挖掘机毕业设计说明书.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流挖掘机毕业设计说明书.精品文档.看本章之前请看视频,绝对原创摘 要我的毕业设计课题是液压挖掘机工作装置及液压系统的设计。该设计主要致力于分析和设计液压挖掘机的工作装置及液压系统。总质量22t挖掘机作为基型，并在此基础上研究了国外的先进机型，设计出我个人的液压系统传动方案，总体装配图以及相应的部件图和零件图。图纸基本采用CATIA。 本液压挖掘机的优点是采用伺服先导操纵系统，具备挖掘，抓物，钻孔，推土，清沟和破碎等功能。平台可360°旋转，可广泛应用于建筑，市政，供水，供气，供电农林建设等工程。关键词： 液压挖掘机；液压系统；工作装置AbstractMy graduated task is “hydraulic excavator”. My task is to analyze and design the working device and hydraulic system of the hydraulic excavator. This task choose the domestic excavator whose quality and character is most similar to our request as the basic type, further study the overseas advanced type. Then I designed projects of hydraulic system of our excavator,collectivity assemblage drawing and interrelated parts drawing, accessory drawing. All the blueprints drawn by the soft of CATIA. The strongpoint of this hydraulic excavator is used servo forerunner control system. It can excavating, grappling, drilling, pushing, cleaning channel and crashing etc. 360°swwing plat roof, be widely used in construction,supply and city planning.Keyward: Hydraulic excavator; Hydraulic system; Work ing uni目 录引言1第一章挖掘机概述2第二章液压挖掘机总体设计32.1尺寸估计32.2斗形参数选择52.3转斗挖掘阻力计算5第三章工作装置设计计算73.1运动分析73.1.1机构自身几何参数83.1.2动臂的运动分析83.1.3斗杆的运动分析103.1.4 铲斗的运动分析103.2工作装置计算113.2.1动臂机构参数的选择113.2.2铲斗机构的参数选择153.2.3铲斗机构载荷分析153.2.4斗杆机构的参数选择163.2.5动臂液压缸、斗杆液压缸、铲斗液压缸初步设计估算173.3工况分析18第四章液压系统的设计和计算224.1明确设计要求，制定基本方案224.1.1挖掘机液压系统的要求224.1.2明确设计要求234.1.3确定液压系统的主要参数244.1.4选择系统的工作压力244.1.6油箱容量的确定274.1.7滤油器的选定294.2液压系统性能的验算294.2.1压力损失的计算304.2.2系统的散热验算314.3液压系统的工作过程32结 论33参考文献34引言1. 