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平地机工作装置的设计目 录第1章 绪论11.1 平地机的用途和现状11.2 平地机的发展趋势21.3 平地机的分类31.4研究内容4第2章 平地机总体方案设计52.1平地机方案选择52.2 总体参数的选择62.2.1平地机的整机重量62.2.2平地机的作业速度72.2.3发动机功率的确定82.2.4机架型式的选择82.2.5整机尺寸的确定92.2.6最小转弯半径的确定12第3章 工作装置设计133.1 平地机工作装置操纵机构设计143.2平地机铲刀设计183.2 .1铲刀阻力计算183.2 .2铲刀尺寸的确定203.2 .3刀片的标准化设计223.3牵引架的设计253.4回转圈的设计263.5回转圈驱动装置的设计263.5.1回转圈液压马达的选择273.5.2回转圈减速器的选择273.5.3回转圈传动齿轮的粗略设计283.6回转圈支承装置的设计283.7角位器的设计28第4章 刮土工作装置液压系统设计314.1 液压系统设计的内容与要求314.1.1 液压系统设计要求314.1.2 液压系统设计内容及步骤314.2 液压系统图的设计和分析324.3 确定液压系统的主要参数344.3.1 系统压力的确定344.3.2系统最大流量的确定344.4 液压元件的选择和设计364.4.1 液压元件选择的原则364.4.2液压泵的选择384.4.3液压阀的选择394.4.4油缸主要零部件的设计404.5液压系统的性能计算414.5.1 系统总效率的验算414.5.2 温升的验算42结 论44参考文献45II第1章 绪论1.1 平地机的用途和现状随行我国现代化建设事业的迅速发展，交通运输所担负的任务日益繁重，要求兴建更多的现代化机场及铁路、公路，尤其是建设高等级公路。机场和高等级公路对路面的平整度有很高的要求，这种高精度的大面积平整作业，通常必须使用具有较高生产率和平整精度的平地机。因此，在土方施工作业中，平地机有着其它机械所不可替代的独特的作用。平地机的操纵系统主要包括作业操纵系统、转向操纵系统、制动操纵系统等。作业操纵系统是用来控制各种工作装置运动的，主要是控制刮刀、耙土器、松土器、推土铲的运动。刮刀的运动形式如下：刮刀左侧提升与下降；刮刀右侧提升与下降；刮刀回转；刮刀侧移(相对于回转圈左移和右移)刮刀随回转圈一起侧移，即牵引架引出刮刀切削角的改变。a.机外刮土 b.刀角刮土图1.1 平地机刮土方式 现代平地机已发展到比较完善的地步，并向作业自动化方向发展。它的原始形式是一个牵引犁的变形，发动机的出现和应用到平地机上来是它自身迅速发展的关键，由牵引式平地机发展到今天的自行式平地机的水平，液压技术的应用已使较为笨重的机械式操纵的平地机趋于被淘汰，以至目前占绝对优势的是液压操纵的自行式平地机，这种平地机从传动方式来看又分为机械直接传动的和液力机械传动的自行式平地机，但较为流行的是后者。 现代的平地机的转向方式有：前轮转向；前轮和后轮两种转向方式共存的平地机。这两种转向方式是平地机的传统转向方式。但其转向半径仍很大，机动性受到限制。因此为了提高平地机的机动性，出现了前轮转向和折腰转向两种方式共存的平地机。这种措施除提高其机动性而外，还提高了它的作业能力，缩小了不易平整到的死角，而增大了作业范围。由于现代科学技术的发展给铲土运输机械实现自动化作业提供了条件，美国海军工程试验室为平地机研制出了利用激光技术的自动化系统，它包括两个控制系统：铲刀的升降自动控制系统和铲刀的倾斜控制系统。目前国外平地机生产厂以美国卡特公司、瑞典公司、日本小松、以及德国0公司生产的平地机最为著名，均代表了国际当代平地机最高水平。其主要技术有：铰接式机架、动力换档、后桥带自锁差速器、可调整操纵台，驾驶室、电子监控、自动调平、全轮驱动等技术，产品可靠性高。目前国内平地机生产厂家有十余家，其中主要厂家有7家，分别是中外建、徐工、常林、哈尔滨四海、黄工、三一、成工。平地机行业国内主导厂家优势较为突出，市场占有率基本上集中在这些厂家之间。国内平地机生产企业中，有相当一部分是兼业厂，但其技术实力不容忽视。而国外生产厂家的产品质量高、规格全、功能强，是我国平地机行业的目标。1.2 平地机的发展趋势随着高新技术的发展及在工程机械产品上的应用，以现代微电子技术为代表的高科技正越来越普遍地用来改造工程机械产品的传统结构。成熟技术的移植应用已大大促进了平地机综合技术水平的进一步提高。在满足新的技术要求前提下选择合理的价位，适应不同档次的用户需求是目前平地机的发展方面。中国市场与国外市场不同，国外发达国家的公路交通网络已形成，平地机的市场走势处于低谷，而中国平地机市场刚刚开始启动，另一方面中国是发展中国家，经济实力等远远落后于发达国家，多种因素决定了现阶段的中国市场对平地机不需要很高的技术含量和高的配置，只要具有同样的作业功能和较好的可靠性，具有性能价格比的优势，就会有高的市场份额。近年来，国外平地机之所以从中国市场逐步退出不是因为国外产品的技术水平不高，而是价位太高。进口机的价位约是国产同类机型的3倍以上。因此，国产平地机必须在保持或略高于原同类机型价位的基础上，尽量提高整机的可靠性和操作舒适性来适应中国的市场。从技术发展角度考虑，中国平地机的发展，依然要跟踪国际领先水平。展望迅速发展的中国市场，加入0后国内市场国际化的趋势日趋明显。参与国际交换和分工，充分利用国际先进的配套资源和科学技术，实现技术资源的优化配置，成为国内平地机制造业发展的必经之路。中国平地机技术发展的基本特征应是：高、中、低档产品并存。加快产品更新换代的同时，发展多种作业装置，实现一机多用。用微电子技术提升产品的技术水平，对平地机产品进行安全、节能、工作状态的智能化控制，进行故障自诊断和不解体检测，实现机电一体化。以及广泛使用新材料、新工艺，提高制造工艺水平，提高产品的可靠性和寿命，这是国产平地机的发展趋势。 今后将面向数字化装备也是平地机发展的方向，数字化设备具有数据采集、数据分析、检测诊断、信息储存、实时传送等功能，实现运行状态跟踪、作业质量监控、运行工况分析、故障检测诊断、信息采集传送，它为提高平地机运行效率和质量提供了先进的、可靠的技术支撑。1.3 平地机的分类按行走方式可分为自行式和拖式两类。自行式平地机因其机动灵活、生产率高而广泛采用；早期生产和使用的拖式平地机，由于机动性差、操纵费力，已被淘汰。按工作装置和行走装置的操纵方式分为机械操纵和液压操纵两种。