挖掘機畢業設計計算過程說明書

2021-03-10 08:55:13 字數 4118 閱讀 1800

緒論我國是乙個發展中國家,在遼闊的國土上正在進行大規模的經濟建設,這就需要大量的土石方施工機械為其服務,而液壓挖掘機是最重要的一類土石方施工機械。因此,可以肯定液壓挖掘機的發展空間很大。可以預見,隨著國家經濟建設的不斷發展,液壓挖掘機的需求量將逐年大幅度增長。

今後幾年我國液壓挖掘機行業將會有乙個很大的發展,液壓挖掘機的年產量將會以高於20%的速度增長。

中國挖掘機市場自2023年開始已進入了乙個較快的發展時期, 2023年與2023年比較,全國挖掘機的產、銷量分別增長55%和56%。截止到2023年8月底全國挖掘機的銷量已超過13000臺,超過了2023年全年的銷售數。2023年全國液壓挖掘機的銷售量超過18000臺。

顯然,挖掘機在整個工程機械行業中是產、銷量增長最快的機種之一。2023年北京奧運會、2023年上海世博會、西部大開發、南水北調工程對機械裝置的需求為挖掘機生產廠商提供了大量商機。另為滿足國民經濟發展的需要,盡快為國內市場提供產品***、可靠性高的液壓挖掘機,改變大中型液壓挖掘機長期依靠進口的被動局面當務之急是高速發展我國液壓挖掘機。

隨之從事液壓裝置設計和除錯工作的工程技術人員也越來越多。他們設計出了不少效能良好的液壓系統;但也經常出現一些因設計時考慮不周或引數調節不當,造成系統達不到要求或不能正常工作,不得不改進設計或採取應急對策的情況。

如何設計出工作可靠、結構簡單、效能好、成本低、效率高、維護使用方便的液壓系統,必須通過調查研究,明確多方面的要求!以下是中型反鏟挖掘機液壓系統的設計,希望本設計能為從事液壓工作的人員獻上微薄之力!

第1章設計計算的內容和步驟

液壓系統有液壓傳動系統和液壓控制系統之分。前者以傳遞動力為主,追求傳動特性的完善;後者以實施控制為主,追求控制特性的完善。但從結構和組成原理看,二者無本質的差別。

本次設計,是液壓傳動系統的設計。一台機器究竟採用什麼樣的傳動方式,必須根據機器的工作要求,對機械、電力、液壓、和氣壓等各種傳動方案進行全面的方案論證,正確估計液壓傳動的必要性、可行性和經濟性。當確定採用液壓傳動。

設計內容和步驟如圖1—1所示。

第2 章確定液壓系統的主要引數

壓力和流量是液壓系統的主要引數。根據這兩個引數來計算和選擇液壓元、輔件和原動機的規格。當系統壓力選定後,液壓缸的主要尺寸或馬達排量即可確定,接著就可根據液壓缸的速度或液壓馬達的轉速確定其流量。

2.1 初選系統壓力

以下表1-1是目前我國幾類機械常用的系統工作壓力,他反映了這些系統繁榮特點和選用工作壓力的經驗。

表2-1 幾類機械常用的系統壓力y6

系統壓力選定得是否合理,直接關係到整個系統設計的合理程度。在液壓系統功率一定的情況下,若系統壓力選得過低,則液壓元、輔件的尺寸和重量就增加,系統造價也相應增加;若系統壓力選得過高,則液壓裝置的重量、尺寸和造價會相應降低。例如,飛機液壓系統的壓力從21mpa到28mpa,則其重量下降約5%,所以以及減小13%。

然而,若系統壓力選得過高,由於對製造液壓元、輔件的材質、密封、製造精度等要求的提高,反而會增大液壓裝置的尺寸、重量和造價,其系統效率和使用壽命也會相應下降,因此不能一味追求高壓。就目前的技術和材質情況,一般認為選取壓力為35mpa左右為最經濟。

根據此表,本次設計選系統壓力為32mpa。

2.2 計算液壓缸主要尺寸及其選擇

如何從現有國產液壓缸四大系列若干種規格中,選用所需要的液壓缸,應綜合考慮以下兩個方面:

1 應從占用空間的大小、重量、剛度、成本和密封性等方面,比較各種液壓缸的缸筒、缸蓋、缸底、活塞、活塞桿等零部件的結構形式、各零部件的連線方式,已經油口連線方式,密封結構、排氣和緩衝裝置等。

2 應根據負載特性和運動方式綜合考慮液壓缸的安裝方式,使液壓缸只受運動方向的負載而不受徑向負載。液壓缸的安裝方式有法蘭型、銷軸型、耳環型、拉桿型等安裝方式,在選定時,應使液壓缸不受復合力的作用並應考慮易找正性、剛度、成本和可維護性等。綜合考慮液壓缸的結構和安裝方式後,即可確定所需液壓竿的規格

液壓缸由缸筒、活塞、活塞桿、端蓋和密封件等主要部件構成。液壓缸可作成缸筒固定活塞桿運動形式和活塞桿固定缸筒運動形式。本設計所採用的是缸筒固定活塞桿運動形式。

為滿足各種機械的不同用途,液壓缸種類繁多,其分類根據結構作用特點,活塞桿形式、用途和安裝支撐形式來確定。按供油方式可分為單作用缸和雙作用缸。單作用缸只往缸的一側輸入壓力油,活塞僅作單向出力運動,靠外力使活塞桿返回。

