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1、毕业设计（论文）报告纸共 45 页 第 1 页绪 论我国是一个发展中国家， 在辽阔的国土上正在进行大规模的经济建设，这就需要大量的土石方施工机械为其服务，而液压挖掘机是最重要的一类土石方施工机械。因此，可以肯定液压挖掘机的发展空间很大。可以预见，随着国家经济建设的不断发展，液压挖掘机的需求量将逐年大幅度增长。今后几年我国液压挖掘机行业将会有一个很大的发展，液压挖掘机的年产量将会以高于 20的速度增长。中国挖掘机市场自 1997 年开始已进入了一个较快的发展时期，2001 年与 2000 年比较，全国挖掘机的产、销量分别增长 55和 56。截止到 2002 年 8 月底全国挖掘机的销量已超过 1
2、3000 台，超过了 2001年全年的销售数。 2003 年全国液压挖掘机的销售量超过 18000 台。 显然，挖掘机在整个工程机械行业中是产、销量增长最快的机种之一。 2008年北京奥运会、 2010 年上海世博会、 西部大开发、 南水北调工程对机械设备的需求为挖掘机生产厂商提供了大量商机。 另为满足国民经济发展的需要，尽快为国内市场提供产品质量好、可靠性高的液压挖掘机，改变大中型液压挖掘机长期依靠进口的被动局面当务之急是高速发展我国液压挖掘机。 随之从事液压设备设计和调试工作的工程技术人员也越来越多。他们设计出了不少性能良好的液压系统；但也经常出现一些因设计时考虑不周或参数调节不当，造成系
3、统达不到要求或不能正常工作，不得不改进设计或采取应急对策的情况。如何设计出工作可靠、结构简单、性能好、成本低、效率高、维护使用方便的液压系统，必须通过调查研究，明确多方面的要求！以下是中型反铲挖掘机液压系统的设计， 希望本设计能为从事液压工作的人员献上微薄之力！毕业设计（论文）报告纸共 45 页 第 2 页第 1 章 设计计算的内容和步骤液压系统有液压传动系统和液压控制系统之分。 前者以传递动力为主， 追求传动特性的完善； 后者以实施控制为主， 追求控制特性的完善。但从结构和组成原理看，二者无本质的差别。本次设计，是液压传动系统的设计。一台机器究竟采用什么样的传动方式，必须根据机器的工作要求，
4、对机械、电力、液压、和气压等各种传动方案进行全面的方案论证，正确估计液压传动的必要性、可行性和经济性。当确定采用液压传动。设计内容和步骤如图 1 1 所示。第 2 章 确定液压系统的主要参数明确设计依据进行工况分析确定液压系统主要参数拟订液压系统图液压元件选择和专用件设计液压系统性能估算是否符合要求液压装置结构设计、编制技术文件毕业设计（论文）报告纸共 45 页 第 3 页压力和流量是液压系统的主要参数。 根据这两个参数来计算和选择液压元、辅件和原动机的规格。当系统压力选定后，液压缸的主要尺寸或马达排量即可确定， 接着就可根据液压缸的速度或液压马达的转速确定其流量。2.1 初选系统压力以下表
5、1-1 是目前我国几类机械常用的系统工作压力，他反映了这些系统繁荣特点和选用工作压力的经验。表 2-1 几类机械常用的系统压力 y6 设备类型机床 农用机械、小型工程机械及辅助机构液压机、中大型挖掘机重型机械磨床组合机床龙门刨床拉床系统压力（ MPA）0.8 2 3 5 2 8 8 10 10 16 20 32 系统压力选定得是否合理， 直接关系到整个系统设计的合理程度。在液压系统功率一定的情况下，若系统压力选得过低，则液压元、辅件的尺寸和重量就增加，系统造价也相应增加；若系统压力选得过高，则液压设备的重量、尺寸和造价会相应降低。例如，飞机液压系统的压力从 21MPA 到 28MPA， 则其重
