履带式挖掘机液压系统优化设计
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任务书.doc
履带式挖掘机液压系统优化设计论文.doc
活塞杆.dwg
液压系统原理图串联.dwg
液压系统原理图并联.dwg
液压系统装配图.dwg
液压缸装配图.dwg
缸底.dwg
缸盖.dwg
小型液压挖掘机液压系统优化设计
目 录
前言……………………………………………………………………………8
摘要……………………………………………………………………………9
第一章 文献综述…………………………………………………………10
1.1 毕业设计课题名称……………………………………………………10
1.2 毕业设计内容要求……………………………………………………10
1.3 液压挖掘机的发展前景………………………………………………10
第二章 明确设计要求，确定基本方案……………………………… 12
2.1液压系统设计参数………………………………………………………12
2.2液压挖掘机大致结构……………………………………………………12
2.3 对液压系统的要求……………………………………………………12
2.4 确定液压执行元件的形式……………………………………………13
2.5 拟定液压执行元件运动控制回路 ……………………………………13
2.6 液压源系统……………………………………………………………15
第三章 绘制液压系统原理图。确定基本方案…………………………17
3.1 主机功能结构…………………………………………………………17
3.2 液压系统工作原理……………………………………………………17
第四章 确定液压系统的主要参数………………………………………21
4.1初选系统工作压力………………………………………………………21
4.2液压缸的流量……………………………………………………………21
4.3液压缸的功率……………………………………………………………21
4.4 计算液压缸的主要结构尺寸……………………………………………22
第五章 液压缸的设计………………………………………………………25
5.1 选择液压缸的类型和安装方式…………………………………………25
5.2 液压缸性能的参数计算…………………………………………………25
5.3 液压缸结构参数设计……………………………………………………27
5.4 液压缸的联接计算………………………………………………………32
第六章 液压泵和油箱的选择……………………………………………41
6.1液压泵的选择……………………………………………………………41
6.2 液压油箱的计算…………………………………………………………42
第七章 液压系统性能验算………………………………………………43
7.1.液压系统压力损失………………………………………………………43
7.2.液压系统的发热温升计算………………………………………………45
第八章 设计液压装置，编制技术文件…………………………………47
8.1 液压装置总体布局………………………………………………………47
8.2 液压阀的配置形式………………………………………………………47
8.3 通道块设计………………………………………………………………47
8.4 绘制正式工作图，编写技术文件………………………………………48
后记………………………………………………………………………49
附录……………………………………………………………………………50
参考文献………………………………………………………………………56
谢辞……………………………………………………………………………57
前 言
液压技术与现代社会中人们的日常生活、工农业生产、科学研究活动产生着日益密切的关系，已成为现代机械设备和装置中的技术构成、现代控制工程的基本技术要素和工业及国防自动化的重要手段，并在国民经济各行业以及几乎所有技术领域中广泛应用，应用液压技术的程度已成为衡量一个国家工业化水平的标志。所以正确合理的设计与使用液压系统，对于提高各类液压机械及装置的工作品质和技术经济性能具有重要意义。
由于液压技术的飞速发展，我们工作小组在周明老师的指导下选择了小型液压挖掘机液压系统优化做课题，目的是通过此次设计对液压技术有更全面。更深刻的了解，以适应社会日益发展的需求。
本次毕业设计是对小型液压挖掘机液压系统优化，其中涵盖了液压系统的总体设计、液压系统执行元件的设计及校核、液压缸、液压马达的选择、液压元件的选择、液压系统的性能验算、液压系统的主要参数的确定等等。
此次设计在组员的共同努力下圆满完成，达到了预期的效果。为我们以后的工作提供了很好的实践机会。限于水平和经验局限，设计说明书中难免存在错漏之处，恳请老师、同学给予批评、指正。
小型液压挖掘机系统优化设计
摘要 此次设计的是斗容为0.1 履带式全液压小型单斗挖掘机，它是双泵定量系统，采用多路换向阀的并联油路、专用手动换向阀的合流方式。本次设计主要内容是液压系统的优化和液压缸的设计。为了适用小型路面的维护，我们增加了冲击器起碎石作用；为了提高生产率设置了合流措施；此次设计还设计了限速措施，防止重力超速。小型挖掘机具有结构紧凑、挖掘力大、传动平稳、操作简便以及容易实现自动控制等优点。
关键字
小型挖掘机 液压缸 液压马达 液压泵 优化 校核
Abstract
This design is the Big Dipper to be around 0.1 tracked hydraulic excavator small-fighting, which is double-pump quantitative system, the introduction of the multi-route Change direction valve Oil line parallel connection, the Central Change direction valve dedicated manual mode. This is the main content of hydraulic system design optimization. For the application of small-scale road maintenance, we have increased the impact on a gravel; To enhance productivity for the Convergence; This design also designed speed measures to prevent gravity speeding. Small excavator with tight structure, digging power, the transmission smooth, easy to operate and achieve automatic control of advantages.
