swe50h型液压挖掘机液压系统设计毕业设计论文(编辑修改稿)

swe50h型液压挖掘机液压系统设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

图 地面的切削和压整 单独采用斗杆挖掘时，为了提高掘削速度，一般采用双泵合流，个别也有采用三泵合流。 单独采用铲斗挖掘时，也有采用双泵合流的情况。 当动臂、斗杆和铲斗复合运动时，为了防止同一油泵向多个液压作用元件供油时动作的相互干扰，一般三泵系统中，每个油泵单独对一个液压作用元件供油较好。 对*****毕业设计（论文） 13 于双泵系统，其复合动作时各液压作用元件间出现相互干扰的可能性大，因此需要采用节流等措施进行流量分配，其流量分配要求和三泵系统相同。 挖掘过程中还有可能碰到石块、树根等坚硬障碍物，往往由于挖不动而需要短时间增大挖掘力，希望液压系统能暂时增压，能 提高主压力阀的压力。 液压系统的主要参数确定 液压挖掘机的主要参数表明了液压挖掘机的规格和主要技术性能，液压挖掘机的主要参数分为发动机参数、液压系统参数、主要性能参数、尺寸参数四大类，发动机参数包括发动机额定功率、转速等，液压系统参数包换主泵的流量、压力等，主要性能参数包括整机工作质量、主要部件质量、铲斗容量范围或标称铲斗容量、挖掘力、牵引力等，尺寸参数包括工作尺寸、机体外形尺寸和工作装置尺寸等，其中液压挖掘机主要参数中最重要的参数有三个，即斗容量、整机质量和发动机功率，因为通过这三个参数可以从使用 要求、机械本身的技术性能和技术经济指标、动力装置的配套、国际上统一的标准以及传统习惯等方面反映液压挖掘机的级别，故有主参数之称。 所以有时采用挖掘机的斗容量作为主参数。 例如，机械式挖掘机一般就以斗容量作为挖掘机的主参数并作为主要分级指标。 但液压挖掘机可更换的工作装置多，而且同一机型可以根据作业对象或工作尺寸的要求换装不同斗容的铲斗。 由于不同厂家的挖掘机采用不同的液压系统，辅助设备能耗及功率储备也有所不同，而且同一型挖掘机在后续改进时，也会改变发动机功率，所以液压挖掘机以功率分级不十分合理。 整机质量则直接反映了 液压挖掘机本身的重量等级，对其他技术参数影响较大，如挖掘能力的发挥、发动机功率的充分利用、作业的稳定性等要以一定的整机质量来保证，因此整机质量反映了挖掘机的实际工作能力，目前已被广泛用作液压挖掘机的分级指标。 比较其他同类型挖掘机，可得 SWE50H 的主要参数 （ 如下表 ， 表 所示 ），其中图 为液压挖掘机的外观尺寸图，作业参数表 是根据图 所示。 图 SWE50H 型液压挖掘机的外观尺寸图 *****毕业设计（论文） 14 表 SWE50H 液压挖掘机的主要参数 整机重量（ kg） 4680 标准斗容（ m3） 履带板宽（ mm） 350 高 /宽 /长（ mm） 2593/1950/5321 推土铲宽 x 高 (mm) 1960x300 铲斗挖掘力（ kN） 44 斗杆挖掘力（ kN） 最大牵引力（ kN） 动臂偏转角度（ 176。 ） 50(左 )75(右 ) 行走速度（ km/h） 爬坡能力（ 176。 ） 30 接地比压（ kPa） 回转速度（ rpm） 发动机 YANMAR4TNV88SSU 最大扭矩（ N m） 144 排量（ L） 功率 /转速（ kW/rpm） 燃油箱容量（ L） 99 主泵 类型 2 个变量柱塞泵 ,1 个齿轮泵 压力（ Mpa） 最大流 量（ L/min） 2 齿轮泵 压力（ Mpa） 21 最大流 量（ L/min） 37 *****毕业设计（论文） 15 液压油箱容量（ L） 73 表 SWE50H 型液压挖掘机的作业参数 最大挖掘高度 4943mm 最大 卸载 高度 3389mm 最大挖掘深度 3302mm 最大垂直挖掘深度 2432mm 最大挖掘半径 5504mm 最大停机面挖掘距离 5373mm 轮距 1950mm 履带总长 2502mm 平台离地间隙 708mm 底盘宽度 1200mm 履带宽度 350mm 底盘离地间隙 313mm 履 带高度 602mm 运输长度 3180mm 司机室顶高 2593mm 运输宽度 2080mm 负载分析 动臂油缸一般布置在动臂前下方，下端与回转平台铰接。 