小型挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計.doc

臨沂師范學(xué)院工學(xué)院本科專業(yè)職業(yè)生涯設(shè)計屆 分類號：TG502 單位代碼 ：10452 本科專業(yè)職業(yè)生涯設(shè)計面對未來 接受挑戰(zhàn)小型挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計姓 名 學(xué) 號 年 級 專 業(yè) 系（院） 指導(dǎo)教師 年 月 日1目錄第一部分1面對未來 接受挑戰(zhàn)11 自我分析12 就業(yè)前景23 職業(yè)選擇34 與職業(yè)選擇目標(biāo)的差距和措施45 結(jié)語4第二部分5小型挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)5摘 要5ABSTRACT61 緒論71.1 小型液壓挖掘機(jī)簡介及其發(fā)展71.2 液壓挖掘機(jī)的主要優(yōu)點81.3 本文擬達(dá)到的要求82 液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計92.1 液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)及名稱92.2 液壓挖掘機(jī)工作原理92.3 液壓挖掘機(jī)對液壓系統(tǒng)的要求92.4 設(shè)計液壓原理圖102.5 液壓系統(tǒng)特殊部件作用112.6 液壓系統(tǒng)工作原理簡述123 液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)133.1 液壓挖掘機(jī)整機(jī)質(zhì)量的確定133.2 液壓系統(tǒng)回轉(zhuǎn)裝置參數(shù)133.2.1 平臺啟動力矩133.2.2 平臺轉(zhuǎn)動慣量143.2.3 回轉(zhuǎn)平臺最大轉(zhuǎn)速的確定143.2.4 回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)的選用153.3 液壓系統(tǒng)行走裝置參數(shù)153.4 液壓系統(tǒng)各液壓缸參數(shù)163.4.1各油缸理論最大挖掘力的確定163.4.2 各液壓缸實際作用力的確定183.5 液壓泵參數(shù)194 液壓系統(tǒng)計算204.1 確定液壓系統(tǒng)的工作壓力204.2 確定液壓缸的主要參數(shù)和工作壓力204.3 液壓馬達(dá)所需流量214.4 確定液壓馬達(dá)的排量和工作壓力214.5 液壓泵流量和輸入功率的確定214.6 發(fā)動機(jī)功率的確定225 小結(jié)23參考文獻(xiàn)24謝辭25第一部分面對未來 接受挑戰(zhàn)在現(xiàn)今的這個弱肉強(qiáng)食的競爭社會，職業(yè)生涯規(guī)劃不僅給予我們更多的空間來實現(xiàn)我們的理想，也讓我們擁有更多的方式去豐富我們的未來。生命是有限的，我們不能讓這僅有的幾十年生命匆匆流過，所以我們更要好好的去規(guī)劃它們，讓它們變得更豐滿、充實、多姿、多彩。1 自我分析我的性格開朗、活潑。很積極向上，是樂觀主義者，遇事都會從其好的一面觀察，每天都會用微笑與別人打招呼。對事情大多抱有樂觀態(tài)度。對挫折的承受力很差，對于成敗看得很重，但大多數(shù)時候只是自己心里暗暗較勁。任何事情，只要我決定去做，就一定會盡自己最大的努力。業(yè)余時間喜歡聽輕音樂。有時會與同學(xué)聊天，談?wù)撘恍┥杂姓芾硇缘膯栴}，交流一下對問題的看法，或者討教一些待人接物的方法；有時會獨自一人多躲在安靜的環(huán)境中思考問題，反思自己，哪些做對哪些做錯，以及如何完善自己的人格和關(guān)注心理健康。懂得開導(dǎo)自己，并以己推人。己所不欲勿施于人，己所不樂勿加于人。待人真誠，很體貼別人，喜歡幫助別人。專業(yè)知識，專業(yè)技能掌握牢固，且對本專業(yè)知識的學(xué)習(xí)懷有極大的熱情。性格屬稍偏內(nèi)向，安靜型，心思細(xì)膩，做事認(rèn)真，考慮問題比較細(xì)致。有較強(qiáng)的邏輯思維能力和發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。生活態(tài)度比較積極，善于發(fā)現(xiàn)事物和環(huán)境積極的一面。待人真誠，有責(zé)任心、愛心，并且喜歡做相關(guān)的工作。善于短期職業(yè)規(guī)劃，而且能很好的完成計劃任務(wù)。喜歡能讓自己靜下心來的工作環(huán)境，能自己控制、安排的工作，不需要跟很多人打交道的工作競爭意識不強(qiáng)，對環(huán)境資源的利用不夠主動，也就是與環(huán)境的交互能力不夠，抗壓力能力不強(qiáng)。與人交往和溝通能力欠缺，口語表達(dá)能力也不夠好，與人交談時溝通不利，表達(dá)不清楚、解釋問題抓不住重點、談吐條理不清。懷疑自己的交往和溝通能力和口語表達(dá)能力，以致喪失許多鍛煉自己的機(jī)會。做事不過果斷，尤其事前作決定的時候瞻前顧后，老是猶豫不決，沒有很大的恒心。