毕业设计（论文）挖掘机设计.doc

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1、第一章 概述1.1挖掘机的功能及作业程序 液压挖掘机是工程机械中主要的机械，它广泛应用于工程建筑、施工筑路、水利工程、国防工事等土石方施工以及矿山采掘作业。按传动形式可分为机械式和液压式两类挖掘机。目前中小型挖掘机几乎都采用了液压传动。液压挖掘机较之机械式挖掘机具有体积小、重量轻、操作灵活方便、挖掘力大、易于实现过载保护等特点，小型挖掘机由于其小巧、灵活、多功能和高效率等特点，极受用户的欢迎。主要用于小型土石方工程、市政工程、路面修复、混凝土破碎、埋设电缆、自来水管道的铺设、园林栽培及河道河沟清淤工程。小型挖掘机具有中型挖掘机的多项功能，又具有运输、能耗、灵活性、适应等方面的优势，非常适用于空

2、间狭小的施工场地作业，而且价格低、质量轻、保养维修方便等优点采用很功率变量泵还可以充分的利用发动机功率。近年发展起来的负载传感控制技术在挖掘机液压系统中的应用，使机器在满足控制机各种功能的前提下，更加节省功率、提高效率，有更佳的经济效性、可靠性和先进性。 单斗液压挖掘机工作过程由动臂升降、斗杆收放、铲斗转动、平台回转、整机行走等动作组成。为了提高作业效率，在一个循环中可以组成符合动作。1.挖掘作业，铲斗和斗杆符合进行工作；2.回转作业，动臂提升同时平台回转；3.卸料作业，斗杆干和铲斗工作同时大臂可调整位置高度；4.返回，平台回转、动臂和斗杆配合回到挖掘开始位置，进入下一个挖掘循环，在挖掘过程中

3、应避免平台回转；图1-1所示位单斗轮式挖掘机的示意图，而作业程序见表1-1。 图1-1 单斗轮式挖掘机示意图1-铲斗 2-铲斗缸 3-斗缸 4-斗杆缸 5-动臂 6-动臂缸 7-回转机械 8-行走机构表1-1 单斗挖掘机作业程序1.2近年来挖掘机的发展状况1.2.1 国内外市场形势 国外主要挖掘机制造商几乎全部进入中国，而外资进入中国挖掘机行业，并经过十几年发展后，国企改制、中外合资等新兴一批合资国企、民营、股份、个体企业风起云涌地进入中国挖掘机市场，说明挖掘机行业发展前景远大，经济效益可观。与此同时，小型和微型挖掘机生产企业（包括外资企业）也在不断增多。小型挖掘机主要由结构件总成、覆盖件总成

4、、行走装置、回转装置、液压系统、动力系统、电器系统和空调装置等8大部分构成,其中最为关键核心的是液压系统和动力系统。小型挖掘机的工作性能和作业可靠性主要取决于液压和动力这两大系统的设计和品质，其他零部件的技术相对较低。目前小型挖掘机零部件国产化率达到70%，占采购成本的50%。 各大挖掘机制造商背后都有世界知名的零部件商作技术支撑，零部件技术的进步带动整机性能和可靠性的提高。小型挖掘机的液压系统中泵、阀、马达等关键技术、工艺和知识产权基本掌握在日本、德国等少数国家的厂商手中，采购成本约占据了整机成本的40%。与挖掘机相配套的小型发动机技术也掌握在日本、美国、德国等发达国家手中。目前，我国挖掘机

5、的关键部件必须依赖进口，通过国际化采购提高了整机性能和可靠性。随着国内小挖市场的持续升温，国产小挖关键配套件缺失的矛盾进一步升级，无奈选择进口国外关键零部件的小挖生产企业，同时面临采购“瓶颈”。据了解，多数小挖企业目前都面临供不应求的局面，市场持续升温让生产企业们不断调整生产计划，但关键零部件的缺失，令这些企业不得以而为之。众所周知，制约我国工程机械品质提升的一个重要因素，就是基础配套件的落后以及上游供应链的薄弱。迫于竞争的加剧，挖掘机制造企业对配套件质量的要求越来越高，国产小挖企业几乎都选择进口外国的关键零部件。 不仅如此，国产小挖企业选择国外进口关键零部件还面临着种种困境。据了解，从国外进

