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各位老師們,你們好！,題目：液壓挖掘機(jī),--江西農(nóng)業(yè)大學(xué)2010屆畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)院：工學(xué)院姓名：程鵬學(xué)號(hào)：20101172專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化年級(jí)：機(jī)制1004指導(dǎo)教師：康麗春,一.前言,液壓挖掘機(jī)是一種多功能機(jī)械，目前被廣泛應(yīng)用于水利工程，交通運(yùn)輸，電力工程和礦山采掘等機(jī)械施工中，它在減輕繁重的體力勞動(dòng)，保證工程質(zhì)量。加快建設(shè)速度以及提高勞動(dòng)生產(chǎn)率方面起著十分重要的作用。由于液壓挖掘機(jī)具有多品種，多功能，高質(zhì)量及高效率等特點(diǎn)，因此受到了廣大施工作業(yè)單位的青睞。液壓挖掘機(jī)的生產(chǎn)制造業(yè)也日益蓬勃發(fā)展。挖掘機(jī)液壓傳動(dòng)緊密地聯(lián)系在一起，其發(fā)展主要以液壓技術(shù)的應(yīng)用為基礎(chǔ)。其結(jié)構(gòu)主要是由發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)、工作裝置、行走裝置和電氣控制等部分組成（如圖所示），由于挖掘機(jī)的工作條件惡劣，要求實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作很復(fù)雜，于是它對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了很高的要求，其液壓系統(tǒng)也是工程機(jī)械液壓系統(tǒng)中最為復(fù)雜的。因此，對(duì)挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)已經(jīng)成為推動(dòng)挖掘機(jī)發(fā)展中的重要一環(huán)。,二、設(shè)計(jì)任務(wù),本次設(shè)計(jì)題目液壓挖掘機(jī)，主要設(shè)計(jì)鏟斗，斗桿，動(dòng)臂，以及他們的裝配關(guān)系，還有液壓系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì)。鏟斗容量初步選定為2m3。挖掘機(jī)重量為6頓左右。,1.液壓挖掘機(jī)的工作特點(diǎn)和基本類型,1.1液壓挖掘機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)液壓挖掘機(jī)和機(jī)械的相比呢有很多的優(yōu)點(diǎn)他的動(dòng)力裝置和工作裝置都是用容積式的液壓靜壓傳動(dòng)。①一千比1的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速的比值決定了他的調(diào)速范圍非常的大②能得到較低的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，例如柱塞式液壓馬達(dá)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速可低達(dá)1r/min.③快速作用時(shí)，液壓元件產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)慣性小，加速性能好，并可作調(diào)整反轉(zhuǎn)。④自動(dòng)化的控制比較容易，而且傳動(dòng)起來很平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)也是非常的簡單⑤易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化。,1.2液壓挖掘機(jī)的基本類型及主要特點(diǎn),我們可以通過不同的角度對(duì)液壓挖掘機(jī)進(jìn)行劃分。⑴根據(jù)液壓挖掘機(jī)種類主要機(jī)構(gòu)傳動(dòng)類型劃分。如果液壓挖掘機(jī)全部都是采用液壓系統(tǒng)的傳動(dòng)，則是全液壓傳動(dòng)，否則是非全液壓傳動(dòng)主液壓。其實(shí)主要的區(qū)別是在行走的機(jī)構(gòu)上，本次設(shè)計(jì)我們采用全液壓傳動(dòng)⑵根據(jù)行走機(jī)構(gòu)的類型劃分行走方式的不同也可以對(duì)其進(jìn)行劃分，比如說有履帶式，輪胎式，汽車式，懸掛式等等本次設(shè)計(jì)我們決定采用履帶式，因?yàn)槁膸酵ǔＪ侨簤簜鲃?dòng)，這和我們的設(shè)計(jì)互相符合，而且履帶式在任何路面上都可以行走，具有很高的適應(yīng)性，而且他對(duì)土壤的吸附能力比其他的都要大，所以這就決定了他行走會(huì)非常的平穩(wěn)，所以履帶式的優(yōu)點(diǎn)非常得多。