【毕业设计】单斗挖掘机设计说明书

能克服的最大挖掘阻力大小与相等，方向相反，即吨。

在作用下斗杆油缸受压，动臂油缸受拉。

设动臂油缸不被拉长的条件所限制的挖掘阻力为。

取整个工作装置为隔离体，列出对点的力矩平衡方程式式中，各装置的大小吨动臂油缸对点的作用力臂米对点的作用力臂米各装置作用力臂米。

可得吨同理吨式中，对点的作用力臂米各装置对点的力矩吨米斗杆油缸对点的作用力臂米。

取整机为隔离体，列出对倾翻支点的力矩平衡方程式，得整机稳定条件所允许的挖掘阻力最大值吨式中，对点的作用力臂米工作装置总重吨对点的作用力臂米机体重量吨对点的作用力臂米。

附着条件所限制的挖掘阻力值可由整机受力的坐标投影平衡方程求得吨式中，整机重量吨行走装置与地面附着系数挖掘阻力的水平倾角，取为。

综上所述，只有在主动油缸产生的挖掘力同时满足下列条件才可能实现动臂油缸闭锁条件斗杆油缸闭锁条件整机与地面附着条件整机稳定条件否则，整机能实现的理论挖掘力被和中的最小值所确定，即整机理论挖掘力响应最小值吨。

挖掘范围挖掘轨迹如图所示图铲斗挖掘轨迹是动臂油缸进行挖掘，且铲斗尖铲斗与斗杆铰点斗杆与动臂铰点位于同直线上是斗杆油缸进行挖掘，且动臂位于最低，铲斗尖铲斗与斗杆铰点斗杆与动臂铰点位于同直线上是动臂油缸全缩，斗杆油缸全伸，铲斗油缸动作是斗杆油缸全伸，铲斗尖到动臂与机架铰点最近，动臂油缸动作是动臂油缸和斗杆油缸全伸，铲斗油缸动作是动臂和铲斗油缸全伸斗杆油缸动作是动臂油缸全伸，斗杆油缸全缩以铲斗进行挖掘。

第三章液压系统设计根据国家公称压力及流量系列，选用系统压力为公斤厘米。

已计算系统流量为升分。

元件选择油缸的选择动臂油缸为双缸，铲斗和斗杆油缸均为单缸，缸径均为毫米。

二油泵的选择油泵功率马力式中，油泵的最大工作压力公斤厘米油泵的流量升分油泵的总效率，取为变量系数，取为。

查相关资料，主油泵采用埋油斜轴式轴向柱塞双向变量泵，参数如下表主油泵相关参数型号公称排量额定压力额定转速，控制油路采用齿轮泵，参数如下表齿轮泵相关参数型号公称排量额定压力额定转速驱动功率重量容积效率三马达的选择回转马达和行走马达在上述设计中已选定型号均为。

四发动机的选择由于变量系统油泵经常在满载或超载情况下工作，功率利用系数比较高，为了保证功率储备，同时考虑到辅助设备的动力消耗，取发动机功率马力查相关资料，采用型风冷柴油机。