液压挖掘机在工程中的应用液压挖掘机是在机械传动挖掘机的基础上发展起来的.它的工作过程是以铲斗的切削刃切削土壤,铲斗装满后提升,回转至卸土位置,卸空后的铲斗再回到挖掘位置并开始下一次的作业.因此,液压挖掘是一种周期作业的土方机械.液压挖掘机于机械挖掘机一样,在工业与民用建筑，交通运输,水利施工,露天采矿及现代化军事工程中都有着广泛的应用,是各种土石方施工中不可缺少的一种重要机械设备.在建筑工程中,可用来挖掘基坑,排水沟,拆除旧有建筑物,平整场地等.更换工作装置后,可以进行装卸,安装,打桩和拔除树根等作业.在水利施工中,可用来开挖水库,运河,水电站堤坝的基坑,排水或灌溉的沟渠,疏浚和挖深原有河道等.在铁路,公路建设中,用来挖掘土方,建筑路基,平整地面和开挖路旁排水沟等.在石油,电力和通信业的基础建设及市政建设中,用来挖掘电缆沟和管道沟等.在露天采矿中,可用来剥离表土,采掘矿石或煤,也可用来进行堆弃,装载和钻孔等作业.在军事工程中,可用来筑路,挖壕沟和掩体,建造各种军事建筑物.所以,液压挖掘机作为工程机械的一个重要品种,对于减轻工人繁重的体力劳动,提高施工机械化水平,加快施工进度,促进各项建设事业的发展,都起着很大的作用.据建筑施工部门统计,一台斗容量为1.0m3的液压挖掘机挖掘级土壤时,每班生产率大约相当于300400个工人一天的工作量.因此,大力发展液压挖掘机,对于提高劳动生产率和加速国民经济的发展具有重要意义第一章 挖掘机概述现今的挖掘机占绝大部分的是全液压全回转挖掘机。 液压挖掘机主要由发动机、液压系统、工作装置、行走装置和电气控制等部分组成。液压系统由液压泵、控制阀、液压缸、液压马达、管路、油箱等组成。电气控制系统包括监控盘、发动机控制系统、泵控制系统、各类传感器、电磁阀等。 液压挖掘机一般由工作装置、回转装置和行走装置三大部分组成。据其构造和用途可以区分为：履带式、轮胎式、步履式、全液压、半液压、全回转、非全回转、通用型、专用型、铰接式、伸缩臂式等多种类型。 工作装置是直接完成挖掘任务的装置。它由动臂、斗杆、铲斗等三部分铰接而成。动臂起落、斗杆伸缩和铲斗转动都用往复式双作用液压缸控制。为了适应各种不同施工作业的需要，液压挖掘机可以配装多种工作装置，如挖掘、起重、装载、平整、夹钳、推土、冲击锤等多种作业机具。 回转与行走装置是液压挖掘机的机体，转台上部设有动力装置和传动系统。发动机是液压挖掘机的动力源，大多采用柴油要在方便的场地， 也可改用电动机。 液压传动系统通过液压泵将发动机的动力传递给液压马达、液压缸等执行元件，推动工作装置动作，从而完成各种作业。第二章 液压挖掘机总体设计2.1尺寸估计参照单斗液压挖掘机，估算整机各部分尺寸和工作装置尺寸。给定的设计参数：铲斗斗容量q=1m3根据公式M=2179+20147q ，估算整机质量为22吨。根椐经验公式求各尺寸参数。线尺寸参数： (m)式中 Kli为线向尺寸经验系数，G为整机质量。1）转台离地高：2）底架离地高：3）臂铰离地高：4）臂铰离回转中心：5）臂铰与液压缸铰距：6）缸铰离地高度：7）臂长：标准臂尺寸系数推荐值,范围1.71.9，选1.7标准臂8）斗杆：推荐系数推荐：9）铲斗：推荐系数, 根据教材，选1.37m。10）动臂转角= 11）斗杆转角=12）铲斗转角=13）最大挖掘半经：系数，14）最大挖掘深度：系数，15）最大挖掘高度：系数，16）最大卸载高度：系数, 2.2斗形参数选择斗容量q，平均宽度B，转斗挖掘半经R和转斗挖掘满转角是铲斗的四个主参数，R，B，三者之间有下几何关系：(14)式中 土壤松散系数KS近似值取1.25，q=1，根据上式可由R，B，中作任两值求相应第三值。其斗容量为1，斗宽B=4m。