WY50挖掘机方案设计

WY5（履带挖掘机方案设计编制:审核:批准:二OO五年十二月一项目概况 11项目名称.1.2项目简介.1.3项目计划.1.二设计说明书 21 设计原则2.2 总体方案3.3主要系统及部件5.4主要及长周期件清单135 WY50履带挖掘机特点136 WY50履带挖掘机成本分析.157与同类产品主要参数比较表 17三WY50型履带挖掘机布置图 181 WY50履带挖掘机立体效果图 1.82 WY50履带挖掘机外形图.183 上车回转平台总布置图 184 下车行走总布置图 1.85 液压及电气系统原理图 18四设计计算书 201 总体参数计算202 整机稳定性计算25项目概况1项目名称WY50型履带挖掘机。2项目简介WY50履带挖掘机是4-5吨级的小型履带式液压挖掘机，主要用于城市基础设施建设、市 政工程、园林绿化工程及农田水利建设。产品特点：体积小，重量轻，运输方便，能在狭小的 场地作业，装配有多种工作装置，能适应多种作业要求。WY50履带挖掘机采用液压传动，先导操纵，操纵轻便灵活。由上车回转装置、下车行走 装置、反铲作业装置、推土铲四大装置和液压系统、电气系统两大系统组成。上车回转装置（上部总成）：包括动力系统、驾驶室、回转平台、回转支承、回转减速机、 配重、覆盖件、暖风系统等。下车行走装置（下部总成）：包括行走架、履带链轨总成、引导轮、履带张紧装置、支重轮、 托链轮、驱动轮、行走减速机等。反铲作业装置：包括动臂、斗杆、铲斗、动臂偏摆机构等推土铲：包括推土板、推土油缸等液压系统：包括主油泵、控制阀、液压油箱、液压先导操纵机构、回转马达、中央回转接 头、油散热器、行走马达、滤油器等。电气系统：包括控制系统、仪表系统、报警监测系统、车辆工况显示系统及灯光系统等。3项目计划项目计划总工月为91个 工月（含工艺工月），总计项目开发时间为9.5个月。详细内容见 相关项目管理文件。设计说明书1设计原则产品定位：国内先进、国际一流。秉承我司“以高新技术改造传统机械装备行业，促使其升级换代至国际一流水准，以不断 创新的产品和无与伦比的服务，最大限度地满足客户显性的和潜在的需求”的宗旨，设计过程 中：借鉴国内外一流产品，进行消化吸收、改进和提高，并结合研究院三项核心技术、进行三 维设计、工业造型及涂装设计，结合 BAUMA CHANA 2004博览会对国际知名企业如日本小松 公司、美国CASE公司的同类产品进行重点调研，与国际知名企业的专家进行技术交流，学习 其先进技术和经验。开发国内一流，国际先进的小型挖掘机。市场定位：立足国内、走向国际市场WY50型履带挖掘机是整机质量在4-5T级的液压挖掘机，主要用于城市道路及基础设施的 建设。虽然目前国内小挖销量只占挖掘机总产量的10%左右，但已呈现强势增长的趋势，同时世界市场上小挖销量占挖掘机总产量的 50%左右（见有关的市场分析资料），因此WY50型履带 挖掘机设计时应在满足国内市场的同时，必须通过 CE认证，瞄准国际市场，争取出口份额。设计思路：样机测绘，整体改进，提升性能。设计过程中应借鉴测绘小松 PC45MR产品，进行消化、吸收，并具有前瞻性，充分把握 该产品的最新国内、外技术发展方向。在设计和工艺上，应广泛吸取国内外同类产品的先进技 术，关重件均应采用国内外著名企业的优质产品，技术先进、性能优越，其设计和制造水平应 达到国际同类产品的先进水平。零部件设计中应最大限度地模块化、标准化、通用化，并充分 借用公司现有其它产品的部件。发动机采用国外环保节能、低噪音、低排放柴油发动机，排放满足欧美非公路用机动设备 第二阶段排放标准。上部360回转与底盘行走采用全液压传动， 先导操纵。其主要配套液压元件均应采用国际 知名品牌，带负载敏感控制功能。液压系统应考虑为多种基础施工设备配套，预留破碎锤等工 作装置液压系统接口。行走装置应具有较大的驱动力，挖机在湿软或高低不平等不良地面上行走时具有良好的通 过性能、爬坡性能和转向性能。具有较大的支撑面积或较小的接地比压，以提高整机的稳定性。 在不增大整机高度的前提下使挖机具有较大的离地间隙，以提高其在不平地面上的越野性能。工作装置基本配置是反铲挖掘装置，带动臂偏摆机构和推土铲装置，同时可配置多种附件, 以满足多种作业需要。驾驶室流线型设计，带暖风系统，座椅设计符合人机工程。液压先导控制灵活、智能化仪 表显示、内饰美观实用。整机外观造型应新颖、协调、醒目、美观、大方，体现我司特色。结构设计合理，关重件要有前瞻性和技术先进性，设计中最大限度地体现模块化、标准化 原则，在关键结构件设计中采用有限元计算等先进设计手段。整机应设置完善齐全的操作指示和安全保护装置，在各重要部位加以醒目的警告标志。