6、口零部件，不仅供货期不能保证，导致企业无法进一步提高产量；同时，从国外采购的全套液压系统，占到了整机成本的30%，而且价格没有商量的余地；加上售前、售后服务不到位等因素，大大制约了国产小挖的快速发展。1.2.2 近年来新技术在挖掘机中的应用近年来高新技术的采用，挖掘机的新特点呈现出来。在主机中装有电子控制系统后，能自动检测发动机和液压系统的的全部功能，避免事故发生，安全可靠；液压负载传感系统的采用，可以控制一个或多个执行元件工作，微调性能非常好；液压系统优化后，采用两台变量泵，使执行元件具有高度的独立作业又可使挖掘机进行平稳的复合操作，缩短了工作循环周期；计算机控制的发动机-泵（E-P）系统中

7、使用功率模式选择器、发动机转速传感系统和自动怠速系统，可根据施工现场情况提供最佳的作业模式。 目前采用电子控制负荷传感系统的最新型的液压挖掘机，将液压系统、电子系统和其他机械系统合并成一个集成组件，即机电一体化系统。由于具有先进的智能技术，司机在操纵挖掘机时，可根据作业工况选择合适的功能模式，便可自动进行合适的挖掘作业，并具有极高的工作可靠性，大大提高生产率，减轻了操作人员的劳动强度。1.2 WLY10液压挖掘机的特点根据前面对国内外挖掘机市场及其其发展方向的分析，就可以准确的对WLY10挖掘机做准确的定位。以满足市场的需求。WLY10液压挖掘机选用进口挖掘机专用桥、分动箱。液压系统主泵、主阀

8、、回转机构采用日本东芝进口件。可靠性高，操作舒适，维修方便，使用范围广。该机主要用于城市建设，农田水利建设，小城镇建设，道路施工，管道、管线、光缆铺设等中小型土石方工程。配多种属具，可实现多种功能，拓宽使用范围：该机采用了多项先进技术，整体技术水平国内领先。这种轮式挖掘机采用四轮驱动，环保标准达到非道路2级。产品采用先导操纵负载传感液压系统，动作协调有效，操作轻松简便，可有效降低驾驶员的劳动强度，提高生产效率。另外，东方红WLYl0型轮式液压挖掘机还采用了两挡机械变速和变量泵、变量马达相结合的变速方式，能够满足挖掘机对低速大驱动力和高速行驶的要求。1.3 WLY10液压挖掘机的主要参数（见表1

9、-2）表1-2 WLY10的主要参数型号东方红WLY10型式轮式反铲液压挖掘机外形尺寸(长宽高) mm692024102965整机质量kg10000标准斗容m30.4发动机型号康明斯B4.5T发动机额定功率kW74发动机额定转速 rpm2200液压系统负载传感变量系统液压系统压力MPa28液压系统闭锁压力MPa30液压系统流量L/min120伺服系统压力MPa3.5伺服系统流量L/min18转向/制动系统压力MPa6转向、制动系统流量L/min23行走速度km/h（低速）8行走速度km/h（高速）28平台回转速度r/min12.4爬坡能力30最小地隙 mm263.5轴距mm2480轮距mm19

10、40最大挖掘力kN54.5本文主要是根据这些参数设计WLY10的液压挖掘机的液压系统。第二章 液压系统的分析2.1设计思想 任何一个工程机械的设计都必须以市场位为导向，这样设计出来的产品才可能为企业创造出预期的可观效益。而我国的挖掘机市场是巨大的。近十年来几乎平均每年以30%速度递增，从1995年2503台到2004年48921台，净增19.54倍。2004年全国进口液压挖掘机18670台、出口液压挖掘机2749台，2005年国产挖掘机28812台，同比增长4.3%，进口挖掘机18017台，同比减少3.5%，出口挖掘机3839台，同比增长36.43%（其中6吨及以下小挖出口1345台，同比增长

