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履带式挖掘机液压系统优化设计【7张图/15900字】【优秀机械毕业设计论文】

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A1-液压系统原理图串联.dwg

A1-液压系统原理图并联.dwg

A1-液压系统装配图.dwg

A1-液压缸装配图.dwg

A4-活塞杆.dwg

A4-缸底.dwg

A4-缸盖.dwg

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关键词：: 履带式挖掘机液压系统优化设计优秀优良机械毕业设计论文

资源描述：

文档包括:
说明书一份。52页，15900字。
任务书一份。

图纸共7张，如下所示
A1-液压系统原理图串联.dwg
A1-液压系统原理图并联.dwg
A1-液压系统装配图.dwg
A1-液压缸装配图.dwg
A4-活塞杆.dwg
A4-缸底.dwg
A4-缸盖.dwg

目录
前言……………………………………………………………………………8
摘要……………………………………………………………………………9
第一章文献综述…………………………………………………………10
1.1 毕业设计课题名称……………………………………………………10
1.2 毕业设计内容要求……………………………………………………10
1.3 液压挖掘机的发展前景………………………………………………10
第二章明确设计要求，确定基本方案……………………………… 12
2.1液压系统设计参数………………………………………………………12
2.2液压挖掘机大致结构……………………………………………………12
2.3 对液压系统的要求……………………………………………………12
2.4 确定液压执行元件的形式……………………………………………13
2.5 拟定液压执行元件运动控制回路 ……………………………………13
2.6 液压源系统……………………………………………………………15
第三章绘制液压系统原理图。确定基本方案…………………………17
3.1 主机功能结构…………………………………………………………17
3.2 液压系统工作原理……………………………………………………17
第四章确定液压系统的主要参数………………………………………21
4.1初选系统工作压力………………………………………………………21
4.2液压缸的流量……………………………………………………………21
4.3液压缸的功率……………………………………………………………21
4.4 计算液压缸的主要结构尺寸……………………………………………22
第五章液压缸的设计………………………………………………………25
5.1 选择液压缸的类型和安装方式…………………………………………25
5.2 液压缸性能的参数计算…………………………………………………25
5.3 液压缸结构参数设计……………………………………………………27
5.4 液压缸的联接计算………………………………………………………32
第六章液压泵和油箱的选择……………………………………………41
6.1液压泵的选择……………………………………………………………41
6.2 液压油箱的计算…………………………………………………………42
第七章液压系统性能验算………………………………………………43
7.1.液压系统压力损失………………………………………………………43
7.2.液压系统的发热温升计算………………………………………………45
第八章设计液压装置，编制技术文件…………………………………47
8.1 液压装置总体布局………………………………………………………47
8.2 液压阀的配置形式………………………………………………………47
8.3 通道块设计………………………………………………………………47
8.4 绘制正式工作图，编写技术文件………………………………………48
后记………………………………………………………………………49
附录……………………………………………………………………………50
参考文献………………………………………………………………………56
谢辞……………………………………………………………………………57

前言
液压技术与现代社会中人们的日常生活、工农业生产、科学研究活动产生着日益密切的关系，已成为现代机械设备和装置中的技术构成、现代控制工程的基本技术要素和工业及国防自动化的重要手段，并在国民经济各行业以及几乎所有技术领域中广泛应用，应用液压技术的程度已成为衡量一个国家工业化水平的标志。所以正确合理的设计与使用液压系统，对于提高各类液压机械及装置的工作品质和技术经济性能具有重要意义。

由于液压技术的飞速发展，我们工作小组在周明老师的指导下选择了小型液压挖掘机液压系统优化做课题，目的是通过此次设计对液压技术有更全面。更深刻的了解，以适应社会日益发展的需求。

本次毕业设计是对小型液压挖掘机液压系统优化，其中涵盖了液压系统的总体设计、液压系统执行元件的设计及校核、液压缸、液压马达的选择、液压元件的选择、液压系统的性能验算、液压系统的主要参数的确定等等。

此次设计在组员的共同努力下圆满完成，达到了预期的效果。为我们以后的工作提供了很好的实践机会。限于水平和经验局限，设计说明书中难免存在错漏之处，恳请老师、同学给予批评、指正。