目前自行式平地机的工作装置基本上都采用液压操纵。按铲土刮刀的长度和发动机的功率大小可分为轻型、中型和大型三种。按行走车轮数可分为四轮和六轮两种。四轮平地机是前、后桥各两轮，用于轻型平地机；六轮平地机是前桥两轮、后桥四轮，用于大中型平地机。 按车架的形式可分为整体式车架和铰接式车架两种。整体式车架是前后车架为整体，这种车架刚性好，也称刚性机架，如中外发展公司的PYl60B型平地机。铰接式车架是将两者铰接，用液压缸控制其转动角，使平地机获得更小转弯半径和更好的作业适应性。海内外平地机厂家大多采用此种结构，如美国卡特公司G系列，德国O&KFAUN公司的F系列，中外建发展公司的PYl60C型、PYl80型和PY200型，常林PY190A型，哈尔滨四海DRESSERS00系列等。按车轮的转向方式可分为前轮转向、后轮转向和全轮转向。按车轮驱动情况又可分为后轮驱动和全轮驱动。平地机的车轮布置形式的表示方法是：车轮总轮数X驱动轮数X转向轮数，一般有：4X2X2、4X4X4、6X6X6、6X6X2、6X4X6、6X4X2等6种。国内外大多数平地机多采用6X4X2(铰接机架)。国产的PYl60B型平地机的车轮布置为6X4X6；PYl60C型、PYl80型平地机的车轮布置为6X4X2。1.4研究内容本次设计中，我主要研究的是自行式平地机的工作装置。平地机的工作装置包括刮土工作装置和耙土装置。刮土工作装置主要由牵引架、回转圈、刮刀和摆架装置等组成。本次设计主要研究刮土工作装置。本文研究的目的就是建立一个自行式平地机工作装置的设计模型，运用所学知识设计出一套性能优良、符合设计要求并且结构合理的工作装置方案。通过此次毕业设计,掌握工程机械产品设计的基本方法、基本技巧和基本过程,熟悉计算机辅助设计和技术文件的写作方法，掌握自行式平地机总体设计及计算，工作装置设计的基本知识和技巧。本次设计的主要内容有：.自行式平地机总体方案设计，总体参数计算确定具体设计内容包括整机重量、发动机功率、机架型式、最小转弯半径、最大行驶速度等数据的确定；.刮土工作装置总成及零件设计具体设计内容包括工作装置方案牵引架、转盘、转盘驱动装置、转盘支撑装置、刮刀、角位器等具体零件设计；.刮土工作装置液压系统设计；第2章 平地机总体方案设计平地机总体设计的目的是确定整机性能参数和选择合理的结构方案，从而获得优良的整机性能。 2.1平地机方案选择在所有各类型平地机中以液压操纵三桥液力机械传动的平地机最为流行。其优点是：压操纵非常有效地代替了老式的机械操纵装置，使得结构简化、外型美观、操纵力大大减小，从而减少了机器重量；三轴式具有平衡悬挂的三桥平地机的突出特点是十分有效地提高了平地作业精度。液力机械传动提高了平地机的动力经济性和起动的平稳性。基于以上原因，本设计中选择三轴式平地机，示意图如图2.1所示。平地机的终传动有两种型式：齿轮传动和链条传动。齿轮传动的优点是可靠性大们结构复杂，必须经过中间齿轮；链条传动的优点是结构简单、链条的弹性可以减缓发动机和车轮之间各传动件之间的冲击载荷，链条磨损后所引起的链条的伸长可用车轮轴承偏心法兰加以调整。链条在平衡箱的油池中得到充分润滑，因而寿命较长，目前这种型式应用比较普遍。因此，本设计中采用链条传动。平地机的终传动有两种型式：齿轮传动和链条传动。齿轮传动的优点是可靠性大们结构复杂，必须经过中间齿轮；链条传动的优点是结构简单、链条的弹性可以减缓发动机和车轮之间各传动件之间的冲击载荷，图2.1 三轴式布局链条磨损后所引起的链条的伸长可用车轮轴承偏心法兰加以调整。链条在平衡箱的油池中得到充分润滑，因而寿命较长，目前这种型式应用比较普遍。因此，本设计中采用链条传动。 前桥有驱动的和非驱动的两种型式，中型以上具有铲掘能力的平地机，其前桥多数具有驱动能力，以便发挥更大的牵引力；对于大多数轻型平地机，包括中型平地机前桥都做成非驱动桥。因此，本设计中采用前桥转向和铰接式机架转向，驱动桥与平衡箱联接驱动中桥、后桥的型式。目前各大厂家生产的平地机工作装置基本上都选择具有液压操纵的型式；铲刀的悬挂方式、回转方式和变换切削角等都是液压操纵，机械式操纵已被淘汰。因此，本设计中工作装置也选择液压操纵的型式。2.2 总体参数的选择总体参数选择的基本任务就是根据合理的工况来妥当地匹配平地机各件能参数之间的关系，以便使整机获得优良的性能。它大致包括以下内容： 1)确定发动机与车体重量之间的匹配关系； 2)确定发动机与作业档数和作业速度之间的匹配关系； 3)确定传动系的传动比； 4)合理地把工作装置的尺寸与机器的牵引力匹配起来。2.2.1平地机的整机重量平地机的使用重量基本上代表该机器的附着重量，当平地机并非全轮驱动时，其使用重量不能全部用来产生附着力，参照【铲土运输机械设计】得公式： （2.1）式中平地机附着重量利用系数，是用来说明平地机的使用重量有多少是被用采产生切线牵引力的。对于只有一桥转向、二桥驱动的三轴平地机，为07075；对于全轮驱动的平地机，1。 平地机属于连续作业的机器，这一点与装载机和推土机不同，连续作业的机器其最大牵引功率工况与最大生产率工况在牵引特性曲线上是一致的，根据【铲土运输机械设计】得：根据理论分析和试验证明，当20时，平地机的牵引功率接近于最大值。因此规定把20称为额定滑转率，把此时的牵引力称为额定有效牵引力，于是额定工况下所对应的附着系数(07073),所以=(0.70.73) （2.2）为使平地机在额定牵引工况厂作业，共使用重量必须满足以下关系： (2.3)通常在设计时将由式(2.3)所求得的值与同类产品的重量千瓦相对比。根据任务书中已知条件平地机的最大牵引力为80KN，则 取=0.72，=0.72得=154321(N)=15432.1(KG)圆整得, 平地机的使用重量为15400KG，则估算平地机的整机重量为15300KG。2.2.2平地机的作业速度由于平地机按多种作业方式来完成其作业工序，因此要求有多种作业速度与之相适应。与装载机推土机相比，平地机的档位数和速度种类比较多，这一点对于提高发动机功率利用率是有利的。在确定作业速度时，可根据平地机理论牵引特件曲线，结合使用经验和对比同类型机器的速度数据综合分析比较之后加以确定。机械直接传动的平地机档位通常有前4后4、前6后4、前6后6和前8后8等方案，根据【铲土运输机械设计】得：其各档速度值大约为：档 =3.25公里/小时档 =67公里/小时档 =810公里/小时档 =1114公里/小时档 =1518公里/小时档 =2023公里/小时档 =3540公里/小时I档速度适用于精加工作业和铲掘作业，档速度适用于普通路面的刮削和粗加工，档速度适用于除雪和搅拌作业；、档速度适用于中、短距离运输；、档速度适用于中、长距离运输。