环保、整机噪声、发动机排放应符合有关国家标准规定。整机外形尺寸应符合卡车运输的要求。总宽小于 2000mm.。2总体方案2.1设计理念在测绘样机的基础之上，结合宝马展及世界小挖的最新发展技术，开发具有自身特点的小 型挖机产品。2.2整机结构：WY50型履带挖掘机在结构上与中型挖掘机类似，包括上部回转装置、下部行走装置及工 作装置等，但也有一些区别：发动机：采用环保节能、自然吸气日本进口发动机，满足第二阶段排放标准。液压系统：采用负荷传感（负载敏感）系统，此系统的特点是各执行元件的工作速度与负 载无关，只与各操纵杆的操纵量有关，使各执行元件的相对速度保持不变，从而提高机器的控 制性和操纵性；结合恒功率控制系统，能很好地适应各种作业工况，降低燃油消耗，提高作业 生产率；液压系统元件采用日本和欧洲著名的液压元件厂商的产品，从而确保液压系统的可靠 性。采用机电液一体化技术，使得操作更简便、舒适，同时更好地适应外界负荷的变化，降低 能耗，提高作业生产率上车回转装置采用小回转结构（努力实现无尾回转结构），安装动臂摆动机构；实现侧挖, 满足在非常狭窄区域内工作，适应国际市场的需求。下车行走装置为更好地适应作业场地的要求，采用加长履带架，除金属履带外也可以选装橡胶履带和金属橡胶复合履带，满足城市路面要求；行走设置两种速度速，以适应不同路面及 作业场地。工作装置配置多种附件，以满足多种作业需要。动臂油缸大多采用单根结构。司机室采用人性化设计技术，采用减震器，座椅可调节，使操作更舒适；此外，需保养、 维护的部件布置在覆盖件打开后即可接触到的地方，使保养、维护更方便。整机覆盖件外观造型新颖、协调、醒目、美观、大方，体现我司特色。2.3整机工况WY50小型挖掘机的基本动作包括：行走（左、右），动臂，斗杆，铲斗，回转，推土，动 臂偏转。工况说明：1）动臂、斗杆、铲斗可以单独动作也可以互相配合实现复合动作；2）工作过程中，要求工作装置（动臂，斗杆，铲斗）的动作及转台的回转既能单独进行， 又能复合进行；3）动臂的旋转可以独立进行也可和工作装置（动臂，斗杆，铲斗）复合进行；4）挖掘机的左右履带要求独立驱动，使机器行走方便，转向灵活，并且可以原地转向；5）挖掘机提供双速行驶系统，一档低速行驶或给推土板提供大的推力，二档仅用于行驶，以便快速在施工现场转移。2.4整机性能参数项目参数1 :标准斗容1 0.16 m32标准铲斗宽度585 mm3操作重量4800 kg4 :接地比压0.28 kg/cm25长5320 mm6机体尺寸（运输时）宽1960 mm7高2590 mm8最小离地间隙320 mm9型号YANMAR 4TNV8810额定功率29.4kw/2400 rpm11发动机排放标准US.EPA Tier212总排气量2.189 L13 1液压系统液压泵类型r变量泵x 1+齿轮泵x 114主控阀类型负载敏感系统15回转马达类型柱塞液压马达16行走马达类型柱塞液压马达17主泵流量110 L/min18最高工作压力24.5 Mpar 19回转速度0 -9.5 r/min20行走装置行驶速度4.6/2.8 km/h21履带类型钢/橡胶/钢-橡胶复合22履带宽度400 mm23履带中心距1560 mm24轮间距1940 mmr 25最大行驶牵引力40kN26爬坡能力60%27挖掘性能铲斗挖掘力36kNr 28斗杆挖掘力25 kN29最大挖掘咼度5320 mm30最大卸载高度3680 mmr 31最大挖掘深度3600 mm32最大挖掘范围5870 mm33最大垂直挖掘深度2870 mmr 34动臂偏摆左70右501 35后部最小回转半径1060 mm36前部最小回转半径2360 mmr 37推土板宽1960 mm38高355 mm39升降距离（上/下）430/330mmr 40燃油箱容量60 L41液压油箱容量50 L3主要系统及部件 3.1发动机:第一方案：厂家：YANMAR 型号：4TNV88-SYY 额定功率：29.4kW 额定转速：2400rpm 排量：2189cc 干重：160kg第二方案：厂家：ISUZU型号：CC-4LE-2 额定功率：30.5kW 额定转速：2200rpm排量：2179cc干重：168kg第三方案：厂家：KUBOTA型号：V2203-M额定功率：29.4kW 额定转速：2250rpm 排量：2197cc 干重：180kg散热器及油冷却器：青岛汽车散热器公司风扇：随机空滤器：随机消音器：随机项目组建议采用洋马发动机。具体见配套说明3.2液压系统：液压系统是整机的能源转换系统和各职能部件的控制系统。发动机的动力通过液压系统 转化为整机各职能部件运动的驱动力，并对各职能部件的运动规律进行有效的控制。