液壓挖掘機設(shè)計[GC114]【6張CAD圖紙+文檔全套文件】

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JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY 本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計） 題目： 液壓挖掘機 學(xué) 院： 工學(xué)院 姓 名： 程鵬 學(xué) 號： 20101172 專 業(yè)： 機械制造及其自動化 年 級： 機制1004 指導(dǎo)教師： 康麗春 職 稱：導(dǎo)師 0 摘 要 本次畢業(yè)設(shè)計的題目是履帶式液壓挖掘機功挖掘機。和其他類型的比較，類似于這種類型的挖掘機性能良好并且應(yīng)用廣泛，軟土地表面或沼澤地面也可以行使使用，并且可以減少對地面的壓力。 液壓挖掘機的主要特點是：可無級調(diào)速，調(diào)速范圍大，能得到較低的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，動作快，液壓元件的運動的運動慣性，加速性能好，并能高速反轉(zhuǎn)，傳輸是非常順利，非常簡單的結(jié)構(gòu)，可吸收的影響和振動，操作省力，易實現(xiàn)自動控制，易于實現(xiàn)標準化，系列化，泛化。 本設(shè)計斗容量是Q=0.2m3，它屬于小型液壓挖掘機，工作裝置的傳動原理，液壓挖掘機，主要設(shè)計。 本次畢業(yè)設(shè)計，選擇為履帶式的液壓挖掘機，為了滿足要求。在轉(zhuǎn)盤上表面是整個旋轉(zhuǎn)，因此它可以在更大的范圍內(nèi)工作。由于采用液壓傳動與控制可以提高整體性能。隨著現(xiàn)代挖掘機相比，開采量增加到2 ~ 3倍，質(zhì)量大約是6噸，挖掘力約為30kN，排放的最大高度約為2.65m，最大挖掘深度4.2m，最大挖掘半徑大約是5.728m，可從機器的操作能力有了很大的提高，不僅挖掘能力大，和機器的重量，傳動平穩(wěn)，工作效率很高，結(jié)構(gòu)緊湊 ABSTRACT The topic of this graduation design is mining mechanism of Hydraulic Excavator Power crawler. The hydraulic excavators and other types of comparison, similar to this type of excavator with good performance and the application is wide, the soft land surface or marshy ground area can also use widening, lengthening and floating track to reduce the earth pressure of the. The main characteristics of hydraulic excavator is: can the stepless speed regulation and speed range is very large, can obtain a lower stable rotational speed, fast action, hydraulic component motion motion inertia, acceleration performance is very good, and can operate high speed reversal, the transmission is very smooth, very simple structure, can absorb the impact and vibration, labor-saving operation, easy to realize automatic control, easy to realize the standardization, seriation, generalization. This design is the main parameters of bucket capacity of 0.2m3, it