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机械毕业设计289WY1.5液压挖掘机设计及工作装置参数优化.doc
机械毕业设计289WY1.5液压挖掘机设计及工作装置参数优化
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机械毕业设计289WY1.5液压挖掘机设计及工作装置参数优化,机械毕业设计论文
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1 摘 要 由于我国目前正处于全面开展基础设施建设阶段，沿海地区正趋于基础建设逐步完善阶段，小挖应用的市场环境日益扩展并呈现可以预见的强劲后市，此时对小挖进行一些理论联系实际的研究显然具有重要的现实意义和长远的指导意义。小挖的主要适应场合为：公路养护、园林绿化、小区建设、市政工程及农田建设等。其机动能力强、体积小，适合于各种土方量分散、作业范围狭窄的工况。 国外小挖目前的发展动向主要体现在：以一机多能为目标的多功能化；以提高操作性能为目标的智能化；以节能为目标的功率模式控制；以动态设计分析为基础的可靠性设计 ；以人为本的驾驶室设计；基于微电子技术的自动监控系统的发展。国内小挖目前整体技术水平处于国际二十世纪八十年代末九十年代初水平，与国外先进技术的差距主要体现在整机匹配、微操作性能、维修性、可靠性及外观质量上，而优势仍主要建立在价格优势和服务优势上。国外小挖目前水平可以称之为渐趋完美、渐入佳境，其功能的可靠性，操作的流畅性和舒适性不必详述，即使其驾驶室内的美观与质感也几可与国产轿车蓖美。 关键词： 小型液压挖掘机； 反铲工作装置；优化设计；工程机械； WY1.5 液压挖掘机。nts英文摘要 2 Abstract At present, basic establishment is carrying on all-around in our country, so the market of mini-excavator is expending and the demand is growing very fast.Therefore the theory research relating to practice has important operation significance and long-term direction significance. Mini-excavators are mainly used in the following occasions: highway maintenance, park and garden forestation, subzone construction, city planning and agricultural built, etc. And it has strong mobile performance and small dimensions, which make it met the case having dispersive earthwork and narrow working space. The overseas mini-excavators are developing towards perfect appearance, high reliability, and convenience and comfortable in operating. Now the homemade mini-excavators are developing towards multifunction, intelligence, energy saving, high reliability, humanized design and automatic supervisory control. There are still many differences between the homemade mini-excavators and the overseas, which