畢業(yè)設計論文挖機臂架結構設計與制作

畢業(yè)論文摘要液壓挖掘機是工程機械一個主要品種，是一個廣泛用于建筑、鐵路、公路、水利、采礦等建設工程土方機械。液壓挖掘機利用液壓元件（液壓泵、液壓馬達、液壓缸等）帶動各種構件動作，具備許多優(yōu)點，挖掘機對液壓系統(tǒng)設計提出了很高要求，其液壓系統(tǒng)也是工程機械液壓系統(tǒng)中復雜。所以，對挖掘機液壓系統(tǒng)分析設計對推進我國挖掘機發(fā)展具備十分主要意義。在搜集了國內外挖掘機液壓系統(tǒng)相關資料基礎上，了解了挖掘機液壓系統(tǒng)發(fā)展歷史，并對挖掘機液壓系統(tǒng)技術發(fā)展動態(tài)進行了分析總結。此次畢業(yè)設計課題是液壓挖掘機。挖掘機由多個系統(tǒng)組成，包含液壓系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)，操縱系統(tǒng)，工作裝置，底架，轉臺，油箱，發(fā)動機安裝等。本人設計主要致力于分析和設計中型液壓挖掘機機械系統(tǒng)機械和液壓元件。以液壓元件和液壓回路為主。關鍵詞：挖掘機；液壓系統(tǒng)；液壓泵

AbstractHydraulicexcavatorisoneofimportantengineeringmachinery,isawidelyusedinconstruction,railway,highway,waterconservancy,mining,etcconstructionprojectsofearthworkmachinery.Excavatorforhydraulicsystemdesignandputsforwardhighdemand,thehydraulicsystemsofengineeringmachineryinhydraulicsystemiscomplex.Therefore,theexcavatorhydraulicsystemanalysisanddesignforimpellingourcountryexcavatordevelopmenthastheextremelyvitalsignificance.Inthedomesticandforeignexcavatorhydraulicsystembasedonthematerialsof,learnedabouttheexcavatorhydraulicsystemdevelopmenthistory,andforexcavatorhydraulicsystemtechnologydevelopmentdynamicissummarized.Thegraduationdesigntaskishydraulicexcavator.Excavatorbymultiplesystemcomponents,includinghydraulicsystem,transmissionsystem,controlsystems,workdevice,chassis,turntable,tank,engineinstallation,etc.Mydesignismainlydevotedtotheanalysisanddesignmedium-sizedhydraulicexcavatormechanicalsystemmechanicaandhydrauliccomponents.Withhydrauliccomponentsandhydraulicloopprimarily.Keywords:excavator;mechanicasystem;hydrauliccylinder

