《10t液压挖掘机液压系统功能分析及结构设计》13000字（论文）

目录10t液压挖掘机液压系统功能分析及结构设计目录293191.引文 设计总说明10t液压挖掘机是中国矿山作业中最重要的设备，在中国矿山作业中起着重要的作用。本文基于10t液压挖掘机国内外发展现状,分析了当前传统10t液压挖掘机的液压系统,同时介绍了目前国内研究使用更多的10t液压挖掘机,分析其液压原理设计,从而可以得到10t液压挖掘机液压控制优势,对传统液压挖掘机液压系统的功能进行了分析,并讨论了其液压挖掘系统的基本液压回路。工程机械在国民经济建设特别是城市建设中发挥着越来越重要的作用。工程机械虽然种类繁多，但基本上可以分为动力装置、行走装置和作业装置。挖掘机行走装置的主要功能是提供挖掘机所需的驱动力。车架、行走装置、悬挂是挖掘机行走装置的重要部件，所以挖掘机才能正常工作。底盘设计决定了整机的性能，合理的底盘设计是顺利完成整机设计任务的重要保证。本文对行走装置的部分液压回路进行了优化，并在设计履带装置的基础上，对支点轮、驱动轮、支点链轮和导向轮的结构进行了设计。关键词：10t液压挖掘机；液压原理；分析；行走装置1.引文挖掘机行业经历了数十年的发展，从大量研究到自主研发，挖掘机技术已经从机械技术转变为液压技术，再到当今的机电和液压控制技术。目前8—200t的机器都已经投放市场，目前，挖掘机市场的竞争非常激烈，挖掘机的制造公司的生存受到考验。但主要零部件的电机和液压组件仍主要配备国外配件。尽管中国近年来建立了一个制造液压挖掘机家用液压零件的协会，但在推广制造家用液压零件的技术的基础上，仍然很少安装液压零件。因此，应不断改进研究和技术开发以及挖掘机的设计，这将增加企业的社会和经济利益。1.110t液压挖掘机介绍挖掘机与液压传动是紧密联系在一起的，其发展主要是基于液压技术的应用。它的结构主要由发动机、液压系统、工作装置、行走装置和电气控制部分组成，由于挖掘机的工作条件，要求动作十分复杂，所以对液压系统的设计提出了很高的要求，整个工程机械液压系统中最复杂的就是挖掘机液压系统。因此，对挖掘机液压系统的分析和设计已经成为挖掘机的重要组成部分。单斗液压挖拓机是一种周期作业的机械设备，它由工作装置、回转装置和行走装置三部分组成。工作装置包括动有、斗杆以及根据工作需要可更换的各种换装设备，如正铲、反铲、装载斗和抓斗等，其典型工作循环如下:(1)挖掘在坚硬土城中挖掘时一般以斗杆动作为主，用铲斗缸调整切削角度，配合挖掘;在松软土坡中挖翻时，则以铲斗缸动作为主;在由特殊要求的挖掘动作中，则使铲斗缸、斗杆缸和动臂缸三者复合动作.以保证铲斗按特定轨迹运动。(2)满斗提升及回转挖掘结束，铲斗缸推出，动仲缸升起，满斗提升;同时回转马达启动，转台向卸土方向回转。(3)卸载转台转到卸载地点.转台制动斗杆缸调整卸料半径.铲斗缸收回，转斗卸载。当对卸载位工及高度有严格要求时.还需动臂kr配合动作。(4)卸载结束后.转台向反向回转，同时动臂缸与斗杆缸配合动作，使空斗下放到新的挖掘位里。单斗液压挖掘机在建筑、交通运输、水利施工、露天采矿及现代化军事工程中都有十分广泛的应用，是各种土石方施工中不可缺少的主要机械设备。1.210t液压挖掘机中液压原理的应用现状液压系统由信号控制和液压动力两部分组成，主要进行能量之间的转换。由于其具有控制稳定且输出的能量较为可靠的特点，自从开始应用液压系统以来，各个工业领域已经得到了广泛的应用和推广。