are mainly incarnated as complete machine matching, microoperation performance, maintainability, and reliability and appearance quality. The homemade product has advantages in price and service. Key words： minitype multifunction hydraulic excavator； Back -shovel device； Optimization design； engineering machine； WY1.5Hydraulic Excavator。nts 3 目 录 摘 要 - 1 Abstract - 2 目 录 - 3 第一章 绪 论 - 1 1.1 本论文 的提出及意义 - 1 1.2 本 论文 所涉及的内容国内 (外 )研究现状综述 - 2 1.3 本 论文 有待解决的主要关键问题 - 4 1.4 对 论文 要求及预期目标的可行性分析 - 6 1.5 本章小结 - 7 第二章 WY1.5 液压挖掘机的总体设计 - 8 2.1 液压挖掘机概述 - 8 2.1.1 液压挖掘机 - 8 2.1.2 单斗液压挖掘机的基本组成和工作原理 - 9 2.2 液压挖掘机基本参数以及选择 - 11 2.2.1 液压挖掘机基本参数 - 11 2.2.2 主要参数的选择 - 13 2.2.3 主参数的计算 - 14 2.3 整机及各部件的技术特性的比拟 - 16 2.4 液压挖掘机主要系统 - 18 2.4.1 动力系统 - 18 2.4.2 机械系统 - 19 2.4.3 液压系统 - 19 2.4.4 控制系统 - 20 2.5 驾驶室的设计 - 20 2.6 整机的稳定性 - 21 2.7 本章小结 - 22 第三章 工作装置 - 23 3.1 反铲装置 - 23 3.2 反铲装置的结构方案 - 23 3.3 典型零部件的设计 - 32 nts目 录 4 3.3.1 销轴的设计 - 32 3.3.2 摇臂的设计 - 32 3.4 本章小结 - 33 第四章 工作装置的优化分析 - 34 4.1 Matlab 概况 - 34 4.1.1 Matlab 的构成 - 34 4.1.2 Matlab 的特点 - 35 4.2 斗杆油缸铰点的优化 - 36 4.2.1 斗杆挖掘力的分析 - 36 4.1.2 动臂和斗杆铰点的优化 - 41 4.3 整机性能要求对反铲机构优化的影响 - 42 4.4 本章小结 - 43 第五章 典型零部件的工艺性 - 44 5.1 焊接件的加工工艺 - 44 5.2 套筒的加工工艺 - 45 5.3 本章小结 - 46 第六章 总结与展望 - 47 6.1 全文总结 - 47 6.2 展望未来 - 47 致 谢 - 49 参 考 文 献 - 50 附 件 - 52 nts吉林大学本科毕业设计说明书 1 第一章 绪 论 1.1 本 论文 的提出及意义 首先认识到小型液压挖掘机不是大中型液压挖掘机的简单缩小。随着国民经济的不断发展，应用机械化施工技术变得越来越重要，促进了现代 工程建设机械的蓬勃发展。随着城市建设中高楼密度的增大、交通流量的递增、人流的频繁及环境污染日益严重等因素的影响。使用大、中型施工机械必然受到很多的限制，而目前国内的建筑及市政工程，特别是在小范围施工现场，除了用人海战术，就是依靠笨重陈旧的大、中型施工机械配合完成作业，其结果经常导致封锁路段或局部区域，并产生严重噪音，给居民生活和城市交通管理带来严重影响，同时也增加了机械使用费。 1970 年以后小型液压挖掘机 (一般指整机质量在 8t 以下的液压挖掘机 )得到了迅速发展，技术上日益成熟 .。来完善国内外小型液压挖掘机工作 装置以适应小空间施工的建设要求。工作装置是液压挖掘机的三大组成部分之一，它的主要任务是完成挖掘、提升、卸载和收斗等动作。工作装置设计是否合理，直接关系到挖掘机的作业范围、挖掘力和生产率等。 我国已加人 WTO，对于小型液压挖掘机行业及其配套件行业来说，应积极寻找国内外市场适台自身发展的空间。