毕业设计（论文）-小型ZL60轮式装载机液压系统设计.docx

装载机液压系统设计摘要装载机主要用来装卸散状物料，也能进行轻度的铲掘工作，并且具有良好的机动性能，广泛使用F工厂、矿山、建筑、水电上程、道路、码头、农田乃至家庭，是工程机械中保有量较大的品种之一。装载总体方案设计是装载机设计的一个歪要环节，它对装栽机的设计质量、使用性能和装毂机在市场上的竞争力仃着决定性的影响。装载机性能的优劣和作业效率的发挥，不仅与相关总成及部件的工作性能有着密切关系，而且在很大程度上取决于各有关总成及部件间的协调和参数匹配，取决丁装投机的总体布置.装载机的工作装置和转向机构都采取液压传动，本文通过对工作装置及转向机构工作要求和载荷分析对液压系统进行设计.主要包括对执行元件，控制元件辅助元件的选择、设计.本文的设计，能够使读行对工程机械总体方案设计及液压系统设计进步加深了解，同时能从中理会一些设计理念，为以后更好从事设计工作提供了楮助。关键词：装载机：液压系统：液压系统设计：Abstract1.oaderisprimari1.yuti1.izedto1.oadandun1.oadpi1.esofba1.kcargoanda1.sodosome1.ightexcavations.Ithasgoodmobi1.ity,app1.iedwide1.yinfactory,mineconstruction,waterande1.ectricity,road,dock,farm1.andevenhouse,anditisamostmachinery.Thedesignofovera1.1.projectofwhee1.1.oaderisaimportant1.inkindesigningofwhee1.1.oaderitse1.f,whichhasvita1.impactonthequa1.ity,workingpropertyandcompetitioninmarket.Thepropertyissuperiororinferioranditsaffectrateisbroughtintop1.ay,whichhavere1.ationshipwiththepropertyofre1.ativecomponentsandarcdeterminednoton1.ybythematchingofparameter,thecrdinationbetweenswitchboardandthere1.ativecomponents,a1.sobythetota1.decorationofwhee1.1.oader.Workingdeviceandthesteeringmechanismofthe1.oadera1.1.adoptf1.uiddrivesystem.Theartic1.ecarriesthoughthedesignoftheI1.uiddrivesystemthoughtheworkingdemandonworkingdeviceandthe1.oadana1.ysis.Itmain1.yinc1.udesthese1.ectionanddesigntowardtheexecutivecomponent,ponentandtheassistantCOmPOnent.Thedesigntheauthorchoseninthisartic1.ecanmakereadersknowmuchaboutthetta1.designingPmjCCtofengineeringmechanismandthesystematicdesignOfIiquid-PrCss,atthesametimecomprehendsomedesigningconcept,whichwi1.1.providehe1.ptofurtherwork1.ater.Keywords:Ioaderchydrau1.ictransmissiohydrau1.icpressuresystem:importantmode1.Ofconstruction摘要I1绪论11. 1概述11.1.1 装载机概述I1.1.2 装载机液压系统31. 