小型液压挖掘机系统优化设计
摘要此次设计的是斗容为0.1 履带式全液压小型单斗挖掘机，它是双泵定量系统，采用多路换向阀的并联油路、专用手动换向阀的合流方式。本次设计主要内容是液压系统的优化和液压缸的设计。为了适用小型路面的维护，我们增加了冲击器起碎石作用；为了提高生产率设置了合流措施；此次设计还设计了限速措施，防止重力超速。小型挖掘机具有结构紧凑、挖掘力大、传动平稳、操作简便以及容易实现自动控制等优点。
关键字
小型挖掘机液压缸液压马达液压泵优化校核
Abstract
This design is the Big Dipper to be around 0.1 tracked hydraulic excavator small-fighting, which is double-pump quantitative system, the introduction of the multi-route Change direction valve Oil line parallel connection, the Central Change direction valve dedicated manual mode. This is the main content of hydraulic system design optimization. For the application of small-scale road maintenance, we have increased the impact on a gravel; To enhance productivity for the Convergence; This design also designed speed measures to prevent gravity speeding. Small excavator with tight structure, digging power, the transmission smooth, easy to operate and achieve automatic control of advantages.
Key words
Small excavator Hydraulic tanks Hydraulic motors Hydraulic Pump
Optimization Degree

一、主要内容及基本要求
1 适用于小型路面维护的液压挖掘机，铲斗可替换成碎石机用。
2 液压系统有足够可靠性。
3 动臂、斗杆和铲斗既要能单独工作，又要保证同时工作互相不干扰。
4 行走的左右履带的液压马达要能单独驱动，以保证同步运行和灵活地原地转弯。
5 各装置的液压缸和液压马达要有良好的过载措施。
6 为保证液压油的清洁度，必须设置可靠，高效能滤油装置。
7 成本控制在10万元左右。

二、重点研究的问题
单斗液压挖掘机系统的优化

论文（设计）题目：小型液压挖掘机系统优化设计

内容提要：本次设计主要是对小型液压挖掘机的液压系统进行优化设计。包括了液压缸
的设计，液压泵、液压马达的选择，系统的验算等等。
我们选择可靠的、耐冲击、抗污染能力强的液压元件。尽量减少系统发热，必须设
置冷却器。为了保证部分器件独立工作又不互相影响以提高生产率，设置了合流措施。
挖掘机履带需要在很多复杂的地形上面同步运行和灵活的转弯，我们选择合适的履带液
压马达来单独驱动。工作装置液压缸和行走液压马达回路为防止重力超速，采取了限速
措施。为保证液压油的清洁度，必须设置可靠，高效能滤油装置。
在设计中，我们此次工作小组团结合作，克服困难圆满的完成了此次设计。