belongs to the small hydraulic excavator working device, hydraulic excavator, the main design of transmission principle. In the graduation design, the crawler walking device, in order to meet the requirements of. Upper surface of the turnplate is the entire rotation, therefore it may work in a greater scope. Because of the use of hydraulic transmission and control the overall performance can be improved. Compared with modern excavator, the mining capacity increased to 2 ~ 3 times, the quality is about 6 tons, digging force is about 30kN, the maximum discharge height is about 2.65m, the maximum digging depth is 4.2m, maximum digging radius is about 5.728m, can be seen from the machine operation ability have improved greatly, not only the mining capacity is big, and the weight of the machine, the transmission is steady, the work efficiency is very high, the structure is compact Key word：Hydraulic pressure excavator??；Excavation organization　；Hydraulic system ? 目錄 摘 要 1 ABSTRACT 2 第一章 液壓挖掘機的工作特點和基本類型 4 1. 1 液壓挖掘機的主要優(yōu)點和特點 4 1. 2 液壓挖掘機的基本類型及主要特點 4 1. 3 反鏟裝置的工作原理 5 第二章 工作裝置基本尺寸計算 8 2. 1 鏟斗參數(shù)的選擇 8 2. 2 斗齒參數(shù)的選擇 9 2. 3 動臂參數(shù)的選擇 9 2. 4 斗桿參數(shù)的選擇 10 2. 5 連桿、搖臂參數(shù)的選擇 11 第三章 挖掘機液壓系統(tǒng)設(shè)計 12 3. 1 設(shè)計要求 12 3. 2 動力元件的選擇 12 3. 3 執(zhí)行元件的選擇 13 3. 4 液壓控制元件選擇 15 3. 5 液壓系統(tǒng)輔助元件選擇 15 第四章 注釋 16 參考文獻 17 第一章 液壓挖掘機的工作特點和基本類型 1. 1 液壓挖掘機的主要優(yōu)點和特點 液壓挖掘機傳和統(tǒng)機械的相比呢有很多的優(yōu)點他的動力裝置和工作裝置都是用容積式的液壓靜壓傳動。 1.一千比1的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速的比值決定了他的調(diào)速范圍非常的大。 2.單快速運作時，液壓元件產(chǎn)生的運動慣性小，加速性能好，并可作調(diào)整反轉(zhuǎn)。 3.自動化的控制比較容易，而且傳動起來很平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)也是非常的簡單 4.易于實現(xiàn)標準化、簡單化、通用化。　 5.能得到較低的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，例如柱塞式液壓馬達的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速最低可以達到1r/min. 1. 2 液壓挖掘機的基本類型及主要特點 我們可以通過對不同的角度對液壓挖掘機進行劃分。 (1)首先我們根據(jù)液壓挖掘機主要機構(gòu)傳動的類型分類。 