組織管理人員的能力和經(jīng)驗欠缺。不善于長期規(guī)劃，制定的計劃經(jīng)常會被打破。往往沒什么太大的主見，自己的意志往往隨著大部分的人走，就是所謂的“隨風(fēng)倒”。但這也恰恰是我的一個優(yōu)點，就是能很快的適應(yīng)周身的環(huán)境。能夠在短時間內(nèi)和大多數(shù)人搞好關(guān)系可能是我與生俱來的能力吧。性格中的外向往往體現(xiàn)于認(rèn)識的熟知的人，但是僅僅是剛剛認(rèn)識的人，若是我自己愛好的，也會去上前表達(dá)自己的欣賞之情。不過到了關(guān)鍵的場合，譬如在公共場合發(fā)表講話，或是進(jìn)行正式的頭腦風(fēng)暴，我想我可能就不太會表達(dá)自己了。秉著一個“船到橋頭自然直”的處世態(tài)度，往往將許多非常有壓力、緊迫感的事情化小，而且慢慢的看開、看淡，這也是我好心態(tài)的一個體現(xiàn)，所以盡管未來有著就業(yè)的壓力，但我相信，只要自己有著積極地態(tài)度，樂觀的志向，成功就在眼前。對于某一件事情，我會花費很多心思去，要么則不做，要做就要做得最好，這是我對做事情的一種態(tài)度，我覺得三心二意的去做某些事，盡管成功了，也不會從中學(xué)到什么，所以一切不要只追求結(jié)果，過程更加的重要。學(xué)習(xí)或是工作，亦是如此。它們是需要用持久耐力、堅持不懈的意志去做，不能放下心的去學(xué)習(xí)或是工作，將一事無成。只要你做了，就不會后悔，盡管沒有得到想象的結(jié)果。2 就業(yè)前景對于現(xiàn)在的大學(xué)生來說，不僅是缺少工作經(jīng)驗，而且沒有一定的社交能力，盡管在過去的將近20年里一直在學(xué)習(xí)那些所謂的知識，但是能夠在以后工作上用到的，少之又少。這也就對自己將來何去何從開始擔(dān)憂了。對于今年的就業(yè)前景來看，不怎么樂觀，每年都有前一年遺留下來的還未就業(yè)的大學(xué)生和我們剛剛畢業(yè)的競爭，這也對缺少一年的鍛煉的我們更加的不利了。機(jī)械行業(yè)是為各行各業(yè)制造并提供機(jī)械設(shè)備和電器裝置的部門，被譽(yù)為“國民經(jīng)濟(jì)的裝備部，它也是提供就業(yè)崗位的大戶。這一行業(yè)中，國有大中型企業(yè)居多，由于過去沒有按市場經(jīng)濟(jì)組織生產(chǎn)，致使生產(chǎn)與市場脫節(jié)，同時這些老企業(yè)歷史包袱沉重。冗員過多，經(jīng)濟(jì)效益普遍不好。所以近幾年機(jī)械行業(yè)在人們心目中的地位大打折扣。盡管如此，由于機(jī)械行業(yè)的重要性和龐大規(guī)模，機(jī)械類大部分專業(yè)畢業(yè)生在人才市場上仍屬“熱銷”人才（原機(jī)械類16個專業(yè)調(diào)整后合并為“機(jī)械設(shè)計制造及其自動化”?！安牧铣尚图翱刂乒こ獭?、“工業(yè)設(shè)計”、“過程裝備與控制工程”四個專業(yè)）。人們預(yù)測，機(jī)械類人才今后仍會有較大需求。高層次技術(shù)人才將成為各企業(yè)爭奪的對象。機(jī)械行業(yè)要走出目前效益下滑的困境，必須要實現(xiàn)三個轉(zhuǎn)變：一是由單純的為國民經(jīng)濟(jì)提供裝備產(chǎn)品，轉(zhuǎn)向既是“裝備”又是大眾消費品和服務(wù)類產(chǎn)品；二是由過去的以生產(chǎn)技術(shù)為中心逐漸轉(zhuǎn)向滿足市場，以市場導(dǎo)向為中心；三是由單純?yōu)楣I(yè)服務(wù)轉(zhuǎn)向擴(kuò)展到農(nóng)村市常要實現(xiàn)這三個轉(zhuǎn)變，必須對人力資源結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整和開發(fā)，以適應(yīng)其要求。目前的機(jī)械行業(yè)人員結(jié)構(gòu)是兩頭小，中間大，就是產(chǎn)品的開發(fā)人員與銷售人員少，而中間生產(chǎn)環(huán)節(jié)人員比重過大。銷售人員摸不準(zhǔn)市場行情，開發(fā)人員不能開發(fā)出適銷對路的產(chǎn)品，生產(chǎn)過剩必然導(dǎo)致產(chǎn)品積壓。因此，必須讓中間龐大的生產(chǎn)隊伍消腫，增大開發(fā)與銷售人員的隊伍。目前機(jī)械行業(yè)最缺的人才：一是復(fù)合型管理人才，即既懂技術(shù)又懂管理，能按市場經(jīng)濟(jì)規(guī)律組織產(chǎn)品生產(chǎn)，把握企業(yè)方向的高級人才；二是具有創(chuàng)新意識的高級技術(shù)人才；三是既懂技術(shù)又懂營銷，了解市場行情，又能改進(jìn)、設(shè)計開發(fā)產(chǎn)品的人才；四是高級技工。機(jī)械行業(yè)畢業(yè)生總體需求較大，而且相當(dāng)一部分的工程技術(shù)人員缺口較大。最為缺的是數(shù)控機(jī)床專業(yè)技術(shù)人員。機(jī)械行業(yè)的很多企業(yè)均已進(jìn)行現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)CIMS系統(tǒng)方面的技術(shù)更新與改造，數(shù)控機(jī)床、加工中心等先進(jìn)設(shè)備逐步替代原有的生產(chǎn)設(shè)備，企業(yè)生產(chǎn)一線的原有技術(shù)工人已不能滿足數(shù)字化設(shè)備操作與維護(hù)的要求，急需數(shù)控技術(shù)應(yīng)用方面的高級技術(shù)人才。