目前，我国10t液压挖掘机的液压系统设计仍停留在依靠经验来设计路线，设计方案是：第一:确定10t液压挖掘机的工作环境，第二:分析环境和采矿条件第三:按要求设计10t液压挖掘机，包括运动和动力要求等最后:进行初步设计，逐步进行深入的阐述设计，对各部件参数、各液压回路进行组合，设计出一套完整的液压系统。传统的10T液压挖掘机，其液压系统控制相对简单，但精度不高，难以实现根据实际工作环境对动态参数进行设计和控制。10t液压挖掘机在工作过程中，由多个机构共同完成大部分作业动作，液压系统在控制执行器工作的过程中不可避免的会发生油液泄漏的情况，泄漏的流量会导致液压压力和液压参数的变化，而这些变化无法通过液压系统的动态调整来适应。本文通过查阅国内外10t液压挖掘机的发展历史和现状，比较它们的优缺点并学习，对传统的10t液压挖掘机系统进行创新设计，使得新型10t液压挖掘机可以根据环境的变化及时调整液压参数，保证挖掘机工作的正常进行。2.传统10t液压挖掘机液压系统功能与分析液压系统可以按照不同的方式分为不同的形式。根据液压系统中液压泵的数量，可分为单泵系统、双泵系统和多泵系统;根据液压泵形式的差异，可分为定量泵系统和变量泵系统;根据执行机构供油方式的差异，可分为串联系统和并联系统;根据用途差异，可分为固定设备系统和行走设备系统;根据主换向阀位于中间时液压泵的工作状态，可分为中间开式系统和中间闭式系统。另外，根据工作特性的差异，还可分为液压传动系统和液压控制系统。2.1常见10t液压挖掘机液压系统目前市场上普遍的10t液压挖掘机液压系统，主要区别就是液压泵的数目不同，即是单泵系统、双泵系统和多泵系统。2.1.1单泵液压系统在小功率10t液压挖掘机中，变量泵液压系统的成本要高于定量泵液压系统，而且其组成也比较复杂，所以一般厂家都会选择定量泵液压系统。这种型号的液压挖掘机采用机械调节执行器的速度，大部分小型液压挖掘机会用压力控制阀来调节压力。这种液压挖掘机液压系统结构相对简单，操作难度不高，维护也比较方便，但效率低，能耗大，比较典型的此类液压系统原理如下图2-1所示。图2-1单泵10t液压挖掘机液压系统原理图虽然定量泵系统结构简单,成本低,但其在运行过程中的能量转换效率不高,这主要是因为10t液压挖掘机零件在工作中,变化范围较大,同时由于大量的能量损失，也会造成10T液压挖掘机在使用过程中温度过高，使其在操作过程中过于危险。近年来，由于资源的减少，能源成本增加，所以10T液压挖掘机厂家开始将定量泵系统改为变量单泵系统，这样可以避免能量损失，同时也进一步降低了10T液压挖掘机的能耗，同时也解决了油温升高的问题。2.1.2双泵液压系统单泵系统10T液压挖掘机在完成一些复合动作后，液压系统只使用油源，所以当两个动作回路差异较大或其中一个回路的负载发生突变时，就会影响到其他动作。为了解决一个泵影响不同液压回路的问题，采用两个泵作为系统的动力源，从而避免了不同回路之间的相互作用。如图2-2所示为双泵液压系统原理图。图2-2双泵液压原理图在双泵液压系统中，大排量泵作为主泵，主要用来控制10T液压挖掘机给铲的回转动作和10T液压挖掘机的举升动作，小排量泵作为辅助泵，主要用于控制10T液压挖掘机进给动作等辅助运动。使用双变量泵后，10T液压挖掘机排量易于调节，具有良好的节能效果。2.1.3多泵液压系统一般来说，10T液压挖掘机中具有三个或三个以上泵的液压系统就会被称为多泵系统。多泵系统避免了泵间流量和压力的干扰。如图2-3所示为多泵液压系统的原理图。图2-3多泵液压系统原理图2.2传统10t液压挖掘机液压系统基本回路传统10t液压挖掘机的液压回路主要由回转液压回路、给劲液压回路和辅助液压回路等组成。下面分别介绍这几个回路在传统10t液压挖掘机中的应用。