如果所有液壓挖掘機液壓系統(tǒng)的方法的傳播,是一種全液壓驅(qū)動,或者是全液壓驅(qū)動的主要液壓。他之間的主要區(qū)別是在行走的機制,我們采用液壓傳動的設(shè)計 (2)根據(jù)液壓挖掘機行走機構(gòu)的類型 行走的不同的方式也可以進行劃分,如卡特彼勒、車輪,汽車類型,等等 我們決定采用履帶式液壓挖掘機,這個設(shè)計,因為毛毛蟲通常是全液壓驅(qū)動,這和我們的設(shè)計符合對方,和跟蹤在任何道路可以走,有很高的適應(yīng)性,并且他在土壤的吸附能力比所有其他人,所以決定走他會很光滑,所以履帶的優(yōu)點很多。 (3)根據(jù)液壓挖掘機工作裝置 根據(jù)工作裝置結(jié)構(gòu)不同,可分為鉸接和伸縮臂挖掘機。的工作裝置鉸接應(yīng)用比較普遍。挖掘機工作裝置組件通過旋轉(zhuǎn)鉸鏈點完成作業(yè)。伸縮臂挖掘機的動臂由主臂和伸縮臂,可以在主臂臂可伸縮的手臂,也可以。伸縮臂前一桶,適合光滑和清理操作,尤其是在溝坡。 1. 3 反鏟裝置的工作原理 反鏟工作裝置是挖掘機的液壓系統(tǒng)的主要工作裝置，如圖1所示1顯示。 液壓挖掘機工作裝置一般由1油管、2動臂液壓缸、3動臂4斗桿液壓缸、5斗桿、6鏟斗液壓缸、7六連桿、8側(cè)板、9鏟斗、10側(cè)板和11鏟斗斗齒。改變液壓缸的行程在開采過程中實現(xiàn)每類的行為。1臂下鉸點往往與該旋轉(zhuǎn)平臺鉸接臂缸數(shù)，和2支臂，通過改變動臂油缸行程可以改變臂角度，實現(xiàn)上下手臂。當(dāng)斗桿4鉸接臂上，可繞鉸點轉(zhuǎn)動的固定，斗桿與動臂的相對角度鏟斗液壓缸由5的控制，當(dāng)斗桿液壓缸伸縮自如，斗桿可轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動鉸點任意的手臂。斗6鉸接在斗桿的4端，鏟斗液壓缸5的速度使鏟斗繞鉸點擴展旋轉(zhuǎn)。為了提高斗角，鏟斗液壓缸的連桿機構(gòu)（即7連桿和搖桿8）連接桶。液壓挖掘機反鏟工作裝置主要用于挖掘下面的土壤表面，如采礦，開挖溝槽，對挖掘軌跡運動和組合取決于液壓缸。液壓反鏟挖掘機工作過程是，首先對手臂挖掘位置，然后再旋轉(zhuǎn)斗桿是一個桶，當(dāng)挖掘到滿斗，升降臂，使鏟斗側(cè)邊走土壤，促進扶輪卸載位置，轉(zhuǎn)斗卸土，然后向工作單位開始運作循環(huán)的下一次。動臂油缸主要用于調(diào)整位置的挖掘工作裝置，一般不單獨直接挖掘土壤；斗桿挖掘挖掘可以得到更大的旅行很方便，但較小的挖掘能力。轉(zhuǎn)斗挖掘短途旅行，為了使鏟斗挖掘斗到底時尚與旋轉(zhuǎn)桶，需要礦業(yè)大國確保開采特厚土，所以最大挖掘力液壓挖掘機一般由轉(zhuǎn)斗油缸。由于礦業(yè)的容量較大，挖掘行程短，所以轉(zhuǎn)斗挖掘可以用來清除障礙或生產(chǎn)率。在實際工作中，技術(shù)人員的液壓挖掘機根據(jù)實際情況，各液壓缸的合理操作，通常每個液壓缸組合工作，達到最有效的采礦作業(yè)。 圖1-1 1—油管；2—動臂油缸；3—動臂；4—斗桿油缸；5—斗桿；6—鏟斗油缸； 7—曲柄；8—連桿；9—鏟斗；10—側(cè)板；11—斗齒。 1. 4 鏟斗的結(jié)構(gòu)選擇 型液壓挖掘機反鏟工作裝置鏟斗的形狀和尺寸由作業(yè)對象決定，不同的作業(yè)需求可以在一臺挖掘機上配備不同的鏟斗來作業(yè)。鏟斗與液壓缸的連接形式通常有四連桿機構(gòu)和六連桿機構(gòu)兩種，如圖1-3所示。其中四連桿機構(gòu)是鏟斗液壓缸直接鉸接在鏟斗上，鏟斗轉(zhuǎn)動角度較小，但鏟斗可獲得較大的工作力矩；六連桿機構(gòu)是鏟斗油缸通過曲柄連桿連接鏟斗，這種連接形式的特點是在相同的鏟斗液壓缸活塞桿行程的情況下，鏟斗可獲得較大的轉(zhuǎn)動角度，而且鏟斗機構(gòu)的傳動性能較好。 （a）四連桿機構(gòu) （b）六連桿機構(gòu) 1—曲柄；2—連桿 圖1-3 鏟斗與液壓缸連接形式 本次設(shè)計采用四連桿機構(gòu) 第二章 工作裝置基本尺寸計算 2. 1 鏟斗參數(shù)的選擇 本次設(shè)計鏟斗容量初步選擇為q=0.2m3 由經(jīng)驗公式M=2179+25147q 可以得到整體質(zhì)量大約是6 噸左右，再由P=7.7+0.0046M 可以推斷出發(fā)動機的功率P=7.1KW 當(dāng)我們得知了鏟斗的斗容量，其他的一系列數(shù)據(jù)的也可以隨之而的出來了 。 