從國外引進(jìn)先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床，卻沒多少人會操作。而國內(nèi)高校的機(jī)械類專業(yè)都還在講授“齒輪傳動”，這也說明了機(jī)械專業(yè)一些課程內(nèi)容陳舊，跟不上時代要求，亟待更新。目前全國只有南京機(jī)械專科學(xué)校和華北航天工業(yè)學(xué)院設(shè)有數(shù)控機(jī)床?？?，本科層次數(shù)控機(jī)床人員幾乎沒有。具有開發(fā)能力的數(shù)控人才成為各企業(yè)爭奪的目標(biāo)。機(jī)械設(shè)計制造與加工專業(yè)人才近年供需比也很高。鑄造、熱加工專業(yè)（現(xiàn)并入調(diào)整后的“材料成型及控制工程”專業(yè)）由于條件相對艱苦，一直是學(xué)生報考和擇業(yè)的冷門。很多企業(yè)的一些車、鉗、銑、電等崗位技術(shù)工人得不到補(bǔ)充，艱苦崗位不得已聘用了不少農(nóng)民合同工。從機(jī)械行業(yè)發(fā)展來看，印刷機(jī)械、數(shù)控機(jī)床、發(fā)電設(shè)備、工程機(jī)械等重頭產(chǎn)品前景仍看好。除了這些傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域，該行業(yè)將進(jìn)一步向機(jī)光電一體化發(fā)展，向光加工、環(huán)保這樣的新興領(lǐng)域拓展。雖然目前機(jī)械行業(yè)境況不佳，但經(jīng)過國有企業(yè)的改革，經(jīng)過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整與人力資源的配置優(yōu)化，一旦跟上市場經(jīng)濟(jì)和信息時代的步伐，定會顯示出強(qiáng)大的生命力，經(jīng)濟(jì)效益也會回升。國家重點發(fā)展產(chǎn)業(yè)，大中型企業(yè)，既是青年人事業(yè)發(fā)展的巨大舞臺，同時在就業(yè)形勢日趨嚴(yán)峻的今后幾年，還將在環(huán)境穩(wěn)定及社會福利保障等方面顯示出它的優(yōu)越性。3 職業(yè)選擇機(jī)械工程師。我的目標(biāo)是成為一名機(jī)械工程師，為了我的職業(yè)理想。第一個五年內(nèi)我要好好努力，首先要提高自己的外語水平和計算機(jī)水平，外語要到專業(yè)四級，計算機(jī)到國家三級，同時抓緊每個實習(xí)機(jī)會，鍛煉自己的動手能力，同時要結(jié)交更多的朋友，為自己結(jié)下更好的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)。參加工作后要扎實吸取工作經(jīng)驗，為將來實現(xiàn)目標(biāo)打下良好基礎(chǔ)。第二個五年內(nèi)，我希望要進(jìn)入一家實力雄厚的公司，從事機(jī)械設(shè)計設(shè)計的工作，在這五年里，要學(xué)習(xí)企業(yè)文化，適應(yīng)企業(yè)的工作方式，盡可能向前輩牛人學(xué)習(xí)經(jīng)驗。第三個五年內(nèi)，我要成為一名成熟的機(jī)械工程師，能夠坦然面對各種任務(wù)，我要努力從各種渠道學(xué)習(xí)機(jī)械知識，從各個方面提高自己的專業(yè)知識。第四個五年內(nèi)，我要進(jìn)入公司的核心研發(fā)團(tuán)隊，成為能夠參與策劃公司重大政策及研發(fā)項目并親自主持的。這個時間段要努力工作，拿出能夠讓公司對我刮目相看的成果。4 與職業(yè)選擇目標(biāo)的差距和措施想成為一名機(jī)械工程師，還有很長的一段路要走了。首先是專業(yè)知識，目前來看，我所學(xué)的知識簡簡單單的基本知識，而且還會遺忘。已經(jīng)學(xué)過的不記得，沒學(xué)過的更是一點都不了解，這就構(gòu)成了專業(yè)知識完全匱乏，化有為無得狀態(tài)了。而且缺少實踐的過程，畢竟書上講的都是死的東西，真正運用起來還是力不從心，遇到突發(fā)事件更是措手不及。所以在以后的空暇時間里，多看專業(yè)書，更多的要花時間去實踐，只要想的出來，就能有解決的辦法。5 結(jié)語“心動不如行動”這很像一條廣告語，但對于現(xiàn)在的我來說，真的是要行動起來了，不能光說不錯，做行動的矮子我可不樂意。也不想被批評“光說不做假把式”，所以要從現(xiàn)在開始，面對未來，接受挑戰(zhàn)，未來不是夢，只要你勇敢去沖！第二部分小型挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計摘 要本次畢業(yè)設(shè)計課題是小型液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)。設(shè)計思路是根據(jù)液壓挖掘機(jī)各部分的動作要求，參照同類型其他液壓挖掘機(jī)來設(shè)計。