国外的小型液压挖掘机价格水平较高。对于生产有一定技术含量，并具有一定生产规模和生产成本较低的小型液压挖掘机企业，必须优先研制性能可靠、造型美观、产品精良的小型液压挖掘机，积极参与竞争，走向国际市场。小型液压挖掘机的应用前景 是广阔的，国内应就如何提高其质量水平增强国内的配套能力，提高认识程度等方面进行探讨与实践，以促进其发展。而工作装置的参数优化是提高小型液压挖掘机质量的重要标准之一。 nts第一章 绪 论 2 1.2 本 论文 所涉及的内容国内 (外 )研究现状综述 国内在 80 年代初便开发微型挖掘机，主要以上海建筑机械总厂，贵阳矿山机械总厂为主，但都没有形成规模。直到 1989 年，广西玉林柴油机厂引进法国 PEL JOB 的样机开发出 WY1.3， 1993 年引进日本 AIRMAN开发出 WY2.5、 WY3.5挖掘机，基本形成了系列化、规模化的生产 。 随着城市基础设施建设的加 速和劳动力价格的上涨，今年来国内小型挖掘机发展迅速， 2007 年我国挖掘机销量预计将达 6.7 万台，其中 1 6 吨小挖的年销量预计将达 2.2 万台，与 2006 年相比增幅将达 55% 60%。 因为在广大的农村，使用很方便，转移也很方便，并且运输便宜，用手扶拖拉机便可运输。广泛用在砖瓦厂，农场、市政建设、公路建设等。 从全球范围看，小型挖掘机产业已经处于市场成熟期，需求量稳定并呈现缓慢上升趋势。随着中国、印度等发展中国家经济的快速发展，工程机械市场也日趋好转。世界知名工程机械厂商为了降低制造成本，增强市场竞争力 ，逐渐将生产制造环节转移到这些生产成本较低的国家，实现当地生产、当地销售，并开始进入全球市场的供应体系。从国内市场看，我国小型挖掘机产业仍然处于市场导入和发展初级阶段，需求正在持续快速增长。目前小型挖掘机产销量仅占我国全部挖掘机销售量的 20%，预计 5 年后这个数字将达到 40%。 目前，国际知名挖掘机厂商纷纷进入中国市场，如英格索兰、凯斯、 JCB、特雷克斯、卡特彼勒等，这些企业定位于高端和中端市场，在中国市场的销量呈现快速增长势头。部分中国工程机械企业也正以小型挖掘机为突破口，进军挖掘机产业。据不完全统计，目 前国内涉足小型挖掘机生产的企业多达 60 余家，并且不断有新的企业介入这一领域。但是，国内众多的小型挖掘机制造企业普遍存在机制、资金、人才、管理等综合实力不足的问题，难以形成核心竞争力和规模化发nts吉林大学本科毕业设计说明书 3 展。而且小型液压挖掘机的技术壁垒较高、设备投资较大、生产专业性强，产业准入门槛比较高。 在欧洲 ,所有公司推出的挖掘装载机的挖掘装置均采用侧移式，包括动力侧移和非动力侧移两种，动力侧移主要是采用液压油缸。典型机型是凯斯展出的最新的 R系列挖掘装载机，包括 580 SUPER R 、590SUPER R 和 695 SUPER R 。与 M 系列比较主要有很多区别： (1) 采用新的驾驶室，驾驶室空间更大，视野更好。 (2) 增加了发动机的功率和扭矩，提高了工作效率。 (3) 采用新的负载敏感 /流量分流技术。(4) 挖掘工作装置和装载工作装置机构进一步优化，提高了挖掘和装载的性能。挖掘动臂从铸件改为焊接箱型结构。 (5) 挖掘操纵可选择先导操纵，变速箱有同步换挡和动力换挡两种选择。沃尔沃公司推出了紧凑型概念的挖掘机。紧凑型挖掘机主要是采用静液压传动，整个车身体积很小，车长变短，而且挖掘机尾部设计成圆弧形状，类似于无尾回转小挖的尾部形状，使之 更能满足在狭窄场地作业的用户需要。这也是今后小型挖掘机外观设计的一个方向。 创新是可持续发展的源泉 ,虽然新产品不一定就是创新 ,但至少融入了一些新理念 ,包括新产品、新工艺和新方法等 ,这些新理念不同程度的推进了小型挖掘机的发展 ,使得加工简单、焊缝减少、强度增加、性能完善、成本降低、维护方便、外形更加美观。近几年出现了一些特殊构造的 ,有特色的产品和多功能的产品。如挖掘机的工作装置的动臂、斗杆和铲斗三元件构成的通用型产品相对较少 ,由大臂、中臂、斗杆和快速作业装置四元件构成的产品较多 ,这体现了各厂家市场差异化的产品发 展战略。也体现了各自的技术实力和水平 , 国内企业及市场在这方面有很大的差距。 