具有多个前进和后退档的平地机，其后退速度一般等于或略低于同档位的前进速度。车速与发动机匹配得合适与否须由样机的试验牵引特性曲线来检验。2.2.3发动机功率的确定在这里讨论如何确定发动机功率的问题。这实质是讨论如何把发功机的功率与底盘的使用重量进行匹配的问题。我们把由公式(3.8)所决定的总作业阻力作为发动机在I档作业时的额定有效牵引力，即作为发动机的额定工况。毫无疑问，我们也是按此额定工况由公式(2.3)来匹配底盘的使用重量的，这自然也能按额定有效牵引力工况把发动机与底盘的使用重量相匹配起来，并且是按最大生产率或最大牵引功率工况匹配的。因此，由 (牛)和(公里小时)，并考虑发动机附件所消耗的功率，则所需发动机的最大功率，根据【铲土运输机械设计】公式（8.7）得：（KW） （2.4）或+(KW) （2.5）式中滚动阻力系数；发动机功率输出系数，可由发动机适应性系数来决定：当115时, =087;当115130时，094；当130时，097； 传动系统效率。取发动机功率输出系数为0.94，根据【机械设计】相关内容，传动系统效率取为0.85，考虑到平地机工作时所行驶的路面状况较差，根据表2.1取滚动阻力系数f=0.1，档速度取为4KM/h, 粗略取为10KW,根据式（2.4）计算得： = 139.8KW,圆整为140KW。参照三一PQ190A型平地机，试选用康明斯6BTA5.9型，额定功率为149KW，额定转速2500r/min，最大功率为149KW，最大转速2700r/min,最大扭矩814N.m。将=149KW代入式（3.4）进行验算，得=84554.9N80000N,则能满足设计需要。2.2.4机架型式的选择按机架结构形式分：整体机架式平地机和铰接机架式平地机。整体式机架是最普通的箱形结构的机架，它是一个弓形的焊接结构。弓形纵梁为箱形断面的单衍梁，工作装置及其操纵机构就悬挂或安装在此梁上。机架后部由两根纵梁和一根后横梁组成。机架表2.1 不同地面的滚动阻力系数f支承面种类滚动摩擦系数f附着系数铺砌的路面0.050.6-0.8干燥的土路0.070.8-0.9柔软的砂质路面0.100.6-0.7细砂地0.100.45-0.55收割过的草地0.100.7-0.9开垦的田地0.10-0.120.6-0.7冰雪冻结的道路0.03-0.040.2上面安装发动机、传动机构和驾驶室；机架下面则通过轴承座固定在后桥上；机架的前鼻则以钢座支承在前桥上。整体机架式有较大的整体刚度，但转弯半径较大。传统的平地机多采用这种机架结构。目前生产的平地机大都采用铰接式机架，如图2.2所示，它的优点是：(1)转弯半径小，一般比整体式的小40左右，可以容易地通过狭窄地段，能快速调头，在弯道多的路面上尤为适宜。(2)采用铰接式机架可以扩大作业范围，在直角拐弯的角落处，刮刀刮不到的地方极少。(3)在斜坡上作业时，可将前轮置于斜坡上，而后轮和机身可在平坦的地面上行进，提高了机械的稳定性，使作业比较安全。根据以上分析，铰接式机架有诸多优势，则本设计中采用铰接式机架。2.2.5整机尺寸的确定平地机的整机尺寸的设计应能保证平地机机架有足够的空间承载驾驶室，发动机等大型零部件，同时也应能保证刮刀能自由的实现六个工作状态。另外，整机尺寸还会影响到平地机工作的灵活性和稳定性。而且整机尺寸会直接影响到平地机的外形美观。因此，合理的设计平地机的整机尺寸对增强平地机的性能是有很大意义的。表2.2是三一系列平地机的整机尺寸，由于本设计中的平地机和三一PQ190系列平地机参数相近，则可用类比法得出本设计的平地机整机尺寸如图2.4和2.5所示。1.前车架；2.销轴；3.油缸；4.后车架图2.3 铰接式机架表2.2 三一系列平地机整机尺寸产品型号PQ190PQ190APQ190PQ190APQ160基本型长宽高（mm）895326483218895326483218909526483218909526483218876826483215前后桥轴距(mm)62086208620862086208中后轮轴距（mm）15221522152215221522轮距（mm）21962196219621962196铲刀至前轮距离（mm）27052705270527052705图2.4 平地机整机尺寸图1图 2.5 平地机整机尺寸图2 2.2.6最小转弯半径的确定参照三一PQ190平地机，选取机架最大铰接转向角度=25，取值为45，机架铰接中心到后桥中心的距离AB取为1500mm, 前桥两主销中心距的一半CE取为1000mm。由图2.5所示参数，画出最小弯曲半径的计算简图，如图2.6所示。L.前后桥轴距；AB.机架铰接中心到后桥中心的距离；AC.机架铰接中心到前桥中心的距离；CE.前桥两主销中心距的一半；EF.前桥主销中心到前轮中心的距离；.前桥转向梯形的内转角；.前桥转向梯形外转角；.铰接转向角；. 前桥倾斜最大后引起整机相对前桥中心的转角 图2.6 最小弯曲半径的计算简图则最小弯曲半径计算公式为：代入图中各值，经计算得=7.2（m）。第3章 工作装置设计平地机的主要工作装置是刮土工作装置。刮土工作装置的结构如图3.1所示：牵引架的前端是个球形铰，与车架前端铰接，因而牵引架可绕球铰在任意方向转动和摆动。回转圈支承在牵引架上，可在回转驱动装置的驱动下绕牵引架转动，从而带动刮刀回转。刮刀的背面有上下两条滑轨支撑在两侧角位器的滑槽上，可以在刮刀侧移油缸的推动下侧向滑动。角位器与回转圈耳板下端铰接，上端用螺母固定住。当松开螺母时，角位器可以摆动，从而带动刮刀改变切削角(也称铲土角)。1.角位器；2.角位器紧固螺母；3.切削角调节油缸；4.回转驱动装置；5.牵引架；6.右升降油缸；7.左升降油缸；8.牵引架引出油缸；9.刮刀；10.油缸头铰接支座；11.刮刀侧移油缸；12.回转圈 图3.1 刮土工作装置作业装置操纵系统可以控制刮刀作如下六种型式的动作：刮刀左侧提升与下降；刮刀右侧提升与下降；刮刀回转；刮刀侧移(相对于回转圈左移和右移)；刮刀随回转圈一起侧移，即牵引架引出；刮刀切削角的改变。其中、一般通过油缸控制，采用液压马达或油缸控制，而一般为人工调节或通过油缸调节，调好后再用螺母锁定。不同的平地机，刮刀的运动也不尽相同，例如有些小型平地机为了简化结构没有角位器机构，切削角是固定不变的。