液壓系統(tǒng)圖采用AutoCAD2008繪制。小型液壓挖掘機(jī)主要由結(jié)構(gòu)件、覆蓋件、行走裝置、回轉(zhuǎn)裝置、液壓系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、電器系統(tǒng)等部分構(gòu)成,最關(guān)鍵核心的是液壓系統(tǒng)和動力系統(tǒng)。本文對小型液壓挖掘機(jī)做了簡要介紹，分析了液壓挖掘機(jī)的主要動作，并根據(jù)動作要求設(shè)計了挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)。同時對回轉(zhuǎn)裝置、行走裝置和各液壓缸的參數(shù)進(jìn)行初步估算。此液壓系統(tǒng)采用液壓先導(dǎo)控制，性能可靠，操縱強(qiáng)度低。關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)；回轉(zhuǎn)裝置；行走裝置；液壓缸ABSTRACTThe subject of graduation design is a small hydraulic excavator hydraulic system. Design concept is based on the various parts of the movement of hydraulic excavators requirements, taking into account the other same type hydraulic excavator design. Hydraulic system diagram used AutoCAD2008 drawing. Mainly by the structure of small hydraulic excavator parts, covering parts, walking devices, rotating equipment, hydraulic systems, power system, electrical system parts, the most critical core is the hydraulic system and power systems. In this paper, a small hydraulic excavator gives a brief introduction, analysis of the major movements of hydraulic excavators and in accordance with movements to design the excavator hydraulic system. The same time, rotating equipment, walking equipment and the hydraulic cylinder parameters initial estimates. The hydraulic system adopts the hydraulic pilot control, reliable performance, manipulation of low intensity.Key words：Hydraulic system; Turn round device; Run about device; Hydraulic urn1 緒論1.1 小型液壓挖掘機(jī)簡介及其發(fā)展1液壓挖掘機(jī)是在機(jī)械傳動挖掘機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它的工作過程是以鏟斗的切削刃切削土壤，鏟斗裝滿后提升、回轉(zhuǎn)至卸土位置，卸空后的鏟斗再回到挖掘位置并開始下一次的作業(yè)。它是一種周期作業(yè)的土方機(jī)械。小型挖掘機(jī)是指整機(jī)重量小于等于13T的履帶式或輪式挖掘機(jī)，其中整機(jī)重量小于6T的挖掘機(jī)稱之謂微型挖掘機(jī)。小型挖掘機(jī)主要由結(jié)構(gòu)件總成、覆蓋件總成、行走裝置、回轉(zhuǎn)裝置、液壓系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、電器系統(tǒng)和空調(diào)裝置等8大部分構(gòu)成,其中最為關(guān)鍵核心的是液壓系統(tǒng)和動力系統(tǒng)。近些年來，我國的小型挖掘機(jī)市場發(fā)展極其迅速，是帶動我國工程機(jī)械行業(yè)特別是挖掘機(jī)行業(yè)發(fā)展的一股重要力量，也是推動我國挖掘機(jī)行業(yè)利潤增長的主要力量支撐，這與我國的國情有著密不可分的關(guān)系。小型挖掘機(jī)以其小巧、靈活、多功能、高效的獨特優(yōu)勢，日益成為土方工程應(yīng)用的理想設(shè)備。小型液壓挖掘機(jī)價格低、質(zhì)量輕、保養(yǎng)維修方便，具有獨特優(yōu)勢。小型液壓挖掘機(jī)體積小，機(jī)動靈活，非常適用于城鎮(zhèn)的各種管道開挖、基礎(chǔ)施工、公用事業(yè)以及房屋維修等作業(yè)。其緊湊的體積、特殊的設(shè)計使其能夠在大型挖掘機(jī)無法施工的環(huán)境中進(jìn)行作業(yè)。