【《液压挖掘机的液压系统参数的确定分析案例》4300字】

液压挖掘机的液压系统参数的确定分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u24609液压挖掘机的液压系统参数的确定分析案例 1173341.1液压系统参数确定 112091.2执行元件液压缸及系统压力的初选 3297221.3计算工作装置液压缸的尺寸 4280701.3.1液压油缸的缸径、杆径和流量确定 4197501.3.2行走机构传动计算 583651.3.3回转机构传动计算 732501.3.4缸筒壁厚计算 778791.4液压系统液压泵和发动机的选择 921281.1.1液压泵的选择和参数计算 9178691.1.2柴油发动机的选择 10211791.5液压阀的选择 101.1液压系统参数确定挖掘机的三个重要参数分别是挖掘机的整体质量(以下简称装置重量)、装机驱动能力和铲斗容量(针对于变形工作设备装置使用相应的操纵能力)这几项，对于液压挖掘机的尺寸规模,在目前行业中并没有一致的答案，在2008年初在标准化技术修订委员会的报告会上第一次提议将总重6吨以下的设备标定为小型机,因此根据行业的需求共识和了解市场使用习惯,在这里提出以下的分类设计方案(请参见表1.1)。20世纪80年代的液压控制器型号被规定为以斗容1m2对应一台机重度为25t,往上向下都按一个系数。现如今与20世纪80年代相比已经有了很多变化,因此按照规格尺寸大小进行分类的概念也日趋淡薄。表1.1按整机重量、驱动功率、铲斗容量分类分类整机重量/t驱动功率/kw铲斗容量/m3小型机≤6t≤400.2~0.22中小型机≥6t且≤13t≥40且≤850.20~0.6中型机≥13t且≤50t≥85且≤2600.6~2.5大型机≥50t且≤100t≥250且≤4002.5~5.0超大型机≥100t≥350大于5.0由于本课题研究的为小型机在工作项目中的应用所以选取斗容量为0.21m3项目名称数值标准斗容量m30.21动臂长度mm3520斗杆长度mm1320摇杆长度mm320最大挖掘半径m6.7最大挖掘高度m7.8最大挖掘深度m6.6最大卸载高度m5.7铲斗容量m30.2主机长/宽度m0.47履带平均接地比压MPa0.36最大挖掘力KN135系统工作压力MPa25履带板宽度m0.6整机重量Kg5350铲斗液压缸推力KN320斗杆液压缸推力KN440动臂液压缸推力KN520行走速度km/h0~5.5回转速度r/min0~13.4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1.2所示表1.2执行元件配置运动方式执行元件右行走左行走直性行走右液压马达左液压马达左液压马达+右液压马达工作装置动臂液压缸、斗杆液压缸、铲斗液压缸回转摆动液压马达1.2执行元件液压缸及系统压力的初选1液压缸参数的选择各个地区分句相似的情况各个地区土壤状态都千差万别,基至相同的地区不同的时间,或者相同时间地点不同深度的土壤状态也会发生改变。这就要求通过将土壤的种类和其性质等因素加以区分,针对不同的土质选择不同的开挖技术手段和开挖设备,以便能够达到大大降低建筑物的施工费用和缩短建筑物的施工周期。2009年,我国发布了关于土壤分类和代码编制的国家标准。但是,目前在建筑工程中使用土的分类技术方法还比较不统一。设计和使用挖掘机械时，需了解和掌握土壤的以下性质，在设计时查到IV级的土壤自然湿度下的容重为γ19500~20000N/m3选取最大值为γ=20000N/m3。每斗料的质量根据卸料斗的尺寸图按极限情况计算得V=0.21×120%=0.252m3（1.1）G=γ×V=0.252×20000=5040N（1.2）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（1.3）F拉371.5=50401320得(KN)工作压力的选择关系到设计和系统的经济合理性，根据负载价值和参照在同型号挖掘机上，采用高压液压泵，双泵系统，初选工作压力为p=15.5MPa。