ZE510E液压挖掘机计算说明书.doc

ZE510E/ESP液压挖掘机计算说明书中联重科（上海）挖掘机上海研发中心2012年06月8日目 录第一章 总体参数计算1第二章 回转装置计算3第三章 行走装置计算6第四章 工作装置计算9第五章 整机稳定性计算15总体参数计算一、功率计算1、发动机原始参数型号：ISUZU- BB-6WG1XQA-03S功率：278.1kW/1800r/min最大扭矩：1553N.m/ 1500 r/min2、液压泵K5V200DPH1J3R-9NE4-4AV参数(1)主泵：最大流量Q：360 2 L/min最大工作压力P：34.3（37）Mpa额定转速：1800 r/min(2)先导泵：流量Q：27 L/min最大工作压力P：3.9 Mpa额定转速：1800 r/min3、主泵输入功率计算采用电控方式调节主泵功率。调节器可将主泵功率控制在一个最大值范围内，在充分利用发动机功率基础上，避免过载导致发动机熄火。根据主泵功率曲线图，主泵最大功率时，P0=23MPa，Q0=343L/min其中，液压泵总效率=0.94 0.96，下同。 按照拟合的P-Q曲线，实现恒功率控制，此时：P0=18.7MPa，Q0=347L/min 主泵1和主泵2输入功率：4. 先导泵输入功率输入功率5、功率校核风扇（水散、中冷）消耗功率为：8 kW;进排气消耗功率为：2.1 kW（发动机标定）;电装空调压缩机功率为：3 kW;发电机消耗功率为：1.2 kW；发动机功率富余量为：278.1-8-2.1-3-1.2-1.94-254=7.86 kW6、结论：采用电控方式调节主泵功率，在主泵恒功率控制下，发动机功率富余2.2%，完全满足使用要求。第二章 回转装置计算 一、回转平台实际转速 回转马达型号: Kawasaki M5X130CHB-RG14D 排量: 129.2 ml/r 最大工作压力:28.4 MPa 减速比: 20.04 回转机构速比:I=20.04=20.0485/11= 154.854 式中:Z2_内齿圈齿数 Z1_小齿轮齿数 回转平台实际转速：n实 =/154.854=8.54r/min 即：实 =8.542/60=0.89rad/s二、回转平台最佳转速计算 在挖掘作业回转角度,转台转动惯量和回转液压功率给定的情况下,为了求得最短的作业循环时间,转台起动力矩MQ与回转角速度Q之间有一个最佳匹配的问题,这个最佳匹配的回转角速度就称为回转平台的最佳转速. 1)平台起动力矩MQ MQ=pqI总/2 = 28.4129.22154.8540.85/2 =153812Nm 式中，q马达排量； p工作压力； 总传动的机械效率,取0.85；其中: M液压马达的机械效率,取0.95； 减速机减速机传动效率，取0.92； 齿圈内齿圈传动效率，取0.98； 2)平台制动力矩MZ 由于摩擦力、效率、出口油压的影响，对于液压制动,制动力矩与起动力矩之比C=1.384 式中M液压马达的机械效率； 1减速机机械效率； 2回转支承机械效率。 MZ=1.384 MQ=1.384153812 Nm =212888Nm 川崎实际制动扭矩：8742154.8540.920.98=244049Nm 3)行走部分与地面的附着力矩M M=4910G=49100.551=464314 Nm 式中附着系数，取=0.5 G整机重量,G=51 t取转台制动力矩的允许值 4) 回转循环时间t 已知回转机构过载阀的调定压力p=28.4 Mpa 按作业转角=90回转循环时间:t=Q2(1+3/ R2+3/cR-1/ R3)+2 /Q为了求得最短的作业循环时间t,令dt/dQ=0得,转台最佳转速： nmax=式中，MQ平台起动力矩， MQ=153812NmJ0空斗时转台的转动惯量, J0=590G5/3=590515/3=413811 kgm2 =1.627 (J-满斗时转台的转动惯量) =2.51 nmax= = =0.81（rad/s） =7.74 r/min 即理论上转速n=7.74 r/min时，作业循环时间最短。 