由于有相關(guān)的液壓動力系統(tǒng)，小挖能夠安裝許多輔助作業(yè)工具。尾部旋轉(zhuǎn)半徑為零的設(shè)計應(yīng)用，使得小型挖掘機(jī)在作業(yè)空間有限的環(huán)境下作業(yè)時挖掘機(jī)操作人員無須考慮施工現(xiàn)場是否有障礙物阻礙挖掘機(jī)的轉(zhuǎn)動，從而使操作人員能夠更專心于鏟斗的操作，這也防止了施工現(xiàn)場周圍建筑物以及挖掘機(jī)自身的損壞。小型挖掘機(jī)的動臂與機(jī)身鉸接的設(shè)計，使其能夠在一個很大的范圍內(nèi)進(jìn)行擺動。使得挖掘機(jī)在周圍有障礙物時也能避開障礙物進(jìn)行作業(yè)而無需經(jīng)常移動機(jī)身。同時，這也使得挖掘機(jī)能夠便于在墻壁或是圍墻的旁邊進(jìn)行挖掘作業(yè)。小型液壓挖掘機(jī)便于各個施工現(xiàn)場間的轉(zhuǎn)移，無需大型拖車或是重型卡車來進(jìn)行運輸，小型的運輸工具就可將其運載。不但能夠方便運輸，還可以大大降低機(jī)器的運輸費用。小型工程機(jī)械在市政工程、交通等施工中發(fā)揮較大優(yōu)勢并得以迅速發(fā)展。小型挖掘機(jī)在這些工程中為節(jié)省人力、物力做出了較大貢獻(xiàn)，滿足了城市各種作業(yè)要求，在城市狹窄的工作空間內(nèi)能夠最大限度地發(fā)揮其生產(chǎn)能力，逐步成為城市施工中具有代表性的施工機(jī)械。 從全球范圍看，小型挖掘機(jī)市場已處于成熟發(fā)展期，需求穩(wěn)定并呈緩慢上升趨勢，中國的小型挖掘機(jī)產(chǎn)業(yè)仍處于市場導(dǎo)入和發(fā)展的初級階段，需求持續(xù)快速增長。小型挖掘機(jī)的發(fā)展主要依賴于城市建設(shè)的發(fā)展，由于城市的改造、建設(shè)施工較多，要求施工時間短、施工機(jī)械對周圍環(huán)境影響小、安全、低污染、回轉(zhuǎn)半徑小、便于運輸以及具有與城市景色相協(xié)調(diào)的外觀。1.2 液壓挖掘機(jī)的主要優(yōu)點液壓挖掘機(jī)在動力裝置和工作裝置之間采用容積式液壓靜壓傳動，即靠液體的壓力能進(jìn)行工作。液壓傳動與機(jī)械傳動相比有許多優(yōu)點。能無級調(diào)速且調(diào)速范圍大，能得到較低的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速?？焖僮饔脮r，液壓元件產(chǎn)生的運動慣性小，加速性能好，并可做高速反轉(zhuǎn)。傳動平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單，可吸收沖擊和振動，操縱省力，易實現(xiàn)自動化控制。易實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化。液壓挖掘機(jī)挖掘力大、牽引力大，機(jī)器重量輕，傳動平穩(wěn)，作業(yè)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)有防過載的能力，所以使用安全可靠，操縱簡便。1.3 本文擬達(dá)到的要求本文設(shè)計的小型液壓挖掘機(jī)斗容量為0.1m3。挖掘土壤級別為級以下。設(shè)計的液壓系統(tǒng)要滿足挖掘機(jī)基本動作要求，并能完成復(fù)雜的復(fù)合動作。設(shè)計完成后合理的選用液壓元件，并初步確定挖掘機(jī)的主要參數(shù)。并對液壓系統(tǒng)進(jìn)行驗算和校核。2 液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計2.1 液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)及名稱液壓挖掘機(jī)主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1 挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)1驅(qū)動輪 2.動臂 3.動臂液壓缸 4.回轉(zhuǎn)馬達(dá) 5.斗桿液壓缸 6.鏟斗液壓缸2.2 液壓挖掘機(jī)工作原理液壓挖掘機(jī)的工作過程包括作業(yè)循環(huán)和整機(jī)移動兩項主要動作。單斗小型液壓挖掘機(jī)的一個作業(yè)循環(huán)組成包括：挖掘般以斗桿缸動作為主，用鏟斗缸調(diào)整切削角度，配合挖掘。有特殊要求的挖掘動作，則根據(jù)作業(yè)要求，進(jìn)行鏟斗、斗桿和動臂三個缸的復(fù)合動作，以保證鏟斗按某一特定軌跡運動。滿斗提升及回轉(zhuǎn)挖掘結(jié)束，鏟斗缸頂起，滿斗提升，同時回轉(zhuǎn)馬達(dá)啟動，轉(zhuǎn)臺向卸土方向回轉(zhuǎn)。卸載回轉(zhuǎn)到卸載地點，轉(zhuǎn)臺制動。斗桿缸調(diào)整卸載半徑，鏟斗缸回收。轉(zhuǎn)斗卸載。當(dāng)對卸載位置和卸載高度有嚴(yán)格要求時，還需動臂配合動作。返回卸載結(jié)束，轉(zhuǎn)臺向反方向回轉(zhuǎn)。