履帶式液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計【含說明書+CAD圖紙】
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大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)
第1章 緒 論
§1.1 WY6挖掘機(jī)的功能及主要技術(shù)參數(shù)
§1.1.1 功能
挖掘機(jī)作業(yè)過程是以切削刃切削土壤,實現(xiàn)破土、裝土、提升回轉(zhuǎn)、卸土,再返回第二次挖掘,挖完一段后,機(jī)械移位繼續(xù)挖掘。
為實現(xiàn)上述周期性作業(yè)動作要求,就需要以下組成部分:工作裝置、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、動力裝置、傳動裝置(液壓部分)、操縱裝置、行走裝置等。現(xiàn)通常按結(jié)構(gòu)分為:工作裝置、回轉(zhuǎn)平臺、行走裝置。根據(jù)其構(gòu)造和用途可以區(qū)分為:履帶式、輪胎式、步履式、全液壓、半液壓、全回轉(zhuǎn)、非全回轉(zhuǎn)、通用型、專用型、鉸接式、伸縮臂式等多種類型。
工作裝置是直接完成挖掘任務(wù)的裝置。它由動臂、斗桿、鏟斗等三部分鉸接而成。動臂起落、斗桿伸縮和鏟斗轉(zhuǎn)動都用往復(fù)式雙作用液壓缸控制。為了適應(yīng)各種不同施工作業(yè)的需要,液壓挖掘機(jī)可以配裝多種工作裝置,如挖掘、起重、裝載、平整、夾鉗、推土、沖擊錘等多種作業(yè)機(jī)具。
回轉(zhuǎn)與行走裝置是液壓挖掘機(jī)的機(jī)體,轉(zhuǎn)臺上部設(shè)有動力裝置和傳動系統(tǒng)。發(fā)動機(jī)是液壓挖掘機(jī)的動力源,大多采用柴油要在方便的場地, 也可改用電動機(jī)。
行走裝置(也稱下車)由導(dǎo)向輪、驅(qū)動輪、支重輪、托帶輪、履帶、組合行走架、行走馬達(dá)減速機(jī)和張緊緩沖裝置等零部件組成。如圖1-1所示。
圖1-1行走裝置
1、導(dǎo)向輪 2、組合行走架 3、張緊裝置 4、中護(hù)軌板
5、托帶輪 6、履帶 7、支重輪 8、驅(qū)動輪
行走裝置是挖掘機(jī)的支柱,承受挖掘機(jī)的全部質(zhì)量和挖掘機(jī)載荷,提供挖掘機(jī)行走、轉(zhuǎn)彎和爬坡的能力挖掘機(jī)工作時,行走裝置起到支撐和穩(wěn)定的作用。
§1.1.2 主要技術(shù)參數(shù)
表1-1
型號
WY6
型式
履帶式反鏟液壓挖掘機(jī)
整機(jī)質(zhì)量
6000kg
外形尺寸 長×寬×高
5945×1920×2600
標(biāo)準(zhǔn)斗容
0.18 m3
發(fā)動機(jī)型號
康明斯B3.3-C
發(fā)動機(jī)額定功率
45 KW
發(fā)動機(jī)額定轉(zhuǎn)速
2200 rpm
軌距
1520mm
軸距
1990 mm
接地長度
2000 mm
履帶板寬度
400 mm
接地比壓
31.7 KPa
最小離地間隙
300 mm
爬坡能力
30°
液壓系統(tǒng)壓力
22MPa
液壓系統(tǒng)閉鎖壓力
26MPa
行走速度兩擋
0- 2.52/ 0- 4.81 km/h
平臺回轉(zhuǎn)速度
0-10.7 r/min
回轉(zhuǎn)制動壓力
20 MPa
伺服系統(tǒng)壓力
3MPa
最大挖掘高度
5330mm
最大挖掘深度
3890 mm
最大挖掘半徑
6900 mm
最大卸載高度
3630 mm
鏟斗最大挖掘力
40 KN
§1.2 挖掘機(jī)簡史
第一臺手動挖掘機(jī)問世至今已有130多年的歷史,期間經(jīng)歷了由蒸汽驅(qū)動斗回轉(zhuǎn)挖掘機(jī)到電力驅(qū)動和內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動回轉(zhuǎn)挖掘機(jī)、應(yīng)用機(jī)電液一體化技術(shù)的全自動液壓挖掘機(jī)的逐步發(fā)展過程。
??? 由于液壓技術(shù)的應(yīng)用,20世紀(jì)40年代有了在拖拉機(jī)上配裝液壓反鏟的懸掛式挖掘機(jī),20世紀(jì)50年代初期和中期相繼研制出拖式全回轉(zhuǎn)液壓挖掘機(jī)和履帶式全液壓挖掘機(jī)。初期試制的液壓挖掘機(jī)是采用飛機(jī)和機(jī)床的液壓技術(shù),缺少適用于挖掘機(jī)各種工況的液壓元件,制造質(zhì)量不夠穩(wěn)定,配套件也不齊全。從20世紀(jì)60年代起,液壓挖掘機(jī)進(jìn)入推廣和蓬勃發(fā)展階段,各國挖掘機(jī)制造廠和品種增加很快,產(chǎn)量猛增。1968-1970年間,液壓挖掘機(jī)產(chǎn)量已占挖掘機(jī)總產(chǎn)量的83%,目前已接近100%。
§1.3 國內(nèi)外的情況
§1.3.1 國外挖掘機(jī)目前水平及發(fā)展動向
工業(yè)發(fā)達(dá)國家的挖掘機(jī)生產(chǎn)較早,法國、德國、美國、俄羅斯、日本是斗容量3.5-40m3單斗液壓挖掘機(jī)的主要生產(chǎn)國,從20世紀(jì)80年代開始生產(chǎn)特大型挖掘機(jī)。例如,美國馬利昂公司生產(chǎn)的斗容量50-150m3剝離用挖掘機(jī),斗容量132m3的步行式拉鏟挖掘機(jī);B-E(布比賽路斯-伊利)公司生產(chǎn)的斗容量168.2m3的步行式拉鏟挖掘機(jī),斗容量107m3的剝離用挖掘機(jī)等,是世界上目前最大的挖掘機(jī)。
從20世紀(jì)后期開始,國際上挖掘機(jī)的生產(chǎn)向大型化、微型化、多功能化、專用化和自動化的方向發(fā)展。