11、77.9%）。中国成为名副其实的世界最大的市场之一。虽然市场巨大，但控制权掌握在在外国的手上，欧、美、日、韩为代表的外资企业的几大品牌，其产量约占78%的市场份额，处于较高的质量水平。但是其价格相对国内产品来讲来说比较高，鉴于上述情况，本文的任务就是设计出先进的液压系统，以突破外国产品独霸天下的局面。2.2 WLY10液压挖掘机液压系统的设计要求一.整机结构布置与液压管路布置应合理可行，外形美观，操作方便舒适，设计时应考虑制造工艺，拆装维修等；二. 底盘部分按标准轮挖底盘设计，带推土铲或支腿，车架采用整体箱型变截面设计，结构简单，安全可靠。行走、制动、变速、换挡全部采用液压控制。轮胎选用工程机

12、械轮胎。三.液压系统的主泵、主阀、回转减速机选用外国产品，以保证产品质量。行走驱动采用变量马达，可根据行驶阻力大小自动改变排量，使挖掘机自动改变速度；四.挖掘机制动系统采用全动力液压制动系统，并且使之具有一定的先进性，工作可靠。五.伺服系统采用先导阀控制，操纵轻便，控制准确；六. 工作装置动臂采用双油缸支撑，动臂油缸小腔缓冲，斗杆油缸双腔缓冲；2.3 液压系统的分析2.3.1 挖掘机液压系统简介液压挖掘机的液压系统都是由一些基本回路和辅助回路组成，它们包括限压回路、卸荷回路、缓冲回路、节流调速和节流限速回路、行走限速回路、支腿顺序回路、支腿锁止回路和先导阀操纵回路等，由它们构成具有各种功能的液

13、压系统。液压挖掘机液压系统大致上有定量系统、变量系统和定量、变量复合系统等三种类型。定量系统：在液压挖掘机采用的定量系统中，其流量不变，即流量不随外载荷而变化，通常依靠节流来调节速度。根据定量系统中油泵和回路的数量及组合形式，分为单泵单回路定量系统、双泵单回路定量系统、双泵双回路定量系统及多泵多回路定量系统等。变量系统：在液压挖掘机采用的变量系统中，是通过容积变量来实现无级调速的，其调速方式有三种：变量泵定量马达调速、定量泵变量马达调速和变量泵变量马达调速。单斗液压挖掘机的变量系统多采用双泵双回路。根据两个回路的变量有无关连，分为功率变量系统和全功率变量系统两种。其中的分功率变量系统的每个油泵

14、各有一个功率调节机构，油泵的流量变化只受自身所在回路压力变化的影响，与另一回路的压力变化无关，即两个回路的油泵各自独立地进行恒功率调节变量，两个油泵各自拥有一半发动机输出功率；全功率变量系统中的两个油泵由一个总功率调节机构进行平衡调节，使两个油泵的摆角始终相同。同步变量、流量相等。决定流量变化的是系统的总压力，两个油泵的功率在变量范围内是不相同的。其调节机构有机械联动式和液压联动式两种形式。2.3.2 WLY10挖掘机液压系统的拟定 WLY10的挖掘机液压系统采用双泵双回路总功率调节变量系统，并采用了负载传感控制系统，使用两挡机械变速和变量泵、变量马达相结合的变速方式进行变速，工作装置动臂采用

15、双油缸支撑，动臂油缸小腔缓冲，斗杆油缸双腔缓冲。根据这些对液压系统的要求，现拟定其液压原理图如图2-1所示，其负载感应系统框图如图2-2所示：图2-1 WLY10液压挖掘机液压原理图1-油箱 2-滤油器 3-旋转阀门 4-柱塞泵 5-多路阀 6-回转装置 7-斗杆油缸 8-动臂油箱 9-中央回转接头 10-行走马达 11-铲斗油缸 12-推土油缸 13-手柄式先导阀 14-手柄先导阀 15-脚踏式先导阀 16-手柄式先导阀 17-蓄能器 18-湿式电磁阀 19-单向阀 20-散热器 21-单向阀 22-板式滤油器 23-溢流阀 24-主油路滤清器 25-左旋挂缸 26-右悬挂缸 双联泵采用斜轴