当液压挖掘机配置不同的作业装置时 ,可以用来吊 、 夹 、 推 、 刮 、装 、 挖 、 铁削 、 拆除 、 清除 、 压实等作业 ,大部分都采用快速装置 ,驾nts第一章 绪 论 4 驶员在驾驶室里就可以完成作业装置的更换。工作装置中 ,动臂 、 斗杆结构变换多样 ,也扩展了主机的使用功能。这一结构主要表现在动臂、斗杆的多元件和伸缩臂。这一结构上的较大变化在国内产品上几乎没有。面对国内市场和国际市场的要求 ,在产品的研发和生产中 ,国内液压挖掘机制造商应认真分析市场情况及自身的优势和劣势 ,认真分析与国外产 品技术上的差距 ,做好产品的技术性能定位 ,加快产品的结构的调整 ,把液压挖掘机产品由标准通用型向多功能 ,系列化方向发展 ,提高产品的市场使用性。 在生产之初， 我国对微型挖掘机只能 利用周边的 大型 生产厂家 和配套生产企业进行 组装。有些零部件必须是进口的，如主泵、阀类、行走马达、回转马达、油管等。如考虑到出口，发动机必须是进口件等。目前国际上的小型挖掘机的零部件已经非常成熟，系统的设计、选型及采购也非常方便。 所以要结合我国的国情来研究设计出更优异的微型挖掘机 ,并且对工作装置参数优化，让它迅速的运用到生产实际当中去 。 1.3 本 论文 有待解决的主要关键问题 由于小型液压挖掘机具有体积小、重量轻、结构紧凑、灵活高效等显著特点 ,很适合小规模的土方施工项目。在狭小场地，障碍物密集的工地施工时 ,它更是首先选用的机种。公路、街道等的维护，使用它来施工，不需要封闭施工场地的交通；城市给排水、电信、化工等管道辅设；农田水利、园林等的建设、维护，都很适合用其进行施工。一台整机质量 3.5t，斗容为 0.1m3的筑路小型液压挖掘机。其每天挖掘的土方量相当于 30 个劳动力的工作量，直接或间接经济效益显著。 因 WY1.5 液压挖掘机 主要件采用国产液压件 、 回 转支撑、油缸、底盘部分件等为 国产 ，成本较低，故先进性、可靠性存在一定的问题。nts吉林大学本科毕业设计说明书 5 所以 采用主泵、主阀、行走马达 等 进口件 的进行合理安装调试，在对微型挖掘机的底盘、平台、工作装置、动力系统、液压系统等基础上进行美化设计及其对工作装置参数优化。主要需解决的问题有： 一提高产品的可靠性和外观造型：国外的产品平均无故障工作时间普遍达到或超过 600h，而国内仅有 200h，甚至更低。外观造型也远远落后于国外同类产品水平。制约其发展的因素很多，主要有： （ 1）技术上对该产品的研究还相当欠缺，甚至于空白。对其的认识程度较低。一方 面有技术、有实力的国内挖掘机生产厂几乎无一涉足该领域，而国外的情况正好相反。另一方面。对顾客而言，购买这种产品一次性投资较大，因此对其的接受自然要有个过程。 （ 2）国内劳动力价格相对较低。包括市政、建筑、道路等的维护在内的小规模工程。大部分还是使用人力施工。在工业发达国家或地区则相反，这些工程的施工，机械费用约占 75 ，人工费及其它费用占 25 ；在国内，机械费用约占 l5，人工费及其它费用占85 。 （ 3）国内配套是最关键的因素。目前，国内配套水平及能力还很低，液压系统的泵、阀、马达等无一例外要依赖进 口；国内生产的发动机，适用于其的品种、规格廖廖无几，而且，可靠性差，大部分还得靠进口，特别是出口产品。这无疑大大提高了整机的制造成本。这一部分的成本约占整机制造成本的 40% 45，给该产品在国内的生产推广带来极大的困难。 二工作装置的优化： （ 1） 优化动臂设计，在参照 WY1.5 的基础上，动臂的弯度可以考虑控制在 一定范围之内 。适当减小动臂长度，在保持卸载高度，卸载距离的同时，有效地加大挖掘深度。同时保证能挖掘推土铲前面的土壤，提高发生陷机时的自救性能 能力 。 nts第一章 绪 论 6 （ 2） 保持斗杆油缸铰点与斗杆根铰的位置，动臂根 铰与动臂油缸活塞杆铰点的位置相对保持不变。改动臂根铰，前叉为同 NT80/60的焊接铸钢件的设计，加强强度与可靠性，改善工艺性。 （ 3） 斗杆设计保持 WY1.5不变，加强根铰部分的设计。 （ 4） 采用南特生产的 PC60/55 型焊接斗齿；注意在加强卸载性的情况下，增加耳板与主梁和斗底的强度 ， 注意齿唇板的设计，增加铲斗的耐用性。 