? 1、開發(fā)多品種、多功能、高質(zhì)量及高效率的挖掘機(jī)。為滿足市政建設(shè)和農(nóng)田建設(shè)的需要,國外發(fā)展了斗容量在0.25m3以下的微型挖掘機(jī),最小的斗容量僅在0.01m3。另外,數(shù)量最的中、小型挖掘機(jī)趨向于一機(jī)多能,配備了多種工作裝置——除正鏟、反鏟外,還配備了起重、抓斗、平坡斗、裝載斗、耙齒、破碎錐、麻花鉆、電磁吸盤、振搗器、推土板、沖擊鏟、集裝叉、高空作業(yè)架、鉸盤及拉鏟等,以滿足各種施工的需要。與此同時,發(fā)展專門用途的特種挖掘機(jī),如低比壓、低嗓聲、水下專用和水陸兩用挖掘機(jī)等。
2、迅速發(fā)展全液壓挖掘機(jī),不斷改進(jìn)和革新控制方式,使挖掘機(jī)由簡單的杠桿操縱發(fā)展到液壓操縱、氣壓操縱、液壓伺服操縱和電氣控制、無線電遙控、電子計算機(jī)綜合程序控制。在危險地區(qū)或水下作業(yè)采用無線電操縱,利用電子計算機(jī)控制接收器和激光導(dǎo)向相結(jié)合,實現(xiàn)了挖掘機(jī)作業(yè)操縱的完全自動化。所有這一切,挖掘機(jī)的全液壓化為其奠定了基礎(chǔ)和創(chuàng)造了良好的前提。
3、重視采用新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu),加快標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化發(fā)展速度。例如,德國阿特拉斯公司生產(chǎn)的挖掘機(jī)裝有新型的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置,使挖掘機(jī)按最適合其作業(yè)要求的速度來工作;美國林肯貝爾特公司新C系列LS-5800型液壓挖掘機(jī)安裝了全自動控制液壓系統(tǒng),可自動調(diào)節(jié)流量,避免了驅(qū)動功率的浪費(fèi)。還安裝了CAPS(計算機(jī)輔助功率系統(tǒng)),提高挖掘機(jī)的作業(yè)功率,更好地發(fā)揮液壓系統(tǒng)的功能;日本住友公司生產(chǎn)的FJ系列五種新型號挖掘機(jī)配有與液壓回路連接的計算機(jī)輔助功率控制系統(tǒng),利用精控模式選擇系統(tǒng),減少燃油、發(fā)動機(jī)功率和液壓功率的消耗,并處長了零部件的使用壽命;德國奧加凱(O&K)公司生產(chǎn)的挖掘機(jī)的油泵調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有合流特性,使油泵具有最大的工作效率;日本神鋼公司在新型的904、905、907、909型液壓挖掘機(jī)上采用智能型控制系統(tǒng),即使無經(jīng)驗的駕駛員也能進(jìn)行復(fù)雜的作業(yè)操作;德國利勃海爾公司開發(fā)了ECO(電子控制作業(yè))的操縱裝置,可根據(jù)作業(yè)要求調(diào)節(jié)挖掘機(jī)的作業(yè)性能,取得了高效率、低油耗的效果;美國卡特匹勒公司在新型B系統(tǒng)挖掘機(jī)上采用最新的3114T型柴油機(jī)以及扭矩載荷傳感壓力系統(tǒng)、功率方式選擇器等,進(jìn)一步提高了挖掘機(jī)的作業(yè)效率和穩(wěn)定性。韓國大宇公司在DH280型挖掘機(jī)上采用了EPOS---電子功率優(yōu)化系統(tǒng),根據(jù)發(fā)動機(jī)負(fù)荷的變化,自動調(diào)節(jié)液壓泵所吸收的功率,使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速始終保持在額定轉(zhuǎn)速附近,即發(fā)動機(jī)始終以全功率運(yùn)轉(zhuǎn),這樣既充分利用了發(fā)動機(jī)的功率、提高挖掘機(jī)的作業(yè)效率,又防止了發(fā)動機(jī)因過載而熄火。
4、更新設(shè)計理論,提高可靠性,延長使用壽命。美、英、日等國家推廣采用有限壽命設(shè)計理論,以替代傳統(tǒng)的無限壽命設(shè)計理論和方法,并將疲勞損傷累積理論、斷裂力學(xué)、有限元法、優(yōu)化設(shè)計、電子計算機(jī)控制的電液伺服疲勞試驗技術(shù)、疲勞強(qiáng)度分析方法等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于液壓挖掘機(jī)的強(qiáng)度研究方面,促進(jìn)了產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)高效率和競爭力。美國提出了考核動強(qiáng)度的動態(tài)設(shè)計分析方法,并創(chuàng)立了預(yù)測產(chǎn)品失效和更新的理論。日本制定了液壓挖掘機(jī)構(gòu)件的強(qiáng)度評定程序,研制了可靠性住處處理系統(tǒng)。在上述基礎(chǔ)理論的指導(dǎo)下,借助于大量試驗,縮短了新產(chǎn)品的研究周期,加速了液壓挖掘機(jī)更新?lián)Q代的進(jìn)程,并提高其可靠性和耐久性。例如,液壓挖掘機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)到85%-95%,使用壽命超過1萬小時。
5、加強(qiáng)對駕駛員的勞動保護(hù),改善駕駛員的勞動條件。液壓挖掘機(jī)采用帶有墜物保護(hù)結(jié)構(gòu)和傾翻保護(hù)結(jié)構(gòu)的駕駛室,安裝可調(diào)節(jié)的彈性座椅,用隔音措施降低噪聲干擾。
