某型号液压挖掘机(负载敏感系统)液压系统设计毕业设计论文

摘要动我国挖掘机发展具有十分重要的意义。敏感系统液压挖掘机。挖掘机由多个系统组成，包括液压系统，传动系统，操纵系统，工作装置，底架，转台，油箱，发动机安装等。本人的设计主要致力于分析和设计负载敏感系统液压挖掘机液压系统的液压站装配图，以液压元件和液压回路为主。IAbstractAthomeandabroadingatheringrelevantinformationexcavatorhydraulicsystemonthebasisoftheunderstandingoftheexcavatorsofthehistoricaldevelopmentofthehydraulicsystem,hydraulicexcavatorsandtechnicaldevelopmentshavebeenanalyzedandsummarized.Thegraduationprojectisthesubjectofhydraulicexcavators.Mini-excavatorfrommultiplesystems,includinghydraulicsystem,transmissionsystem,controlsystem,theworkingdevices,chassis,turntable,fueltanks,engineinstallationweredesigned.Ifocusedonthedesignoftheanalysisanddesignofsmall-sizedhydraulicexcavatorhydraulicsystemhydrauliccomponentssuchashydrauliccomponentsandthemainhydrauliccircuit.Keywords:hydraulicpump;hydraulicsystemofexcavator;LoadsensitivesystemII摘IVV1m3液压挖掘机挖掘I-IV级土壤时，每班生产率大约相当于300^-400工人一天的劳动生产率〔2]。由于液压挖掘机具有多品种，多功能，高质量及高效率等特点，因此受到了广大施工作业单位的青睐。液压挖掘机的生产制造业也日益蓬勃发展。置设计方法的研究成为推动挖掘机发展中的重要一环。分析研究也己经成为推动挖掘机发展中的重要一环。挖掘机行业的发展历史久远，可以追溯到1840年。当时美国西部开发，进行铁路它采用蒸汽机作为动力在轨道上行走。但是此后的很长时间挖掘机没有得到很大的发展，应用范围也只局限于矿山作业中。导致挖掘机发展缓慢的主要原因是:其作业装置动作复杂，运动范围大，需要采用多自由度机构，古老的机械传动对它不太适合。而且当时的工程建设主要是国土开发，在一定程度上也限制了挖掘机的发展。装置，为挖掘机的发展建立了强有力的技术支撑，是挖掘机技术上的一个飞跃。同时，用。1950年在意大利北部生产了第一台液压挖掘机。当时液压挖掘机主要配置反铲工作装置。在早年，许多液压挖掘机都配组合动臂。这种组合动臂可以调节动臂的长度，现在大多数液压挖掘机都采用整体动臂。优点是重量轻，制造方便，成本低。从20世纪60年代到80厂和品种增加很快，产量猛增。1968-1970年间，液压挖掘机产量已经达到挖掘机总产量的83%,901熟。自第一台手动挖掘机诞生以来的160设机器人的代表，据有关专家估算，全世界各种施工作业场约有65%至70%的土石方工性能的好坏有关。设计软件，能够实现工作装置设计的自动化，提高挖掘机设计水平。因此，进行挖掘机工作装置设计的自主研究非常必要。的核心技术就是液压系统设计，所以对其液压系统的分析研究具有十分重要的现实意义。于机械设计中，挖掘机工作装置设计得到了很快发展。针对液压挖掘机工作装置的CAD软件也已经有了不少的研究。从20世纪509]机生产商纷纷采用各种高新技术，来提高自己挖掘机在国际上的竞争力。中占有很重要的位置。液压挖掘机迅速发展的根本原因，在于机械本身的优越性(重量轻、挖掘能力大、生产率高)、通用性好、操纵轻便，也由于下述几个因素:(1重视试济性和工作可靠性，研制过程中，进行各种Iit能试验和可靠性试验，包括构件强度试验、系统试验、操纵试验、耐久性试验等等，要通过严格的科学试验和用户评价，才进行定型生产;(2)时间内进行总体设计，新产品从设计到批量生产的周期缩短到2-v3年左右。2当前液压挖掘机的研制和改进主要着眼于:(1);(2)大小和有效作用范围是衡量各种液压挖掘机工作能力的重要指标。作业装置时，可以用来吊、夹、推、刮、松、挖、装、铣削、拆除、清除和压实等作业，2min时间，就完成了作业装置的更换。