履带式挖掘机工作装置液压系统及斗杆缸设计.doc
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1、精选资料本科毕业论文(设计)论文(设计)题目:履带式挖掘机工作装置液压系统及斗杆缸设计学 院:机械工程学院 专 业:机械设计制造及其自动化班 级:机自 学 号: 学生姓名: 指导教师: 可修改编辑精选资料 本科毕业论文(设计)诚信责任书本人郑重声明:本人所呈交的毕业论文(设计),是在导师的指导下独立进行研究所完成。毕业论文(设计)中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等,均已明确注明出处。特此声明。论文(设计)作者签名: 日 期: 精选资料目 录 摘要IAbstractII前言III0.1 履带式挖掘机设计的目的和意义III0.2 国内外挖掘机发展的现状和趋势III0.2.1国外发展现
2、状和趋势III0.2.2 国内发展现状及趋势III0.3 挖掘机液压系统研究的重要性IV0.4 设计内容IV第一章 液压系统的设计方案的分析及确定液压系统11.1液压系统方案一的设计及分析11.1.1液压系统总体方案分析11.1.2液压系统各油路的分析21.1.3操作系统51.2方案二的设计和分析61.3确定液压系统6第二章 液压系统的计算82.1液压系统所需要的数据82.2根据已知条件对所设计的液压系统进行计算92.2.1对系统的压力进行初选92.2.2对液压缸尺寸进行计算92.3泵的选择192.4发动机的计算和选择21第三章 液压元件的选型233.1液压油缸的选型233.1.1斗杆油缸的选
3、型233.1.2动臂油缸的选型233.1.3铲斗油缸的选型233.2主油路及各支路安全阀选型243.2.1主油路安全阀的选型243.2.2各个之路安全阀的选型253.3各支路安全阀选型263.3.1斗杆油路平衡阀选型273.3.2动臂油路平衡阀选型273.3.3铲斗油路平衡阀选型273.3.4回转油路平衡阀选型273.4多路阀的选型283.5手动先导阀选型283.6油管的选型293.7过滤器的选型303.8油箱的选型30第四章 液压系统性能的验算324.1压力损失的计算324.2冷却器的选型334.2.1 系统温升计算334.2.2冷却器的选择35第五章 斗杆缸结构参数的计算375.1缸筒壁厚
4、的计算375.2 液压缸油口直径的计算385.3缸底厚度的计算395.4 缸盖厚度计算405.5 缸盖螺钉联接强度计算和校核415.6 活塞组件的计算435.6.1活塞的宽度计算435.6.2 活塞杆强度计算及稳定性校核435.6.3 液压缸(活塞杆)稳定性校核445.7 最小导向长度计算455.8 耳环的联接计算46结论48参考文献49致谢50精选资料履带式挖掘机工作装置液压系统及斗杆缸设计摘要挖掘机是目前使用最为广泛的全液压式工程机械之一,挖掘机试用于多种类和多环境作业,其作业包括:挖掘、起重、装载、抓取、钻孔及破碎等工作,实现这些功能主要靠完整并且可靠的液压系统支撑。挖掘机液压系统包括:
5、行走装置液压系统和工作装置液压系统。履带式工程机械的行走装置采用液压控制,因此,在设计过程中此部分液压系统的设计相对比较复杂,但由于本设计为中型液压挖掘机,因此液压结构比传统的机械结构更为紧凑。工作装置采用单缸作业,并且液压缸中的斗杆缸作为非标准件进行设计。对此设计,为今后的工作过程打下设计基础,也为我们进行液压系统及元件设计生产做好铺垫。关键字:挖掘机,液压系统,斗杆缸,工作装置,设计计算精选资料AbstractExcavator is one of the most widely used full hydraulic engineering machinery , excavator s
6、uits in multiple species and multiple working environment, its work includes: mining, heavy, loading, grab, drilling and breaking work and so on, to realize these functions mainly depends on the complete and reliable support by hydraulic system.Hydraulic system of excavator includes: hydraulic syste
