1、各位老师们你们好！题目：液压挖掘机-江西农业大学2010届毕业设计 学 院： 工 学 院 姓 名： 程鹏 学 号： 20101172 专 业：机械设计制造及其自动化 年 级：机制1004 指导教师：康丽春 一.前言 液压挖掘机是一种多功能机械，目前被广泛应用于水利工程，交通运输，电力工程和矿山采掘等机械施工中，它在减轻繁重的体力劳动，保证工程质量。加快建设速度以及提高劳动生产率方面起着十分重要的作用。由于液压挖掘机具有多品种，多功能，高质量及高效率等特点，因此受到了广大施工作业单位的青睐。液压挖掘机的生产制造业也日益蓬勃发展。 挖掘机液压传动紧密地联系在一起，其发展主要以液压技术的应用为基础。
2、其结构主要是由发动机、液压系统、工作装置、行走装置和电气控制等部分组成（如图所示），由于挖掘机的工作条件恶劣，要求实现的动作很复杂，于是它对液压系统的设计提出了很高的要求，其液压系统也是工程机械液压系统中最为复杂的。因此，对挖掘机液压系统的分析设计已经成为推动挖掘机发展中的重要一环。二、设计任务本次设计题目液压挖掘机，主要设计铲斗，斗杆，动臂，以及他们的装配关系，还有液压系统原理图的设计。铲斗容量初步选定为2m。挖掘机重量为6顿左右。1. 液压挖掘机的工作特点和基本类型1. 1 液压挖掘机的主要优点液压挖掘机和机械的相比呢有很多的优点他的动力装置和工作装置都是用容积式的液压静压传动。一千比1的
3、最高转速和最低转速的比值决定了他的调速范围非常的大能得到较低的稳定转速，例如柱塞式液压马达的稳定转速可低达1r/min.快速作用时，液压元件产生的运动惯性小，加速性能好，并可作调整反转。自动化的控制比较容易，而且传动起来很平稳，结构也是非常的简单易于实现标准化、系列化、通用化。1. 2 液压挖掘机的基本类型及主要特点我们可以通过不同的角度对液压挖掘机进行划分。根据液压挖掘机种类主要机构传动类型划分。如果液压挖掘机全部都是采用液压系统的传动，则是全液压传动，否则是非全液压传动主液压。其实主要的区别是在行走的机构上，本次设计我们采用全液压传动根据行走机构的类型划分行走方式的不同也可以对其进行划分，
4、比如说有履带式，轮胎式，汽车式，悬挂式等等本次设计我们决定采用履带式，因为履带式通常是全液压传动，这和我们的设计互相符合，而且履带式在任何路面上都可以行走，具有很高的适应性，而且他对土壤的吸附能力比其他的都要大，所以这就决定了他行走会非常的平稳，所以履带式的优点非常得多。根据工作装置划分根据工作装置结构不同，可分为铰接式和伸缩臂式挖掘机。铰接式工作装置应用较为普遍。这种挖掘机的工作装置靠各构件绕铰点转动来完成作业动作。伸缩臂式挖掘机的动臂由主臂及伸缩臂组成，伸缩臂可在主臂臂内伸缩，还可以变幅。伸缩臂前端装有铲斗，适于进行平整和清理作业，尤其是修整沟坡。1. 3 反铲装置的工作原理反铲工作装置是
5、液压挖掘机的一种主要工作装置，如图11所示。液压反铲工作装置一般由1油管2动臂油缸3动臂4斗杆油缸5斗杆6铲斗油缸7曲柄8连杆9铲斗10侧板11斗齿.改变各液压缸行程来实现挖掘过程中的各种动作。动臂1的下铰点与回转平台铰接，并以动臂液压缸2来支承动臂，通过改变动臂液压缸的行程即可改变动臂倾角，实现动臂的升降。斗杆4铰接于动臂的上端，可绕铰点转动，斗杆与动臂的相对转角由铲斗液压缸5控制，当斗杆液压缸伸缩时，斗杆即可绕动臂上铰点转动。铲斗6则铰接于斗杆4的末端，通过铲斗液压缸5的伸缩来使铲斗绕铰点转动。为了增大铲斗的转角，铲斗液压缸一般通过连杆机构（即连杆7和摇杆8）与铲斗连接。液压挖掘机反铲工作
6、装置主要用于挖掘停机面以下的土壤，如挖掘沟壕、基坑等，其挖掘轨迹取决于各液压缸的运动及其组合。反铲液压挖掘机的工作过程为，先下放动臂至挖掘位置，然后转动斗杆及铲斗，当挖掘至装满铲斗时，提升动臂使铲斗离开土壤，边提升边回转至卸载位置，转斗卸出土壤，然后再回转至工作装置开始下一次作业循环。动臂液压缸主要用于调整工作装置的挖掘位置，一般不单独直接挖掘土壤；斗杆挖掘可获得较大的挖掘行程，但挖掘力小一些。转斗挖掘的行程较短，为使铲斗在转斗挖掘结束时装满铲斗，需要较大的挖掘力以保证能挖掘较大厚度的土壤，因此挖掘机的最大挖掘力一般由转斗液压缸实现的。由于挖掘力大且挖掘行程短，因此转斗挖掘可用于清除障碍或提高