斗容量、平均斗寬，還都是有轉(zhuǎn)斗挖掘半徑和轉(zhuǎn)斗挖掘裝滿轉(zhuǎn)角（這 里令＝）是鏟斗的四個非常重要的主速度要參數(shù)。、及三者與之間有 以下幾何關(guān)經(jīng)過經(jīng)驗公式計算，可以大概得出的數(shù)據(jù)為 = 　　 　其中：—0.2m 其中：=0.2m3(已知)，鏟斗斗容量； 　 —鏟斗挖掘半徑，單位m； —鏟斗斗寬，根據(jù)經(jīng)驗公式反原理鏟斗平均斗寬統(tǒng)計值和推薦范圍， 查表可以得到，?。?.75m； —鏟斗的挖掘裝滿的通常轉(zhuǎn)角一般都是取九十度到一百度。 取它的具體值為95° 把各個數(shù)據(jù)代入到公式里面得到： ＝0.803m 2. 2 斗齒參數(shù)的選擇 根據(jù)經(jīng)驗公式計算： 齒寬＝0.11=0.11×=0.064m; 根據(jù)經(jīng)驗公式計算： 長＝0.26＝0.26×＝0.152m; 根據(jù)經(jīng)驗公式計算： 斗前臂與切削面的間隙取=0.7=0.0448m 又由于鏟斗寬度B=0.75m,齒寬與齒距之和為0.064+0.18=0.244m ==3.07 因此鏟斗裝有3個齒 2. 3 動臂參數(shù)的選擇 同理的由于我們設(shè)定的斗容量q=0.2m3 ，可以得到整機的質(zhì)量為6噸 又根據(jù)經(jīng)驗公式計算法 線尺寸參數(shù):=m 得出:最大的挖掘半徑—=3.35×=5.728m； 最大的挖掘深度—=2.05×=3.505m； 最大的卸載高度—＝1.55×=2.65m； 由于計算公式可以得出：=1.759m； 2. 4 斗桿參數(shù)的選擇 第一步計算斗桿挖掘阻力： 斗桿挖掘行動過程中，切削的行程較長，切土厚度通常在挖掘過程中視為常數(shù)，一般取斗桿在挖掘過程中總轉(zhuǎn)角=50°～80°,取＝65°，在這轉(zhuǎn)角過程中，鏟斗被裝滿，這時半齒的實際行程為： 　　　　　 　　　　　 斗桿挖掘時的切土厚度可按下式計算： 　　　 　　　　?。?.48KN 第二步確定斗桿液壓缸的最大作用力臂。 　　?。絤 （其中斗桿擺角范圍大約大致在105°～125°，?。?05°） = =1.588m 2. 5 連桿、搖臂參數(shù)的選擇 通過對斗桿和動臂，鏟斗的一系列復(fù)雜緊密計算，我們得出四連桿的初步計算尺寸，其結(jié)果在CAD圖中表示。 第三章 挖掘機液壓系統(tǒng)設(shè)計 3. 1 設(shè)計要求 一,確保礦業(yè)機械臂和鏟斗桿運動可以獨立操作,也可以互相結(jié)合。 二、確保挖掘機操作和旋轉(zhuǎn)平臺可以成為你個人作品和混合作用,它可以提高挖掘機的工作效率 三、左和右履帶挖掘機履帶可以開車的速度,所以你可以使挖掘機行走和更靈活的方式 四、確保安全可靠的液壓挖掘機、執(zhí)行機構(gòu)的組織必須有安全防護措施,如:完善旋轉(zhuǎn)機制可以可靠制動。 3. 2 動力元件的選擇 動力元件通常起著向系統(tǒng)提供動力源的作用，是系統(tǒng)不可以缺少的核心元件。液壓系統(tǒng)是以液壓泵作為向系統(tǒng)提供一定流量和壓力的動力元件。液壓泵將原動機或者內(nèi)燃機輸出的機械能轉(zhuǎn)換成工作 液體的壓力能。是一種有用的能量轉(zhuǎn)換裝置。提供我們選擇的有齒輪泵，葉片泵，柱塞泵，下面我們來看下面的表格1 可以得出挖掘機的工作環(huán)境比較惡劣，所以對油的污染性不需要很敏感。雖然效率沒有其他的高，但是從成本上的和工作特點的方面看，我們還是選擇齒輪泵作為我們的動力元件，動力元件的設(shè)計，是液壓系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵所在，整個液壓系統(tǒng)都靠這個動力元件來提供運行的動力，沒有他液壓系統(tǒng)沒法運作，其他的選擇關(guān)系參考表格。 表1 性能 外嚙合齒輪泵 雙作用葉片泵 限壓式變量葉片泵 徑向柱塞泵 軸向柱塞泵 螺桿泵 輸出壓力 低壓 中壓 中壓 高壓 高壓 低壓 流量調(diào)節(jié) 不能 不能 能 能 能 不能 效率 低 較高 較高 高 高 較高 輸出流量脈動 很大 很小 一般 一幫 一般 最小 自吸特性 好 較差 較差 差 差 好 對油的污染敏感性 不敏感 較敏感 較敏感 很敏感 很敏感 不敏感 噪聲 大 小 較大 大 大 最小 3. 