液压系 统采用液压主控回路、先导控制回路，使用先进的负载反馈技术，使流量按需分配到系统和 各职能部件，实现不同工况的最佳匹配。液压先导控制要求操纵灵活、安全、舒适、精确。 整体散热系统，液压元件如泵、马达、阀、油管及管接头全部采用国内外优质产品，确保系 统的高可靠性。第一方案：厂家：NACHI负载敏感系统主泵：PVK-2B-505-N-4191A轴向柱塞泵（最大排量50cc/rev,最高转速2550rpm, 最高压力24.5MPa）主阀：DPK-T04-9P-BA-7823A （最大通流量 1101/min，单片阀的最大通流量 951/min，最高压力 24.5MPa）主阀各油口的流量及压力设定：油口 Port流量Flow(L/mi n)过载溢流阀压力Secon daryValve (MPa)动臂BoomA82.526.5B4626.5铲斗BucketA4826.5B3926.5斗杆ArmA56.526.5B86.526.5左仃走Travel LA50无过载溢流阀B50无过载溢流阀右行走Travel RA50无过载溢流阀B50无过载溢流阀液压锤 HammerA8612.5B8612.5推土 DozerA3726.5B33.511.8回转SlewA39无过载溢流阀B39无过载溢流阀动臂偏摆A40B30回转机构：PCL-200-18B-1S2-8486A排量：33.8cc/rev,速比：18.4,过载溢流阀压力：20.6Mpa,齿轮参数：模数7,齿数14,变位系数+0.4行走机构：型号：PHV-4B-60BP-1S-8502A减速机速比：47.53马达排量（大 / 小） : 28.6/17.4cc/rev过载溢流阀设定压力：25Mpa性能：回转速度：9.4rpm行走速度：4.6km/h , 2.8km/h最大牵引力：41.2kN爬坡能力：30参考价格：68500元（人民币含税价）第二方案：厂家：REXROTH负载敏感系统主泵：A10V045DFLR轴向柱塞泵（最大排量 45cc/rev,最高转速2600rpm,最高压力35MPa）主阀：9SX12 （最大通流量1801/min，单片阀的最大通流量 951/min，最高压力25MPa）油口Port流量Flow(L/min)过载溢流阀压力Secon dary Valve(MPa)动臂BoomA82.527.0B4627.0铲斗BucketA4827.0B3927.0斗杆ArmA56.527.0B86.527.0左仃走Travel LA49无过载溢流阀B49无过载溢流阀右行走Travel RA49无过载溢流阀B49无过载溢流阀液压锤HammerA8613.0B8613.0推土 DozerA3727.0B33.512.0回转SlewA37无过载溢流阀B37无过载溢流阀动臂偏摆A40B30回转机构：MCR520A （低速大扭矩轴向柱塞马达，直接驱动）排量：520cc/rev,过载溢流阀压力：21Mpa,齿轮参数：模数6.5,齿数17,行走机构：型号：GFT7T2B51+ A10VT28减速机速比：51马达排量（大/小）：28/14.2cc/rev过载溢流阀设定压力：25Mpa性能：回转速度：10rpm行走速度：4.5km/h，2.3km/h最大牵引力：52kN爬坡能力：35参考价格：62000元（人民币含税价）第三方案：厂家：日本KYB负载敏感系统主泵：轴向柱塞泵 PSVL-54主阀：KVSX-14B油口Port流量FlowL/min过载溢流阀压力Sec on dary Valve (bar)动臂BoomA8028.0B5528.0铲斗BucketA5528.0B4228.0斗杆ArmA56.528.0B8028.0左行走Travel LA49无过载溢流阀B49无过载溢流阀右行走Travel RA49无过载溢流阀B49无过载溢流阀液压锤HammerA8013.0B8013.0推土 DozerA3728.0B33.5回转SlewA39无过载溢流阀B39无过载溢流阀动臂偏摆A40B30回转机构：MSG-27-18E马达排量：27.4cc/rev,过载溢流阀设定压力：20.6Mpa,减速机速比：18.35齿轮参数：模数6，齿数11，行走机构：MAG-33VP-550E减速机速比：47.406马达排量（大/小）:29.5/15cc/rev过载溢流阀设定压力：24.5Mpa性能：回转速度：9.8rpm行走速度：4.8km/h，2.6km/h最大牵引力：44.5kN爬坡能力：30参考价格：55000元（人民币含税价）项目组建议采用组合方案：NACHI泵+阀 组合KYB回转马达+行走马达具体见配套说明3.3行走机构：下车架：参考 PC45MR的下车架；履带总成：采用上海东和的 