WY-200型挖掘机液压系统设计【8张CAD图纸】【优秀】

WY-200型挖掘机液压系统设计

38页 23000字数+说明书+8张CAD图纸【详情如下】

A0液压传动系统图.dwg

A0装配体.DWG

A3-活塞杆.dwg

A4法兰.DWG

A4活塞.DWG

A4端盖.DWG

A4缸底.DWG

A4缸桶.DWG

WY-200型挖掘机液压系统设计论文.doc

目  录

1 前言……………………………………………………………………1

1.1 挖掘机间介…………………………………………………………1

1.2 国内外研究现状及发展动态………………………………………2

1.3 本设计的研究内容…………………………………………………5

2 液压挖掘机结构与工作原理…………………………………………7

2.1 液压挖掘机整机性能………………………………………………7

2.2 液压挖掘机结构……………………………………………………8

2.3 液压挖掘机传动原理……………………………………………10

3 液压挖掘机工况分析及液压系统设计方案的确定………………12

3.1 液压挖掘机的工况………………………………………………12

3.2 挖掘机液压系统的设计要求……………………………………17

3.3 挖掘机液压系统的分析…………………………………………19

3.4 液压系统方案拟订………………………………………………20

4 液压系统的设计……………………………………………………21

4.1 液压系统方案及参数确定………………………………………21

4.2 执行元件液压缸及系统压力的初选……………………………22

4.3 计算工作装置铲斗液压缸的主要尺寸…………………………23

4.4 液压系统原理图的制定…………………………………………26

总    结………………………………………………………………30

参考文献………………………………………………………………44

致　  谢………………………………………………………………47

附录………………………………………………………………50

摘要

　　　　挖掘机作为我国工程机械的主力机种，被广泛应用于各种各样的施工作业中。挖掘机产品的核心技术就是液压系统设计，由于挖掘机的工作条件恶劣，要求实现的动作复杂，于是它对液压系统的设计提出了很高的要求，其液压系统也是工程机械液压系统中最为复杂的。因此，对挖掘机液压系统的分析设计对推动我国挖掘机发展具有十分重要的意义。

　　在搜集了国内外挖掘机液压系统相关资料的基础上，了解了挖掘机液压系统的发展历史，并对挖掘机液压系统的技术发展动态进行了分析总结。论文对挖掘机的各种工况进行了分析，系统总结了挖掘机液压系统的设计要求。根据挖掘机液压系统的设计要求，论文中采用通用多路阀，配以专用控制阀和简单的电子控制系统，设计了一套适合我国生产制造的LS恒功率控制单斗挖掘机液压系统。

　　本次毕业设计课题是WY200型液压挖掘机。课题以企业为依托。小型挖掘机由多个系统组成，包括液压系统，传动系统，操纵系统，工作装置，底架，转台，油箱，发动机安装等。本人的设计主要致力于分析和设计小型液压挖掘机工作装置的液压系统。本课题选择了国内的质量和技术性能都接近设计要求的16~20t挖掘机作为基型，并在此基础上研究了国外的先进机型，设计出我们挖掘机的液压系统方按图，总体装配图以及相应的部件图和零件图。图纸基本采用Auto CAD二维软件绘图。本液压挖掘机的优点是采用伺服先导操纵系统，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。

关键词 ：WY200 挖掘机液压系统

Summary　　

　　　The excavator is a main consrtuctional machine，which is now widely  used in various construction sites.The core technique of excavator is hydrau1ic technique. Becauseofthe bad working condition and    conmplicated  working movements of the excavatot，it has high                                                                                                                    requitements for its hydraulic system.Since the excavator’s hydraulic system  is the most complicated one in all constructional machines ,the analysis and research of its hydrau1ic system make very important sens.