履带式挖掘机液压系统优化设计

内容简介：: 毕业论文（设计）任务书论文（设计）题目：小型液压挖掘机液压系统优化设计学号：学生姓名：专业：机械设计制造及其自动化指导教师姓名：系主任：一、主要内容及基本要求 1 适用于小型路面维护的液压挖掘机，铲斗可替换成碎石机用。 2 液压系统有足够可靠性。 3 动臂、斗杆和铲斗既要能单独工作，又要保证同时工作互相不干扰。 4 行走的左右履带的液压马达要能单独驱动，以保证同步运行和灵活地原地转弯。 5 各装置的液压缸和液压马达要有良好的过载措施。 6 为保证液压油的清洁度，必须设置可靠，高效能滤油装置。 7 成本控制在 10 万元左右。二、重点研究的问题单斗液压挖掘机系统的优化三、进度安排序号各阶段完成的内容完成时间 1 查阅资料、调研 1 2 开题报告、制订设计方案 3 3 实验（设计） 5 4 分析、调试等 5 写出初稿 10 6 修改，写出第二稿 12 7 写出正式稿 14 8 答辩 2006 年 6 月四、应收集的资料及主要参考文献 1 成大先机械设计手册单行本北京：化学工业出版社 2004，1 2 张利平液压传动系统及设计北京：化学工业出版社 2005，6 3 王之煦、许杏银简明机械设计北京：机械工业出版社 1997，9 4 贾铭新液压传动与控制（第二版）北京：国防工业出版社 2001 5 朱龙跟简明机械零件设计手册北京：机械工业出版社 1997 6 孙玉安液压技术在工程中的应用南京：江苏科学技术出版社 1986 7 单斗液压挖掘机（第二版）天津：中国建筑工业出版社 1986， 12 湘潭大学毕业论文（设计）鉴定意见学号：学生姓名专业：机械设计制造及其自动化毕业论文（设计说明书） 57 页图表 7 张论文（设计）题目：小型液压挖掘机系统优化设计内容提要：本次设计主要是对小型液压挖掘机的液压系统进行优化设计。包括了液压缸的设计，液压泵、液压马达的选择，系统的验算等等。我们选择可靠的、耐冲击、抗污染能力强的液压元件。尽量减少系统发热，必须设置冷却器。为了保证部分器件独立工作又不互相影响以提高生产率，设置了合流措施。挖掘机履带需要在很多复杂的地形上面同步运行和灵活的转弯，我们选择合适的履带液压马达来单独驱动。工作装置液压缸和行走液压马达回路为防止重力超速，采取了限速措施。为保证液压油的清洁度，必须设置可靠，高效能滤油装置。在设计中，我们此次工作小组团结合作，克服困难圆满的完成了此次设计。指导教师评语指导教师姓名（职称）：年月日答辩简要情况及评语答辩小组组长：年月日答辩委员会意见答辩委员会主任：年月日湘潭大学毕业论文（设计）评阅表学号姓名专业机械设计制造及其自动化毕业论文（设计）题目：小型液压挖掘机液压系统的优化设计评价项目评价内容选题现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的；量是否适当。能力合归纳资料的能力；究方法和手段的运用能力；论文质量述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表是否完备、整洁、正确，引文是否规范；无观点提炼，综合概括能力如何；无创新之处。工作量工作量是否饱满，含论文篇幅、图纸等是否达到规定要求。综合评价评阅人姓名（职称）：年月日小型液压挖掘机系统优化设计 1小型液压挖掘机液压系统优化设计目录前言 8 摘要 9 第一章文献综述 10 业设计课题名称 10 业设计内容要求 10 压挖掘机的发展前景 10 第二章明确设计要求，确定基本方案 12 压系统设计参数 12 压挖掘机大致结构 12 液压系统的要求 12 定液压执行元件的形式 13 定液压执行元件运动控制回路 13 压源系统 15 第三章绘制液压系统原理图。确定基本方案 17 机功能结构 17 压系统工作原理 17 第四章确定液压系统的主要参数 21 选系统工作压力 21 压缸的流量 21 小型液压挖掘机系统优化设计压缸的功率 21 算液压缸的主要结构尺寸 22 第五章液压缸的设计 25 择液压缸的类型和安装方式 25 压缸性能的参数计算 25 压缸结构参数设计 27 压缸的联接计算 32 第六章液压泵和油箱的选择 41 压泵的选择 41 压油箱的计算 42 第七章液压系统性能验算 43 43 45 第八章设计液压装置，编制技术文件 47 压装置总体布局 47 压阀的配置形式 47 道块设计 47 制正式工作图，编写技术文件 48 后记 49 附录 50 参考文献 56 谢辞 57 小型液压挖掘机系统优化设计 3前言液压技术与现代社会中人们的日常生活、工农业生产、科学研究活动产生着日益密切的关系，已成为现代机械设备和装置中的技术构成、现代控制工程的基本技术要素和工业及国防自动化的重要手段，并在国民经济各行业以及几乎所有技术领域中广泛应用，应用液压技术的程度已成为衡量一个国家工业化水平的标志。