液压挖掘机设计说明书

1JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY本 科 毕 业 论 文（设 计）题目： 液压挖掘机 学 院：姓 名：学 号：专 业：年 级：指导教师1摘 要本次毕业设计的题目是履带式液压挖掘机功挖掘机。和其他类型的比较，类似于这种类型的挖掘机性能良好并且应用广泛，软土地表面或沼泽地面也可以行使使用，并且可以减少对地面的压力。液压挖掘机的主要特点是：可无级调速，调速范围大，能得到较低的稳定转速，动作快，液压元件的运动的运动惯性，加速性能好，并能高速反转，传输是非常顺利，非常简单的结构，可吸收的影响和振动，操作省力，易实现自动控制，易于实现标准化，系列化，泛化。本设计斗容量是 Q=0.2m，它属于小型液压挖掘机，工作装置的传动原理，液压挖掘机，主要设计。本次毕业设计，选择为履带式的液压挖掘机，为了满足要求。在转盘上表面是整个旋转，因此它可以在更大的范围内工作。由于采用液压传动与控制可以提高整体性能。随着现代挖掘机相比，开采量增加到 2 3 倍，质量大约是 6 吨，挖掘力约为 30kN，排放的最大高度约为 2.65m，最大挖掘深度 4.2m，最大挖掘半径大约是 5.728m，可从机器的操作能力有了很大的提高，不仅挖掘能力大，和机器的重量，传动平稳，工作效率很高，结构紧凑23ABSTRACTThe topic of this graduation design is mining mechanism of Hydraulic Excavator Power crawler. The hydraulic excavators and other types of comparison, similar to this type of excavator with good performance and the application is wide, the soft land surface or marshy ground area can also use widening, lengthening and floating track to reduce the earth pressure of the.The main characteristics of hydraulic excavator is: can the stepless speed regulation and speed range is very large, can obtain a lower stable rotational speed, fast action, hydraulic component motion motion inertia, acceleration performance is very good, and can operate high speed reversal, the transmission is very smooth, very simple structure, can absorb the impact and vibration, labor-saving operation, easy to realize automatic control, easy to realize the standardization, seriation, generalization.This design is the main parameters of bucket capacity of 0.2m3, it belongs to the small hydraulic excavator working device, hydraulic excavator, the main design of transmission principle.In the graduation design, the crawler walking device, in order to meet the requirements of. Upper surface of the turnplate is the entire rotation, therefore it may work in a greater scope. Because of the use of hydraulic transmission and control the overall performance can be improved. Compared with modern excavator, the mining capacity increased to 2 3 times, the quality is about 6 tons, digging force is about 30kN, the maximum discharge height is about 2.65m, the maximum digging depth is 4.2m, maximum digging radius is about 5.728m, can be seen from the machine operation ability have improved greatly, not only the mining capacity is big, and the weight of the machine, the transmission is steady, the work efficiency is very high, the structure is compactKey word：Hydraulic pressure excavator；Excavation organization；Hydraulic system4目录摘 要 .1ABSTRACT .2第一章 液压挖掘机的工作特点和基本类型 .41. 