1.4 对 论文 要求及预期目标的可行性分析 现代液压挖掘机的设计制造技术在小型液压挖掘机研制上得到了很好的发挥，机电仪液一体化、工业造型技术得到了广泛的应用 , 为了达到节能和提高作业效率， 5 8t 级的小型液压挖掘机可装备计算机控制的节能禳压系统，它传感发动机的转速变化，利用微机来控制液压泵的排量，使发动机的转速回复到设定点，从而使发动机的转矩和液压泵的吸收转矩达到最佳的配合，有效地利用发动机的输出功率减少液压系统的液压动力损失，达到节约燃料消耗的目的。小型液压挖掘机采用全液压传动，操作简便、灵活，操纵杆操纵力不大于 40N。多路换向阀卧置于平台内，驾驶室下，为方便使用维修，驾驶室 (司机棚 )町前翻转 3O。 (大多数机型 )或侧翻 (玉柴机器 )；整机配重下置，不需卸下配重块，打开发动机罩就可以对发动机进行 一般的维修。从以上就可以看出 WY1.5小型挖掘机在现在的运用中情况来开发设计研究是有价值的。 如今国外对微型挖掘机的研究已经相当的成熟，本 论文 的主要的侧重点放在了工作装置参数的优化上，通过建立液压挖掘机的工作装置的数学模型对优化设计前后参数进行综合分析和比较，来研究优化后的工作装置的力学性能，斗杆缸平均挖掘力，铲斗缸平均挖掘力较优化前的改善程度。使产品设计在具体的工作中有较高的使用价值。 nts吉林大学本科毕业设计说明书 7 1.5 本章小结 本章讨论了 论文 的研究意义，分析了国内外研究现状，确定 论文主要的研究内容和研究方法。nts第二章 WY1.5 液压挖掘机总体设计 8 第二章 WY1.5 液压挖掘机的总体设计 2.1 液压挖掘机概述 2.1.1 液压挖掘机 液压挖掘机是在机械传动挖掘机的基础上发展起来的一种周期作业的土方机械。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：能无级调速且调速范围大，最高速度和最低速度之比可达 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。由于液压挖掘机在构造和性 能上又有较多的优越性，近年来发展迅速，在中小型单斗挖掘机中，已取代了机械传动单斗挖掘机，成为工程机械的主要机种。外观 图形如图 1所示。 图 2.1 nts吉林大学本科毕业设计说明书 9 2.1.2 单斗液压挖掘机的基本组成和工作原理 为了实现挖掘机的各项功能，液压挖掘机需要两个基本组成部分，即机体（或称主机）和工作装置。机体是完成挖掘机基本动作并作为驱动和操纵挖掘机进行工作的基础，可以是履带牵引车辆或轮式牵引车辆。可细分为行走装置、回转装置、液压系统、气压系统、电气系统和动力装 置。其中动力装置、操纵机构、回转机构和辅助设备均在可回转的平台上，总称上车部分，它与行走机构（又称下车部分）用回转支承相连，平台可以围绕中央回转轴作 360的全回转。工作装置根据工作性质的不同，可配备反铲、正铲、装载、起重等装置，分别完成挖掘、装载、抓取、起重、钻孔、打桩、破碎、修坡、清沟等工作。 单斗液压挖掘机是以一个铲斗进行挖掘作业的机械，它由工作装置、上部转台和行走装置三大部分组成。反铲装置主要用于挖掘停机面以下的土壤。斗容量小于 1.6m3的中小型液压挖掘机通常选用反铲装置，它分为整体臂式和组合臂式。 其中长期作业条件相似的挖掘机反铲装置大多采用整体鹅颈式动臂结构。采用这种动臂有利于加大挖掘深度，且结构简单、价格低廉。刚度相同时，其重量比组合式动臂轻，是目前应用最广泛的挖掘机工作装置结构形式。动臂反铲挖掘机工作装置主要由动臂、动臂油缸、斗杆、斗杆油缸、铲斗、铲斗油缸、摇臂连杆、销轴等组成。装置各运动部件之间全部采用销轴铰接，以动臂油缸来支撑和改变动臂的倾角，通过动臂油缸的伸缩可使动臂绕下铰接点转动实现动臂的升降。斗杆铰接于动臂的上端，由斗杆油缸控制斗杆与动臂的相对角度。当斗杆油缸伸缩时，斗杆可绕动臂上铰点 转动，铲斗与斗杆前端铰接，并通过铲斗油缸伸缩使铲斗转动。为增大铲斗的转角，通常采用摇臂连杆机构来和铲斗联结，总体结构示意图见图 2.2。 