目錄（黑體+三號）1．緒論 11.1挖掘機介紹 11.1.1裝配圖 11.1.2行走裝置 11.1.3回轉機構 21.1.4工作裝置 21.1.5液壓系統(tǒng) 21.2液壓挖掘機發(fā)展概況 21.2.1國外液壓挖掘機現在水平及發(fā)展趨勢 31.2.2國內液壓挖掘機發(fā)展概況 1.3設計內容和意義 1.3.1設計內容 1.3.2設計意義 2．挖掘機液壓系統(tǒng)計算 12.1液壓挖掘機基本系統(tǒng) 2.1.1挖掘機液壓系統(tǒng)介紹 2.2液壓挖掘機工作裝置油缸作用力確實定 2.2.1動臂油缸作用力分析 2.2.2鏟斗油缸工作受力分析 2.2.3斗桿油缸作用力分析 3.液壓元件選擇 3.1液壓缸選擇 4．結論 5．致謝 6．參考文件

1.緒論液壓挖掘機是工程機械一個主要品種，是一個廣泛用于建筑、鐵路、公路、水利、采礦等建設工程突發(fā)機械。液壓挖掘機利用液壓元件（液壓泵、液壓馬達、液壓缸等）帶動各種構件動作，具備以下有點：功率密度大，結構緊湊，重量輕；無級調速，調速范圍大；開啟性能好，能實現快速正反轉；布置靈活，基本不受總體結構限制；運轉平穩(wěn)，各種可靠，能自行潤滑，使用壽命長；有過載保護功效；輕易實現自動化，操作簡便省力等。所以，液壓挖掘機對于減輕工人繁重體力勞動，提升施工機械化水平，加緊施工進度，促進各項建設事業(yè)發(fā)展，具備主要意義。液壓挖掘機是在機械傳動挖掘機基礎上發(fā)展起來。它工作過程是以鏟斗切削刃切削土壤，鏟斗裝滿后提升、回轉至卸土位置，卸空后鏟斗再回到挖掘位置并開始下一次作業(yè)。所以，液壓挖掘機是一個周期作業(yè)土方機械。液壓挖掘機與機械傳動挖掘機一樣，在工業(yè)與民用建筑、交通運輸、水利施工、露天采礦及當代化軍事工程中都有著廣泛應用，是各種土石施工中不可缺乏一個主要機械設備。1.1挖掘機介紹液壓挖掘機是一個多功效機械，現在被廣泛應用于水利工程，交通運輸，電力工程和礦山采掘等機械施工中，它在減輕繁重體力勞動，確保工程質量。加緊建設速度以及提升勞動生產率方面起著十分主要作用。依照建筑施工部門統(tǒng)計，幾十個工人一天工作量。所以，大力發(fā)展液壓挖掘機，對于提升勞動生產率和加速國民經濟發(fā)展具備主要意義。因為液壓挖掘機具備多品種，多功效，高質量及高效率等特點，所以受到了廣大施工作業(yè)單位青睞。液壓挖掘機生產制造業(yè)也日益蓬勃發(fā)展。挖掘機液壓傳動緊密地聯絡在一起，其發(fā)展主要以液壓技術應用為基礎。因為挖掘機工作條件惡劣，要求實現動作很復雜，于是它對液壓系統(tǒng)設計提出了很高要求，其液壓系統(tǒng)也是工程機械液壓系統(tǒng)中最為復雜。所以，對挖掘機液壓系統(tǒng)分析設計已經成為推進挖掘機發(fā)展中主要一環(huán)。液壓挖掘機結構特點:挖掘機由工作裝置、回轉裝置、行走裝置和液壓系統(tǒng)組成。