2.3转斗挖掘阻力计算转斗挖掘时，土壤切削阻力随挖掘深度改变而有明显的变化，根据资料提供的公式式中 C表示土壤硬度的系数，IV级土取C=1635，在此选31；R铲斗与斗杆铰点至斗齿尖距离，即转斗切削半经，R3=L3=1370mm；转斗在挖掘过程中总转角的一半；铲斗瞬时转角；B切削刃宽度影响系数，B=1+2.6b,其中b为铲斗平均宽度，单位为厘米；KA切削角变化影响系数，A=1.3; Z带有斗齿的系数Z=0.75;X斗侧壁厚度影响系数初步设计时，X=1.15;D切削刃挤压土壤分力，据斗容量大小在D=1000020000N范围内选取,选17000；求得 第三章 工作装置设计计算3.1运动分析反铲装置的几何位置取决于动臂液压缸的长度L1，斗杆液压缸的长度L2和铲斗液压缸的长度L3，显然，当L1、L2、L3为某一组确定值时，反铲装置就相应处于一个确定的几何位置。建立坐标系：X轴与地面重合，Y轴与挖掘机回转中心线重合，则斗齿尖V所在的X 坐标值就表示挖掘半经Y坐标，YV为正值表示挖掘高度，为负值表示挖掘深度。图13.1.1机构自身几何参数机构自身几何参数分三类：原始参数，推导参数，特征参数，各参数见图1。3.1.2动臂的运动分析图1 反铲机构自身几何参数的计算简图1） 动臂的摆角范围1max动臂的摆角范围1max和各点瞬时坐标见图2。1max是L1的函数，动臂上任意一点在任一时刻的坐标值也是L1的函数，根据全余弦定理，当L1=L1min和L1= L1msc时得1min=ACB0=arccos() (1)1max=ACB0=arccos( )(2)动臂的摆角范围：1max=1max-1min 图2 动臂摆角范围计算简图图3 F点的坐标计算简图动臂的瞬时摆角：= arccos()-1min 列动臂F点坐标方程，见图3。=BCU=1 -= arccos()- (3)F点在水平线CU之下时为负,否则为正。F点坐标方程： (4) (5)C点坐标可由图示3求得 (6)2）动臂液压缸作用力臂当动臂液压缸长度为L1时，动臂液压缸作用力臂1= (7)当分别取和时，可得动臂机构的起始和终了力臂10和1z。显然动臂液压缸的最大作用力臂，此时 3.1.3斗杆的运动分析斗杆的位置参数是L1 和L2的函数，此外讨论斗杆相对于动臂的运动，也即只考虑L2的影响，斗杆机构与动臂机构性质类似，它们是四连杆机构，但连杆比不同，在动臂机构中，一般L1>L5, 斗杆机构中一般取L9<L8。1）斗杆相对于动臂的摆角范围由图4得图4 斗杆机构摆角计算简图2）斗杆液压缸的作用力臂2= （8）当以L2min 和L2max代入得20和2z斗杆液压缸的最大作用力臂,此时3.1.4 铲斗的运动分析铲斗相对于X-Y坐标系的运动是L1、L2和L3的函数，情况较复杂，现先讨论铲斗相对于斗杆的运动。如图5，铲斗液压缸对N点的作用力臂为 (9)连杆HK对N点作用力臂为 (10)连杆HK对Q点作用力臂为 图5 铲斗机构参数示意图铲斗连杆机构的总传动比 (11)i=(12)铲斗相对于斗杆的摆角范围铲斗瞬时位置转角为（13）当取时可分求得，于是得= 斗杆的摆角范围。3.2工作装置计算3.2.1动臂机构参数的选择反铲工作装置是由几组连杆机构组合而成，在发动机功率、机重等主参数以及工作装置结构形式已定的条件下连杆机构铰点位置和油缸参数选择是否得当，会对挖掘机性能和生产率带来很大影响。以下对动臂，斗杆，铲斗三个机构进行讨论。动臂和动臂液压缸的布置方案很多，本设计中动臂液压缸置于下前方，采用弯臂能增加挖掘深度但降低了卸载高度，动臂弯角一般取12001400。弯角大小会对结构强度不利，本设计中取1380。增大液压缸全伸时的长度比可以增大动臂的转角，但由于受油缸稳定条件的限制，一般取在1.51.7的范围内，通用挖掘机中，L5取值通常为0.50.6L1main。