6、進(jìn)一步改進(jìn)液壓系統(tǒng)。中、小型液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)有向變量系統(tǒng)轉(zhuǎn)變的明顯趨勢。因為變量系統(tǒng)在油泵工作過程中,壓力減小時和增大流量來襝,使液壓泵功率保持恒定,亦即裝有變量泵的液壓挖掘機(jī)可經(jīng)常性地充分利用油泵的最大功率。當(dāng)外阻力增大時則減少流量(降低速度),使挖掘力成倍增長率加;采用三回路液壓系統(tǒng)。產(chǎn)生三個互不成影響的獨(dú)立工作運(yùn)動。實現(xiàn)與回轉(zhuǎn)達(dá)機(jī)械的功率匹配。將第三泵在其他工作運(yùn)動上接通,成為開式回路第二個獨(dú)立的快速成運(yùn)動。此外,液壓技術(shù)在挖掘機(jī)上普遍使用,為電子技術(shù)、自動控制技術(shù)在挖掘機(jī)的應(yīng)用與推廣創(chuàng)造了條件。
7、迅速拓展電子化、自動化技術(shù)在挖掘機(jī)上的應(yīng)用。20世紀(jì)70年代,為了節(jié)省能源消耗和減少對環(huán)境的污染,使挖掘機(jī)的操作輕便和安全作業(yè),降低挖掘機(jī)口音,改善駕駛員工作條件,逐步在挖掘上應(yīng)用電子和自動控制技術(shù)。隨著對挖掘機(jī)的工作效率、節(jié)能環(huán)保、操作輕便、安全舒適、可靠耐用等方面性能要求的提高,促使了機(jī)電一體化在挖掘機(jī)上的應(yīng)用,并使其各種性能有了質(zhì)的飛躍。20世紀(jì)80年代,以微電子技術(shù)為核心的高新技術(shù),特別是微機(jī)、微處理器、傳感器和檢測儀表在挖掘機(jī)上的應(yīng)用,推動了電子控制技術(shù)在挖掘機(jī)上應(yīng)用和推廣,并已成為挖掘機(jī)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志,亦即目前先進(jìn)的挖掘機(jī)上設(shè)有發(fā)動機(jī)自動怠速及油門控制系統(tǒng)、功率優(yōu)化系統(tǒng)、工作模式控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等電控系統(tǒng)。
§1.3.2 內(nèi)挖掘機(jī)目前發(fā)展水平及狀況
2000年來,隨著國家新一輪經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入一個更深層次的階段,包括基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、新的城鎮(zhèn)化建設(shè)等,刺激挖掘機(jī)行業(yè)進(jìn)一步的發(fā)展。所以在2000年以后形成了一個高潮期。據(jù)統(tǒng)計,2000年國內(nèi)挖掘機(jī)企業(yè)產(chǎn)量為8111臺、銷售量為7926臺,與1999年相比,產(chǎn)銷量均增長30%以上。2000年全國液壓挖掘機(jī)產(chǎn)銷量近8000臺。
2002年是我國工程機(jī)械行業(yè)歷史上增長速度最快、經(jīng)濟(jì)形勢最好的一年,堪稱“井噴之年”。挖掘機(jī)全年銷量1.9萬臺,同比增長58%,挖掘機(jī)成了整個工程機(jī)械行業(yè)中產(chǎn)、銷量增長最快的機(jī)種之一。
2003年國產(chǎn)挖掘機(jī)的價格優(yōu)勢仍然是十分明顯的。以13至14噸級的輪式挖掘機(jī)為例,雖然其關(guān)鍵零部件系國外配置,但價格與國外同等機(jī)型相比仍相差25萬至30萬元。小功率、多功能的挖掘機(jī)尤其受到青睞。通過快速換裝不同的工作裝置以完成挖、裝、填、夯、抓、刨、吊鉆、剪等多種作業(yè),挖掘裝載機(jī)出現(xiàn)了需求不斷上升的勢頭。除了JCB、凱斯等品牌外,德工的WZ25-20型也出現(xiàn)了較好的銷售趨勢。輪胎挖掘機(jī)的需求一直在穩(wěn)步增長,如常州現(xiàn)代的輪式挖掘機(jī)從0.25至0.92立方米都可生產(chǎn),詹工可生產(chǎn)14至30噸級的輪式挖掘機(jī),其中20噸級的輪式挖掘機(jī)的行駛速度可高達(dá)54公里/小時。目前我國輪式挖掘機(jī)的生產(chǎn)企業(yè)大約為10家。
2003年的大型挖掘機(jī)在我國一直處于薄弱地位,主要依賴進(jìn)口。長挖的CE600-5型斗容達(dá)4立方米,常州現(xiàn)代的R450LC-5型挖掘機(jī)屬于43.53噸級,而德國的利勃海爾生產(chǎn)的600噸級的挖掘機(jī)最大斗容可達(dá)34立方米。
2003年小型挖掘機(jī)的需求繼續(xù)旺盛。2003年產(chǎn)銷3000多臺,而需求量在5000臺/年左右。久負(fù)盛名的久保田已落戶上海,久保田生產(chǎn)從0.5至5噸的33個產(chǎn)品系列,年產(chǎn)量在1.2萬臺左右,久保田先推出無尾超小回轉(zhuǎn)機(jī)型的主導(dǎo)機(jī)型,以后陸續(xù)有其他型號上市,意欲占領(lǐng)中國20%的小型挖掘機(jī)市場,其產(chǎn)品的數(shù)字化液晶顯示、自動怠速功能博得了用戶的贊譽(yù)。凱斯的小型挖掘機(jī)同樣采用無尾回轉(zhuǎn)及動臂可回轉(zhuǎn)技術(shù),采用橡膠履帶用于液壓錘、液壓剪的雙回路輔助輸出液壓回路,同樣受到使用單位的歡迎。
由于2003年以來我國固定資產(chǎn)投資規(guī)模增長過快,中央政府在2004年4月出臺了一系列宏觀調(diào)控政策,抑制投資過熱的行業(yè)。目前,宏觀調(diào)控已初見成效,經(jīng)濟(jì)開始向“軟著陸”發(fā)展。2004年下半年開始,固定資產(chǎn)投資增速出現(xiàn)較快的下降,挖掘機(jī)械行業(yè)增速隨之下降,并且下降幅度將高于固定資產(chǎn)投資的下滑速度。這必將對挖掘機(jī)行業(yè)帶來沖擊!