1.3装就机后车架81.2本课题的意义、技术要求81.3本课题研究的主要内容、指导思想82液压系统的设计92. 1概述92 .1.1液压系统93 .1.2装载机对液压元件性能的要求102.2工作装置液压系统设计112. 2.1拟定液压原理图112. 2.2工作装置液压系统计算132.3装载机液压转向回路262 .3.1概述263 .3.2转向液压系统计算292.4液压附件的选取362.5液压传动系统的安装与维护382. 5.1各种液压元件的安装383. 5.2液压元件的维护402.6本章小结413.总结41致谢42参考文献421.11.1.1 装就«UK述装载机是种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建设工程的土石方式机械，它主要用于铲装上填、砂石、石灰、煤炭等散状物料，也可对矿石、硬上等作轻度铲挖作业,换装不同的辅助工作装置还可进行推土、起重和其他物料如木材的装卸作业。在道路、特别是在高等级公路施工中，装载机用于路法工程的填挖、沥青混合料和水泥混凝土料场的桀料与装料等作业.此外还可进行推运土壤、刮平地面和牵用其他机械等作业。由于装效机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点，因此它成为工程建设中土石方施工的主要机种之一。1.奘载机的分类（1）按行走装置的不同，装载机分为轮胎式和履带式两种。轮胎式装载机由动力装置、车架、行走装梵、传动系统、转向系统、制动系统、液压系统和工作装置等组成，其结构简单图如图1.1.所示。轮胎式奘载机采用柴油机为动力装置，液力变矩、动力换档变速箱、双桥驶动等组成的液力机械式传动系统（小型轮胎式装载机有的采用液压传动或机械传动），液压操纵，较接式车架转向，反转杆机构的工作装.置。履喏式装载机以专用底盘或工业拖拉机为基础车，装上工作装置并配装原操纵系统而构成，如图1.2所示。履带式装载机的动力装置也是柴油机，机械式传动系统则采用液压助力湿式离合器或湿式双向液依操纵转向离合器和正转连杆机构的工作装置。（2）按使用场合不同可分为露天用装教机和井下用装载机（铲运机）。国内外生产和使用的装我机绝大多数是露天轮式装栽机，井下用铲运机是根据井下巷道的工作条件，对发动机的排污和消声，整机高度和工作装置以及到驶操作系统的布置等提出特殊要求后，在露天用装载机基础上变形设计而成的。<3）按传动形式的不同可分为机械传动、液力机械传动、液压传动和电传动四种。（4）按装载方式不同可分为前卸式、后卸式、健卸式和回转式。（5）按转向方式不同可分为整体式和较接式。I-行圭机构；2-发动机：3-1舟：4-铲斗:,1111.1.：6-动。油缸：驾驶室：8-燃油箱B1.1.2阔带式装拨机2.装载机的发展史自20世纪以来，国外工程机械进入了个新的发展时期，在广泛应用新技术的同时，不断涌现出新结构和新产品。维完成整机可靠性任务之后，技术发展的重点在于培加产品的电子信息技术含量和智能化程度,努力完善产品的标准化、系列化和通用化.改善驾驶人员的工作条件，向节能、环保方向发展。国外工程机械的发展趋势包括：1.系列化、特大型化：2.多用途、超小型化、微型化：3.节能与环保：4.计算机管理机故障诊断、远程监控系统及整机智能化：5优秀的设计和新结构的不断采用。我国现代轮式装载机起始于20世纪60年代中期的Z435型。该机为整体机架后桥转向。经过几年的努力，在吸收当时世界最先进的轮式装载机技术的基础上，开发成功了功率为162KN的为接式轮式装载机,定型为Z450(即后来的Z1.50),并于1971年12月18日正式通过专家鉴定。就这样诞生了我国第一台皎接式轮式装我机，从而开创J'我国装载机行业形成与发展的历史.Z450型奘载机具有液力机械传动、动力换抖、双侨浜动、液压操纵、较接式动力转向、气推油加力制动等现代轮式装载机的基本结构，为当时世界先进水平。也基本上代表了我国第一代轮式装载的基本结构。该机在总体性能方面具有动力性好，插入力有掘起力大、机动灵活、轻便、作业效率高等系列优点。1978年，天工所根据机械部的要求，制订出以柳工Z450为基里的我国轮式装载机系列标准“制订标准时，保留用Z代表装载机,用1.