据统计最大挖掘半径R1值一般与的值很接近，因此，由要求的R1，已定的和，在三角形CZF(见图6)中，可求得：图6 最大挖掘半径时动臂机构计算简图动臂液压缸全伸与全缩时的力臂比按不同情况选取，以反铲为主的通用机=0.81.1，本设计取=1，取。图7 为最大卸载高度时动臂机构计算简图。图8为 最大挖掘深度时动臂机构计算图。斗杆液压缸全缩时，最大，常选本设计取，取决于液压缸布置形式，动臂双液压缸结构中这一夹角较小，为0，本设计中取（见图6）。由图7得最大卸载高度的表达式为：（16）由图8得最大挖掘深度绝对值的表达式为： （17）删图图8将两式相加，消去并令，得： （18）又特征参数（19）因此，(20)将上式代入（18）得到一元函数整理得：（21）式中 ，可求得，解下列方程可求， （22）所以，满足由式，又因所以，3.2.2铲斗机构的参数选择预先设定：转斗的转角范围，为了满足开挖和最后卸载及运输状态的要求，铲斗的总转角往往要达到。本设计中取，在时，斗齿尖为在FQ延长线上侧处，考虑挖斗的长度和摇臂、摇杆和斗杆的理想长度，用CATIA作图（见图9）得图93.2.3铲斗机构载荷分析转斗机构挖掘过程为大曲率切削，挖掘过程中，因土壤厚度的变化较大，所以阻力的变化也很大。然而在挖掘机实际作业过程中转斗挖掘土壤的纵断面形式是多种多样的，其阻力变化情况也各不相同。转斗机构最大理论挖掘力应与转斗最大挖掘阻力相适应，常在处，由式24求得铲斗液压缸的作用力：式中 转斗作用力臂；连杆作用力臂；-铲斗长度。3.2.4斗杆机构的参数选择考虑因素：a.保证斗杆液压缸产生足够的斗齿挖掘力。b.保证斗杆液压缸有必要的闭锁能力。c.保证半杆的摆角范围。首先计算斗杆挖掘阻力：斗杆挖掘过程中，切削行程较长，切土壤厚度在挖掘过程中为常数，一般取斗杆在挖掘过程中总转角，在这转角过程中，铲斗被装满，这时斗齿的实际行程为：（23）式中-半杆挖掘时的切削半径，取斗杆挖掘时的切土厚度可按下式计算：斗杆挖掘阻力：（24）C-挖掘比阻力，选斗杆与铲斗垂直时最小参考铲斗液压缸作用力代入（25）由图11得：图11斗杆机构参数计算简图3.2.5动臂液压缸、斗杆液压缸、铲斗液压缸初步设计估算由前面计算得：（动臂液压缸） （斗杆液压缸） （铲斗液压缸）3.3工况分析铲斗缸外负载最大时，缸内压力最大，此时挖掘力最大，其值为根据液压缸的作用力臂计算铲斗液压缸的作用力。铲斗液压缸的作用力：式中 转斗作用力臂；连杆作用力臂；铲斗长度。取系统实际工作压力为P=28Mpa,液压缸大腔工作，油缸机械效率，大腔面积为：经计算缸筒壁厚，取。根据上述计算结果，查液压气动与液力工程手册430432页，选活塞直径D=180mm的C25WE型自选行程液压缸。以下是各液压缸的行程和固定尺寸根据表格尺寸，各油缸的总长稍微有些改变，改变结果如下（动臂液压缸）（斗杆液压缸） （铲斗液压缸）表1 三种液压缸的外形尺寸 DdD1D2D3D4D5L1L2S铲斗180125100200290M50901257100680斗杆180125100200290M509016851001100动臂180125100200290M509017981001150L3L4L5L6L7L8R1R2B1B2175130355095113103172.55565175130355095113103172.55565175130355095113103172.55565设定油缸用料45#，抗拉强度58kg/cm2液压缸壁厚计算公式：t=PD/20s=(28X180)/(20X14.5)=17.38t=管壁厚（最小厚度）(mm)P=最大压力 (Mpa)d=管内径 (mm)s=/4=14.5安全系数=抗拉强度最低值故壁厚选20mm液压缸进、出油口采用螺纹连接据。初选液压缸螺纹连接的油口尺寸取。