下面以輪式液壓挖掘機為例來說明一下：單斗液壓挖掘機是一個周期性作業(yè)自行式土方機械，它采取液壓傳動，由一個鏟斗切削土裝入斗內，然后提升裝滿土石鏟斗，再回轉一定角度進行裝車，接下來空當斗回到原來位置，準備進行下一個循環(huán)挖掘，另外整機還要定時移位，使鏟斗能在適當位置上有效地作業(yè)，單斗挖掘機裝載，抓取起重、鉆孔、打樁、破碎、修坡、清溝等工作，挖掘機可分為提供動力和基本動作（行走回轉）主機部分及進行不一樣作業(yè)工作裝置部分，主機又可分為行走裝置、回轉裝置、液壓系統(tǒng)、工作裝置。1.1.1裝配圖1．大臂較根軸2．大臂油缸與平臺連接軸3．大臂油缸4．大臂總成5．大臂油缸頭軸6．斗桿油缸與大臂連接軸7．斗桿油缸8．斗桿油缸與斗桿連接軸9．斗桿與大臂連接軸10．斗桿總成11．鏟桿油缸與斗桿連接軸12．鏟桿油缸13．搖臂與斗桿連接軸14．搖臂總成15．連桿總成16．連桿與搖臂連接軸17．鏟斗總成1.1.2行走裝置液壓挖掘機行走裝置反力同時能使挖掘機作短距離行走，按結構不一樣，可分為履帶式、輪胎式兩類。履帶式行走裝置由履帶、支重輪、托鏈輪、驅動輪、導向輪、張緊裝置、行走架液壓馬達、減速機等組成，液壓挖掘機行走裝置采取液壓馬達、減速機、驅動輪，每條履帶有各自液壓馬達和減速機，因為兩個液壓馬達可獨立操作，所以，機器左右履帶能夠同時前進后退，也能夠經過一條履帶制動來實現轉彎，還能夠經過兩條履帶相反方向驅動，來實現原地轉向，操作十分簡單。1.1.3回轉機構回轉機構包含回轉驅動裝置、回轉支承，回轉驅動裝置通常采取定量馬達，經過回轉減速機兩行星齒輪與回轉支承內齒圈相齒合而實現轉臺回轉，具備結構緊湊，體積小、效率高速比大，承載能力強，發(fā)燒量和功率損失小，工作可靠等優(yōu)點，回轉支承通常采取滾動軸承，其中用最廣泛是單排滾球式和雙排式滾軸柱式回轉支承。1.1.4工作裝置工作裝置是液壓挖掘機主要組成部分之一，因為工作不一樣，工作裝置不一樣類很多慣用挖掘、裝載和起重裝置也能夠有很多形式，挖掘裝置通常采取斗杠油缸進行挖掘，動臂油缸主要用于調整切削角度，去除障礙，以及挖掘，鏟斗多用于開啟斗底方式卸載，斗底開啟、關閉也用了油缸。1.1.5液壓系統(tǒng)液壓挖掘機主要系統(tǒng)運動有整機行走、轉臺回轉、動臂升降，斗桿收放、鏟斗挖掘等，依照以上工作要求把各液壓元件用管路連接起來組合體叫做液壓挖掘機液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)功效是把發(fā)動機機械能以油液為介質，利用油泵轉變?yōu)橐簤耗軅魉徒o油缸、馬達等邊為機能，再傳動各個執(zhí)行機構，實現各種運動。國家要求8噸以下挖掘機采取定量泵。1.2液壓挖掘機發(fā)展概況第一臺手動挖掘機問世至今已經有130多年歷史，期間經歷了由蒸汽驅動斗回轉挖掘機到電力驅動和內燃機驅動回轉挖掘機、應用機電液一體化技術全自動液壓挖掘機逐步發(fā)展過程。挖掘機行業(yè)發(fā)展歷史久遠，能夠追溯到1840年。當初美國西部開發(fā)，進行鐵路建設，產生了模仿人體結構，有大臂、小臂和手腕，能行走和扭腰類似機械手挖掘機，它采取蒸汽機作為動力在軌道上行走。不過今后很長時間挖掘機沒有得到很大發(fā)展，應用范圍也只局限于礦山作業(yè)中。造成挖掘機發(fā)展遲緩主要原因是:其作業(yè)裝置動作復雜，運動范圍大，需要采取多自由度機構，古老機械傳動對它不太適合。