1999年-2004年履帶式挖掘機(jī)進(jìn)出口量:中國挖掘機(jī)近三年增長極為迅速,雖然國內(nèi)產(chǎn)銷量已成為國際上的挖掘機(jī)大國,但歷年仍有大量挖掘機(jī)產(chǎn)品進(jìn)口,進(jìn)出口逆差仍較大。
2004年國內(nèi)已形成的局面: 隨著我國挖掘機(jī)行業(yè)持續(xù)高速發(fā)展,尚未引進(jìn)外資的企業(yè)紛紛加快技術(shù)改造,引進(jìn)技術(shù)合作、資產(chǎn)重組、強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合優(yōu)勢互補(bǔ),創(chuàng)中國人自己發(fā)展之路。如柳工、玉柴、南特、卓爾、軍聯(lián)、山河智能、山東常林、徐工、臨工、黃工等相繼完成技改,成效顯著,爭創(chuàng)年千臺目標(biāo)企業(yè)。同時,一些大型國企改制后也煥發(fā)出極強(qiáng)生命力。如長挖改制后的四川邦立重機(jī)有限公司揚(yáng)長避短搞發(fā)展,2004年目標(biāo)大挖260臺,銷售收入3億元。2004年上半年研制出中國最大的液壓挖掘機(jī)——100t級強(qiáng)力礦山型全液壓挖掘機(jī),CE(D)1000-6斗容6m3、373kw。同時還為中國礦山研制出系列全液壓挖掘機(jī)CE400-6、CE420-6、CE(D)460-5、CE(D) 550-6、CE(D)650-6、CE(D)900-6系列產(chǎn)品供應(yīng)市場,物美價廉,深受市場歡迎,已成為中國大型挖掘機(jī)研發(fā)基地。玉柴、卓爾、南 特、智能也正在成為中國小挖研發(fā)重要基地。柳工、臨工、三一、徐工、貴礦、力士德等將成為國產(chǎn)中噸位挖掘機(jī)名品與國外品牌抗衡的生產(chǎn)企業(yè)。
縱觀我國液壓挖掘機(jī)近40年的發(fā)展歷史,大致可以分成以下幾個階段:
一、開發(fā)階段(1967-1977年):以測繪仿制為主的開發(fā)。通過多年堅持不懈的努力,克服一個一個的困難,有少量幾種規(guī)格的液壓挖掘機(jī)終于獲得初步成功,為我國挖掘機(jī)行業(yè)的形成和發(fā)展邁出了重要的一步。
二、液壓挖掘機(jī)發(fā)展、提高并全面替代機(jī)械挖掘機(jī)階段(1978-1986年)。這個階段通過各主機(jī)廠引進(jìn)技術(shù)(主要是德國挖掘機(jī)制造技術(shù))的消化、吸收和移植,使我國液壓挖掘機(jī)產(chǎn)品的性能指標(biāo)全面提高到國際70年代末80年代初的水平。全國液壓挖掘機(jī)的平均年產(chǎn)量達(dá)到1230臺。
三、液壓挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量增加,新加入挖掘機(jī)行業(yè)的國有大、中型企業(yè)以技貿(mào)結(jié)合、合作生產(chǎn)方式聯(lián)合引進(jìn)日本挖掘機(jī)制造技術(shù)(1987-1993年)。由于國內(nèi)對挖掘機(jī)的需求量的不斷提高,新加入挖掘機(jī)行業(yè)的企業(yè)通過開發(fā)和引進(jìn)挖掘機(jī)制造技術(shù),其產(chǎn)品批量或小批量的投放國內(nèi)市場或出口,打破了多年來主要由六大家挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)壟斷國內(nèi)挖掘機(jī)市場的局面,形成了有益于提高產(chǎn)品質(zhì)量、性能和產(chǎn)量的良性競爭。這個期間國內(nèi)液壓挖掘機(jī)的年均產(chǎn)量提高到2000余臺。
四、國內(nèi)液壓挖掘機(jī)供需矛盾日益擴(kuò)大,國外各著名挖掘機(jī)制造廠商看好中國市場紛紛前來創(chuàng)辦合資、獨(dú)資挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)(1994年--至今)。從1994年開始,特別到1995年在我國挖掘機(jī)行業(yè)掀起了一股不小的合資浪潮。其中美國卡特彼勒公司和日本神戶制鋼所率先在徐州金山橋開發(fā)區(qū)和與成都工程集團(tuán)公司合作在成都相繼建立了生產(chǎn)液壓挖掘機(jī)的中外合資企業(yè),隨后日本小松制作所、日立建機(jī)株式會社、韓國大宇重工、韓國現(xiàn)代重工業(yè)以及德國利勃海爾、德國雪孚、德國Atlas、瑞典Volvo公司等都先后在中國建立了中外合資、外商獨(dú)資挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè),生產(chǎn)具有世界先進(jìn)水平的多種型號和規(guī)格的液壓挖掘機(jī)產(chǎn)品。近幾年這些企業(yè)運(yùn)營情況良好,發(fā)展速度很快。
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河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)
第2章 液壓系統(tǒng)分析與設(shè)計
§2.1 設(shè)計思想
§2.1.1 產(chǎn)品開發(fā)目的與適用范圍
由于2004年我國經(jīng)濟(jì)實行宏觀調(diào)控后,國內(nèi)固定資產(chǎn)投資比例減小,嚴(yán)重影響了挖掘機(jī)的銷售市場。2003年13家企業(yè)共銷售挖掘機(jī)30139臺,其中15噸以下挖掘機(jī)銷售了2957臺,占銷售總量的9.8%;2004年13家企業(yè)共銷售挖掘機(jī)2764臺,下降了9%。其中15噸以下挖掘機(jī)銷售了4631臺,占銷售總量的16.75%。增量為6.77%。2004年15噸以下的挖掘機(jī)比2003年增長56.58%。這說明宏觀調(diào)控對15噸以下小挖不但沒有影響,反而銷量增加,預(yù)計以后每年需要5000~7000臺的量。市場發(fā)展很快。目前生產(chǎn)小挖的企業(yè)有玉柴、山河、柳工、現(xiàn)代京城、大宇、日立等企業(yè)??焖匍_發(fā)15噸以下挖掘機(jī),以適應(yīng)市場的需要。
2003以來國家對農(nóng)業(yè)的投資力度正在加大,另外我國西部開發(fā)建設(shè),南水北調(diào)工程的啟動,將需要大量的工程機(jī)械產(chǎn)品,尤其是對中小型號的液壓挖掘機(jī)的需求量必將持續(xù)增長。
經(jīng)過調(diào)研,6-10噸級液壓挖掘機(jī)在農(nóng)業(yè)、農(nóng)村、農(nóng)民以及城鄉(xiāng)個體、私營、集體企業(yè)中具有較好市場。
