（机械电子工程专业论文）WZ1010挖掘装载机液压系统设计.pdf

大连理工大学专韭学位顿士学位论文 摘要 根据w z i o - i o 挖掘装载机液压系统研制要求，考察了国内外各种挖掘装载机液雉系 统，经过2 年的工作，完成开发、制造w z l o - i o 挖掘装载机液压系统的任务。 挖掘装载机液压系统是以液压传动为蒸础，首先通过柒油机驱动液压泵产生高压 油，高压油经过各种控制闽控帝朱使液压缸工作，实现挖擒、装载等俸疆。 本着实用、可靠、投资少的原剐，按慧桶户的要求，着重避行了液压系统设计、计 算、选件、安装、谲试。设计了挖掘韵鬻、挖掘辞秆、挖掘铲斗、挖掘鼷转、挖掘支腿、 备用装鬣液驻系统，装载提舞臂、装载转斗液丞系统，双泵合流液压系统，液压裂站、过 滤和冷帮液獾系统。实琥挖掘动臂稻挖瓣铲斗与挖裁斗抒帮挖掇回转豹复会动作。双泵 合流为装载提羿臂帮装载转斗供洼，提裹装载 乍娃攀。 经过现绣试验，运行结果表明：系绞整钵设计台理、技术先进、性能可靠、成本低， 实璎了该期媳设计毯标。 _ 美键词：液难传动：多路娴；单抒操作：过载：补油 王金：w z 】o 1 0 挖掘装载机液压系统设计 w zio 一10b a c k h o el o a d e rh y d r a u l i cs y s t e md e s i g n a b s t r a c t t w o ) r e a l sh a r dw o r ko ns t u d i e sv a r i o u sk i n d so fb a c k h o el o a d e rh y d r a u l i cs y s t e m sb o t ha t h o m ea n da b r o a d an e w 、化1 0 1 0b a c k h o el o a d e rh y d r a u l i cs y s t e mi sp m s e n t e di nt h e t h e s i s t 1 1 i ss y s t e mi sb a s e do nt h ed e v e l o p m e n to r i e n t a t i o no fb a c k h o el o a d e rh y d r a u l i c s y s t e ma n dm a i n l yd e p i c t st h ed e v e l o p m e n ta n dm a n u f a c t u r i n gp r o c e s s t h eb a s i so fb a c k h o el o a d e rh y d r a u l i cs y s t e mi st h eh y d r a u l i cd r i v e f i r s t l y t h ed i e s e l e n g i n ed r i v e sh y d r a u l i cp u m pt op r o d u c et h eh i 曲- h a n d e do i l t h e nt h eh i g h h a n d e do i li s c o n t r o l l e db yv a r i o u sc o n t r o l l e rv a l v e sa n di tm a k e sc y l i n d e rt oc o m p l e t et h ed i g g i n ga n d l o a d i n gt a s k u n d e rt h e p r i n c i p l e o fp r a c t i c a b i l i t y ，r e l i a b i l i t y ，e c o n o m i z a t i o na n dt h ed e m a n do f c o n s u m e r s n l i sh y d r a u l i cs y s t e me m p h a s i z ed e s i g n i n g ，c a l c u l a t i o n ，c o m p o n e n tc h o o s i n g ， f i x i n ga n dd e b u g g i n g i td e s i g n st h eb o o m ，t h ed i p p e r ，t h eb u c k e t ，t h es w i n ga c t u a t o ra n dt h e s t a b i l i z e rs y s t e m s i td e s c r i b e st h es p a r es e t ，l i f ta i l n ，l o a d i n gb u c k e th y d r a u l i c ，d o u b l ep u m p l i q u i dh y d r a u l i cs t a t i o n f i l t r a t i o