DHS135-41支重轮、托链轮、驱动轮及导向轮：采用小松配套产品（与 PC45MR相同）涨紧机构：采用江阴长龄公司与小松配套产品的产品中央回转接头：采用江阴长龄公司与小松配套产品的产品驱动轮与引导轮中心距（mm）1920履带总长（mm）2440履带轨距（mm）1560履带咼度（mm）552单侧支重轮数量5单侧托带轮数量1单侧履带板数量38履带板宽度(mm)400链轨节距(mm)135引导轮直径(mm)335驱动轮节圆直径(mm)415.83.4回转机构:回转支承采用单排四点接触球内齿式回转支承，整体式座圈 基本参数模数(m)齿数(Z)压力角变位系数齿厚(mm)滚道中心直径(mm)68320+0.450/60634回转平台：参考PC45MR的回转平台，整体结构重新布置液压油箱：自己设计，容量 50升 燃油箱：自己设计，容量60升左右司机室：1250x1028x1610 (长 x 宽 x 高) 配重：810kg3.5工作装置:动臂：长2785mm斗杆：长1480mm 推土板：宽1960mm, 标准铲斗：0.16m33.6工作装置油缸：动臂油缸：缸径：90mm，杆径：50mm,最短长度：1035mm,行程：634mm； 斗杆油缸：缸径：85mm，杆径：50mm，最短长度：1030.5mm，行程：695mm； 铲斗油缸：缸径：75mm，杆径：50mm，最短长度：900mm，行程：580mm； 推土铲油缸：缸径：105mm，杆径：50mm，最短长度：503.5mm，行程：140mm。 动臂偏摆油缸：缸径：95mm，杆径：50mm，最短长度：942mm，行程：630mm3.7电气系统包括控制系统、仪表系统、报警监测系统、车辆工况显示系统及灯光系统。系统电压12V,电气系统的关键件为国际化配套，以确保系统工作的可靠性。电气系统的具体方案请参见附录WY50型履带挖掘机电气系统方案设计。4主要及长周期件清单部件名称供应商型号数量柴油机发动机YANMAR4TNV881 ：轴向柱塞变量主泵NACHIPVK-2B-505N-4191A1多路控制阀NACHIDPK-T04-9P-AA-7823A1回转马达+回转减速机KYBMSG-27P-18E1回转接头江阴长龄1先导控制阀（行走）JEILJRCVP-A-2-022先导控制阀（回转等）JEIL:JRCVJ-072推土先导阀JEIL02JRCVD-021辅助先导阀JEILJRCVP-B-1-061仃走马达+减速机KYB:MAG-33V-550E1回转支承（含内齿圈）马鞍山/徐州罗特艾德:1 d履带链轨总成（50节）上海东和DHS135-41-4002作业装置结构件自制WY50.31行走装置结构件自制WY50.21回转平台自制15 WY50履带挖掘机特点5.1标准化、模块化设计，通用性强、可靠性高，整机制造成本低。WY50履带挖掘机充分借鉴PC45MR挖掘机成熟技术，尽最大可能选择与PC4MR5挖掘机 通用的零部件供应商或有成熟技术和模具的外购外协件生产和供应商，充分利用公司现有资源，节约采购和制作成本，提高零部件的可靠性和先进性。具体体现有：发动机选取与PC45MR挖掘机同一型号和功率配置的国际知名品牌 YANMAR 4TNV88的发动 机，降低米购成本，保证动力品质。液压元件泵和主阀、先导阀选用与日立建机 ZAXIS50U挖掘机同一供应商的日本 NACHI的大批量挖机用液压泵和阀，满足工作装置的基本工作性能要求，提高可靠性。另外泵和阀也可选用力士乐或萱场产品，形成稍作变化就可互换的态势，从而达到模块化 设计，形成供应商的竞争机制。也可降低公司由于汇率及国际形势变化所带来的不可预测的风 险，解决由于独家供货而带来的技术瓶颈问题。5.1.3 回转平台回转平台采用整体平板小回转结构（努力实现无尾回转结构）驾驶室采用公司最新开发的新型小挖用产品，舒适美观，又可达到标准化和模块化设计的要求。覆盖件覆盖件采用流线型设计，选择与公司长期合作的有较强加工制作能力的外协厂家，使质量 得到保证。配重配重整体铸造，在保证外观的情况下尽可能减小体积，缩短回转半径四轮一带选用配套小松PC45MR型的产品，可靠性好，国内和国际厂商均有供货，批量大，周期短。 通用性强，维修更换方便。5.2 WY50履带挖掘机专业性强，适应不同的工作装置，满足用户多用途的功能 要求。WY50履带挖掘机提供30kW左右的强劲动力，除满足正常的挖掘功能要求以外，可以用 于破碎、压实、推土等辅助工作装置。