6、量下降约 5， 所以以及减小 13。 然而，若系统压力选得过高，由于对制造液压元、辅件的材质、密封、制造精度等要求的提高，反而会增大液压设备的尺寸、重量和造价，其系统效率和使用寿命也会相应下降，因此不能一味追求高压。就目前的技术和毕业设计（论文）报告纸共 45 页 第 4 页材质情况，一般认为选取压力为 35MPA 左右为最经济。根据此表，本次设计选系统压力为 32MPA。2.2 计算液压缸主要尺寸及其选择如何从现有国产液压缸四大系列若干种规格中，选用所需要的液压缸，应综合考虑以下两个方面：1 应从占用空间的大小、重量、刚度、成本和密封性等方面，比较各种液压缸的缸筒、 缸盖、 缸底、 活塞、
7、活塞杆等零部件的结构形式、各零部件的连接方式，已经油口连接方式，密封结构、排气和缓冲装置等。2 应根据负载特性和运动方式综合考虑液压缸的安装方式，使液压缸只受运动方向的负载而不受径向负载。液压缸的安装方式有法兰型、销轴型、耳环型、拉杆型等安装方式，在选定时，应使液压缸不受复合力的作用并应考虑易找正性、刚度、成本和可维护性等。综合考虑液压缸的结构和安装方式后，即可确定所需液压竿的规格液压缸由缸筒、活塞、活塞杆、端盖和密封件等主要部件构成。液压缸可作成缸筒固定活塞杆运动形式和活塞杆固定缸筒运动形式。 本设计所采用的是缸筒固定活塞杆运动形式。为满足各种机械的不同用途，液压缸种类繁多，其分类根据结构作
8、用特点，活塞杆形式、用途和安装支撑形式来确定。按供油方式可分为单作用缸和双作用缸。单作用缸只往缸的一侧输入压力油， 活塞仅作单向出力运动， 靠外力使活塞杆返回。双作用缸则分别向缸的两侧输入压力油， 活塞的正反向运动均靠液压力来完成。由液压气动系统设计手册得知，工程液压缸为双作用单活塞杆液压缸，安装方式多采用耳环型。所以本液压系统选用双作用单活塞杆液压缸 如图 2-1 毕业设计（论文）报告纸共 45 页 第 5 页液压执行元件实质上是一种能量转换装置， 液压缸把输入液体的液压能转换成活塞直线移动或叶片回转摆动的机械能予以输出。 所谓输入的液压能是指输入工作液体所具有的流量 Q 和液力 P， 输出
9、的机械能对活塞杆缸是指叶片轴摆动时所具有的速度 V 和扭矩 M。这些所有参数都是靠工作容积的变化来实现的，所以说，液压缸也是一种容积式的执行元件，它具有容积液压元件的共性。图 2-1 液压缸计算简图本设计采用双作用单活塞杆油缸，当无杆腔为工作腔时cmFApAp2211有杆腔为工作腔时cmFApAp2221式中毕业设计（论文）报告纸共 45 页 第 6 页97.09.0)(4142222121般取液压缸的机械效率，一液压缸的最大外负载液压缸的最大工作压力活塞杆直径液压缸内径或活塞直径积液压缸有杆腔的有效面积液压缸无杆腔的有效面力液压缸的回油腔工作压液压缸的工作腔压力CMCMFFdDdDADApp
10、当用以上公式确定液压缸尺寸时，需要先选取回油腔压力，即背压 P2和杆径比 d/D.表 2-1 所列为根据回路特点选取背压的经验数据。表 2-2 背压经验数据回路特点 背压（ MPA） 回路特点 背压（ MPA）回油路上设有节流法0.20.5 采 用 补 油 泵 的闭式回路11.5 回油路上有背压阀或调速阀0.51.5 根据上表选 P2为 0.5 杆径比 d/D 一般下述原则选取：当活塞杆受拉时，一般取 d/D=0.30.5,当活塞杆受压时，为保证活塞杆的稳定性，一般取 d/D=0.50.7。杆径比 d/D 还常常用液压缸的往返速比 i=v2/v1（其中 v1,v2 分别为液压缸的正反行程速度）
11、 的要求来选取，其经验数据如表 1 4 所列。毕业设计（论文）报告纸共 45 页 第 7 页表 2 3 液压缸常用往返速比i 1.1 1.2 1.33 1.46 1.61 2 d D 0.3 0.4 0.5 0.55 0.62 0.7 一般工作机械返回行程不工作， 其速度可以大一些， 但也不宜过大，以免产生冲击。一般认为 i 1.61 较为合适。如采用差动连接，并要求往返速度一致时，应取 2A = 121 A ，即 d=0.7D.即 d/D=0.7,即 i=2。由此可求出液压缸的内径为： D=170，表 2 4 液压缸内径尺寸系列8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80