所以正确合理的设计与使用液压系统，对于提高各类液压机械及装置的工作品质和技术经济性能具有重要意义。由于液压技术的飞速发展，我们工作小组在周明老师的指导下选择了小型液压挖掘机液压系统优化做课题，目的是通过此次设计对液压技术有更全面。更深刻的了解，以适应社会日益发展的需求。本次毕业设计是对小型液压挖掘机液压系统优化，其中涵盖了液压系统的总体设计、液压系统执行元件的设计及校核、液压缸、液压马达的选择、液压元件的选择、液压系统的性能验算、液压系统的主要参数的确定等等。此次设计在组员的共同努力下圆满完成，达到了预期的效果。为我们以后的工作提供了很好的实践机会。限于水平和经验局限，设计说明书中难免存在错漏之处，恳请老师、同学给予批评、指正。 2006年 6月陈壁小型液压挖掘机系统优化设计 4小型液压挖掘机系统优化设计摘要此次设计的是斗容为 m 履带式全液压小型单斗挖掘机，它是双泵定量系统，采用多路换向阀的并联油路、专用手动换向阀的合流方式。本次设计主要内容是液压系统的优化和液压缸的设计。为了适用小型路面的维护，我们增加了冲击器起碎石作用；为了提高生产率设置了合流措施；此次设计还设计了限速措施，防止重力超速。小型挖掘机具有结构紧凑、挖掘力大、传动平稳、操作简便以及容易实现自动控制等优点。关键字小型挖掘机液压缸液压马达液压泵优化校核 is to be m is of il is of of we on a To to to of 小型液压挖掘机系统优化设计 5第一章文献综述毕业设计课题名称毕业设计课题：小型液压挖掘机系统优化液压系统优化设计部分。毕业设计内容要求适用于小型路面维护的液压挖掘机双泵液压系统的设计。液压系统元件的选型液压系统管路设计液压系统的能量损失及优化基本参数：斗容 m 、碎石冲击功 150J/次、流量 28L/重约 104 N、成本约人民币 10万元左右。图纸数量折合标准图纸不少于四张算机绘图的图纸不少于 5张；论文格式和内容符合学院的统一格式和规范要求。液压挖掘机的发展前景随着小型挖掘机市场的慢慢兴起，国内生产小型挖掘机的企业逐年增多，产量也在不断增加。目前国内挖掘机行业处在一个快速发展的时期，近 3 年销量以每年 50以上的速度增长，目前挖掘机行业已经成为国内工程机械行业内市场总量最大的行业之一。近几年来，随着我国经济的快速发展，小型挖掘机市场也逐渐升温，为业内人士普遍看好。从 2005年国家制定经济发展目标来看，我国正处在道路交通、能源水利、城市建设等各方面基础建设的高峰期，但前些年大量投入使用的高速公路等基础设施，正越来越多地进入维护保养期，同时城市建设也由 “ 大拆大建 ” 逐渐向 “ 精雕细刻 ” 转变，因此小型化的土方工程施工会越来越多。业内有关专家分析认为，发展小型工程机械有三大优势：首先小型设备的研制开发是在大型工程机械设备的技术基础上进行的，开发人员可以总结大型工程机械施工应用中的优点，对于大型施工机械表现出的不足给予了针对性的改进。其次小型设备能够最大限度满足施工方案及特种作业的需求，并具备环保（低排放、低噪音）、灵活、安全的特性。此外劳动力成本的逐步上升，推动了工程机械化程度的快速提高，小型机械代替人工在节约成本的同时，能够增强施工的安全性、可靠性，并且比人工更高效，这也为小型设备的使用和规模化发展创造了条件。目前，国内小型工程机械市场还存在种种困难和不足，尚未形成有较强市场影响力的小型设备品牌。因此，在工程机械市场普遍走低的今天，小型工程机械未来的发展前景是值得相关企业关注的。虽然目前我国小型挖掘机的市场保有量及销量所占比例甚微，但有一个不争的事实，我国的小型挖掘机市场业已呈迅速启动之势。在我国， 8吨以下的小型挖掘机越来越显示出巨大的市场潜力，预计今年国内小型挖掘机的年产量将达到5000台左右。如果把未来几年内小、微型挖掘机市场需求量与大中型挖掘机按的小型液压挖掘机系统优化设计 6比值计算，小型挖掘机的市场的容量足以令人振奋。