　　　On the basis of comprehensive co11ection of re1ated  information about the excavator’s hydraulic system at home and abroad，the main  working conditions of the excavator are studied and the design requitments of its hydraulic system are systematically summarized. According to the design pressure compensated hydraulic system is creatively designed using general multiple until value equipped with special contol valve and electronic contor systems,which has useful reference value for the future research and development of the excavator’s hydraulic system in our country.

　　　The name of this graduated task is “WY200 medium type hydraulic excavator”.This task is?? requested by company. My task is to analyze and design the hydraulic system of the medium type hydraulic excavator. This task choose the domestic excavator whose quality and character is most similar to our request as the basic type, further study the overseas advanced type. Then I designed projects of hydraulic system of our excavator,collectivity assemblage drawing and interrelated parts drawing, accessory drawing. All the blueprints drawn by the soft of AutoCAD. The strongpoint of this hydraulic excavator is used servo forerunner control system. It has beautiful sculpt. Beijing provided with the fuction of excavating, grappling, drilling, pushing, cleaning channel and crashing etc. 360°swwing plat roof,good quality, controlling comfortable, be widely used in construction,supply and city planning.

１　前言

　　　液压挖掘机是一种多功能机械，目前被广泛应用于水利工程，交通运输，电力工程和矿山采掘等机械施工中，它在减轻繁重的体力劳动，保证工程质量。加快建设速度以及提高劳动生产率方面起着十分重要的作用。由于液压挖掘机具有多品种，多功能，高质量及高效率等特点，因此受到了广大施工作业单位的青睐。液压挖掘机的生产制造业也日益蓬勃发展。

　　　挖掘机液压传动紧密地联系在一起，其发展主要以液压技术的应用为基础。由于挖掘机的工作条件恶劣，要求实现的动作很复杂，于是它对液压系统的设计提出了很高的要求，其液压系统也是工程机械液压系统中最为复杂的。因此，对挖掘机液压系统的分析设计已经成为推动挖掘机发展中的重要一环[1]。

1.1　挖掘机简介

　　　挖掘机行业的发展历史久远，可以追溯到1840年。当时美国西部开发，进行铁路建设，产生了模仿人体构造，有大臂、小臂和手腕，能行走和扭腰类似机械手的挖掘机，它采用蒸汽机作为动力在轨道上行走。但是此后的很长时间挖掘机没有得到很大的发展，应用范围也只局限于矿山作业中。

　　　导致挖掘机发展缓慢的主要原因是:其作业装置动作复杂，运动范围大，需要采用多自由度机构，古老的机械传动对它不太适合。而且当时的工程建设主要是国土开发，大规模的筑路和整修场地等，大多是大面积的水平作业，因此对挖掘机的应用相对较少，在一定程度上也限制了挖掘机的发展。

　　　由于液压技术的应用，二十世纪四十年代有了在拖拉机上配装液压反铲的悬挂式挖掘机。随着液压传动技术迅速发展成为一种成熟的传动技术，挖掘机有了适合它的传动装置，为挖掘机的发展建立了强有力的技术支撑，是挖掘机技术上的一个飞跃 。同时，工程建设和施工形式也发生了很大变化。在进行大规模国土开发的同时，也开始进行城市型土木施工，这样，具有较长的臂和杆，能装上各种各样的工作装置，能行走、回转，实现多自由动作，可以切削高的垂直壁面，挖掘深的基坑和沟槽的挖掘机得到了广泛应用[2]。

1950年在意大利北部生产了第一台液压挖掘机。第一台液压挖掘机采用定量齿轮泵，中位开式多路阀，工作压力为9Mpa，所有执行元件互相并联连结。由单泵向6个执行元件供油。由于早期液压挖掘机主要采用了定量齿轮泵，不能按需改变供油流量，无法充分利用发动机的功率，因此其能量损失很大，不能满足挖掘机复合动作的复杂要求，且可操纵性差。另外，早期试制的液压挖掘机是采用飞机和机床的液压技术