具体见产品技术分析表6 WY50履带挖掘机成本分析WY50型履带挖掘机成本分解表（估算）：部件名称价格（元）重量（kg）配套商备注动力系统发动机（4TNV88）29236205日本YANMAR毛重散热器（水箱+油散+导风罩）400016青岛汽车散热器消音器发动机附带空滤器发动机附带柴油予滤器1500.5上海弗列加风扇发动机附带隔套302自制减震垫4002洛德机械联轴器10443开天传动油门拉索601防护罩603自制连接法兰1007柴油箱5007.4柴油机系统配管50010液压系统主泵645722NACHI主阀1898336NACHI发动机转速传感阀1513NACHI仃走马达和减速机15770112KYB2个回转马达和减速机667245KYB左先导阀11334JEIL右先导阀11334JEIL推土先导阀7703JEIL破碎锤先导阀18043JEIL仃走先导阀120810JEIL行走双速阀11692JEIL先导油滤5001.5中央回转接头150018江阴长龄液压油箱120046液压配管850050玛努利电气系统800050司机室（含内饰）11000215司机座220016厦门格拉默空调600030底盘1回转支承500057马鞍山復带10530524上海东和2条支重轮3117100济宁永生托链轮3054.4济宁永生导向轮201292济宁永生驱动轮85024济宁永生张紧装置117032江阴长龄油缸动臂油缸280040斗杆油缸250037铲斗油缸176031推土铲油缸170030动臂偏摆油缸290040销轴100040防尘圈2502NOK钢管100020结构件25000动臂169斗杆77铲斗121推土铲194铰接头77平台605復带行走架521配重810其他覆盖件及支架6500150标准件150010油料1000柴油1060L机油45L （已计）液压油4050/70L冷却液黄油随车工具及配件1000装配及调试费用1500总计2049864785.8本型机市场售价国产26-30万，全进口 40-45万，目前无国内合资产品。建议我司售价35万元左右，样机成本价格为21万元左右，批量供货时元件估计可以降价5%以上，成本估计在20万以下。7与同类产品主要参数比较表4.5T级小型挖掘机国内外同类机型性能规格对照表生产商中国日本KOMATSU日本KOMATSU日本HITACHI美国CASE日本 久保田奥地利诺森日本 石川岛意大利FIAT K.机型WY50PC45MRXPC40MR-2ZAXIS 50UCX45U-50-350Z-345NXE45SR整机质量kg4800482047904790478047504.90047654800功率/转速kW/rpm29.4/240029.1/245029.4/235030.5/220027.2/220029.4/225028.2/240030.2/230027.2/2200标准斗容（范围）m30.160.160.14()0.140.18()行走速度km/h4.6/2.84.3/2.74.6/2.84.4/2.54.6/2.94.4/2.54.6/2.74.9/3.04.5/2.5平台回转速度 rpm09.80909090 9.58.68.78.50 9.5接地比压kg/cm20.300.300.280.260.270.270.27爬坡能力303030303030整机牵引力kN4145.542铲斗挖掘力（ISO）kN3636.834.037.333.8536.533.837.0斗杆推力（ISO）kN24.524.520.523.323.328.020.0发动机生产商YAMMARKOMATSUKOMATSUISUZUYAMMARKUBOTAYAMMARISUZUYAMMAR发动机型号4TNV884D88E-3HB4D88E-5CC-4LE24TNE82AV2203KA4TNV88CC-4LE24TNE88A-YB发动机型式直喷，水冷直喷，水冷直喷，水冷直喷，水冷直喷，水冷直喷，水冷直喷，水冷直喷，水冷直喷，水冷活塞行程容积Itr2.1892.1892.1892.1792.1892.1972.1892.1792.189液压系统液压泵1变量泵+1疋量泵2变量泵+1齿轮泵2变量泵+1齿轮泵1变量泵+1齿轮泵2变量泵+2齿轮泵1变量泵+1齿轮泵2变量+2齿2变量泵+1齿轮泵最大流量Itr/min110+1151X 2+2851X 2+32110+112X 52.4110+2X 57 + 532X 52液压马达行走2变量马达2变量马达2变量马达2变量马达2变量马达2变量马达2变量马达2变量马达2变量马达回转1定量马达1定量马达1定量马达1定量马达1定量马达1定量马达1定量马达1定量马达1定量马达最大设疋油压Mpa24.5262624.522.624.024.522.6油箱容量燃油箱Itr606065605050液压油箱Itr484855506348行走机构托轮数目（每边）111111支重轮数目（每边）554555工作范围（标准斗杆）最大挖掘咼度 