7、m of walking device and hydraulic system of working device.Walking device of crawler type engineering machinery is controlled by hydraulic pressure. Therefore, in the design process ,the design of the hydraulic system is relatively complicated, but due to this design is medium-sized hydraulic excava
8、tor, so hydraulic structure are more compact than the traditional mechanical structure .The equipment uses the single cylinder operation, and the hydraulic cylinder of the bucket rod cylinder is designed as non standard parts .This design,lays the foundation for the future work process , also pave t
9、he way for our hydraulic system and component design and production .Keywords: excavator, hydraulic system, bucket cylinder, working device,calculating design.前言0.1 履带式挖掘机设计的目的和意义让自己从不同的方面思考问题。通过对挖掘机的研究,不仅从专业知识角度进行了分析和处理,同时还要结合实际情况,从功能出发看事物本质,通过要完成什么样的任务和功能,从而确定设计的任务,来完成设计满足设计要求。深化了机械传动控制的知识。众所周知,在确
10、定的该设计任务初始,就要求我们对所设计的任务有所认识。其次,还需要想到能用哪些方式来完成这些任务。在网络以及图书馆的其他书目的浏览和研究过程中,先进的观念,以及相关机械传动知识的文章,让我不得不翻阅基础知识来读懂这些并加以应用。毕业设计同时也是课堂和生活的结合。之前所学习的只是浅显的、分散的知识,例如液压控制,缸体等,现在通过对挖掘机的设计,将这些知识结合起来,统一在一起进行汇总,综合利用。在完成社会生产实践的同时,也是对日后进入企业进行设计工作的锻炼。 0.2 国内外挖掘机发展的现状和趋势0.2.1国外发展现状和趋势早在1980年,国外的大型挖掘机就已经投入到使用当中。目前,国外已经生产出了
11、斗容量达到一百多立方的挖掘机。而现在,国外挖掘机的发展方向更是多样化,产品的性能更加全面,使用的寿命更长,挖掘机的操作系统更加简洁,而且,操作系统更是向着全液压式发展,并且加入了更多的新技术。操作也越来越简单,更多的减少了操作师傅的误操作。0.2.2 国内发展现状及趋势国内的挖掘机发展比较晚,而且最初的生产是仿制国外的挖掘机,当时的挖掘机性能差,质量更是和国外的有差距。尤其是在主要技术即液压系统方面,更是和国外的水平更是有很大的差距,在很多方面都有很大的提升空间。这也是国产挖掘机的市场占有率远低于国外挖掘机的市场占有率的原因。在挖掘机液压系统方面需要很大程度的提高,来适应世界的挖掘机液压系统水
12、平,在很多技术方面要做到创新。0.3 挖掘机液压系统研究的重要性液压系统作为挖掘机的重要组成部分,有待于创新,长信能够大大提高挖掘机性能。进口挖掘机的市场占有率远高于国产挖掘机,想要提高国产挖掘机的市场占有率,就要对挖掘机的液压系统进行改进,提高其性能。液压系统的性能的提高不是一蹴而就的,要需要不断的创新改革来达到液压系统提高的目的,在提高的过程中,我们也要通过对国外先进液压系统的研究学习,把国外先进液压系统中优越的部分运用到自己的系统中,在原有的基础上进行创新,以便更快更好的提高锅铲挖掘机的性能。使国产挖掘机更加实用,性能更加强大。0.4 设计内容本次设计题目为履带式挖掘机工作装置液压系统及
13、斗杆缸设计,设计内容包括:1、拟定液压系统工作原理,包括工作上装置和转向装置液压系统。2、对液压系统参数的确定和计算校核,包括工作装置液压泵和马达参数,工作装置斗杆缸参数及计算。3、液压元件的选择和计算,包括标准件的选择和非标准件的确定。4、液压系统压力损失和温升计算。5、非标件斗杆缸的设计和计算。综合自己在大学四年所学的知识、互联网络、图书馆参开资料和结合实际生活中的履带式挖掘机参数进行设计计算。精选资料第一章 液压系统的设计方案的分析及确定液压系统1.1液压系统方案一的设计及分析1.1.1液压系统总体方案分析方案一的设计采用的是双泵全功率变量系统,系统如图1所示:图1.1 液压系统图液压系
