ZE510E液壓挖掘機(jī)計算說明書

1、ZE510E/ESP液壓挖掘機(jī)計算說明書中聯(lián)重科（上海）挖掘機(jī)上海研發(fā)中心2012年06月8日目 錄第一章 總體參數(shù)計算1第二章 回轉(zhuǎn)裝置計算3第三章 行走裝置計算6第四章 工作裝置計算9第五章 整機(jī)穩(wěn)定性計算15總體參數(shù)計算一、功率計算1、發(fā)動機(jī)原始參數(shù)型號：ISUZU- BB-6WG1XQA-03S功率：278.1kW/1800r/min最大扭矩：1553N.m/ 1500 r/min2、液壓泵K5V200DPH1J3R-9NE4-4AV參數(shù)(1)主泵：最大流量Q：360 2 L/min最大工作壓力P：34.3（37）Mpa額定轉(zhuǎn)速：1800 r/min(2)先導(dǎo)泵：流量Q：27 L/mi

2、n最大工作壓力P：3.9 Mpa額定轉(zhuǎn)速：1800 r/min3、主泵輸入功率計算采用電控方式調(diào)節(jié)主泵功率。調(diào)節(jié)器可將主泵功率控制在一個最大值范圍內(nèi)，在充分利用發(fā)動機(jī)功率基礎(chǔ)上，避免過載導(dǎo)致發(fā)動機(jī)熄火。根據(jù)主泵功率曲線圖，主泵最大功率時，P0=23MPa，Q0=343L/min其中，液壓泵總效率=0.94 0.96，下同。 按照擬合的P-Q曲線，實現(xiàn)恒功率控制，此時：P0=18.7MPa，Q0=347L/min 主泵1和主泵2輸入功率：4. 先導(dǎo)泵輸入功率輸入功率5、功率校核風(fēng)扇（水散、中冷）消耗功率為：8 kW;進(jìn)排氣消耗功率為：2.1 kW（發(fā)動機(jī)標(biāo)定）;電裝空調(diào)壓縮機(jī)功率為：3 kW;發(fā)

3、電機(jī)消耗功率為：1.2 kW；發(fā)動機(jī)功率富余量為：278.1-8-2.1-3-1.2-1.94-254=7.86 kW6、結(jié)論：采用電控方式調(diào)節(jié)主泵功率，在主泵恒功率控制下，發(fā)動機(jī)功率富余2.2%，完全滿足使用要求。第二章 回轉(zhuǎn)裝置計算 一、回轉(zhuǎn)平臺實際轉(zhuǎn)速 回轉(zhuǎn)馬達(dá)型號: Kawasaki M5X130CHB-RG14D 排量: 129.2 ml/r 最大工作壓力:28.4 MPa 減速比: 20.04 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)速比:I=20.04=20.0485/11= 154.854 式中:Z2_內(nèi)齒圈齒數(shù) Z1_小齒輪齒數(shù) 回轉(zhuǎn)平臺實際轉(zhuǎn)速：n實 =/154.854=8.54r/min 即：實 =8.

4、542/60=0.89rad/s二、回轉(zhuǎn)平臺最佳轉(zhuǎn)速計算 在挖掘作業(yè)回轉(zhuǎn)角度,轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動慣量和回轉(zhuǎn)液壓功率給定的情況下,為了求得最短的作業(yè)循環(huán)時間,轉(zhuǎn)臺起動力矩MQ與回轉(zhuǎn)角速度Q之間有一個最佳匹配的問題,這個最佳匹配的回轉(zhuǎn)角速度就稱為回轉(zhuǎn)平臺的最佳轉(zhuǎn)速. 1)平臺起動力矩MQ MQ=pqI總/2 = 28.4129.22154.8540.85/2 =153812Nm 式中，q馬達(dá)排量； p工作壓力； 總傳動的機(jī)械效率,取0.85；其中: M液壓馬達(dá)的機(jī)械效率,取0.95； 減速機(jī)減速機(jī)傳動效率，取0.92； 齒圈內(nèi)齒圈傳動效率，取0.98； 2)平臺制動力矩MZ 由于摩擦力、效率、出口油壓的影響

5、，對于液壓制動,制動力矩與起動力矩之比C=1.384 式中M液壓馬達(dá)的機(jī)械效率； 1減速機(jī)機(jī)械效率； 2回轉(zhuǎn)支承機(jī)械效率。 MZ=1.384 MQ=1.384153812 Nm =212888Nm 川崎實際制動扭矩：8742154.8540.920.98=244049Nm 3)行走部分與地面的附著力矩M M=4910G=49100.551=464314 Nm 式中附著系數(shù)，取=0.5 G整機(jī)重量,G=51 t取轉(zhuǎn)臺制動力矩的允許值 4) 回轉(zhuǎn)循環(huán)時間t 已知回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)過載閥的調(diào)定壓力p=28.4 Mpa 按作業(yè)轉(zhuǎn)角=90回轉(zhuǎn)循環(huán)時間:t=Q2(1+3/ R2+3/cR-1/ R3)+2 /Q為了