本產(chǎn)品主要用于民用建設(shè)、市政工程、農(nóng)田水利、修筑道路、房產(chǎn)開發(fā)等土石方施工。
§2.1.2 設(shè)計指導(dǎo)思想
一、貫徹“質(zhì)量第一”的方針,力求結(jié)構(gòu)合理,可靠性高。
二、要貫徹“三化”原則,盡量考慮零部件的通用性,要投資少,見效快(標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化)。
三、外協(xié)件應(yīng)立足于國內(nèi),但液壓件盡量選國外產(chǎn)品,并有一定的先進(jìn)性和可靠性。
四、產(chǎn)品應(yīng)符合國家、有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),并學(xué)習(xí)引用國外先進(jìn)技術(shù)。
§2.2 液壓系統(tǒng)分析
§2.2.1 本機(jī)要求
一、發(fā)動機(jī)
采用康明斯發(fā)動機(jī),油耗低,噪音小,性能可靠。也可根據(jù)用戶需求,選裝不同品牌的發(fā)動機(jī)。
二、液壓系統(tǒng)
采用全功率調(diào)節(jié)變量的負(fù)載傳感開式液壓系統(tǒng),技術(shù)成熟,作業(yè)性能優(yōu)良,可靠性高。伺服系統(tǒng)采用先導(dǎo)閥控制,操縱輕便,控制準(zhǔn)確;回轉(zhuǎn)裝置及液壓系統(tǒng)系統(tǒng)主要部件選用韓國第一油壓的產(chǎn)品,性能優(yōu)良;密封件選用派克芬尼公司及國內(nèi)知名品牌產(chǎn)品。
三、行走系統(tǒng)
采用全剛性底盤,“H”型車架,強(qiáng)度高,安全可靠??筛鶕?jù)用戶需要可裝整體式橡膠履帶和鋼履帶
四、造型美觀,具備挖掘,抓物,鉆孔,推土,清溝和破碎等功能。平臺可360°旋轉(zhuǎn),性能可靠,操作舒適,可廣泛應(yīng)用于建筑,市政,供水,供氣,供電農(nóng)林建設(shè)等工程。
§2.2.2 挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)
按照挖掘機(jī)工作裝置和各個機(jī)構(gòu)的傳動要求,把各種液壓元件用管路有機(jī)地連接起來的組合體,稱為挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)。其功能是,以油液為工作介質(zhì),利用液壓泵將發(fā)動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗懿⑦M(jìn)行傳送,然后通過液壓缸和液壓馬達(dá)等將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,實現(xiàn)挖掘機(jī)的各種動作。
一、基本要求:
液壓挖掘機(jī)的動作復(fù)雜,凡要機(jī)構(gòu)經(jīng)常啟動、制動、換向、負(fù)載變化大,沖擊和振動頻繁,而且野外作業(yè),溫度和地理位置變化大,因此根據(jù)挖掘機(jī)的工作特點(diǎn)和環(huán)境特點(diǎn),液壓系統(tǒng)應(yīng)滿足如下要求:
1、要保證挖掘機(jī)動臂、斗桿和鏟斗可以各自單獨(dú)動作,也可以互相配合實現(xiàn)復(fù)合動作。
2、工作裝置的動作和轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)既能單獨(dú)進(jìn)行,又能作復(fù)合動作,以提高挖掘機(jī)的生產(chǎn)率。
3、履帶式挖掘機(jī)的左、右履帶分別驅(qū)動,使挖掘機(jī)行走方便、轉(zhuǎn)向靈活,并且可就地轉(zhuǎn)向,以提高挖掘機(jī)的靈活性。
4、保證挖掘機(jī)的一切動作可逆,且無級變速。
5、保證挖掘機(jī)工作安全可靠,且各執(zhí)行元件(液壓缸、液壓馬達(dá)等)有良好的過載保護(hù);回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和行走裝置有可靠的制動和限速;防止動臂因自重而快速下降和整機(jī)超速溜坡。
為此,液壓系統(tǒng)應(yīng)做到:
(1)有高的傳動效率,以充分發(fā)揮發(fā)動機(jī)的動力性和燃料使用經(jīng)濟(jì)性。
(2)液壓系統(tǒng)和液壓元件在負(fù)載變化大、急劇的振動沖擊作用下,具有足夠的可靠性。
(3)調(diào)協(xié)輕便耐振的冷卻器,減少系統(tǒng)總發(fā)熱量,使主機(jī)持續(xù)工作時液壓油溫不超過80度,或溫升不超過45度。
(4)由于挖掘機(jī)作業(yè)現(xiàn)場塵土多,液壓油容易被污染,因此液壓系統(tǒng)的密封性能要好,液壓元件對油液污染的敏感性低,整個液壓系統(tǒng)要設(shè)置濾油器和防塵裝置。
(5)采用液壓或電液伺服操縱裝置,以便挖掘機(jī)設(shè)置自動控制系統(tǒng),進(jìn)而提高挖掘機(jī)技術(shù)性能和減輕駕駛員的勞動強(qiáng)度。
二、類型:
按液壓泵特性,液壓挖掘機(jī)采用的液壓系統(tǒng)大致上有定量系統(tǒng)、變量系統(tǒng)和定量、變量系統(tǒng)等三種類型。
1、定量系統(tǒng)
在液壓挖掘機(jī)采用的定量系統(tǒng)中,其流量不變,即流量不隨負(fù)載而變化,通常依靠節(jié)流來調(diào)節(jié)速度。根據(jù)定量系統(tǒng)中油泵和回路的數(shù)量及組合形式,分為單泵單回路、雙泵單回路定量系統(tǒng)、雙泵雙回路定量系統(tǒng)及多泵多回路定量系統(tǒng)等。
2、變量系統(tǒng)
在液壓挖掘機(jī)采用的變量系統(tǒng)中,是通過容積變量來實現(xiàn)無級調(diào)速的,其調(diào)節(jié)方式有三種:變量泵-定量馬達(dá)調(diào)速、定量泵-變量馬達(dá)調(diào)速、變量泵-變量馬達(dá)調(diào)速。