1 液压挖掘机的主要优点和特点 .41. 2 液压挖掘机的基本类型及主要特点 .41. 3 反铲装置的工作原理 .5第二章 工作装置基本尺寸计算 .82. 1 铲斗参数的选择 .82. 2 斗齿参数的选择 .92. 3 动臂参数的选择 .92. 4 斗杆参 数的选择 .102. 5 连杆、摇臂参数的选择 .11第三章 挖掘机液压系统设计 .123. 1 设计要求 .123. 2 动力元件 的选择 .123. 3 执行元件的选择 .133. 4 液压控制元件选择 .153. 5 液压系统辅助元件选择 .15第四章 注释 .16参考文献 .175第一章 液压挖掘机的工作特点和基本类型1. 1 液压挖掘机的主要优点和特点液压挖掘机传和统机械的相比呢有很多的优点他的动力装置和工作装置都是用容积式的液压静压传动。1.一千比1的最高转速和最低转速的比值决定了他的调速范围非常的大。2.单快速运作时，液压元件产生的运动惯性小，加速性能好，并可作调整反转。3.自动化的控制比较容易，而且传动起来很平稳，结构也是非常的简单4.易于实现标准化、简单化、通用化。5.能得到较低的稳定转速，例如柱塞式液压马达的稳定转速最低可以达到1r/min.1. 2 液压挖掘机的基本类型及主要特点我们可以通过对不同的角度对液压挖掘机进行划分。(1)首先我们根据液压挖掘机主要机构传动的类型分类。如果所有液压挖掘机液压系统的方法的传播,是一种全液压驱动,或者是全液压驱动的主要液压。他之间的主要区别是在行走的机制,我们采用液压传动的设计(2)根据液压挖掘机行走机构的类型行走的不同的方式也可以进行划分,如卡特彼勒、车轮,汽车类型,等等我们决定采用履带式液压挖掘机,这个设计,因为毛毛虫通常是全液压驱动,这和6我们的设计符合对方,和跟踪在任何道路可以走,有很高的适应性,并且他在土壤的吸附能力比所有其他人,所以决定走他会很光滑,所以履带的优点很多。(3)根据液压挖掘机工作装置根据工作装置结构不同,可分为铰接和伸缩臂挖掘机。的工作装置铰接应用比较普遍。挖掘机工作装置组件通过旋转铰链点完成作业。伸缩臂挖掘机的动臂由主臂和伸缩臂,可以在主臂臂可伸缩的手臂,也可以。伸缩臂前一桶,适合光滑和清理操作,尤其是在沟坡。1. 3 反铲装置的工作原理反铲工作装置是挖掘机的液压系统的主要工作装置，如图 1 所示 1 显示。液压挖掘机工作装置一般由 1 油管、2 动臂液压缸、3 动臂 4 斗杆液压缸、5 斗杆、6 铲斗液压缸、7 六连杆、8 侧板、9 铲斗、10 侧板和 11 铲斗斗齿。改变液压缸的行程在开采过程中实现每类的行为。1 臂下铰点往往与该旋转平台铰接臂缸数，和 2 支臂，通过改变动臂油缸行程可以改变臂角度，实现上下手臂。当斗杆 4 铰接臂上，可绕铰点转动的固定，斗杆与动臂的相对角度铲斗液压缸由 5 的控制，当斗杆液压缸伸缩自如，斗杆可转动转动铰点任意的手臂。斗 6 铰接在斗杆的 4 端，铲斗液压缸 5 的速度使铲斗绕铰点扩展旋转。为了提高斗角，铲斗液压缸的连杆机构（即 7 连杆和摇杆 8）连接桶。液压挖掘机反铲工作装置主要用于挖掘下面的土壤表面，如采矿，开挖沟槽，对挖掘轨迹运动和组合取决于液压缸。液压反铲挖掘机工作过程是，首先对手臂挖掘位置，然后再旋转斗杆是一个桶，当挖掘到满斗，升降臂，使铲斗侧边走土壤，促进扶轮卸载位置，转斗卸土，然后向工作单位开始运作循环的下一次。动臂油缸7主要用于调整位置的挖掘工作装置，一般不单独直接挖掘土壤；斗杆挖掘挖掘可以得到更大的旅行很方便，但较小的挖掘能力。转斗挖掘短途旅行，为了使铲斗挖掘斗到底时尚与旋转桶，需要矿业大国确保开采特厚土，所以最大挖掘力液压挖掘机一般由转斗油缸。由于矿业的容量较大，挖掘行程短，所以转斗挖掘可以用来清除障碍或生产率。在实际工作中，技术人员的液压挖掘机根据实际情况，各液压缸的合理操作，通常每个液压缸组合工作，达到最有效的采矿作业。图 1-11油管；2动臂油缸；3动臂；4斗杆油缸；5斗杆；6铲斗油缸；7曲柄；8连杆；9铲斗；10侧板；11斗齿。81. 4 铲斗的结构选择 型液压挖掘机反铲工作装置铲斗的形状和尺寸由作业对象决定，不同的作业需求可以在一台挖掘机上配备不同的铲斗来作业。铲斗与液压缸的连接形式通常有四连杆机构和六连杆机构两种，如图 1-3 所示。其中四连杆机构是铲斗液压缸直接铰接在铲斗上，铲斗转动角度较小，但铲斗可获得较大的工作力矩；六连杆机构是铲斗油缸通过曲柄连杆连接铲斗，这种连接形式的特点是在相同的铲斗液压缸活塞杆行程的情况下，铲斗可获得较大的转动角度，而且铲斗机构的传动性能较好。（a）四连杆机构 （b）六连杆机构1曲柄；2连杆图 1-3 铲斗与液压缸连接形式本次设计采用四连杆机构9第二章 工作装置基本尺寸计算2. 1 铲斗参数的选择本次设计铲斗容量初步选择为 q=0.2m3 由经验公式 M=2179+25147q 可以得到整体质量大约是 6 吨左右，再由 P=7.7+0.0046M 可以推断出发动机的功率P=7.1KW 当我们得知了铲斗的斗容量，其他的一系列数据的也可以随之而的出来了 。