na n dc o o l i n gh y d r a u l i cs y s t e m s nr e a l i z e st h ec o m p o u n d a c t i o no ft h eb o o m ，t h eb u c k e ta n dt h ed i p p e r ，s w i n ga c t u a t o r t h ed o u b l ep u m pl i q u i d p r o v i d e so i lf o rl i f ta r ma n dl o a d i n gb u c k e t t h i si n c r e a s e st h ee f f i c i e n c yo f l o a d i n gt a s k t h et e s t i n gr e s u l t ss h o wt h a tt h es y s t e mi sr e a s o n a b l ei nt h ew h o l ed e s i g n ，a d v a n c e d t e c h n o l o g i e s r e l i a b l ea tp e r f o r m a n c ea n de c o n o m i c a la tc o s t t h es y s t e mi sa p p r o v e dt oh a v e a c h i e v e dt h ee x p e c t e dr e s u l t k e y w o r d ：h y d r a u l i cd r i v e ；m u l t i - p a t hv a l v e ；s i n g l es t a f fo p e r a t i o n ；e x c e s sl o a d ； s u p p l yo i l 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 易 作者签名：墨重日期；三竺! ! ! ! 兰 大连理工大学专业学位硕士学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用 规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论 文。 作者签名 导师签名 重篁! ：- f 次! 二垒 - 一 圣型年上三月盟日 曼鑫：w z i o - t o 携撼装载辊滚莲系绫设诗 1 绪论 1 1 前言 挖掘装载机俗称“两头忙”，一种机体前部有装载泼置，机体厨部装有反铲挖掘装 鼹豹童雩亍式机械。作为反铲挖掘枫使惹对，是通过铲斗蠢枧械方向逡动进霉亍地乎藤以下 静挖掘，铲斗程撬手 、霞转和簿料对，梳俸固定不动。作为装载梳使蔫霹，逶_ l 重视体向 前运动，装载斗进行装载或挖掘，并可摁升、运料和卸料。是一个技术含量非常街的产 晶，它是世界工业发达国家在2 0 世纪中叶发展起来的产品。 热囊力分瓣上寒分，撼握装载程毒磷耱( 惹轮) 驱动窝酒轮( 全轮) 驱动嚣秘形 式。前者不能党全利用附着麓量，使机率与地面的附糟力以及牵引力比后者下降，但造 价比后者低得劳。而挖掘装载采用液压传动的主要优点是【l j 【2 j ： ( 1 ) 功率爨度大，结构紧凑，重量轻，功率密度怒指单位体积所具有的功率。出于 凌率密度大，辣其它传动形式糟毙在褶瓣功率情况下，体积小、耋豢轻。蔽据统诗瓷辉 袋明，轴向柱寨泵的重量仅是同功率直流发电机重量的( 1 0 2 0 ) ，关于尺寸前者是 聪者的( 1 2 1 3 ) 。这是幽于柱塞泵的臌力高达3 2 m p a 之故。 譬蠡，l 臻3 糗棱抟凄挖攮疑懿整援重熬隽4 5 t ，瑟聚震滚压簧动粼为2 3 t ，不仅镬重 灏大量减轻，黼且节省了大爨钢材。 ( 2 ) 能无级调速，调速范围大，能无缴调速是液聪传动与机械传动相比的主鼹优点 之一。 诱速范嚣怒$ 鹭最毫速凌与最低速度之魄。最高可遮1 0 0 0 。滚嚣麓这靛最低稳定建速 魔最低0 1 r a d s 。液压传动不仅能实现旋转运动，还能作往复运动。 电力传动暇能无级调遮，但调速范围小，角速度谶低则不稳定，而且难以实现直线 臻复运动。 ( 3 ) 侠速瞧能盎手，实验诞明，电动机转动部俘的转渤惯量大到箕输出转矩的5 0 左 裔。而液压马达则不大于5 。所以，加速中等功率的电动机需要1 8 多，而液聪马达只 辩0 1 s 。由予液压传动的快速性好，因此，液压传动允许高速起动、制动和换痢。 ( 4 ) 运转平稳胃靠、戆鑫孬滤滢、缓搦寿会较长。塞于滚傣终必工箨分覆，缝渡浚 冲击与振动。翁防止过载。 ( 5 ) 操纵方便、省力。特别是和电气缀成电液系统，便于实现自幼化和远距离操纵。 ( 6 ) 液压元馋易于实现糖准化、系列他帮逶用纯，傻子组织专激煌大批量生产，从 两键高生产率，提高产品质鬃，降低成本。 王金：w z i o 1 0 挖掘装载机液压系统设计 另一方面液压传动也存在一些缺点，使它的应用受到一些限制，其主要缺点是： ( 1 ) 液压传动效率较低，一般为( 7 5 8 0 ) ，这是因为压力损失和泄露较大。 ( 2 ) 工作时受油温的影响较大。温度变化会引起油液粘度变化，并影响其工作性能。 ( 3 ) 制造工艺水平要求较高、价格较贵。液压系统的故障排除比较困难，使用和维 护需要较高的技术水平。 挖掘装载机液压系统原理图如图1 1 所示。 卜液压泵2 一过滤器3 一挖掘动臂缸4 一挖掘铲斗缸5 一换向阀6 一备用快速接头7 一挖掘回转缸 8 一挖掘斗杆缸9 - 挖掘支腿缸l o 一液压管t l - 装载转斗缸1 2 一装载动臂缸13 - 油散热器 图1 1 挖掘装载机液压原理图 f i 9 1 1d i a g r a mo fb a c k h o el o a d e rh y d r a n li c 1 2 国内外挖掘装载机液压系统的研究现状 1 2 1 我国挖掘装载机液压系统的发展现状 我国挖掘装载机一直处于较为落后的状态，其发展速度缓慢。我国在上世纪7 0 年 代初才开始自行开发设计，首先由北京建筑机械厂研制成功w z 2 a 和w z 2 b 型液压挖掘装 载机。而徐工w z 3 0 2 5 挖掘装载机液压系统采用定量齿轮泵供油的开式系统。包括装载、 转向、挖掘、先导液压系统。该系统主要实现挖掘工作装置作业、装载工作装置作业、 大连理工大学专北学位硕士学位论文 车辆转向、液压先导比例操纵等动作。在挖掘装载机上率先采用液压先导比例操纵，可 进彳亍挖掘装置复合运动。以上这些挖掘装载机液压系统均采用定擞齿轮裂系统，簧通多 路阀控制液压缸遗劝。 柳洲挖掘装载机厂生产的w z 3 0 一2 5 型挖掘城裁机及柳洲工程机械股份有限公司研 制的轷z 2 s 一2 0 墅挖掘装载梳，鹭建淆纯嗷牧c a t 挖掘装载机技术基础上，结合我国的 工藏特点研制而成的新产晶。这两款机型均采用专用底盘，采用了与c a t 公司相同的负 蕊转感控翻技术。童子这两款孝氕鳌采用静麓交量系统，困魏靖系统翡清涪泼及元佟酶可 靠性要求较高。 1 2 2 国外挖掘装载视液聪系统的发展现状 美国c a t 公司生产的c a t 挖掘装载机系列有4 1 6 、4 2 8 、4 3 8 、4 3 8 d 、4 4 2 d 等十几种 机穗，该系箍产品的主要特点是采用了负衙传感控制系统，即系统采用了斜盘变爨轴向 柱塞泵以及带有梭阀信号反馈的多路阀，浆一阀系统组成了一个信号反馈系统。这个系 统矮有敬下特征：在允许静工作负载范嚣内，在阕的操缎开启静僚何位置，均可蜜现流 量的基本稳定，而不受负载影响。这样液压泵始终输出和负载相适应的压力和流爨，而 没窍多余熬滚量滏壅，麸稀保证了会瑾静功率匿酝，并且傻液压酒静溢秀降低，霖证了 系统的正常工作。 c a s e 燮产豹挖耀装载嘏有5 8 0 l 、5 8 0 mt u r b o 、5 8 0 lt u r b o 、5 9 0s u p e r 疆等卡凡嵇 机烈，其产品以定鼹系统为主 3 】 4 。 3 课题的磺究内容和定耍i 作 本课题为工程实际项强，是大连理工大学工程机械研究所和鞍山海虹工程机械有限 公司合作开发的挖掘装载机。学习借鉴国内矫较成熬的应髑技术和先进经验，根据产品 要求，大体确定以下研究内容： 1 ) 系统熬体方案鹣设计 仔细分析国外先进的挖掘装载机液压系统的特点，借撩他们的成功经验，结台我国 静实舔清溅，述霉亍总体方索豹设计。确定敷避爨茬的手动揉作部分，竣双联齿轮象葶器多 路换向阀为系统的核心。开发出具柯挖掘唰转和斗杆独立作业单泵供油、单杆操作。挖 握渤臀、铲斗、各翅装萋狻立终数肇泵供濑、单抒澡俸，著母实瑗挖掘复会动穆。 挖掘支腿、装载提升臀和转斗作业，采用双泵合流供油，压力和流量可调，满足一 定浚涪度懿挖握装羧撬滚愿系统。 2 ) 液压系统原理图的设计 液压系统采用双联巷轮泵为动力单元，逐包括魄磁阕羧岛合浚液压系统、楚攥露转 王金：w z l 0 - 1 0 挖掘装载机液压系统设计 和斗杆液压系统、挖掘动臂和铲斗及备用装置液压系统、挖掘支腿和装载提升臂及转斗 液压系统、油箱过滤冷却液压系统、执行机构等。执行机构由液压缸、铲斗组成。 3 ) 样机的试验调试 进行样机实验调试，检验开发出的样机是否达到设计要求，运行是否准确可靠。 1 4 课题的理论意义和应用价值 目前国内挖掘装载机液压系统都很简单，太部分为双杆操纵形式，个别有采用液压 先导操纵形式。而我们所研制的挖掘装载机液压系统采用了世界上最先进的单杆操纵技 术，使得液压系统的操纵效果日趋完善。该液压系统不仅克服了原来产品的不足，节省 操纵空间，降低成本4 2 以上，对提高挖掘装载机的竞争力有很大意义，有着广阔的发 展前景和实用价值。 w z l 0 1 0 挖掘装载机如图1 2 所示 大连理工大学专业学位硕士学位论文 图1 ，2w z l 0 - 1 0 挖掘装载机 f i g 1 2w z l 0 1 0b a c k h o el o a d e r 王金：w z l 0 1 0 挖掘装载机液压系统设计 2 设计任务和要求 2 1 设计任务 ( 1 ) 设计内容：w z l 0 1 0 挖掘装载机液压系统 ( 2 ) 机器用途：通用型，适用于电力施工、建筑、市政维修、自来水和煤气管道敖 设、公路养护、油田生产等。 ( 3 ) 工作环境：风力六级以下，温度2 0 3 0 0 c ，无腐蚀性及易燃易爆气体。 ( 4 ) 主要技术参数： 最大挖掘力p = 2 2 k n 最大掘起力p = 1 0 k n 。 挖掘装置铲斗收放时间 挖掘装置斗杆伸缩时间 挖掘装置动臂起落时间 挖掘装置支腿收放时间 挖掘t 1 3 5 s 卸土t 2 2 5 s 挖掘t l 5 9 s 卸土t 2 2 6 s 起臂t t 7 5 s 落臂t 2 3 7 s 放支腿t 1 5 s 收支腿t 2 3 6 s 挖掘装置转向收放时间；转向t 1 1 3 s 收回t 2 1 3 s 装载装置提升臂起落时间：起臂t t 4 6 s 落臂t 2 3 6 s 装载装置转斗收放时间：装载1 5 1 s 卸土t 2 2 5 s ( 5 ) 动作要求： 挖掘实现复合动作；支腿在挖掘装载机非工作状态收放；挖掘装置在1 8 0 。内连 续回转；装载提升臂机构能够实现浮动。 2 2 技术性能要求 液压挖掘装载机多在野外工作，温差变化大，工作条件比较恶劣，粉尘多及负载繁 重，而且主机经常处于起制动状态，外负载和冲击很大。同时，希望挖掘装载机的生产 率尽可能大。增加备用机构多路阀。因而液压系统应满足以下几方面要求。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 ( 1 ) 首先要保证液压系统有足够可靠性。要选择可靠、耐冲击、抗污染能力强的液压 元件。要尽量减少系统发热，主机连续工作油温一般不能超过8 0 。c 。因挖掘装载机油 箱不能太大，所以都要设置油冷却器。 ( 2 ) 挖掘动臂、斗杆和挖掘铲斗既要单独工作，又要保证同时动作互相不干扰。回转 和工作装置也既要保证可单独工作，又要能同时工作，以提高生产率。为提高装载提升 臂和转斗的作业速度，可设置合流措施。因挖掘机挖掘作业时不行走，行走时不作业。 所以，行走机构和工作机构无需保证同时工作。 ( 3 ) 各装置的液压缸要有良好的过载保护措施。工作装置液压缸回路为防止重力超 速，需有限速措施，例如液压缸可用单向节流阀。 ( 4 ) 为保证液压油的清洁度，必须设置可靠，高效能滤油装置，这是确保液压元件正 常、可靠工作必不可少的措施。 ( 5 ) 良好的工作性能：保证工作装置工作平稳，操作灵活、轻便及具有较高的生产率 等； ( 6 ) 工作可靠，寿命长：保证液压元件和辅助装置在高温和高寒条件工作可靠性和较 长的使用寿命，并且具有适应外载荷急剧变化的能力1 5 】【6 ： 根据上述要求，经分析比较决定：除底盘采用东方红5 0 4 型拖拉机改装外，其余各 机构均采用液压传动。 墨金：w z i o - i o 挖掘装载机波臌系统设计 3 确定执行元件的型式 液压撬簿元件篱鍪式簧穰蕹撬秘籍滋动终、经济学分辑戳及熬凝枣置豹蘩求等确 定。一般，避续回转的机构用液压马达，直线动作机构用液压缸。肖的机构既可用液压 玛达又可用液压缸，例如挖掘回转机构常用液压缸，亦可用液压码迭通过齿轮柬达到回 转动终要求。 本铆w z t o 1 0 挖掘装载械液压系统，按常规，番枕构均用液愿缸c 秘。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 4 执行元件的负载及速度分析 4 1 动臂液压缸 动臂液压缸的负载与总体设计尺寸有关，随挖掘力、臂长、幅度等变化。经计算得 知其最大负载工况为：从最大挖掘深处提起满载斗。 此时的最大负载值为9 1 k n f x - f n5 9 i 0 9 6 = 9 4 8 k n ( 4 1 ) 式中：f 一挖掘臂、满斗物料自重产生的静负载。 r l 一支承销轴传动效率； 动臂液压缸伸出速度： v f l t t = 5 8 0 7 5 = 0 0 7 7 m s ( 4 2 ) 式中：卜活塞杆的行程， 1 为m ； t l 一设计任务书中规定的伸出时间， t 1 为s 。 4 2 斗杆液压缸 斗杆液压缸的负载与总体设计尺寸有关，随挖掘力、臂长、幅度等变化。经计算得 知其最大负载工况为：斗杆和动臂处于水平位置时。 此时的最大负载值为8 5 6 k n 。 f 。= f n = 8 5 6 0 9 6 = 8 9 2 k n 式中：卜挖掘力、 n 一支承销轴传动效率； 斗杆液压缸伸出速度： v = l t 1 = 5 8 0 5 9 = 0 0 9 8 m s 式中：l 一活塞杆的行程， 1 为m ； t l 一设计任务书中规定的伸出时间， t t 为s 。 4 3 铲斗液压缸 铲斗液压缸的负载与总体设计尺寸有关，随挖掘力、臂长、幅度等变化。经计算得 知其最大负载工况为：把铲斗液压缸调整到最深位置时。 此时的最大负载值为6 8 1 k n 纛金：w z l 0 。t 0 挖掘装载机液聪系统设计 f r 。