16、式柱塞变量泵，通过感应器来控制两泵的输出功率，左泵输出的压力油通过多路阀，除了向回转装置、斗杆油缸、动臂油缸、铲斗油缸供油外，还向行走马达供油。右油泵输出的压力油一路与蓄能器相连，作为应急能源，使发动机不工作或出现故障时仍能操纵工作机构，另一路的压力油通过先导阀进入换向阀的远程操控口，来控制换向阀的换位；在每个液压缸和相应的换向阀之间都装有安全阀和单向阀，以避免换向运动部件停动时产生的剧烈冲击。手动减压阀式先导阀的操纵油路，扳动手柄，压力油经手柄式先导阀进入多路阀的远控口，从而控制多路阀的移动，从而来控制油路的闭合。这种操纵系统操纵简单、动作准确。负载感应系统框图：图2-2 负载感应系统框图

17、两台主泵的变量控制部分由伺服阀、单泵超压截断阀CO、空载闭合阀NC(反向控制阀)、总功率变量控制阀TVC(扭变控制阀)等四部分。进入伺服阀的信号压力p决定主阀的排量大小，当p等于先导阀控制压力时，此时信号压力最大，伺服阀位于右位（左位），此时主泵排量最大。当压力减小时主泵摆角减小，排量减小。截断阀CO、闭合阀NC、总功率控制阀TVC控制p的大小。 当伺服阀位于中位时，主泵排出的油经喷嘴传感器使闭合阀NC换向，信号压力被切断，主泵的排量为零。采用负载传感系统的好处：一. 泵仅向系统供给需要的流量，损失最小化，无溢流损失，便于节能。二. 当流量和功率饱和时，各执行元件的动作都都同步按比例缩小。三.

18、 充分利用发动机功率，并使发起动机不至于过载。四. 提高作业效率。 第三章 液压系统的计算3.1液压缸的计算液压缸是液压挖掘机中的执行元件，它的功能就是把液体压力能转化为往复运动的机械能或者摆动的机械能。在液压挖掘机中使用的的是双作用单杆活塞缸，其结构上基本可以分为缸筒和活塞杆组件、密封装置、缓冲装置和排气装置五个部分。本文液压缸的设计思路就是参照类似的挖掘机液压缸，然后对其进行校核。3.1.1液压缸的基本参数 参照WY10履带液压挖掘机的液压缸型号，其基本参数如表3-1所示表 3-13.1.2 液压缸工作能力的计算根据负荷和工作装置油缸铰点布置，以及液压系统的分析计算确定本机油缸所需的推力和

19、支力。 计算公式： 油缸大腔面积： F=pD/4 (cm)油缸小腔面积： F= p(D-d)/4 (cm) 额定大腔推力： P=Fp (N)额定小腔推力: P=Fp (N)最大大腔支承力: P=F p (N)最大小腔支承力: P=F p1 (N)计算结果如图所示（表3-2）：表 3-23.1.2 液压缸的运动计算1、活塞运动速度V=Q/S1 (m/s) V=Q/S2 (m/s)2、全程时间t=h/ V (S) t=h/ V (S)计算结果如表3-3所示：表3-3油缸名称油泵流量油缸运动速度(m/s)全程时间 (S)Q（L/min）大腔进油V小腔进油V大腔进油t小腔进油t动臂缸1200.3350

20、.5762.841.64斗杆缸1200.2680.5043.772.0铲斗缸1200.300.4772.671.673.1.3 强度及稳定性校核缸筒壁厚的校核(1)当时，按薄壁孔强度校核。 （3-1）(2)当，按第二强度理论校核。 （3-2）式中：缸筒试验压力（缸的额定压力时，；缸的额定压力时，）； 缸筒材料的许用拉应力； 缸筒内径； 缸筒壁厚；活塞杆强度校核：活塞杆的强度一般情况下时足够的，主要是校核其稳定性。活塞杆的稳定性校核：活塞杆受轴向压缩负载时，它所承受得力不能超过使它保持稳工作所允许的临界负载，以免发生纵向弯曲，破坏液压缸的正常工作。的值与活塞杆的材料性质、截面形状、直径和长度以及