如表1.3和2.4所示。表1.3负载和工作压力之间的关系负载F/KN＜1010-2070-140140-250＞250工作压力P/MPa0.8-1.21.5-2.510-1418-2132表1.4各类机械常用的系统工作压力设备类型精加工机床组合机床拉床农业机械、小型工程机械、工程机械辅助机构液压机、重型机械、大中型挖掘机、起重运输机械工作压力P/Mpa0.8-23-55-101-1616-321.3计算工作装置液压缸的尺寸1.3.1液压油缸的缸径、杆径和流量确定液压缸压力损失p1=0.3MPa。液压缸回油背压p2 F=p−p1A−p2A0 F=15.5−0.3A−1×A1.65=14.59A 根据已有条件铲斗液压缸：F1则铲斗液压缸：DD1=167.15根据已有条件斗杆液压缸：F1则斗杆液压缸：DD2=196.00根据已有条件动臂液压缸：F1则每个液压缸的受力：F3则动臂液压缸：DD3=150.67系统由于是变量泵提供液压油，可以在低速运行状态下消除高峰负载下的力，查阅相类似的挖掘机额定载荷下动臂缸的伸出速度0.3m/s。斗杆缸0.35

m/s。铲斗液压缸取0.4m

s则有：Q=式中ηv铲斗液压缸所需流量：Q斗杆液压缸所需流量：Q单个动臂液压缸所需流量：Q1.3.2行走机构传动计算假设行走链轮节距x=185mm,齿数为z=23。在低速行驶时链轮转速为n=由于传动比为i=43则可以计算到液压行走马达转速：n左右履带对称安装两组行走马达，在低速大扭矩下行走，这时的牵引力可看作机重的80%则两边的履带的牵引力各为：F=作用在链轮上的扭矩为：M算式中D为链轮节圆直径(D=641.6mm)行走马达输出扭矩为：Mm算式中η为行走机械效率取η=0.85取行走马达的两腔压差为Δp可得行走马达的排量为q算式中ηmm为行走马达的机械效率取此时左右为两个履带各安装两50mL/r的行走马达则需要的流量为：Qηmv为液压马达的容积效率η在高速行驶时，可将牵引力看作机重的45%则两边的的牵引力各为：F=作用在链轮上的扭矩为：M算式中D为链轮节圆直径(D=641.6mm)行走马达输出扭矩为：M算式中η为行走机械效率取η=0.85取行走马达的两腔压差为Δp可得行走马达的排量为：q算式中ηmm为行走马达的机械效率取左右两个履带各安装两个25mL/r的行走马达则需要的流量为：Qηmv为液压马达的容积效率η所以单个液压马达在高速行驶时的排量为5mL/r时的流量为27.5L/min单个液压马达在低速行驶时的排量为50mL/r时的流量为55L/min1.3.3回转机构传动计算转台以上总的转动惯量为J=190000N∙m/s2回转角度加速度ⅆw则机械回转部位的惯性阻力矩为；M总的惯性阻力矩(包括摩擦阻力矩、回转风阻力矩和回转时坡度阻力矩)为：M2=38760则总力矩即为：M总=根据转台的回转速度n=9.5r/min,机械回转机构减速装置传动比i=150可得回转马达的转速即为：nm则回转马达的输出力矩即为：M此时液压缸的压力与行走马达的压力差都比回转马达的压力差大，取回转马达压力差Δpqηmm为回转马达的机械效率η则选取排量为280Ml/r的回转马达，这时回转马达的流量为：Q1.3.4缸筒壁厚计算查阅机械设计手册本液压缸中，3.2≤D/δ＜16，应使用中等壁厚计算，此时：δ=+C（1.ψ：液压缸无缝钢管强度系Py:液压缸内最高工作压力。