：- f r t = 6 8 i 0 9 6 = 7 1 k n 式中：f - 吨撼力、 鞋一支承镑辘簧动效率； 铲斗液愿缸伸出速度： v = l t l = 4 4 3 3 5 = 0 1 2 6 m s 式中：卜活塞抒静孬糕， 1 】戈m ； t l 一设计任务书中规定的伸出时间，e t - 为s 。 4 。4 支腿液压缸 支腿液嚣艇在挖箍装载税菲工作状态将底絮支超，在阂锁状态承受挖掘装载梳挖掘 作业时产生的负载。按挖搠装载机支腿聪力计算方法计算支腿最大压力。 经计算得，非工作状态支起底架时支腿缸的负载为f 1 r 舶。；2 8 + 7 k n ，而闭锁状态的 簸大受载为您。= 1 2 3 。8 k n 。 f r m ；= f n = 1 2 3 8 0 9 6 = 1 2 9 k n 式中：f 一闭锁状态时车自重、工作负载产生的最大负载力。 珏一冀承镶辘传动效率； 支腿液蕊缸伸出速度： v = l t x = 4 8 4 5 = 0 0 9 7 m s 式孛：卜溪塞释懿霞稔， 】为m ； t l 一设计任务书中规定的伸出时间， t 1 为s 。 4 5 转向液压缸 转窝滚蘧敬静受载与憨倦设诗足寸露关，随瞽长、徭度等交纯。经计算褥翔其最大 负载工况为：斗杆和动臂处于水平位嚣时。 此时最大负载为3 7 7 k n 。 f 。；v 毪= 3 7 。7 0 9 6 = 3 9 。3 k n 式中：卜挖掘装置自黧。 n 一支承销轴传动效率； 转囱滚豢艇终出速度： v = i t 1 = 2 4 8 1 3 = 0 1 9 i m s 大连理工大学专业学位硕士学位论文 式中：卜活塞杆的行程， 1 为n l ； t l 一设计任务书中规定的伸出时间， t 1 为s 【8 l 9 【1 0 】。 4 6 转斗液压缸 转斗液压缸的负载与总体设计尺寸有关，随掘起力、臂长、幅度等变化。经计算得 知其最大负载工况为：提升臂油缸闭锁，转斗油缸开始掘起时。 经计算得知其最大负载为8 6 1 k n 。 f 。苘n = 8 6 i 0 9 6 = 8 9 7 k n 式中：f 提升臂油缸闭锁，转斗油缸开始掘起时的负载。 r l 一支承销轴传动效率； 转斗液压缸伸出速度： v = l t t - - 4 7 4 5 1 = 0 0 9 3 m s 式中：卜活塞杆的行程， 1 为m ； t l 一设计任务书中规定的伸出时间， t 为s 。 4 7 提升臂液压缸 提升臂液压缸的负载与总体设计尺寸有关，随掘起力、臂长、幅度等变化。经计算 得知其最大负载工况为：当转斗油缸闭锁，提升臂油缸发出最大掘起力时。 经计算得知其最大负载为6 6 4 k n f 。，( _ f r l = 6 6 4 0 9 6 = 6 9 2 k n 式中：f 一当转斗油缸闭锁，提升臂油缸开始掘起时的负载。 n 一支承销轴传动效率； 提升臂液压缸伸出速度： v = l t l = 6 0 3 4 6 = 0 1 3 l m s 式中：1 一活塞杆的行程， 1 为m ； t t 一设计任务书中规定的伸出时间， t 为s 。 王金：w z i o 一1 0 挖掘装载机液压系统设计 5 确定系统主要参数 确定系统主要参数的目的是为了拟订系统原理图，选择或设计液压元件提供依据。 这些参数主要是系统工作压力、液压执行元件的工作压力和流量、液压缸有效面积等。 确定主要参数的依据是液压执行元件的负载和速度；可供元件的种类、质量和价格。 5 1 确定系统工作压力 挖掘装载机工作负载大，为使机器紧凑、轻便，一般都用高压或中压系统。根据国 内可供元件的条件，确定系统工作压力为1 6 m p a 。 5 2 确定液压缸内径 5 2 1 铲斗液压缸内径 按挖掘工况最大工作负载f 。，= 7 1 k n 计算，内径d 为： d = 4 f ；1 0 1 ( p m ) r l 。 _ d 2p ( p p 。) ( 5 1 ) = 4 4 x 7 1 i 0 3 ( 1 5 0 5 ) 0 9 6 一 ( 0 5 6 d ) 2 0 5 ( 1 5 一o 5 ) ) = 0 0 8m 式中：p 一该液压缸最大工作压力，按已确定的系统工作压力，考虑到管路的损失， 取1 5 m p a ； p r 一回油背压，按一般推荐数据，取0 5 m p a ； t l ，一液压缸机械效率，取0 9 6 ： d 一活塞杆直径，按挖掘和卸载时间要求， 可取速比中= l _ 4 6 ，由此便可得到d = o 5 6 d 。 液压缸内径d = 中8 0 、活塞杆直径d = 巾4 5 、行程s = 4 4 3 。 5 2 2 斗杆液压缸内径 按挖掘工况最大工作负载f 。= 8 9 2 k n 计算，计算过程从略，结果是d = o 0 9 0 m 。 可取速比由= 1 4 6 ，由此便可得到d = o 5 6 d 。 液压缸内径d = 由9 0 、活塞杆直径d = 中5 0 、行程s = 5 8 0 。 5 2 3 动臂液压缸内径 按挖掘工况最大工作负载f 。, , = 9 1 k n 计算，计算过程从略，结果是d = o 0 9 2 m 。 可取速比巾= 2 ，由此便可得到d = o 7 0 7 d 。 