删图12以下是最大应力为2倍时的受力分析结果，材料用STEALL第四章 液压系统的设计和计算4.1明确设计要求，制定基本方案4.1.1挖掘机液压系统的要求液压挖掘机的动作繁复，且具有多种机构，如行走机构、回转机构、动臂、斗杆和铲斗等，是一种具有多自由度的工程机械。这些主要机构经常起动、制动、换向，外负载变化很大，冲击和振动多，因此挖掘机对液压系统提出了很高的设计要求。根据液压挖掘机的工作特点，其液压系统的设计需要满足以下要求：1）动力性要求所谓动力性要求，就是在保证发动机不过载的前提下，尽量充分地利用发动机的功率，提高挖掘机的生产效率。尤其是当负载变化时，要求液压系统与发动机的良好匹配，尽量提高发动机的输出功率。例如，当外负载较小时，往往希望增大油泵的输出流量，提高执行元件的运动速度。双泵液压系统中就常常采用合流的方式来提高发动机的功率利用率。2） 操纵性要求（1） 调速性要求挖掘机对调速操纵控制性能的要求很高，如何按照驾驶员的操纵意图方便地实现调速操纵控制，对各个执行元件的调速操纵是否稳定可靠，成为挖掘机液压系统设计十分重要的一方面。挖掘机在工作过程中作AN2b变化大，各种不同的作业工况要求功率变化大，因此要求对各个执行元件的调速性要好。（2） 复合操纵性要求挖掘机在作业过程中需要各个执行元件单独动作，但是在更多情况下要求各个执行元件能够相互配合实现复杂的复合动作，因此如何实现多执行元件的复合动作也是挖掘机液压系统操纵性要求的一方面。当多执行元件共同动作时，要求其相互间不干涉，能够合理分配共同动作时各个执行元件的流量，实现理想的复合动作。尤其对行走机构来说，左、右行走马达的复合动作I'-1题，即直线行驶性也是设计中需要考虑的重要一方面。如果挖掘机在行使过程中由于液压泵的油分流供应，导致-N行走马达速度降低，形成挖掘机意外跑偏，很容易发生事故。另外，当多执行元件同时动作时，各个操纵阀都在大开度下工作，往往会出现系统总流量需求超过油泵的最大供油流量，这样高压执行元件就会因压力油优先供给低压执行元件而出现动作速度降低，甚至不动的现象。因此，如何协调多执行元件复合动作时的流量供应问题也是挖掘机液压系统设计中需要考虑的。3）节能性要求挖掘机工作时间长，能量消耗大，要求液压系统的效率高，就要降低各个执行元件和管路的能耗，因此在挖掘机液压系统中要充分考虑各种节能措旅。当对各个执行元件进行调速控制时，系统所需流量大于油泵的输出流量，此时必然会导致一都分流量损失掉。系统要求此部分的能量损失尽量小；当挖掘机处于空载不工作的状态下，如何降低泵的输出流量，降低空载回油的压力，也是降低能耗的关键。4）安全性要求挖掘机的工作条件恶劣，载荷变化和冲击振动大，对于其液压系统要求有良好的过载保护措施，防止油泵过载和因外负载冲击对各个液压作用元件的损伤。5）其它性能要求实现零部件的标准化、组件化和通用化，降低挖掘机的制造成本：液压挖掘机作业条件恶劣，各功能部件要求有很高的工作可靠性和耐久性：由于挖掘机在城市建设施工中应用越来越多，因此要不断提高挖掘机的作业性能，降低振动和噪声，重视其作业中的环保性。4.1.2明确设计要求1）该挖掘机初设系统压力为28MPa，执行元件有一个铲斗液压缸，一个斗杆液压缸，动两个臂液压缸。2）由于工作循环各阶段中，动臂油缸的伸缩速度定为3000mm/min ，斗臂和铲斗油缸的伸缩速度定为3530 mm/min，泵的压力需大于等于铲斗油缸最大压力的30%，所以采用斜盘式柱塞泵。且供油量要大于系统所需要的油量，多余的油经过溢流阀流回油箱，溢流阀同时可以起到控制并且稳定油源压力的作用。油液的净化装置是液压源中不可或缺的，所以泵的入口需要装有滤油器。4.1.3确定液压系统的主要参数由于工作循环各阶段中，动臂油缸伸缩速度为V1=40mm/min，斗杆和铲斗油缸的伸缩速度定为V2=6000mm/min，泵的压力需大于等于铲斗油缸最大压力的30%，所以采用斜盘式柱塞泵。