常见的有两种具体布置方式。 *****毕业设计（论文） 16 图 动臂机构油缸布置方案 油缸前倾布置方案，如图 所示，动臂油缸与动臂铰接于 E 点。 当动臂油臂全伸出，将动臂举升至上极限时，动臂油缸轴线向转台前方倾斜。 油缸后倾布置方案，如图 所示，当动臂油缸全伸出，将动臂举升至上极限位置时，动臂油缸轴线向转台后方倾斜。 当两方案的动臂油缸安装 尺寸 DE铲斗最大挖掘 H 和地面最大挖掘半径 R 相等时，后倾方案的最大挖掘深度比前倾方案小，即 h1h2。 此外，在后倾方案中，动臂 EF 部分往往比前倾方案的长，因此动臂所受弯矩也比较大。 以上为动臂油缸后倾方案的缺点。 然后，后倾方案动臂下铰点 C 与动臂油缸下铰点 D 的距离 CD 比前倾方案的大，则动臂在上下两极限位置时，动臂油缸的作用力臂也就比较大。 因此，在动臂油缸作用力相同时，后倾方案能得到较大的动臂作用矩，这就是其优点。 为了增大后倾方案的挖掘深度，有的挖掘将长动臂 CEF 改成 CE1F1（图 ），并配以长斗杆，在 最大深度处挖掘时，采用铲斗挖掘而不是斗杆挖掘，这样得到的最大挖掘深度为 h1h2。 显然，不论是动臂油缸前倾还是后倾方案，当 C、 D 两铰点位置和 CE 长度不变时，通过加大动臂油缸长度可以增大动臂仰角，从而增大最大挖掘高度，但会影响到最大挖掘深度。 所以，在布置动臂油缸时，应综合考虑动臂的结构、工作装置的作业尺寸及动臂举升力和挖掘力等因素。 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，其设计简图 所示，此时动臂油缸作用力 (N)为： g31 ( l )b d t d A g A b b AF G l G G ll   () 式中 dAl － 铲斗质心到动臂下铰点 A 的水平距离 (m) bAl － 动臂质心到动臂下铰点 A 的水平距离 (m) gAl － 斗杆质心动臂下铰点 A的水平距离 (m) 3l － 动臂油缸作用力对铰点的力臂 (m) *****毕业设计（论文） 17 gG － 斗杆所受重力 (N) bG － 动臂所受重力 (N) dtG － 铲斗及其装载土壤的重力 (N) 图 动臂油缸作用力分析 查阅相关资料，选取 dtG ＝ 10 N+mg， gG ＝  N， bG ＝ 10 N， dAl＝ ， gAl =, bAl =, 3l =. 其中铲斗的重力为 10 N， 根据公式 SmV () RSV Vk () Ssk  () 式中 m － 装载土壤的质量 （ kg） V － 平均有效斗容量 （ 3m ）  － 铲斗充满系数 （ 3m ）， 根据工作环境，选择充满系数为 1  － 自然情况下土壤的密度，根据工作环境，选择 31750 kg m  S － 疏松后的土壤密度 Sk － 土壤的松散系数，根据工作环境 ， 取  代入数据，求得： 31 2 9 6 .3s kg m  kg 33( 14 .3 9 12 .0 4 6. 17 ) 10 0. 55 60 10bF x N      机电一体化液压挖掘机工作原理 ]6[ 机电一体化液压挖掘机采用三组液压 缸使工作装置具有 三 个自由度，铲斗可实现有限的平面转动，加上液压马达驱动回转运动，使铲斗运动扩大到有限的空间，再通过行走马达驱动行走 (移位 )，使挖掘空间可沿水平方向得到间歇地扩大，从而满足挖*****毕业设计（论文） 18 掘作业的要求。 机电一体化液压挖掘机传动示意图，如图 所示，利用各种传感器，柴油机驱动液压泵，操纵分配阀，将高压油送给各液压执行元件 (液压缸或液压马达 )驱动相应的机构进行工作。 机电一体化液压挖掘机的工作装置采用连杆机构原理，各部分的运动通过液压缸的伸缩来实现。 反铲工作装置由铲斗 斗杆 动臂 连杆 4 及相应的三组液压 缸 5. 6. 7 组成。 动臂下铰点铰接在转台上，通过动臂缸的伸缩，使动臂连同整个工作装置绕动臂下铰点转动。 依靠斗杆缸使斗杆绕动臂的上铰点转动。 而铲斗铰接于斗杆前端，通过铲斗缸和连杆则使铲斗绕斗杆前铰点转动。 挖掘作业时，接通回转马达，转动转台，使工作装置转到挖掘位置，同时操纵动臂缸小腔进油使液压缸回缩。 