工作装置中，动臂、斗杆结构变化多样，也扩展了主机的使用功能，这一结构主要表现为动臂、斗杆长度的变化，由动臂、斗杆的两元件变化为两节动臂、斗杆的多元件和伸缩臂。在bauma2004设计出适应于各种各样建筑施工的挖掘机工作装置，也能够满足市场和用户的要求。随着计算机辅助设计技术的日益推广，机械设计及制造技术发生了革命性的变化。现代设计技术和先进制造技术，仍是保证和提高液压挖掘机性能的一个较重要的途径。国外许多有实力的生产厂商有了自己的软件。在国外很多科研机构和一些大型企勒(Caterpillar)、德国利勃海尔(Liebherr)、英国JBC、日本神钢(KOBELCO)等公司将疲劳损伤累积理论、断裂力学、有限元法、结构件优化设计、电子计算机控制的电液伺服疲劳试验技术、疲劳强度分析方法等先进技术应用于液压挖掘机的强度研究方面，却还是很少。早在1958年国内便开始了液压挖掘机的研制开发工作，随后开发出一系列比较成达到应有的水平，与国外同类产品相比也存在较大差距。到了80年代末和90(作业循环时间减小，作业效率大大提高);高可靠性和追求司机操作的舒适性。机生产经验，纷纷在工厂的技术改造、试验研究、新产品开发方面下大功夫。有的新开发的产品(也包括某些已生产多年的老产品)3外的不少技术，在技术方面都有了长足的进步。装置设计参数分析和在CAD不具有通用性。特别是国内，CAD在许多企业还停留在辅助制图的程度上，当然也有部分企业用CAD能达到设计需要，对液压挖掘机进行分析的大型通用软件目前市场上还很少。下，开发一个专业化的工作装置的设计工具和软件显得非常必要。从20世纪60:①液压系统逐渐从开式系统向闭式系统转变;②系统的节能技术成为研究的重点;③液压系统的高压化和高可靠性发展趋势日益凸显;④很重视液压系统的操纵特性提高;⑤液压系统与电子控制的结合成为潮流。日本小松(KAMATSU)公司90年代以前一直致力开发开式负载敏感系统(OLSS)，用纵性能、调速性能和微调性能差。另外，开式系统的大缺点。统无法满足挖掘机的调速和复合动作的要求。近年来在国外的挖掘机液压系统中出现了闭式负载敏感系统(CLSS)4相互之间干扰小，因此操纵性好是闭式液压系统的主要特点。把大量挖掘机液压系统从开式系统改为闭式系统了。术，目前液压挖掘机都选用其中一种控制技术来实现节能要求。负载敏感技术是一种利用泵的出口压力与负载压力差值的变化而使系统流量随之(Mannesmann)求对油泵进行控制，从而实现在按需供流的同时，使调速节流损失△P控制在很小的固压力对主泵的排量进行调节的技术。目前以日本小松(KOMATSU)和日本日立(HITACHI)为代表的许多国外著名品牌的挖掘机生产商都在自己的挖掘机液压系统中使用了负流量控制技术。这种控制技术具有稳定性好、响应快、可靠性和维修性好等特点，但在起始点为重负荷下作业时，因流量与负载有关，所以可控制性较差。30MPa的进步，有朝着更高的压力甚至采用超高压液压技术方向发展的趋势;流量通常在每分钟数百升;功率在数百千瓦以上。如德国Orensttein&Koppe制造的目前世界上首台最大的RH400型全液压挖掘机，铲斗容量达42m32M液压油源为18台变量轴向柱塞泵，总流量高达10200L/min:原动机为2台QSK60柴油发动机，总功率高达2014kW。的影响，系统的可靠性日益受到重视。美、英、日等国家推广采用有限寿命设计理论，统，使液压挖掘机的运转率达到8596-9596，使用寿命超过1万小时。4.重视操纵特性挖掘机液压系统的操纵特性越来越受到重视。目前国际上迅速发展全液压挖掘机，使得挖掘机液压系统操纵特性大大提高。电子控制技术与液压控制技术相结合的电子一液压集成控制技术近年来获得了巨大发展，特别是传感器、计算机和检测仪表的应用，使液压技术和电子控制有机结合，5林肯一贝尔特公司新C系列LS-5800调节流量，避免了驱动功率的浪费。日本住友公司生产的FJ系列五中新型号挖掘机配有与液压回路连接的计算机辅助的功率控制系统，利用精控模式选择系统，减少燃油、发动机功率和液压功率的消耗，并延长了零部件的使用寿命。有一定基础，但由于采用传统液压系统的挖掘机产品在性能、质量、作业效率、可靠性占据。以20t级的中型液压挖掘机为例，国产20t级挖掘机大多数是欧洲80年代初的技术〔刘，同90年代初以来在国内形成批量的日本小松、日立、神钢等机型相比，其行走速度低，各种性能参数均偏小，整机性能和作业效率较国外偏低。6要求，掌握传统的挖掘机工作装置设计方法。液压挖掘机的主要功能运动包括以下几个动作(如图2.1所示):动臂升降、斗杆收放、铲斗装卸、转台回转、整机行走以及其它辅助动作。