挖掘机液压系统的分析与设计完整版.docx
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挖掘机液压系统的分析与设计完整版
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挖掘机液压系统的分析与设计机械工程学院 机械设计制造及其自动化 级机制班 2012年6月1日 挖掘机液压系统的分析与设计 摘要 液压挖掘机是工程机械的一个重要品种,是一种广泛用于建筑、铁路、公路、水利、采矿等建设工程的土方机械。
液压挖掘机利用液压元件带动各种构件动作,具有许多优点,于是它对液压系统的设计提出了很高的要求,其液压系统也是工程机械液压系统中最为复杂的。
因此,对挖掘机液压系统的分析设计对推动我国挖掘机发展具有十分重要的意义。
在搜集了国内外挖掘机液压系统相关资料的基础上,了解了挖掘机液压系统的发展历史,并对挖掘机液压系统的技术发展动态进行了分析总结。
本次毕业设计课题是液压挖掘机。
挖掘机多个系统组成,包括液压系统,传动系统,操纵系统,工作装置,底架,转台,油箱,发动机安装等。
本人的设计主要致力于分析和设计中型液压挖掘机液压系统的液压元件。
以液压元件和液压回路为主。
关键词:
挖掘机;液压系统;液压泵 I ExcavatorHydraulicSystemAnalysisandDesign Abstract Hydraulicexcavator,oneofimportantengineeringmachine,isawidelyusedinconstruction,railway,highway,waterconservancy,mining,etcconstructionprojectsofearthworkmachinery.Hydraulicexcavatorusinghydrauliccomponents(hydraulicpumphydraulicmotorhydrauliccylinder,etc)drivethevariouscomponentsaction,hasmanyadvantagesandputsforwardhighdemandforhydraulicsystemdesign,andthehydraulicsystemsofengineeringmachineryinhydraulicsystemiscomplex.Therefore,theexcavatorhydraulicsystemanalysisanddesignhastheextremelyvitalsignificanceforimpellingourcountryexcavatordevelopment. Basedinthematerialsofthedomesticandforeignexcavatorhydraulicsystem,welearnabouttheexcavatorhydraulicsystemdevelopmenthistoryandsummerizethedynamicdevelopmentofexcavatorhydraulicsystemgraduationdesigntaskishydraulicexcavatormadebymultiplesystemcomponents,includinghydraulicsystem,transmissionsystem,controlsystems,workdevice,chassis,turntable,tank,engineinstallation,etc.Thedesignismainlydevotedtotheanalysisanddesignofmedium-sizedhydraulicexcavatorhydraulicsystemhydrauliccomponents,especiallyhydrauliccomponentsandhydrauliccircuit. Keywords:
Excavator;HydraulicSystem;HydraulicPump II 目录 1.概论.............................................................................................................................................1 挖掘机的简介...................................................................................................................1液压挖掘机的发展概况...................................................................................................3 国外液压挖掘机研究状况及发展趋势...............................................................5国内液压挖掘机的发展概况...............................................................................7本论文研究内容...............................................................................................................8内容安排...........................................................................................................................92.挖掘机液压系统的计算.............................................................................................................9 设定液压挖掘机的基本参数...........................................................................................9 挖掘机液压系统的简介.......................................................................................9YW-160型单斗液压挖掘机液压系统................................................................10液压挖掘机工作装置油缸作用力的确定.....................................................................12 动臂油缸作用力分析.........................................................................................12铲斗油缸工作受力分析.....................................................................................13斗杆油缸作用力分析.........................................................................................15液压元件的计算.............................................................................................................16 液压缸内径.........................................................................................................16缸筒壁厚.............................................................................................................16缸筒壁厚验算.....................................................................................................17活塞杆计算.........................................................................................................17活塞杆强度计算.................................................................................................17确定液压系统的工作压力.................................................................................17确定液压缸的主要参数和工作压力.................................................................18确定液压马达的排量和工作压力.....................................................................18计算液压缸与液压马达的流量.........................................................................19 3.