2.2.1回转液压回路在10t液压挖掘机的液压回路中，回转液压回路主要包括调压限压回路和调速回路。回转机构中，主要采用变量马达驱动主轴或用定量马达通过变速箱驱动主轴。2.2.2调压限压回路在常见的液压回路中，系统压力主要由泵口的溢流阀控制，当系统压力需要调节时，只需要调节溢流阀，使其能够在系统压力变化时，保证系统压力的稳定。在限压和调压回路中，主要通过调整溢流阀不同的压力而实现不同的系统压力。在限压回路中，溢流阀调整的压力是系统中的最大压力，这意味着在10t液压挖掘机正常工作的时候，调整溢流阀，液压系统的压力不再变化。而在调压回路中，溢流阀调整的压力是系统中的工作压力。这意味着当液压系统工作时，由于10t液压挖掘机所处的环境会发生变化，或者煤层发生变化，或者挖掘的过程中，10t液压挖掘机受到的阻力等发生变化，都会导致系统所需压力不同，这个时候就需要调节溢流阀，调压回路和限压回路通常都能在系统中看到，但是为了系统的安全考虑，一般情况下在10t液压挖掘机工作状态下都是将调压回路代替限压回路，并且并联两个溢流阀安装在液压泵的出口处，一个调整系统压力，一个调整系统最大压力。通常采用闭式系统的10T液压挖掘机。为了适应油流方向，溢流阀处于并联状态。如图2-4所示。图2-4闭式系统调压回路2.2.3调速回路通过调节调速回路的容积，可以改变调速回路的速度。调速回路主要有三种形式。一种液压系统由变量泵和定量马达控制。这种系统能够输出恒定的转矩，使得液压系统能够进行恒速的转动。另一种是由定量泵和定量马达组成的液压系统，该系统可以输出恒定的功率，从而保证系统运行所需的功率。第三个液压系统由一个变量泵和一个变量马达组成，可以放大前两个的扭矩和功率。变量泵——双定量马达回路是变量泵——定量马达容积调速的另一种型式，此型式即为将容积调速和有级调速结合起来。如图2-5所示。通过能量守恒定律，即能量在转化或转移的过程中，总量保持不变，我们可以知道马达的输出功率等于泵的输出功率乘以效率，也就是流量、压力和效率的积。因为是变量泵，其流量和压力都是不变的，所以功率不变，通变速保持恒矩.图2-5变量泵-定量马达调速回路在10t液压挖掘机的挖掘进给回路中，为了能够保证铲头装置的速度和动力输出，通常在动力头的机械装置中增加变速箱来调节其速度。通常情况下，需要对挖掘进给机构的稳定性和动力性进行测试，以便能够在较复杂的挖掘工艺情况下，依然能够采用这种容积调速回路进行工作和挖掘支持。这样调速回路，能够提高回转器的工作可靠性，满足转速和负载的需求。2.2.4给进液压回路在全液压的10t液压挖掘机结构中，整体的运动是由局部趋向于整体的，所以液压缸的给进运动是由液压缸的直接运动、液压缸链条和液压马达链条的间接运动所组成的。2.2.5压力控制回路压力控制回路，即利用各种压力阀控制系统或系统某一部分油液压力的回路，实现调压、减压、增压、卸荷和多级压力等控制，满足执行元件对力或转矩的要求。面对不同的液压系统和工作情况，压力控制回路的选择也不同，通常主要为加压和减压。在加压挖掘的压力控制回路中，主要分为两种，即溢流阀调压回路和减压回路。溢流阀调压回路中所使用的溢流阀主要起定压溢流的作用，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，此时溢流阀就会开启，使多余流量溢回油箱，保证溢流阀进口压力，从而使得有足够稳定的压力来进行挖掘。同样，减压回路中，溢流阀可作为卸荷阀来使用，主要起系统卸荷作用。在常用的减压回路中，马达运行的方式主要是由先导压力和恒压来进行控制。