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1、小型液压挖掘机液压系统的设计摘要近年来，有关挖掘机液压系统方面的文献并不少见，但文献的内容大多针对某一专题进行研究，系统地论述现代液压挖掘机液压系统的论文却较少，因此研究和设计液压挖掘机液压系统具有重要的现实意义和理论意义。本论文主要概述挖掘机液压技术的发展史及其目前在国内的外发展情况，简述了液压挖掘机发展趋势，本文对液压挖掘机的常用液压回路进行了简单阐述和分析，对课题要求设计的小型液压挖掘机液压系统进行了方案设计及分析，并通过进一步计算确定了需要的液压元件完成选型。运用AutoCAD绘制液压系统原理图、工作油箱总成、液压布置图、油箱零件图。最后通过验算证明了本设计的可行性。关键词：液压系统，
2、挖掘机，Mini Hydraulic Excavator Hydraulic System of DesignAbstract. In recent years, the excavator hydraulic systems, the literature is not uncommon, but most ofthe content documents of a topic for research, systematic exposition of modern hydraulicexcavator hydraulic system of the paper is less, so th
3、e research and design of hydraulic excavatorsystem has important practical and theoretical significance.Hydraulic excavator of this thesis outlines the history of technology and its current developments in the foreign country, outlines the development trend of hydraulic excavators, hydraulic excavat
4、ors used this hydraulic circuit for a simple set and analysis, subject to design small hydraulic excavator hydraulic system design and analysis, and by further calculation to determine the need for complete selection of hydraulic components. AutoCAD drawing using hydraulic system diagram, work tank
5、assembly, hydraulic layout, tank parts diagram. Finally, tests prove the feasibility of this design.Keywords：Hydraulic System，Excavator目 录1 绪论11.1 选题意义11.2 小型液压挖掘机简介11.3 国内外小挖的现状和发展情况21.3.1国外现状和发展情况21.3.2 国内现状和发展情况31.4 挖掘机发展趋势32 挖掘机液压系统概述52.1 小型挖掘机液压系统的基本组成及其基本要求52.2 小型挖掘机液压系统的基本动作分析62.3 小型挖掘机液压系统的基
6、本回路分析62.3.1 限压回路62.3.2 缓冲回路72.3.3 节流回路82.3.4 行走限速回路92.3.5 合流回路112.3.6 闭锁回路122.3.7 再生回路123 挖掘机液压系统设计133.1 小型挖掘机的功用和对液压系统的要求133.2 整机技术数据及液压元件的选用133.2.1主要技术参数133.3 挖掘机液压系统分析143.3.1方案的拟订143.3.2拟定液压系统原理图144 液压系统的计算154.1工作装置传动计算154.1.1铲斗、动臂和斗杆参数的确定154.1.2工作装置挖掘力分析错误!未定义书签。4.1.3各液压缸实际作用力的确定224.1.4 动臂液压缸的计算
7、234.1.5斗杆油缸和铲斗油缸类比动臂油缸设计步骤264.2行走机构传动计算284.2.1机械行驶作业过程中的阻力分析284.2.2牵引工况时的牵引力平衡和牵引功率平衡294.2.3行走减速机及行走马达的选型304.3回转机构传动计算304.3.1回转启动力矩的确定304.3.2回转减速机与回转马达选型314.4液压泵的选型314.5柴油机的基本要求与选型计算324.5.1 单斗液压挖掘机对柴油机的基本要求324.5.2 发动机功率的确定334.6主控制阀的选型344.7常规液压阀的选用344.8辅助元件的选用355 液压系统性能验算365.1液压系统压力损失365.1.1 沿程压力损失36
8、5.1.2 局部压力损失375.2液压系统的发热温升计算375.2.1计算液压系统的发热功率375.2.2计算液压系统的散热功率395.2.3根据散热要求计算油箱容量405.2.4 冷却器所需冷却面积的计算415.2.5 油箱的尺寸设计426 设计过程总结426.1液压系统设计参数表426.2液压系统原理图437 结论44参考文献4545小型液压挖掘机液压系统的设计1 绪论1.1 选题意义就目前全球范围来看，挖掘机无论是在技术上还是市场上都很成熟了，像欧美那些工业发达国家的挖掘机需求和供应相对稳定。但由于国民经济发展和基础设施建设的需要，以中国为代表的发展中国家和新兴经济体对挖掘机的需求正不断