液压元件的选择.......................................................................................................................19 液压缸的选择.................................................................................................................19液压泵的选择.................................................................................................................19液压马达的选择.............................................................................................................20发动机的选择.................................................................................................................204.液压系统回路的设计...............................................................................................................21 液压缸控制回路.............................................................................................................21液压马达控制回路.........................................................................................................21计算系统所需的最大流量.............................................................................................22压力损失的计算.............................................................................................................23拟定液压源控制回路.....................................................................................................235.液压系统性能验算...................................................................................................................24 液压系统功率损失.........................................................................................................24液压油油温过高的原因及预防措施.............................................................................256.结论和展望...............................................................................................................................28 结论.................................................................................................................................28展望.................................................................................................................................28 III
致谢.................................................................................................................................................29
液压元件的选择 型号为:
2ZBZ140的液压泵[8]。
液压马达的选择 根据第二章关于液压马达的计算,计算所得的液压马达的参数来选择。
型号为:
ZM732的液压马达[8]。
发动机的选择 发动机是液压挖掘机的核心部件,对挖掘机的要求高,对发动机的要求也就高。
选发动机先确定发动机的功率。
液压挖掘机用柴油机驱动,柴油机的功率必需能够充分满足主机工作过程中的动力要求。
发动机功率Pf根据系统方案确定,在变量系统中,考虑使用情况的最大限度,可取发动机的功率为:
Pf=P 式中P为液压泵的输出功率,单位KW。
在定量系统中,于发动机功率利用低,一般为60%左右,损失功率全部转变为热量,因此,确定发动机功率时可以取得低一些,对于双泵双回路定量系统,发动机功率可取为:
Pf=P 计算时,发动机功率可按以上两式计算,或将两式合并得:
Pf=+ 式中q――液压挖掘机的标准斗容量,单位为m。
得此液压挖掘机的发动机功率为:
3 Pf=+*= 此时可根据发动机功率选择发动机的型号[8]。
20 4.液压系统回路的设计 液压缸控制回路 执行元件的工作压力负载确定。
在运行过程中必需保证回路通畅要设置必要安全设施。
普通标准型油缸在行程两端。
设有缓冲装置,使油缸在行程两端能平滑停止,然而当活塞在行程中途停止或反转时,于运行部件的动能会引起激烈的冲击,因此在油缸的端部设置小型溢流阀以消除冲击,此阀的调定压力需超过最大工作压力的5%-10%。
另外为了减小回路的冲击,各阀件、泵及油缸之间的管路应尽量缩短和减少不必要的管路弯曲。
经验认为,因为管路复杂而产生噪音时,在振动的地方接入软管,是非常简易有效的处理方法。
图补油装置 图中两只单向阀为设置的补油装置,用以补充管路中油的损失。
因为铲斗缸回路,斗杆回路和大臂回路工作原理和性质基本相同,故采用同一基本回路,有所不同的就是为了防止动臂缸下降过快可在动臂缸大腔进油路设置单向节流阀,起缓冲限速作用。
液压马达控制回路 如图该阀门组中包括双向液压控制阀两只溢流阀和两只单向阀,它具有限 21 液压系统回路的设计 制,闭锁,制动,补油的功能。
当主换向阀处于中位时,液压控制阀的两条回路都与回油相通,故液压控制阀返回中位,液压马达的腔被封死,此时起制动和闭锁作用,当惯性过大,液压马达回油腔压力高于溢流阀调定的压力时,溢流阀打开起缓冲作用,限制制动力矩,当主换向阀在工作位置时,液压控制阀的一条油路畅通,使制动阀移到左位,液压马达运转。
当挖掘机发生坡现象行走液压马达超速回转时,进油回来压力大大降低,则对应于制动阀高压侧的压力也大大降低,在回位弹簧作用下,阀芯向中位移动使回油发生截流,从而限制了马达的转速,起到了限速作用,当马达的高压腔被吸空产生负压时,在回油被压的作用下推开控制阀中位的单向阀向该腔补油。
图液压马达控制回路 计算系统所需的最大流量 前计算可知铲斗缸与斗杆缸的流量为:
/min当两缸合流或铲斗缸和斗杆缸同时动作时其流量为:
2*/min即为系统最大流量。
22 压力损失的计算 压力损失计算[7]:
P损=*V*L/d2=1800Pa 式中:
V--管中液体速度; d--管内直径 L--直管的长度局部压力损失:
换向阀Mp 取Mpa则节流阀Mpa 取Mpa则P损=960*10-6+*2+*2=管路压力损失不作考虑,故可确定液压泵工作压力P?
26Mpa。
拟定液压源控制回路 液压源时液压系统的心脏,它的性能好坏,直接影响到液压系统的性能。
对液压源的控制是指对其输出压力及流量的控制。
主溢流阀起到安全限压的作用,前面的计算可知此阀的调定压力:
26Mpa。
图定量泵回路 1-吸油过滤器;2-定量液压泵;3-卸荷溢流阀;4-二位二通电磁阀;5-单向阀;6-压力继电器;7-蓄能器;8-高压过滤器 23 液压系统性能验算 5.液压系统性能验算 液压系统功率损失 液压挖掘机在工作过程中的能量损失,除了一般的机械损失、管道损失和泵的效率损失等以外,还有以下几个主要方面:
发动机喷油提前角不正确引起的效率低下。
发动机和液压泵不匹配所造成的能量损失,即当发动机和液压泵联合工作时,存在一个联合工作特性,其中的联合工作效率与泵的转速、压力和流量相关。
一般情况下,发动机一液压泵系统不大可能在各种工况下都处于最佳经济工作状态,从而造成一定的能量损失。
发动机——液压泵的总功率损失为:
NZ?
P0Qmax/?
m?
y 式中:
?
m――发动机机械效率,即?
m=Ne/Nt ?
y――液压泵总效率。
应当注意,发动机和液压泵在低负荷、高转下的效率?
m、?
y是很低的。
液压油的流量损失,流量损失而引起的功率损失面?
N?
P?
Q,下列几部分组成:
当各操纵阀处于中位时,如果不降低发动机转速,则液压功率的损失为:
Ny1?
P0Qmax 式中:
P0――液压系统的背压;Qmax――液压泵的最大流量。
溢流损失,溢流产生的液压油功率损失为:
Ny2?
Pmax?
Q 式中:
Pmax――溢流阀开启压力;?
Q――溢流量。
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