除了辅助动作(例如整机转向等)不需全功率驱动以外，其它都是液压挖掘机的主要动作，要考虑全功率驱动。挖掘机的典型作业流程:整机移动至合适的工作位置回转平台，使用工作装置处于挖掘位置动臂下降，并调整斗杆、铲斗至合适位置斗杆、铲斗挖掘作业回转工作装置至卸载位置操纵斗杆、铲斗卸载由于液压挖掘机的作业对象和工作条件变化较大，主机的工作有两项特要求:①实流量也能相应变化;②为了充分利用发动机功率和缩短作业循环时间，工作过程中往往要求有两个主要动作(例如挖掘与动臂、提升与回转)同时进行复合动作。液压挖掘机一个作业循环的组成和动作的复合主要包括:(1)挖掘:在此过程中主要是铲斗和斗杆的复合动作，必要时，配以动臂动作。(2)满斗举升回转:达使转台转向卸土处，此时主要是动臂和回转的复合动作。(3)卸载:回缩，铲斗卸载。为了调整卸载位置，还要有动臂液压缸的配合，此时是斗杆和铲斗的复合动作，间以动臂动作。1一动臂升降;2一斗杆收放;3一铲斗装卸;4一转台回转:5一整机行走(4)空斗返回:到新的挖掘点，此时是回转和动臂或斗杆的复合动作。7液压缸进行挖掘时，可以得到最大挖掘深度尺寸，并且也有较大的挖掘行程。一般认为斗容量小于0.5M3或在土质松软时以转斗挖掘为主，反之则以斗杆挖掘为主。这两种情况的挖掘阻力不同。2.2并按照一定的轨迹进行切削时，或者需要用铲斗斗底压整地面时，就需要铲斗、斗杆、动臂三者同时作用完成复合动作[1.6]，见图2.3所示。这些动作决定于液压系统的设复合动作。a一水平地面的挖削;b一斜坡地面的挖削8图2.3地面的切削和压整合流。单独采用铲斗挖掘时，也有采用双泵合流的情况。等措施进行流量分配，其流量分配要求和三泵系统相同。增大挖掘力，希望液压系统能暂时增压，能提高主压力阀的压力。2.铲斗挖掘工况的挖掘阻力的切削阻力，其切削阻力的切向分力可以用下列公式表达式中:c11级土宜取c=s0-80m级土宜取C=%一150，对W级土宜取c二160一320;R位为CM;07max一挖掘过程中铲斗总转角的一半;p一铲斗瞬时转角，尹二(A.-(Pro,'Pr为铲斗相对斗杆转角，97r。为挖掘起始位置的铲斗相对斗杆的初始转角;B一切削刃宽度影响系数，B=1+2.6b，其中b为铲斗平均宽度，单位为m;A一切削角变化影响系数，取A=1.3;Z一斗齿系数，带有斗齿时取Z=0.75，无斗齿时取Z=1;X一斗侧壁厚度影响系数，X=1+0.03xSSmX=1.15;D一切削刃挤压土壤的力，根据斗容量大小在D=10000-17000N范围内选取。当斗容量q<0.25m3时D应小于10000N。9图2.4铲斗挖掘阻力分析图图2.5挖掘断面形状和载荷曲线式中:Ykg/耐:刀一土壤倾斜角();与钢的摩擦系数。铲斗挖掘装土阻力的切向分力与切削阻力的切向分力W不计。试验表明法向挖掘阻力叭的指向是可变的，数值也较小，一般叭=0一0.2Wo土质愈均匀，W2愈小。从随机统计的角度看，取法向分力Wz为零来简化计算是允许的。国外有试验认为平均挖掘阻力为最大挖掘阻力的70-80%，可作为参考。铲斗挖掘时，挖掘阻力设计载荷曲线如图2.5所示。4.斗杆挖掘时的挖掘阻力斗杆挖掘时切削行程较长，切土厚度在挖掘过程中可视为常数，见图2.6.一般取斗杆在挖掘过程中的总转角为(p=500-800，在这转角行程中铲斗被装满。这时斗齿的挖掘行程为S=0.01745r6Фg挖掘度，使挖掘阻力减小。挖掘过程中还有可能碰到石块、树根等坚硬障碍物，往往由于挖不动满斗举升回转的运动约占整个作业循环时间的50%-70%25%^-40%转液压回路的发热量占液压系统总发热量的30%^-40%，因此要求尽可能地缩短转台的回转时间。者在速度上匹配，即回转到指定卸载位置时，动臂和铲斗自动提升到合适的卸载高度。快些，而动臂的提升速度慢些。回转起动时，由于惯性较大，油压会升得很高，有可能从溢流阀溢流，此时应该将整。这时是回转马达、动臂、斗杆和铲斗进行复合动作。为了调整卸载位置，还需要动臂配合动作。卸载时，主要是斗杆和铲斗复合动作，间以动臂动作。在新的挖掘点。此工况是回转马达、动臂和斗杆复合动作。由于动臂下降有重力作用，压力低、变量泵流量大、下降快，要求回转速度快，因此该工况的供油情况为一个油泵的全部流量供回转马达，另一油泵的大部分油供给动臂，少部分油经节流阀供给斗杆。特点与满载回转类似，但转动惯量比满足时减小。要求:左右履带可独立操纵，可调速，具有直线行走功能，具有一定的行走速度((2-5km/h)和爬坡能力(35度左右)，具有制动能力。