第三章 行走装置的计算一、接地比压计算履带尺寸: 单条履带接地长度: H=4530mm 履带板宽度: L= 700 mm 履带高度：h=1126mm整机重量: G=51000kg9.8= 499800N 履带平均接地比压: p = =0.0725 Mpa二、 行走速度计算 行走马达型号为: 715C3K+KYB MSF340VP 工作压力: P=34.3MPa 减速比: i=62.4 马达排量: q小= 175.7ml/r q大=304.1 ml/r 马达输出转速: n1=1967 r/minn2=1136 r/min 驱动链轮节距： t0=228.6mm 驱动链轮齿数： 23 驱动链轮基圆直径: =r，则有max= = 5.03Km/h min= =2.91 Km/h三、最大牵引力计算 液压马达最大输出扭矩：Mmax=pqm1/=34.3304.10.95/=1578 （Nm）p-液压马达的进出口压力差，取34.3MPa；q-液压马达的排量，取q大=304.1ml/r；m1-液压马达的机械效率； 驱动轮的最大输出扭矩： Mqmax= Mmaxi m2=157862.40.91=89605 Nm i-传动比； m2-行走减速机机械效率，m2=0.91。 一条履带的最大牵引力：T= Mqmax /R=896050.852/847.3=179.78 （KN） 整机最大牵引力（两侧）： Tt=2T =2179.78=360（KN）四、爬坡能力在爬坡时整机须克服如下阻力：1) 自重在斜坡方向分力WP=Gsin2) 运行阻力WY=0.12Gcos3) 履带内阻力Wn=0.06G则最大牵引力应不小于这些阻力之和，即TtWP+ WY+ W此外还应满足挖掘机在爬坡时不打滑的条件，即GcosF-履带板与地面的附着系数，取0.8。由上，可得WP+ WY+ WnF ，即G(sin+0.12cos+0.06) Tt GcosT， 令Gcos= G(sin+0.12cos+0.06)得=31.37代入式，得： 519.8(sin31.37+0.12cos31.37+0.06) =341KN360KN所以，整机在上31.37斜坡时，牵引力能够克服几种阻力。Gcos=0.8519.8cos31.37=341KN-履带板与地面的附着系数，取0.8。附着力等于克服阻力的牵引力，故挖掘机在爬31.37的坡角时不会打滑。所以，=31.37为挖掘机能实现的最大爬坡角。五、原地转弯能力计算挖掘机原地转弯阻力由两部分组成，一部分为履带在地面的转弯阻力，另一部分为履带的内阻力， W=（0.700.80）G+0.06G 式中 -履带对地面接触阻力系数,取=0.55 W=（0.800.55+0.06）519.8=25015，则需对斗杆油缸进行稳定性校核。根据液压元件手册 黎启柏主编，冶金工业出版社、机械工业出版社P140，可知其所承受的压力F不能超过保持稳定工作所允许的临界载荷，则应满足下式： FFk/ nk式中：Fk活塞杆弯曲失稳临界压缩力； nk安全系数，通常取nk=24，这里取nk = 3。斗杆缸按无偏心载荷、等截面计算：当l/kmn1/2时，可按欧拉公式计算，Fk=n 2EJ/l2 式中：Fk失稳临界压缩力； n末端条件系数，查表得n=1； E材料的弹性模数，钢材E=2.11011Pa； J活塞杆横截面惯性距，m4 。 对实心杆， J=d4/64=0.0490.1354=1.6310-5 m4 Fk=n2EJ/l2=2.11011 1.6310-52/2.7552=4.44106N 斗杆油缸挖掘时大腔受压，此时压力应为大腔的闭锁力，故： F=1105.2 KN Fk/ nk=4.44106/3=1480KN1105.2KN因此斗杆油缸稳定性能够达到使用要求。在实际挖掘过程中，斗杆缸稳定行应按照斗杆最大转角的1/31/2计算，但在这个转角范围内，斗杆缸活塞杆的伸出长度不为最大值，因此，斗杆油缸能够满足工作要求。二.反铲工作装置运动轨迹包络图最大挖掘高度mm10980最大挖掘半径mm12005最大卸载高度mm7680最小回转半径mm48058水平最大挖深mm7600地面最大挖掘距离mm11800最大挖掘深度mm7740三.最大挖掘力计算铲斗最大挖掘力计算：F铲斗=37X3.14X165X165/4=790750N Fd=790750X720X535.6/(667.2X1590.3)=287393N斗杆最大挖掘力计算：F斗杆=37X3.14X190X190/4=1048524Fd=1048524X1151.2/4971.7=242786N