3.1 平地机工作装置操纵机构设计由【铲土运输机械设计】可知，平地机工作装置操纵机构包括具有固定铰支点的操纵机构和具有可变铰支点的操纵机构。如图3.2和图3.3。图3.2 具有固定铰支点的操纵机构图3.3 具有可变铰支点的操纵机构由于具有固定铰支点的操纵机构应用比较普遍，且结构简单，因此本设计中采用具有固定铰支点的操纵机构。图3.2是一个具有固定铰支点d和e的操纵机构。参考同类样机尺寸，在设计草图上初步决定g和h点的位置(见图3.2)，然后将铲刀按刮立坡的极限位置给出点g和h的位置(见图3.4)，再按油缸外廓不与机架主粱外廓发生干涉的极限情况两出两油缸的极限位置(左边油缸的活塞杆全部缩进缸内，右边活塞杆全部伸出缸外)，最后按高于主机架外廓上缘的一条水平线mn分别与两极限位置的油缸中心线交于d、e即为所确定的固定铰支点位置，一般取degh。图3.4 具有固定铰支点的操纵机构极限位置从图中可见，当油缸闭锁后油缸就成为一个固定长度的杆，其简图dghe为一四杆机构，它有一个自由度，如再加一油缸3(相当于简图中的gf)便可形成具有固定位置和形状的刚架。工作装置就是靠改变这三个油缸的长度来改变这四杆所形成的刚架的形状和位置的。由于油缸的伸缩作用改变杆件长度，使它的设计不必按四杆机构的没计程序进行设计，只用简单的作图法即可解决。具体设计内容如下：(1)已知铲刀长度为3965mm,根据类比法，参照PY180平地机尺寸，取gh=1320mm，de=1350mm,取油缸的活塞杆全部缩进缸内时活塞杆连接孔到油缸铰支点距离为500mm,取铲刀宽度为610mm,定出铲刀粗略形状，画出草图。(2)首先画出铲刀与水平面平行，且铲刀处于最大提升高度时的草图。如图3.5所示，作铲刀中心线，由gh=1320mm定出g点和h点，过h点作垂直线，以h点为圆心，500mm为半径画圆，圆与垂直线的交点定为e点，过e点作一直线与水平面成约5，长度为1350mm，定出d点，连接dg，取f点在e点左下方垂直方向距离为300mm，水平距离为200mm,连接gf。作距离铲刀中心线为1324mm的直线A.A，该线为车轮外边界线。由于任务书要求铲刀的提升高度为480mm,则作距离铲刀底面为500mm的直线B.B，该线为地平面。（3）如图3.6所示，保持d点、e点、及直线A.A，B.B的相对位置不变，将铲刀竖直方向下移至直线B.B下方500mm处，作出铲刀处于最大切土深度时的简图。（4）如图3.7,图3.8所示，保持d点、e点、及直线A.A，B.B的相对位置不变，分别做出铲刀与水平位置成45度，30度的简图，此时平地机均处于机外刮斜坡的工作状态。图3.5 铲刀与地平面平行（处于最大提升高度） 图3.6 铲刀与地平面平行（处于最大铲土深度）用CAD进行标注，得出铲刀在处于各工作位时三个油缸所需的长度。从图中，我们可看到，油缸3的布量只能使得铲刀向左侧立起和实现各种任意作业位置而向右侧就不可能了，因为油缸3不能绕点f逆时针转动很大范围，它会受到主梁的干涉。也正是由于这个原因而将油缸2的铰接点e布置得略低于点d。国外某些平地机给出铲刀伸出机外刮斜坡时铲刀倾斜角为4070，实际上按此数据设计的铲刀操纵机构其倾斜范围是不够用的，本设计由于采用固定铰支点结构，故机外刮斜坡倾斜角度不能设计得太大。 图3.7 铲刀与水平面成45度 图3.8 铲刀与水平面成30度通过简图可以看出，在四个工作状态中：dg的最大长度为1696mm,eh的最大长度为2081mm，gf的最大长度为2895mm。由于设计误差的存在，取dg、 eh所能达到的最大长度为2200mm,取gf所能达到的最大的长度为3000mm,由于设计中取油缸活塞杆全部缩进缸内时活塞杆连接孔到油缸铰支点距离为500mm,则dg、eh杆所在的油缸长度设计为1700mm,gf杆所在的油缸长度设计为2500mm。eh杆所在的油缸铰支点离地高度设计为1900mm,刮刀侧移油缸设计为1500mm。3.2平地机铲刀设计如图3.9所示，铲刀是有铲刀体，刀片和侧刀片组成。1.铲刀体；2.刀片；3.侧刀片图3.9 铲刀结构图铲刀体1是一个焊接件，刀片和侧刀片用螺钉固定在铲刀体上，磨损后可随时更换，刀片和侧刀片均用耐磨耐冲击的钢材制成，刀片需经过热处理。3.2 .1铲刀阻力计算在平地机的所有作业工况中，要以构筑路堤的铲掘作业阻力为最大。耙松硬土时的作业阻力也很大，但它不是与铲掘作业同时进行。其它作业工况如平整地面、刮削边坡等，由于切削层很薄、土质松软，因此与上述作业阻力相比较小。平地机作业时，铲刀上的作业阻力计算方法与推土机大体相同，可用图2.1所示简图加以分析。图3.10 铲刀工作阻力分析3.2 .1.1铲刀切削阻力目前确定切削比阻力大多采用的经验公式，根据【铲土运输机械设计】公式（1.13）可知： (MPa) （3.1）式中作用在刀刃上的切削阻力（N）；切削刃宽度(m)；切削层厚度(m)。可得铲刀切削力为： = (3.2)结合平地机铲刀之尺寸参数，则切削阻力为：= （3.3）式中切削比阻力（MPa）；铲刀刃切削土部分的长度(m)；平均切削厚度（m）。根据【铲土运输机械设计】表1.1得：表3.1各种土的切削比Kb土 级 别土 的 名 称Kb(MPa)砂，砂质土，中等温度松散粘土，种植土1030粘质土，中细砂砾，松散软粘土3060密实粘土，中等粘土，松散粘土，软泥炭60130具有碎面或卵石的粘土质，重湿粘土，中等结实煤炭，有少量杂质的石砾堆积物130250中等积炭，重干粘土，面硬的黄土，软石膏2503203.2.1 .2铲刀与土接触的水平摩擦阻力根据【铲土运输机械设计】公式（8.2）得： (N) (3.4)土与钢的摩擦系数（见表3.2）；铲刀作业所受垂直阻力(N)。根据【铲土运输机械设计】表1.5得：表3.2土与钢、土与砂的摩擦系数、土 的 名 称砂 对 砂中 等 粘 土重 粘 土0.81.01.20.350.500.803.2.1 .3铲刀与土接触的水平摩擦阻力根据【铲土运输机械设计】公式（8.3）得：(N) （3.5）式中 （3.6）其中H铲刀高度尺寸（m）。3.2.1 .4铲刀前面土堆沿铲刀表面纵向移动所造成的阻力根据【铲土运输机械设计】公式（8.4）得：(N) （3.7）式中土的内摩擦系数（见表3.2）平地机作业水平总阻力为： （3.8）3.2 .2铲刀尺寸的确定3.2.2 .1铲刀长度的验算平地机的作业目的与推土机不同；推土机以铲掘和推运土方为主，而平地机则以刮削不厚的土层，并把它连续地侧移到平地机行驶路线旁。