同時，動臂缸與斗桿缸配合動作，使空斗置于新的挖掘位置2.3 液壓挖掘機(jī)對液壓系統(tǒng)的要求單斗液壓挖掘機(jī)的動作復(fù)雜，主要機(jī)構(gòu)經(jīng)常啟動、制動、換向，外負(fù)荷變化很大，沖擊和振動多，而且野外作業(yè)的溫度和環(huán)境變化大，所以對液壓系統(tǒng)的要求是多方面的。根據(jù)液壓挖掘機(jī)的工作特點，液壓系統(tǒng)要滿足主機(jī)正常工作要求，即：動臂、斗桿和鏟斗要有獨立的傳動系統(tǒng)和控制裝置，可以各自單獨動作，也可以互相配合實現(xiàn)復(fù)合動作;工作過程中，要求工作裝置的動作和轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)既能單獨進(jìn)行，又能作復(fù)合動作，以提高機(jī)械生產(chǎn)率；履帶式液壓挖掘機(jī)的左、右履帶要求獨立驅(qū)動，使機(jī)械行走方便，轉(zhuǎn)向靈活，并可以原地轉(zhuǎn)彎；液壓挖掘機(jī)作業(yè)時不需行走，行走時不能作業(yè)，所以行走裝置行走時，工作裝置和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)不需要動作；液壓挖掘機(jī)的一切動作都是可逆的，而且要求實現(xiàn)無極調(diào)速；要求機(jī)械工作可靠，各種作業(yè)油缸要有良好的過載保護(hù)，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和行走裝置要有可靠的制動和限速，能防止動臂因自重而快速下降和整機(jī)超速溜坡的異常情況發(fā)生。2.4 設(shè)計液壓原理圖根據(jù)液壓挖掘機(jī)對系統(tǒng)的要求，采用雙泵雙回路定量系統(tǒng)，控制方式為液控?fù)Q向。液壓原理圖，如圖2。 圖2 液壓原理圖、多路閥組 .先導(dǎo)控制閥組1.斗桿液壓缸 2.動臂液壓缸 3、4.左右行走馬達(dá) 5.鏟斗液壓缸6.回轉(zhuǎn)馬達(dá) 7.限速閥 8、9、10.多路閥組 11.梭閥12.合流閥 13、14、15.多路閥組 16.壓力表 17、18.液壓泵19.冷卻器 20.濾油器 21.蓄能器 22.齒輪泵 23.節(jié)流閥 24、25、26、27、28、29.先導(dǎo)控制閥2.5 液壓系統(tǒng)特殊部件作用限速閥。兩組多路換向閥采用串聯(lián)油路，其回油路并聯(lián)。油液經(jīng)過限速閥7流回郵箱。限速閥7的液控作用著由梭閥11提供的17、18兩油泵的最大壓力。當(dāng)挖掘機(jī)下坡行走出現(xiàn)超速情況時，油泵出口壓力降低，限速閥7自動對回油路進(jìn)行節(jié)流，防止溜坡現(xiàn)象，保證液壓挖掘機(jī)安全 。合流閥；多路換向閥組不工作時候通過合流閥，液壓泵17輸出的壓力油經(jīng)過合流閥進(jìn)入多路換向閥。以加快動臂或斗桿的移動速度。蓄能器；保持先導(dǎo)油路油壓穩(wěn)定和熄火后提供油壓還能完成幾個動作的控制。節(jié)流閥；防止動臂、斗桿、和鏟斗發(fā)生因重力超速現(xiàn)象，起限速作用。緩沖閥；用于緩沖慣性負(fù)載所引起的壓力沖擊。節(jié)流閥2。進(jìn)入回轉(zhuǎn)馬達(dá)6內(nèi)部和殼體內(nèi)的液壓油溫度不同，會造成液壓馬達(dá)各零件熱膨脹程度不同，引起密封滑動面卡死的熱沖擊現(xiàn)象。為此，在液壓馬達(dá)殼體上設(shè)有兩個油口，一個油口直接接回油箱，另一個油口經(jīng)節(jié)流閥32與有背壓回路（背壓單向閥33）相通，使部分回油進(jìn)入殼體。由于液壓馬達(dá)殼體內(nèi)經(jīng)常有循環(huán)油流過，帶走熱量，因此可以防止熱沖擊的發(fā)生。此外，循環(huán)油還能沖洗殼體內(nèi)磨損物。 2.6 液壓系統(tǒng)工作原理簡述主機(jī)啟動后，當(dāng)先導(dǎo)控制閥組不工作時，液壓泵17、18提供的壓力油分別通過多路換向閥組、以及限速閥7返回油箱。齒輪泵22為先導(dǎo)控制油路供壓，壓力過大時則壓力油通過溢流閥流回油箱先導(dǎo)控制閥26、27中的電磁鐵6Y、7Y同時通電，來自齒輪泵22的壓力油控制多路換向閥組中的10、13換向閥，液壓挖掘機(jī)左右行走馬達(dá)開始工作，使挖掘機(jī)移動到工作位置（先導(dǎo)閥26、27單獨控制時液壓挖掘機(jī)單側(cè)行走）。到達(dá)工作地點后，通過控制先導(dǎo)控制閥24、25、28中的電磁鐵調(diào)整液壓挖掘機(jī)斗桿、動臂和鏟斗液壓缸，使鏟斗調(diào)整到合適的切削角度。調(diào)整好鏟斗工作位置后，先導(dǎo)控制閥24中的電磁鐵1Y通電，斗桿液壓缸伸出，完成挖掘動作。挖掘完成后，先導(dǎo)控制閥25中的電磁鐵4Y通電，動臂油缸伸出，使動臂提升到指定位置?？刂葡葘?dǎo)控制閥29.使機(jī)身回轉(zhuǎn)，令鏟斗回轉(zhuǎn)到指定卸載位置。先導(dǎo)控制閥中28中的電磁鐵10Y通電，鏟斗油缸收回，完成卸載（復(fù)雜的卸載動作需要斗桿、動臂和鏟斗液壓缸的復(fù)合動作）。卸載結(jié)束后，控制先導(dǎo)控制閥29使機(jī)身反方向回轉(zhuǎn)。同時斗桿、動臂、鏟斗液壓缸配合動作使空斗置于新的挖掘位置。