而且當初工程建設主要是國土開發(fā)，大規(guī)模筑路和整修場地等，大多是大面積水平作業(yè)，所以對挖掘機應用相對較少，在一定程度上也限制了挖掘機發(fā)展。因為液壓技術應用，二十世紀四十年代有了在拖拉機上配裝液壓反鏟懸掛式挖掘機。伴隨液壓傳動技術快速發(fā)展成為一個成熟傳動技術，挖掘機有了適合它傳動裝置，為挖掘機發(fā)展建立了強有力技術支撐，是挖掘機技術上一個飛躍。同時，工程建設和施工形式也發(fā)生了很大改變。在進行大規(guī)模國土開發(fā)同時，也開始進行城市型土木施工，這么，具備較長臂和桿，能裝上各種各樣工作裝置，能行走、回轉，實現多自由動作，能夠切削高垂直壁面，挖掘深基坑和溝槽挖掘機得到了廣泛應用。自第一臺手動挖掘機誕生以來160多年當中，挖掘機一直在不停地飛躍發(fā)展，其技術已經發(fā)展到相對成熟穩(wěn)定階段?，F在國際上快速發(fā)展全液壓挖掘機，對其控制方式不停改進和革新，使挖掘機由簡單杠桿操縱發(fā)展到液壓操縱、氣壓操縱、液壓伺服操縱和電氣控制、無線電遙控、電子計算機綜合程序控制。在危險地域或水下作業(yè)采取無線電操縱，利用電子計算機控制接收器和激光導向相結合，實現了挖掘機作業(yè)操縱完全自動化。全部這一切，挖掘機全液壓化為其奠定了堅實基礎，創(chuàng)造了良好前提。據關于教授估算，全世界各種施工作業(yè)場約有65%至70%土石方工程都是由挖掘機完成。挖掘機是一個萬能型工程機械，現在已經無可爭議地成為工程機械第一主力機種，在世界工程機械市場上己占據首位，而且仍在發(fā)展擴大。挖掘機發(fā)展主要以液壓技術應用為基礎，其液壓系統(tǒng)已成為工程機械液壓系統(tǒng)主流形式。伴隨科學技術發(fā)展和建筑施工當代化生產需要，液壓挖掘機需要大幅度技術進步，技術創(chuàng)新是液壓挖掘機行業(yè)所面臨新挑戰(zhàn)。在技術方面，挖掘機產品關鍵技術就是液壓系統(tǒng)設計，所以對其液壓系統(tǒng)分析研究具備十分主要現實意義。1.2.1國外液壓挖掘機現在水平及發(fā)展趨勢工業(yè)發(fā)達國家挖掘機生產較早，法國、德國、美國、俄羅斯、日本是斗容量3.5-40m3單斗液壓挖掘機主要生產國，從20世紀80年代開始生產特大型挖掘機。比如，美國馬利昂企業(yè)生產斗容量50-150m3剝離用挖掘機，斗容量132m3步行式拉鏟挖掘機；B-E（布比賽路斯-伊利）企業(yè)生產斗容量168.2m3步行式拉鏟挖掘機，斗容量107m3剝離用挖掘機等，是世界上現在最大挖掘機。從20世紀后期開始，國際上挖掘機生產向大型化、微型化、多功效化、專用化和自動化方向發(fā)展。(1)開發(fā)多品種、多功效、高質量及高效率挖掘機。為滿足市政建設和農田建設需要，國外發(fā)展了斗容量在0.25m3以下微型挖掘機，最小斗容量僅在0.01m3。另外，數量最中、小型挖掘機趨向于一機多能，配置了多個工作裝置——除正鏟、反鏟外，還配置了起重、抓斗、平坡斗、裝載斗、耙齒、破碎錐、麻花鉆、電磁吸盤、振搗器、推土板、沖擊鏟、集裝叉、高空作業(yè)架、鉸盤及拉鏟等，以滿足各種施工需要。與此同時，發(fā)展專門用途特種挖掘機，如低比壓、低嗓聲、水下專用和水陸兩用挖掘機等。(2)快速發(fā)展全液壓挖掘機，不停改進和革新控制方式，使挖掘機由簡單杠桿操縱發(fā)展到液壓操縱、氣壓操縱、液壓伺服操縱和電氣控制、無線電遙控、電子計算機綜合程序控制。