第3章 液压系统的设计.doc

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1、第3章液压系统的设计§3.1确定油缸所受的作用力§3.1.1铲斗油缸作用力的确定反铲装置在作业过程中，当以转斗挖掘为主时，其最大挖掘力为铲斗缸设计的依据。初步设计时按额定斗容及工作条件（土壤级别），参考有关资料可初选斗齿最大挖掘力（最大挖掘力有任务书要求为），并按反铲最重要的工作位置——最大挖掘深度时能保证具有最大挖掘力来分析确定铲斗油缸的工作力，如图所示。为简单起见，可以忽略斗和土的质量，并且忽略了各构件质量及连杆机构效率影响因素，此时铲斗油缸作用力为（3-1）式中—铲斗油缸作用力对摇臂与斗杆铰点的力臂（此位置为摇臂长度），m；—对铲斗与斗杆铰点C的力臂，m。已知

2、而这时斗杆及动臂油缸均处于闭锁状态，斗杆油缸闭锁力应满足（3-2）式中—斗杆闭锁力对斗杆与动臂铰点的力臂，m；—对斗杆与动臂铰点B的力臂，m；—对斗杆与动臂铰点B的力臂，m；图3-1铲斗缸受力分析图——挖掘阻力的法向分力，取已知动臂油缸闭锁力应满足（3-3）式中——动臂油缸闭锁力对铰点A的力臂，m；——对动臂下铰点A的力臂，m；——对铰点A的力臂，m。已知又动臂缸两个油缸同时作用，则每个缸闭§3.1.2斗杆油缸作用力的确定当挖掘机以斗杆挖掘时，其最大挖掘力则有斗杆油缸来保证。斗杆油缸最大作用力位置为动臂下放到最低位置，斗杆缸作用力对斗杆与动臂铰点有最大力臂，即对斗杆产

3、生最大作用力矩，并使斗齿尖和铰点B、C在一条直线上，如图所示。与前面推导铲斗油缸作用力一样，忽略各构件及斗中土壤质量和连杆机构效率影响因素，此时斗杆油缸作用力为而铲斗油缸及动臂油缸处于闭锁状态，所以铲斗油缸闭锁力应满足动臂缸闭锁力应满足动臂缸有两个，则每个缸闭锁力图3-2斗杆缸受力分析图§3.1.3动臂油缸作用力的确定动臂油缸的作用力，即最大提升力，以能提升铲斗内装满土壤的工作装置至最大卸载距离位置进行卸载来确定，其计算简图如图所示，此时动臂油缸作用力为（3-4）式中：图3-3动臂油缸受力分析图——铲斗及其装载土壤的的重力，N；——斗杆所受重力，N；——动臂所受重力，

4、N；——铲斗质心到动臂下铰点A的水平距离，m；——斗杆质心到动臂下铰点A的水平距离，m；——动臂质心到动臂下铰点A的水平距离，m。每个缸的闭锁力§3.2各油缸尺寸的确定§3.2.1铲斗油缸尺寸的计算⑴铲斗缸工作压力的确定液压缸工作压力主要根据液压设备的类型来确定，对不同用途的液压设备，由于工作条件不同，通常采用的压力范围也不同。设计时可用类比法来确定。设备类型精加工机床组合机床拉　床农业机械、小型工程机械、工程机械辅助机构液压机、重型机械、大中型挖掘机、起重运输机械工作压力P/Mpa0.8-23-55-101-1616-32表3-1各类机械常用的系统工作压力初选系统工

5、作压力为25MPa⑵缸径D和油塞杆直径d的确定挖掘机液压缸均为单活塞杆液压缸，其原理图如下所示图3-4液压缸原理图工作压力d/D表3-2按工作压力选取d/D由缸受力平衡知式中——液压缸工作压力，初算时可取系统工作压力；——液压缸回油腔背压，有表2所示，取；——活塞杆直径与液压缸内径之比，按表3取d/D=0.7;——工作循环中最大的外负载，此处——液压缸机械效率，一般取将上式代入缸受力平衡方程式得（3-5）圆整取则圆整取⑶缸壁厚和外径的计算如按薄壁缸进行计算则（3-6）式中——试验压力，一般取最大工作压力的倍；——缸筒材料许用应力，无缝钢管；式中取此时不满足薄壁缸条件故

6、应按中等壁厚计算公式计算此时（3-7）——强度系数，对无缝钢管；——用来圆整壁厚。则取则缸外径有挖掘机实际运动轨迹和外型尺寸知铲斗缸工作行程为§3.2.2斗杆油缸尺寸的计算⑴由铲斗缸计算步骤知斗杆缸受力平衡圆整取则缸油塞杆直径圆整取⑵缸壁厚和外径的计算由上面计算知按中等壁厚计算圆整取则外径⑶由挖掘机实际运动轨迹和外型尺寸可得出斗杆缸工作行程§3.2.3动臂缸的尺寸计算⑴由上面计算知动臂缸受力平衡公式圆整取则缸油塞杆直径圆整取⑵缸壁厚和外径的计算由上面计算知按中等壁厚计算圆整取则外经⑶根据挖掘机实际运动轨迹和外型尺寸可得出动臂缸工作行程§3.3液压系统图的拟定本次设计的

7、挖掘机液压系统原理图如图所示，该系统为高压定量双泵开式系统，液压泵1、2输出的压力油分别进入两组由三个手动换向阀组成的多路换向阀A、B。进入多路换向阀A的压力油，驱动回转马达、铲斗缸，同时经中央回转接头驱动左行走马达；进入多路阀B的压力油，驱动动臂缸和斗杆缸，并经中央回转接头驱动右行走马达。从多路阀A、B流出的压力油都要经过限速阀进入总回油管，再经背压阀、冷却器、滤油器流回油箱。当单个换向阀处于中间位置时，构成卸载回路。图3-5挖掘机液压系统原理图§3.4液压元件的选择序号元件名称规格型号数量1滤油器ABZR-S0140-10-1X/M-A22冷却器