1、 小型液压挖掘机系统优化设计 1 小型液压挖掘机液压系统优化设计 目 录 前言 8 摘要 9 第一章 文献综述 10 1 液压挖掘机的发展前景 10 第二章 明确设计要求，确定基本方案 12 2.1 液压系统设计参数 12 2.2 液压挖掘机大致结构 12 2.3 对液压系统的要求 12 2.4 确定液压执行元件的形式 13 2.5 拟定液压执行元件运动控制回路 13 2.6 液压源系统 15 第三章 绘制液压系统原理图。确定基本方案 17 3.1 主机功能结构 17 3.2 液压系统工作原理 17 第四章 确定液压 系统的主要参数 21 4.1 初选系统工作压力 21 4.2 液压缸的流量
2、21 4.3 液压缸的功率 21 4.4 计算液压缸的主要结构尺寸 22 小型液压挖掘机系统优化设计 2 第五章 液压缸的设计 25 5.1 选择液压缸的类型和安装方式 25 5.2 液压缸性能的参数计算 25 5.3 液压缸结构参数设计 27 5.4 液压缸的联接计算 32 第六章 液压泵和油箱的选择 41 6.1 液压泵的选择 41 6.2 液压油箱的计算 42 第七章 液压系统性能验算 43 7.1.液压系统压力损失 43 7.2.液压系统的发热温升计算 45 第八章 设计液压装置，编制技术文件 47 8.1 液压装置总体布局 47 8.2 液压阀的配置形式 47 8.3 通道块设计 4
3、7 8.4 绘制正式工作图，编写技术文件 48 后记 49 附录 50 参考文献 56 小型液压挖掘机系统优化设计 3 前 言 液压技术与现代社会中人们的日常生活、工农业生产、科学研究活动产生着日益密切的关系，已成为现代机械设备和装置中的技术构成、现代控制工程的基本技术要素和工业及国防自动化的重要手段，并在国民经济各行业以及几乎所有技术领域中广泛应用，应用液压技术的程度已成为衡量一个国家工业化水平的标志。 所以正确合理的设计与使用液压系统，对于提高各类液压机械及装置的工作品质和技术经 济性能具有重要意义。 由于液压技术的飞速发展，我们工作小组在周明老师的指导下选择了小型液压挖掘机液压系统优化做
4、课题，目的是通过此次设计对液压技术有更全面。更深刻的了解，以适应社会日益发展的需求。 本次毕业设计是对小型液压挖掘机液压系统优化，其中涵盖了液压系统的总体设计、液压系统执行元件的设计及校核、液压缸、液压马达的选择、液压元件的选择、液压系统的性能验算、液压系统的主要参数的确定等等。 此次设计在组员的共同努力下圆满完成，达到了预期的效果。为我们以后的工作提供了很好的实践机会。限于水平和经验局限，设 计说明书中难免存在错漏之处，恳请老师、同学给予批评、指正。 2015 年 6月 小型液压挖掘机系统优化设计 4 小型液压挖掘机系统优化设计 摘要 此次设计的是斗容为 0.1 3m 履带式全 液压小型单斗
5、挖掘机，它是双泵定量系统，采用多路换向阀的并联油路、专用手动换向阀的合流方式。本次设计主要内容是液压系统的优化和液压缸的设计。为了适用小型路面的维护，我们增加了冲击器起碎石作用；为了提高生产率设置了合流措施；此次设计还设计了限速措施，防止重力超速。小型挖掘机具有结构紧凑、挖掘力大、传动平稳、操作简便以及容易实现自动控制等优点。 关键字 小型挖掘机 液压缸 液压马达 液压泵 优化 校核 Abstract This design is the Big Dipper to be around 0.1 3m tracked hydraulic excavator small-fighting, whi
6、ch is double-pump quantitative system, the introduction of the multi-route Change direction valve Oil line parallel connection, the Central Change direction valve dedicated manual mode. This is the main content of hydraulic system design optimization. For the application of small-scale road maintena
7、nce, we have increased the impact on a gravel; To enhance productivity for the Convergence; This design also designed speed measures to prevent gravity speeding. Small excavator with tight structure, digging power, the transmission smooth, easy to operate and achieve automatic control of advantages.