液壓挖掘機(jī)采用的變量系統(tǒng)多采用變量泵-定量馬達(dá)的組合方式實現(xiàn)無級變量,且都是雙泵雙回路。根據(jù)兩個回路的變量有無關(guān)聯(lián),分為分功率變量系統(tǒng)和全功率變量系統(tǒng)兩種。其中的分功率變量系統(tǒng)的每個油泵各有一個功率調(diào)節(jié)機(jī)械,油泵的流量變化只受自身所在回路壓力變化的影響,與另一回路的壓力變化無關(guān),即兩個回路的油泵各自獨(dú)立地進(jìn)行恒功率調(diào)節(jié)變量,兩個油泵各擁有一發(fā)動機(jī)輸出功率;全功率變量系統(tǒng)中的兩個油泵由一個總功率調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行平衡調(diào)節(jié),使兩個油泵的擺角始終相同,同步變量、流量相等。決定流量變化的是系統(tǒng)的總壓力,兩個油泵的功率在變量范圍內(nèi)是不相同的。其調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)有機(jī)械聯(lián)動式和液壓聯(lián)動式兩種形式。
§2.2.3 本機(jī)技術(shù)要求
一、整機(jī)結(jié)構(gòu)布置與液壓管路布置應(yīng)合理可行,外形美觀,操作簡便舒適,設(shè)計時應(yīng)考慮制造工藝,拆裝維修等。
二、整機(jī)運(yùn)輸、停放時應(yīng)有合理的姿態(tài),行駛穩(wěn)定性好,保證安全可靠。
三、 液壓系統(tǒng)裝韓國第一油壓的三泵變量系統(tǒng)。
四、 總體參數(shù)應(yīng)符合GB/T9139.1-1988《液壓挖掘機(jī) 分類》的規(guī)定,在設(shè)計時應(yīng)貫徹GB/T9139.2-1996《液壓挖掘機(jī) 技術(shù)條件》;GB/T9140-1996《液壓挖掘機(jī) 結(jié)構(gòu)和性能》;JB6030-200《工程機(jī)械 通用安全技術(shù)條件》;GB16710.1-1996《工程機(jī)械 噪聲限值》等有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
五、 配套件選用力求合理、可靠、先進(jìn)。設(shè)計應(yīng)考慮“三化”,采用系列參數(shù)。
§2.2.4 本機(jī)液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
一、 回轉(zhuǎn)裝置選用韓國第一油壓產(chǎn)的JMFG-39-01-VBR型,回轉(zhuǎn)裝置馬達(dá)排量39.2 cc/rev,額定壓力20MPa 。
二、液壓系統(tǒng)的主要部件為韓國第一油壓的產(chǎn)品,主泵為2x25+16.2+4.5的三組合泵,閥為BCV-65/10型,行走驅(qū)動為JA2L600型徑向柱塞馬達(dá)。系統(tǒng)額定壓力為22MPa,主管路通徑Ф16,管路高壓接頭選用H型接頭,O型密封選用Parker的產(chǎn)品,密封圈槽應(yīng)按Parker標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。
三、伺服系統(tǒng)采用先導(dǎo)閥控制,操縱輕便,控制準(zhǔn)確,行走控制采用推拉杠桿可使挖掘機(jī)前進(jìn)和倒退,伺服管路通徑≥Ф6。
§2.2.5 液壓系統(tǒng)圖的擬定
本機(jī)液壓系統(tǒng)與伺服操作系統(tǒng)原理圖見圖2—1。
原理圖中表明了系統(tǒng)的工作原理和主要部件及限壓要求。
本機(jī)采用變量串聯(lián)組合泵組成的開式液壓系統(tǒng)。變量泵最大流量為110L/min,最大工作壓力為22Mpa;回轉(zhuǎn)齒輪泵的最大流量為35L/min,最大工作壓力為18Mpa;伺服齒輪泵的最大流量為10L/min,最大工作壓力為3Mpa。
組合泵由柴油機(jī)飛輪經(jīng)彈性聯(lián)軸器驅(qū)動,從液壓油箱中吸入液壓油。從泵排出的液壓油經(jīng)多路閥分別進(jìn)入回轉(zhuǎn)馬達(dá)、斗桿油缸、動臂油缸、鏟斗油缸和左、右行走馬達(dá)減速機(jī)。挖掘機(jī)可完成斗桿伸縮、平臺回轉(zhuǎn)和履帶行走等各項動作。若挖掘機(jī)不執(zhí)行動作時,則變量泵處于最小排量狀態(tài),以減小發(fā)動機(jī)功率損失。油路上各執(zhí)行元件的安全閥、過載閥和補(bǔ)油閥均設(shè)在多路控制閥各主閥上,以保護(hù)整個系統(tǒng)。
多路控制閥為分片組合式,閥內(nèi)裝有單向節(jié)流閥,以防止動臂和斗桿在自重作用下下降速度過快。
回轉(zhuǎn)裝置的制動器為液壓常閉式,制動平穩(wěn),操作簡單。
兩個液壓行走馬達(dá)回路中設(shè)有限速閥和常閉式停車制動器,能夠保證挖掘機(jī)平穩(wěn)下坡(下坡速度不超過最大行走速度)和平穩(wěn)制動且有高、低兩檔車速。
液壓油箱為全封閉式,上置預(yù)壓式空氣過濾器,使油箱有一定預(yù)壓力油泵不吸空。油箱內(nèi)設(shè)有隔箱,箱內(nèi)開有回油口和裝有回油濾油器,其出口與油箱相通。
伺服操作系統(tǒng)通過五個先導(dǎo)閥來控制液壓系統(tǒng)中的多路閥,從而實現(xiàn)挖掘機(jī)的各種動作。
伺服油路中設(shè)有蓄能器,能保證系統(tǒng)在穩(wěn)定壓力下工作。當(dāng)柴油機(jī)突然熄火時,工作裝置能平穩(wěn)地降至地面上。
圖1-2 液壓系統(tǒng)原理圖
1、油箱 2、進(jìn)油濾油器 3、旋轉(zhuǎn)閥門4、串聯(lián)泵5、多路閥 6、鏟斗油缸7、動臂油缸8、行走馬達(dá) 9、中央回轉(zhuǎn)接頭10、單向閥 11、斗桿油缸12、推土油缸13、回轉(zhuǎn)裝置14、手柄式先導(dǎo)閥 15、腳踏式先導(dǎo)閥 16、減壓閥 17、截止閥 18、液壓錘19、手柄式先導(dǎo)閥 20、梭閥 21、手柄式先導(dǎo)閥 22、蓄能器 23、單向閥 24、先導(dǎo)過濾器 25、背壓單向閥 26、旁通單向閥 27、散熱器 28、回油濾油器
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河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)
第3章 WY6液壓系統(tǒng)的計算
§3.1 液壓系統(tǒng)參數(shù)
一、液壓系統(tǒng)主參數(shù)
系統(tǒng)額定工作壓力 22Mpa
系統(tǒng)最大工作壓力 26Mpa
工作裝置油泵流量 2×55L/min
回轉(zhuǎn)裝置油泵流量 35.6L/min
先導(dǎo)操縱油泵流量 9.9L/min
系統(tǒng)流量 155.5L/min
液壓功率 36.11KW
泵轉(zhuǎn)速 2200r/min
液壓油箱容量 90L
二、液壓油
名稱牌號 YC—N68低溫液壓油
40°C 時運(yùn)動粘度 68Cst
粘度指數(shù) 130
凝點(diǎn) -45°C
閃點(diǎn) 180 °C
三、作油泵
1、技術(shù)參數(shù)