，　　　缺少适用于挖掘机各种工况的液压元件，配套件也不齐全，制造质量不够稳定。从二十世纪六十年代到八十年代中期，液压挖掘机进入了推广和蓬勃发展的阶段，各国挖掘机制造厂和品种增加很快，产量猛增。1968-1970年间，液压挖掘机产量己经达到挖掘机总产量的83%，其时对挖掘机液压系统的研究也已经十分成熟，液压挖掘机已经具有了同步控制系统和负载敏感系统L。

　　　自第一台手动挖掘机诞生以来的160多年当中，挖掘机一直在不断地飞跃发展，其技术已经发展到相对成熟稳定的阶段。目前国际上迅速发展全液压挖掘机，对其控制方式不断改进和革新，使挖掘机由简单的杠杆操纵发展到液压操纵、气压操纵、液压伺服操纵和电气控制、无线电遥控、电子计算机综合程序控制。在危险地区或水下作业采用无线电操纵，利用电子计算机控制接收器和激光导向相结合，实现了挖掘机作业操纵的完全自动化。所有这一切，挖掘机的全液压化为其奠定了坚实的基础，创造了良好的前提[3]。

　　　据有关专家估算，全世界各种施工作业场约有65%至70%的土石方工程都是由挖掘机完成的。挖掘机是一种万能型工程机械，目前已经无可争议地成为工程机械的第一主力机种，在世界工程机械市场上己占据首位，并且仍在发展扩大。挖掘机的发展主要以液压技术的应用为基础，其液压系统已成为工程机械液压系统的主流形式。随着科学技术的发展和建筑施工现代化生产的需要，液压挖掘机需要大幅度的技术进步，技术创新是液压挖掘机行业所面临的新挑战。在技术方面，挖掘机产品的核心技术就是液压系统设计，所以对其液压系统的分析研究具有十分重要的现实意义。

1.2　国内外研究现状及发展动态

1.2.1　国外研究状况及发展动态

　　　从20世纪60年代液压传动技术开始应用在挖掘机上至今，挖掘机液压系统己经发展到了相当成熟的阶段。目前国际上先进的挖掘机产品的额定压力大都在30MPa以上，并且随着材料科学技术的进步，有朝着更高的压力甚至采用超高压液压技术方向发展的趋势；流量通常在每分钟数百升；功率在数百千瓦以上。如德国Orensttein&

Koppe制造的目前世界上首台最大的RH40。型全液压挖掘机，铲斗容量达42m3,液压油源为18台变量轴向柱塞泵，总流量高达10200L/min，原动机为2台QSK60柴油发动机，总功率高达2014kW,由于液压挖掘机经常在较恶劣环境下持续工作，其各个功能部件都会受到恶劣环境的影响.系统的可靠性日益受到重视。美、英、日等国家推广采用有限寿命设计理论，以替代传统的无限寿命设计理论和方法，并将疲劳损伤累积理论断裂力学、有限元法、优化设计、电子计算机控制的电液伺服疲劳试验技术、疲劳强度分析方法等先进技术应用于液压挖掘机强度研究方面，不断提高设备的可靠性。美国提出了考核动强度的动态设计分析方法。日本制定了液压挖掘机构2　液压挖掘机结构与工作原理

　　　液压挖掘机由于在动力装置和工作装置之间采用容积式液压传动，靠液体的压力能进行工作，相对机械传动具有许多优点:能无极调速且调速范围大，最大速度和最小速度之比可达1000:1能得到较低的稳定转速；快速作用时，液压元件产生的运动惯性较小，并可作高速反转；传动平稳，结构简单，可吸收冲击和振动；操纵省力灵活，易实现自动化控制；易实现标准化、通用化、系列化。因此液压挖掘机逐步取代机械式挖掘机是必然的趋势。