在危險地域或水下作業(yè)采取無線電操縱，利用電子計算機控制接收器和激光導向相結合，實現了挖掘機作業(yè)操縱完全自動化。全部這一切，挖掘機全液壓化為其奠定了基礎和創(chuàng)造了良好前提。(3)重視采取新技術、新工藝、新結構，加緊標準化、系列化、通用化發(fā)展速度。比如，德國阿特拉斯企業(yè)生產挖掘機裝有新型發(fā)動機轉速調整裝置，使挖掘機按最適合其作業(yè)要求速度來工作；美國林肯貝爾特企業(yè)新C系列LS-5800型液壓挖掘機安裝了全自動控制液壓系統(tǒng)，可自動調整流量，防止了驅動功率浪費。還安裝了CAPS（計算機輔助功率系統(tǒng)），提升挖掘機作業(yè)功率，愈加好地發(fā)揮液壓系統(tǒng)功效；日本住友企業(yè)生產FJ系列五種新型號挖掘機配有與液壓回路連接計算機輔助功率控制系統(tǒng)，利用精控模式選擇系統(tǒng)，降低燃油、發(fā)動機功率和液壓功率消耗，并處長了零部件使用壽命；德國奧加凱(O&K)企業(yè)生產挖掘機油泵調整系統(tǒng)具備合流特征，使油泵具備最大工作效率；日本神鋼企業(yè)在新型904、905、907、909型液壓挖掘機上采取智能型控制系統(tǒng)，即使無經驗駕駛員也能進行復雜作業(yè)操作；德國利勃海爾企業(yè)開發(fā)了ECO（電子控制作業(yè)）操縱裝置，可依照作業(yè)要求調整挖掘機作業(yè)性能，取得了高效率、低油耗效果；美國卡特匹勒企業(yè)在新型B系統(tǒng)挖掘機上采取最新3114T型柴油機以及扭矩載荷傳感壓力系統(tǒng)、功率方式選擇器等，深入提升了挖掘機作業(yè)效率和穩(wěn)定性。韓國大宇企業(yè)在DH280型挖掘機上采取了EPOS——電子功率優(yōu)化系統(tǒng)，依照發(fā)動機負荷改變，自動調整液壓泵所吸收功率，使發(fā)動機轉速一直保持在額定轉速附近，即發(fā)動機一直以全功率運轉，這么既充分利用了發(fā)動機功率、提升挖掘機作業(yè)效率，又預防了發(fā)動機因過載而熄火。(4)更新設計理論，提升可靠性，延長使用壽命。美、英、日等國家推廣采取有限壽命設計理論，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)無限壽命設計理論和方法，并將疲勞損傷累積理論、斷裂力學、有限元法、優(yōu)化設計、電子計算機控制電液伺服疲勞試驗技術、疲勞強度分析方法等先進技術應用于液壓挖掘機強度研究方面，促進了產品優(yōu)質高效率和競爭力。美國提出了考評動強度動態(tài)設計分析方法，并創(chuàng)建了預測產品失效和更新理論。日本制訂了液壓挖掘機構件強度評定程序，研制了可靠性住處處理系統(tǒng)。在上述基礎理論指導下，借助于大量試驗，縮短了新產品研究周期，加速了液壓挖掘機更新換代進程，并提升其可靠性和耐久性。比如，液壓挖掘機運轉率達成85%-95%，使用壽命超出1萬小時。(5)加強對駕駛員勞動保護，改進駕駛員勞動條件。液壓挖掘機采取帶有墜物保護結構和傾翻保護結構駕駛室，安裝可調整彈性座椅，用隔音方法降低噪聲干擾。(6)深入改進液壓系統(tǒng)。中、小型液壓挖掘機液壓系統(tǒng)有向變量系統(tǒng)轉變顯著趨勢。