Key words
Small excavator Hydraulic tanks Hydraulic motors Hydraulic Pump
Optimization Degree
第一章 文献综述
1.1 毕业设计课题名称
毕业设计课题：小型液压挖掘机系统优化液压系统优化设计部分。
1.2 毕业设计内容要求
1.2.1 适用于小型路面维护的液压挖掘机双泵液压系统的设计。
1.2.2 液压系统元件的选型
1.2.3 液压系统管路设计
1.2.4 液压系统的能量损失及优化
1.2.5 基本参数：斗容0.1 、碎石冲击功150J/次 、流量28L/min、机重约10 N、成本约人民币10万元左右。
1.2.6 图纸数量折合标准图纸不少于四张A1图纸，计算机绘图的图纸不少于5张；论文格式和内容符合学院的统一格式和规范要求。
1.3 液压挖掘机的发展前景
随着小型挖掘机市场的慢慢兴起，国内生产小型挖掘机的企业逐年增多，产量也在不断增加。目前国内挖掘机行业处在一个快速发展的时期，近3年销量以每年50％以上的速度增长，目前挖掘机行业已经成为国内工程机械行业内市场总量最大的行业之一。
近几年来，随着我国经济的快速发展，小型挖掘机市场也逐渐升温，为业内人士普遍看好。从2005年国家制定经济发展目标来看，我国正处在道路交通、能源水利、城市建设等各方面基础建设的高峰期，但前些年大量投入使用的高速公路等基础设施，正越来越多地进入维护保养期，同时城市建设也由“大拆大建”逐渐向“精雕细刻”转变，因此小型化的土方工程施工会越来越多。
业内有关专家分析认为，发展小型工程机械有三大优势：首先小型设备的研制开发是在大型工程机械设备的技术基础上进行的，开发人员可以总结大型工程机械施工应用中的优点，对于大型施工机械表现出的不足给予了针对性的改进。其次小型设备能够最大限度满足施工方案及特种作业的需求，并具备环保（低排放、低噪音）、灵活、安全的特性。此外劳动力成本的逐步上升，推动了工程机械化程度的快速提高，小型机械代替人工在节约成本的同时，能够增强施工的安全性、可靠性，并且比人工更高效，这也为小型设备的使用和规模化发展创造了条件。
目前，国内小型工程机械市场还存在种种困难和不足，尚未形成有较强市场影响力的小型设备品牌。因此，在工程机械市场普遍走低的今天，小型工程机械未来的发展前景是值得相关企业关注的。虽然目前我国小型挖掘机的市场保有量及销量所占比例甚微，但有一个不争的事实，我国的小型挖掘机市场业已呈迅速启动之势。在我国，8吨以下的小型挖掘机越来越显示出巨大的市场潜力，预计今年国内小型挖掘机的年产量将达到5000台左右。如果把未来几年内小、微型挖掘机市场需求量与大中型挖掘机按0.5:1的液压系统总体布局有集中式、分散式。
集中式机构是将整个设备液压系统的油源、控制阀部分独立设置于主机之外或安装在地下，组成液压站。如冷轧机、锻压机、电弧炉等有强烈热源和烟尘污染的冶金设备，一般都是采用集中供油方式。
分散式机构是把液压系统中液压泵、控制调节装置分别按装在设备上适当的地方。机床、工程机械等可移动式设备一般都采用这种结构。
8.2、 液压阀的配置形式
a.板式配置 板式配置是把板式液压元件用螺钉固定在平板上，板上钻有与阀口对应的孔，通过管接头联接油管而将各阀按系统图所示的关系接通。这种配置可根据需要灵活改变回路形式。液压实验台等普通采用这种配置。
b.集中式配置 目前液压系统大多数都采用集成形式。它是将液压阀件安装在通道块上，通道块一方面起安装底板作用，另一方面起内部油路作用。这种配置结构紧凑、安装方便。
8.3、 通道块设计
a.块体结构 通道块的材料一般为铸铁或锻钢，低压固定设备可用铸铁，高压强振场合要用锻钢。快体加工成正方体或长方体。
对于较简单的液压系统，其阀件较少，可安装在一个通道块上。如果液压系统复杂，控制阀较多，就要采用多个通道块叠积的形式。
相互叠积的通道块，上下面一般为叠积接合面，钻有公共压力油孔P，公用回油孔o，泄漏油孔l和四个用以叠积紧固的螺栓孔。
P孔，液压泵输出的压力油经调压后进入公用压力油孔P，作为供给各单元回路压力油的公用油源。
O孔，各单元回路的回油均通到公用回油孔o，流回到油箱。