从我国小型、多功能挖掘装载机从无到有的发展历史看，大量的工程机械生产厂家在发展过程中积累了丰富的经验和较为成熟的生产技术，均会在今后几年看上这块潜在的市场，预计新产品、新技术将不断出现，产品质量也将迅速提高，这将会导致多功能挖掘装载机市场的激烈竞争。有关专家指出，由于我国的挖掘装载机起步晚，不论在产品品种、性能参数以及使用可靠性、售后服务等方面，与国外相比均存在着相当大的差距。因此，其发展趋势是引进国外的先进技术，开发高质量、多功能、多品种、多规格的系列产品，加强基础元件、部件的生产，尤其是提高液压元件的质量，以达到在满足产品可靠性的前提下，降低产品成本，并提高产品的售后服务水平。小型液压挖掘机系统优化设计 7第二章明确设计要求，确定基本方案压系统设计参数斗容石冲击功 150J/次流量 28L/重约 10000 N 成本约人民币 10万元压挖掘机大致结构单斗液压挖掘机主要由工作装置（包括动臂、斗杠和铲斗）、回转机构和行走机构组成。工作装置由三个液压缸分别驱动动臂、斗杆和铲斗的运动。回转机构由一个液压马达通过减速装置，使小齿轮和大齿轮啮合传动，以便使上车和小车相对转动。履带式液压挖掘机其行走机构是通过两个液压马达来驱动的，无支腿装置。图 2斗液压挖掘机结构示意图 1- 铲斗 2- 铲斗液压缸 3- 动臂 4- 斗杆液压缸 5- 斗杆 6- 动臂液压缸 7- 行走结构 8- 回转结构对液压系统的要求适用于小型路面维护的液压挖掘机，铲斗可替换成碎石机用。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。小型液压挖掘机系统优化设计 8要尽量减少系统发热，主机连续工作油温一般不超过 80度。因挖掘机油箱不能太大，所以要设置油冷却器。动臂、斗杆和铲斗既要能单独工作，又要保证同时动作互相不干扰。回转和工作装置既可保证单独工作，又要同时工作，以提高生产率。为提高动臂和斗杆的作业速度，可设置合流措施。因挖掘机作业时不行走，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。行走的左右履带的液压马达要能单独驱动，以保证同步运行和灵活地原地转弯。各装置的液压缸和马达要良好的过载措施。工作装置液压缸行走液压马达回路为防止重力超速，需限速措施，如液压缸可用单向节流阀，液压马达可用限速阀。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。成本控制在 10万元左右定液压执行元件的形式液压缸实现直线往返运动，要求当系统不工作时锁紧。液压马达完成回转运动，马达不工作时锁紧。行走马达左、右马达均可独立工作实现直线前进、倒退、左转弯和右转弯。根据设计要求选用下表执行元件表 1执行元件的初步选择名称特点适用场合单活塞杆液压缸有效工作面积大、双向不对称往返不对称的直线运动，差动可实现快进，返速度相等摆线齿轮马达体积小、输出扭矩大低速、小功率、大扭矩的回转运动定液压执行元件运动控制回路回转机构的确定回转机构为 360 度旋转运动，采用低速，大扭矩的摆线齿轮马达驱动，由多路换向阀控制旋转方向和停止，液控单向阀锁紧。小型液压挖掘机系统优化设计 9图 2 工作机构的确定工作机构为单纯的直线往复运动，动臂缸、斗杆缸、铲斗缸均采用单活塞双作用液压缸直接驱动，由换向阀控制运动方向。图 2 行走机构的确定行走的左右履带的液压马达各自由齿轮马达驱动，由多路换向阀控制前进，后退和停止，速度控制通过流量控制阀改变输入或输出液压执行元件的流量来调节速度（限制速度）， 2个益流阀缓冲。小型液压挖掘机系统优化设计 10图 2 采用 2个液压单向阀的锁紧系统锁紧精度高，部分采用单向阀锁紧系统。图 2 2 液压源的选择设置可靠，高效能滤油装置以保证液压油的清洁度。液压源系统本设计液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵。节流调速系小型液压挖掘机系统优化设计 11统采用定量泵供油，液压泵的供油量大于系统的供油量，多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。对在工作循环各阶段中系统所需要油量相差较大的情况，本设计采用多泵供油。油液繁荣净化装置是液压源中不可缺少的。在泵的入口装有粗过滤器，为防止系统中杂质流回油箱，在回油路上设置了过滤器。根据液压设备所处环境对油温的要求，考虑在回油路上设置了冷却器冷却的需要。小型液压挖掘机系统优化设计 12第三章绘制液压系统图液压系统工作原理机功能结构单斗液压挖掘机是一种自行式土方工程机械。