大连瑾工大学专攮学霞矮士学侄论文 液箧缸内径d = 审1 0 0 、活塞秆直径d = 审7 0 、行程s = 5 8 0 。 5 2 ，4 转向液压缸内径 按挖掘工况最大工作负载f 。；= 3 9 3 k n 计算，计算过程从略，结果怒o = o 0 6 0 m 。 可取速比垂= l 。8 ，巍她便茸缮到d = o 5 6 d 。 液压缸内径d = 中6 3 、活塞杆直径d = 由4 0 、行程s = 2 4 8 。 + 2 + 5 支懋羹滚压赶瘫经 按挖掘工况最大工作负载f 。；= 1 2 9 k n 计算。根据缸简材料机械性能，可允许闭锁 垂力p = 2 5 黔a 。 d = 4 f ：。( p ) = 4 1 2 9 1 0 3 ( 2 5 “) = 0 0 8 1 m( 5 2 ) 可敬速眈由= 1 3 3 ，由魏馒可得到d = o 5 d 。 液臌钲内径d = 巾9 0 、活塞杼嘉径d = 由4 5 、行程s = 4 8 4 。 5 2 6 转斗液压缸内径 按装载工凝最大工作受载f 。= 8 9 7 k n 计算。诗冀过程扶蝰，结果楚d = o + 0 8 9 8 m 。 可敬速比由= 2 ，由此便可得到d = o 7 0 7 d 。 液滕缸内径d = 电9 0 、堰塞枵直径d = 夺6 3 、行程s = 4 7 4 。 5 2 7 提升臂液压蛊工内径 按装载王凌最大王佟囊载f 。；= 6 9 。2 k n 诗舅。计算遗翟簌喏，结果怒泌0 0 7 9 2 m 。 可取速比m = 1 3 3 ，由此便可得到d = o 5 d 。 渡聪薤内径d = 串8 0 、活塞抒誊径d 。零4 0 、括程s = 6 0 3 1 1 】【1 2 】 l 3 1 。 5 3 液压缸的流量 液压溆的流量应按其伸缩速发计算，w z t o 一1 0 挖掘装载枫各液压缸可只按伸出速度 计算流量即可。 挖螽铲斗液趱缸所需的流量q ： q = d 2 v 4 产3 。1 4 0 ，0 8 2 x 0 ，t 2 6 ( 4 1 ) = 0 6 3 l o 3 s( 5 。3 ) 其它液压缸所需的流鬓计算方法也均相同。绦果得： 动譬缎滚量铲o ，6 0 1 0 。蠢s ； 斗杆赧流量q = o 6 2 l o 。m 3 s ； 支腿觳流量q = o ，6 1 t 0 。= d s ； 王盒：w z i o - i o 挖撼装载机液压系镜设计 转向缸流激q = o 5 9 1 0 ”m 3 s ； 提升臂缸流量q = o 5 2xt 0 “m 3 s ； 辖斗袈滚爨q = o 。5 9 1 0 。瓣s 。 5 4 液压缸的工作压力 ( 1 ) 铲斗液压缸 按铲斗王况最大王终受载。f 7 1 k n ，计算最大王终压力p 黼；： p 。；= 4f h 。d 2 n 。+ ( d 2 d 2 ) p o d 2 ( 5 4 ) = 4 7 t 1 0 0 。9 6 x 0 0 8 2 + ( o 0 8 2 - o 0 4 5 2 ) o s o 。0 8 2 = 1 5 0 4 m p a 。 ( 2 ) 斗杆液压缸 按斗杼工况最大工佟数载f 。：= 8 9 。2 k n 计算最大工捧压力p 眦；： 计算j 妻耩省略，结聚楚p 舾；= 1 4 。9 5 m p a 。 ( 3 ) 动臂液膳缸 按动臂工况最大工作负载f 。；= 9 1 k n 计算最大工作压力p 。： 诗算过稳雀蝰，结暴楚孙f 1 2 8 3 m p a 。 ( 4 ) 支腿液聪缸 按支腿工况最大工作负载f 。= 1 2 9 k n 计算最大工作压力p 。： 计算过獠省赂，结果建娃2 1 5 m p & 。 ( 5 ) 转蠢液聪缸 按转向工况最大工作负载f 。，= 3 9 3 k n 计算最大工作压力p c l l b ，： 计算过獠省略，结果是p 。x - 1 3 4 m p a 。 ( 国转斗滚滋疑 按转斗工况最大工作负载f 。= 8 9 。7 k n 计算最大工作压力p 。： 计算过暇省略，结果魑p 。= 1 4 7 m p a 。 ( 7 ) 提升臀液压缸 按捷齐黉工 凭最大王作受载艮。= 6 9 2 k n 诗算最大王 乍压力p 。： 计算过冁省略，结果照p 。；= 1 4 7 m p a 。 大连耀工大学专业学位硕士学位论文 6 初拟液聪系统原理圈 液压系统原理图是用液压元件职能符号( 无职能符号者用结构示意圈) 表示的系统 工作原理图，窀能清楚地表示出锫元件之间的关浆、渤作原理、操纵和控制方式等。 秘熬液麓系统嚣理图静蔹攒蔑疑器豹技零簧袋。簸满是曩一台掇器褥要浆滚压系统 原理錾不麓漆一戆，可戆困元静镞应条 夸窝设诗髯戆瀵轰与承平不同瑟释，嚣裁爨无藏 熟的优化设计方法。 6 1 挖搋铲斗、动臂、备用装置液压系统 在多圣 l r 移嚣传酶系统中，按液嚣泵对执行元俸瓣供、渡路线，分必搴联、并联、串 并联、笺会滚滚系统。 w z l o l o 挖掘装载机挖掘铲斗、动褚、备用装鬣液压系统所采用的并联系统，是备 执行元件灏路之间互相并联。液压泵排出的压力油以相同的压力同时到达各执行元件的 进口，管路损失小。