雙作用缸則分別向缸的兩側輸入壓力油,活塞的正反向運動均靠液壓力來完成。由《液壓氣動系統設計手冊》得知,工程液壓缸為雙作用單活塞桿液壓缸,安裝方式多採用耳環型。

所以本液壓系統選用雙作用單活塞桿液壓缸如圖2-1

液壓執行元件實質上是一種能量轉換裝置,液壓缸把輸入液體的液壓能轉換成活塞直線移動或葉片迴轉擺動的機械能予以輸出。所謂輸入的液壓能是指輸入工作液體所具有的流量q和液力p,輸出的機械能對活塞桿缸是指葉片軸擺動時所具有的速度v和扭矩m。這些所有引數都是靠工作容積的變化來實現的,所以說,液壓缸也是一種容積式的執行元件,它具有容積液壓元件的共性。

圖2-1 液壓缸計算簡圖

本設計採用雙作用單活塞桿油缸,

當無桿腔為工作腔時

有桿腔為工作腔時

式中當用以上公式確定液壓缸尺寸時,需要先選取回油腔壓力,即背壓p2和杆徑比d/d.表2-1所列為根據迴路特點擊取背壓的經驗資料。

表2-2 背壓經驗資料

根據上表選p2為0.5

杆徑比d/d一般下述原則選取:

當活塞桿受拉時,一般取d/d=0.3~0.5,當活塞桿受壓時,為保證活塞桿的穩定性,一般取d/d=0.

5~0.7。杆徑比d/d還常常用液壓缸的往返速比i=v2/v1(其中v1,v2分別為液壓缸的正反行程速度)的要求來選取,其經驗資料如表1—4所列。

表2—3 液壓缸常用往返速比

一般工作機械返回行程不工作,其速度可以大一些,但也不宜過大,以免產生衝擊。一般認為i≤1.61較為合適。

如採用差動連線,並要求往返速度一致時,應取=,即d=0.7d.即d/d=0.

7,即i=2。

由此可求出液壓缸的內徑為:d=170,

表2—4 液壓缸內徑尺寸系列

根據上表,將所得液壓缸尺寸圓整到標準值為d=180

計算得活塞桿直徑d=120

表2—5 活塞桿直徑系列

由上表圓整到標準值為d=125

以上兩表分別選自(gb2348-80),圓整到此標準值,是為製造時採用標準的密封件。此外,也可已確定的d值在下表中直接查出d值:

表2—6 不同缸內徑和往返速比的活塞桿直徑

由此,液壓缸內徑與活塞桿直徑變為已知,所以又可求出液壓缸無桿有效面積分別為32400、23300。

根據以上分析及《液壓氣動系統設計手冊》本設計選取的液壓缸的型號為hsgf*-。其缸徑為180mm,活塞桿直徑為125mm,速比為2,推力為407.15kn,拉力為210.

80kn,最大行程為4000mm.

2.3 計算液壓馬達排量

液壓馬達是用來拖動外負載做功的,它將油液的壓力能轉換成旋轉形式的機械能。按照其工作職能,屬於執行元件。

液壓馬達的主要效能引數包括排量、流量和容積效率。排量是指在沒有洩露的情況下,馬達每轉一轉所需要的液壓油的體積。排量恆定不變的馬達叫做定量馬達,排量可以調節的馬達叫變數馬達。

流量是指馬達在單位時間內所需要的液壓油的體積。與液壓幫浦一樣,液壓馬達的流量也有理論流量和實際流量之分。如果液壓馬達的排量為q,欲使馬達以轉速q旋轉,則所需要的理論流量q=nq.

但洩漏不可避免。

液壓馬達的排量

式中根據上式可求得液壓馬達排量為450m/r

2.4 計算液壓缸或液壓馬達流量

2.4.1液壓缸的最大流量

式中a— 液壓缸的有效面積()

則4.2.4.2 液壓馬達的最大流量

式中則456l/min

2.5 液壓馬達的選用

以已確定的液壓馬達的基本引數、排量、轉拒、轉速、工作壓力,作為依據,再從滿足基本引數的若干中液壓馬達中挑選轉速範圍、滑差特性、總效率、容積效率等符合系統要求,並從占用空間、安裝條件以及在工作機構上的布置等方面綜合考慮後,擇優選定。可參照表2—7表選擇。

由於本設計為中型挖掘機,所以選用斜軸式軸向柱塞馬達。其技術引數為:型號為 a6v,最大排量為28.

1~500ml/r,最高壓力為40mpa,最大理論轉矩為143~2543n.m。

第3章擬訂液壓系統圖

擬訂液壓系統圖是液壓系統設計中的乙個重要步驟。這一步要做的工作:一是選擇基本迴路,二是把選出的迴路組成液壓系統。下面概要

的介紹一下:

3.1 確定和選擇基本迴路

表2—7 液壓馬達的應用範圍

畢業設計計算說明書閘閥

目錄一 設計基本引數2 1 型號2 2 執行標準2 3 閥門結構2 二 計算過程2 1 密封面比壓的驗算2 2 閥體最小壁厚計算3 查表法3 計算法3 3 閘板的計算3 4 閥桿得強度計算4 5 閥桿頭部強度驗算6 6 閥桿穩定性驗算7 7 中法蘭連線螺栓7 7.1常溫時強度驗算7 7.2中法蘭連線...

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