在行走的过程有可能要求对作业装置液压元件(如回转机构、动臂、斗杆和铲斗)直线行驶性，特别是当挖掘机进行装车运输或上下卡车行走时，行驶偏斜会造成事故。(如动臂、斗杆、铲斗和回转)供油。对于双泵系统，目前采用以下供油方式:①一个油泵并联向左、右行走马达供油，另一个油泵向其他液压作用元件供油，其多余的油液通过单向阀向行走马达供油;②双泵合流并联向左、右行走马达和作业装置液压作用元件同时供油。适的停放与运输尺寸与姿态和特殊的检查姿态。2.2液压挖掘机工作装置的设计要求自由度的工程机械。这些主要机构经常启动、制动、换向，外负载变化很大，工作条件的工作特点，其工作装置的设计需要满足以下要求:置都要求实现最大挖掘力不经济，要求挖掘机在主要挖掘区内能实现最大挖掘力。用这种方式挖掘充斗效率高，循环时间短，也便于卸土，装车，司机视野无阻，因此生产率高而又安全。最经常的挖掘区域大致为图2.13(图2.13)塌而影响挖掘机的稳定和安全工作，除有条件的挖沟作业以外一般不使用。工作装置的几何尺寸液压求满足停放和行走时的整机稳定性。2.2.2各功能运动的动力特性要求2-1和2-2所示。作装置的强度和刚度特性。度，要求采取局部加强的措施。应力集中，应使焊缝与应力集中部位错开，在主要受力铰接支承处采用铸钢件。期和挖掘机寿命周期、加快维修进度和降低维修费用、司机操作的舒适性等。能容指标(即消耗于单位土方的能量)虽不宜作为评价土方机械技术经济效率的通作装置结构现代化的程度，这种符合能容指标的工作装置应能完全满足技术与使用要求，且足够可靠〔5)。从能容指标角度来看，要求液压挖掘机的挖掘力大，工作装置的重量轻，挖掘速度高。决定挖掘机生产率的基本因素是工作循环时间包括挖掘时间、向卸载点运行时间、(合理值约为0.75m/s)，许的情况下尽量减小回转角。回转角的合理范围一般为70-180"，最佳角度为900。回和返回时间。卸载时间主要取决于铲斗的结构和土壤性质。实现零部件的标准化、组件化和通用化，降低挖掘机的制造成本;液压挖掘机作业条件恶劣，各功能部件要求有很高的工作可靠性和耐久性;由于挖掘机在城市建设施工的环保性。主功率参数:发动机功率、液压系统主参数功能运动动力参数:如挖掘力、行走速度、爬坡度等经济指标参数:如作业周期、生产率、油耗等其他重要参数:操纵控制、环保等参数以及整机稳定性和可靠性。液压挖掘机的主参数为：2.4.1通过类比及经验方法的工作装置的设计进行必要的验算：式中:L,,KG,,;LZ,KGz、Nz一要设计挖掘机构件的长度、铲斗容量、质量、功率。和劳动力又得不到合理的设计参数，并且其设计的科学性和可靠性差。算机辅助设计技术既能缩短产品的设计周期和制造周期，同时又能大大提高产品的质量，相应也就提高了机器整体质量的可靠性和稳定性。BASIC的挖掘力，没有考虑挖掘力与各油缸的闭锁力、整机稳定性和附着性之间的关系。AutoLISP语言编制挖掘机工作装置运动模拟程序，通过输入各油缸的行程，在计算机屏幕上显示相应的机构运动简图。免去了大量的三角函数和几何关系推导。使用VB语:显示出工作装置的运动;范围;;CAD和现实动画功能。在动臂工作范围内，动态显示工作装置的举升、下降、平移、铲斗挖掘、斗杆运动等作业工况，进行了挖掘机工作装置的运动仿真过程。行分析运动及力分析，导出相应的计算公式，编成专用程序，利用计算机进行计算。但是，用这种方法的方程的建立、求解过程较复杂和冗长，且不便于计算机程序设计，每算机未能得到充分利用也是一种浪费。国内几乎没有。计同时进行。着手设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。液压挖掘机整个机械包括：底盘行走系统、动力系统、工作机构及控制系统。本次本动作。一个完整的、能够正常工作的液压系统，应该由以下五个主要部分来组成：1.动力元件：液压泵，其功能是供给液压系统压力油，把机械能转换成压力能。2.执行元件：液压缸、液压马达，其功能把是液压能转换成机械能。液压缸输出力和速度，带动负载作直线运动；液压马达输出转矩和转速，带动负载作旋转运动。3.控制元件：控制阀，其功能是对系统中的压力、流量或流动方向进行控制，以保换向阀等。4.辅助元件：保证系统正常工作所需要的辅助装置，例如油箱，滤油器，油管等。5.工作介质：液压油功率利用较好。由于定量泵简单可靠，价格低廉，耐冲击性好，所以选用定量系统。油能实现严格的同步，不过可采用均流器来解决并联系统中两个执行原件的同步问题。寸减小，但容积效率会下降。目前，建设机械所用工作压力等级有：（1）中压压力为10~20MPa。常用于装载机、起重机、小型挖掘机等建设机械。（2）高压压力为20~32MPa。常用于中、大型挖掘机、混凝土泵等。