因為變量系統(tǒng)在油泵工作過程中，壓力減小時和增大流量來襝，使液壓泵功率保持恒定，亦即裝有變量泵液壓挖掘機可經常性地充分利用油泵最大功率。當外阻力增大時則降低流量（降低速度），使挖掘力成倍增加率加；采取三回路液壓系統(tǒng)。產生三個互不成影響獨立工作運動。實現與回轉達機械功率匹配。將第三泵在其余工作運動上接通，成為開式回路第二個獨立快速成運動。另外，液壓技術在挖掘機上普遍使用，為電子技術、自動控制技術在挖掘機應用與推廣創(chuàng)造了條件。(7)快速拓展電子化、自動化技術在挖掘機上應用。20世紀70年代，為了節(jié)約能源消耗和降低對環(huán)境污染，使挖掘機操作輕便和安全作業(yè)，降低挖掘機口音，改進駕駛員工作條件，逐步在挖掘上應用電子和自動控制技術。伴隨對挖掘機工作效率、節(jié)能環(huán)境保護、操作輕便、安全舒適、可靠耐用等方面性能要求提升，促使了機電一體化在挖掘機上應用，并使其各種性能有了質飛躍。20世紀80年代，以微電子技術為關鍵高新技術，尤其是微機、微處理器、傳感器和檢測儀表在挖掘機上應用，推進了電子控制技術在挖掘機上應用和推廣，并已成為挖掘機當代化主要標志，亦即現在先進挖掘機上設有發(fā)動機自動怠速及油門控制系統(tǒng)、功率優(yōu)化系統(tǒng)、工作模式控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等電控系統(tǒng)。1.2.2國內液壓挖掘機發(fā)展概況近年來，我國挖掘機市場90%被外國獨資或合資企業(yè)壟斷，而國產品價格優(yōu)勢依然是十分顯著。成都神鋼挖掘機、凱斯挖掘裝載機、JCB挖掘裝載機、常林挖掘裝載機、柳工挖掘機、詹工挖掘機、玉柴挖掘機以及山河智能、南特小挖等很多企業(yè)產品一一展現在市場上。挖掘機在國內產銷量達35000臺，市場總量突破6萬臺，升幅達80%。國產機價格優(yōu)勢是十分顯著，以13至14噸級輪式挖掘機為例，即使其關鍵零部件系國外配置，但價格仍相差25萬至30萬元。小功率、多功效挖掘機尤其受到青睞。經過快速換裝不一樣工作裝置以完成挖、裝、填、夯、抓、刨、吊鉆、剪等多個作業(yè)，挖掘裝載機出現了需求不停上升勢頭。除了JCB、凱斯等品牌外，德工WZ25-20型也出現了很好銷售趨勢。輪胎挖掘機需求一直在穩(wěn)步增加，如常州當代輪挖從0.25至0.92立方米都可生產，詹工可生產14至30噸級輪挖，其中20噸級輪挖行駛速度可高達54公里/小時?，F在我國輪挖生產企業(yè)大約為10家。大型挖掘機在我國一直處于微弱地位，主要依賴進口。長挖CE600-5型其斗容達4立方米，常州當代R450LC-5型挖掘機屬于43.53噸級，而相比之下，德國利勃海爾生產600噸級挖掘機最大斗容可達34立方米。小型挖掘機兼具備中型挖掘機多項功效,又具備運輸、能耗、靈活性、適應性等方面優(yōu)勢,而且價格低、重量輕、保養(yǎng)維修方便等優(yōu)點得到了廣泛。現在,國內外關于小型挖掘機劃分標準并不統(tǒng)一。這里,我們暫且將整機質量在10噸或10噸以下稱小型挖掘機(整機質量等于或小于4噸挖掘機稱作為微型挖掘機或叫做迷你型挖掘機)?？傊?中國挖掘機市場將連續(xù)呈波浪型發(fā)展,從發(fā)展觀來看,要摒棄一切脫離實際超前。[4]今后一個時期挖掘機市場火爆式炎夏恐難碰到,我們期待溫暖、柔和、生機勃勃春天到來。