mm532053205570515056505630532058505200最大卸载高度mm368036803860353040804000372041703680最大挖掘深度 mm360036003500360036003560357036503600最大垂直挖掘深度 mm287028702770285027002700最大挖掘范围 mm587058705870580058605995590060005860地面最大挖掘范围 mm575057505710567057205720推土铲尺寸（宽x高）mm1960X3551960X 3551960X3552000X 3851960X 3451990X 3601990X 3801950X3701960X 345提升最大咼度 mm430430430400360455390435360最大切土深度 mm330330330365380375385420380整机尺寸整机全长mm532053205390533053005510525052905300整机全宽mm196019601960200019801960199019501960整机全高mm259025902625261026002600尾部回转半径mm1060 / 98010601060 / 9801000980990995980尾部突出履带外侧 mm80 / 08080 / 00-101000轮间距mm194019402000196019701970轨 距mm156015601560160015601560履带板宽度mm400400400400400400动臂回转角。左 70/右 50左70/右50左 85/右 50左 60/右 80左73/右58左65 /右61左90/右50左73/右58偏移距离mm左 600/右790左 600/右790左 630/右880左 800/右800左 825/右545行走体长度 mm246024602520245024802480平台总宽度mm193019301835187018351835三WY50型履带挖掘机布置图1 WY50履带挖掘机立体效果图图1为WY50型履带挖掘机立体效果图。2 WY50履带挖掘机外形图图2为WY50型履带挖掘机的外形图。3上车回转平台总布置图图3为WY50型履带挖掘机上车回转平台总布置图4下车行走总布置图图4为WY50型履带挖掘机下车行走总布置图5 液压及电气系统原理图图5为WY50型履带挖掘机液压系统原理图。四设计计算书1总体参数计算1.1功率计算 1.1.1发动机原始参数发动机型号：YANMAR 4TNV88SYY型式：4缸直列、水冷、4冲程、涡轮增压、空气中冷、电控燃油系统发动机功率/额定转速：29.4kW/2400rpm发动机最大扭矩：144 N?m /1320rpm1. 1. 2液压泵参数液压主泵型号：PVK-2B-505-N-4191A主泵排量：50ml /rev主泵最大流量：110 l/min王泵起调压力：12Mpa主泵输入功率：kW (W=110*12/ (60*0.97) =22.7)主泵输入扭矩：N?m (Pq=159X 12X 50X 0.00仁95.4)伺服系统压力：3.9 Mpa1. 1. 3功率储备系数、扭矩储备系数功率储备系数：K1= (29.4-22.7-2.5)/29.4 =14.3%扭矩储备系统：K2= (144-95.4)/144 = 50%通过以上计算功率储备系数、扭矩储备系统均大于10%发动机能够稳定地工作1 . 2回转速度、回转力矩计算 1. 2. 1回转机构原始数据:回转马达型号：PCL-200-18B-1S2-8486A回转马达排量：33.8ml/rev回转马达最大供油量：39l/min回转减速机速比：i118.4输出轴齿数/模数：14/7回转系统压力：21Mpa回转齿圈齿数：86终传动速比：i2 86/14=6.1431. 2. 2回转速度计算：回转马达转速(容积效率设定为0.96):n1= 39/33.8 x 1000X 0.94= 1085rpm回转速度：n1n=1085/(18.4 x 6.143) =9.6rpmi1 i21.2. 3回转力矩计算：M = VL21= 33.8 210 O.85 18Ji767.7Nm20 二20 3.14马达输出转矩（机械效率设定为0.85）:G=4800kgW=0.06G=2880NDk=0.4158mZ=19 t0=135mm L=1940mmA=1560mmh=536mmB=400mmi =47.53PHV-4B-60BP-1S-8502A 501/min28.6/17.4 ml/rev回转力矩M h 二 Mi 2 =1767.7 6.143 = 10859Nm1. 