（3）超高压压力超过32MPa。系统工作压力p要根据技术要求、经济效果和制造可能性等三反方面来确定。较轻巧紧凑的结构，对大型挖掘机来说，更为重要，所以，一般应尽可能选取较高的工作压力。但造维修困难，增大了液压振动与冲击，影响了元件寿命和可靠性，此外，压力增高太多，元件与管道的壁厚相应增加，尺寸与质量的减少率将愈来愈小。量叠加，并取各叠加数中最大值，就是系统流量Q。采用二次压力反馈式敏感系统力、流量的形式输送到系统中去。按其职能来说，属于液压能元件，又称为动力元件。液压泵的额定压力宜比系统工作压力大25%以上，使液压泵有一定的压力储备。泵的主要参数有压力、流量、转速、效率。因为系统的工作压力为25MPa，所以有25×（1+25%）=31.25（MPa）在定量系统中，流量固定，不能因外负荷变化而使流量作相应的变化，因此，负荷小时不能提高作业速度，功率得不到重分利用。为了满足作业要求，定量格低来呢，耐冲性能好，在小型液压挖掘机上定量系统得到应用，但是，其缺点是系统功率不能充分利用，泵的特性很硬，挖掘硬土时引起很大的溢流损失。P2525%)n（3-1）一般中型挖掘机多采用变量系统，油路采用开式，这样可以使系统简单，成本低，从发动机功率充分利用方面考虑多采用双本双回路,这样即可独立的工作，又可配合动2．基本回路3．调速方式限压阀。214系统初步计算和液压元件的选择分得出）；安装形式和安装长度；供油压力；负载特点和工作环境等。1.缸筒结构缸筒是液压缸的主要零件，它与缸盖、活塞等零件构成密闭的容腔，形成内压，推动活塞运动。设计缸筒时，不仅要保证液压缸的作用力、速度和有效行程，而且必须有足够的强度和刚度，以便抵抗液压力和其他外力的作用。根据《机械设计手册》第4卷表17-6-6，常用的缸筒结构有八类，通常缸筒与缸盖、缸头的连接型式取决于额定结构简单，尺寸小，工艺性好，使用广的优点；缺点是缸体有可能变形。缸筒与缸盖采用外螺纹连接具有重量轻，外径较小的优点，而且便于拆卸和检修。2.缸筒材料位公差等级是以保证活塞密封件的密封性；需要焊接的缸筒还要求有良好的可焊接性，以便在焊上管接头或缸头后不至于产生裂纹或过大变形。液压缸的常用材料有20钢、35钢、45钢的无缝钢管。缸筒与缸底采用焊接方式，故采用焊接性能较好的3535钢的抗310Mpa，屈服极限Mpabs3．缸筒缸径D的计算D1pmF—活塞杆上的最大负载(N),此处F113KN11p—工作压力，初取p16MPam224FD1pm根据《机械设计手册》卷4.P17-4表17-6-2表4-1液压缸内径的选择液压缸内径系列取液压缸缸筒内径100mmD表4-3缸筒外径D(mm)的选取1产代mm是次要的，一般不需要验算。因为本设计是中低压液压系统，所以不需要验算。23缸筒直径采用H7或H8值一般为0.16～0.32mD≥~；缸筒内径的圆度、锥度、圆柱度不DHB大于内径公差之半；缸筒直线度公差在500长度上不大于0.03；缸筒端面对内径的垂直度在直径上不大于0.04mm。此外，还有通往油口、排99气阀孔的内孔口必须有倒角，不允许有飞边、毛刺，孔变形。如欲防止腐不损坏密封件，缸筒内孔应倒15度角。需要在缸筒上焊接油口、内表面涂耐油油漆。圈槽，还有连接螺孔，受力比较复杂，必须进行强度校核。1缸盖材料常用35钢、45钢锻件活ZG35ZG45铸钢及HT25-47HT30-54他耐磨材料。综合上面，选HT200。2）与缸筒的连接缸筒与缸盖用法兰连接，这种连接方式装卸方便，加工容易，5个M16直径为106的圆周上。ph0.433Dyp——系统最大工作压力，p25；yD——液压缸的内径m；hD取h20mm4）缸盖螺栓连接处的强度校核如下：液压缸缸筒与端盖的连接方法很多，其中以螺栓（钉）连接最为广泛。当缸筒与和剪应力的合成应力来进行。则有：dZ211s00.2dZ3122sns11d——螺纹内经，对于标准坚固螺纹，取dd1224t，t为螺纹螺距11s0——螺栓个数，本次设计取ZZ5sssss4KFdZ21KKFd1so0.2dZ312292snssns所以；螺纹连接强度满足要求。子带到密封装置处，损坏密封装置。成一体，采用铸铁并在其工作表面堆焊耐磨材料防尘圈槽和密封圈槽。图4-2端盖式活塞导向环度，如图所示，若导向长度太小，将使液压缸因间隙引起的初始挠度增大，从而影响液压缸的稳定性。对于一般液压缸，其最小导向长度H安下式计算：SD202式中：LD——缸筒内径2。mm一般导向套滑动面的长度A，在缸筒内径D＜80时，取(0.6~，在缸D筒内径D80的材料。现选用耐磨铸铁HT200.外圆与内孔同轴度公差，不大于0.03mm，圆度与圆柱度公差不大于直径公差的一半。