取代“4”代表轮式,改Z450为Z1.50,就这样制订出了以柳工Z1.50型为基型的我国Z1.轮式装载机系列标准，这是我国装载机发展史上的重大转折点。该标准制订出来后按当时的行业分工，柳工、雇工制造Z1.40以上的大中型轮式装载机，成工、宜工制造Z1.30以下的中小型轮式装载机.逐步形成了柳工、厦工、成工和宜工当时的装载机四大骨干企业。到70%弋末、80年代初我国装我机制造企业已增加至20多家，初步形成了我国装载机行业。到目前为止，我国轮式装载机已经发展到了第三代，但母基本的结构仍然是由Z450(Z1.50)演变而来。第二代变化不很大，第三代变化稍大一些。2001年我国装载机全行业总销售St已突破3万台，居世界装载机市场的前列。因此，目前我国己经成了世界上装载机产销大国。1.1.2装载机液压系靛1 .液压系统概述轮式装载机有两种堪本型式：一种为整体式，多数具有推压机构，前桥驱动，后轮转向：另种是较接式，普遍采用双桥驱动，八字油缸前后桥转向。后种是目前大、中型装栽机的发展方向。所有轮式装载机的行走机构都采用液力机械传动，液压操纵的变速箱得到了越来越广泛的应用。装载机的工作装置多数是装在机架上的四连杆机构，它同转向机构同为液压传动。所以装载机的整个液压系统，一般由工作装置,、液压转向和动力换挡变速箱操纵三部分油路组成。本次设计主要是工作装置和液压转向油路。2 .工作装置油路轮式装载机的基本动作是：将俨斗插入物料、向后翻转铲斗、保持载荷、提升物料到一定高度、将载荷运输到卸料地点、倾卸、然后再回到装料处，如此循环作业。工作装置应能有效的完成物料的提升和铲斗的翻转。目前，国内外装载机例如Z1.50型装载机普遍采用工作油泵和辅助油泵双联CBG齿轮泵供给压力油，用四位六通阀实现动者的上升、固定、下降和浮动四个动作。IIJ-：位六通阀实现铲斗的上升、固定和下降三个动作。用过载安全阀保护整个系统。油缸包括动臂油缸（般为两个），和铲斗油缸。3 .转向油路装载机的特点是灵活、作业周期短，这一特点就决定它转向频繁,同时，随着装我机日趋大型化，完全依靠人的体力转向是很困难的，甚至是无法实现的。为了改善作业时的劳动强度，提高生产率，目前轮式装载机基本上都采用液压转向。它具有质量轻、结构紧凑，对地面冲击起缓冲作用，动作迅速等优点。国内外装我机转向系统主要有以下四种型式。（1）液压助力转向系统液压助力转向系统工作原理如图1.3,转动方向盘的操纵力己不再是直接迫使车轮或车架偏转的力，而是使转向助力器的转向阀（或称随动阀）进行动作，去控制转向液压缸活塞杆的伸出与收缩去偏转车轮或车架，实现动力转向方向盘转动通过转向机带动滑阀芯旋转。由于阀芯在螺母中转动而移动。相对阀套开口，其流量推动油缸运动，使前车架转动。而后通过随动杆把前车架转动反燃到阀套移动，构成机械闭环系统,其方向盘转角和前乍架转角成比例同步，一般减速比很大。液压助力转向系统具有操纵轻便等特点，是轮式装载机最早使用的转向系统。但存在稳定性差、负载刚性差、机械反馈机构更杂、易磨损、间隙大、调整困难等缺点。未出现全液东转向以前，我国第一代Z1.50型装我机全都采用螺杆螺母循环球式直接带动转向阀的机械式转向系统,并设有带随动杆的机械反僚系统，与全液压转向系统相比，转向力及油乐压力损失都较大，且可靠性也相对差一些，因此目前已基本上被淘汰。I-前车架I2-后车架,3-皎接中心，4-M桥：5-后桥I6-后桥摆动轴:7.B-左右转向油缸:9-随动IO-转向杆：I1.-然向垂料：12-Ki动杆图1.3液压转向系统（2）全液压转向系统全液压转向系统除理图如图1.4,其工作原理是：方向盘转动通过转向柱带动转阀阀芯转动，通过阀芯和阀套的相对开口的流量:骈动计量马达转动，马达转动带动连杆反饿到阀套转动，构成机械闭环系统，而开口的输出流量驱动油缸使前车架转动，其转速与方向盘转速成比例。当不转向时，泵的出油口P和回油口T接通,泵的山油直接流回油箱。油口（1.）和油口<R）在中位关闭。在这种状态下驾驶员在方向盘上感觉不到经转向油缸传递过来的外力（无路感）。该系统一般中位压力损失较大，系统发热大。其优点是操纵轻便，不用复杂的随动连杆机构。