21、液压缸的安装方式等因素有关。活塞杆的稳定性可按下式校核。 （3-3）式中：安全系数，一般取2-4。本文取3 当活塞杆的细长比时，有 （3-4） 当活塞杆的细长比时，且取20-120，则 （3-5） 式中：安装长度；活塞杆横截面最小回转半径，；柔性系数，本文中取85；支撑方式或安装方式决定的末端系数，本文取1；活塞杆材料的弹性模量；其材料为合金钢，为；活塞杆横截面惯性矩；活塞杆横截面积；材料强度决定的实验数值；本文取；系数，本文取1/5000；1）动臂缸校核：壁厚校核：其壁厚为12mm, 缸筒内径为85mm。材料为铸钢钢管ZG230-450，其为450Mpa。由于所以按式（3-1）进行校核。缸的

22、额定压力,所以=37.5，带入数据得其最小壁厚为：12mm所以动臂缸壁厚满足强度要求。活塞杆稳定性校核：由活塞杆的形状以及尺寸，可算得 于是 其细长比 而 因此用式（3-5）进行校核：将其数值带入（3-3）中得：其最大支撑力符合要求，所以活塞杆符合稳定性要求。2）斗杆缸的校核： 缸壁厚校核：其壁厚为14.5mm, 缸筒内径为95mm。材料为铸钢钢管ZG230-450，其为450Mpa。由于所以按式（3-1）进行校核。缸的额定压力,所以=37.5，带入数据得其最小壁厚为：14.5mm所以动臂缸壁厚满足强度要求。活塞杆稳定性校核：由活塞杆的形状以及尺寸，可算得 于是 其细长比 而 因此用式3-5进

23、行校核：将其数值带入（3-3）中得：其最大支撑力符合要求，所以活塞杆符合稳定性要求。3）铲斗缸的校核： 缸壁厚校核：其壁厚为12mm, 缸筒内径为90mm。材料为铸钢钢管ZG230-450，其为450Mpa。由于所以按式3-1进行校核。缸的额定压力,所以=37.5，带入数据得其最小壁厚为：14.5mm所以动臂缸壁厚满足强度要求。活塞杆稳定性校核：由活塞杆的形状以及尺寸，可算得 于是 其细长比 而 因此用式3-5进行校核：将其数值带入（3-3）中得：大于其最大支撑力，符合要求，所以活塞杆符合稳定性要求。到此，对液压缸进行了全面的校核，都符合强度以及稳定性的要求，可以使用。3.2 主泵的选用及其计

24、算3.2.1 主泵类型的选择在液压传动系统中，液压泵就是为整个液压系统提供能量的，它将驱动电机的机械能转换为油液的压力能，以满足执行机构驱动外负载的需要。本系统采用双联泵的结构。轴向柱塞泵由于径向尺寸小转动惯量小所以转速高，流量大，压力高，变量方便，效率也较高；在各类液压系统中应用非常广泛，又由于本液压系统是恒功率变量系统，因此预选用恒功率变量轴向柱塞泵作为主泵。3.2.2 确定泵的额定压力和流量 1）泵的工作压力泵的工作压力应根据液压缸的最高压力来确定，即式中 执行元件的最高工作压力，本文取34； 进油路和回油路的总压力损失（），对于节流调速和较简单的油路可取（0.2-0.5）；对于进油路设

25、有调速阀和较复杂的系统，可取（0.5-1.5）。本处取1。代入数据： 根据产品样本查出，选用额定压力为35的液压泵。 2）泵的输出流量 泵的流量应满足执行元件的最高速度要求，所以泵的输出流量应根据系统所需要的最大流量和泄漏量来确定，即式中 系统的系统的泄露系数，一般取1.1-1.3（管路长取大值，管路短取小值）。本文取1.2. 执行元件实际需要的最大流量（L/min）。本文取斗杆油缸的流量100 L/min。代入数据： 那么一个泵的额定输出流量为60 L/min。根据产品样本，选用泵的额定流量为60 L/min的产品。3.2.3 确定驱动功率 由于液压泵存在着容积损失和机械损失，为满足液压泵向