内孔中的环形油膜和直油膜要浅而宽，以保证良好的润滑。4.1.3液压缸缸头的设计1.的连接形式图4-3缸头与缸筒焊接F（4-9）max(Dd241式中：27F——缸内最大推力；max4N264mmDD1——焊接效率，取=0.7；——焊条材料的抗拉强度，取550Mpa；bbn——安全系数，参照缸筒安全系数选取。一般bn20.433D11D11yyDy11取20mm1液压缸速比要求来确定的，然后再校核结构强度和稳定性。dP公称压力（Mpa）P当系统压力确定后，查出速比系数并按下式计算：11根据活塞杆径系列，取活塞杆直径d562．活塞杆的强度校核dF——油缸的负载；[]——活塞杆材料的许用应力；——材料的抗拉强度；b5现采用45钢600Mpabbn动臂液压缸活塞杆最大作用力F=113040N；d3．活塞杆弯曲稳定性校核当活塞行程较大时（活塞杆伸出时，油缸的计算长度大于活塞杆直径的10倍以上致使滑动表面产生偏磨，甚至活塞杆折断。为消除这种弊端，除要满足强度外，还根据油缸的支撑形式进行稳定性验算。由《机械设计手册》第20篇查得：当液压缸支撑长度L~15)d时，需验算活塞杆弯曲稳定性，因本次设计支撑B算：22BFknkkE611——活塞杆横截面惯性矩；I44——液压缸安装及导向系数，根据《机械设计手册》表17-6-17选K1.5；KL——折算长度m，导向套中心至吊头的距离，取L800mm；Bkkkk4F=92797.8Nk4．活塞杆结构形式的选取度，活塞杆应有一定的耐磨性，具有较高的尺寸精度和表面光洁度。采用实心结构，端部选用单耳环通过螺纹与活塞杆连接。5．活塞杆的材料和技术要求技术要求：淬火.淬火深度0.5~，表面镀铬~0.05；30圆度的圆柱公差不大于直径公差一半；装不产生偏斜；安装活塞的轴颈与外圆的同轴度公差不大于；a活塞杆表面进行镀铬处理，并进行抛光和磨削加工；做成一体。4.1.5活塞的设计和拉力的大小，与缸体和活塞杆之间均有密封圈密封，以防止液压缸内部泄漏。图4-4活塞的密封Y和活塞杆之间均选用O连接。图4-5活塞与活塞杆的连接1．活塞尺寸及加工公差有支承环的活塞常用材料有优质炭素钢20号、35号、45号，本次设计采用45号选用活塞宽度一般为活塞外径的0.6~1.0倍，但也要根据密封件的形式、数量和安钢。D活塞外径：D——尼龙支承环厚度，一般2~4，其中缸径较小时取小值。现取其值为3；图4-6活塞装配示意图活塞的外径的配合一般采用f9外径对内径的同轴度公差不大于0.02，端面与轴线的垂直度公差不大于0.04公差的一半，表面粗糙度以结构形式不同而定。2．活塞中心孔的设计计算台阶肩部压应力符合安全强度的要求。活塞端部的压应力可以粗略的用下述公式计算。当忽略装配台阶和轴孔的倒角尺寸时，肩部压应力：Dp240.75ccs43222cMPa；0.750.75360270cssdd221c2图4-7缸筒长度的确定（4-17）llSSHBk4X—缸筒装配台阶的长度，取l10mm；l44xxB—活塞宽度，B=80mm；H—导向套长度，H95；所以：llSSHB10385895801046mmk4X能，根据上述要求，采用45号钢。缸盖内孔尺寸公差一般取H7,H8；缸盖内孔d与之口外径D的圆度，圆柱度误差不大于直径公差之半。缸盖内孔d与之口外径的D同轴度误差不大于0.03mm，端面A,B对轴线的圆跳动，在直径100mm以上不大于0.04mm。装配台阶外径：=80mml——装配深度，其值与缸径大小有关，缸径小时取小值，取l=10mm44缸头内径：213——活塞固紧装置的最大外径，取50mm；33——固紧装置与孔壁间隙，一般取=2～10，此处取=10；mm131xl——活塞外侧杆头长度，l=23mm；11S——活塞行程余量，一般取2～3mm，取=3mm；X1X611HJ——活塞杆全部缩入杆腔时的外露余量，此处取J=10mm；XXl——活塞杆螺纹连接长度，取63mm；61X615倍以上时），活塞杆承受的压应力超过一定数值时油缸总体将沿一定直线方向呈现纵向弯曲现象，致使滑动表面产生偏磨，甚至使活塞杆折断。为了消除这种弊病，在选择活塞杆时除了要求要满足强度条件外，还须根据油缸的支撑形式，进行稳定性验算。有三种可能的情况。l1i212表4-545钢临界应力试验参数ab1236.171006012liJdA4JdA4等于1l）il属于第一种情况，活塞杆的临界应力可按中柔度杆直线实验公KF1iA——活塞杆断面直径面积；E——材料的弹性模量，对于钢材——活塞杆横断面的惯性J44442.125K缸在使用时不致产生纵向弯曲现象，活塞杆上的最大负载F必须小于稳定极限力F。