单泵并联系统的缺点是液压裂推出的压力油在各执行元件回路中的 分配受元件负载大小的影响，致使受载大盼元件可能不动，两负载小的冗件速度加快， 疆逶过节滚羧剿，静调节鼙臻静节浚疆力，蠢熬嶷瑗多魏行元锋瓣复合劝终。工程辊藏 孛，囱弱液辍泵供涵嚣又不簧求嚣嚣寸动终静蔷执行元孛 霞路之阉鬻鬻采用并联方式， 以减少管路系统的阻力损失【1 4 】【1 扪。 挖掘动臀机构有超越负载工况，为使动作平稳，防止因重力作用加速下落，按常规 方法，袋髑肇怒节滚阀黻涮超越受载鹣运动速发。蠲攀向节滚阏的节濂髂罔涮动。 挖掇装载槐的动终零为周期性懿，各枫梅均蠢段闻隙辩溜，因戴液器泵的卸蘅搔 藏是不霹缺少麓。祝构通过换浅润中位使滚嚣象鹣酒麓搂返殛漉籍。 挖掘幼铸、铲斗、备用机构，靠调节本回路三联多路换向阕内的安全阀限压。 w z l o l o 挖掘装载机各机构鼹借助捩向阀的节流作用即可满足调滤要求，因此简单、 可靠。 跟上遮谖这方法辨，还可潺葛发黎撬转速，从瓣改变渡蓬裘蠡垂拱滚滚量，这宴然楚 鬻霜夔蛰瓢渊速方法之一。 铲斗锻a 、b 目增热过载阔，诵定压力2 5 m p a ，防止铲斗缸双离过载。勖臂缸a 口增麴 补油阀，b 阴增加过载阀，调定雁力2 5 m p a 。防止动臀缸下落时过载。 根摄机器工作需要，机构慕用手动换向阀搽纵。挖掘动臀、铲斗、备用装鼹机构共 熙一个三联多瓣换囱阕操级，挖掇动鬻、铲斗共髑一个苹抒搡缀。系统袋焉三位六逶0 凝能多黪捩巍瓣【 t 。 王金：w z l 0 - 1 0 挖掘装载机液压系统设计 本系统压力管路安装一套压力表和压力表开关，方便设备的操作和维护。 挖掘动臂、铲斗、备用装置液压系统原理图如图6 i 所示。 t 9 备用装置 卜0 挖掘动昔缸 川：ix 口 田。 奇 吲 庐 v 1 1 = | l ：1x 已 i审 挖掘铲斗缸 _ e 殂 矗 1 v l j = | | ：1x 已吐 禹 舒 p 图6 1 挖掘动臂、铲斗和备用装置液压系统原理图 f i g 6 1 d i a g r a mo f b o o m ，b u c k e ta n ds t a n d b ys e th y d r a u l i cs y s t e m 6 2 挖掘回转、斗杆装置液压系统 根据机器工作需要，机构采用手动换向阀操纵。挖掘斗杆和回转机构共用一个单杆 双联多路换向阀控制，这样挖掘斗杆和回转机构，可以分别与挖掘动臂和铲斗机构进行 复合动作。 斗杆和回转机构多路阀中位卸荷。机构通过换向阀中位使液压泵的油直接返回油 箱。 挖掘斗杆和回转机构，靠调节本回路多路换向阀内的安全阀限压。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 回转缸a 、b 口增加过载阀，调定压力2 0 m p a ，防止回转缸双向过载。斗杆缸a1 ：3 增加 补油阀，b 口增加过载阀，调定压力2 5 m p a 。防止斗杆缸下落时过载。 本系统压力管路安装一套压力表和压力表开关，方便设备的操作和维护。 系统采用三位六通0 机能多路换向阀。 挖掘回转、斗杆装置液压系统原理图如图6 2 所示。 i ，i - ， p d 2 。 ( 7 2 ) = 2 0 1 0 8 x 0 0 1 6 8 2 x5 0 1 0 6 = o 0 0 3 3 6 m 式中；p 进油管路最大工作压力， p 为m p a ： 0 管路许用应力， o 为m p a 。 按无缝钢管标准，选用由2 5 x 4 无缝管，内径0 0 1 7 m 、臂厚0 0 0 4 。 挖掘斗杆和回转机构回路、挖掘铲斗和动臂机构回路进油管路内径d ： d = 4 q v = 4 4 0 6 6 7 x 1 0 。6h = o 0 1 1 9 m 式中：卜单泵的流量， q 为m 3 s ： v 推荐流速， v 为m s 管路壁厚6 ： 6 p d 2 a = 2 0 1 0 6 x 0 0 1 1 9 2 5 0 1 0 6 = 0 0 0 2 4 m 式中：p 进油管路最大工作压力， p 为m p a ： o 管路许用应力， o 为m p a 。 按无缝钢管标准，选用中1 8 x 3 无缝管，内径0 0 1 2 m 、臂厚0 0 0 3 2 e l i 2 7 1 。 7 5 滤油器的选择 滤油器的主要组成部分有壳体和过滤元件( 一般称滤芯) ，有的滤油器带旁通阀和 堵塞指示或发讯装置。滤芯为纤维滤材折叠式，油液从外向内流径滤芯。当滤芯堵塞， 大连理工大学专业学位硕士学位论文 压差达到预先设定值时堵塞指示器发出信号。若末即时采取维护措施，压差继续增大， 则旁通阀开启，油液以旁路绕过滤芯，以防止滤芯破裂。 w z l o 一1 0 挖掘装载机采用吸、回油双重过滤方式。吸油滤油器压力损失要低，以免 吸油困难，滤油精度可以低一些，选用： w u 一2 5 0 8 0 j 滤油器，其额定流量2 5 0 l m i n 、压力损失0 0 1 m p a 、滤油精度8 0um 。 回油滤油器要求滤油精度高，压力损失可以大一些，选用： r f 一2 4 0 o i o l y ( 直流1 2 伏) 滤油器，其额定流量2 5 0 l m i n 、压力损失0 3 5 m p a 。 