动臂下降至铲斗触地后再操纵斗杆缸或铲斗缸，液压缸大腔进油而伸长，使铲斗进行挖掘和装载工作。 铲斗装满后，铲斗缸和斗杆缸停动并操纵动臂缸大腔进油，使动臂抬起，随即接通回转马达，使工作装置转到卸载位置，再操纵铲斗缸或斗杆缸回缩，使铲斗翻转进行卸土。 卸完后，工作装置再转至挖掘位置进行第二次挖掘循环。 在实际挖掘作业中，由于土质情况、挖掘面条件以及挖掘机液压系统的不同，反铲装置三种液压缸在挖掘循环中的动作配合可以是多样的、随机的。 铲斗 斗杆 动臂 连杆 液压油缸 图 机电一体化液压挖掘机传动示意图 机电一体化液压挖掘机工作技术要求 采用了柴油机 液压泵复合控制。 操作者根据工况，利用作业模式选择开关（功率预选开关）选择合理的功率模式：重载高速、正常工作、轻载低速。 通过电 子调节器调节发动机油门和液压泵的排量，使供给功率与负载需要功率相匹配。 采用了电液比例控制技术，通过改变 34BR6/H6 型带阀芯位移反馈的电液比例*****毕业设计（论文） 19 方向阀的比例电磁铁的输入电流，不 但 可以改变阀的工作液流方向，而且可以 改变 阀口大小实现流量控制，是一种较为理想的电、液转换和功率放大元件，与伺服控制相比具有成本低、抗干扰性好、能量损失小、对油液清洁度无特殊要求等优点。 工况在线监测系统包括单片主处理器模块、面板控制系统、模拟信号调理模块、A/D 转换及光电隔离模块、电源模块及传感器等部分。 其中单片主处理器模块是系统 的核心部分，主要功能有面板的控制管理， A/D 转换部分的控制管理、模拟量、开关量和 转换信号的输入、处理和存储。 面板控制模块是整个系统的入机接口，它包括键盘、声光报警电路和点阵式液晶显示器。 模拟信号调理电路的任务是实现各路模拟量信号的输入和调整，将传感器和敏感元件的输出电信号转变为满足 A/D 转换输入要求的标准电平信号。 A/D 转换及光电隔离模块的功能是将所有的被检测转变成为单片机所接受的数字量，具体包括开关量、转换信号的整形、模拟量的 A/D 转换和输入输出信号的光电隔离等。 电源模块将液压挖掘机上的蓄电池或发电机输出 的+24V 直流电转换成系统各模块以及系统配备的传感器所需的各种类型的电平电压。 传感器处于液压挖掘机与监测系统的接口位置，是一个能量变换器，它直接从液压挖掘机中提取被除数检测的工况特征参数，感受状态的变化并转换成便于测量的物理量。 计算机控制系统将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集中、储存、分析加工，根据信息处理结果，按照一定的程序和节奏发出相应的指令控制整个系统有目的的运行。 如利用压力传感器可实现过载情况下的路径自主校正；利用超阶级声波测距传感器能实现 回转过程中的自动避障。 液压缸主要几何 尺寸的计算 ]7[ 挖掘机各 驱动和传动系统 包括： 发动机、液压泵、液压马达、电液比例换向阀、动臂缸、斗杆缸及齿轮传动。 本设计主要对动臂缸进行相关设计。 动臂 液压缸内径尺寸与活塞杆直径的确定 由表 、表 、表 可知，小挖掘机液压系统在最大负载约为 360 10bFN时宜取液压缸的工作压力 P ＝ 13610 aP ，液压缸选用单杆式，并在工作时进行差动连接。 此时液压缸无杆腔工作面积 1A 应为有杆腔工作面积 2A 的两倍。 由于液压缸回油路上必须具有背压力存在，以防止挖掘机卸土后突然前冲，由表 ,可取 1P ＝8510 aP . 表 按负载选择执行元件工作压力 *****毕业设计（论文） 20 负载 F/N 5000 5000～ 10000 10000～ 30000 30000～ 50000 50000 工作压力p/MPa ～ 1 ～ 2 ～ 4 4～ 5 5～ 7 表 按主机类型选择执行元件工作压力 表 执行元件背压力 系统 类型 背压力 /Mpa 简单系统或轻载节流调速系统 ～ 回油路带调速阀的系统 ～ 回油路设置有背压阀的系统 ～ 用补油泵的闭式回路 ～ 回油路较复杂的工程机械 ～ 3 回油路较短，且直接回油箱 可忽略不计 由于是差动式单杆连接，所以 活塞杆直径 d 与缸筒直径 D 的关系为 d=。 根据公式 1 16600000 .8(1 3 ) 1 022FAPP  = 2cm () 故有 D= 14/A  =， d。