履带式液压挖掘机的挖掘机构设计

1、履带式液压挖掘机的挖掘机构设计 201 届毕业设计说明书 学 院： 湖南工学院 学生姓名： 阳征辉 指导教师： 任芝兰 职称 副教授 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机本0804 班 完成时间： 2012年5月25日 1 摘 要 本次设计的题目是履带式液压挖掘机的挖掘机构。这种类型的挖掘机与其它类型的挖掘机相比，因有良好的性能而应用最广，对松软地面或沼泽地带还可采用加宽、加长以及浮式履带来降低接地比压。 液压挖掘机的主要特点为：能无级调速且调速范围大，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小，加速性能好，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

2、力，易实现自动化控制，易于实现标准化、系列化、通用化。 本次设计的主要参数是斗容量0.2m3,它属于中小型液压挖掘机，主要设计挖掘机的工作装置、液压传动原理。挖掘机的工作装置是直接完成挖掘任务的装置，本设计对工作装置的各个组成部分进行了较为详细的设计，这其中包括了动臂、斗杆和铲斗及其驱动装置的设计。挖掘机的液压系统是由各种液压元件用管路有机地连接起来的组合。液压挖掘机的基本液压系统是由能使挖掘机完成基本作业动作并以手动控制为主的基本功能回路所构成的液压系统。一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油，液压系统的合理设计，要满足机械传动要求、并考虑动作配合

3、和运动速度，力求效率高。 在设计中，采用了履带式行走装置，来满足要求。上部转台是全回转式，因此它可在一个更大的范围内工作。又因采用液压传动控制而使整机性能得以改善。与机械式挖掘机相比，其挖掘力提高到23倍，整机质量约为5吨，挖掘力约为30kN，最大卸载高度约为2.65m，最大挖掘深度4.2m，最大挖掘半径约为5.728m，从中可以看出整机作业能力有了很大的改进，不仅挖掘力大，且机器重量轻，传动平稳，作业效率高，结构紧凑。 关键词：液压挖掘机 ；挖掘机构 ；液压系统 2 ABSTRACT The design of hydraulic excavator crawler topic is the

4、 mining of institutions. This type of excavator compared with other types of excavator, because have good performance and the use of the most extensive, soft ground or marshes to still can use widened, extended and serving the crawler to reduce grounding than the. The hydraulic excavator main charac

5、teristic is: not only can adjust s the stepless speed but also can adjust scope very big, can obtain a lower stable rotational speed, when action quickly, the hydraulic parts produce inertia small, accelerational theperformance good,and may make the high speed reverse, the transmission steady,struct

6、ure simple, may absorb attacks and vibrates, the operation reduces effort, and to be easy to realize the automated control, is easy to realize the standardization, the seriation, the universalization. This design is the main parameters of a capacity of 0.2 m3, it belongs to small and medium-sized hy

7、draulic excavator, the main design of hydraulic excavator working device, transmission principle. The work of an excavator device is done directly the task of mining equipment, the design of the device to work each component of a detailed design, including the arm, the stem and a bucket and drive th

8、e design. The hydraulic excavator system is made of various hydraulic components connect with pipeline organic combination. The basic hydraulic excavator hydraulic system is made to make complete basic action and homework excavator with the manual control the basic function of the loop as a hydrauli

9、c system. A complete hydraulic system consists of five parts, namely power components, actuators, the control elements, auxiliary components and the hydraulic oil, the rational design of the hydraulic system, to meet the mechanical transmission requirements, and consider the actions and movement spe

10、ed, and strive to high efficiency. In the design, used marching walked the installment to satisfied request. Upside the turnplate is the entire rotation , thereof it may work in a greater scope. And further because uses the hydraulicsteering to enable the entire machine performance to improve. Compa

11、red with the mechanical type excavator, its excavation strength enhance to 2 3 times, the entire machine weight approximately is 5 tons,the excavation strength approximately is 30kN, the biggest unloading high approximately is 2.65m, biggest digging depth is 4.2m, the biggest excavation radius appro

12、ximately is 5.728m, thus can see the entire machine work ability to have the very big improvement, not only excavation strength big, but also machine weight light, transmission steadyly, work efficiency is high, the structure is compact. Moreover, but also proposes to the 3 excavator work installmen

13、t based on the structureinference organization plan innovation design method. Key word：Hydraulic excavator ；Excavation organization ；Hydraulic system 4 目 录 1 绪论 . 1 1.1液压挖掘机的工作特点和基本类型 . 1 1.1.1液压挖掘机的主要优点 . 1 1.1.2液压挖掘机的基本类型及主要特点 . 2 1.2液压挖掘机的发展概况 . 3 1.2.1国外液压挖掘机目前水平及发展趋势 . 3 1.2.2国内液压挖掘机的发展概况 . 3 1