KkkkF195KNF(安全)k液压缸的结构尺寸和活塞的运动速度确定后，便可以确定液压缸所需的供油流量。流量计算公式：Q103(L/（4-21）——活塞有效工作面积；AmmQ10323L液压缸油口直径：Q1v37Q——流经管路的流量；v——油管内的允许流速；Qvmm1密封圈起着防止高压油沿活塞杆外漏的作用。活塞外径动密封主要采用Y形或V形密封圈，它们的适用范围和选择原则与活塞的外径密封相同。J型专用防尘圈和Y高防尘效果，使用双唇边防尘圈，它具有挡尘和刮油双重作用，因而防尘效果较好。防尘圈也是一种易损的标准件。参照《液压系统设计简明手册》P167表6-40活塞密封腔体用高低唇Y型橡胶密封圈。动量。在它们的行程终端，当杆头进入液压缸的端盖和缸底部分时，会引起机械碰撞，能转换为热能，热能则由循环的油液待到液压缸外。缸筒内径D100活塞杆内径d56mm缸头厚度=20mm11活塞行程S590mm12缸筒内径D100活塞杆内径d56缸头厚度20油孔直径d13112缸筒内径100mm壁厚21mm活塞杆内径56mmDd缸头厚度20mm油孔直径d13mm1121．当无杆腔进油时，液压油作用在活塞上的推力F(N)。1FD2P1mP——液压缸效率；m17-6-3机械效率mmm113040N4当液压缸有杆腔进油时，作用在活塞上的理论压力：1mF(D2d2)p（4-24）2m)N2242m39NFV1130.055.65式中：N——液压缸的输出功率；——液压缸输出力；FV——液压缸的输出速度0.05ms；V，取V2mminmm22cv根据液压系统的工况来选择液压泵。泵的主要参数有压力、流量、转速、效率。的工作压力的80％左右；要求工作可靠性较高的系统或运动设备，系统工作压力为泵额度压力的60％左右。一般泵的流量要大于系统工作的最大流量。为了延长泵的寿命，泵的最高压力与最高转速不宜同时使用。maxmax验选择外啮合渐开线直齿形齿轮泵。具有结构简单，工艺性好，体积小，重量轻，维护方便，使用寿命长的优点。（5-1）Bmax式中：——系统的泄漏系数，一般取=1.1～1.3，取K1.2；KKQ——同时工作执行元件流量之和的最大值，min；L动臂单独动作时，所需流量211cv斗杆单独作用时，所需流量212cv铲斗缸单独动作时，所需流量AV3213cv取驱动轮的总输出力矩为M11600Nm，传动链轮与行走马达的传动比i11取行走马达被压p0.5Mpa，则两腔的压力差，则行走马达的排量根p2pi式中：iq1iqnQ111000v根据《机械设计手册》成大先第五版20篇表20-5-77可选径向柱塞马达。马达的型号：型号：JM11F0.315FL额定转矩：902NM最高转矩：1127NM根据回转机构参数经验公式得：转台以上总转动惯量：5JKG3K——为系数，取1000；jfG——为整机重量，Gt；553jfdw回转加速度0.35rd/s，则挖掘机回转部分惯性力矩2dtMJNm1212设回转速度n10r，回转机构传动比i，则回转马达转速11MMq1jqnQ111000v型号：型号:JM10F0.224FL额定转矩：638NM最高转矩：797NM此处左右行走马达同时工作时，流量为最大，故：1B最高工作压力选液压泵。型号：排量：121mLr1额定转速：1000rmin1最高转速：1800rmin1446液压泵站设计及液压附件的选取选取DSG-03-3C-507Mpa21Mpa，最高使用压力21MPa。最大流量300L/min。D型遥控溢流阀主要用于先导型溢流阀的远程压力调节。参考《机械设计手册》成大先第五版第20篇表20-7-9，选择DT-01-02遥控溢流阀。额定压力为25Mpa。参考《机械设计手册》成大先第五版第20篇表20-7-143。选用C型单向阀，选用管式连接CIT-02-50。最高使用压力为25MPa。它在所设定开启压力下使用，控制流量流动，完全阻止反向流动。两个C型单向阀组成一个液压锁。所以在系统中没有相对运动的管路中选择无缝钢管，能承受高压，价格低廉，耐油，抗腐蚀，刚性好，装拆方便。在系统中有相对运动的压力管道选用高压橡胶管。1．非橡胶管选取高压，价格低廉，耐油，抗腐蚀，刚性好，装拆方便。在系统中有相对运动的压力管道选用高压橡胶管。第20篇表20-8-1可得油管的内径计算公式：d4.16vQ——流经管路的流量；v——允许流速，对吸油管可取v2m/s压力油管当v6m/s对吸油管：，对回油管可取3/，对msvQv87d`4.161.5Q873``4.16dvQ875dv管接头连接螺纹/mm/mmM2M2M4222．管接头的选择体和接管之间用O20篇20-8-5选锥面密封焊接式管接头。⑴.