nts第二章 WY1.5 液压挖掘机总体设计 10 液压挖掘机的回转、行走和工作装置的动作都由液压传动系统实现，原动机驱动双联液压泵，把压力油分别送到两组多路换向阀、通过司机的操纵，将压力油单独或同时送往液压执行元件（液压马达和 2.2 液压挖掘机总体结构图 液压油缸）驱动执行机构工作。其工作循环过程如下：首先液压挖掘机驱动行走马达和配套土方运输车辆一起进入作业面，运输 车辆倒车、调整，停靠在挖掘机的侧方或后方。挖掘机司机扳动操纵手柄，使回转马达控制阀接通，于是回转马达转动并带动上部平台回转，使工作装置转向挖掘地点，在执行上述过程的同时操纵动臂油缸换向阀，使动臂油缸上腔进油，将动臂下降，直至铲斗接触地面，然后司机操纵斗杆油缸和铲斗油缸的换向阀，使两者的大腔进油，配合动作以加快作业进度，进行复合动作的挖掘和装载：铲斗装满后将斗杆油缸和铲斗油缸的操纵手柄扳回中位，使铲斗和斗杆油缸闭锁，再操纵动臂油缸换向阀，使动臂油缸的下腔进油，将动臂提升，举起装满土的铲斗离开工作面，随即扳动平 台回转换向阀手柄，使上部平台回转，nts吉林大学本科毕业设计说明书 11 带动铲斗转至运输车辆上方，再操纵斗杆油缸使铲斗高度稍降一些，并在适当的高度操纵铲斗油缸使铲斗卸土。土方卸完后，使平台反转并降低动臂，直到铲斗回到作业点上方，以便进行下一工作循环。实际挖掘工作中，由于土质情况、挖掘面作业条件以及挖掘机液压系统等的不同，反铲装置三种液压缸在挖掘循环中的动作配合可以是多种多样的，但也受到一定的限制 (如能否复合动作等 )，上述仅为一般的工作过程。 总之，液压挖掘机采用三组液压缸使铲斗实现有限的平面运动，加上液压马达驱动回转运动，使铲斗运动扩大到有限的 空间，再通过行走液压马达驱动行走 (移位 )，使挖掘空间可沿水平方向得到间歇地扩大 (即坐标中心可水平移位 )，从而可以满足挖掘作业的要求。由于挖掘作业要求的提高和多样化，工作装置的结构和驱动方式也在发展中。 2.2 液压挖掘机基本参数以及选择 2.2.1 液压挖掘机基本参数 液压挖掘机基本参数是标示和衡量挖掘机性能的重要指标，主要包括： 整机质量：指整机处于工作状态下的质量。 标准斗容量：指挖掘级或密度为 1800kg m3 的土壤时，代表该挖掘机登记的一种铲斗堆积容量。 发动机功率：指发动机的额定功率。 液压系统 形式：主要指液压挖掘机选用的工作油泵形式，分定量、变量两种。 液压系统压力：指主油路安全阀的溢流压力。 爬坡能力：挖掘机以最大油门进行爬坡，直至发动机最大功率输出或挖掘机出现滑移为止，折算出最大的爬坡角度或百分比。 nts第二章 WY1.5 液压挖掘机总体设计 12 接地比压：指挖掘机重量与履带接地面积之比，或轮式挖掘机的轮荷与接地面积之比。 作业循环时间：指挖掘机按一定的回转角度完成整个工作循环所需的时间。 最大挖掘高度：指工作装置处于最大举升高度时，铲斗齿尖到停机地面的距离。 最大挖掘半径：在挖掘机纵向中心平面上铲斗齿尖离机器回转中心的最大距离。 停机面 最大挖掘半径：指在停机面上，从回转中心到铲斗斗齿尖端的最远距离。 停机面最小挖掘半径：指在停机面上，从回转中心到工作装置铲斗斗齿尖端的最近距离。 最大卸载高度时的半径：指当动臂斗杆处于最高位置时，从回转中心到工作装置铲斗斗齿尖所通过的轨迹最低点的水平距离。 最大挖掘高度时的半径：指当工作装置处于最大挖掘高度时，回转中心到斗齿尖的水平距离。 最大挖掘半径时的高度：指斗杆油缸全收处于最大挖掘半径时，铲斗斗尖到停机面的距离。 最大挖掘深度：指动臂处在最低位置，且斗齿尖，铲斗与斗杆铰点，斗杆与动臂铰点三点在同一条垂 直停机面的直线上，斗齿尖与停机面的最大距离。 最大挖掘深度时的半径：指处于最大挖掘深度状态时，铲斗斗尖到回转中心线的水平距离。 最大卸载高度：指动臂、斗杆处于最大举升高度，翻转卸土，斗齿尖处在最低位置时，斗齿尖到停机面的距离。 最大挖掘力：按照液压系统工作压力工作的铲斗油缸（或斗杆油nts吉林大学本科毕业设计说明书 13 缸）所能发挥的最大斗齿切向挖掘力，对于反铲工作装置，有铲斗最大挖掘力和斗杆最大挖掘力之分。 2.2.2 主要参数的选择 选择确定液压挖掘机主要参数的基本依据是： 1设计任务书所规定的铲斗容量、用途和作业要求、工作条件等等； 2 有关国内外同类型、同等级液压挖掘机的技术资机料，国家以及企业的系列标准等； 3理论分析或经验计算； 4使用单位的要求和制造厂的生产条件等。 