用大排量转向器的普通压转向系统，比螺杆螺母循环球式性能要好，但转向器体积大，仍然不如带流量放大阀的系统优越，因此目前已有逐步被淘汰的趋势，（3）同轴流殳放大转向系统用小排量全液压转向器，经过特殊改进设计.可起到放大器的作用。这种系统既起到全液压流量放大系统的作用，又减少了一个流量放大阀，性能优越，结构简单，成本低。同轴流量放大转向潜与普通负荷传感转向器的不同之处在于同轴流量放大转向器在低速时其推量与普通负荷传感转向器相同，在高转速下，其排忸是普通负荷传感转向器的1.62.0倍，这样就可以保证在低速打方向盘时能有较小的转向角度，当快打方向盘时就可实现快速转向。负荷传感流量放大全液压转向器（简称同轴流量放大渊）可与优先阀配合使用，组成负荷传感液压转向系统，在转向油路与工作油路不同且以最大流量工作的情况下（即装载工况），液压泵供油量等于转向油路或工作油路两者中所需较大流量的值，液压泵供油优先满足转向油路使用。剩余部分供给工作油路使用.因此，既能保证转向油路可靠工作，又减少J'液压泵排量，达到节能的目的。同轴流量放大液压转向系统原理图如图1.5»同釉流量放大转向器组成的负荷传感转向系统特别适合于需要较大转向流量的大吨位工程机械，我国的同轴流量放大转向器还处于试制阶段,与其配套使用的优先阀国产产品的旗员也不过关,稳定性较差，因此还未广泛采用。（4）流量放大转向系统流量放大转向系统一般由流量放大阀、小排量转向器、转向限位阀、转向泵、转向油缸等组成.其系统原理图如图1.6.它是在全液压转向器之后申一主滑阀进行流量放大，称为流量放大转向系统。全液压转向器只作为先导，操纵方向盘，打开全液压转向器，通过全液压转向器的先导小流量去操纵流量放大阀的阀芯左右移动，转向泵输出的量通过流量:放大网进入左右转向缸，使装载机完成左右转向，这就叫潦量放大转向。驾驶员操纵一个排量很小只有125m1.的全液压转向器，因此操纵力很小，转向卜分轻便灵活，且安全可靠但具有系统复杂、维修困难等缺点。该系统还增设J'液压油散热器，使系统油温下降了IOC,对系统元件及密封件大有好处。1-转向油缸I2-脚块t3-全液压转向我11粒向液压缸I2一班令内块；4-14油单他汹I&优雅泵I6-池油器：7-油箱流奴放大器：4-工作油路：5-优先阀图1.4善通仝液压转向系统原理图闰1.5同林流所放大液压转向系统朦理图目前，轮式装载机大多数采用较接式车架，利用八字油缸实现转向（如图1-3所示）。由转向油泵（一般为CBG型齿轮泵）供给压力油用流量控制阀保证装我机有稔定的转向速度用转向阀保证整机转向。本次设计即采用这种方法。1.1.3装丽Jg车架由下轮式装栽机经常在劣路、松软和碎石场地行驶和作业，行驶时速度比较离，又经常在重负荷卜.作业，所以要求行走系统的部件要与之相适应。车架是整台机械的基础，在它上面安装着所有的零部件，是机械成为一个整体。车架支承着整个机械的大部分脑量，在整机行驶或作业时，还将承受着更大的动载荷的作用。在工作过程中,为了保证车架上各机件的正确相对位置，车架要有足够的强度和刚度，同时质量要轻。1.2 本课题的意义、技术要求随着目前建筑施工和矿产资源开发规模的不断扩大，对工程机械需求量迅速增加，同时，我国工程机械产业进入了加速增长阶段，轮式装战机，特别是针对某些专业的大中型装载机的应用越来越普及。为了适应发展需求，本次任务提出设计Z1.60型轮式装载机。本次设计的Z1.60型轮式装战机在行驶和作业时具有一定的稳定性，同时，加快作业速度以提高其作业效率。后车架较接处应具有足够的强度，以确保作业安全。液压系统应稳定，高效。1.3 本课原研究的主要内容、指导思想（1研究的主要内容:设计液压回路，对各液压元件进行选型以及合理布置各元件的位置。确定后车架的总体尺寸，合理布置各部件的位置，对较接点进行受力分析，校核较接点的强度。（2）指导思想：根据装载机的基本动作及动作特点，参考已有资料，选择合适的液压元件，模块化确定整个回路。结合本组其他人的设计，确定后车架上所在的部件，参照Z1.50型装载机进行合理布置，确定总体尺寸。