⑶根據(jù)工作裝置劃分根據(jù)工作裝置結(jié)構(gòu)不同，可分為鉸接式和伸縮臂式挖掘機(jī)。鉸接式工作裝置應(yīng)用較為普遍。這種挖掘機(jī)的工作裝置靠各構(gòu)件繞鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)來完成作業(yè)動(dòng)作。伸縮臂式挖掘機(jī)的動(dòng)臂由主臂及伸縮臂組成，伸縮臂可在主臂臂內(nèi)伸縮，還可以變幅。伸縮臂前端裝有鏟斗，適于進(jìn)行平整和清理作業(yè)，尤其是修整溝坡。,1.3反鏟裝置的工作原理,反鏟工作裝置是液壓挖掘機(jī)的一種主要工作裝置，如圖1－1所示。液壓反鏟工作裝置一般由1油管2動(dòng)臂油缸3動(dòng)臂4斗桿油缸5斗桿6鏟斗油缸7曲柄8連桿9鏟斗10側(cè)板11斗齒.改變各液壓缸行程來實(shí)現(xiàn)挖掘過程中的各種動(dòng)作。動(dòng)臂1的下鉸點(diǎn)與回轉(zhuǎn)平臺(tái)鉸接，并以動(dòng)臂液壓缸2來支承動(dòng)臂，通過改變動(dòng)臂液壓缸的行程即可改變動(dòng)臂傾角，實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂的升降。斗桿4鉸接于動(dòng)臂的上端，可繞鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，斗桿與動(dòng)臂的相對(duì)轉(zhuǎn)角由鏟斗液壓缸5控制，當(dāng)斗桿液壓缸伸縮時(shí)，斗桿即可繞動(dòng)臂上鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。鏟斗6則鉸接于斗桿4的末端，通過鏟斗液壓缸5的伸縮來使鏟斗繞鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。為了增大鏟斗的轉(zhuǎn)角，鏟斗液壓缸一般通過連桿機(jī)構(gòu)（即連桿7和搖桿8）與鏟斗連接。液壓挖掘機(jī)反鏟工作裝置主要用于挖掘停機(jī)面以下的土壤，如挖掘溝壕、基坑等，其挖掘軌跡取決于各液壓缸的運(yùn)動(dòng)及其組合。反鏟液壓挖掘機(jī)的工作過程為，先下放動(dòng)臂至挖掘位置，然后轉(zhuǎn)動(dòng)斗桿及鏟斗，當(dāng)挖掘至裝滿鏟斗時(shí)，提升動(dòng)臂使鏟斗離開土壤，邊提升邊回轉(zhuǎn)至卸載位置，轉(zhuǎn)斗卸出土壤，然后再回轉(zhuǎn)至工作裝置開始下一次作業(yè)循環(huán)。動(dòng)臂液壓缸主要用于調(diào)整工作裝置的挖掘位置，一般不單獨(dú)直接挖掘土壤；斗桿挖掘可獲得較大的挖掘行程，但挖掘力小一些。轉(zhuǎn)斗挖掘的行程較短，為使鏟斗在轉(zhuǎn)斗挖掘結(jié)束時(shí)裝滿鏟斗，需要較大的挖掘力以保證能挖掘較大厚度的土壤，因此挖掘機(jī)的最大挖掘力一般由轉(zhuǎn)斗液壓缸實(shí)現(xiàn)的。由于挖掘力大且挖掘行程短，因此轉(zhuǎn)斗挖掘可用于清除障礙或提高生產(chǎn)率。在實(shí)際工作中，熟練的液壓挖掘機(jī)人員可根據(jù)實(shí)際情況，合理操縱各個(gè)液壓缸，往往是各液壓缸聯(lián)合工作，實(shí)現(xiàn)最有效的挖掘作業(yè)。例如，挖掘基坑時(shí)由于挖掘深度較大，并要求有較陡而平整的基坑壁，則采用動(dòng)臂和斗桿同時(shí)工作；當(dāng)挖掘基坑底時(shí)，挖掘行程將結(jié)束，為加速裝滿鏟斗，或挖掘過程中調(diào)整切削角時(shí)，則需要鏟斗液壓缸和斗桿液壓缸同時(shí)工作。,,圖11—油管；2—?jiǎng)颖塾透祝?—?jiǎng)颖郏?—斗桿油缸；5—斗桿；6—鏟斗油缸；7—曲柄；8—連桿；9—鏟斗；10—側(cè)板；11—斗齒。,型液壓挖掘機(jī)反鏟工作裝置鏟斗的形狀和尺寸由作業(yè)對(duì)象決定，不同的作業(yè)需求可以在一臺(tái)挖掘機(jī)上配備不同的鏟斗來作業(yè)。鏟斗與液壓缸的連接形式通常有四連桿機(jī)構(gòu)和六連桿機(jī)構(gòu)兩種，如圖1-3所示。其中四連桿機(jī)構(gòu)是鏟斗液壓缸直接鉸接在鏟斗上，鏟斗轉(zhuǎn)動(dòng)角度較小，但鏟斗可獲得較大的工作力矩。,（a）四連桿機(jī)構(gòu),（b）六連桿機(jī)構(gòu),圖1-3,1.5鏟斗參數(shù)的選擇,本次設(shè)計(jì)鏟斗容量初步選擇為q=0.2m3由經(jīng)驗(yàn)公式M=2179+25147q可以得到整體質(zhì)量大約是6噸左右.斗容量q,平均斗寬B，轉(zhuǎn)斗挖掘半徑R,轉(zhuǎn)斗挖掘裝滿轉(zhuǎn)角=是鏟斗的四個(gè)主要參數(shù)。