12、90 100 （ 110）125 （ 140） 160 （ 180） 200 （ 220） 250 320 400 500 630 根据上表，将所得液压缸尺寸圆整到标准值为 D=180 计算得活塞杆直径 d=120 表 2 5 活塞杆直径系列4 5 6 7 8 10 12 14 16 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 由上表圆整到标准值为 d=125 以上两表分别选自 （ GB2348-80） ， 圆整到此标准值， 是为制造时采用标准的密封件
13、。此外，也可已确定的 D 值在下表中直接查出 d 值：表 2 6 不同缸内径和往返速比的活塞杆直径毕业设计（论文）报告纸共 45 页 第 8 页缸内径D 往返速比2 1.46 1.33 1.25 1.15 40 28 22 20 18 14 50 35 28 25 22 18 63 45 35 32 28 22 80 55 45 40 35 28 90 60 50 45 40 32 100 70 55 50 45 35 110 80 60 55 50 40 125 90 70 60 55 45 140 100 80 70 60 50 160 110 90 80 70 55 180 125 10
14、0 90 80 63 200 140 110 100 90 70 由此，液压缸内径与活塞杆直径变为已知，所以又可求出液压缸无杆有效面积 21 AA 积和液压缸有杆腔工作面 分别为 32400、 23300。根据以上分析及液压气动系统设计手册本设计选取的液压缸的型号为 HSGF*- H125/180 。 其缸径为 180mm,活塞杆直径为 125mm， 速比为2，推力为 407.15KN，拉力为 210.80KN，最大行程为 4000mm. 2.3 计算液压马达排量液压马达是用来拖动外负载做功的， 它将油液的压力能转换成旋转形式的机械能。按照其工作职能，属于执行元件。液压马达的主要性能参数包括排
15、量、流量和容积效率。排量是指在没有泄露的情况下，马达每转一转所需要的液压油的体积。排量恒定不变的马达叫做定量马达，排量可以调节的马达叫变量马达。毕业设计（论文）报告纸共 45 页 第 9 页流量是指马达在单位时间内所需要的液压油的体积。 与液压泵一样，液压马达的流量也有理论流量和实际流量之分。 如果液压马达的排量为Q，欲使马达以转速 q 旋转，则所需要的理论流量 Q=nq.但泄漏不可避免。液压马达的排量mmm pMq 28.6式中90.080.095.090.0_;/_;/,_213叶片马达取，一般齿轮和柱塞马达取液压马达的机械效率，；，液压马达进出口压力差液压马达的负载力矩液压马达的排量mm
16、mpapppmNMrmq根据上式可求得液压马达排量为 450m/r 2.4 计算液压缸或液压马达流量2.4.1 液压缸的最大流量m a xm a x AvQ式中A 液压缸的有效面积（ 21 AA 或 ）液压缸的最大速度_maxv则 maxQ 4. 毕业设计（论文）报告纸共 45 页 第 10 页2.4.2 液压马达的最大流量m a xm a x mm nqQ式中液压马达的最高转速液压马达排量_maxnmnq则 maxQ 456L/min 2.5 液压马达的选用以已确定的液压马达的基本参数、排量、转拒、转速、工作压力，作为依据， 再从满足基本参数的若干中液压马达中挑选转速范围、 滑差特性、总效率、容积效率等符合系统要求，并从占用空间、安装条件以及在工作机构上的布置等方面综合考虑后，择优选定。可参照表 2 7 表选择。由于本设计为中型挖掘机，所以选用斜轴式轴向柱塞马达。其技术参数为：型号为 A6V， 最大排量为 28.1500