铲斗、斗杆和动臂统称为工作结构分别由各自的液压缸驱动并由泵 1 分管；回转机构和行走机构和各自的液压马达驱动，整个机器的动力由电动机提供。压系统工作原理本设计产品为 m 履带式全液压单斗挖掘机液压原理系统，采用双泵供油，多路换向的并联油路。图 3联方案小型液压挖掘机系统优化设计 13图 3此方案为多缸串联系统，泵 1通过换向阀分管铲斗缸、铲土缸、左行走马达和回转马达，特点是油泵利用率高，整机工作效率高，泵 2负载较平均，但存在下列缺点：（ 1）每个回路在同一时间内最好只使一个缸操作。（ 2）所有换向阀都要适应油泵的输油量要求，型号加大。（ 3）串联的换向阀越多，阻力越大。（ 4）换向阀在换向时容易引起冲击。（ 5）多路阀组中假如前一个阀不工作时，其出油口为高压油不符合阀高压进油低压出油的原则。综合考虑此设计我们采用并联方案。泵 1 通过换向阀组分管铲斗缸、动臂缸、推土缸和挖土缸现具体说明如下：推动手柄使二位三通换向阀 7左端接通控制油路，阀 7的左位机能起作用。同时也推动手柄使三位六通换向阀 10上端接通控制油路，阀 10的上位机能起作用，将主油路沟通。进油路线泵 1 二位三通阀 7 左位单向阀 9 三位六通换向阀 10 上位复合液控单向阀小型液压挖掘机系统优化设计 1416 铲斗液压缸 22右腔此时铲斗液压缸的右腔压力逐渐增大，推动活塞向左运动。回油路线铲斗液压缸 22左腔复合液控单向阀 16 三位六通换向阀 10上位过滤器 2 油箱动手柄使二位三通换向阀 7 左端接通控制油路，阀 7 的左位机能起作用。同时也推动手柄使三位六通换向阀 10下端接通控制油路，阀 10的下位机能起作用，将主油路沟通。进油路线泵 1 二位三通阀 7 左位单向阀 9 三位六通换向阀 10 下位复合液控单向阀16 铲斗液压缸 22左腔此时铲斗液压缸的左腔压力逐渐增大，推动活塞向右运动。回油路线铲斗液压缸 22右腔复合液控单向阀 16 三位六通换向阀 10下位过滤器 2 油箱动手柄使二位三通换向阀 7 左端接通控制油路，阀 7 的左位机能起作用。同时也推动手柄使三位六通换向阀 10中端接通控制油路，阀 10的中位机能起作用，将主油路沟通。进油路线泵 1 二位三通阀 7左位过滤器 2 油箱同理泵 1 通过三位六通阀 11、 12、 13 分别控制斗杆液压缸 21、动臂液压缸 20、推土液压缸 23，也有三种情况。此系列的最大工作压力由溢流阀 4确定，阀 18、阀 19组成液压锁防止液压缸在停止运动时因外力的作用发生位移或窜动。单向阀 9也起锁紧作用，溢流阀 8起调压和保护作用，当系统压力过大时，液压油冲开溢流 8的弹簧装置直接流回油箱。泵 2 通过另一组多路换向阀分管行走马达和回转马达现具体说明如下：推动手柄使二位三通换向阀 6右端接通控制油路，阀 6的右位机能起作用。同时也推动手柄使三位六通换向阀 31上端接通控制油路，阀 31的上位机能起作用，将主油路沟通。进油路线泵 2 二位三通阀 6右位单向阀 25 三位六通换向阀 31上位复合液控单向阀26 回转马达 34左腔回油路线回转马达 34 右腔复合液控单向阀 26 三位六通换向阀 31 上位过滤器 1 油箱推动手柄使二位三通换向阀 6右端接通控制油路，阀 6的右位机能起作用。同时也推动手柄使三位六通换向阀 31下端接通控制油路，阀 31的下位机能起作用，将主油路沟通。小型液压挖掘机系统优化设计 15进油路线泵 2 二位三通阀 6右位单向阀 25 三位六通换向阀 31下位复合液控单向阀26 回转马达 34右腔回油路线回转马达 34 左腔复合液控单向阀 26 三位六通换向阀 31 下位过滤器 1 油箱动手柄使二位三通换向阀 6 右端接通控制油路，阀 6 的右位机能起作用。同时也推动手柄使三位六通换向阀 31中端接通控制油路，阀 31的中位机能起作用，将主油路沟通。进油路线泵 2 二位三通阀 6右位过滤器 1 油箱同理泵 2 通过三位六通阀 35、 36 分别控制左行走马达 35、右行走马达 36，也有三种情况。此系列的最大工作压力由溢流阀 3 确定，阀 18、阀 19组成液压锁防止回转马达在停止运动时因外力的作用发生位移或窜动。单向阀 25也起锁紧作用，溢流阀 24起调压和保护作用，当系统压力过大时，液压油冲开溢流 24的弹簧装置直接流回油箱。溢流阀 27、溢流阀 28、溢流阀 29、溢流阀 30起调压和保护作用，当系统压力过大时，液压油冲开溢流的弹簧装置经三位六通换向阀直接流回油箱。