8、 Key words Small excavator Hydraulic tanks Hydraulic motors Hydraulic Pump Optimization Degree 小型液压挖掘机系统优化设计 5 第一章 文献综述 1.1 毕业设计课题名称 毕业设计课题：小型液压挖掘机系统优化液压系统优化设计部分。 1.2 毕业设计内容要求 1.2.1 适用于小型路面维护的液压挖掘机双泵液压系统的设计。 1.2.2 液压系统元件的选型 1.2.3 液压系统管路设计 1.2.4 液压系统的能量损失及优化 1.2.5 基本参数：斗容 0.1 3m 、碎石冲击功 150J/次 、流量 28L
9、/min、机重约 104 N、成本约人民币 10 万元左右。 1.2.6 图纸数量折合标准图纸不少于四张 A1 图纸，计算机绘图的图纸不少于 5张；论文格式和内容符合学院的统一格式和规范要求。 1.3 液压挖掘机的发展前景 随着小型挖掘机市场的慢慢兴起，国内生产小型挖掘机的企业逐年增多，产量也在不断增加。目前国内挖掘机行业处在一个快速发展的时期，近 3年销量以每年 50以上的速度增长，目前挖掘机行业已经成为国内工程机械行业内市场总量最大的行业之一。 近几年来，随着我国经 济的快速发展，小型挖掘机市场也逐渐升温，为业内人士普遍看好。从 2005 年国家制定经济发展目标来看，我国正处在道路交通、能
10、源水利、城市建设等各方面基础建设的高峰期，但前些年大量投入使用的高速公路等基础设施，正越来越多地进入维护保养期，同时城市建设也由 “ 大拆大建 ” 逐渐向 “ 精雕细刻 ” 转变，因此小型化的土方工程施工会越来越多。 业内有关专家分析认为，发展小型工程机械有三大优势：首先小型设备的研制开发是在大型工程机械设备的技术基础上进行的，开发人员可以总结大型工程机械施工应用中的优点，对于大型施工机械表现出的不 足给予了针对性的改进。其次小型设备能够最大限度满足施工方案及特种作业的需求，并具备环保（低排放、低噪音）、灵活、安全的特性。此外劳动力成本的逐步上升，推动了工程机械化程度的快速提高，小型机械代替人
11、工在节约成本的同时，能够增强施工的安全性、可靠性，并且比人工更高效，这也为小型设备的使用和规模化发展创造了条件。 目前，国内小型工程机械市场还存在种种困难和不足，尚未形成有较强市场影响力的小型设备品牌。因此，在工程机械市场普遍走低的今天，小型工程机械未来的发展前景是值得相关企业关注的。虽然目前我国小型挖掘机的 市场保有量及销量所占比例甚微，但有一个不争的事实，我国的小型挖掘机市场业已呈迅速启动之势。在我国， 8 吨以下的小型挖掘机越来越显示出巨大的市场潜力，预计今年国内小型挖掘机的年产量将达到5000 台左右。如果把未来几年内小、微型挖掘机市场需求量与大中型挖掘机按 0.5:1 的小型液压挖掘
12、机系统优化设计 6 比值计算，小型挖掘机的市场的容量足以令人振奋。 从我国小型、多功能挖掘装载机从无到有的发展历史看，大量的工程机械生产厂家在发展过程中积累了丰富的经验和较为成熟的生产技术，均会在今后几年看上这块潜在的市场，预计新产品、新技术将不断出现，产品质 量也将迅速提高，这将会导致多功能挖掘装载机市场的激烈竞争。 有关专家指出，由于我国的挖掘装载机起步晚，不论在产品品种、性能参数以及使用可靠性、售后服务等方面，与国外相比均存在着相当大的差距。因此，其发展趋势是引进国外的先进技术，开发高质量、多功能、多品种、多规格的系列产品，加强基础元件、部件的生产，尤其是提高液压元件的质量，以达到在满足