9、增多。特别是自从我国改革开放以来，随着我国城镇化率的不断提高和公路铁路等基础设施建设项目的不断增多，施工建设也由以前的粗放型不断向精细型发展，而且由于我国劳动力成本的大幅上涨和施工建设对施工效率的要求越来越高，最终促使了以挖掘机等工程机械高效率的施工手段替代了高成本低效率的人工劳动。随着社会经济的快速发展，液压挖掘机在各种工程建设领域，特别是基础设施建设方面所发挥的作用越来越大，统计称在工程施工中约65%70%的土石方量是由挖掘机来完成的，液压挖掘机以其快速高效的施工特点被人们所熟知，因此被人们作称为工程机械之王。挖掘机的发展与液压技术密不可分，二者相互促进，一方面，液压技术是现代挖掘机的技术
10、基础，另一方面，挖掘机的发展又促进了液压技术的提高。挖掘机的液压系统复杂，其性能的优劣决定着挖掘工作性能的高低，可以说目前液压传动的许多先进技术都体现在挖掘机上。近年来，有关挖掘机液压系统方面的文献并不少见，但文献的内容大多针对某一专题进行研究，系统地论述现代液压挖掘机液压系统的论文却较少，因此研究挖掘机液压系统具有重要的现实意义和理论意义。1.2 小型液压挖掘机简介业界对小挖没有比较明确的定义，一般认为标准斗容量在0.25以下或者整机重在13T以下的挖掘机都是小型挖掘机。在公路养护、园林绿化、小区建设、市政工程及农田建设等土方量分散、作业空间狭窄的工况下，小型挖掘机以其体积小、机动性好等优点
11、受到广大用户的青睐。近几年来，我国的经济活动建设带动了以挖掘机为代表的工程机械行业的快速发展，小挖作为其中一个重要力量也取得了迅速的发展。小挖以其价格便宜、功能多样、机动灵活、作业效率高等优势，逐渐成为挖掘机这个子行业版块的主力军，受到大家的青睐。小型液压挖掘机价格低、质量轻、保养维修方便，具有独特优势。小型液压挖掘机体积小，机动灵活，非常适用于城镇的各种管道开挖、基础施工、公用事业以及房屋维修等作业。其紧凑的体积、特殊的设计使其能够在大型挖掘机无法施工的环境中进行作业。由于有相关的液压动力系统，小挖能够安装许多辅助作业工具。尾部旋转半径为零的设计应用，使得小型挖掘机在作业空间有限的环境下作业
12、时挖掘机操作人员无须考虑施工现场是否有障碍物阻碍挖掘机的转动，从而使操作人员能够更专心于铲斗的操作，这也防止了施工现场周围建筑物以及挖掘机自身的损坏。小型挖掘机的动臂与机身铰接的设计，使其能够在一个很大的范围内进行摆动。使得挖掘机在周围有障碍物时也能避开障碍物进行作业而无需经常移动机身。同时，这也使得挖掘机能够便于在墙壁或是围墙的旁边进行挖掘作业。小型液压挖掘机便于各个施工现场间的转移，无需大型拖车或是重型卡车来进行运输，小型的运输工具就可将其运载。不但能够方便运输，还可以大大降低机器的运输费用。小型工程机械在市政工程、交通等施工中发挥较大优势并得以迅速发展。小型挖掘机在这些工程中为节省人力、
13、物力做出了较大贡献，满足了城市各种作业要求，在城市狭窄的工作空间内能够最大限度地发挥其生产能力，逐步成为城市施工中具有代表性的施工机械。从全球范围看，小型挖掘机市场已处于成熟发展期，需求稳定并呈缓慢上升趋势，中国的小型挖掘机产业仍处于市场导入和发展的初级阶段，需求持续快速增长。小型挖掘机的发展主要依赖于城市建设的发展，由于城市的改造、建设施工较多，要求施工时间短、施工机械对周围环境影响小、安全、低污染、回转半径小、便于运输以及具有与城市景色相协调的外观。1.3 国内外小挖的现状和发展情况1.3.1国外现状和发展情况国外小型挖掘机的生产始于二十世纪70年代，1985年以后，由于技术的不断成熟，这
14、种产品得到了快速发展。目前国外小挖产品在可靠性、操作的流畅性和舒适性等方面已经非常完美，而且其驾驶室里美观的内饰及舒适的质感也可与家用轿车媲美。国外专业生产小挖的公司主要分布在美国、日本、欧洲等国家，比较有代表性的公司比如日本的久保田、小松、洋马等，美国的凯斯和山猫，德国的英孚和英国的JCB等。目前国外的小挖主要向着以一机多用的多功能化、以提高操作性能的智能化、以功率匹配控制的节能化、以有限元分析的可靠性设计、以基于微电子技术的智能监控系统设计和以符合人机工程学的驾驶室设计等方向发展。1.3.2 国内现状和发展情况 目前国内已形成1.5T至13T全系列规格型号的小型挖掘机 ，在国内占据了大部分
15、市场份额，而且出口量在逐年攀升，其中国内生产小挖比较著名企业的是玉柴和山河智能。现阶段国内小挖的技术水平相比于国外来说还有很大差距，主要体现在整机的功率匹配、操作的稳定性和精确性、产品质量的可靠性以及人性化设计等方面。现阶段处于仿制后自主提高阶段，生产的大部分是标准型小挖，缺乏自主创新开发能力，特别是在核心液压元件和动力方面受制于人，大部分配件都需要进口。而且很多技术都来自于较成熟的大中型液压挖掘机，在动力匹配和技术创新方面有待进一步突破，特别是国产液压元件要替代进口液压元件还得不断努力。1.4 挖掘机发展趋势国际上挖掘机的生产向大型化、微型化、多功能化、专用化和自动化的方向发展。1)开发多品种、多功能、高质量及高效率的挖掘机。为满足市政建设和农田建设的需要，国外发展了斗容量在0.25 m3以下的微型挖掘机，最小的斗容量仅0.01 m3。另外，数量最多的中、小型挖掘机趋向于一机多能，配备了多种工作装置除正铲、反铲外，还配备了起重、抓斗、平坡斗、装载斗、耙齿、破碎锥、麻花钻、电磁吸盘、振捣器、推土板、冲击铲、集装叉、高空作业架、铰盘及拉铲等，以满足各种施工的需要。与此同时，发展专门用途的特种挖掘机，如低比压、低噪声、水下专用和水陆两用