另外过滤器 1、 2使油液过滤，压力表显示压力值，当挖掘时遇到坚硬的土壤或石块时，油路经二位三通换向阀 6、二位三通换向阀 7进入冲击器并将其击碎同时起防止冲击，缓冲液压系统压力作用。小型液压挖掘机系统优化设计 16第四章确定液压系统的主要参数液压系统的主要参数是压力、流量和功率。通常，首先选择系统的设计压力，并按最大外负载和选定的设计压力计算执行器的主要几何参数，然后根据对执行器的速度要求，确定其流量。压力和流量一确定，即可确定其功率。选系统工作压力压力的选择要根据载荷大小和设备类型而定。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，工作压力底，势必要加大执行元件的结构尺寸，反之压力选得太高，对泵、缸、阀等元件的材质、密封、制造精度也要求很高，必然要提高设备成本。一般来说，对与固定的尺寸不太受限的设备，压力可以选低一些，行走机构重载设备压力要选得高一些。由于本设计是小型路面挖掘、碎石两用机，机重约 1吨 ,工作时冲击器功率也不大，小型挖掘机在工程机械中常选取中压压力 (10 20考虑到最好采用国家系列标准值“公称压力及流量系列” (16824所以初选定系统工作压力为 10 计算液压缸的流量 (4 A 液压缸的有效工作面积 2m V 活塞与缸体的相对速度 a. 铲斗缸、推土缸代入数据得 V 取 Q = = =l 算液压缸的功率液压缸所做的功为 W=率则为 N= =V= 小型液压挖掘机系统优化设计 17N=Q （ 4 a. 铲斗缸，推土缸 =310 表 2 液压执行元件实际工作压力工况执行元件名称载荷背压力流量 L/作压力率挖掘铲斗缸 0 掘推土缸 0 算液压缸的主要结构尺寸算液压缸的主要结构尺寸图 4211 W (4的回油压力的忽略不计2P 1A - 无杆腔活塞有效作用面积 2m 2A - 有杆腔活塞有效作用面积 2m 小型液压挖掘机系统优化设计 181P - 液压缸工作腔压力 P - 液压缸回油腔压力其值根据回路的具体情况而定回油路较短，且直接回油箱可忽略不计 D 活塞直径 m d - 活塞杆直径 m - 液压缸的机械效率此系统为 3液压缸、气压缸的缸筒内径尺寸系列 / 40 125 （ 280） 10 50 （ 140） 320 12 63 160 （ 360） 16 80 （ 180） 400 20 （ 90） 200 （ 450） 25 100 （ 220） 500 32 （ 110） 250 注：括号内数值为非优先选用者铲斗缸、推土缸的内径 D 代入数据 21 4 (4得 D=表 3 得 D=80 计算液压缸的主要结构尺寸 d 1 (4d 塞杆直径 D 液压缸内径 - 速比由表 4 得表 4 公称压力 /于等于 10 20 大于 20 2 2 铲斗缸、推土缸的活塞杆直径 d 代入数据得 80212 d d=56.5 小型液压挖掘机系统优化设计 19查表 5得 d=56 5 液压缸、气压缸的活塞杆外径尺寸系列 / 18 45 110 280 5 20 50 125 320 6 22 56 140 360 8 25 63 160 10 28 70 180 12 32 80 200 14 36 90 220 16 40 100 250 择液压马达 1 回转液压马达根据排量 630 输出力矩 900 选用排量额定压力最高压力额定转速最高转速工作油温 630 1618170 /r 210r/0 00 60 容积效率总效率额定功率输出转矩生产厂家油液过滤温度 90% 80% 26490N M 镇江液压总厂 100 1 行走液压马达根据排量 315 输出力矩 450 选用排量额定压力最高压力额定转速最高转速生产厂家 3156035 420 镇江液压总厂工作由温容积效率总效率额定功率输出转矩油液过滤温度 200 90% 80% 2505N M 100 小型液压挖掘机系统优化设计 20第五章液压缸的设计选择液压缸的类型和安装方式根据挖掘机工作时的运动要求、机构要求及成本等综合因素，选择直线运动液压缸里的单活塞双作用液压缸。动臂缸、斗杆缸的行程 500斗缸、推土缸的行程 250 系统工作压力为 10据挖掘机的结构安装方式，选定液压缸的安装方式为耳环型。缸体与缸盖采用螺栓连接方式。压缸性能的参数计算液压缸的输出力 a. 铲斗缸，推土缸 F =5 液压缸的阻力 (5 P 公称压力 A 活塞的有效面积 F 液压缸的输出力 a. 