2液压系统的设计2.192.1.1 液压系统本次设计主要是为Z1.60轮式装载机的工作装置和转向系统设计液压系统，实现装战机的基本动作：将铲斗插入物料，向后翻转铲斗，保持载荷，提升物料到一定高度，将载荷运输到卸料地点，倾卸，然后再回到装料处，如此循环。装载机的作业对象大部分是土石方，冲击教荷大，负数繁重：又多是露天作业，尘土大，气温、湿度变化大，作业条件恶劣：循环作业，往复动作频繁，每年实际工作时间比其他机种多，往往超过3000小时。因而装载机液压系统应满足下述要求：<1）工作性能好，能合理利用功率，保证装栽机具有较高的生产率。作业过程平稳、有力、准确.各动作相互协调：系统效率高，应力求减少系统发热量，保证系统正常工作温度不超过80,C.<2）可靠性高、寿命长。装载机作业载荷变化大，伴随冲击和振动，因而要求系统有比较完善的安全装置，并能经受较大的冲击。要特别注意防尘和密封污物杂质侵入系统将阻塞油路，并造成系统元件的早期破坏。要防止系统中出现“空穴”，否则将造成执行元件的爬行现象,并易于引起活塞杆油封烧损）（3）操作性能好，操作动作简单、轻便.装载机每一动作循环机构动作很多，都需要司机操纵，如所需操纵力过大，操纵行程过长，将使司机易于疲劳而影响生产率。（4）系统要简单可靠，易F安装,维修和保养.Z1.60轮是装载机斗容量为4.5加，整个液压系统由3个CBYj型齿轮泵浜动。工作主泵、辅助供油泵和转向液压泵组成两个液压回路工作装置回路和转向系统回路。这两个回路通过辅助泵联系起来。以下分别就工作装冏和转向系统进行设计选型。2.1.2 奘藏机对液压元件性能的戛求(I)液压泵叶片泵运动平稳、噪音小，容积效率高，但其工作压力低，吸油能力差，对液压油的污染比较敏感，仅用在小型装载机上。柱塞泉由于工作压力较高，转速商和容积效率高，在结构上容易实现变量等优点，在大型装载机上得到应用“齿轮泵成本低、体积小、工作可症、对液压油污染不太敏感，广泛采用在各种类型上的装载机。装载机用液压泵除了要满足防空穴、耐压、高效等要求外，特别对低速稳定性有特殊要求,这是由于装载机作业时的转速变化范围较大，尤其是在低速时往往要求高压，因而要求液压泵在最低工作速度、最高使用压力和最高工作油温"必须保证正常工作，以免发生容积效率过低和轴承烧损的现象。<2)液压缸装载机在作业时尘土大，液压缸往熨运动频繁，油缸活塞杆暴露在外面，并直接承受冲击，故对液压缸的耐压、耐磨、耐热和密封都有较高要求。另外要求液压缸的内、外泄漏要少。外部泄漏使工作装巴运动迟缓，并且容易使尘土侵入，内部泄漏则造成工作装置软弱无力、铲斗位置自动倾斜，特别是装载机在满载运输时，由于动臂液压缸内部泄漏使动普下落，造成铲斗中物料的撒落。<3)方向控制阀在中小型装毂机上方向控制阀大多采用手动式直接操纵。在大型装载机上，由于液压系统压力离、流属大，所需操纵力甚大，多采用先导控制式.采用先导控制可改善系统调速性能，易于把先导阀布置在驾驶员操纵方便的地方，而换向阀则布置在任意适当的地方以减少管路.提高系统效率。换向阀必须具有防空穴性能和防止工作装置产生点头现象“当铲斗前帧及动臂下降时，由重力作用液压缸一腔I可油量很大，如液压泵对液压缸另一腔供油量不足，液压缸中将出现“真空”，它既影响工作装置的作业速度和作业力的发挥，使评掘作业不能正常进行，同时由于存在空穴作用引起绝热乐缩，造成液压缸的活寒杆密封烧损，因而要求换向阀具有充分的防真空性能。换向阀一般均采用负封闭，以防换向过程中阀前油压瞬时过卷，但在换向过程的某短时间内将出现进、回油口与工作油口相同的浮动状态。当操纵动替换向阀以提升动臂时，由于动臂液压缸下腔原有油压较大，该腔的压力油会通过进油腔与回油口流回油箱,造成动将提升前的点头现象。为此在进油道上应i殳单向阳,它还能防止油泵发生故障时油液倒流回泵。此外换向阀应具有微调性能，以实现工作装置的微动。<4）油管和接头由于装载机本身的振动大，经常连续作业，液压系统油温比较海，尖峰压力大，所以对油管和接头提出耐乐、耐热、耐靛的要求.2.2工作芸置液压系统设计2.2.1 蚯JK理图装载机工作装置动作包括动再升降和铲斗翻转动作。由于液压泵在同时间内只能按先后次序向一个机构供油，各机构和进油通路按前后次序排列，前面的转斗操纵阀动作，就把后面的动臂操纵阀进油通路切断“只有前面的阀处于中位时，才能扳动后面的阀使之动作。