期望中國挖掘機市場能夠連續(xù)、穩(wěn)定、健康發(fā)展。國內挖掘機發(fā)展起步較晚，現在國內市場上國產挖掘機大多數為20t—40t級，超出50t級液壓挖掘機極少。1.3設計內容和意義1.3.1設計內容(1)要確保挖掘機動臂、斗桿和鏟斗能夠各自單獨動作，也能夠相互配合實現復合動作。(2)工作裝置動作和轉臺回轉既能單獨進行，又能作復合動作，以提升挖掘機生產率。(3)履帶式挖掘機左、右履帶分別驅動，使挖掘機行走方便、轉向靈活，而且可就地轉向，以提升挖掘機靈活性。(4)確保挖掘機一切動作可逆，且無級變速。(5)確保挖掘機工作安全可靠，且各執(zhí)行元件（液壓缸、液壓馬達等）有良好過載保護；回轉機構和行走裝置有可靠制動和限速；預防動臂因自重而快帶下降和整機超速溜坡。為此，液壓系統(tǒng)應做到：(1)有高傳動效率，以充分發(fā)揮發(fā)動機動力性和燃料使用經濟性。(2)液壓系統(tǒng)和液壓元件在負載改變大、急劇振動沖擊作用下，具備足夠可靠性。(3)調協(xié)輕便耐振冷卻器，降低系統(tǒng)總發(fā)燒量，使主機連續(xù)工作時液壓油溫不超出80度，或溫升不超出45度。(4)因為挖掘機作業(yè)現場塵土多，液壓油輕易被污染，所以液壓系統(tǒng)密封性能要好，液壓元件對油液污染敏感性低，整個液壓系統(tǒng)要設置濾油器和防塵裝置。(5)采取液壓或電液伺服操縱裝置，方便挖掘機設置自動控制系統(tǒng)，進而提升挖掘機技術性能和減輕駕駛員勞動強度。1.3.2設計內容意義挖掘機是一個多功效機械，現在被廣泛應用于水利工程，交通運輸，電力工程和礦山采掘等機械施工中，它在減輕繁重體力勞動，確保工程質量。加緊建設速度以及提升勞動生產率方面起著十分主要作用。液壓系統(tǒng)是挖掘機關鍵部分，對挖掘機液壓系統(tǒng)設計計算能有效提升挖掘機性能。此次設計是以研究探討為主，了解液壓挖掘機基本結構和原理，在此基礎上對液壓挖掘機液壓系統(tǒng)一些部件進行設計計算，依照所得結果對液壓元件（液壓泵、液壓馬達、液壓缸等）進行合理配置，使之能提升挖掘機使用率、生產率適用范圍和使用壽命等。2.挖掘機液壓系統(tǒng)計算2.1液壓挖掘機基本系統(tǒng)此次設計液壓挖掘機基本參數定為：正鏟斗容量為1.6m3；液壓泵系統(tǒng)工作壓力28MPa，最大排量2×140mL/r；回轉液壓馬達最大排量140mL/r；行走液壓馬達最大排量2×140mL/r。為了合理選擇液壓元件，對這些液壓元件進行分析計算，得到理論數據，依照這些數據選擇液壓元件。2.1.1挖掘機液壓系統(tǒng)介紹液壓挖掘機液壓系統(tǒng)都是由一些基本回路和輔助回路組成，它們包含限壓回路、卸荷回路、緩沖回路、節(jié)流調速和節(jié)流限速回路、行走限速回路、支腿次序回路、支腿鎖止回路和先導閥操縱回路等，由它們組成具備各種功效液壓系統(tǒng)。(1)液壓挖掘機液壓系統(tǒng)基本類型液壓挖掘機液壓系統(tǒng)大致上有定量系統(tǒng)、變量系統(tǒng)和定量、變量復合系統(tǒng)等三種類型。(2)定量系統(tǒng)在液壓挖掘機采取定量系統(tǒng)中，其流量不變，即流量不隨外載荷而改變，通常依靠節(jié)流來調整速度。