但两种控制方式不能同时进行，在不同的条件下有不同的控制方式，当马达的压力低于恒压时，其运行主要通过先导压力；当马达的压力高于恒压时，先导压力无法对马达进行控制，由于恒压的设定，马达会被伺服阀自动控制。如图2-6所示，减压阀可以随时对工作压力进行控制，既方便又可以让各回路的压力互不干扰。图2-6减压回路10t液压挖掘机作为一种工程设备的存在，其需要对各种复杂的环境所适应。因此10t液压挖掘机制造商为了10t液压挖掘机能够一机多用，于是将多种压力控制回路进行组合，使得10t液压挖掘机能够在不同的要求下进行相应的工作。如图2-7所示，为ZDY1900(MKD一5S)型10t液压挖掘机的液压系统工作原理。图2-7ZDY1900S型10t液压挖掘机液压系统在背压平衡回路中，将一个单向背压阀串联在回油的液压回路中，如图2-8所示。在进行减压10t液压挖掘机时，多路换向阀处于闲置位置，这样能够保证油箱与液压油缸的两腔联通。为了能够使得回油腔在工作中平衡一部分10t液压挖掘机的自重，通常调整多路换向阀的位置，使其能够产生一定的背压，以此来达到减压挖掘的功能。这种回路的特点是能耗小，发热少，能够保证系统的功率需要和动作稳定可靠的运行，不但操作方便，也能够较为容易的对其进行调整和实时监控。加压10t液压挖掘机的时候，应该将进给油缸的回油回路打开，使得其能够释放一部分的背压，于是10t液压挖掘机工作的进给压力恒定于一个稳定的区间。图2-8背压平衡回路将一个可调节的节流阀串在油缸的线路中，便组成了回油节流调压线路，如图2-9所示。在实际中，这种回路比较常用，但在减压挖掘工况中，这种回路依然存在许多缺点。首先节流调速控制回路中，很难准确控制压力的大小，并且很难调整压力的准确值。相对于背压的回路，这种回路的性价比不高，挖掘速度过慢。当液压系统发生内泄的时候，系统中的节流阀也会发生失效。图2-9回油节流调压原理图采用将调速阀串联在给进油缸的回油路上上的方法，即可得到利用调速阀控制减压挖掘的油路，如图2-10所示,在功率输出相同的条件下，液压系统具有操作简单，维修方便且液压元件易于运输等优点。在进行液压系统的安装和运输过程中，都较其他的系统有较大优势，能够适应多工况的要求。调速阀和节流阀在这种回路中，有较大的差别。调速阀能够保证系统的进给油缸流量不随系统负载的变化而改变，而节流阀则不具有这一优点。只要阀口的开口量改变，那么其流量很容易受到系统负载的影响。图2-10调速阀控制减压回路2.2.6速度控制回路速度与流量是成正比的，被控制的对象虽然是流量，但反映出的效果则是执行机构的速度变因此一般常把流量控制称为速度控制。按被控制执行元件的运动状态、运动方式以及调节方法,速度控制回路有调速、制动、限速和同步回路等。主要为差动回路、双泵合流调速等。差动回路是从无杆腔进油，使有杆腔的油回到无杆腔。利用无杆腔和有杆腔的面积差，在同一压强下，产生压力差，驱动液压缸伸出。因为有杆腔的油回到了无杆腔，所以液压缸能以较快速度动作，实现小流量高速度。尽管此回路速度有限，但是能够比较经济的，不增加泵量的前提下，实现快速动作。双泵调速回路中，双泵为一大一小，在进行挖掘工作时，大泵提供旋转的能量，小泵提供给进系统工作的能量，双泵共同合作，在挖掘时慢速给进，结束时可以进行钻具的快速起下。以上的设计即考虑到液压10t液压挖掘机给进时对给进机构工作速度的要求，也考虑到起下钻时对给进机构工作速度的要求，可在保证给进压力满足设计要求的同时，还大大增加了10t液压挖掘机的工作效率，减少成本。