型號 10270-0001-0
排量
工作裝置油泵排量 225cc/rev
回轉(zhuǎn)裝置油泵排量 16.2cc/rev
先導(dǎo)操縱油泵排量 4.5cc/rev
出油口壓力
工作裝置 22MPa
回轉(zhuǎn)裝置 22MPa
先導(dǎo)操縱 3MPa
最高轉(zhuǎn)速: 2500rpm
額定轉(zhuǎn)速: 2200rpm
2、本機(jī)使用參數(shù):
排量 70.0cc/rev
出油口壓力
工作裝置 22MPa
回轉(zhuǎn)裝置 22MPa
先導(dǎo)操縱 3MPa
額定轉(zhuǎn)速 2200r/min
輸出最大流量 155.5L/min
輸入功率 36.11KW
四、回轉(zhuǎn)裝置
1、技術(shù)參數(shù)
型號 JH4J1000
排量 28.87ml/r
額定工作壓力 16MPa
最高工作壓力 19MPa
2、本機(jī)使用參數(shù)
排量: 28.87ml/r
額定工作壓力: 16Mpa
最高轉(zhuǎn)速: 63r/min
輸出扭矩: 1783N.M
五、行走馬達(dá)
1、技術(shù)參數(shù)
型號 JA3D3000B
流量 255L/min
排量 43.7/22.7ml/r
額定工作壓力 22MPa
最高工作壓力 26MPa
輸出轉(zhuǎn)速 23.4/45.1r/min
2、本機(jī)使用參數(shù)
排量 43.7/22.7ml/r
額定工作壓力 22MPa
輸出轉(zhuǎn)速 23.4/45.1r/min
輸出扭矩 7267/2357N.M
六、多路閥
1、技術(shù)參數(shù)
型號 1007000550
公稱流量 145.6L/min
公稱壓力 3~22MPa
最大伺服操縱壓力 3MPa
2、本機(jī)使用參數(shù)
最大流量 145.6L/min
最高工作壓力 24MPa
最大伺服操縱壓力 3MPa
§3.2 油缸計算
§3.2.1 油缸基本參數(shù)
表3-1
油缸
名稱
額定工作壓(MPa)
最大壓力
(MPa)
基本尺寸(m)
缸徑
活塞桿徑
行程
銷軸
中心距
p
p1
D
d
h
L
動臂缸
21
24
0.11
0.055
0.72
1.095~1.815
斗桿缸
21
24
0.085
0.055
0.84
1.190~2.030
鏟斗缸
21
24
0.085
0.055
0.60
0.925~1.525
§3.2.2 油缸工作能力
根據(jù)負(fù)荷和工作裝置油缸鉸點(diǎn)布置,以及液壓系統(tǒng)的分析計算確定本機(jī)油缸所需的推力和支力。
計算公式:
油缸大腔面積 F=p×D/4 (cm) (3-1)
油缸小腔面積 F= p×(D-d)/4 (cm) (3-2)
額定大腔推力 P=F×p (N) ?。?-3)
額定小腔推力 P=F×p (N) ?。?-4)
最大大腔支承力 P'=F× p (N) (3-5)
最大小腔支承力 P"=F× p1 (N) (3-6)
計算結(jié)果如下表:
表3-2
油缸名稱
面積
大腔
小腔
大 腔
F(cm)
小 腔
F(cm)
額定推力
P(N)
最大支承力
P'(N)
額定推力
P(N)
最大支承力
P'(N)
動臂缸
95
71.25
199.5×10
228×10
150×10
171×10
斗桿缸
56.7
32.95
119.1×10
136×10
69×10
79×10
鏟斗缸
56.7
32.95
119.1×10
136×10
69×10
79×10
§3.2.3 油缸運(yùn)動計算
1、活塞運(yùn)動速度
V=Q/F1 (m/s) V=Q/F2 (m/s)
2、全程時間
t=h/ V (S) t=h/ V (S)
計算結(jié)果如下表:
表3-3
油缸名稱
油泵流量
油缸運(yùn)動速度(m/s)
全程時間 (S)
Q
(L/min)
大腔進(jìn)油
V
小腔進(jìn)油
V
大腔進(jìn)油
t
小腔進(jìn)油
t
動臂缸
2×55
0.193
0.257
3.73
2.80
斗桿缸
2×55
0.323
0.556
2.60
1.51
鏟斗缸
55
0.162
0.278
3.70
2.16
§3.2.4 油缸穩(wěn)定性計算
活塞桿不產(chǎn)生彎曲時,活塞桿的推力與極限力的關(guān)系:
P=N·P (3-7)
式中:P──油缸縱向彎曲穩(wěn)定極限力
P── 油缸推力(N)
N──安全系數(shù) N>1
選用歐拉等截面壓桿穩(wěn)定臨界力公式近似計算:
P= ?。?-8)
式中:N──系數(shù) 本安裝形式N=1
E──彈性模數(shù) E= 2.110 (kg/cm)
J──活塞桿截面的最小慣性矩
J=
L──計算長度,如以實際安裝尺寸代入,
則得安全系數(shù):
N.P= ?。?-9)
N=
代入數(shù)值得如下結(jié)果:
表3-4
油缸名稱
活塞桿徑(m)
油缸推力(N)
安全系數(shù)
實際最大
安裝尺寸(m)
動臂缸
0.055
199.5×10
1.388
1.815
斗桿缸
0.055
119.1×10
1.859
2.030
鏟斗缸
0.055
119.1×10
3.294
1.525
由計算結(jié)果可見,安全系數(shù)均大于1,油缸在最大安裝位置工作時是穩(wěn)定的。
§3.2.5 油缸鉸點(diǎn)比壓
P=P/(dL) (3-10)
式中:P—油缸最大支承力(N)
d—鉸點(diǎn)直徑(m)
L—鉸點(diǎn)長度(m)
計算結(jié)果如下:
表3-5
油缸名稱
大腔最大支承力(N)
鉸點(diǎn)直徑
(m)
鉸點(diǎn)長度
(m)
鉸點(diǎn)比
(MPa)
動臂缸
228×10
0.05
0.065
70.15
斗桿缸
136×10
0.05
0.060
45.33
鏟斗缸
136×10
0.05
0.060
45.33
鉸點(diǎn)的許用比壓[P]=122.5~147 MPa
由計算結(jié)果可見,各油缸的鉸點(diǎn)比壓均在允許范圍。
§3.3 管路流速計算
§3.3.1 壓力管路
一、單泵供油
當(dāng)d=0.016m Q=55 l/min時
二、雙泵合流
當(dāng)d=0.016m Q=2×55 l/min時
§3.3.2 回油管路
一、單泵供油:
當(dāng)d=0.019m Q=55 l/min 時
二、雙泵合流:
當(dāng)d=0.019m Q=2×55 l/min時
§3.3.3 吸油管路
當(dāng)d=0.019 m Q=255 l/min時
§3.4 熱平衡計算
§3.4.1 發(fā)熱量計算:
一、油泵功率損失熱量H
H=N×(1-)×860×K (3-11)
式中:N──泵的輸入功率 (KW)
K──工作負(fù)荷滿載系數(shù) K=0.6
──總效率 =0.86