主要参数的选择确定是液压挖掘机总体方案设计中重要的环节，它与挖掘机整体和各主要机构的结构型式有密切关系，例如工作装置尺寸往往必须在选定工作裳置结构型式和布置方案后才能确定，而工作装置酌结构方案选择又必须满足工作尺寸的要求，因此结构方案的选择与主要参数酌确定常常需要交叉反复进行、并通过方案比较后再确定。 在确定主要参数时，必须正确处理先进性、可靠性、经济性之间的关系， 正确处理相互制约的有关参数间的关系，例如过分地减轻机重，将影响机械挖掘力的发挥并导致有效工作尺寸的减小，甚至影响机械的强度和刚度。反之，则必然导致机械过于笨重，经济性很差。因此要实事求是地分析和满足对各项性能指标的要求，盲目地提高或削弱共些参数都将带来不良的结果，因为挖掘机是个合机的整体，其性能的优劣不仅与各部件性能有关、更重要的是决定于各部件结构特性的协调匹配。 合理的主要参数应该符合以下条件： 1满足实际使用要求 实用性； nts第二章 WY1.5 液压挖掘机总体设计 14 2.适合于生产厂的制造条件 可能性； 3充分利用发动机功率一 经济性； 4与国内外同类型产品相比有较先进的技术经济指标和可靠的工作性能 先进性。 液压挖掘机参数的确定方法： 影响液压挖掘机参数的因素很多，各参数之间又彼此影响制约，关系复杂。然而具有先进性能和技术经济指标的现代化液压挖掘机其总体参数间存在着一定的内在联系的规率性。最优化而简便的参数确定方法尚在研究之中。目前可利用电子计算机进行参数选择过程中的多种方案比较，从而能较快地得到较理想的参数值。 对于通用典型的挖掘机可用以下方法确定参数： 1比拟法 (成称类比法 )：即通过同类型机械的比拟 (类比 )得出参数值。 2经验 公式计算法 (或称查表法 )；即按概率统计归纳得到的经验公式进行概略的计算，得出参数值； 3按标准选定法；即按照国家颁布的液压挖掘机型式与基本参数系列标准规定的数值范围，结合拟采用的结构特点选定参数值； 4理论分析计算法：即按拟定的结构特点，在理论分析与试验数据的基础上进行分析计算，得出参数值。 按以上方法（由以前三种方法 ） 得出的参数值不可能是完全确切合适的，必须在设汁过程中按结构方案、强度以及挖掘机的特殊要求进行方案比较加以修正确定。实际工作中还往往综合使用以上方法，如采用类比法或经验计算法后与标准进行比 较，有的参数再通过理论分析进行核算来选定。 2.2.3 主参数的计算 在设计挖掘机时，其工作参数的确定，通常是根据设计任务书的nts吉林大学本科毕业设计说明书 15 总要求、国内外同类型机械的对比分析，利用一些经验公式初步选定，然后再按照具体的受力状况，进行必要的验算。 由已知条件知：整机重为 1.5t。则由经验公式： 3G = 1 . 2 2 5 q 0 . 0 5 m 得 q= 发动机功率： N = K n G = K n t G + K n d G = 3 . 8 + 5 1 . 5 = 1 3 . 2 K W 回转机构： 最佳转矩： 4 / 3 4 / 3M = 1 4 0 G = 1 4 0 1 . 5 = 2 4 0 K g / m i n 最佳转速： 1 / 6 1 / 6 121 2 1 . 5 1 3 . 8 / m i n9 0 9 0n K n G r 。 。 。0。 最佳回转时间： 1 / 6 1 / 6 124 . 3 1 . 5 5 . 39 0 9 0ntt K G s 。 。 。0 行走机构： 最大牵引力：m a x 0 . 6Tg G 1 0 0 0 = 8 . 8 2 K N最大行走速度：m a x 1 . 5 3 . 5V （ 用 于 履 带 式 ）取m ax 2/V km h履带接地比压： 1 . 5 9 . 8 2 5 . 72 2 2 5 0 1 1 4 0GgP K P abl 最大挖掘力工作周期：理论上1 5 . 3 7 . 50 . 7 0 . 7ntts技术上 1 7 . 5 0 . 7 5 . 2 51 . 0kt t 生产率： 理论上3113 6 0 0 3 6 0 0 0 . 0 5 2 4 /7 . 