13、产品可靠性的前提下，降低产品成本，并提高产品的售后服务水平。 小型液压挖掘机系统优化设计 7 第二章 明确设计要求，确定基本方案 2.1 液压系统设计参数 斗容 0.1m3 碎石 冲击功 150J/次 流量 28L/min 机重 约 10000 N 成本 约人民币 10 万元 2.2 液压挖掘机大致结构 单斗液压挖掘机主要由工作装置（包括动臂、斗杠和铲斗）、回转机构和行走机构组成。工作装置由三个液压缸分别驱动动臂、斗杆和铲斗的运动。回转机构由一个液压马达通过减速装置，使小齿轮和大齿轮啮合传动，以便使上车和小车相对转动。履带式液压挖掘机其行走机构是通过两个液压马达来驱动的，无支腿装置。 图 2-
14、1 单斗液压挖掘机结构 示意图 1- 铲斗 2- 铲斗液压缸 3- 动臂 4- 斗杆液压缸 5- 斗杆 6- 动臂液压缸 7- 行走结构 8- 回转结构 2.3 对液压系统的要求 2.3.1 适用于小型路面维护的液压挖掘机，铲斗可替换成碎石机用。 2.3.2 液压系统有足够可靠性。要选择可靠、耐冲击、抗污染能力强的液压元件。小型液压挖掘机系统优化设计 8 要尽量减少系统发热，主机连续工作油温一般不超过 80度。因挖掘机油箱不能太大，所以要设置油冷却器。 2.3.3 动臂、斗杆和铲斗既要能单独工作 ，又要保证同时动作互相不干扰。回转和工作装置既可保证单独工作，又要同时工作，以提高生产率。为提高动
15、臂和斗杆的作业速度，可设置合流措施。因挖掘机作业时不行走，行走时不作业。所以，行走机构和工作机构无需保证同时工作。 2.3.4 行走的左右履带的液压马达要能单独驱动，以保证同步运行和灵活地原地转弯。 2.3.5 各装置的液压缸和马达要良好的过载措施。工作装置液压缸行走液压马达回路为防止重力超速，需限速措施，如液压缸可用单向节流阀，液压马达可用限速阀。 2.3.6 为保证液压油的清洁度，必须设置可靠 ，高效能滤油装置，这是确保液压元件正常、可靠工作必不可少的措施。 2.3.7 成本控制在 10 万元左右 2.4 确定液压执行元件的形式 液压缸 实现直线往返运动，要求当系统不工作时锁紧。 液压马达
16、 完成回转运动，马达不工作时锁紧。 行走马达 左、右马达均可独立工作实现直线前进、倒退、左转弯和右转弯。 根据设计要求选用下表执行元件 表 1 执行元件的初步选择 名称 特点 适用场合 单活塞 杆液压缸 有效工作面积大、双向不对称 往返不对称的直线运动，差动可实现快进， A1=2A2 往返速度相等 摆线齿轮马达 体积小、输出扭矩大 低速、小功率、大扭矩的回 转运动 2.5 拟定液压执行元件运动控制回路 2.5.1 回转机构的确定 回转机构为 360 度旋转运动，采用低速，大扭矩的摆线齿轮马达驱动，由多路换向阀控制旋转方向和停止，液控单向阀锁紧。 小型液压挖掘机系统优化设计 9 图 2-2 2.
17、5.2 工作机构的确定 工作机构为单纯的直线往复运动，动臂缸、斗杆缸、铲斗缸均采用单活塞双作用液压缸直接驱动，由换向阀控制运动方向。 图 2-3 2.5.3 行走机构的确定 行走的左右履带的液压马达各自由齿轮马达驱动，由多路换向阀控制前进，后退和停止，速度控制通过流量控制阀改变输入或输出液压执行元件的流量来调节速度（限制速度）， 2个益流阀缓冲。 小型液压挖掘机系统优化设计 10 图 2-4 2.5.4 采用 2 个液压单向阀的锁紧系统锁紧精度高，部分采用单向阀锁紧系统。 图 2-5 图 2-6 2.5.5 液压源的选择 设置可靠，高效能滤油装置以保证液压油的清洁度。 2.6 液压源系统 本设计液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心 是液压泵。节流调速系