3 液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)3.1 液壓挖掘機(jī)整機(jī)質(zhì)量的確定液壓挖掘機(jī)的實際質(zhì)量只有在全部施工設(shè)計完成后才知道，而這一參數(shù)又是在總體設(shè)計階段確定其他主要參數(shù)的依據(jù)。因此應(yīng)采用類比、經(jīng)驗公式計算。根據(jù)要求的斗容量初步確定整機(jī)工作質(zhì)量圖3為對國內(nèi)外近80種液壓挖掘機(jī)整機(jī)質(zhì)量與斗容量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)圖。由圖可以看出整機(jī)質(zhì)量與斗容量之間基本上是線性關(guān)系。則圖3 整機(jī)質(zhì)量與斗容量關(guān)系V=0.04M式中 V挖掘機(jī)斗容量，m3；M挖掘機(jī)整機(jī)質(zhì)量，t。則M=2.5t。3.2 液壓系統(tǒng)回轉(zhuǎn)裝置參數(shù)3.2.1 平臺啟動力矩回轉(zhuǎn)的啟動力矩一般應(yīng)小于制動力矩。當(dāng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)靠液壓制動時，啟動力矩M0小于或等于制動力矩MB，可以取，C=MB/M0=11.1，當(dāng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶附加機(jī)械制動時，C最高可達(dá)2，一般取C=1.6。對于一定的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，啟動力矩和制動力矩越大，則平臺回轉(zhuǎn)加速度和減速度就越大，從而可以提高回轉(zhuǎn)速度，縮短回轉(zhuǎn)時間。但回轉(zhuǎn)加速度過大會增加動載荷和沖擊，同時啟動力矩和制動力矩的增大也受地面附著條件的限制。地面附著力矩一般為MB=(0.50.6)MF履帶式液壓挖掘機(jī)地面附著力矩可采用下面簡化公式計算3式中 MF地面附著力矩，Nm；m整機(jī)質(zhì)量，t；地面附著系數(shù)，平板履帶板取=0.25，帶筋履帶板取=0.5。帶入數(shù)據(jù)計算，得M0=3711Nm。3.2.2 平臺轉(zhuǎn)動慣量對中小型液壓挖掘機(jī)，滿斗的轉(zhuǎn)動慣量為空斗回轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)動慣量為式中m整機(jī)質(zhì)量，Kg。J=2.9107Kgm2。3.2.3 回轉(zhuǎn)平臺最大轉(zhuǎn)速的確定圖4為確定最大平臺回轉(zhuǎn)速度的計算簡圖。該圖反映的是液壓挖掘機(jī)的實際作業(yè)情況，即平臺尚未加速到額定轉(zhuǎn)速時就開始制動減速，且最大轉(zhuǎn)速一般出現(xiàn)在空斗回轉(zhuǎn)階段。根據(jù)平臺運動特性分析，可得到平臺最大角速度為4式中 max平臺最大回轉(zhuǎn)角速度，rad/s；平臺標(biāo)準(zhǔn)計算轉(zhuǎn)角，rad；M0平臺回轉(zhuǎn)啟動力矩，Nm；J0平臺空斗回轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)動慣量，Kgm2；R變量調(diào)節(jié)系數(shù)，定量泵取R=1；C制動力矩和啟動力矩之比，為常數(shù)。中小型反鏟液壓挖掘機(jī)實際轉(zhuǎn)角范圍一般在7001350之間，而標(biāo)準(zhǔn)計算轉(zhuǎn)角一般取在9001200之間。圖4 回轉(zhuǎn)速度計算簡圖則max =0.03rad/s。3.2.4 回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)的選用回轉(zhuǎn)驅(qū)動液壓馬達(dá)一般采用斜軸式或斜盤式柱塞馬達(dá)，其內(nèi)部帶有液壓制動器及摩擦片式停車制動器。液壓挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)系統(tǒng)采用低速大轉(zhuǎn)矩馬達(dá)作為回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動裝置，中間不需要減速機(jī)，可以將液壓馬達(dá)直接與回轉(zhuǎn)小齒輪連接，結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝。參照回轉(zhuǎn)平臺啟動力矩，選用表1 回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)型號5型號排量額定壓力尖峰壓力轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)矩1QJM32-2.5s2.71L/r10Mpa16Mpa1160r/min4011Nm3.3 液壓系統(tǒng)行走裝置參數(shù)履帶行走裝置是液壓挖掘機(jī)用的最多的一種行走裝置。其主要優(yōu)點是：具有較大的牽引力和較低的接地比壓；穩(wěn)定性好；具有良好的越野性能和爬坡能力；轉(zhuǎn)彎半徑小，機(jī)動靈活。