且供油量要大于系统所需要的油量，多余的油经过溢流阀流回油箱，溢流阀同时可以起到控制并且稳定油源压力的作用，油液的净化装置是液压源中不可或缺的。所以泵的入口需要装有滤油器。4.1.4选择系统的工作压力PB=P*(1+30%)=28*1.3=36.4MPa每个缸的流量计算=152.6L/min（动臂缸两个）=90L/min （斗杆缸）=90L/min （铲斗缸）系统泄露系数选1.2分别计算斗杆油缸和动臂油缸的流量为 斗杆和铲斗共用一个油源，动臂和液压马达供用一个油源，查液压气动与液力工程手册 ，选型号为A8V107斜轴式双联轴向柱塞变量泵，最高允许转速2000r/min，最高压力40MPa，最高输出流量为214L/min液压系统原理图如图4-1所示。删图4-1 液压系统原理图1）限压回路限压回路用来限制压力，使其不超过某一调定值。限压的目的是：限制系统的最大压力，使系统和元件不因过载而损坏。通常用安全阀来实现，安全阀设置在油泵出油口附近。根据工作需要通常用溢流阀来实现，溢流阀可使系统按照调定压力工作，多余的流量通过此阀流回油箱，因此，溢流阀是常开的。单斗液压挖掘机执行元件的进油和回油回路上成对地并联有限压阀，限制液压缸在闭锁状态下的最大压力，若超过此压力限压阀打开，进行卸载，保护了液压元件和管道免受损坏。这种限压阀实际起了卸荷阀的作用。一般情况下高压系统限压阀的调定压力不超过系统压力的25%，中高压系统的限压阀的限定压力可在25%以上。本系统工作压力28Mpa，最高限压28X125%=35Mpa。图6-1是其原理图。删图6-1 工作装置的限压卸荷回路1换向阀；2，3限压阀；4动臂油缸2）卸荷回路卸荷回路是挖掘机各个机构不工作时，使液压泵尽可能以最低功率消耗进行空转，常采用液压泵以最低压力进行空转的卸荷方式，根据回路组成形式，有换向阀中位机能卸荷和溢流阀卸荷的方式。下面对主要控制阀进行简单介绍：溢流阀：溢流阀在基本功能是限定系统的最高压力，防止系统过载或维持压力近似恒定。本系统中选用二级同心先导式溢流阀，安装在泵的出油口处，用来恒定系统压力，防止超压，保护系统安全运行。单向阀：系统中多处用到单向阀，也是必不可少的原件，它用来防止油液倒流，从而使执行元件停止运动，或保持执行元件中的油液压力。还可是保持一定的背压。换向阀：在系统中要用到两组四联换向阀，每个阀为三位四通换向阀。在系统中换向阀的主要作用是改变压力油进入执行元件的方向，进而实现不同的动作要求，在三位四通的换向阀中，左右阀位要求能够进回游，中间的阀位要求禁止油液流通，以达到执行元件动作达到要求后停止或悬停在任意位置。4.1.6油箱容量的确定油箱在液压系统中除了储油外，还起着散热、分离油液中的气泡、沉淀杂质等作用。油箱中安装有很多辅件，如冷却器、加热器、空气过滤器及液位计等。     油箱可分为开式油箱和闭式油箱二种。开式油箱中液面与大气相通，在油箱盖上装有空气过滤器。开式油箱结构简单，安装维护方便，液压系统普遍采用这种形式。闭式油箱一般用于压力油箱，内充一定压力的惰性气体，充气压力可达0.05MPa。如果按油箱的形状来分，还可分为矩形油箱和圆罐形油箱。矩形油箱制造容易，箱上易于安放液压器件，所以被广泛采用；圆罐形油箱强度高，重量轻，易于清扫，但制造较难，占地空间较大，在大型冶金设备中经常采用。油箱的设计要点设计油箱时应考虑如下几点：1）油箱必须有足够大的容积。一方面尽可能地满足散热的要求，另一方面在液压系统停止工作时应能容纳系统中的所有工作介质；而工作时又能保持适当的液位。2）吸油管及回油管应插入最低液面以下，以防止吸空和回油飞溅产生气泡。管口与箱底、箱壁距离一般不小于管径的3倍。吸油管可安装100m左右的网式或线隙式过滤器，安装位置要便于装卸和清洗过滤器。