2.2.7辅助液压回路在10t液压挖掘机的辅助液压回路中，其主要功能是实现10t液压挖掘机机身的调整，以满足多种倾角的钻孔要求或者实现卡夹机构的夹持和松开等动作，以满足挖掘在挖掘过程中，对于钻杆的控制等。因此在10t液压挖掘机中的辅助液压回路主要可分为机身起落的液压回路，压控液压回路和卡夹机构液压回路。2.2.8控制机身起落的液压回路控制机身起落的液压回路，主要是由溢流阀来调整其所需的状态压力，因为其由油缸下的节流阀来进行工作速度的调节，所以此回路与给进回路有许多共同的地方。在油缸的进油口，串上一个液压锁，便可实现机身的锁紧功能。由于机身的起落动作，仅仅是在10t液压挖掘机工作前后需要完成的调整动作，需要很短的时间，对于挖掘的过程也没有什么大的影响，因此在大部分的10t液压挖掘机设计过程中，没有对这种液压回路进行专门的设计，而将此回路附带在其他的液压回路上，在工作的过程中需要用到起落功能的时候，再将此回路引入到工作中，实现机身的起落。但是在引入的过程中，也许会发生油液的泄漏，所以为了更方便的操作，需要用到自封式快速接头来对油管进行连接。2.2.9控制卡夹机构的液压回路卡夹的主要部分为卡盘和夹持器。在很多情况下，要使10t液压挖掘机正常运行，就需要卡盘之间的配合，比如挖掘、升降钻具等。除此之外，卡夹之间的配合还能使10t液压挖掘机的动作更为灵活，单独一个元件和回路无法完成的。因此为了能够使得这些动作能够完成的更协调，需要将卡夹机构进行精确控制和调整。通常情况下，对于卡夹机构的速度和力度等都有精确的要求。卡夹的形式多种多样，需要根据实际的工作状况来进行选用，通常分为常开式、常闭式和全液压松紧式等。当前市场上通用的卡夹机构主要是全液压控制的。这样的设计主要适用于一些大型的挖掘机构。近些年来，部分矿用瓦斯抽采10t液压挖掘机也采用了以上的设计,如图2-11的强力顺煤层全液压10t液压挖掘机液压系统所示，卡盘夹紧采用了蓄能器储存的压力油作用。图2-11强力顺煤层全液压10t液压挖掘机液压系统原理图传统的液压10t液压挖掘机有很多的缺点，我们知道为了能够使得10t液压挖掘机操作方便，并且具有很强的可操作性，我们将10t液压挖掘机的液压系统设计的很简单，主要由定量泵和手动泵控制，这种系统简单，但是自动化程度不高，且容易受环境影响，不容易在多变量的环境中进行长时间的工作。即使在工作的时候，这类10t液压挖掘机工作性比较好，并且不容易出故障，但其对环境的适应能力偏低，在工作的时候会产生大量的能量损耗，挖掘的效率偏低，容易受外界的影响，所以其有许多地方需要加强。3.行走机构的设计3.1履带3.1.1作用和布置方式挖掘机履带要时刻支撑挖机总重，同时承受施工过程中产生的冲击和不均匀载荷，所以它是挖掘机行走装置的重要组成部分，而且履带还要利用本体与地面之间的承受摩擦来传递来自驱动轮的驱动力.履带属于易坏部件，因为履带在接地容易卷入泥石，所以履带要有足够的强度和刚度，以获得高耐磨性能和需求的强度的贴地能力。1—左链轨节；2—右链轨节；3—销轴；4—销套；5—锁紧销套；6—销垫；7—锁紧销垫；8—锁紧销轴；9—螺栓；10—螺母；11—履带板图3-1履带的典型结构及其构成如果有杂质进入会导致使用寿命下降，所以选择密封性优良的组成式履带，三筋式履带板筋比较多，所以强度和刚度相对高，负荷能力大，当链轨绕过驱动轮时，可利用轮齿清除链轨节上的淤泥。所以本设计选择三筋式履带板。3.1.2确定履带的宽度b，履带支撑面长度L0通过查阅资料得知，履带宽度公式：（3-1）式中M——是挖掘机总重，本课题挖掘机重量是6.3T；B——是履带板宽度； 履带的宽度的确定是非常重要的，履带的宽度决定着接地比压，按公式（3.1）算出履带的宽度范围。