3行走性能计算 1. 3. 1基本参数整机质量 履带内阻力 驱动轮节圆直径 驱动轮齿数 轨链节距 履带轮距 履带轨距 履带高度（不包括凸缘） 履带板宽 行走减速机速比 行走马达减速机型号： 马达最大供油量： 行走马达排量（q max/qmin ）1. 3. 2驱动力矩、行走牵引力计算液压系统压力 马达机构效率 马达容积效率 行走机构机械效率P=24.5MPam仁 95%v=98% m2=85%Mmmax=159 P qmax n m1 =159 24.5 28.6 0.001 95% Mmmin=159 P qmin n m2 =159 24.5 17.4 0.001 95% Mgmax= Mmmax i n m2 =105.84 47.53 85% =4276N.mMgmin= Mmmin i n m2马达低速时输出扭矩马达高速时输出扭矩行走机构低速时输出扭矩行走机构高速时输出扭矩低速时行走牵引力实际低速时行走牵引力高速时行走牵引力实际高速时行走牵引力=64.39 47.53 85% Tmax= 2 Mgmax/(Dk/2) =2 4276/(0.4158/2) =41135.2NTmaxa=Tmax - W =41135.2-2880N =38255.2NTmin= 2 Mgmin/(Dk/2) =2 2941/(0.4158/2) =25073.6NTmi na=Tmin - W=25073.6-2880 =22193.6N1.3. 3爬坡能力计算设爬坡能力为：60%爬坡角度：a = arcta n(60%) = 31坡度阻力：W1 = Gsin a = 4800 9.8 $n(31 )=24227.4N滚动阻力系数：f = 0.12滚动阻力W2= Gfcosa =4800X9.8 X.12 Xos(31 ) =4838.5N爬坡阻力W 坡=W1+W2=24227.4+4838.5=29065N因为最大牵引力 Tmaxa=38255.2 W坡所以有60%的爬坡能力，由于受发动机油底壳的限制，本机爬坡能力为301. 3. 4原地转弯能力计算W= W运行阻力+ W转弯阻力W 运行阻力=(G/2) *K K=0.12W 转弯阻力=(BF 1 X3XL) / (4XA)式中：W转弯一原地转弯阻力B 转弯时履带板侧边刮土的附加阻力系数， B =1.15 卩1履带与地面的摩擦系数，卩1=0.50.6取0.6L 轴距 A 轨距则 W 转弯=(1.15 X.6 X800X1940) X.8/(4 X60)=10091 NW= 10091+2822.4=12913.4 NTmaxa=38255.2 W转弯 所以能实现原地转弯1. 3. 4行驶速度计算行走马达减速机型号：PHV-4B-60BP-1S-8502A主要参数：最大输出扭矩：5301NM最高输出速度：36.8/60.5rpm速比(ratio) : 1=47.53马达大排量(Vgmax)： qmax=28.6 cc/r马达小排量(Vgmin) : qmin=17.4 cc/r马达最高输出转速(Max. Output speed ): 2874rpm过载溢流阀压力设定：P=25.0 Mpa停车制动：静摩擦扭矩(Static friction torque): 87.3NM释放压力(Release pressure ): 最小(Min) :15bar，最大(MaR :300bar1.3. 4. 1高速行驶计算高速行驶时马达转速Nmmax1=QXq v/qmin=50 0.98/(17.4 0.J001)=2816rpm高速行驶时减速机转速Ngmax1= Nmmax1/i=2816/47.53=59.25rpm高速行驶速度V1=60Ngmax1Xn DkX0.001=60 59.25 X.14159 X4158 X.001=4.6km/h1. 3. 4. 2低速行驶计算低速行驶时马达转速Nmmax2=QXq v/qmax=50X0.98/(28.6 0.001)=1713.3rpm低速行驶时减速箱转速Ngmax2= Nmmax2/i=1713.3/47.53=36.05rpm低速行驶速度V2=60XNgmaxzXn XDkX0.001=60 X36.05 3.14159 区4158 0.001=2.8km/h注：本计算以NACHI系统机构参数为依据，具体参看液压参数对比表。1. 3. 5接地比压计算G接地比压 p= 2B(L +0.35h)=4800/ 2X 40 X ( 194+0.35 X 53.6 )=0.28 kgf/cm21. 4挖掘力计算1.4. 