l孔，各液压阀的泄露油，统一通过公用泄漏油孔流回油箱。
通道块的其余四个表面，一般后面接通液压执行元件的油箱，另三个面用以安装液压阀。块体内部按系统图的要求，钻有沟通各阀的孔道。
b.通道块结构尺寸的确定 外形尺寸要满足阀件的安装，孔道布置及其他工艺要求而定。为减少工艺孔，缩短孔道长度，阀的安装位置要仔细考虑，使相通油孔尽量在同一水平面或是同一竖直面上。对于复杂的液压系统，需要多个通道块叠积时，一定要保证三个公用油孔的坐标相同，使之叠积起来后形成三个主通道。
各通油孔的内径要满足允许流速的要求，具体参照前面介绍确定孔径。一般来说，与阀直接相通的孔径应等于所装阀的油孔通径。
油孔之间的壁厚 不能太小，一方面防止使用过程中，由于油的压力而击穿，另一方面避免加工时，因油孔的偏斜而误通。对于中低压系统， 不得小于5mm 。高压系统应更大些。
8.4、 绘制正式工作图，编写技术文件
液压系统完全确定后，要正规地绘出液压系统图。除用元件图形符号表示的原理图外，还包括动作循环图表和元件的规格型号表。图中个元件一般按系统停止位置表示，如特殊需要，也可以按某时刻运动状态画出，但要加以说明。
装配图包括泵站装配图，管路布置图，操纵机构装配图，电气系统图等。
技术文件包括设计任务书、设计说明书和设备的使用、维护说明书等。
装配图是液压系统安装的依据，所以是一张安装施工图。它表示一切液压元件和辅助装置的实际位置，紧固方法，油管的弯接，各种管接头和密封装置的形式和结构尺寸等。
在绘制装配图时，应认真考虑安装，使用，调整和维修等方面的方便。譬如，布置各液压元件时应尽量将相关的液压元件放在一起，一减少管路的长度，经常调整和维修的液压元件，譬如溢流阀，压力表开关，滤油器等，应布置在易于操作的地方。应尽量减少油管的弯曲次数和管接头的数量。较长的管路，要用管夹固定。
液压系统油管的配置要引起足够的重视。应尽量减少管路的阻力，使安装维修方便，整齐美观。
后 记
毕业设计是大学生活中最后也是最重要的一环，它促使我们将大学四年所学的理论知
识巩固加深并适当提高。
本次我们设计的是小型液压挖掘机的液压系统优化，它培养我们综合运用所学课程理论与生产实际知识，进行机械设计与液压系统的实际训练，从而培养和提高我们独立工作能力，使我们巩固与扩充相关课程实际中所学的知识，经验，进一步强化机械设计与液压系统设计的方法和步骤，使理论与实践有机结合。通过对小型液压挖掘机的设计或研究，使我具有担任机械设计及液压系统设计工作的初步能力。
在此次设计中遇到很多问题，由于能力有限，参考资料不多，在老师和同学的帮助下对问题逐一分析并解决。通过解决问题使我对知识有了更深的了解和认识。
无可厚非，此次设计对我自身的综合能力与素质是很大的提高，为即将走向工作岗位打下了坚实的基础。
相信随着液压技术的发展日益广泛，这次液压系统优化设计使自己更加合理地设计和使用液压系统，更加适应祖国发展的需要。
参 考 文 献
1 成大先 机械设计手册单行本- 液压传动 北京：化学工业出版社 2004，1
2 张利平 液压传动系统及设计 北京：化学工业出版社 2005，6
3 王之煦、许杏根 简明机械设计手册 北京：机械工业出版社 1997，9
4 贾铭新 液压传动与控制（第二版） 北京：国防工业出版社 2001
5 朱龙跟 简明机械零件设计手册 北京：机械工业出版社 1997
6 刘鸿文 材料力学（第三版）上册 北京：高等教育出版社 1992，9
7 刘鸿文 材料力学（第三版）下册 北京：高等教育出版社 1992，9
8 邓星钟 机电传动控制 武汉：华中科技大学出版社 2001
9 周良德 画法几何及机械制图 长沙：湖南科技出版社 1997
10 廖念刊 互换性与测试技术基础第二版 北京：中国计量出版社 1995，5
11 孙玉安 液压技术在工程中的应用 南京：江苏科学技术出版社 1986
12 康博创作室 AuCAD2000 使用大全 北京：清华大学出版社 1999，6
13 《单斗液压挖掘机》（第二版） 天津：中国建筑工业出版社 1986，12
14 王先逵 机械制造工艺学 北京： 机械工业出版社 1995，11