铲斗缸，推土缸 3 5 0 0 01010) 62 f=5024015240 N 液压缸的输出速度 (1) 单活塞双作用液压缸活塞外伸时的速度 1160 (5式中 1v 活塞的外伸速度 m/ 进入 (或流出 )液压缸的流量 1A 活塞的作用面积 2m 21 4 (5 小型液压挖掘机系统优化设计 21 活塞 (液压缸 )直径 m (2) 单活塞双作用液压缸活塞缩入时的速度 2260 (5式中 2v 活塞的外伸速度 m/ 进入 (或流出 )液压缸的流量 2A 活塞的作用面积 2m )(4 222 （ 5 活塞 (液压缸 )直径 m 活塞杆直径 m 为了简便计算，我们选取活塞的平均速度为液压缸的输出时间 5 s 液压缸作用的行程 m v 液压缸的输出速度 a. 铲斗缸，推土缸 s 取 250压缸的储油量 V= 5 m m a. 铲斗缸，推土缸 2) =小型液压挖掘机系统优化设计液压缸的输出功率液压缸所做的功为 W=率则为 N= =V= N=Q （ 5 a. 铲斗缸，推土缸 =310 压缸结构参数设计压缸筒底部的厚度计算图 5缸筒底部为平面时，其厚度 1 可以按照四周嵌住的圆盘强度公式进行近似计算 21 433.0m （ 5 1 筒底厚度 m P 筒内最大工作压力 p 筒底材料许用应力 5n 小型液压挖掘机系统优化设计 232D 计算厚度外直径 212 2121125 D a. 铲斗缸，推土缸 56 1 016)80(4 3 1 取 11头厚度的计算图 5头厚度 3104 m （ 5 F 法兰在缸筒内最大压力下所承受的轴向压力 N 法兰圆半径 m 小型液压挖掘机系统优化设计 24其余符号代表的意义见图图 5a. 铲斗缸，推土缸查表 6 得 52 1151452 23 h 取 10 表 6 端部法兰连接的外形尺寸缸径代号 80 90 100 110 125 140 150 2 115 130 145 160 175 190 205 3145 160 180 195 210 225 245 4 175 190 210 225 240 260 285 缸筒壁厚的计算 210 （ 5 小型液压挖掘机系统优化设计 25关于 0的值，可按下列情况分别进行计算当 D 时，可用薄壁缸筒的实用计算式 0= 5 当时，可用实用公式：D m m （ 5 当时 0 2D （ m （ 5 或 0 2D（ m （ 5 m 0 m 差余量 m m D 缸筒内径 m （ 5 b抗拉强度安全系数通常取 n=5 sa. 铲斗缸，推土缸的壁厚计算 125 125 由于此液压缸压力较少，在范围内，即 210 （ 5 小型液压挖掘机系统优化设计 26选用材料为 45号钢 2（ 5 （ 5 b 值查表 8 6取0=6根据经验 21 取 6210 验算 1 额定压力保证工作安全 M P 12221 )( （ 5 定工作压力 1D 外径 D 缸筒内径 22295 )8095( 10 满足系统要求验算 2 额定工作压力压力有一定的比例范围，以避免塑性变形的变形的发生。（ 5 缸筒发生完全塑性变形的压力 5 小型液压挖掘机系统优化设计 10 满足系统要求验算 3 缸筒径向变形 D 应处在允许范围内，变形量 D 不应超过密封圈的允许范围 D = r )(221221 （ 5 缸筒耐压实验压力 E 缸筒材料弹性摸数金属材料取 10 25 / 即 10 v 缸筒材料的泊松比对钢材而言 3.0v D = =m =少于密封圈的允许范围，满足要求验算 4 验算缸筒的爆裂压力即达到此压力缸筒会爆裂 b5 =104最高工作压力为 16少于 104足系统要求液压缸的联接计算盖的联接计算螺纹处的拉应力 621104 （ 5 螺纹处的剪应力 MP 31 01 （ 5 小型液压挖掘机系统优化设计 28合成应力 2（ 5 0 （ 5 F 缸筒端部承受的最大推力 N 缸筒内径 m 纹外径螺纹底径拧紧螺纹的系数，不变载荷取 K=载荷取 K=4 螺纹连接的摩擦因数，均取 - 缸筒材料的屈服极限 2全系数取 2.5 a. 铲斗缸推土缸 =106 2 M P P 1440 满足条件活塞与活塞杆的联接计算小型液压挖掘机系统优化设计 29图 5螺纹处的拉应力 2622110)(4 （ 5 螺纹处的剪应力 2633101 10)(2.0 （

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