。 换向阀处于中位时， 动臂液压缸处于浮动状态， 以便在坚硬的地面上铲取物料或进行 铲推作业。此时动臂随地面状态自由浮动，提高作业效能。 吊臂需要更快的提升速度和 良好的低速微调性能。 液压缸通过双泵进油，流量可达 320L / min。 上升和下降状态可 以控制阀门开度的大小来实现油门速度。 图 2- 2 动臂动作液压回路 3) 转向液压回路的确定 装载机的运行周期短，动作应灵活，这一特点决定了转向机构的要求敏感。 装载机 需要稳定的转向速度， 这是进入转向油缸所需的油流量恒定的， 液压缸主要从液压泵转向 泵，当发动机受其他负载转速影响时，会影响转速的稳定性，这需时要添加辅助泵，通过 流量控制阀添加流量泵来减少流量，保证流量保持在油流稳定。 北华航天工业学院毕业论文 9 图 2- 3 转向机构液压系统 4) 变速箱液压系统回路的确定 如图 7-4 一般动力换档变速箱都采用液压操纵， 而且变速操纵油路和变矩器补偿冷却 油路是连在一起的。采用变矩器、动力换档变速箱的工程机械，变速箱换档的离合器、制 动器的操纵油泵和行驶转向操纵油泵有发动机驱动。发动机熄火，这些油泵也都不运转， 因此无压力油，变速箱处于空档位置，无法进入各档，也不能操纵转向。另外，一般变矩 器反向传动性能差，即输出轴将力矩反传到输入轴的能力也很差。 变速箱挂不上档， 变矩器又不能反向传力， 如果一旦机械由于启动系统故障或其他原 因发动机不能启动时，就很难用其他机器拖动它。 发动机熄火时，油压转向系是不起作用的，也不能利用发动机制动。因此一旦发动机 熄火就不能拖走，这对设备维修工作带来很多不便。 解决上一问题的方法一般是在变矩器泵轮和涡轮制建设超越离合器 （自由轮） 或闭锁 离合器,以解决变矩器不能反向传力的问题。 外加变速箱操纵油泵和转向操纵油泵各一个， 与行走部分（车轮）相连接，只要车轮转动，这两个油泵就转动，供给压力油操纵换档和 转向。 北华航天工业学院毕业论文 10 图 2- 4 变速箱系统简图 2.3.4 绘制液压系统原理图 液压系统设计中重要的一步是拟定液压系统图， 拟定液压系统图包括两项内容： 通过 仔细分析选出合理的液压回路；把选出的液压回路组合成液压系统。 由于有多种方案，本方案是在归纳、整理，增加一些必要的元件和辅助油路后，并参 考了国内外比较成熟的同类系统。根据以上分析，按以下几点要求: 1) 归纳相同或相近的液压元件，使系统结构简单，并且尽可能采用标准元件。 2) 保证系统上作循环中每个动作都安全可行、无相互干扰。特别要注意系统中压力 控制元件的调节压力之间的关系。 3) 尽可能提高系统的工作效率，防止系统过热。 4) 尽可能使系统设计经济合理，便于维修。 为此，拟定了系统原理图如图 2- 5。 北华航天工业学院毕业论文 2.4 确定液压系统的主要参数 液压系统的主要参数是压力和流量 压力决定于外负载。流量取决于液压执行元件的运动速度和结构尺寸 图 2- 6 表示一个以液压缸为执行元件的液压系统计算简图 北华航天工业学院毕业论文 11 图 2- 5 液压系统原理图 确定液压系统的主要参数 液压系统的主要参数是压力和流量， 他们是设计液压系统， 选择液压元件的主要依据 流量取决于液压执行元件的运动速度和结构尺寸。 表示一个以液压缸为执行元件的液压系统计算简图。 图 2- 6 液压系统计算简图 选择液压元件的主要依据。 北华航天工业学院毕业论文 12 2.4.1 液压缸载荷组成 作往复直线运动的液压缸上的总负载由工作负载、导轨摩擦负载、惯性负载、重力负 载、密封阻力、背压阻力六部分组成。 1) 工作载荷 Fg 常见的工作载荷有作用于活塞杆轴线上的重力、切削力、及压力等，这些作用力的方 向与与活塞运动方向相同为负，相反为正。 2) 导轨摩擦负载 Ff 对于水平导轨 (2- 1) 式中 G运动部件所受的重力，N； FN外载荷作用于导轨上的正压力，N； 摩擦系数,对于铸铁导轨 =0.10.2，滚动导轨, =0.0050.01。 3) 惯性载荷 F Gv F gt = V V (2- 2) 式中 g重力加速度，m/s；g=9.81。 v速度变化量，m/s ； t启动或制动时间， s。 一般 t=0.10.5s， 对于轻载低速运动部件取小值， 对于高速重载部件一般取大值。行走机械一般取 v/t=0.51.5s。 以上三种载荷之和称为液压缸的外负载 FW 启动加速时： Wgf FFFF=+ (2- 3) 稳态运动时： Wgf FFF=+ (2- 4) 减速制动时： Wgf FFFF=+ (2- 5) 工作载荷 Fg并非每阶段都存在，如该阶段没有工作，则 Fg=0。 除外载荷 FN外，作用于活塞上的载荷 F 还包括液压缸密封处的摩擦阻力 Fm，由于各 种液压缸的密封材质和密封形式不同，密封阻力难以精确计算，一般估算为 ()1 mm FF= (2- 6) 式中 m液压缸的机械效率,一般取 0.900.95。 (2- 7) W m F F = () f N FGF=+ 北华航天工业学院毕业论文 13 由上式计算出动臂液压缸的总推力F为10.2104N， 铲斗液压缸的总推力为5.9104N， 转向液压缸缸的推力为 3.75104N。 2.4.2 初选系统工作压力 选择压力要根据载荷和设备类型。 还要考虑执行元件的装配空间、 经济条件及元件供 应情况等的限制。 在载荷一定的情况下， 工作压力要执行元件的尺寸， 对于某些设备来说， 尺寸要受到限制，从材料消耗的经济性角度也不合适；反之，压力选得太高，对泵、缸、 阀等元件的材质、密封性、精度也要求很高，必然要提高设备成本。一般来说，对于固定 尺寸不太受限制的设备，压力可以选低一些，设备压力要选得高一些。具体参照表 2- 1 和 表 2- 2 表 2- 1 按载荷选择工作压力 载荷 104 N 5 工作压力 MPa 5 7 表 2- 2 各种机械常用的系统工作压力 机械类型 磨床 组合机 床 门 刨床 拉床 小 型 工 程机械 大中型挖 掘机 工 作 压 力MPa 0.8 2 35 2 8 810 1018 2032 上表 2- 1 和 2- 2 初步确定工作装置液压系统工作压力为 16MPa； 转向液压控制系统工 作压力为 13MPa。 2.4.3 计算液压缸的主要结构尺寸 液压缸的钢筒内径、活塞杆直径及有效面积是主要结构参数。计算方法是：先由最大 负载和选取的设计压力及估取的，液压缸的有关设计参数如图 2- 7 北华航天工业学院毕业论文 14 图 2- 7 液压系统的主要设计参数 这里要确定的参数是液压缸的内径和活塞杆直径。 由图 2- 7 可得 (2- 8) 式中 p1进油腔压力，Pa； A1进油腔有效面积，m2； F液压缸总负载， N。 F=Fm/m ， m为液压缸的机械效率， 一般取 m=0.90 0.95； p2回油腔压力（背压），Pa； A2回油腔有效面积，m2； 背压 p2 的值可根据系统的特点及调速性能要求参考表 2- 3 初选一个参考值，待系统 回路确定后再作修正。 为了能够利用上式进行设计， 必须先选定背压 p2 及活塞杆直径 d 与液压内径 D 的比 值，记为 d D = (2- 9) 其比值可按工作压力选取参照表 2- 1。 表 2- 3 执行元件参考背压 系统类型 油路结构 背压/MPa 中、低压系统 简单的系统和一般轻载的节流调速 系统 0.20.5 回油路带调速阀的调速回路 0.50.8 回油路带背压阀 0.51.5 采用带补油泵的闭式回路 0.81.5 中高压系统 同上 比中低压系统高 50%100% 高压系统 如锻压机械等 初算时可忽略不及 表 2- 4 按工作压力选取 d/D 1122 p AFp A=+ 北华航天工业学院毕业论文 15 工作压力 MPa 5.0 5.07.0 7.0 d/D 0.50.55 0.620.70 0.7 将公式(2- 9)代入(2- 8)可得液压缸的内径为 (2- 10) 单杆液压缸各个回路的背压值均选为 0。 1) 确定转斗油缸的内径及活塞杆直径 由上式(2- 10)可求得 D1=125mm,按表 2- 4 可选 d/D=0.7 此时，d=87.5mm，圆整，d 取 88mm。 2) 确定动臂油缸的内径及活塞杆直径 由式(2- 10)可求动臂油缸内径 D2=165mm， 动臂油缸有速比要求取速比为 =1.33, （2- 11） (2- 11)式中 速比。求出 d=82mm。 3) 确定转向油缸的内径及活塞杆直径 由式(2- 4)求转向油缸内径为D3=100mm,要求伸出缩回速度相， 取d=0.71D， d=71mm。 2.4.4 计算液压缸所需流量 液压缸工作时所需的流量： (2- 12) 式中 A液压缸的有效作用面积，m2； 1) 转斗油缸流量 Q1确定 转斗油缸缩回速度为 v1=0.1m/s，由式(2- 11)可得，Q1=(D2- d2)v/4=37.1L/min。 2) 动臂油缸流量 Q2确定 动臂油缸的伸出速度为 v2=0.116m/s,Q2=D2v/4=148L/min。 3) 转向油缸流量 Q3确定 转向油缸的伸出速度为 v3=0.134m/s, Q3=D2v/4=63L/min。 2.4.5 计算液压执行元件的实际工作压力 按照最后确的液压缸的结构尺寸计算出液压缸的实际工作压力， 最终计算出工作装置 液压系统液压缸的最大实际工作压力为 14.2 MPa，转向系统液压缸的实际工作压力为 11 MPa。 () 2 12 4F D= 1pp 1 dD = QAv= 北华航天工业学院毕业论文 16 2.5 液压元件 2.5.1 液压泵的选择 1) 确定液压泵的最大工作压力 液压泵的最大工作压力与执行机构的性质有关。 通常有两种情况：一种是在执行机 构末端发生的最大工作压力（例如压缸或压紧缸）。第二种是执行机构中的最大工作压力 出现在运动状态（例如组合机）。 对于第一种情况，液压泵的最大工作压力是执行机构 所需的最大压力。 对