根据国家标准取履带的宽度为400mm根据查阅资料得知，履带支撑面长度公式：（3-2）式中G——是总重，本设计挖掘机总重是6.3T；［q］——是挖掘机的平均接地比压，取［q］=40Kpa得出。将已知的数据代入履带支撑面长度满足公式：（3-3）式中B——是履带轨距；——是附着系数，取1；f——是摩擦系数，取0.1；经过计算，符合公式要求，因此履带的支撑面长度符合设计原则3.1.3确定履带节距t0履带节距公式：（3-4）根据这一条公式，代入已知的挖掘机机重，得履带节距范围本课题确定为。3.1.4确定履带的带长L根据公式：（3-5）式中——是尺寸系数；——是挖掘机总重，是6.3T；经过计算，带长的范围得到确定，由于考虑到整体布局，取L为，在计算的结果上增加了。3.1.5履带的高度H根据公式：(3-6)式中KT——是尺寸系数，范围是0.3~0.35；M——是总机重；经过计算得H=554mm～646mm，由于考虑到整体布局，在此基础上扩大了17%，取H为750mm。3.1.6转台离地高度h1根据公式：(3-7)式中K0——是尺寸系数，范围值是在0.37~0.42之间，.取0.4经过计算得h1=740mm，由于考虑到整体布局，取h1=761mm3.1.7履带板的强度计算及校核履带的计算工况公式：（3-8）履带销的剪切强度：（3-9）所受拉伸应力的危险截面为销孔的最窄处：（3-10）式中G——是挖掘机总重；——是三个销孔宽度的总和为；R——履带销套半径为27.5mm；r——履带销半径为18mm；——履带的计算工况；利用公式（3-8）得出=46.305KN，代入公式（3-10)，得到得数是许用拉伸应力［］150~200MPa，［］，履带的抗拉强度满足要求。3.2驱动轮3.2.1驱动轮的作用和装配及选型驱动轮是行走装置的移动机构，驱动轮分为直线型，凸型和凹形这三种类别，考虑到整体操作，齿形的构造选为凹齿形。驱动轮在销套受到磨损时不能出现跳齿现象，需要保证轮齿啮合度高，履带挖掘机等工程机械大多为后轮驱动，后轮驱动使行驶更加平稳。挖掘机才能安全运行。图3-2驱动轮示意图3.2.2主要尺寸参数因为驱动轮轮齿与履带之间需要足够的啮合度，也就是节距相等，那么节距就。参看《工程机械底盘构造与设计》，齿数Z确定是，所以它的名义齿数为。根据节圆半径计算公式(3-11)式中——是驱动轮的节距；——是驱动轮节圆半径；——是驱动轮的名义齿数；那么根据公式：（3-12）式中——是驱动轮的齿根圆直径；——是履带销套的直径；所以通过计算，根据公式：（3-13）式中——是齿顶圆直径；——是节圆直径；——是履带销套的直径；经过计算，求得，取整，那么就是660mm为了得到驱动轮的齿高，查找到齿高计算公式：（3-14）齿股半径公式和齿谷距离计算公式：（3-15）（3-16）根据公式，求得齿谷半径是，齿谷距离半径3.2.3驱动轮的强度计算利用上一节的数据，我们利用公式可以轻松得出的数据，那么根据抗弯截面系数公式：（3-17）式中b——是已经知道的驱动轮宽度：h——是已经知道的驱动轮齿高；所以可以利用公式（3-14）求得的已知数据齿高和已知驱动轮宽度，并利用公式（3-17）得出抗弯截面系数为mm。那么我们就可以知道本课题的驱动轮强度是否符合要求了弯曲强度计算公式：（3-18）式中Wu——是抗弯界面系数；h——是齿高；由此可以得出结果挤压强度计算公式：（3-19）式中b——是驱动轮宽度；d——是是履带销套的直径；由此可以得出那么满足挤压强度和弯曲强度都满足了。3.3轮边减速器3.3.1轮边减速器的选型查阅《行星齿轮传动设计》了解到，我们需要轴向和径向尺寸达到设计要求的减速器。