6、求得最短的作業(yè)循環(huán)時間t,令dt/dQ=0得,轉(zhuǎn)臺最佳轉(zhuǎn)速： nmax=式中，MQ平臺起動力矩， MQ=153812NmJ0空斗時轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動慣量, J0=590G5/3=590515/3=413811 kgm2 =1.627 (J-滿斗時轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動慣量) =2.51 nmax= = =0.81（rad/s） =7.74 r/min 即理論上轉(zhuǎn)速n=7.74 r/min時，作業(yè)循環(huán)時間最短。 第三章 行走裝置的計算一、接地比壓計算履帶尺寸: 單條履帶接地長度: H=4530mm 履帶板寬度: L= 700 mm 履帶高度：h=1126mm整機(jī)重量: G=51000kg9.8= 499800N 履

7、帶平均接地比壓: p = =0.0725 Mpa二、 行走速度計算 行走馬達(dá)型號為: 715C3K+KYB MSF340VP 工作壓力: P=34.3MPa 減速比: i=62.4 馬達(dá)排量: q小= 175.7ml/r q大=304.1 ml/r 馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)速: n1=1967 r/minn2=1136 r/min 驅(qū)動鏈輪節(jié)距： t0=228.6mm 驅(qū)動鏈輪齒數(shù)： 23 驅(qū)動鏈輪基圓直徑: =r，則有max= = 5.03Km/h min= =2.91 Km/h三、最大牽引力計算 液壓馬達(dá)最大輸出扭矩：Mmax=pqm1/=34.3304.10.95/=1578 （Nm）p-液壓馬達(dá)的進(jìn)

8、出口壓力差，取34.3MPa；q-液壓馬達(dá)的排量，取q大=304.1ml/r；m1-液壓馬達(dá)的機(jī)械效率； 驅(qū)動輪的最大輸出扭矩： Mqmax= Mmaxi m2=157862.40.91=89605 Nm i-傳動比； m2-行走減速機(jī)機(jī)械效率，m2=0.91。 一條履帶的最大牽引力：T= Mqmax /R=896050.852/847.3=179.78 （KN） 整機(jī)最大牽引力（兩側(cè)）： Tt=2T =2179.78=360（KN）四、爬坡能力在爬坡時整機(jī)須克服如下阻力：1) 自重在斜坡方向分力WP=Gsin2) 運行阻力WY=0.12Gcos3) 履帶內(nèi)阻力Wn=0.06G則最大牽引力應(yīng)不

9、小于這些阻力之和，即TtWP+ WY+ W此外還應(yīng)滿足挖掘機(jī)在爬坡時不打滑的條件，即GcosF-履帶板與地面的附著系數(shù)，取0.8。由上，可得WP+ WY+ WnF ，即G(sin+0.12cos+0.06) Tt GcosT， 令Gcos= G(sin+0.12cos+0.06)得=31.37代入式，得： 519.8(sin31.37+0.12cos31.37+0.06) =341KN360KN所以，整機(jī)在上31.37斜坡時，牽引力能夠克服幾種阻力。Gcos=0.8519.8cos31.37=341KN-履帶板與地面的附著系數(shù)，取0.8。附著力等于克服阻力的牽引力，故挖掘機(jī)在爬31.37的坡角

10、時不會打滑。所以，=31.37為挖掘機(jī)能實現(xiàn)的最大爬坡角。五、原地轉(zhuǎn)彎能力計算挖掘機(jī)原地轉(zhuǎn)彎阻力由兩部分組成，一部分為履帶在地面的轉(zhuǎn)彎阻力，另一部分為履帶的內(nèi)阻力， W=（0.700.80）G+0.06G 式中 -履帶對地面接觸阻力系數(shù),取=0.55 W=（0.800.55+0.06）519.8=25015，則需對斗桿油缸進(jìn)行穩(wěn)定性校核。根據(jù)液壓元件手冊 黎啟柏主編，冶金工業(yè)出版社、機(jī)械工業(yè)出版社P140，可知其所承受的壓力F不能超過保持穩(wěn)定工作所允許的臨界載荷，則應(yīng)滿足下式： FFk/ nk式中：Fk活塞桿彎曲失穩(wěn)臨界壓縮力； nk安全系數(shù)，通常取nk=24，這里取nk = 3。斗桿缸按無偏

11、心載荷、等截面計算：當(dāng)l/kmn1/2時，可按歐拉公式計算，F(xiàn)k=n 2EJ/l2 式中：Fk失穩(wěn)臨界壓縮力； n末端條件系數(shù)，查表得n=1； E材料的彈性模數(shù)，鋼材E=2.11011Pa； J活塞桿橫截面慣性距，m4 。 對實心桿， J=d4/64=0.0490.1354=1.6310-5 m4 Fk=n2EJ/l2=2.11011 1.6310-52/2.7552=4.44106N 斗桿油缸挖掘時大腔受壓，此時壓力應(yīng)為大腔的閉鎖力，故： F=1105.2 KN Fk/ nk=4.44106/3=1480KN1105.2KN因此斗桿油缸穩(wěn)定性能夠達(dá)到使用要求。在實際挖掘過程中，斗桿缸穩(wěn)定行應(yīng)按照斗桿最大轉(zhuǎn)角的1/31/2計算，但在這個轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)，斗桿缸活塞桿的伸出長度不為最大值，因此，斗桿油缸能夠滿足工作要求。二.反鏟工作裝置運動軌跡包絡(luò)圖最大挖掘高度mm10980最大挖掘半徑mm12005最大卸載高度mm7680最小回轉(zhuǎn)半徑mm48058水平最大挖深mm7600地面最大挖掘距離mm11800最大挖掘深度mm77