3 執(zhí)行元件的選擇 液壓執(zhí)行元件，本次設(shè)計必須用到的是動臂液壓缸，鏟斗液壓桿，斗桿液壓桿，和2個行走馬達以及一個回轉(zhuǎn)馬達。 液壓馬達按照額定的轉(zhuǎn)速可以分為高速和低速兩大類，額定轉(zhuǎn)速高于500r/min的高速液壓馬達，而低于500r/min的屬于低速液壓馬達，高速的液壓馬達通常有齒輪式，螺桿式，葉片式，等它的主要特點是 轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)動慣性小，方便啟動和制動，而這是挖掘機所必須具備的一個特質(zhì)，所以我們這次的液壓馬達選擇為高速液壓馬達，初步選為齒輪式 圖3-1 圖5.3.1 液壓缸作用力與整機質(zhì)量關(guān)系圖 下面可通過以下公式估算的液壓缸作用力 f2=6.55M F=0.75f2 f1=0.75F 式中 F—— 鏟斗油缸的作用力，KN； f1——斗桿油缸的作用力，KN； f2——動臂油缸額作用力，KN； M——整機質(zhì)量，t。 通過計算我們可以得出f2=39.3KN F=29.4KN f1=22.1KN。 3. 4 液壓控制元件選擇 控制元件通常是用來控制液體的流動方向，壓力的高低和流量大小進行預(yù)期的控制。因此，液壓控制閥是直接影響液壓系統(tǒng)工作過程和工作特性的重要元件。本次液壓設(shè)計也有用到單向閥，溢流閥，換向閥，等等。 單向閥：是用來控制油液的單向流動，他的性能的要求是：正向的流動阻力損失小，反向的時候密封性好，而且動作靈敏。 溢流閥 ：溢流閥的主要的作用是對液壓系統(tǒng)進行保護幾乎所有的液壓系統(tǒng)里面都必須有溢流閥，它的性能的好和壞直接影響著液壓系統(tǒng)的正常工作。 液壓系統(tǒng)對溢流閥性能的要求，1,定位的精度高。2，靈敏度要高。 3，工作平穩(wěn)。4，密封性好。，所以，本次設(shè)計決定在液壓缸面前都并聯(lián)一個溢流閥來控制流量的大小。 換向閥：利用閥芯對閥體的相對運動。可以使得油路接通。關(guān)斷或者改變油流的方向。從而來實現(xiàn)液壓執(zhí)行元件的驅(qū)動和啟動，停止或者變換運動的方向，本次設(shè)計液壓缸只需來回運動，所以初步選定為三位四通換向閥，它的工作原理如下： 3. 5 液壓系統(tǒng)輔助元件選擇 液壓系統(tǒng)的輔助元件是指的是除了液壓動力元件，執(zhí)行元件和控制元件外的東西，比如說有，管件，油箱，過濾器，散熱器，密封裝置，壓力表，等等其他裝置 所以本次設(shè)計也都有用好到這些元件，具體詳情參考液壓系統(tǒng)圖紙。 第四章 注釋 本次設(shè)計主要是設(shè)計液壓系統(tǒng)的原理圖，以及機械臂工作裝置設(shè)計。 參考文獻 [1]左建民 液壓與氣壓傳動 機械工業(yè)出版社2007 [2]鄭文維 機械原理 高等教育出版社 1995 [3]編輯委員會 現(xiàn)代機械傳動手冊 機械工業(yè)出版社 1995 [4]孔德文，趙克利 液壓挖掘機 化學(xué)工業(yè)出版社 2006 [5]董繼先，吳春英 流體傳動與控制 國防工業(yè)出版社2008 [6]于永泗 齊民 機械工程材料 大連理工出版社 2010 [7]英語詞典 外語出版社 2000 致謝 本次液壓挖掘機的畢業(yè)設(shè)計，讓我收獲良多，讓我更進一步的了解到了液壓系統(tǒng)以及機械原理方面的知識，也能夠讓我更加熟練的操作CAD 和PROE，從中的收獲不能僅僅一分畢業(yè)設(shè)計能夠表達，這次畢業(yè)設(shè)計，讓我學(xué)到了如何靠自己的實力去做到自己該做到的事，如何去勇敢地面臨問題，并且挑戰(zhàn)這些問題，并且我的學(xué)習(xí)能力也得到了大幅度的提高，我感謝我的導(dǎo)師還有我的學(xué)院學(xué)校，沒有你們我不可能完成如此難得工程，進步也不會如此的大，我希望在將來的生活中能夠繼續(xù)繼承這種精神，并且隨之發(fā)揚，相信我以后的工作崗位上無論是遇到什么樣的困難都可以迎仍而解。最后我祝愿我自己還有我的導(dǎo)師同學(xué)們越來越好。 工學(xué)院機制1004 程鵬 17