小型挖掘机总体设计毕业设计(编辑修改稿)

小型挖掘机总体设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

......................................................................................... 30 第 6 章 液压系统性能估算 ................................................................................................. 32 系统压力损失计算 .................................................................................................... 32 系统效率 .................................................................................................................... 33 系统液压冲击分析 .................................................................................................... 34 结 论 ................................................................................................................................. 35 致 谢 ................................................................................................................................. 36 参考文献 ................................................................................................................................. 37 外文文献 ................................................................................................................................. 38 中文译文 ................................................................................................................................. 45 黑龙江东方学院本科毕业设计 1 小型挖掘机总体设计 第 1章 绪论 中国国土面积大，各项建设事业正处于蓬勃发展过程中。 液压挖掘机作为一种重要的工程机械，广泛应用于房屋建筑、筑路工程、水利建设、农林开 发、港口建设、国防工事等的土石方施工和矿山采掘工业中，对减轻繁重的体力劳动、保证工程质量、加快建设速度、提高劳动生产率起着十分巨大的作用。 随着国家经济建设的不断发展，液压挖掘机的需求量将逐年大幅度增长，其在国民经济建设中的作用将越来越显著 【 1】。 中国挖掘机市场自 1997 年开始已进入了一个较快的发展时期，挖掘机市场需求迅速扩大，一些企业纷纷看好这一市场，挖掘机行业如雨后春笋，新企业不断涌现，一些原本生产其他工程机械的企业，也纷纷加入到挖掘机行业。 北京奥运会、 2020 年上海世博会、西部大开发、南水北调工程对机 械设备的需求为挖掘机生产厂商提供了大量商机。 显然，中国已成为世界上最大的挖掘机市场 【 2】。 发中心不在中国，挖掘机关键配套零部件也不在中国。 在挖掘机关键的核心技术研究与掌握方面，国内企业与国外企业差距很大，特别是国内企业在挖掘机的基础理论研究方面投入的人力、财力严重不足 【 3】。 机遇与挑战并存，如何占领挖掘机市场，尽快为国内市场提供产品质量好、可靠性高的液压挖掘机已成为当务之急。 在发展方向上，小型液压挖掘机由于其小巧、灵活、多功能和高效率等特点，已成为挖掘机市场上的亮点。 小型挖掘机既具有中型挖掘机的多项功能 ，又具有运输、能耗、灵活性、适应等方面的优势，非常适用于空间狭小的施工场地作业，而且价格低、质量轻、保养维修方便等优点，所以在国内外得到了广泛的应用，市场潜力极其巨大；在技术水平上，进一步改进液压系统，重视采用新技术、新工艺、新结构，加快标准化、系列化、通用化的发展速度，注重国内液压件的生产。 对于小型液压挖掘机来说，设计出工作可靠、结构简单、性能好、成本低、效率高、维护使用方便的液压系统，使之与机械装置良好的配合显得尤为重要。 以下是小型轮式液压挖掘机的设计，希望该设计过程能为小型轮式液压挖掘机的设计工作献 上微薄之力【 4】。 黑龙江东方学院本科毕业设计 2 第 2 章 内容安排及设计步骤 本设计主要包括小型轮式挖掘机的上车体结构设计、液压阀块设计、液压传动系统设计、回转系统、油缸、马达和油泵的计算选型等。 设计步骤： 图 21 设计步骤 进行挖掘工况分析明确设计依据及参数 拟订液压挖掘机传动方案及 上车体和液压装置结构设计 液压元件选择计算和专用件设计 液压系统性能估算 制图、编制技术文件 黑龙江东方学院本科毕业设计 3 第 3 章 液压挖掘机工况分析及设计依据 挖掘机的典型作业流程 液压挖掘 机的主要功能运动包括以下几个动作：动臂升降、斗杆收放、铲斗装卸、转台回转、整机行走以及其他辅助工作。 典型作业流程为：  整机移动至合适的工作位置；  回转平台、使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；  动臂升起；  回转工作装置至卸载位置；  操纵斗杆、铲斗卸载。 由于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殊要求：一是实现各种主要动作是，阻力与作业速度随时变化，因此，要求液压缸和液压马达的压力和流量也能相应变化；二是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：通常以铲斗液压缸或斗杆液压缸进行挖掘，或两者配合进行挖掘。 