五主油管管径的计算挖掘机液压系统主油管路的油液流速取为米秒。

厘米六油箱容量的计算油箱为开式，容量取为油泵总流量的倍。

升系统分析由柴油机驱动液压油泵，向工作装置转台回转机构和行走装置的执行元件输送液压油。

工作装置包括动臂斗杆和铲斗，分别由液压缸驱动回转机构和行走装置由液压马达驱动。

其工作循环是以铲斗切削土壤，装满后提升，回转至卸土位置，卸空后的铲斗再回到挖掘位置，开始下次作业。

液压系统为双泵双回路全功率调节变量系统。

液压泵组包括两台轴向柱塞式变量泵主泵和台齿轮泵先导油泵。

通过操纵减压阀式先导阀手柄的不同方向和位置，使来自先导油泵的液压油控制液控多路换向阀的开度和换向，实现执行机构的单动作和同步动作。

工作回路除容积调速外，尚有节流调速和双泵合流的有级调速。

主要回路组成全功率变量泵组调节回路减压阀式先导操纵控制回路回转回路行走回路动臂回路斗杆回路及铲斗回路。

以下分别就各回路进行分析。

全功率变量泵组调节回路两台主泵均为轴向柱塞变量泵，由旋转部件斜盘部件和阀部件组成。

根据调节器改变主泵斜盘摆交，就可以改变泵的输出流量和压力。

减压阀式先导操纵控制回路控制回路的压力油由先导油泵提供。

工作压力由泵出口处的溢流阀调定为公斤厘米。

在控制回路进油路上，设有气体隔离式蓄能器，保证有定的操纵压力，并在液压泵不工作或损坏时仍能使工作机构运转。

回转回路回转马达型号为。

工作力矩为。

挖掘机回转时，由于上车转动惯量很大，在起动制动和突然换向时，易引起很大的液压冲击，因此设置如图所示方向最大剪应力方向最大剪应力故，强度满足。

二工况二如图所示动臂位于动臂油缸最大作用力臂处斗杆油缸作用力臂最大铲斗斗齿尖，动臂与斗杆铰点，斗杆与铲斗铰点三点位于同直线正常挖掘，挖掘阻力对称于铲斗，无横向力。

图斗杆受力分析同工况。

切向最大挖掘力取决斗杆油缸的闭锁力，取斗杆为隔离体，按力矩平衡求得吨式中斗杆和铲斗的重量吨，斗杆和铲斗长米斗杆重力到动臂与斗杆铰点的力臂米铲斗重力到动臂与斗杆铰点的力臂米取铲斗为隔离体，按力矩平衡求得铲斗油缸工作力吨式中，铲斗重力到铲斗与斗杆铰点的距离米连杆到铲斗与斗杆铰点的距离米连杆到摇杆与斗杆铰点的距离米摇杆的长度米。

法向阻力取决于动臂油缸的闭锁力，取整个工作装置为隔离体，由力矩平衡求得吨式中，切向挖掘阻力到动臂下铰点的力臂米法向挖掘阻力到动臂下铰点的力臂米动臂油缸作用力到动臂下铰点的力臂米工作装置各个部分对动臂下铰点的力矩和。

按图解法和力平衡方程求得斗杆所受作用力。

按以上作用力分析，作斗杆内力图，图包括轴力，斗杆平面内的剪力，弯矩如图。

取弯矩最大处进行校核，断面如图所示受力分析同上。

断面处压应力为斗杆平面内剪应力为斗杆平面内弯曲正应力此时，为主载荷，斗杆安全系数取为，材料的屈服极限，则，许用应力图最大压应力最大剪应力故，强度满足。

动臂反铲装置动臂的强度校核按挖掘中动臂可能出现的最大载荷来选定计算位置。

工况如图所示工作装置处于最大挖掘深度处正常挖掘，无横向作用力。

图切向最大挖掘力取决斗杆油缸的闭锁力，取斗杆为隔离体，按力矩平衡求得吨式中斗杆和铲斗的重量吨，斗杆和铲斗长米斗杆重力到动臂与斗杆铰点的力臂米铲斗重力到动臂与斗杆铰点的力臂米法向阻力取决于动臂油缸的闭锁力，取整个工作装置为隔离体，由力矩平衡求得吨式中，切向挖掘阻力到动臂下铰点的力臂米法向挖掘阻力到动臂下铰点的力臂米动臂油缸作用力到动臂下铰点的力臂米工作装置各个部分对动臂下铰点的力矩和。

取铲斗和斗杆为隔离体，求得斗杆与动臂铰点处的作用力。

再取动臂为隔离体，求得动臂下铰点的作用力。

按以上作用力分析，作动臂内力图，包括轴力，动臂平面内的剪力和弯矩如图。

取动臂弯曲处进行强度校核，断面如图断面面积为断面转动惯量取动臂安全系数为，材料的屈服极限，则许用应力为断面处压应力为剪应力为图弯曲正应力此处按曲梁进行验算，则且，，故，强度满足。