1铲斗挖掘力计算铲斗油缸缸筒直径：D铲斗=0.075m液压系统最高压力：Pc=28MPa铲斗油缸推力：Fb= n D2Pc /4=3.14 %.075228X106/4=123.64kN铲斗最大挖掘力：r 1 r 3POD= Fbr 2汉丨3123.64 )(330 228.98)/(297.55 861.6)=36.4 kN1.4. 2斗杆挖掘力计算斗杆油缸缸筒直径：D 斗杆=0.17m液压系统最高压力：Pd=24.5MPa斗杆油缸推力：Fa=n D2Pd /4=3.14 0.0852x24.5 06/4=139.03kN斗杆最大挖掘力：r 5POG=Far 6=139.03 関05/2240.881=25.13 kN2整机稳定性计算WY50小挖在水平路面处于最大作业半径和铲斗最大挖掘力工况（铲斗 满载）时各个部件的重量、重心数据见表 1。表1项目重量重心坐标(cm)部件(N)xyz4D88E-3HB柴油机22102.30-46.096.0主油泵（包括工作泵等）216-42.0-48.088.0回转马达与减速机441-12.018.078.0多路阀总成29468.010.087.5司机室总成2270-22.017.085.0三角架组件56815.0-32.080.0柴油箱总成（含油）472-63.05.076.5液压油箱总成（含油）77040.0-13.097.0冷却器总成（含水）15754.0-48.0109.0回转平台总成59401.30-7.070.0蓄电池总成37246.033.026.0配重总成7946-2.0-79.026.0左履带链轨总成2884-78.0028.0右履带链轨总成288478.0028.0左引导轮总成451-78.096.026.5右引导轮总成45178.096.026.5左引导轮张紧装置157-78.056.026.5右引导轮张紧装置15778.056.026.5左支重轮总成490-78.0013.5右支重轮总成49078.0013.5左托链轮总成22-78.0-22.043.0右托链轮总成2278.0-22.043.0左仃走马达、减速机 和驱动轮总成667-78.0-96.027.0右仃走马达、减速机和驱动轮总成66778.0-96.027.0行走架总成51110033.5回转支承总成5590059.5回转接头1770062.5动臂回转支架总成7559.096.084.0动臂总成16585.5/5.5214/222165/138斗杆总成7555.5/5.5407/384163/71.5铲斗总成（含土料）14755.5/5.5468/39883/-77推土铲总成19030129.019.0推土铲油缸总成294085.035.5动臂油缸总成3925.5/5.5162/167129/116斗杆油缸总成3635.5/5.5285/316213/171铲斗油缸总成3045.5/5.5449/408160/53动臂回转油缸总成39242.518.070.0注：1.表格中左右位置 x :回转中心背向司机为正，反之为负；前后位置y：回转中心向前为正，向后为负；上下位置 z：地面向上为正。2.有关动臂、斗杆、铲斗的重心位置中各有两个数据，分别反映在铲斗满载时的最大作业半径和 最大挖掘力两种工况。1. WY50小挖在水平路面处于最大作业半径工况（铲斗满载）的纵向稳定性计算（工作装置向前）WY50小挖在水平路面处于最大作业半径（铲斗满载）的纵向稳定工况 的机型简图见图1、力的示意图见图2。将力的示意图中所有力对 A点取矩，经过计算得到：稳定力矩 Mw = 4348746N m倾覆力矩 Mq = 1243739N m稳定性系数K =3.4965，表明WY50小挖在该工况的稳定性很好。2. WY50小挖在水平路面处于最大作业半径工况 （铲斗满载）的横向稳定 性计算（工作装置回转906WY50小挖在水平路面处于最大作业半径（铲斗满载）的横向稳定工况 力的示意图见图3。将力的示意图中所有力对 A点取矩，经过计算得到：稳定力矩Mw = 3650390N m倾覆力矩 MQ = 1382687N m稳定性系数K =2.64，表明WY50小挖在该工况的稳定性良好。3. WY50小挖在水平路面处于最大挖掘力工况 （铲斗满载）的纵向稳定性 计算（工作装置向前、向下）WY50小挖在水平路面处于最大挖掘力（铲斗满载）的纵向稳定工况的 机型简图见图4、力的示意图见图5。其中最大挖掘力36040 N的力臂125cm将力的示意图中所有力对 A点取矩，经过计算得到：稳定力矩 Mw =4348746N m倾覆力矩 Mq = 5642137N m稳定性系数K =0.771，表明WY50小挖在该工况已失去稳定性。 因此，小挖在进行负荷较大