斗容量 、平均斗宽 ，还都是有转斗挖掘半径 和转斗挖掘装满转角qBR（这2里令 ）是铲斗的四个非常重要的主速度要参数。 、 及 三者与max RB2之间有q以下几何关经过经验公式计算，可以大概得出的数据为= qSKBR)2sin(21其中： 0.2m 其中： =0.2m3(已知)，铲斗斗容量；铲斗挖掘半径，单位 m；铲斗斗宽，根据经验公式反原理铲斗平均斗宽统计值和推荐范围，B查表可以得到，取 0.75m；B铲斗的挖掘装满的通常转角一般都是取九十度到一百度。210取它的具体值为 95 把各个数据代入到公式里面得到： 0.803mR2. 2 斗齿参数的选择根据经验公式计算：齿宽 0.11 =0.11 =0.064m;bq32.0根据经验公式计算：长 0.26 0.26 0.152m;l 3.根据经验公式计算：斗前臂与切削面的间隙取 =0.7 =0.0448mfb又由于铲斗宽度 B=0.75m,齿宽与齿距之和为 0.064+0.18=0.244m= =3.07 因此铲斗装有 3 个齿baB24.0752. 3 动臂参数的选择同理的由于我们设定的斗容量 q=0.2m ，可以得到整机的质量为 6 吨又根据经验公式计算法线尺寸参数: = mLiik3G得出:最大的挖掘半径 =3.35 =5.728m；R13511最大的挖掘深度 =2.05 =3.505m；Hmax135最大的卸载高度 1.55 =2.65m；3由于计算公式可以得出： =1.759m；l22. 4 斗杆参数的选择第一步计算斗杆挖掘阻力：斗杆挖掘行动过程中，切削的行程较长，切土厚度通常在挖掘过程中视为常数，一般取斗杆在挖掘过程中总转角 =50 80,取 65，在这转角gg过程中，铲斗被装满，这时半齿的实际行程为：grs601745.斗杆挖掘时的切土厚度 可按下式计算：gh2.48KN3max1 1025.6137.045.2gW第二步确定斗杆液压缸的最大作用力臂。 m23max9max2)(PlleG45.096.138748.）（12（其中斗杆摆角范围大约大致在 105125，取 105）max2)cos(2ax29min92min8 lLlLl= ） 105(45.0.03.122 =1.588m2. 5 连杆、摇臂参数的选择通过对斗杆和动臂，铲斗的一系列复杂紧密计算，我们得出四连杆的初步计算尺寸，其结果在 CAD 图中表示。13第三章 挖掘机液压系统设计3. 1 设计要求一,确保矿业机械臂和铲斗杆运动可以独立操作,也可以互相结合。二、确保挖掘机操作和旋转平台可以成为你个人作品和混合作用,它可以提高挖掘机的工作效率三、左和右履带挖掘机履带可以开车的速度,所以你可以使挖掘机行走和更灵活的方式四、确保安全可靠的液压挖掘机、执行机构的组织必须有安全防护措施,如:完善旋转机制可以可靠制动。3. 2 动力元件的选择动力元件通常起着向系统提供动力源的作用，是系统不可以缺少的核心元件。液压系统是以液压泵作为向系统提供一定流量和压力的动力元件。液压泵将原动机或者内燃机输出的机械能转换成工作 液体的压力能。是一种有用的能量转换装置。提供我们选择的有齿轮泵，叶片泵，柱塞泵，下面我们来看下面的表格 1 可以得出挖掘机的工作环境比较恶劣，所以对油的污染性不需要很敏感。虽然效率没有其他的高，但是从成本上的和工作特点的方面看，我们还是选择齿轮泵作为我们的动力元件，动力元件的设计，是液压系统设计的关键所在，整个液压系统都靠这个动力元件来提供运行的动力，没有他液压系统没法运作，14其他的选择关系参考表格。 表 1 性能 外啮合齿轮泵双作用叶片泵限压式变量叶片泵径向柱塞泵轴向柱塞泵螺杆泵输出压力 低压 中压 中压 高压 高压 低压流量调节 不能 不能 能 能 能 不能效率 低 较高 较高 高 高 较高输出流量脉动很大 很小 一般 一帮 一般 最小自吸特性 好 较差 较差 差 差 好对油的污染敏感性不敏感 较敏感 较敏感 很敏感 很敏感 不敏感噪声 大 小 较大 大 大 最小3. 3 执行元件的选择液压执行元件，本次设计必须用到的是动臂液压缸，铲斗液压杆，斗杆液压杆，和 2 个行走马达以及一个回转马达。液压马达按照额定的转速可以分为高速和低速两大类，额定转速高于 500r/min的高速液压马达，而低于 500r/min 的属于低速液压马达，高速的液压马达通常有齿轮式，螺杆式，叶片式，等它的主要特点是转速高，转动惯性小，方便启动和制动，而这是挖掘机所必须具备的一个特质，所以我们这次的液压马达选择为高速液压马达，初步选为齿轮式15图 3-1图 5.3.1 液压缸作用力与整机质量关系图下面可通过以下公式估算的液压缸作用力f2=6.55MF=0.75f2f1=0.75F式中F 铲斗油缸的作用力，KN；f1斗杆油缸的作用力，KN；f2动臂油缸额作用力，KN；M整机质量，t。通过计算我们可以得出 f2=39.3KN F=29.4KN f1=22.1KN。163. 4 液压控制元件选择控制元件通常是用来控制液体的流动方向，压力的高低和流量大小进行预期的控制。因此，液压控制阀是直接影响液压系统工作过程和工作特性的重要元件。本次液压设计也有用到单向阀，溢流阀，换向阀，等等。单向阀：是用来控制油液的单向流动，他的性能的要求是：正向的流动阻力损失小，反向的时候密封性好，而且动作灵敏。溢流阀 ：溢流阀的主要的作用是对液压系统进行保护几乎所有的液压系统里面都必须有溢流阀，它的性能的好和坏直接影响着液压系统的正常工作。液压系统对溢流阀性能的要求，1,定位的精度高。2，灵敏度要高。 3，工作平稳。4，密封性好。