二工况二图如图所示工作装置位于最大挖掘半径处正常挖掘，无横向阻力。

图切向最大挖掘力取决斗杆油缸的闭锁力，取斗杆为隔离体，按力矩平衡求得吨式中斗杆和铲斗的重量吨，斗杆和铲斗长米斗杆重力到动臂与斗杆铰点的力臂米铲斗重力到动臂与斗杆铰点的力臂米法向阻力取决于动臂油缸的闭锁力，取整个工作装置为隔离体，由力矩平衡求得吨式中，切向挖掘阻力到动臂下铰点的力臂米法向挖掘阻力到动臂下铰点的力臂米动臂油缸作用力到动臂下铰点的力臂米工作装置各个部分对动臂下铰点的力矩和。

取铲斗和斗杆为隔离体，求得斗杆与动臂铰点处的作用力。

再取动臂为隔离体，求得动臂下铰点的作用力。

按以上作用力分析，作动臂内力图，包括轴力，动臂平面内的剪力和弯矩如图。

取动臂弯曲处进行强度校核，断面如图图断面面积为图断面转动惯量取动臂安全系数为，材料的屈服极限则，许用应力为断面处压应力为剪应力为弯曲正应力此处按曲梁进行验算，则且，，故，强度满足。

连杆摇杆和销轴连杆铲斗油缸全缩时进行挖掘，连杆与铲斗夹角最小，所受作用力最大。

如图所示图铲斗油缸主动挖掘力为吨。

按图解法求得连杆作用力为吨。

连杆主要作用力为拉压，按正应力进行校核。

安全系数取，材料的屈服极限则，许用应力式中，连杆截面面积米。

满足要求。

二摇杆铲斗油缸全伸时进行挖掘，摇杆与铲斗夹角最小，所受作用力最大。

如图所示图铲斗油缸主动挖掘力为吨。

按图解法求得连杆作用力为吨。

摇杆主要作用力为拉压，弯曲影响可忽略，按正应力进行校核。

安全系数取，材料的屈服极限则，许用应力式中，摇杆截面面积米。

满足要求。

三销轴销轴主要承受剪力，按剪应力进行校核。

斗杆油缸闭锁力最大时，销子所受剪力最大，吨。

销子材料为钢，安全系数取，则许用应力式中，销子截面面积米。

满足要求。

第六章生产率计算在如下计算条件下，计算挖掘机的理论生产率司机操作熟练，充分考虑单动作时合流供油和复合动作的可能性二选择最经常出现的工作条件和平均工作条件三运输工具与挖掘机的相互位置恰当，配合良好。

理论生产率式中，铲斗容量米土壤松散系数每工作循环的延续时间秒。

按下式计算式中，挖掘时间秒满斗回转时间秒卸载时间秒空斗回转时间秒。

斗杆油缸伸缩时间的计算该挖掘机主要挖掘Ⅲ级土。

挖掘时斗杆摆动角，这时斗杆油缸伸出长度约厘米。

其中，前厘米行程有双泵合流供油，后厘米行程与铲斗油缸同时工作，由单泵供油。

合流时，斗杆油缸伸出速度为厘米秒式中，油缸容积效率，取为斗杆油缸大腔面积厘米。

单泵供油时，斗杆油缸伸出速度厘米秒斗杆油缸伸出时间秒式中，双泵合流时斗杆油缸伸出行程厘米单泵供油时斗杆油缸伸出行程厘米。

卸载时，斗杆油缸要缩回，此时单泵供油，缩回速度厘米秒式中，斗杆油缸小腔面积厘米。

二斗杆油缸缩回时间秒动臂油缸伸缩时间的计算动臂升降与转台回转可同时进行。

为保证将铲斗从停机面以下米处提升至停机面以上米处，所需动臂行程约厘米。

其中，前厘米双泵合流供油，后厘米与回转同时进行，由单泵供油。

根据设计所有油缸缸径