铲刀的长度L是根据平地机的额定有效牵引力来确定的，任务书中要求铲刀的长度为3965mm,故有必要对铲刀的长度进行验算。根据章节2.2.3内容可知，在选取平地机功率为149KW后，平地机的约为84554.9N，即约为84.6KN。令=，则。根据表3.1，选取=90，又由任务书已知铲刀切土深度为500mm,取=500=333.3(mm)。则=2.82（m）。根据【铲土运输机械设计】图8.10和图8.11得图3.11和图3.12。图3.11 根据F和确定图3.12 铲刀作业系数由图3.11可知，根据铲土截面积F和铲刀的倾角可直接查得之值。计算铲土截面积=2.820.333=0.470（）取=9，据图3.11可知，0.61。根据【铲土运输机械设计】公式（8.12）可知，铲刀全长： （3.9）参照【铲土运输机械设计】取=60，则L3961(mm)。则计算结果与任务书中要求接近，则满足要求。3.2.2 .2铲刀高度的计算根据【铲土运输机械设计】公式（8.13）可知， （3.10）由作图法粗略估算=0.25（），其中为土垄斜边夹角，参照【铲土运输机械设计】，取为38，=625(mm)参照三一系列平地机，取H为610mm。3.2.2 .3铲刀曲率半径的计算根据【铲土运输机械设计】公式（8.14），得曲率半径 （3.11）参照徐工PY180平地机，取为45，则=431（mm）图3.13 铲刀曲率半径 3.2 .3刀片的标准化设计根据平地机行业的标准要求，刀片采用GB699.65优质碳素结构钢钢号和一般技术要求规定的66Mn材料制造，也可选用耐磨性和强度等机械性能与65Mn相近或更好的材料。3.2.3.1刀片横剖面选择根据国家标准JBT 2648.1.1995，平地机刀片横剖面应符合图3.14所示标准。图3.14 平地机平地机刀片横剖面标准参照徐工PY180平地机，选取刀片宽度W=，厚度T=，弯曲半径R=，E=30，F=3。3.2.3.1刀片安装用螺栓孔位置的确定根据国家标准JBT 2648.1.1995，平地机刀片刀片安装用螺栓孔位置的确定应符合图3.15所示标准。图3.15 刀片安装用螺栓孔位置标准根据公式L=(n-3)P+2(A+Q)可确定螺栓的个数,公式中P、A、Q的值由图3.15来查得。试选P=152.4，Q=A=76.2，则3965=(n-3)P+2(A+Q),得n=27.0227, 螺栓数太多，且为奇数，不可取。试选P=304.8，Q=A=76.2，则3965=(n-3)P+2(A+Q),得n=15.0115，螺栓数太少，且为奇数，不可取。试选P=250，Q=A=62.5，则3965=(n-3)P+2(A+Q),得n=17.8618，螺栓数合适，且为偶数，可取，故取n=18。3.2.3.1刀片安装用螺栓孔形状和尺寸的确定根据国家标准JBT 2648.1.1995，平地机刀片刀片安装用螺栓孔形状和尺寸的确定应符合图3.16所示标准。因章节3.2.3.1中选取刀片厚度T为，则根据图3.16，选取D=30，B=，A=22,R=2.5，d=16。图3.16 安装螺栓孔形状和尺寸标准3.3牵引架的设计牵引架在结构形式上可分为A型和T型两种。A型与T型是指从上向下看牵引杆的形状。A型牵引架图3.17为箱形截面三角形钢架，其前端通过球铰1与弓形前机架前端铰接，后端横梁两端通过球头4与刮刀提升油缸活塞杆铰接，并通过两侧刮刀提升油缸悬挂在前架上。牵引架前端和后端下部焊有底板，前底板中部伸出部分可安装转盘驱动小齿轮。在牵引架后端的左侧支架上焊有刮刀摆动油缸铰接球头5(见图3.17)。刮刀摆动油缸伸缩可使刮刀随转盘绕牵引架对称轴线左右摆动。图3.18所示为PY180型平地机T型牵引架，其牵引杆12为箱形截面结构。这种结构的优点是在回转圈前面的部分只是一根小截面杆，横向尺寸小，当牵引架向外引出时不易与耙土器发生干涉。但它在回转平面内的抗弯刚度下降。与T型牵引架相比，A型牵引架承受水平面内弯矩能力强对于液压马达驱动蜗轮蜗杆减速器型式的回转驱动装置便于安装。所以A型结构比T型结构应用普遍。当松土耙土器装在刮刀与前轮之前时，A型牵引架的运动占用空间大，容易与耙土器干涉。但是，如果使用液压马达涡轮减速器的回转驱动装置，其结构布置不如A型结构方便。因此，本设计中采用A型牵引架。牵引架具体尺寸设计见相关设计图。1.牵引架铰接球头；2. 牵引架体；3. 底板；4.铲刀升降油缸铰接球头；5.铲刀摆动油缸铰接球头图3.17 A型牵引架1、7.刮刀升降油缸球铰头；2.回转圈安装耳板；3、4.回转驱动油缸；5、10.底板；6.横梁；8.牵引架引出油缸球铰头；9、13.回转齿轮摇臂；11.球铰头；12.牵引杆图3.18 T型牵引架3.4回转圈的设计回转圈(图3.19)，由齿围1、耳板2、拉杆3、4、5等焊接而成。回转圈的主要作用就是带动刮刀做360旋转。刮刀作业时的负荷都传到耳板上，因此耳板必须牢固。回转圈属于不经常传动件，所以齿圈制造精度要求不高。配合面的配合精度也不高，并且暴露在外。回转圈在牵引架的滑道上回转，滑道是个易磨损部位，要求滑道与回转圈之间有滑动配合间隙且应便于调节。参照三一PQ190型平地机，选取回转圈直径为1455mm。具体设计尺寸见设计图纸。3.5回转圈驱动装置的设计由回转圈带动刮刀回转基本上都是全回转式，即360回转，属于连续驱动型式。驱动方式主要是液压马达带动蜗轮蜗杆减速器驱动回转小齿轮；另一种是1.齿圈；2.耳板；3、4拉杆图3.19 回转圈双油缸交替随动控制驱动小齿轮，回转小齿轮上带有偏心轴，偏心轴与两个回转油缸的活塞杆连接；回转油缸的缸体分别铰接在牵引架底板上。这样、就组成一个类似曲柄连杆机构的v型结构，在两个油缸活塞杆伸、缩和缸体绕铰点摆动的互相配合作用下，通过偏心轴带动小齿轮回转。双油缸驱动式传动过程中油缸的作用力和作用管是交替变化的，因此驱动力矩变化幅度较大。目前多数平地机采用液压马达带动蜗轮蜗杆减速器驱动型，这种传动结构尺寸小，驱动力矩恒定、平稳。蜗轮蜗杆减速器的输出轴朝下，很容易漏油，因此对密封要求高。本设计中采用液压马达带动蜗轮蜗杆减速器驱动回转小齿轮的方式。3.5.1回转圈液压马达的选择由于回转圈属于不经常传动件，且转速很低，考虑制造成本，及安装空间，宜选择价格便宜且外型尺寸较小的齿轮马达。参照机械设计手册第四版第四卷，选择CM.C10C18.FL型液压齿轮马达，额定转速为1800r/min。3.5.2回转圈减速器的选择根据平地机回转圈转动速度慢的特性，宜选用蜗轮蜗杆减速器，参照机械设计手册第四版第四卷，选择符合JB/T 7935.1999标准的CW型圆弧圆柱蜗杆减速器，型号为CW63.50.