因此本设计选用斜盘式轴向柱塞马达和双行星排减速机构。根据设计原则，因为我们需要比较简单的减速器，所以我们选择轴固定行星式。查《行星齿轮传动设计》这本书。选择三个行星齿轮3.3.2行星齿轮传动比计算图3-3轴固定式行星齿轮减速器的原理图液压马达将动力传递给太阳轮，使得齿圈转动，最终传动了驱动轮，（3-20）1和6指的是太阳轮，3和4指的是齿轮圈，5和2代表行星齿轮，齿轮1和6的齿数分别是14和13，齿圈3和4的齿数分别是76和71，行星齿轮是5和2齿数分别是是29和31。第一排行星轮6、5、4和系杆构成差动轮系，（3-21）第二排行星轮1、2、3构成定轴轮系，（3-22）因此，（3-23）所以（3-24）（3-25）经过计算其总传动比为40.543.4液压马达的主要参数液压马达是一种将液压能转化成机械能的元件，理论上，马达的排量可以通过公式求得：(3-26)式中——是液压马达的输出转矩；——是液压马达的有效工作压力；——是液压马达的机械效率；通过查阅期刊资料，我们知道机械效率范围一般为，并通过课本找到液压马达的有效工作压力公式，和它的输出转矩公式：（3-27）（3-28）式（3-27）中——是液压泵的出口压力；——是压力损失；——是回油背压；通过查阅书籍资料，得知液压泵的出口压力范围是25MPa~32MPa，本课题取。压力损失一般为，本课题取。回油背压一般取，本课题取。所以可以代入公式（3-27）得到液压马达的有效工作压力是。式（3-28）中——是单条履带的牵引力，是；——是节圆半径，是；——总传动比，是；——是行走机构效率，通常取；通过利用公式（3-28）得出液压马达的输出转矩是根据公式（3-27）（3-28）的结果，代入公式（3-26）计算得出，马达的理论排量是。通过查阅资料，马达每分钟的排量可以根据下行公式求出：（3-29）这需要知道马达的最高输出转速，公式是：（3-30）已知道总传动比是现在需要知道驱动轮的最高转速，而已知驱动轮的节圆半径和挖掘机最高移速，所以直接代入公式：（3-31）得出驱动轮的最高转速是45.45将结果代入公式（3-42）得到液压马达的最高输出转速：1842.54接着将结果代入公式（3-41）得到马达每分钟的排量就是24.21根据液压马达输出功率公式：(3-32)式中——是单条履带的牵引力，是；——是最低移动速度，是；——是节圆半径，是；——是行走机构效率，通常取；求得液压马达的输出功率为最后根据这些参数，参考《液压马达选用与维修手册》，选用型号为的斜轴式轴向柱塞液压马达。3.5支重轮3.5.1支重轮的介绍组合式履带的支重轮分单凸缘和双凸缘两种。凸缘的作用是用来防止履带转弯时脱轨。安装在装置两侧，轮架的下侧，考虑到发动机的功率，最低程度安装四个，最多安装七个。安装时，每排支重轮前面有张紧机构，后面有驱动轮。所以，离张紧机构最近的支重轮不能影响到张紧机构的工作，最远的支重轮不影响驱动轮工作。支重轮承受着挖掘机大部分重力，在挖掘机工作时经常受到冲击，所以支重轮所承受的负荷很大，经受风吹雨打，容易被腐蚀或者让泥沙进入轮中，因此要求结构具有优良的密封性，而且制造支重轮材料要有高耐磨性和耐压性。支重轮的材料可以在50Mn或55SiMn这两个对象中中进行选择。1—螺塞；2—端盖；3—轴；4—轴套；5—浮动油封；6—浮动油封环；7—O形圈；8—销；9—轮体图3-4支重轮典型结构组成示意图3.5.2个数的确定在允许范围之内，支重轮越多，接地比压就越均匀，挖掘机的行驶越平稳，为了使接地比压分布比较均匀，一般根据支重轮的间距公式：(3-33)得出间距范围，取。