5qE m ht 技术上32 3600 3 6 0 0 0 . 0 5 1 . 3 5 3 8 . 6 /5 . 2 5 1 . 2HpqKE m htK 实际上 332 3 8 . 6 0 . 9 3 4 . 7 /uE E E m h 机体尺寸：底架轴距 33 . 0 3 . 0 0 . 3 6 8 1 . 1 0 4A q m nts第二章 WY1.5 液压挖掘机总体设计 16 轨距： 32 . 4 2 . 4 0 . 3 6 8 0 . 9 2 7A q m 离地间隙： 0 . 3 5 0 . 7h m m （ 履 带 ） 取 h=0.528m 转台宽度： 2 . 8 0 . 3 8 6 1 . 1 7Cm 3（ 2 2 . 8 ） q 尾部回转半径： 3 . 2 0 . 3 8 6 1 . 2 3 5rm 3（ 2 . 5 3 . 2 ） q 反铲最大作业尺寸： 最大挖掘半径 9 . 9 0 . 3 8 6 3 8 2 4Rm 3（ 9 1 0 . 5 ） q 最大挖掘深度1 5 . 7 0 . 3 8 6 2 2 0 0Hm 3（ 5 . 5 7 ） q最大挖掘高度 7 . 6 2 0 . 3 8 6 2 9 4 1 3（ 7 1 1 ） q 最大卸载高度2 5 . 2 4 0 . 3 8 6 2 0 2 4 3（ 5 6 . 5 ） q2.3 整机及各部件的技术特性的比拟 1）整机质量 1500kg 2）接地比压 23Kpa 3） 发动机 型号 L375 型 式 三缸直列水冷四冲程涡流室式燃烧室 额定功率 11.8 18 千瓦 额定功率时转速 2200 3000转 /分 最大扭矩 54.2 64.2牛米 最大扭矩时转速 1600 2200转 /分 最低空载稳定转速 650转 /分 行走机构 由液压马达通过减速箱实现每条履带独立驱动 行走速度 2km/h nts吉林大学本科毕业设计说明书 17 最大牵引力 8.8KN 爬坡度 58%（ 30。 ） 由黄油缸和缓冲弹簧进行张紧 4） 回转机构 带有过载阀的液压马达、内齿、四点球式回转支承 回转速度 9r/min 由双作用油缸为动力的动臂偏转机构 5) 液压系统 三联齿轮泵流量 两个齿轮泵（前泵） 2 8L/min 一个齿轮泵（后泵） 3L/min 带有金属滤网的吸油滤清器和过滤精度为 10微米的回油滤清器。 6）电器系统 蓄电池 12V 50Ah 7) 容量 燃油箱 21L 冷却回路 5.5L 散热器 1.6L 发动机机体 3.9L 发动机机油回路 3L 液压回路（管路 +油箱） 47L 液压油箱 30L 行走减速箱 2 0.4L 8）挖掘参数 最大挖掘高度 2944mm 最大卸载高度 2024mm nts第二章 WY1.5 液压挖掘机总体设计 18 最大挖掘深度（履带水平） 2200mm 最大挖掘半径 3824mm 最大高度挖掘半径 2366mm 最大挖掘力（铲斗油缸） 12KN 最大挖掘力（斗杆油缸） 7.5KN 9）油缸 缸径 杆径 行程 全伸长 全缩长 动臂油缸 60 35 360 966 605 斗杆油缸 60 35 375 970 595 铲斗油缸 60 35 280 780 500 偏转油缸 60 35 280 780 500 10）推土装置参数 最大深度 154mm 最大高度 462mm 离去角 32。 11) 铲斗容量 0.05m3 2.4 液压挖掘机主要系统 液压挖掘机主要系统由动力系统、机械系统、液压系统、控制系统组成。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。下面对液压挖掘机的主要系统做简单的介绍。 2.4.1 动力系统 本设计的 WY1.5液压 挖掘机选用 匹配的 YANMAR3TNV70-SSU 发动机，符合最新的 EC(欧共体 )和 EPA(美国环保署 )二级排放标准。理想的功率储备系数， 具有良好的动力性和可靠性。 挖掘机工作的主要特点是环境温度变化大，灰尘污物较多，负荷nts吉林大学本科毕业设计说明书 19 变化大，经常倾斜工作，维护条件
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