，公称传动比为50，中心距为63mm。3.5.3回转圈传动齿轮的粗略设计回转圈属于不经常传动件，所以齿圈制造精度要求不高，配合面的配合精度也不高，并且暴露在外，则传动齿轮进行粗略设计即可。在章节3.4中，已选取回转圈直径为1455mm，则取回转圈分度圆直径为=1250mm，涡轮输出端的圆柱齿轮分度圆直径为=125mm,液压马达输出端的圆柱齿轮分度圆直径为=60mm，涡杆输入端的圆柱齿轮分度圆直径为=240mm。则= = =4；减速器=50; = = =10;则回转圈转速=0.9(r/min) ,即约为56/s。选=45，则=3；则=450。选择齿宽系数=1，则=125mm，则=120mm。选择=20，=3；则=80。选择齿宽系数=1，则=36mm，取为40mm,则=35mm。3.6回转圈支承装置的设计图3.20所示的回转支承装置为大部分平地机所采用的结构形式。这种结构的滑动性能和耐磨性能都较好，不需要更换支承垫块。回转圈8的上滑面与青铜合金衬片6接触，衬片6上有两个凸圆块卡在牵引架底板上；青铜合金衬片7有两个凸方块卡在支承块5上，通过调整垫片3调节上下配合间隙。回转圈在轨道内的上下间隙一般为1.3mm。用调整螺栓1调节径向间隙(一般值为153mm)，用三个紧固螺栓4固定，支承整个回转圈和副刀装置的重量和作业负荷。这种结构简单易调，成本也低，因此得到普遍采用。具体尺寸设计见设计图纸。3.7角位器的设计 平地机刮土作业时，应根据土壤性质和切削阻力大小适时调整刮刀切削角。刮刀切削角的调整有两种方式：人工调整(图3.21)和液压缸调整(图3.22)。1.调节螺栓；2.牵引架；3.垫片；4.紧固螺栓；5.支承垫板；6.衬片；7.衬片；8.回转齿圈图3.20 回转支承装置图3.21人工调整方式角位器图3.22油缸调整方式角位器图3.22为液压缸调节切削角的一种结构。油缸体铰接在回转圈两侧，缸杆头部与角位器铰接，当松开紧固螺母后，操纵油缸伸缩，即可使角位器绕下铰点转动，使切削角改变，调好后人工将紧固螺母锁紧。人工调节方式目前仍比较多，尤其在中小型平地机亡。不论采用哪种方式调整切削角，调整后都必须将紧固螺母锁紧。本设计中，铲刀的切削角设计在3070范围内变化。由于采用油缸调整切削角的方式不是十分必要，为了简化设计和降低成本，本设计中采用人工调整方式，角位器具体尺寸设计见设计图纸。第4章 刮土工作装置液压系统设计4.1 液压系统设计的内容与要求4.1.1 液压系统设计要求 自行式平地机依靠液压系统实现工作装置的各种动作，因此液压系统的性能直接影响到平地机的技术经济指标。对平地机的液压系统有如下下要求：(1)液压系统的设计要结合总体性能要求，综合考虑各种因素的影响。例如铲刀油缸的参数、个数、布置，由铲刀升降载荷及铲刀升降速度确定，而且还需要考虑铲刀结构、推土速度、司机劳动强度等因素。(2)工作可靠，回路简单。例如平地机载荷变化急骤，但要求液压系统能平稳可靠地工作，无冲击。当过载时，不发生故障及损坏机件。(3)注意标准化、通用化、系列化。尽量采用标准液压元件，不仅可缩短生产周期、降低成本，而且工作可靠，配件方便。(4)液压系统效率高。系统效率低不仅对能量是个浪费，对整个液压系统危害也极大，所以系统匹配要合理(参数确定、基个回路的组合、元件与附件的选择以及管路布置等)。(5)操作简便，维修容易。4.1.2 液压系统设计内容及步骤液压系统设计是整个平地机设计的一部分，它与主机设计是密切相关的，两者必须同时进行。液压系统设计步骤大致如下：(1)明确设计依据进行工况分析；(2)确定液压系统主要参数；(3)拟定液压系统原理图；(4)液压元件的选择与计算；(5)液压系统发热计算；(6)绘制正式工作图和编写技术文件。设计开始时，首先必须明确以下几个主要问题。1）弄清主机结构和总体布局。这不仅是合理确定液压元件工作范围的需要，也是合理确定和调整液压执行元件的安放位置及空间尺寸限制条件的需要。从结构简单、工作可靠、运动速度一般不受限制等力面来考虑，油缸有其优越仕，所以平地机执行元件多为油缸。2）明确平地机对液压系统的性能要求，如运动平稳性、动作精度、调速范围、系统温升、系统效率以及安全保护等。3）明确平地机的工作条件，如温度、湿度、污染等情况。随着平地机使用范围的扩大，使用环境更为复杂，使用条件愈加恶劣，所以要求平地机性能要好、质量要高。了解这些以便正确的选择液压元件和液压油。4）确定液压系统与其他传动系统和控制系统的分工配合、布置和相应的控制关系。5）了解、搜集同类型平地机的有关技术资料。除了要了解液压系统组成、工作原理、使用情况及存在问题外，还应对系统工作压力选用情况等进行调查统计，为下一步设计工作准备必要的资料。在上述工作的基础上，对平地机进行工况分析即动力分析，它是设计液压系统的基本依据。 所谓动力分析就是研究平地机在工作过程中，它的执行机构的受力情况，对液压系统来说，也就是油缸的负载情况。4.2 液压系统图的设计和分析工作装置液压系统由高压双联齿轮泵3、手动操纵阀组4和5、单/双油路转换阀总成12、双向液压锁6、油箱2、左(右)刮刀升降油缸8(9)、刮刀侧移油缸10、牵引架引出油缸7、刮刀回转液压马达11等液压元件组成。在工作装置液压系统中，双联泵中的泵可通过多路操纵阀组5给刮刀回转液压马达11、刮刀侧移油缸6和刮刀右升降油缸7提供压力油。泵I接通连接多路操纵阀组4的油路，并可通过操纵阀组4分别向牵引架引出油缸5和刮刀左升降油缸8提供压力油。泵I和泵分别向两个独立的工作装置液压回路供油，两液压回路的流量相同。当泵I和泵两个液压回路的多路操纵阀组都处于“中位”位置时，则两回路的油流将通过油路转换阀组12中与之对应的溢流阀，并经滤清器直接卸荷回油箱2。此时，多路操纵阀组4和5中的各上作装置换向阀的常通油口均通油箱，所对应的工作装置液压油缸和液压马达都处于液压闭锁状态。PYl80型平地机工作装置的液压油缸和液压马达均为双作用液压油缸和双作用液压马达。当操纵其中个或几个手动换向阀进入左位或右位时，压力油将进入相应的液压油缸工作腔，相关的工作装置即开始按预定要求动作；其它处于“中立”位置的换向阀全部油口被闭锁，与之相应的工作装置液压油缸或液压马达仍处于液压闭锁状态。任何一个工作液压油缸或液压马达进入左位或右位工作状态时，在所对应的液压回路(泵I工作回路或泵II工作回路)中因油路转换阀组12内分别设有流量控制阀，可使工作液压油缸或液压马达的运动速度基本保持稳定，用以提高平地机工作装置运动的平稳性。