最后端支重轮到驱动轮轮轴的间距：（3-34）得出间距范围，取间距。最前端的支重轮与导向轮之间的距离：（3-35）取距离是代入支重轮的个数公式：（3-36）式中——是最前端支重轮到导向轮的间距；——是驱动轮轴到最后端支重轮的间距；——是支重轮的间距；——是履带支撑面的长度；代入经过之前计算所得的数据，经过简单的计算，本小节确定支重轮的数目为5个。3.5.3轮与轴的强度及其检验（3-36）根据上述公式和计算过程，轮的接触应力合格。在挖掘机行驶时候，遇到路面凹凸不平的路段，每侧的单个支重轮所承受的载荷应当满足公式为（3-37）图3-5支重轮轴受力及应力图轴所受的最大弯矩：（3-38）轴的抗弯截面系数：(3-39)轴的弯曲强度公式：(3-40)式中——是轴所受的最大弯矩；——是轴的抗弯截面系数；根据公式（3-38）(3-39)得出轴的弯曲强度是47.3MPa所以支重轮轴的弯曲强度满足设计要求。3.6托链轮3.6.1托链轮的作用和布置方式为了让履带能牢牢的附着在各机轮上，并且具有足够的张紧度，就需要有托链轮保证挖掘机的正常运行，缺少托链轮作用的挖掘机，履带与各机轮之间的摩擦力不足，同时履带张进度会严重下滑，机构便会出轨进而影响挖掘机正常功能。在行走装置的上部和履带的下部，以及两侧都要安装一两个。让驱动轮和履带之间充分啮合。1—端盖；2—螺塞；3—螺钉；4—垫片；5—轴套；6—轮体；7—浮动油封；8—浮动油封环；9—端盖；10—轴图3-6拖链轮典型结构3.6.2托链轮个数托链轮的个数由行走装置上方履带的长度决定，驱动轮轴到导向轮轴的距离大于等于2米，行走装置每侧的托链轮数目选择两个，小于2米则选择一个，本设计的行走装置选择两个托链轮。3.7导向轮3.7.1导向轮的作用和布置方式导向轮的作用是引导挖掘机方向，图3－7就是导向轮的位置，它后面就是第一个支重轮，如果与导向轮太远，导向效果会下降，同时，因为装置的空间有限，所以安装导向轮的间距的最小不能小于履带节距的三倍。导向轮可以增加与地面的接触，减小压强，使得履带正常运转，方向盘的大部分轮子是肩环在中间用作导向，突起的部分起到引导作用，两边的部分起到承重作用，一般它用40钢或者40Cr的材料来制造，导向轮中间挡肩环两侧坡度会随着距离增加而变小。1—轮体；2—浮动油封；3—浮动油封环；4—螺栓；5—垫圈；6—销；7—连接板；8—密封圈；9—滑轨；10—轴套；11—螺塞图3-7导向轮示意图行走装置液压回路4.1液压行走装置介绍液压行走是采用了液压行走马达，而使机械设备行走的方式，是工程机械经常采用的一种车辆行走方式。它与机械行走相比，能够适应大扭矩场合，能够适应各种复杂工况。为了弥补了液压马达扭矩小的缺点，液压行走马达通常是液压马达和减速机相配合，运转稳定。就像挖掘机就采用了液压行走马达，两个履带，一边一个马达，采用手动操控方式，前进倒退，转向较为方便。4.2液压行走系统液压行走系统由液压泵，多路阀，液压马达，回转接头等等组成，发动机带动液压泵，液压泵排出液压油，经过多路阀，到达液压马达，推动液压马达旋转。液压泵在3吨以上的挖掘机上多采用负载敏感泵或负载敏感阀，来节约能源。在3吨以下的挖掘机上有的采用了柱塞泵，有的采用了齿轮泵。4.3限速行走回路挖掘机在下坡路段行走时，为了保证行车平稳安全，需要采取降低挖掘机行驶速度的措施。选择使用节流阀作为限速方式，节流阀的工作由梭阀提供的两个液压泵中压力较大者控制。由于挖掘机行驶时存在道路阻力，所以挖掘机直线行走时，两个液压泵均能够输出较大的压力，节流阀在梭阀引出的压力油作用下处于上位，左、右液压马