R,B,三者與q的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式：q=其中：—0.2m其中：=0.2m3(已知)，鏟斗斗容量；R—鏟斗挖掘半徑，單位m；B—鏟斗斗寬，根據(jù)反鏟斗平均斗寬統(tǒng)計(jì)值和推薦范圍查表可以得到，取B＝0.75m；—鏟斗的挖掘裝滿的通常轉(zhuǎn)角，一般都是取九十度到一百度，取他的值為95度，代入公式里面就得到R=0.803m,2.挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì),2.1動(dòng)力元件的選擇動(dòng)力元件通常起著向系統(tǒng)提供動(dòng)力源的作用，是系統(tǒng)不可以缺少的核心元件。液壓系統(tǒng)是以液壓泵作為向系統(tǒng)提供一定流量和壓力的動(dòng)力元件。液壓泵將原動(dòng)機(jī)或者內(nèi)燃機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成工作液體的壓力能。是一種有用的能量轉(zhuǎn)換裝置。提供我們選擇的有齒輪泵，葉片泵，柱塞泵，下面我們來看下面的表格.可以得出挖掘機(jī)的工作環(huán)境比較惡劣，所以對(duì)油的污染性不需要很敏感。雖然效率沒有其他的高，但是從成本上和工作特點(diǎn)的方面看，我們還是選擇齒輪泵作為我們的動(dòng)力元件。,2.2執(zhí)行元件的選擇,液壓執(zhí)行元件，本次設(shè)計(jì)必須用到的是動(dòng)臂液壓缸，鏟斗液壓桿，斗桿液壓桿，和2個(gè)行走馬達(dá)以及一個(gè)回轉(zhuǎn)馬達(dá)。,下面可通過以下公式估算的液壓缸作用力f2=6.55MF=0.75f2f1=0.75F式中F——鏟斗油缸作用力，KN；f1——斗桿油缸作用力，KN；f2——?jiǎng)颖塾透鬃饔昧?，KN；M——整機(jī)質(zhì)量，t。,液壓缸作用力與整機(jī)質(zhì)量關(guān)系圖,2.3液壓控制元件選擇,控制元件通常是用來控制液體的流動(dòng)方向，壓力的高低和流量大小進(jìn)行預(yù)期的控制。因此，液壓控制閥是直接影響液壓系統(tǒng)工作過程和工作特性的重要元件。本次液壓設(shè)計(jì)也有用到單向閥，溢流閥，換向閥，等等。單向閥：是用來控制油液的單向流動(dòng)，他的性能的要求是：正向的流動(dòng)阻力損失小，反向的時(shí)候密封性好，而且動(dòng)作靈敏。溢流閥：溢流閥的主要的作用是對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)幾乎所有的液壓系統(tǒng)里面都必須有溢流閥，它的性能的好和壞直接影響著液壓系統(tǒng)的正常工作。液壓系統(tǒng)對(duì)溢流閥性能的要求，1,定位的精度高。2，靈敏度要高。3，工作平穩(wěn)。4，密封性好。，所以，本次設(shè)計(jì)決定在液壓缸面前都并聯(lián)一個(gè)溢流閥來控制流量的大小。換向閥：利用閥芯對(duì)閥體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)?？梢允沟糜吐方油āｊP(guān)斷或者改變油流的方向。從而來實(shí)現(xiàn)液壓執(zhí)行元件的驅(qū)動(dòng)和啟動(dòng)，停止或者變換運(yùn)動(dòng)的方向，本次設(shè)計(jì)液壓缸只需來回運(yùn)動(dòng)，所以初步選定為三位四通換向閥,2.4液壓系統(tǒng)輔助元件選擇,液壓系統(tǒng)的輔助元件是指的是除了液壓動(dòng)力元件，執(zhí)行元件和控制元件外的東西，比如說有，管件，油箱，過濾器，散熱器，密封裝置，壓力表，等等其他裝置所以本次設(shè)計(jì)也都有用好到這些元件，具體詳情參考液壓系統(tǒng)圖紙。,致謝,本次液壓挖掘機(jī)的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我收獲良多，讓我更進(jìn)一步的了解到了液壓系統(tǒng)以及機(jī)械原理方面的知識(shí)，也能夠讓我更加熟練的操作CAD和PROE，從中的收獲不能僅僅一分畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠表達(dá)，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我學(xué)到了如何靠自己的實(shí)力去做到自己該做到的事，如何去勇敢地面臨問題，并且挑戰(zhàn)這些問題，并且我的學(xué)習(xí)能力也得到了大幅度的提高，我感謝我的導(dǎo)師還有我的學(xué)院學(xué)校，沒有你們我不可能完成如此難得工程，進(jìn)步也不會(huì)如此的大，我希望在將來的生活中能夠繼續(xù)繼承這種精神，并且隨之發(fā)揚(yáng)，相信我以后的工作崗位上無論是遇到什么樣的困難都可以迎仍而解。最后我祝愿我自己還有我的導(dǎo)師同學(xué)們?cè)絹碓胶?。工學(xué)院機(jī)制1004程鵬,