1-滤油器；2-油箱；3-双联泵、；4-多路操纵阀；5-多路操纵阀；6-双向液压锁；7-牵引架引出油缸；8-左升降油缸；9-右升降油缸；10-铲刀侧移油缸；11-刮刀回转液压马达；12-油路装换阀总成图4.1 液压系统图当系统超载时，双回路均可通过设在油路转换阀组12内的安全阀开启卸荷，保证系统安全(系统安全压力为18MPa)。 当油路转换阀12处于液压系统图示位置时，泵和泵所形成的双回路可分别独立工作，平地机的工作装置可通过操纵对应的手动换向阀，改变和调整其工作位置。 双回路液压系统可以同时工作，也可单独工作。调节刮刀升降位置时，则应采用双回路同时工作，这样可以保证左右刮刀升降油缸同步移动，提高工作效率。为了提高工作装置的运动速度，可将油路转换阀18置于左位工作，此时，可将泵I和泵双液压回路合为一个回路，也称合流回路。系统合流后，流量提高一倍工作装置的运动速度也可提高一倍进一步缩短了平地机的辅助工作时间，有利于提高平地机的生产率。在刮刀左右升降油缸、铲刀侧移油缸、刮刀回转液压马达、牵引架引出油缸上均设有双向液压锁6，可以防止牵引架后端悬挂重量和地固反作用垂直载荷等冲击引起闭锁油缸产生位移，以保证平地机工作的可靠性。4.3 确定液压系统的主要参数压力和流量是液压系统最主要的参数。根据这两个参数来汁算和选择液压元件、辅件和原动机的规格型号。系统压力选定后，液压缸尺寸即可确定，液压缸尺寸一经确定，即可根据液压缸的参数和工况条件确定其流量。4.3.1 系统压力的确定系统压力选定的是否合理，直接关系到整个系统设计的合理性。在设计一个新的液压系统时，最佳的工作压力应是在特定的条件下各项设计因素的较好结合。这些因素主要包括以下几个方面。1）经济和重量因素在液压传动中，系统所传递的功率是压力和流量两个参数的乘积，这就说明这两个参数是紧密相关的。如果系统功率一定，系统压力选得低，则元件尺寸大，造成主机体积变大，自重增加，是不经济的。若选取较高压力，则元件尺寸减小，主机结构紧凑，重量减轻，较经况。但继续提高系统压力，也会出现相反情况，相应元件强度要增加，材质要提高，制造精度也要提高，经济效果变差。重量与尺寸在固定式机械中，不是最主要的因素。但在自行式的工程机械中，尺寸和重量就成为一个较突出的设计因素。2）其他因素(1)提高系统工作压力，将对密封装置、元件和辅件的加工精度提出更高的要求。(2)提高系统压力，会降低液压元件的容积效率，导致系统发热增加。(3)系统压力的提高，会使元件、辅件寿命降低，系统可靠性下降。对于平地机液压系统来说，系统压力一般为1318MPa，属于中压。但大型平地机也有向高压发展的趋势。要满足平地机的作业要求，在整机匹配上，工作装置油泵消耗的功率，一般占总功率的30%-40%，所以大型平地机的系统压力采用高压级范围20MPa。为了保证液压系统能正常稳定的运行，我们这里也采用最高压力20MPa进行计算。4.3.2系统最大流量的确定4.3.2.1油缸流量的计算油缸的有效面积和活塞杆直径，可根据油缸负载的平衡关系式得出。计算简图见图4.1，油缸无杆腔(大腔)为工作腔时： （4.1）油缸有杆腔(小腔)为工作腔时： （4.2）式中P1油缸工作腔压力，MPa； P2油缸回油腔压力，MPa； A1油缸大腔有效面积，m2 A2油缸小腔有效面积，m2 D油缸活塞直径，m； d油缸活塞杆直径，m； F油缸的最大外负载，N； 油缸的机械效率，一般取0.90.97。当按以上公式决定油缸尺寸时，需先确定dD比值,可按下述原则考虑。当活塞杆受拉时，一般取dD0.30.5，压力高的取小值，压力低的取大值。图4.1 油缸计算简图当活塞杆受压时，为保证活塞杆工作的稳定性，dD比值应较大，一般取dD0.50.7。可根据油缸往返速比的要求来选取(见表3.1)，其中、分别为油缸正反行程速度。表 4.1 d/D的取值i1.11.21.331.461.612d/D0.30.40.50.50.550.620.7最后油缸直径D和活塞杆直径d应圆整为国家标准值。还需指出的是，由初选的系统压力出发，按油缸最大负载，算出其结构尺寸，再按尺寸的标准系列取标准值后，再复算油缸的工作压力，即为实际的系统压力。 取d/D为0.6代入数据得出油缸直径D为110mm，d为66mm。油缸的最大流量 （4.3）式中 A油缸的有效面积（A1或A2），m2； Vmax油缸的最大速度，ms。如果系统中同时有多个油缸进行动作，又是采用并联回路，应以同时工作各油缸流量之和，作为选择阀、油泵型号和规格的依据。回路为串联时其油缸流量最大者为系统流量。一般说来，平地机铲刀起升速度约为0.090.18； 铲刀降落速度约为0.0650.085； 牵引架引出速度约为0.010.035。则当平地机两个升降油缸，铲刀侧移油缸，牵引架引出油缸同时以最大速度运动时，流量约为=0.0048=288L/min。4.3.2.2液压马达流量的计算参照机械设计手册第四版第四卷，选择CM.C10C18.FL型液压齿轮马达，额定转速为1800r/min，排量为10.9ml/r。则液压马达的流量为(0.01091800)/60=0.327（L/s）。则系统最大流量约为300L/min。4.4 液压元件的选择和设计液压元件的选择至关重要，选择合适的液压元件，才能保证系统正常的工作。液压元件的选择需有一定的原则，且必须满足系统的工作要求。4.4.1 液压元件选择的原则液压控制阀的规格指其通径（公称流量）和公称压力。1)阀的通径阀的通径大小根据其在液压系统中的实际通流量及工作压力进行选择。分析流经某个阀的实际最大流量时应注意油路的串并联关系，活塞往复运动比，有无差动连接灯因数。对压力阀和流量阀，允许的最大流量可高于公称流量的10%。对换向阀允许通过的流量还要受阀的功率特性的限制，即与阀的机能和工作压力有关，一般小于该通径阀的公称流量。选择溢流阀的通径时，还必须考虑其正常工作时的最小溢流量的要求，而流量阀则要考虑其最小稳定流量是否能满足执行元件的最低速度要求。2)公称压力 液压控制阀的公称压力应大于阀的实际工作压力。液压控制法的实际工作压力因其在液压系统中的安装位置不同，如安装在进油路上的液压阀的实际最高工作压力等于系统的最高压力，安装在回油路上的液压阀的最高工作压力一般低于系统的最高压力。然而，当液压系统为回油路节流调节回路时，安装在回油路上的流量阀的最高工作压力可能为系统最高工作压力的两倍。根据以上所述，结合本液压系统的工作压力要求，将两个ZS1型多路控制阀进行组装。