26、系统输出的所需要的压力和流量，液压泵的输入功率必须大于它的输出功率。泵所需要的的驱动功率为： 式中 泵的额定工作压力，本文取30 ； 泵的额定流量，此处为 60 L/min； 泵的总效率，查表得0.95。代入数据： .3.3回转机构的计算1选用NACHI PCL-120-18B-1S2-8443A 回转马达等价排量： =391cm3/r出轴小齿轮： m=6 Z2=82. 选用回转支承(单排球式) 滚道直径: 634 球直径: 22 内圈齿数: Z1=833. 转向系统的最大工作压力P=10Mpa 由第一泵供油 4. 参数计算:1）马达转数: 代入数值算得 2） 平台转数: 3）泵提供功率 .

27、4) 回转机构速比式中 回转马达减速器速比为17.7；回转机构速比 i2=83/8=10.4； 5) 转台启动力矩：式中 ；1减速器机械效率为0.95；2回转支承机械效率为0.95；带入式中： 6） 校核附着力矩履带式液压挖掘机与地面的附着力矩： 式中: 附着系数 取0.5； G整机质量 取10；代入数值： 取转台制台力矩的允许值：令 式中 C经验系数，取1.36代入数值： 由于 故可以制动。第四章 油箱的设计及计算4.1 油箱的设计 油箱在液压系统中除了储油外，还启着散热、分离油液中的气泡、沉淀杂质等作用。油箱中安装有许多辅件，如冷却器、加热器、空气过滤器及液位计等。 图4-1就是油箱的简图

28、图4-1 1液位计 2吸油管 3空气过滤器 4回油管 5侧板 6人孔盖 7放油塞 8地脚 9隔板 10底板 11吸油过滤器 12盖板 液压泵通过2将油箱中的油液吸到泵中；3保证大气中的尘埃，杂质不进入油箱，并且有通气孔与大气连接，从而保证液压泵能正常吸油；液压系统中的油液通过4流回油箱；10可阻挡沉淀杂质进入吸油管；11阻挡气泡进入吸油管；12用于固定液压泵等装置，并防止外界环境中的赃物进入油箱。油箱设计的要求： 1）油箱应具有足够的容量，液压系统工作时，油面应保持一定的高度以防液压泵吸空。但为了防止系统中油液全部流回油箱时溢出油箱，油面不能太高，一般不应超过油箱高度的80%。 2）吸油管与回

29、油管之间的距离应尽量远，以增加油液的循环距离，并使它有充分的时间沉淀，排出气泡，同时也有利于油液的冷却。 3）吸油管必须插在油液中，并在它的底端安装过滤器，以使液压泵吸入情节的油液。吸油管与回油管端部应制成45度，距箱底应大于两倍管径，距箱壁应大于三倍管距。4）为使漏到盖板上的油液不至于流到地面上，油箱侧壁应高于盖板（10-15）mm。 5）为了排净存油和清洗油箱，油箱底板应有适当斜度；放油阀也应安装在箱底的最低处。6）油箱底应设底脚，底脚高度一般为（150-200）mm，以利通风散热和排出箱内油液。 7）为了防止油液被污染，注油孔上要加装滤网；通气孔上必须装空气过滤器。 8）油箱内壁应涂耐油

30、防锈涂料，以免生锈。4.2 油箱容量的计算 确定油箱容量的方法有两种：一种时估算法，另一种是近似计算法。估算法一般应用于不要求准确计算的液压系统的油箱容量，本文就是采用估算法来计算油箱所需的油量。 油箱所需要的容量：式中 油箱的有效容积； 系数；对于高压系统一般取，本文取8； 液压泵的额定流量（L/min）。本文取120 L/min。代入数据： 因此根据油箱容量JB/T79381999标准，选用1000L作为油箱的公称容量。4.3 系统发热量的计算 在液压系统中，凡是系统中的损失都变成热量散发出来。每一个周期中，每一个工况其效率不同，因此损失也就不同。一个周期的发热功率计算公式为 （4-1）式