H=36.11×(1-0.86)×860×0.6=2608.59 (Kcal/h)
二、背壓發(fā)熱量H
H2=. (3-12)
式中:P──背壓 P=1.5MPa
Q──流量 Q=155.5 l/min
K──復(fù)合動作系數(shù) K=0.7
η──總效率 η=0.98
三、滿斗回轉(zhuǎn)時,馬達(dá)起動,制動發(fā)熱量
1、起動發(fā)熱量
起動時間 (S)
工作循環(huán)時間 T=20 (S)
= (3-13)
式中:P3′──回轉(zhuǎn)的調(diào)定壓力 P3′=20MPa
′──流量
──系數(shù)
滿斗時:平臺穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 9.15r/min
開始制動轉(zhuǎn)速 2.28r/min
2、制動發(fā)熱量
滿斗回轉(zhuǎn)制動時間 1.40(s)
(3-14)
式中:
η──總效率 η=0.98
3、空斗回轉(zhuǎn)起動、制動發(fā)熱量
(1)起動發(fā)熱量
空斗起動時間t =1.49(S)
制動時回轉(zhuǎn)速度8.31r/min
(2)制動發(fā)熱量
空斗回轉(zhuǎn)制動時間:
4、回轉(zhuǎn)馬達(dá)的機(jī)械和容積損失發(fā)熱量
=N(1-)860K ?。?-14)
式中: N──回轉(zhuǎn)馬達(dá)的輸入功率
──回轉(zhuǎn)馬達(dá)的總效率 =0.89
K──回轉(zhuǎn)馬達(dá)利用率
5、溢流閥發(fā)熱量
主要發(fā)生在鏟斗油缸和斗桿油缸,挖掘作業(yè)過程中產(chǎn)生溢流。
?。?-15)
式中: ──主溢流閥的開啟壓力為22MPa
──過載閥的開啟壓力為26MPa
──主溢流閥的開啟時的流量為84ml/min
──過載閥的開啟時的流量為42ml/min
──主溢流閥的開啟時間(一個循環(huán)內(nèi))為1s
──過載閥的開啟時間(一個循環(huán)內(nèi))為0.5s
則:
6、動臂下降發(fā)熱量
(3-16)
式中:──動臂缸大腔壓力為7.29Mpa
──系數(shù)為0.9
──動臂下降時間與工作循環(huán)時間比為3.73/20
──動臂缸大腔流量
則:
總發(fā)熱量:
=2608.59+2247.3+1529++1050.6+403.6+1681+2521
=12041.09(kc/h)
§3.4.2 散熱計算
液壓系統(tǒng)的散熱主要依靠冷卻器和油箱
一、風(fēng)量計算
(3-17)
式中: R──風(fēng)扇外圓半徑 R=0.470/2m
r──風(fēng)扇內(nèi)圓半徑 r =0.104/2m
b──葉片寬度 b=0.054m
Z──葉片數(shù) Z=7
──阻力系數(shù) =0.75
──葉片傾角 =30
n──風(fēng)扇轉(zhuǎn)數(shù)
則:
二、空氣出口溫度
(3-18)
式中:──空氣進(jìn)口溫度 =40
H──系統(tǒng)發(fā)熱量 H=12041.09(kc/h)
──空氣比熱
=0.24(kc/kg)
──空氣比重 =1140kg/
V──風(fēng)扇風(fēng)量變化 V=4063/h
代入得:
三、冷卻器進(jìn)口溫度
?。?-19)
式中: T──油箱油溫 T=80℃
?。雪ぉだ鋮s器通過油液的流量
Q=5520.7=77(l/min)
──油比重 =900kg/
C──油比熱 C=0.48kc/kg
代入得:℃
四、平均溫度差:
=42.995℃
§3.4.3 油箱散熱量和所需冷卻器散熱面積A
一、油箱散熱量
散熱面積
(3-20)
式中: K ── 散熱系數(shù) K=20KC/℃h
t ── 油箱溫度 ℃
── 空氣溫度 ℃
代入得:
二、所需冷卻器散熱面積A
(3-21)
式中:K ── 強(qiáng)制風(fēng)扇冷卻時,K=15KC/℃h
H ── 系統(tǒng)總發(fā)熱量
H′── 油箱散熱量
ΔT ── 平均溫度差
則
結(jié)論:
選用散熱面積18m2滿足散熱要求。
§3.5 生產(chǎn)率和循環(huán)時間計算
理論生產(chǎn)率是指一臺挖掘機(jī)在“計算條件”下連續(xù)工作一小時的生產(chǎn)率計算條件為:1)司機(jī)操作熟練;2)選擇最經(jīng)常出現(xiàn)的工作條件和平均工作尺寸。
§3.5.1 理論生產(chǎn)率計算
Q=60q*n0 =3600*q/T (m3/h) ?。?-22)
q ──鏟斗幾何容量 m3
n──每分鐘工作循環(huán)次數(shù)的理論值
T ──每一工作循環(huán)的延續(xù)時間(s)
T= + + + (3-23)
其中 ──挖掘時間
──工作裝置滿斗從挖掘地點(diǎn)轉(zhuǎn)到卸載地點(diǎn)的回轉(zhuǎn)時間
──卸載時間;
──工作裝置空斗從卸載地點(diǎn)轉(zhuǎn)到挖掘地點(diǎn)的回轉(zhuǎn)時間
§3.5.2 作業(yè)循環(huán)時間T的計算
一、斗桿缸伸、縮時間t和t的計算
斗桿缸伸出速度(cm/s )
v=2Qhh 1000/F/60=64.62
Q──變量泵理論排量 110 l/min
h──柱塞泵容積效率 0.98
h──液壓缸容積效率 0.98
F──斗桿缸大腔面積(cm2)
F=p8.52/4=56.745
斗桿缸縮回速度(cm/s)
v=2Qhh1000/F/60=106.75
F──斗桿缸小腔面積(cm2 )
F=p(8.52-5.52)/4=32.987
斗桿缸伸出時間(s)
t=L/v=1.30
L──斗桿缸工作行程 (cm) L=84
斗桿缸縮回時間(s)
t=L/v=0.787
二、動臂缸伸、縮時間t和t的計算
動臂缸伸出速度(cm/s )
v=2Qhh1000/F/60=37.055
其中:
F──動臂缸大腔面積 (cm2 ) F=p/4=95.033
動臂缸縮回速度(cm/s)
v=2Qhh1000/F/60=49.407
其中:F──動臂缸小腔面積 (cm2 )
F=p(112-5.52)/4=71.275
動臂缸伸出時間(s)
t=L/v=1.943
其中:L──動臂缸工作行程 (cm ) L=72
動臂缸縮回時間(s)
t=L/v=1.457
三、鏟斗缸伸、縮時間t和t的計算
鏟斗缸伸出速度(cm/s )
v=Qh h1000/F/60=15.514
其中:
F──鏟斗缸大腔面積 (cm2 ) F=p8.52/4=56.745
斗缸縮回速度(cm/s)
v=(Q×h×h×1000)/(F/60)=26.688
F──鏟斗缸小腔面積( cm2 )
F=p(8.52-5.52)/4=32.987
鏟斗缸伸
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