常用的多路控制阀有：型号为ZFS型多路控制阀，公称通径为10，最大工作压力为21Mpa,额定流量为30L/min；型号为ZS1型多路控制阀最大工作压力为16 Mpa，流量为40 L/min，公称通径为10。3)阀的安装原则当液压控制阀采用板式连接时，将阀集成在专用的阀块上不仅便于集中管理，而且可以减少连接管路，提高液压系统的工作可靠性。显然，液压阀集成块在液压系统设计中占有很重要的地位。4)集成块设计原则（a）合理选择阀的个数，若集成的阀太多，会使阀块的体积过大，设计、加工困难；集成的阀太少，集成的意义不大；（b）在阀块设计时，块内的油路应尽量简捷，尽量减少深空、斜空，阀块中的孔径要与通过的流量相匹配，特别是要注意相贯通的空必须有足够的流通面积；（c）阀块设计时应注意进出油口的方向和位置，应与系统的总体布置及管道连接形式匹配，并考虑安装操作便利；（d）阀块设计时还要考虑有水平或垂直安装要求的阀，必须符合要求。需要调节的阀应放在便于操作的位置，需要经常检修的阀应安装在阀块的上方或外侧。（e）阀块设计时要设置足够数量的测压电，以供阀块调试用；（f）重量较大的阀块应设置起吊螺钉孔。5)阀集成块的结构设计液压阀位置的确定在认真分析液压系统图的基础上，根据油口就近联通的原则，应将有互通关系的阀安装相邻的表面。因阀块多为六面体，且进出油口一般布置在阀块底面，因此其余五面均可布置液压阀。布置阀的位置时，除需保证阀的互通油口位于同一层，互不相通的油道之间有足够的壁厚外，还必须考虑阀的上、下、左、右安装空间，保证阀与阀之间，阀与安装底板之间不得有相碰的情况。6）视图及尺寸标注阀块加工图一般用六个视图表示，每个视图表示一个面的阀的安装螺孔和油口的尺寸。在标准尺寸时，一般以主视图的左下角为尺寸基准（坐标原点）标注阀安装螺孔的坐标尺寸，再以螺孔为基准标注该阀其他孔口的位置尺寸。标注阀的一组尺寸时应严格按照阀的安装底板尺寸图。一般安装螺孔之间的位置偏差为0.1，油口的位置尺寸偏差为0.2。当阀块上集成的阀较多时。建议将各油口编号，然后在阀块加工图上列表标注：孔号、孔径、孔深、相交孔号。在明确标注了各油口的孔号、孔径、孔深、相交孔号后不可再画剖面视图。 7）加工精度要求集成阀块的材料原则上以球墨铸铁为好，但球墨铸铁的内部组织难以满足耐压要求。因此普遍采用的是A3或35刚经锻打成型，然后机加工，去毛刺、清洗、装配。一般加工精度要求为：（A ）安装阀的表面粗糙度达到Ra0.4mm,末端管接头的密封面的表面粗糙度应达到Ra3.2mm；（B） 阀块上所有安装螺孔的精度要求为7H，一般流道的表面粗糙度为Ra12.5mm。4.4.2液压泵的选择1) 确定液压泵的最大工作压力NNP1+SDR式中：P1液压缸或液压马达最大工作压力；SDR从液压泵出口到液压缸马达入口之间的管路损失SDR的正确计算要待原件选定并绘制出管路图时才能进行，初算时可按照经验数据选取；管路简单流速不大时，取SDR=（0.20.5）Mpa；管路复杂时，进口有调速阀时，取SDR=（0.51.5）Mpa。2)确定液压泵的流量QP多液压缸液压马达同时工作时，液压泵的输出流量为：QPK(SQM max)m3/s式中：K系统泄露系数，1.11.3；SQM max同时作用的液压缸或液压马达的最大流量，根据章节4.3.2.1计算可知，系统最大流量约为 5L/s。3)确定液压泵的驱动功率在工作中，液压泵的工作压力和流量比较恒定，所以有： KW (4.4)式中：液压泵的最大工作压力，20.0Mpa；液压泵的流量，为0.005 m3/s；液压泵的总效率，取为0. 7。可得计算结果是：P=142.9(KW)。参照机械设计手册第四版第四卷，可选择PV2R.94.116.F.R.A.A.A型双联叶片泵。然而，铲土工作装置液压系统只是整个平地机液压系统中的一部分，因此本设计中所选择的液压泵没有太大的实际意义。4.4.3液压阀的选择4.4.3.1多路操纵阀的选择本设计中换向阀采用两个多路操纵阀，多路操纵阀是手动控制换向阀的组合，一般由35个三位六通手动换向阀、溢流阀、单向阀组成。根据不同用途，阀在中间位置时，主油路有中间全封闭式、压力口封闭式、B腔常闭式及中间位置时压力油短路卸荷等。主要用于多个工作机构（液压缸、液压马达）的集中控制。参照机械设计手册第四版第四卷，可选择ZFS.L20C.YTO型多路换向阀。4.4.3.2溢流阀的选择溢流阀是一种液压压力控制阀，一般有直动型溢流阀和先导型溢流阀两种。在液压设备中主要起定压溢流作用和安全保护作用。 1）定压溢流作用：在定量泵节流调节系统中，定量泵提供的是恒定流量。当系统压力增大时，会使流量需求减小。此时溢流阀开启，使多余流量溢回油箱，保证溢流阀进口压力，即泵出口压力恒定（阀口常随压力波动开启）。 2）安全保护作用：系统正常工作时，阀门关闭。只有负载超过规定的极限（系统压力超过调定压力）时开启溢流，进行过载保护，使系统压力不再增加（通常使溢流阀的调定压力比系统最高工作压力高1020）。 实际应用中一般有：作卸荷阀用，作远程调压阀，作高低压多级控制阀，作顺序阀，用于产生背压（串在回油路上）。 参照机械设计手册第四版第四卷，可选择HY.Hc20型溢流阀。4.4.4油缸主要零部件的设计油缸的长度和直径在前面章节已经确定，现将油缸其他部件进行设计。4.4.4 .1活塞的设计活塞选用高强度球墨铸铁QT500.7，参考机械工程手册第二版第五卷，缸筒采用V型密封，该密封可靠，摩擦力小，实用环境温度较大，工作压力可达16Mpa。根据前章节设计内容，可知活塞直径为110。密封圈设计为V型密封，由液压与液力传动知，活塞宽度为油缸内径的0.61倍，这里取0.9倍，则活塞宽度为：b=0.9D=0.9110=994.4.4 .2活塞与活塞杆的连接参照机械设计手册第四版第四卷可知，当活塞杆直径d=66，选取螺纹直径与螺距为M643进行加工，螺纹长为85mm，另设4退刀槽。跟前面设计一样，由于外载荷很小，所以活塞杆危险截面（螺纹退刀槽）处的拉应力以及活塞杆与活塞的表面压应力比45号钢的最大承受应力小，故符合强度要求。4.4.4.3 拉伸油缸的缓冲装置当机构质量较大，运动速度大于0.2m/s时，液压缸有较大的动量，为了减少液压缸终点工作形成的冲击和噪声，在结构上需要对液压缸采用缓冲措施。由于工作机构的质量虽然不大，但伸出速
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