两者构成堆动顺序回路。（如图2.1所示）1 .动力元件一一液压泵。一般均采用齿轮泵。2 .执行元件一一一个转斗液压缸和两个动肾液压缸。3 .控制调节装置用来控制和调节系统各部分液体压力、流域和方向。在该系统中设有方向控制阀、过栽阀和溢流阀<1方向控制阀有动评液压缸换向阀和转斗液压缸换向阀,用来控制转斗液压缸和动臂液压缸的运动方向，使动臂和铲斗能停在某位置.并可通过控制换向阀的开度来获得液压缸的不同速度。转斗液压缸换向阀是位六通港阀，它可控制铲斗前倾、后倾和固定在某一位置等三个动作；动管液压缸换向阀是四位六通滑阀，它可控制幼普上升、卜.降、固定和浮动等四个动作。动臂浮动位巴可使装载机在平地堆积作业时，工作装置的地面情况自由浮动，在铲掘矿石作业时可使铲斗刃避开大块矿石进行铲掘，提高作业效率。（2）溢流同一一控制系统压力。当液压系统压力超过调定的工作压力时，溢流阀打开，油液潦回油箱，保护系统不受损坏。（3）缓冲补油阀（双作用阀）一一它由过栽阀和单向阀组成，并联装在转斗液压缸的回油路上，作用有三个：A当转斗液Jk缸滑阀在中位时，转斗液乐缸前后腔均闭死,如铲斗受到额外冲击载荷，引起局部油路压力剧升，将导致换向阀和液压缸之间的元件、管路的破坏。设司过载阀即能缓冲该过载油压。B在动将升降过程中，使转斗液*缸自动进行泄油和补油。为了防止连杆机构超过极限位置，同时使铲斗中的物料能卸干净，在连杆机构中设有限位块。限位块的设置,使动臂在升降至某一位置时，可能会出现连杆机构的干涉现象,例如动臂提升至某一位置时，会迫使转斗液压缸的活塞杆向外拉出，造成转斗液压缸前腔压力剧升，可能损坏液压缸油封和油管，由于有过我阀，可使困在液压缸前腔中的油经过过效阀泻出返回油路。前腔容积减少的同时，后腔容积增大，造成局部其空，缓冲补油阀中的单向阀随即打开，向转斗油缸后腔补油。C装载机在卸载时，能实现铲斗靠自重快速下翻，并顺势撞击限位块，使斗内剩料和净。当卸料时方向阀在右位，压力油进入转斗液压缸前腔实现转斗、当铲斗心越过斗下钦点后，铲斗在重力作用下加速翻转，但其速度受到液压泵供油速度的限制，由于缓冲补油阀中的单向阀及时向转斗液压缸前腔补油，使铲斗能快速卜翻，撞击限位块，实现撞斗卸料.4 .辅助装置包括油箱、灌油器、油管及管接头.2.2.2 工作装置液压系统计埠1 .液压缸选取1）内径计算（1）根据机械设计手册第四卷17-30及6机械设计手册第四卷液压缸的公称压力（如表2.1）,选取工作压力为17.5*（2）根据机械设计手册第四卷17-260液*缸的机械效率由活塞及活塞杆密封处的摩擦阻力所造成，在额定压力下通常取=0.9、0.95,本次设计取7O.9.（3）根据机设计手册17-259.（如表2.2）速比主要是确定活塞杆的直径是否需要辍冲装置，速比系数夕不宜过大或过小，以免产生背压。表2.1液东缸的公称压力设备英里压力麴I1.'，压力烤烟货叨凯乐.也帏机.汽乍<7低晚声,周可率也靠统农用机炼工二第标注徽机ff船用机机、运机WU工同机械、油田机、冶金机检、核播机，机械2171.5胤E空间"W1.耐度速度离,X功窣低成本东用TnK机、酎尔大怆挑、匕机、MJKftA>3J.S地未火性用力、表2.2液M缸的速比系数公林笈力<10IZ5-20>3>中1.331.46、22取速比系数为1.46.（4）根据同组同学所做的确定动鬻工作阻力F144KN,转斗工作阻力为F-215KN。根据蒙机械设计手册第一卷1一113,对于动臂液压缸取安全系数为1.6。对于转斗液压缸取安全系数为1.5。根据£液压设计手册75页，公式3-3计算动律液压缸内径：D瑞"-D带入以上数据得动惭液压缸O=J察*烂老=<>4.911unV3.14X17.5×0.9u,.1.ys11-,.,f4×215×1.5×1.46n.转斗液压缸。=195mmV3.147.5X0.9根据名机械设计手册第四卷液压缸的内径系列（如表2.3）,动臂液压缸取1>1801,转斗液压缸取D=200e.表2.3液压阳内径液时A1.内竹麻列H.10、12.16.20、222.25、32、40.50、63.80.(CR,T2348-J993)(9Q>,100.