7、生产率。在实际工作中，熟练的液压挖掘机人员可根据实际情况，合理操纵各个液压缸，往往是各液压缸联合工作，实现最有效的挖掘作业。例如，挖掘基坑时由于挖掘深度较大，并要求有较陡而平整的基坑壁，则采用动臂和斗杆同时工作；当挖掘基坑底时，挖掘行程将结束，为加速装满铲斗，或挖掘过程中调整切削角时，则需要铲斗液压缸和斗杆液压缸同时工作。图图1 11 1油管；油管；2动臂油缸；动臂油缸；3动臂；动臂；4斗杆油缸；斗杆油缸；5斗杆；斗杆；6铲斗油缸；铲斗油缸； 7 7曲柄；曲柄；8连杆；连杆；9铲斗；铲斗；10侧板；侧板；11斗齿。斗齿。1. 4 铲斗的结构选择型液压挖掘机反铲工作装置铲斗的形状和尺寸由作业对象
8、决定，不同的作业需求可以在一台挖掘机上配备不同的铲斗来作业。铲斗与液压缸的连接形式通常有四连杆机构和六连杆机构两种，如图1-3所示。其中四连杆机构是铲斗液压缸直接铰接在铲斗上，铲斗转动角度较小，但铲斗可获得较大的工作力矩。（ a a）四连杆机构）四连杆机构（b b）六连杆机构）六连杆机构图1-31.5 铲斗参数的选择本次设计铲斗容量初步选择为q=0.2m3 由经验公式M=2179+25147q 可以得到整体质量大约是6 吨左右. 斗容量q,平均斗宽B，转斗挖掘半径R,转斗挖掘装满转角 = 是铲斗的四个主要参数。R,B, 三者与q的经验计算公式： q=其中：0.2m 其中：=0.2m(已知)，铲
9、斗斗容量； R铲斗挖掘半径，单位m； B铲斗斗宽，根据反铲斗平均斗宽统计值和推荐范围 查表可以得到，取B0.75m； 铲斗的挖掘装满的通常转角，一般都是取九十度到一百度，取他的值为95度，代入公式里面就得到 R=0.803mmax2SKBR)2sin2(21222.挖掘机液压系统设计2.1 动力元件的选择动力元件通常起着向系统提供动力源的作用，是系统不可以缺少的核心元件。液压系统是以液压泵作为向系统提供一定流量和压力的动力元件。液压泵将原动机或者内燃机输出的机械能转换成工作 液体的压力能。是一种有用的能量转换装置。提供我们选择的有齿轮泵，叶片泵，柱塞泵，下面我们来看下面的表格. 可以得出挖掘机
10、的工作环境比较恶劣，所以对油的污染性不需要很敏感。虽然效率没有其他的高，但是从成本上和工作特点的方面看，我们还是选择齿轮泵作为我们的动力元件。 2.2 执行元件的选择液压执行元件，本次设计必须用到的是动臂液压缸，铲斗液压杆，斗杆液压杆，和2个行走马达以及一个回转马达。下面可通过以下公式估算的液压缸作用力下面可通过以下公式估算的液压缸作用力f f2 2=6.55M=6.55MF=0.75fF=0.75f2 2f f1 1=0.75F=0.75F式中式中F F 铲斗油缸作用力，铲斗油缸作用力，KNKN；f f1 1斗杆油缸作用力，斗杆油缸作用力，KNKN；f f2 2动臂油缸作用力，动臂油缸作用力
11、，KNKN；M M整机质量，整机质量，t t。 液压缸作用力与整机质量关系图液压缸作用力与整机质量关系图 2.3液压控制元件选择控制元件通常是用来控制液体的流动方向，压力的高低和流量大小进行预期的控制。因此，液压控制阀是直接影响液压系统工作过程和工作特性的重要元件。本次液压设计也有用到单向阀，溢流阀，换向阀，等等。单向阀：是用来控制油液的单向流动，他的性能的要求是：正向的流动阻力损失小，反向的时候密封性好，而且动作灵敏。溢流阀 ：溢流阀的主要的作用是对液压系统进行保护几乎所有的液压系统里面都必须有溢流阀，它的性能的好和坏直接影响着液压系统的正常工作。液压系统对溢流阀性能的要求，1,定位的精度高
12、。2，灵敏度要高。 3，工作平稳。4，密封性好。，所以，本次设计决定在液压缸面前都并联一个溢流阀来控制流量的大小。换向阀：利用阀芯对阀体的相对运动。可以使得油路接通。关断或者改变油流的方向。从而来实现液压执行元件的驱动和启动，停止或者变换运动的方向，本次设计液压缸只需来回运动，所以初步选定为三位四通换向阀2.4 液压系统辅助元件选择液压系统的辅助元件是指的是除了液压动力元件，执行元件和控制元件外的东西，比如说有，管件，油箱，过滤器，散热器，密封装置，压力表，等等其他装置所以本次设计也都有用好到这些元件，具体详情参考液压系统图纸。致 谢 本次液压挖掘机的毕业设计，让我收获良多，让我更进一步的了解到了液压系统以及机械原理方面的知识，也能够让我更加熟练的操作CAD 和PROE，从中的收获不能仅仅一分毕业设计能够表达，这次毕业设计，让我学到了如何靠自己的实力去做到自己该做到的事，如何去勇敢地面临问题，并且挑战这些问题，并且我的学习能力也得到了大幅度的提高，我感谢我的导师还有我的学院学校，没有你们我不可能完成如此难得工程，进步也不会如此的大，我希望在将来的生活中能够继续继承这种精神，并且随之发扬，相信我以后的工作岗位上无论是遇到什么样的困难都可以迎仍而解。最后我祝愿我自己还有我的导师同学们越来越好。 工学院机制1004 程鹏