因此，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：挖掘结束，动臂液压缸将动臂顶起，满斗提升，同时回转液压马达使转台转向卸载位置，此时主要是动臂和回转的复合动作。 （ 3）卸载：转到卸载位置时，转台制动，用斗杆液压缸调节卸载半径，然后铲斗液压缸回缩，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，兼以动臂动作。 （ 4）空斗返回：卸载结束，转台反向回转，动臂液压缸和斗杆液压缸配合，把空斗放到新的挖掘点，此时是回转和动臂或斗杆的复合动作。 （ 5）整机移动工况：将整机移动至合适的工作位置。 （ 6）姿态调整与保持工况：满足停放、运输、检修等需要。 黑龙江东方学院本科毕业设计 4 （ 7）其他辅助作业工况：辅助工作装置作业工况。 【 5】 典型挖掘工况 （ 1）铲斗挖掘工况：有铲斗油缸单独动作进行挖掘的工况。 采用颤抖液压缸进行挖掘常用与清除障碍，挖掘较松软的土壤以提高生产率，因此，在一般土方工程挖掘中颤抖挖掘最常 用。 （ 2）斗杆挖掘工况：由斗杆液压缸单独动作进行挖掘的工况，在较坚硬的土质条件下工作时，为了能够装满铲斗，中小型液压挖掘机在实际工作中常以斗杆液压缸进行挖掘。 （ 3）联合挖掘工况：由铲斗、斗杆液压缸复合动作进行挖掘的工况，必要时还需配以动臂液压缸的动作。 当单独采用铲斗液压缸进行挖掘时，挖掘轨迹以铲斗与斗杆的铰点为中心，铲斗斗尖所作的圆弧线的长度决定铲斗液压缸的行程。 以铲斗液压缸进行挖掘时的挖掘行程较短，为了能够装满铲斗，需要有较大的挖掘力以保证能挖掘较大厚度的土壤，所以一般挖掘机的斗尖最大挖掘力都在采 用铲斗液压缸挖掘时实现。 当单独采用斗杆液压缸进行挖掘时，挖掘轨迹以动臂与斗杆的铰点为中心，铲斗斗尖所作的圆弧线的长度决定于斗杆液压缸的行程。 当动臂液压缸位于最小长度并以斗杆液压缸进行挖掘时，可以得到最大挖掘深度尺寸，并且也有较大的挖掘行程。 在实际挖掘工作中，往往需要采用各液压缸的复合工作。 如在平整土地或切削斜坡时，需要同时操纵动臂和斗杆，以使斗尖能沿直线运动。 满斗举升回转工况 满斗举升回转的运动约占整个作业循环时间的 50%～ 70%，能量消耗占 25%～50%，回转液压回路的发热量占液压系统总发 热量的 30%～ 50%，因此要求尽可能地缩短转台的回转时间。 挖掘结束后，动臂油缸将动臂顶起，满斗举升，同时回转液压马达使转台转向卸载处，此时主要是动臂和回转马达的复合动作。 动臂抬升和回转马达同时动作时，要求二者在速度上匹配，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。 由于卸载所需的回转角度不同，随液压挖掘机相对卸载的位置而变，因此动臂提升速度和回转马达的回转速度的相对关系应该是可调整的。 卸载回转角度大，则要求回转速度快些，而动臂的提升速度慢些。 黑龙江东方学院本科毕业设计 5 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，此时应该将溢流的油供给动臂。 在回转和动臂提升的同时，斗杆要外放，有时还需要对铲斗进行调整。 这时是回转马达、动臂、斗杆和铲斗进行复合动作 【 4】。 卸载及空斗返回工况 回转至卸载位置时，转台制动，用斗杆调节卸载半径和卸载高度，用铲斗油缸卸载。 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。 当卸载结束后，转台反向回转，同时动臂油缸和斗杆油缸相互配合动作，把空斗放在新的挖掘点。 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。 发动机在低转速时油泵供油量小，为防止动臂因重力作用迅速下降和动臂油缸产生吸空现象，可采用动臂下降再生补油回路，利用重力将动臂油缸无杆腔的油供至有杆腔。 特点与满载回转类似，但转动惯量比满载时减小。 运动和动力特性要求 液压挖掘机各功能运动的动力特性要求和常见复合运动要求，如表 和 所示： 表 3. 1 各功能运动的动力特性要求 功能运动名称 应用工况 功率要求 变速要求 制动及镇定要求 颤抖正转 挖掘、姿势调整 大 不大 铲斗反转 卸载、姿势调整 不大 不大 最好有锁定 斗杆正转 挖掘、姿 势调整 大 高 最好有锁定 斗杆反转 姿势调整 不大 较高 最好有锁定 动臂举升 举升、姿态调整 较大 高 动臂下降 姿态调整、辅助作业 一般 较高 回转运动 挖掘与卸载转位 高 高 行走运动 场内转位、调整作业位置 高 高 黑龙江东方学院本科毕业设计 6 表 3. 2 常见复合运动要求 复合运动 应用工况 特点与要求说明 颤抖正转 +斗杆正转 负荷挖掘 功率需求大、变速要求高 铲斗反转 +斗杆反转 卸载 功率需求较小 斗杆正转 +动臂举升 平整土地 要求操作性能好 动臂举升 +回转运动 挖掘与卸载转位 功率需求大变速要求高、动力分配可调 动臂下降 +回转运动 返回向挖掘处 两者载荷差别大、速度要求高 设计依据 液压挖掘机主要参数 液压挖掘机的主要参数为整机重量、发动机功率和斗容量。 本次设计任务是小型轮胎式液压挖掘机，整机重量在 8t 左右，发动机功率大概为 56kw，斗容量为 179。 压力和流量是液压系统的主要参数。 根据这两个参数来计算和选择液压元、辅件和原动机的规格。 当系统压力选定后，液压缸的主要尺寸或马达排量即可确定，接着就可根据液压缸的速 度或液压马达的转速确定其流量 【 5】。 液压系统的压力 系统压力选定得是否合理，直接关系到整个系统设计的合理程度。 在液压系统功率一定的情况下，若系统压力选得过低，则液压元、辅件的尺寸和重量就增加，系统造价也相应增加；若系统压力选得过高，则液压设备的重量、尺寸和造价会相应降低。 然而，若系统压力选得过高，由于对制造液压元、辅件的材质、密封、制造精度等要求的提高，反而会增大液压设备的尺寸、重量和造价，其系统效率和使用寿命也会相应下降，因此不能一味追求高压。 本次设计时，综合考虑各因素，液压系统的压力上 限取 20Mp，且液压油缸两端的压力差为 16Mp。 黑龙江东方学院本科毕业设计 7 第 4 章 液压挖掘机传动方案的拟定以及上车体和液压系统结构设计 液压挖掘机传动方案的拟定 通过查阅资料，在明确了设计要求和设计参数后，接下来。