回油管口要斜切45°角并面向箱壁，以防止回油冲击油箱底部的沉积物，同时也有利于散热。3）吸油管和回油管之间的距离要尽可能地远些，之间应设置隔板，以加大液流循环的途径，这样能提高散热、分离空气及沉淀杂质的效果。隔板高度为液面高度的2/33/4。油箱的典型结构如图所示。1液位计；2吸油管；3空气过滤器；4回油管；5侧板；6入孔盖；7放油塞；8地脚；9隔板；10底板；11吸油过滤器；12盖板设计时的注意事项：1）油箱的有效容积(油面高度为油箱高度的80时候的容积)应该根据液压系统发热、散热平衡的原则来计算，这项计算在系统负载较大、长期连续工作的时候是必不可少的。2）吸油管道和回油管道应该尽量相距远一些，两管之间要用隔板之间隔开，以增加油液循环距离，使油液有足够的时间分离气泡，沉淀杂质，消散热量。隔板高度最好为油箱高度的34。3）为了防止油液污染起见，油箱上各盖板、管道口处都要妥善密封。注油器上要加滤油网。防止油箱出现负压而设置的通气孔上须要安装空气滤清器。油箱内回油集中部分以及清污口附近宜安装一些磁性块，以去除油液中的铁屑和带磁性颗粒。4）为了易于散热和便于对油箱进行搬移以及维护保养，按GB3766-83规定，箱底离地至少在150mm以上。按照GB3766-83规定，箱体上注油口的近旁必须设置液位计。滤油器的安装位置应该便于装拆。箱内各处应该便于清洗。5）油箱中如果要安装热交换器，必须考虑好它的安装位置，以及测温、控制等措施。6）分离式油箱一般用2.5-4 mm钢板焊接成。箱体壁愈薄，散热愈快。大尺寸油箱要加焊角板、筋条，用以增加刚性。7）油箱内壁应该涂上耐油防锈的涂料。外壁如涂上一层极薄的黑漆，会有很好的辐射冷却效果。铸造的油箱内壁一般这一进行喷砂处理，不涂漆。初始设计时，先按照经验公式确定油箱的容量，待系统确定后再按散热要求进行校核，经验公式为：V=×Q =2×323=646L式中 Q液压泵流量 经验系数，经验系数取2为了使散热面积大，减少油面高度，扩大长度和宽度式中 a-长度、b-宽度、c-高度4.1.7滤油器的选定1）滤油器的简单介绍滤油器的功用在于过滤混在液压液体中的杂质，使进到系统中去的油液的污染程度降低，保证系统正常的工作。滤油器按其滤心材料的过滤机制来分，有表面型滤油器、深度型滤油器和吸附型滤油器三种。表面型滤油器，深度滤油器，吸附型滤油器。2）滤油器的选用和安装滤油器按其过滤精度的不同，有粗过滤器、普通过滤器、精密过滤器和特精过滤器四种，它们分别能过滤去大于100m,10-100m、5-10m和l-5m大小的杂质。因此，滤油器应该根据液压系统的技术要求，按过滤精度、通流能力、工作压力、油液黏度、工作温度等条件来选定其型号。经由以上分析，在本次设计中，选用网式滤油器，其型号为WU-16X180。4.2液压系统性能的验算从装配图可以估算出油管总长度约为10m，回油管总长度为15m。最快工进速度为v=6m/s，单缸工进时流量为Q=1.5×10-3m3s，油管直径为1m=1.8cm式中 d管道直径(cm)；Q流经管道的流量(m3s)；V管道内允许的流速（查表选6m/s）。本液压系统的选用L-HFAE液压油，运动黏度为=3.5cm2/s，油的密度 =950 kgm3。4.2.1压力损失的计算1）工进时进油管路压力损失根据工进时速度和流量可得液压油在管道内的流动速度V1，则管道内流动的雷诺系数Rel为：Rel=V1d=600×1.83.5=308.57Rel<2300可见油液在管道中为层流，其中流程阻力系数：=75Rel=75308.57=0.24进油管道的沿程压力损失为Ph为：P1=2）卸载时回油管道的压力损失为了卸载时的缩进速度比挖掘时的伸出速度快，所以使缩进和伸出时的流量相同。