液壓挖掘機(jī)采用雙行走馬達(dá)驅(qū)動，馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩為M=mgR式中m整機(jī)質(zhì)量，Kg；g重力加速度，m/s2；滾動摩擦系數(shù)，=0.9；R驅(qū)動輪半徑，m；行走裝置傳動效率。=95%。帶入公式得，M=5237Nm由于液壓挖掘機(jī)采用雙行走馬達(dá)驅(qū)動，所以單個行走馬達(dá)的最小轉(zhuǎn)矩為Mmin=M/2=2327Nm履帶挖掘機(jī)采用低速大轉(zhuǎn)矩的徑向柱塞式或內(nèi)曲線馬達(dá)，并通過單級齒輪減速來驅(qū)動履帶行走。根據(jù)馬達(dá)驅(qū)動力矩選用表2 行走馬達(dá)型號6型號排量額定壓力尖峰壓力額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)矩1QJM52-1.6s1.65L/s10Mpa16Mpa1125r/min2442Nm3.4 液壓系統(tǒng)各液壓缸參數(shù)3.4.1各油缸理論最大挖掘力的確定7鏟斗油缸作用力的確定。反鏟裝置工作過程中，以反鏟最主要的位置最大挖掘深度時能保證最大挖掘力來分析確定鏟斗油缸作用力。此時，計算位置為動臂下放到最低位置。鏟斗油缸作用力對鏟斗與斗桿鉸點有最大力臂，如圖5。式中l(wèi)1鏟斗油缸作用力對搖臂與斗桿鉸點的力臂（此位置為搖臂長度），m；lcF1max對鏟斗與斗桿鉸點C的力臂，m。斗桿作用力的確定。斗桿油缸最大作用力計算位置為動臂下放到最低位置，斗桿油缸對斗桿與動臂鉸點有最大力臂。即對斗桿產(chǎn)生最大作用力矩，并使斗齒間和鉸點B、C在一條直線上，如圖5。圖5鏟斗、斗桿油缸作用力分析動臂油缸作用力的確定。動臂油缸的作用力即最大提升力，以能提升鏟斗內(nèi)裝滿土壤的工作裝置至最大卸載距離位置進(jìn)行卸載來確定，如圖6式中Gdt鏟斗及其裝載土壤的重力，N；Gg斗桿所受重力，N；Gb動臂所受重力，N；ldA鏟斗質(zhì)心到動臂下鉸點A的水平距離，m；lgA斗桿質(zhì)心到動臂下鉸點A的水平距離，m；lbA動臂質(zhì)心到動臂下鉸點A的水平距離，m。圖6 動臂油缸作用力分析3.4.2 各液壓缸實際作用力的確定挖掘機(jī)設(shè)計初，在其他參數(shù)還未確定的情況下?？梢詫Ρ韧愋鸵簤和诰驒C(jī)，采用經(jīng)驗公式初步確定斗桿、動臂、鏟斗液壓缸的作用力。圖7為對國內(nèi)外挖掘機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計圖，可以看出。鏟斗、斗桿最大作用力與整機(jī)質(zhì)量之間存在一定的線性關(guān)系。圖7 液壓缸作用力與整機(jī)質(zhì)量關(guān)系圖可通過以下公式估算液壓缸作用力F=6.55Mf=0.75F式中F鏟斗油缸作用力，KN；f斗桿油缸作用力，KN；M整機(jī)質(zhì)量，t。代入公式得 F=16.4KN f=12.3KN3.5 液壓泵參數(shù)通過分析液壓系統(tǒng)原理圖，確定單個液壓泵的壓力為10Mpa。液壓泵類型為齒輪泵，型號參數(shù)如下表3 液壓泵型號8型號規(guī)格額定壓力最高壓力排量最低轉(zhuǎn)速最高轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速容積效率CB1-D310-CF10Mpa16Mpa10 mL/r800r/min3000r/min2500 r/min90%4 液壓系統(tǒng)計算4.1 確定液壓系統(tǒng)的工作壓力不考慮能量損耗的情況下，系統(tǒng)的功率為9式中p液壓泵的出口壓力，Pa；Q液壓泵的輸出流量，m3/s。取p=20Mpa,則P=148KW提高系統(tǒng)的工作壓力就可以減少系統(tǒng)中通過液壓元件的流量，從而減小相應(yīng)各液壓元件以至整個液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸和質(zhì)量。4.2 確定液壓缸的主要參數(shù)和工作壓力通常根據(jù)最大移動速度和最高轉(zhuǎn)速來計算液壓缸和液壓馬達(dá)的流量液壓缸所需流量10式中Ag液壓缸工作面積，m2；Vmax液壓缸的最大速度，m/s。斗桿、動臂液壓缸同時工作時時，齒輪泵18能同時滿足兩液壓缸工作要求.根據(jù)液壓泵額定壓力，取P=5Mpa。則斗桿液壓缸工作面積動臂液壓缸工作面積鏟斗液壓缸工作面積根據(jù)計算取f1=12.3KN,f2=21KN，F(xiàn)=16.4KN。V=0.5m/s則Ag1=2.510-3m2Ag2=4.210-3m2Ag3=3.310-3m2Qmax=(Ag1+Ag2+Ag3)V=510-3m3/s4.3 液壓馬達(dá)所需流量11液壓馬達(dá)流量計算公式如下式中q0馬達(dá)的理論排量，m3/rad；max馬達(dá)的最高轉(zhuǎn)速，rad/s；v馬達(dá)的容積效率。根據(jù)所選用的回轉(zhuǎn)馬達(dá)、行走馬達(dá)參數(shù)分別計算所需流量Q1=8.010-3（m3/s）Q2=3.810-3（m3/s）Q3=3.810-3（m3/s）4.4 確定液壓馬達(dá)的排量和