　　　单斗液压挖掘机是装有一只铲斗并采用液压传动进行挖掘作业的机械。它是目前挖掘机械中重要的机种。单斗液压挖掘机的作业过程是以铲斗(一般装有斗齿)的切削刃切削土壤并将土装入斗内，斗满后提升。回转至卸上位置进行卸土，卸空后铲斗再转回并下降到地面进行下一次挖掘。当挖掘机挖完一段土后，机械移动一段距离，以便继续作业。因此单斗液压挖掘机是一种周期作业的自行式上方机械[8]。

2.1　液压挖掘机整机性能

　　　液压挖掘机可分为:动力系统、机械系统、液压系统、控制系统，如图2.1所示。液压挖掘机作为一个有机整体，其性能的优劣不仅与工作装置机械零部件性能有关，还与液压系统、控制系统性能有关[9]。4  液压系统的设计

　　　WY200液压履带式挖掘机采用全功率变量系统，先导液压操纵，整体式多路阀等先进结构。该机具有结构紧凑，操作轻便，使用维护安全可靠，发动机功率利用率高、生产效率高等优点。根据作业需要可配备0.5-1.25立方米四种反铲斗及斗容为1.0和1.25立米方的两种正铲斗。广泛用于建筑施工、市政工程、水电、国防工程和一般矿山采掘，挖掘I-VI级土壤[23]。

4.1  液压系统方案及参数确定

表4.1　WY200C液压履带式挖掘机主要技术参数

项目名称单位?数 值?

标准斗容量m31

发动机型号6135K-16

发动机标定输出功率kW/r/min106/2100

最大挖掘半径?m10.4

最大挖掘高度?m3/h7.78

最大挖掘深度?m6.46

最大卸载高度m5.7

回转速度r/min0-13.2

行走速度km/h*0-5.5

爬坡能力%70

作业循环时间S18-22

主机长/宽度MPa0.077

履带平均接地比压MPa0.048

发动机额定转数r/min2100

整机质量t20.8

理论生产率m3/h200

最大挖掘力kN142

系统工作压力MPa36

履带板宽度m0.6

主机运输尺寸(长X宽X高)mm9850x3000x3100

　　　执行元件是液压系统的输出部分，必须满足机器设备的运动功能、性能要求和结构、安装上的限制。根据所要求的负载运动形态，选用不同的执行元件配置，如下表4.2所示

表 4.2　执行元件配置

　　　　　　运  动  方  式执  行  元  件

左行走

右行走

直性行走左液压马达

右液压马达

左液压马达+右液压马达

工作装置

外摆内收动臂液压缸

斗杆液压缸

铲斗液压缸

回转摆动液压马达

4.2　执行元件液压缸及系统压力的初选

　　　由于铲斗的内收是为了铲料，而外摆是为了卸料，工作装置采用了两根动臂液压缸、一根斗杆、一根铲斗油缸。要使机构正常工作且具有平稳性，两动臂液压缸必须同步运动，这就要求任何时刻进出油路的压力油，必须保持一定的压力平衡。为此，采用平衡阀控制油路中液压油的压力值[24]。

　　　根据挖掘机主要用于建筑施工、矿山的特点，本设计选择双作用单活塞杆式液压缸。

(1) 液压缸参数的选择

　　　每斗料的重量

　　　　　　     M = 1.21.65 = 1980 (Kg)                     （4.1）

　　　          G = mg = 19809.8 = 19404 (KN)                （4.2）

　　　由卸料斗的尺寸图按极限情况计算得

　　　所挖斗料自重G与铲斗液压缸产生的推力F在卸料斗底板轴承铰接处转距平衡

即           F拉L1 = GL2                           （4.3）F拉374.5 = 194041206

　　　得    　      (KN)

　　　工作压力的选定关系到设计出和系统是否经济合理；工作压力低，则要求执行元件的容量大，即尺寸大、重量重，系统所需流量也大；压力过高，则对元件的制造精度和系统的使用维护要求提高，并使容积效率降低。一般是根据机械的类型来选择工作压力。

参考文献

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