14、.3本次设计概述 . 4 1.4反铲装置的工作原理 . 4 1.5本次设计任务 . 5 2 总体设计方案 . 6 2.1工作装置设计方案原则 . 6 2.2液压系统设计方案原则（总体） . 6 2.2.1单斗液压挖掘机作业过程 . 6 2.2.2对液压系统作业动作要求 . 7 2.2.3对液压系统基本的要求 . 7 3 挖掘机的工作装置设计 . 8 3.1确定动臂、斗杆、铲斗的结构形式 . 8 3.1.1确定动臂的结构形式 . 8 3.1.2确定斗杆的结构形式 . 9 3.1.3 确定铲斗的结构形式和斗齿安装结构 . 9 3.1.4铲斗与铲斗液压缸的连接方式 . 10 3.2确定动臂、斗杆、铲

15、斗油缸的铰点布置 . 11 3.2.1动臂油缸的布置 . 11 3.2.2斗杆油缸的布置 . 13 3.2.3铲斗油缸的布置 . 13 3.3动臂、斗杆、铲斗机构参数的选择 . 14 3.3.1反铲装置总体方案的选择 . 14 5 3.3.2机构自身几何参数 . 15 3.3.3斗形参数的选择 . 18 3.3.4 动臂机构参数的选择 . 21 3.3.5斗杆机构参数的选择 . 25 3.3.6连杆、摇臂参数的选择 . 27 4 挖掘机液压系统设计 . 28 4.1确定液压系统类型 . 28 4.2液压系统的计算和液压元件的选择 . 28 4.2.1系统主参数的确定 . 28 4.2.2挖掘机

16、液压缸作用力的确定 . 29 4.3液压系统初步计算 . 36 4.3.1工作装置传动计算 . 36 4.3.2行走机构传动计算 . 38 4.3.3回转机构传动计算 . 39 4.3.4液压泵参数选择和发动机功率计算 . 39 4.3.5主油管管径和油箱容量 . 40 5 工作装置的强度计算 . 41 5.1斗杆的计算 . 41 5.2动臂的计算 . 48 结 论 . 51 参考文献 . 52 致 谢 . 53 6 1 绪论 液压挖掘机是在机械传动挖掘机的基础上发展起来的。它的工作过程是以铲斗的切削刃切削土壤，铲斗装满后提升、回转至卸土位置，卸空后的铲斗再回到挖掘位置并开始下一次的作业。因此

17、，液压挖掘机是一种周期作业的土方机械。 液压挖掘机与机械传动挖掘机一样，在工业与民用建筑、交通运输、水利施工、露天采矿及现代化军事工程中都有着广泛的应用，是各种土石方施工中不可缺少的一种重要机械设备。 在建筑工程中，可用来挖掘土坑、排水沟，拆除废旧建筑物，平整场地等。更换工作装置后，可进行装卸、安装、打桩和拔除树根等作业。 在水利施工中，可用来开挖水库、运河、水电站堤坝的基坑、排水或灌溉的沟渠，疏浚和挖深原有河道等。 在铁路、公路建设中，用来挖掘土方、建筑路基、平整地面和开挖路旁排水沟等。 在石油、电力、通信业的基础建设及市政建设中，用来挖掘电缆沟和管道等。 在露天采矿场上，可用来剥离矿石或煤

18、，也可用来进行堆弃、装载和钻孔等作业。 在军事工程中，或用来筑路、挖壕沟和掩体、建造各种军事建筑物。 所以，液压挖掘机作为工程机械的一个重要品种，对于减轻工人繁重的体力劳动，提高施工机械化水平，加快施工进度，促进各项建设事业的发展，都 起着很大的作用。据建筑施工部门统计，一台斗容量1.0m3的液压挖掘机挖掘级土壤时，每班生产率大约相当于300400个工人一天的工作量。因此，大力发展液压挖掘机，对于提高劳动生产率和加速国民经济的发展具有重要意义。 1.1液压挖掘机的工作特点和基本类型 1.1.1液压挖掘机的主要优点 液压挖掘机在动力装置之间采用容积式液压静压传动，即靠液体的压力能进行工作。液压传

19、动与机械传动相比有许多优点。 能无级调速且调速范围大，例如液压马达的最高转速与最低转速之比可达10001。 能得到较低的稳定转速，例如柱塞式液压马达的稳定转速可低达1r/min。 快速作用时，液压元件产生的运动惯性小，加速性能好，并可作调整反转。例如电动机在启动时的惯性力矩比其平稳运转时的驱动力矩大50%，而液压马达则不大于5%，加速中等功率电动机需1s到数秒，而加速液压马达只需0.1s。 传动平稳，结构简单，可吸收冲击和振动，操纵省力，易实现自动化控制。 易于实现标准化、系列化、通用化。 1 基于液压传动的上述优点，液压挖掘机与机械传动挖掘机相比，具有下列主要特点： 大大改善了挖掘机的技术性能，挖掘力大、牵引力大，机器重量，传动平稳，作用 效率高，结构紧凑。液压挖掘机与同级机械传动挖掘机相比，挖掘力约高30%，例如1.0m3液压挖掘机铲斗挖掘力120150kN，而同级机械传动挖掘机只有100kN左右。 挖掘机在工作时的主要动作包括行走、转台回转和工作装置的作业动作，其中动作最 频繁的是回转和工作装置的循环往复运动。这种往复运动一般速度