31、中 一个周期的平均发热功率（W）； 一个周期的时间（s），取为4.5s； 第个工况的输入功率（W）； 第个工况的输入效率； 第个工况的持续时间（s）。 由表1-1可知，在液压挖掘机的一个工作周期中，大致可以分为三个阶段：第一阶段回转装置的回转以及在三个液压缸的复合动作下提升铲斗以斗杆缸收缩为主；第二阶段在三个液压缸的作用下，主要是铲斗和动臂液压缸推出为主，铲斗挖掘物料，并提升。第三阶段在回转装置作用下，转到预定位置，在铲斗和斗杆的作用下进行卸载主要以液压缸的收缩为主。第一阶段的发热量计算：1） 回转装置发热量的计算： 回转装置的输入功率为； 回转液压缸的效率为为0.94； 此阶段回转马达的持续

32、时间为2.1s；代入数值得： 2） 铲斗以及斗杆缸收缩的发热量的计算： 液压缸的输入功率为72； 液压缸的工作效率为0.9； 液压缸的收缩时间为1.8s；代入数据得 则第一阶段的发热量为： 第二阶段的发热量的计算 铲斗和动臂液压缸推出的发热量： 液压缸的输入功率为72； 液压缸的工作效率为0.9； 液压缸的平均运动时间为2.5s；带入数值得： 第三阶段的发热量的计算1） 回转装置的发热量 回转装置的输入功率为； 回转液压缸的效率为为0.94； 此阶段回转马达的持续时间为2.5s；代入数值得： 2）铲斗及斗杆收缩的发热量的计算： 液压缸的输入功率为72； 液压缸的工作效率为0.9； 液压缸的平均

33、运动时间为2s；代入数据得： 第三阶段的发热量为： 在一个周期内的总的发热量为： 带入式4-1得系统的发热功率为： 4.3 散热量的计算 假定只考虑油箱散热，不考虑其他部分散热时，那么系统的发热功率全部由油箱来散热，这时油箱的散热面积由下式计算： 式中 油箱的散热面积（）； 油箱需要散热的热功率（）； 油温（一般以考虑）与周围环境的温差（），本文取35；散热系数。与油箱周围通风条件的好坏而不同，通风条件很差时=8-9；良好时=15-17.5；风扇强行冷却时=20-23；强迫水冷时=110-175；本文使用强迫水冷，所以取=120；代入数值得： 在使用强迫水冷时，油箱内的散热面积应为。根据油箱的

34、容量，我们可以知道油箱可以拥有足够的散热面积。（油箱的容积为1）。当然系统还有其他的散热装置，油箱的散热面积就小于这里计算的数值；也可以不用强迫水冷的方法，比如使用风扇进行散热。这里就不多讨论了。第四章 管道的设计与计算4.1 管道的设计 所谓液压系统中的管道是指，液压系统中传递工作液体的管子。4.1.1管路设计的要求：1.管子有足够的强度和韧性，以保证在规定的压力和温度下传递适当的流体而不至于破裂，同时要求管子要能耐腐蚀，以防油液污染变质。 2.管子尺寸的选取要适当。在一定的流速下若管子的内径偏小，则流速较高，压力降和摩擦损失较大，效率低。管子内径大，流速低，压力降小，效率高，但材料和成本等

35、方面会造成浪费，因此对管子内径的选择得进行必要的计算。 3.对于吸油管，阻力要小，尽量通畅，密封要好，防止液压泵吸空或产生空穴现象。 4.回油管的尺寸必须大些，防止排油背压大。液压元件本身的泄油管一般与回油管分开，单独通回油箱，以免产生背压和虹吸。 5.管子尽量短，弯曲角尽量小，接头很配件尽量小。 6.为减小压力损失和泄漏，高压油管和超高压油管应靠近工作机构；管道各处应避免断面的局部扩大和缩小，避免急剧弯曲。 7.管道的最高处应设有放气装置，用以放掉系统中的空气。 8.与法兰和联结处的管子必须是直的，以保证联结牢固可靠。此直线段的长度一般可取管子直径的2-3倍。4.1.2油管的选择： 在实际中