14、统是由双泵变量系统提供动力,三位六通液控多路阀、液压缸、回转马达、手动式减压先导阀控制系统组成的液压系统。液压系统的设计采用并联的方式,理论上能实现任意两个动作的的复合动作。根据实际情况油路的供油通过手动摇杆来控制,所以连接在同一个主油路上的两个动作不能出现复合动作。如斗杆与动臂因为在同一个主油路上又同时由一个手动摇杆控制,就不会出现复合动作。将同一个油路上的两个动作由同一个手动摇杆控制,既能减少操作人员的误操作,又能对系统进行保护,防止只有一个发动机工作的情况出现。图1.2主泵主泵为斜轴式轴向柱塞泵如图1.2所示,它既能将发动机功率发挥到极致,又不会使发动机过载,它能随负载变化而自动改变液压
15、泵的流量,使发动机经常接近于其设计功率工作。同时,主油路上也设计了安全阀11.1与11.2,防止主油路压力过大,对系统进行保护。当主油路上的压力大于工作所需要的压力时安全阀11.1与11.2就会打开,油就会通过安全阀流回回油路。1.1.2液压系统各油路的分析(1)斗杆缸回路图1.3斗杆油缸油路斗杆缸2单独工作时,通过液控换向阀换向达到工作要求,当斗杆伸出时,控制手动摇杆减压阀向右,是三位六通阀向右滑动,是换向阀居于左侧工作,主油路的油通过换向阀进入无杆腔,从而达到斗杆伸出,油路的油再通过平衡阀回到油路。当斗杆缸伸出时,由于铲斗内物体和铲斗支撑杆的重量形成了自重产生的势能,邮路上会出现瞬间的真空
16、,这是平衡阀10.3会瞬间断开是油路中的又不能回到主油路中,会使斗杆缸处在当前所处的位置,不会因为铲斗和铲斗中的物体的自重问题对斗杆缸产生影响,从而达到平衡的效果。当斗杆缸缩回时,手动摇杆减压阀向左,是三位六通换向阀向左移动,使换向阀居于右侧工作,主油路的油通过平衡阀进入有杆腔,再通过无杆腔回到回油路,使有杆腔回缩,达到卸载物体的目的。同时对两条油路设计了安全阀,防止压力过大,对机器进行损伤,使液压系统安全工作。(2)动臂缸图1.4动臂油缸油路动臂缸3单独工作时,通过液控换向阀换向达到工作要求,当动臂缸伸出时,控制手动摇杆减压阀向上,是三位六通阀向右滑动,是换向阀居于左侧工作,主油路的油通过换
17、向阀进入平衡阀,再通过平衡阀进入无杆腔,从而达到动臂缸伸出,油路的油再通过有杆缸回到油路。当动臂缸缩回时,手动摇杆减压阀向下,使三位六通换向阀向左移动,使换向阀居于右侧工作,主油路的的油计入有杆腔,再通过无杆腔进入安全阀,再通过换向阀回到油路。当动臂缸缩回时,由于铲斗内物体和铲斗支撑杆的重量和斗杆重量的自重产生的势能,会阻碍动臂缸的回缩,这是平衡阀10.2会瞬间断开是油路中的又不能回到主油路中,会使动臂缸处在当前位置,阻碍油路当中的油回到回油路,这样不会因为铲斗支撑杆的重量和铲斗中的物体的自重问题对动臂缸产生影响,从而达到平衡的效果。同时对两条油路设计了安全阀,防止压力过大,对机器进行损伤,使
18、液压系统安全工作。(3)铲斗缸图1.5铲斗油缸油路铲斗缸4单独工作时,通过液控换向阀换向达到工作要求,当铲斗缸伸出时,控制手动摇杆减压阀向上,是三位六通阀向右滑动,是换向阀居于左侧工作,主油路的油通过换向阀进入无杆腔,从而达到铲斗缸伸出,油路的油再通过平衡阀回到油路。当铲斗缸伸出时,由于铲斗内物体和铲斗支撑杆的重量形成了自重产生的势能,邮路上会出现瞬间的真空,这是平衡阀10.1会瞬间断开是油路中的又不能回到主油路中,会使斗杆缸处在当前所处的位置,不会因为铲斗和铲斗中的物体的自重问题对斗杆缸产生影响,从而达到平衡的效果。当铲斗卸载物体时,手动摇杆减压阀向下,是三位六通换向阀向左移动,使换向阀居于
19、右侧工作,主油路的油通过平衡阀进入有杆腔,再通过无杆腔回到回油路,使有杆腔收回动作,达到卸载物体的目的。同时对两条油路设计了安全阀,防止压力过大,对机器进行损伤,使液压系统安全工作。(4)旋转马达图1.6旋转马达油路旋转马达5单独工作时,也是通过手动摇杆控制换向阀的左右移动,达到驾驶室的左右转动,油路上设有安全阀7.1与7.2,防止油路压力过大,对油路产生损伤。同时还有安全阀9.1与9.2,防止转动过程中由于油路中突然出现真空而使控制室旋转角度过大,从而要使控制人员的再次旋转而设计的。1.1.3操作系统图1.7操作系统操作系统使用的是四向操作杆控制的系统,这种系统方便操作人员的操作,也相应的减
20、少了操作人员的误操作,并且有单独的冷却器和过滤器,也有单独的泵对系统供油。1.2方案二的设计和分析图1.8液压系统方案二方案二的液压系统如图1.8所示,该系统选用的是双泵双回路定量系统,两组多路阀相对独立工作,而且,两个主油路上的系统使用的是串联方式,斗杆缸与动臂缸串联在同一个主油路上,铲斗缸与回转马达串联在同一个主油路上。挖掘机操作上能实现多种符合动作,挖掘机的动作靠手动操作手柄来完成,通过对手柄的控制,达到换向阀移动的目的。系统对主油路和操作油路设计了安全阀,以便保护油路的正常运行,同时,也对油缸油路和回转马达油路设计了安全阀,达到保护各种动作正常完成的目的。各个操作回路当中也设计了过载保
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