<IIOh125,140)、160.<IWX2D0.t三(220人2S0.(2O),320、(360)s400、(45OK5002）壁厚斯I外径。的确定(1)根据g液压设计手册76页，公式31,一般按照薄壁筒计卯，壁厚b5)按照下公式计算:P一液压缸的最高工作压力(MPa)；B一缸筒材料许用压力(MPa),一材料的抗拉强度极限(MPa)；n一安全系数，n与载荷情况有关，按安全系数推荐表取，液压设计手册力76页(如表2.4)表2.4安全系数文殳教杆静一青冲桁嘏荷不劝不对钵583)26IOIO15按照上表的推荐值，取n=5,缸筒材料常用20、35和45钢的无缝钢管，本次设计选用45钢“调质处理.它的许用应力根据机械设计手册第四卷17-264取G为610MPa,<r36OMPa.系统的最高工作压力：当额定压力OvPa时，最高压力”=1.25?当额定压力160MPa时,最高压力6=1.54将上面的数据代入公式得：动臂油缸：企75x1.25x180=Wimm2x6105心”1fc17.5×1.25×200IroC转斗油缸：企=I7.89wmC6102X5缸筒壁厚:应J+G+G(2-3)式中：G一缸筒外径公差余房5）：G一腐蚀余量（m）经过圆整及参考机械设计手册第一卷3-161液压和气动缸内径无缝钢管取动臂油缸和转斗油缸壁厚均为层20mm则液压缸的外径：动臂油缸：D1=D+2<5=I8O+2×2O=22Omm转斗油缸：D1=D+2<S=20（）+2×20=240mm液压缸:壁厚的验算：o（D2-D2）360x（220、1802）动粉油缸：0.35-=0.35X22O7（2-4）=41.65PwIISMPao（d2-D2）360x（240?-ZOO?）转斗油缸：p-0-35-t-=035X痛=38.5WP“21.5MPa故壁厚合格。3）缸简底部厚度的计算（1）与缸筒的连接型式采用焊接连接，这种连接形式结构简单，尺寸小，重量轻，使用广泛。其结构如下图所示。图2.2位筒与缸头的连接形式(2)厚度的计算其底部为平面，其厚度可以按照四周嵌住的圆盘强度进行近似计算：P一筒内最高工作压力(MPa)iq一筒底材料许用应力(MPa)："一计算厚度外直径；由前面的参数可知，p=-=122,MPa动臂油缸：P=17.5WP×1.6=28PD2=O.I88>0.433<!>0.433DIV=0.433×0.18×8=O.O37w=31mm(2-5),忘Vm转斗油缸：P=17.5M1.,a1.5=26.25M1.iaD3=0.20企0.433J0.433Dp=0.433×0.20X/26.25=。.(皿)?=40mm,2t,1.122(3)强度验算缸筒和缸微为焊接连接时，焊缝应力«AZ)按下武计算：=F1."f(2-6)D2-d2)j万式中：F一缸内最大推力(N)：由前面可知动着油缸F-40078.87,转斗油缸F=49480.08口一缸筒外径；4一焊缝底径；一焊接效率，取7=0.7：0一焊条材料抗拉强度；n安全系数：取n=5动普油缸：=400788.7x1=21AMPa.222-0.122)×0.74转斗油缸：=494S(X).8×1O=2O.8.W"2).242-0.12液压缸推力和流量的计算<a）液压缸推力的计算依据£液压设计手册79页的计算公式：当液压缸的无杆腔进油时，作用在活塞杆上的理论推力r,-rx2.当液压缸的有杆腔进油时，作用在活寒杆上的理论推力式中：P-工作压力（/%）：1）活塞直径（液压缸内径）（m）：d-活塞杆直径（m）；4液压缸的机械效率：取4=0.9：将以上数据代入公式得：PJ6t=-X0.18X17.5X10=×0.9=3(X)591.5,)x0.74由钢结构查的角焊缝的许用应力H=MPa=32MPa21.4MPa5M=?WPa=32MPa20.8MPa故焊缝安全。（4）缸简制造加工要求（八）缸筒内径采用H7或H8配合,表面粗糙度般为0.16-0.328.都需要进行研磨.