36、，有关可分为三大类：金属管、橡胶软管、尼龙塑料管。橡胶软管和尼龙软管一般都用在低压的液压系统中，本液压系统的最高工作压力为34Mpa，属于高压系统；金属管中的钢管能承受高压，耐油，抗腐蚀和刚性都比较好，价格便宜，多用于高压、大功率、装配空间不受限制的情况下。高压系统用无缝钢管；低压系统用焊接钢管。因此本液压系统中的高压油路就采用无缝钢管作为油管。4.2 管道的计算对管道的计算主要是计算管子的内径和管子的壁厚，以保证能满足液压系统的流速和压力的要求。 1）计算管子内径 其公式为：式中 管子的内径（mm）； 管内流过的最大流量（）； 允许流速（）。 推荐允许流速可按表4-2选取。表4-2 常用管路

37、的允许流速 值得注意的是，在选管子内径是，应当满足压油管、吸油管和回油管的适当要求。 2）计算管子壁厚 其运算公式为：式中 管内工作压力Mpa； 油管内径（mm）； 油管材料许用应力（Mpa）。， 为材料的抗拉强度，对于钢管，=500 Mpa。为安全系数。对于钢管，7Mpa时，取=8；17.5Mpa时，取=4。应当指出，油管的内外径都是标准规格，因此计算出的内径和壁厚应查阅有关手册，按标准选取。4.2.1 吸油管尺寸的计算吸油管内径的计算： 吸油管内流过的最大流量取为0.002； 允许流速，参照表4-1可选用1.8.代入数据得： 通过查表，其标准值可选32mm。吸油管壁厚的计算： 吸油管的工作

38、压力，取30Mpa； 管子的内径，取50mm； 吸油管的需用压力，对于钢管来说；代入数据得： 通过查表，可选其标准值5mm。 综合计算所得的吸油管的内径和壁厚，通过查表可选用公称通径为32mm，钢管外径为42mm的钢管。4.2.2 回油管尺寸的计算回油管内径的计算： 回油管内流过的最大流量取为0.002； 允许流速，参照表4-1可选用2.5.代入数据得： 通过查表，其标准值可选20mm。吸油管壁厚的计算： 回油管的工作压力，取30Mpa； 回油管的内径，取20mm； 吸油管的需用压力，还取。代入数据得： 通过查表，可选其标准值3.5mm。综合计算所得的回油管的内径和壁厚，通过查表可选用公称通径

39、为32mm，钢管外径为42mm的钢管。至此，WLY10的液压系统设计以全部完成。 第五章 结论WLYl0型轮式液压挖掘机采用了多项先进技术，这种轮式挖掘机采用四轮驱动，环保标准达到非道路2级。产品采用先导操纵负载传感液压系统，动作协调有效，操作轻松简便，可有效降低驾驶员的劳动强度，提高生产效率。另外， WLYl0型轮式液压挖掘机还采用了两挡机械变速和变量泵、变量马达相结合的变速方式，能够满足挖掘机对低速大驱动力和高速行驶的要求。该机选用进口挖掘机专用桥、分动箱。液压系统主泵、主阀、回转机构采用日本东芝进口件。可靠性高，操作舒适，维修方便，使用范围广。可以用于城市建设，农田水利建设，小城镇建设，道路施工，管道、管线、光缆铺设等中小型土石方工程。配多种属具，可实现多种功能，拓宽使用范围。谢辞 这次的设计题目是液压，有点傻眼了，这四年来学的都是机械，虽然开过液压课，是考查课，没怎么用心过，那跟没学过也差不多。老师似乎也看出我的这些想法了，就鼓励我：液压时很有用的，机、电、液往往时联系在一起的，搞机械的不懂液压是不专业的，液压也挺好学，挺有意思的。听了杨老师的这些话，心里有点不那么谎了。 杨老师并没有让我们一开始就搞设计，鉴于我们对液压知识贫乏这种状况，她让我们先看一周的液压书，把以前没学好的知识