可满足系统要求。 7 6 油箱的设计 油箱在液压系统中的主要功能是： 贮存供系统工作循环所需的油量； 散发系统工作过程中产生的一部分热量； 促进油液中的空气分离及消除泡沫： 为系统提供元件的安装位置。 在一些液压技术较发达的国家，已有一些厂商对油箱进行专业化生产，形成一些系 列化产品，或者由用户提出技术要求，油箱专业生产厂在自己系列化产品中略加修改， 完善后提供给用户，这可以使油箱产品具有较高的设计水平和制造质量，较低的成本及 很短的制造周期。油箱附件如下所示： 油箱放油口用外六角螺塞，规格：螺塞m 2 2 x i 5 ( 按j b l o o o 一7 7 ) 。 数量：1 件， 生产厂：温洲黎明液压机电厂。 油箱放油口用组合密封垫圈，规格：垫圈2 4j b 9 8 2 7 7 。 数量：1 件， 生产厂：温洲黎明液压机电厂。 油箱清洗口用清洗盖及配套法兰，规格：y g 一4 0 0 f 。 数量：l 件， 生产厂：温洲黎明液压机电厂。 油箱用清洁盖，规格：f c f 一1 6 。 数量：1 件， 生产厂：温洲黎明液压机电厂。 王金：w z i o 1 0 挖掘装载机液压系统设计 油箱的容量也可根据液压系统的发热与散热关系的计算以及对油箱允许的温升按 照有关资料来确定。 按推荐方法计算，以后验算其散热能力。 w z l o - l o 挖掘装载机流量为8 0 l m i n ，有效容积v 为： v = 2 5 q = 2 0 0l ( 7 3 ) 液压油箱如图7 8 所示。 茎堕望三奎主主些堂垡堡主丝笙奎 图7 ，8 液压油箱图 f i g 7 8d i a g r a mo f h y d r a u l i co i lb o x 王金：w z i o 一1 0 挖掘装载机液压系统设计 7 7 液压油选择 在液压传动中，液压油除了作为能量传递的工作介质外，还兼有润滑和冷却的作用。 根据双联齿轮泵和多路阀对工作介质的要求，选择： l h m 4 6 抗磨液压油。 7 8 压力表开关的选择 为了防止压力冲击损坏压力表，压力表需要通过压力表开关与系统连接。当需要观 察压力值时使压力表与系统连通，当不需要时使压力表与系统隔开。 选用单点手动截止式压力表开关，型号： k f l 8 1 4 e 。 它是小型的截止阀或节流阀，用来切断压力表和油路的连接或调节开口度大小。它 是有阻尼作用可减轻压力表急剧跳动，防止损坏，也可当作一般小流量的截止式或节流 阀使用。压力表开关有直接和间接连接二种，前者是压力表和开关直接连接，后者通过 管道相互连接。 7 9 压力表的选择 挖掘装载机工作时，震动大。选用的耐震压力表，型号： y n - 6 0 压力范围o 2 5 m p a 、 公称直径巾6 0 、 连接螺纹m 1 4 x 1 5 ，3 件。 生产厂：无锡雪浪仪表厂。 7 1 0 液压软管的选择 液压软管通常用于两个有相对运动的部件之间的连接，或经常需要装卸的部件之间 的连接。软管本身还起吸振和降噪声的作用。 液压软管如表7 1 所示。 大连璐工夫擎专韭学位联士学位论文 表7 1 液压软管 t a b 7 ，1h y d r a u l i ct u b e 序号 名称型号数最位置备注 a 型扣压式蔽营 1 3i 国o o转斗液压缸 18 + 2沈阳檬四 总成 j b l 8 8 s 一7 7 铲斗液压缸 a 型 0 莲鼗骏管 1 3i l s 0 0 2 4 挺拜瞽液莲缸淀阳橡透 总成j b l 8 8 5 7 7 a 型扣压式胶管 1 3 i l9 0 。x9 0 。一1 1 0 0 3 2 铲萼液压敬沈船橡四 总戏糟 1 8 8 5 7 7 a 型扣压式胶管1 3 i i 一1 1 0 0 4 2 斗杆液压缸沈阳橡四 总成 m 1 8 8 5 7 7 a 型耘压式胶管 1 3 9 0 。9 0 4 5 2 动臂液压缸沈阳橡四 总成 1 0 0 0j b l 8 8 5 _ 7 7 a 墼压戏菠警 1 3 l l 喝0 0 6 4 鼐转液基敷泷鞠橡嚣 总成 j b l8 8 5 7 7 a 型扣压斌胶管1 3 1 1 9 0 。9 0 。一 7 4 支隧渡压妊沈鞲檬珏 总戏6 0 0 强i 8 8 5 7 7 7 11 连接件的选择 连接伟的 乍翔是用它稍使警路与元件、都停或管路之闻相甄接通。它主要脊各类磺 管接头、软管接头和法兰等等。标准液朦管接头如表7 2 所示。 三全：麓丝! ! ：! ! 楚塑茎斐墼鎏堡墨篡望鲨 装7 ，2 簧接头袭 t a b 7 2t 1 1 b gt i e - i n 穿 名称 型号 鼗量莅霉备注 号 焊接戎端童遵管接 1 8 ，m 2 2 x l5 ll + l + 1 支髓蒋p 、t 、p i 浊墨 卷牮 交 3 8 9 6 5 寸7 簿竣彗：端妻逶替接 l 蘸，氛2 2 x l ，s 2l + + l 斗耔、露转运p 、t 、p i 油搿 永肇 头 m 钙e 7 7 焊接斌端宜通管接 l 瞌灯2 2 x l5铲斗、动臂、备用阉p 、t