（b）热处理：调质，硬度HB1241285:<c）筒内径的圆度，锥度，圆柱度不大于内径公差之半；（d>缸筒直线度公差在500E的长度上不大于O.03m；<e>缸筒端面的垂直度在直径100mm上不大于0.04；孔一的轴线时缸径D的偏移不大于0.03：孔一的轴线对缸径D的垂直度在100间长度上不大于0.01nun：轴颈一对缸径D的垂直度在1OOnun长度上不大TOjmm：4）活塞杆的计郛依据机械设计手册B第四卷17272活塞杆的直径计算公式:动酋油缸：d=D吁皿除1=89mm(2-7)缸:d=旧=20OX隘1.108mw式中:D一缸筒内径：0一速比系数参照机械设计手册第四卷17-257活塞杆的直径系列（如表2.5），取动购油缸活塞杆的直径为90mm,转斗油缸活塞杆的直径为I1.Ommo么一液压缸的容积效率，采用密封圈,Mxa=.o则液压缸的效率=0.9×1.0=0.9(c)液压缸的流量VQ="(2-11)1I式中：4一活塞的有效作用面积，有杆腔的面积A=互，无杆腔的面积4物-/)Iz-活塞的运动速度，取-1.5m11min:叫一油缸的容积效率，取“r代入数据得:34x%1.5动得油缸：0,=-=38.15£min1×IO3.14×(8-92)x7×1Q=4=28.617.Zmin2IxIO3.14X20)×1.5转斗油缸：G=-=47.1.ninIx1.O3.1.4(202-1.1.2)、xI5Q4=32.851.mi111x10(3)活塞杆的结构设计（八）活塞杆的结构形式的选取活塞杆必须有足够的强度和硬度，以便承受拉力、弯曲应力、振动和冲击载荷的作用.同时还要注意它对活塞有效面积的影响，保证液压缸达到所耍求的作用力和速度,活塞杆具有一定的耐磨性，具有较高的尺寸精度和表面光洁度。杆内端：由于工作压力较高，以防机械振动较大采用卡环结构形式，查液乐设计手册第87页表310可得结构如下:图2.3活戕杆与活电的连接形式杆外端：为了避免活塞在工作时产生.偏心承载力，适应液压缸的工作安装要求，提高其工作效率，应根据载荷情况选取适当的杆头连接形式.液压缸在工作时轴线摆动，本次设计采用较箱式连接。其结构如卜.图所示：(b)活塞杆的材料及技术要求材料：选取45钢：技术要求：淬火，淬火深度0.5'Imm,表面镀铝20'30闻：活塞杆在导向套中滑动，采用H8/H7配合，太紧摩擦大，太松容易引起卡滞现象:活塞杆的圆柱度公差不大于直径公差之半：0安装活塞的轴肩端面与活塞杆釉线的垂直度公差不大于0.0,Imm/10Omm,以保证安装不产生偏斜。安装活寒的轴颈与外圆的同轴度公差不大于0.01mm：活塞杆的外圆粗糙度R1.I=OJ'0.3,太光表面形不成油膜，不利于润滑：活塞杆表面进行镀铭处理，并进行抛光或磨削处理加工；®活塞杆内端的卡键和缓冲装置也要保证与轴线同心；5）液压缸行程的翻定根据工作的需要，选择动臂油缸活塞的行程1.=900mm:转斗油缸活寒的行1.=508m%6）缓冲装置液压缸的活寒杆有一定的质量，在液压力的驱动下具有很大的动地。在它们的行程的中端.当杆头进入液压缸的端前和缸底部分时，会引起机械碰撞，产生很大的噪音。缓冲装置可以减小噪音，防止和减少液压活塞及活塞杆的运动部件在运动时对缸底和潜盖的冲击，在它们的终端实现速度的递减，直到为零。本次设计采用变节流型缓冲装置。这种装置在级冲过程中，通流面积随着缓冲过程的变化而变化，缓冲腔内的缓冲压力保持均与，能达到满意的缓冲要求，其结构图如下：图2.5缓冲装置结构图7）排气装置排气阀安装在液压缸端部的最高位置上。如果排气阀设置不当或者没有设置，压力油进入液压缸后，缸内会存有空气。由于空气具有压缩性和滞后扩张性，为了避免这种现象，必须在液压缸上安装排气阀。排气阀的位置要安装合理，水平安装的液压缸，其位置应设置在缸体两端部的上方：垂直安装的液压缸，应设在端盖上方，均与压力腔相通，以便安装后调试前排出液压缸内的空气.8）选型根据以上计算结果，结合6机械设计手册3第四卷17-286选择液*缸型号：动臂油缸:油缸内径为180mm,活塞杆径为90Inb行程为900mm,压力为17.5MPa选择等级代号为H,液压表安装选用耳轴,代号为3,活塞杆满连接方式为杆端外螺蚊，代号为1.缓冲型式为杆头端带缓冲（3）,油口连接型式为内螺纹（I）,采用双作用单活塞杆液压缸.型号表示为：HSG.K-180/90.H-3131-900.转斗油缸：油缸内径为200mm,活塞杆径为