Py=10MpaD：缸筒内径[σ]=[σs]/2.5=175/2.5=70MPaδ=10×220/(2.3×60−3×10)+C=25mm故油缸缸筒外圆取D1=125mm.3缸筒强度校核根据缸体合成应力按下式计算：σzh1=≤[σ] 式中：[σ]=60MPaσz1σz1==22MPa σy1σy1=P：工作压力，P=16MPaD：油缸缸径，D=Φ160mmd：油缸杆径，d=Φ90mmδ：缸筒壁厚，δ=13.5mm终计算：σzy1==53.2MPa<70MPa 即:σzy14活塞杆强度计算活塞杆危险截面在最小直径处即在螺纹退刀槽，则应力为：σn=≤[σ]（1.10）式中σ为拉应力：σ=(1.11)τ为剪应力：τ=(1.12)上面两公式中，K：螺纹预紧系数，此处取K=1.25K1:螺纹内摩擦系数,一般取K1=0.12d1：活塞杆危险截面处直径，d1=80mmd0：螺纹外径，d0=82mm[σ]：70MPa则：σ==38.4Mpaτ==25.9Mpa得:σn=64.3MPa所以:σn<[σ],符合工况要求。1.4液压系统液压泵和发动机的选择1.1.1液压泵的选择和参数计算1液压泵的工作压力的确定+（1.12)--液压缸最高工作压力--管道压力损失则取=1Mpa。2确定液压泵的流量本系统由于需要联动作，液压缸就需要同时跟着动作，而且系统使用经验公式，算的流量为≥(1.13)其中K-系统泄露系数，取K=1.2Tt-液压系统工作周期Vi-每个液压缸的工作周期中的总耗油z-液压缸的个数销锁油缸的最大流量(1.15)=6油缸的最大流量=6根据以上可知:=60大泵流量=小泵流量=泵排量q=0.9L/s按照泵的排量和、的值来选择液压泵3选择液压泵的规格依据本系统中所需的额定排量与流量以及所选柱塞泵的基础上，从机械设计手册第四卷中查表选取型号为90L250DCS00EBA的变量柱塞泵。1.1.2柴油发动机的选择液压缸在整个运动周期中，系统的压力和流量都在变化。为了满足整个工作循环的需要，发动机功率应按大功率范围来确定。如液压示意图所示，当系统在快速移动状态时两个柱塞泵都参与油液的供给，此时系统中的压力和所需的流量尤为重要，不能出现油液提供不足的情况。除了要提供必要的锁紧力外还要为液压缸提供足够的油液和压力经计算双泵的压力都取16MPa。取泵的总效率=0.8，泵的总驱动功率为：P==89KW(1.16)在考虑安全的情况下取大于89KW的柴油发动机;查《机械设计手册》查得柴油发动机的型号为6135K—16功率--106KW转速--2100r/min。变量泵的变量系数取2，则每一个泵：变量启始的压力为7MPa，输出流量取系统最大值为398.4L/min变量最大的压力为14MPa，输出流量取系统最大值为200L/min油箱容积取最大流量的1.25倍由此可得油箱容积V=1.25×2×398.4L=996L1.5液压阀的选择根据所选回路的作用中不同支路所需要到额定压力的不同选取不同开启压力的溢流阀，在系统中作为安全保护作用。液压泵旁边的溢流阀一般是系统中压力最大的阀，保护液压泵不应为压力过大使得损坏，在液压缸所在回路中的溢流阀起到保护液压缸和所在管路的安全运转，不应为挖掘机铲斗挖到巨石后过大的载荷使得液压缸回路中压力急剧升高损坏液压缸。在液压马达回路中的溢流阀同样起到安全保护的作用，当在遇到路况复杂多变的情况时可能会在挖掘过程中铲斗插入土壤后履带前进时提供挖掘力时履带受到较大阻力后卸荷保护液压马达不被损坏。液压回路中行走装置中液压马达与工作装置液压缸所需的压力和流量不同这时需要在行走液压马达回路中添加节流阀调节流量与压力防止液压马达的损坏。根据回路中各控制阀的工作性质不同，在行走液压马达回路中要提供高速行驶与低速两种档位的运行模式所以选择一个两位阀，使得在单个液压马达作用时高速行驶，双马达工作时低速大扭矩传动。换向阀采用M型三位四通电磁换向阀规格见表1.2。表1.2元件选择表序号代号名称及规格材料数量1996L油箱成品1290L250DCS00EBA变量泵成品23GLCW-55冷却器成品14S20P1.0单向阀成品105H060-012B5过滤器成品16万齐WQ-YLB压力计成品17F3-MVB15FLSWY-20-CCD-11-PRC液