回油路管道压力损失为P2为 ：P2=单向节流阀的压力损失为P3 =0.05MPa，电磁换向阀的损失P4 =0.04MPa，由油管道总压力损失： P5 =P1+P2 +P3+P4= =0.91MPa，可以保持原方案不变。4.2.2系统的散热验算在整个工作的循环中，因卸载速度比挖掘速度快、负载小，挖掘时负载大、速度慢，可以看做挖掘和卸载时的发热量相同，只要计算挖掘时的发热量即可。1） 计算发热功率液压系统的功率损失全部转化为热量，其发热功率Pnr=Pr-Pc式中 Pr液压系统的总输入功率 Pc输出的有效功率 泵的额定压力 系统总流量 332.6L/min（只包括工作装置）而Pr=/60=40×332.6/60×0.85 =260kw液压泵的总效率，柱塞泵一般为0.85最大功率在挖斗，斗杆，动臂同时工作时出现Pc =/60=36.4×332.6/60=201kw则 Pnr = Pr-Pc=260-201=59kw2）计算散热功率液压系统的散热表面主要是油箱表面，不考虑管道的散热，则散热表面A为：A=2ab+2bc+2ac =2×9×9+2×9×8+2×9×8 =4.5m2油箱的散热功率Phc为：Phc=K×A×T式子中：K油箱的散热系数，若通风良好取17 T油温与环境温度之差，取T= 35则Phc=K×A×T=17×4.5×35=2.67kw由此可见，油箱的散热面积满足不了系统散热的要求，需要另外设置冷却器。3）冷却器所需要冷却面积的计算冷却面积为：A=(Pnr-Phc)ktm式子中：k传热系数，用管式冷却器，取k=300w(m2l)tm平均温升，本系统取300所需冷却器的散热面积为：A= m2考虑到冷却器长期使用时候，设备腐蚀和油垢、水垢对热传递的影响，冷却面积应该比计算的值要大30，实际选用的冷却器面积为： A=1.3×6.25=8.13m24.3液压系统的工作过程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，或者两者配合进行挖掘，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。此时2）满斗举升：挖掘结束，动臂液压缸将动臂顶起，满斗提升，3）卸载：转到卸土点时，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，间以动臂动作。在系统回路中泵A与三位六通电磁换向阀并联，由按钮开关SB1、SB2控制动臂油缸的伸缩，为了防止动臂下降时产生高压回路的吸空现象，设置了单向阀。泵B与斗杆和铲斗并联，斗杆和铲斗的三位六通换向阀分别由SB3、SB4和SB5、SB6控制。因采用双变量泵给系统共有，泵的出口设置了限压阀，开启压力为30Mpa。双泵的缺点是当工作装置处于低功率状态时，两个泵仍然在工作，为了使两个泵的效率提高，在控制阀的进油口末端串联了合流阀，当动臂或斗杆、铲斗功率小时，可以互补。每个油缸的回路上都有限压阀保护每个油缸压力过大而导致损坏。以下是电磁换向阀与工作装置的关系电磁铁电磁铁状态挖掘机状态电磁铁电磁铁状态挖掘机状态1YA+动臂下降7YA+右回转2YA+动臂上升8YA+左回转3YA+斗杆油缸缩回9YA+左履带前进4YA+斗杆油缸伸出10YA+左履带后退5YA+铲斗油缸缩回11YA+右履带前进6YA+铲斗油缸伸出12YA+左履带后退结 论挖掘机最重要的是提高操纵性，便于操作，降低油耗，提高效率，所以设计挖掘机时不光要对挖掘机的结构进行优化，挖掘时比较大的损失在动臂的势能变化里，所以要针对这种情况对液压系统稍作改变，使其能回收动臂的势能，转到斗杆或铲斗油缸里，这样可以很大程度上提高了挖掘机的效率。设计挖掘机涉及到很多方面的理论，不光需要机械方面的只是，还要懂液压系统。虽然做设计很不容易，每天都看着天亮睡着，但是所学会的知识的量是前所未有的。