液压装置中各部件、元件的布置均匀、便于装配、调整维修和使用，并且要适⑶.电磁铁，压力表及其开关应布置在便于观察的地方；⑷.工作部件运动的管道、伸缩管或弹性管，软管安装时，应避免发生扭转，以免影响使用寿命。1．滤油器的设置0.13～0.14mm以保护液压泵。为了不影响吸油能力，滤油器的通油能力最好大于泵的两倍。在液压泵的回油管路上安装过滤精度高的滤油器。它可以滤除更细微的颗粒杂质，死。2．吸油管与回油管的设置油管出口为45度斜口，增大回油面积减慢出油口处油流速度，且利于散热。油的排出口面向箱壁，利于回油通畅，避免飞溅起泡。为了防止液面波动，可在油管出口装扩散器。回油管必须放在液面以下，一般距液压油箱底面的距离大于300mm，注：以免产生背压。吸油管前一般应设置滤油器，其精度为100～200目的网式或线式滤油器。滤油器小于20mm。吸油管应插入液压油面以下，防止吸油时卷吸空气或因流入液压油箱的液压油搅动油面，致使油中混入气泡。吸油管与回油管应尽量远离。泄油管端亦可斜切、面壁，但不可没入油中，以免产生背压，阀的泄油管不得插入油中。作用：将吸、回油管隔开，增长液压油流动循环时间，除去沉淀的杂质，分离清水和空气，调整温度，吸收油液压力的波动及防止液面的波动。计成低于液压油面，其高度为最低油面的2/3，使液压油从隔板上方流过。样液压油可以经过一次过滤。过滤网通常使用50～100目左右的金属网。4．液位计的设置方。根据黎明液压有限公司的产品型号，选用液位液温计的型号为：YWT-150T型。5．清洗孔及放油孔的设置出箱内元件。塞放在最低处。6．液压油箱的有效容积的计算可以根据使用情况，使用下面几何公式计算:B式中：a——经验系数，见下表：V——油箱的有效容积；Q——流经两边路的最大流量：B表6-2油箱设计经验系数低压系数则：VaQ3298.4895.2LB邮箱的长，宽，高按1:2:3算，设高为，则：X，长为。mm压泵吸油管路上，如下图所示:应用要求：保护液压泵。要求过滤能力大，阻力小。一般多用粗过滤器（网式或线隙式）。滤油器选择参考《机械设计手册》成大先第五版第20篇表20—8—130低压线隙式管连接过滤器型号:XU-A100×50S。本次设计选用的原动机是柴油机，其全部功率用于驱动液压泵的系统和行走系统，接。具体为凸缘弹性联轴器。因为次联轴器结构简单、装卸方便、使用寿命长，所以应用较多。合可采用H7/r6，与液压泵轴的配合可略低一些。虽然这两种联轴器对径向、轴向误差及转角误差有比较大的补偿量，但实际安装时，应使电动机轴的同轴度误差不大于0.1mm，轴线的倾斜角不大于40度。1.5设计有限公司生产的型号为：QUQZ-20x1.0型空气滤清器。其空气流量为170L/min，有效过滤面积为180cm2，加油流量21L/min。YN-71.5-I型径向压力表。液压装置中，液压元件布置要均匀，便于装配、调整、维修和使用，并且要适当注车架，架设应该相互平行并且高出一定的距离，并用管夹固定。运动部件宜采用软管、布置及安装尺寸见泵站的总装图。动系统来说，主要是进一步确切地计算液压回路各段压力损失、容积损失及系统效率，或采取其他必要的措施。123v=27mm/s,油的23v22Rve75750.06Re1259l221dldv——液流平均速度；——液压油密度；Rev222——局部阻力系数取1；——液压油密度；——液流平均速度；vv20.3P222引起的热量：1ytpQyNpyN——液压功率；ytp——液压泵的总效率，取0.8；511ytQ0.0167PQh2eeeeeh1散热基本平衡，因此通常只计算油箱的散热。ut——油和油箱外表面的温差（C）。ukQkA(0.531.060.531.59)2正常工作温度30～502LQFW型冷却器。必须加以注意的一些问题：1.《液压元件通用技术条件》（GB/T7935）的规定，合格后安装。2.温度计等）进行效验。这对以后工作极为重要，以免不准确而造成事故。3.液压泵安装如下：1）液压泵与发动机之间必须符合制造厂的规定3）液压泵的进油管路应短而值，避免拐弯增多，断面突变。在规定多油液粘度范围内，必须使泵的进油压力盒其他条件符合泵制造厂的亏定值。4）液压泵的管路密封必须可靠，不允许吸入空气。4.油箱装置安装要求如下：2）板式阀必须有正确的定向支撑。3）为了保证安全，阀的安装必须考虑重力、冲力、震动对阀内主要零件的影响。4）阀的连接螺钉的性能等级必须符合制造厂的要求，不得随意变换。5）应注意进油口与回油口装反会造成事故。有些阀件为了安装方便往往开有作用到两个孔，安装后不用一个要堵死。6）为了避免空气渗入阀内，链接初应保证密封良好。用法兰安装点阀件，螺钉不