依照定量系統(tǒng)中油泵和回路數量及組合形式，分為單泵單回路定量系統(tǒng)、雙泵單回路定量系統(tǒng)、雙泵雙回路定量系統(tǒng)及多泵多回路定量系統(tǒng)等。(3)變量系統(tǒng)在液壓挖掘機采取變量系統(tǒng)中，是經過容積變量來實現無級調速，其調速方式有三種：變量泵－定量馬達調速、定量泵－變量馬達調速和變量泵－變量馬達調速。單斗液壓挖掘機變量系統(tǒng)多采取變量泵－定量馬達組合方式實現無極變量，且都是雙泵雙回路。依照兩個回路變量有沒有關連，分為功率變量系統(tǒng)和全功率變量系統(tǒng)兩種。其中分功率變量系統(tǒng)每個油泵各有一個功率調整機構，油泵流量改變只受本身所在回路壓力改變影響，與另一回路壓力改變無關，即兩個回路油泵各自獨立地進行恒功率調整變量，兩個油泵各自擁有二分之一發(fā)動機輸出功率；全功率變量系統(tǒng)中兩個油泵由一個總功率調整機構進行平衡調整，使兩個油泵擺角一直相同。同時變量、流量相等。決定流量改變是系統(tǒng)總壓力，兩個油泵功率在變量范圍內是不相同。其調整機構有機械聯動式和液壓聯動式兩種形式。[5]2.2液壓挖掘機工作裝置油缸作用力確實定對液壓挖掘機油缸研究，先以動臂油缸、鏟斗油缸、斗桿油缸做為研究對象。2.2.1動臂油缸作用力分析動臂油缸作用力，即最大提升力，以能提升鏟斗內裝滿土壤工作裝置至最大卸載距離位置進行卸載來確定，其計算簡圖以下列圖2.2所表示。圖2.2動臂油缸作用力分析此時動臂油缸作用力為：（）(2.1)式中，——鏟斗及其裝載土壤重力——斗桿所受重力——動臂所受重力——鏟斗質心到動臂下鉸點水平距離——斗桿質心到動臂下鉸點水平距離——動臂質心到動臂下鉸點水平距離一樣依照受力平衡可求出斗桿油缸閉鎖力和鏟斗油缸閉鎖力。因為動臂油缸只承受大臂、斗桿、鏟斗及各液壓缸自重，而不進行挖掘動作，不過要承受很大彎曲力矩，要考慮液壓缸抗彎能力，所以假如計算出動臂油缸所需過載壓力太大，只要采取增加動臂油缸徑和活塞桿徑方法即可處理。2.2.2鏟斗油缸工作受力分析反鏟裝置載作業(yè)過程中，當以轉斗挖掘為主時，其最大挖掘力為鏟斗油缸設計依據。反鏟最主要工作位置——最大挖掘深度時能確保具備最大挖掘力來分析確定鏟斗油缸作用力。此時計算位置為動臂下放到最低位置，鏟斗油缸作用力與斗桿鉸點由最大力臂，如圖2.3所表示鏟斗油缸作用力為：(2.2)圖2.3鏟斗油缸作用力式中，——鏟斗油缸作用力對搖臂與斗桿鉸點力臂（此位置為要比長度）這時斗桿及動臂油缸處于封閉狀態(tài)，斗桿油缸封閉力應滿足：(2.3)式中，——斗桿油缸閉鎖力對斗桿與動臂鉸點力臂——對斗桿與動臂鉸點力臂——對斗桿與動臂鉸點力臂——挖掘阻力法向分力，動臂油缸閉鎖力應滿足(2.4)式中，——動臂油缸閉鎖力對鉸點力臂——對動臂下鉸點力臂——對鉸點力臂另外，最大鏟斗挖掘力在其工作位置能否實現，還受到挖掘機穩(wěn)定性限制，因為有可能挖掘力還未達成最大值時，挖掘機已經失去穩(wěn)定。所以，選取鏟斗油缸最大推力時應以確保挖掘機穩(wěn)定為前提條件。2.2.3斗桿油缸作用力分析當挖掘機以鏟斗挖掘時，其最大挖掘力則由斗桿油缸來確保。斗桿油缸最大作用力計算位置為動臂下方到最低位置，斗桿油缸作用力對斗桿與動臂鉸點有最大力臂，即對斗桿產生最大作用力距，并使斗齒尖和鉸點，在一條直線上，如圖2.4所表示。與前面推導斗桿油缸作用力一樣，此時斗桿油缸作用力為：