液壓挖掘機(jī)行走裝置設(shè)計畢業(yè)論文(已修改)

　

【正文】 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計液壓挖掘機(jī)行走裝置設(shè)計畢業(yè)論文第一章 設(shè)計原則及方案的選擇 行走裝置設(shè)計原則單斗液壓挖掘機(jī)的行走裝置是整機(jī)的支撐部分，其作用是用來承受機(jī)械的自重及工作裝置挖掘時的反力，使挖掘機(jī)穩(wěn)定的支撐在地面上工作。同時又使挖掘機(jī)能在工作時作場內(nèi)運(yùn)動及轉(zhuǎn)移工地時作運(yùn)輸性（輪式行走裝置）運(yùn)行。因而，設(shè)計單斗液壓挖掘機(jī)的行走裝置時應(yīng)盡量滿足以下要求：單斗液壓挖掘機(jī)應(yīng)有較大的牽引力，使挖掘機(jī)在濕軟的地面或高低不平的地面上行走時具有良好的越野性能，并有較強(qiáng)的爬坡能力和轉(zhuǎn)彎能力：在不增高行走裝置的總高度的前提下應(yīng)使行走裝置具有較大的離地間隙，使挖掘機(jī)在不平地面上行走具有良好的通過性能：要降低挖掘機(jī)的接地比壓或使其具有較大的支撐面積，以提高挖掘機(jī)的穩(wěn)定性：挖掘機(jī)在斜坡下行時不發(fā)生超速溜坡現(xiàn)象，挖掘時不發(fā)生下滑，提高工作時的安全可靠性：挖掘機(jī)的行走裝置外形尺寸應(yīng)符合道路運(yùn)輸?shù)囊蟆］喬ナ叫凶哐b置與履帶式相比，最大的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)動性好，運(yùn)行速度快（通常達(dá)到20KM/h）。如將傳動箱脫檔后由牽引車拖運(yùn)作長距離運(yùn)輸時，速度可達(dá)60KM/h。輪胎式行走裝置的缺點(diǎn)是接地比壓較大（150～500KPa）爬坡能力較小（通常不超過65％）。挖掘時需用專門的支腿支撐使機(jī)身穩(wěn)定。目前輪胎式行走裝置基本上只用在斗容量1m以下的挖掘機(jī)中。單斗液壓挖掘機(jī)的行走裝置按照傳動方式可分為液壓式和機(jī)械式兩類。選擇行走裝置的形式時，應(yīng)根據(jù)工作地點(diǎn)的土壤條件、工作量、運(yùn)輸距離及使用條件等決定。 挖掘機(jī)樣機(jī)圖輪胎式液壓挖掘機(jī)形式很多，有裝在標(biāo)準(zhǔn)汽車地盤上的液壓挖掘機(jī)，也有裝在輪胎式拖拉機(jī)地盤上的懸掛式液壓挖掘機(jī)。這些挖掘機(jī)的斗容量斗較小，工作裝置回轉(zhuǎn)角度受一定的限制。若斗容量稍大、工作性能要求較高的輪胎式挖掘機(jī)斗具有專業(yè)的輪胎地盤行走裝置。專用輪胎地盤的行走裝置式根據(jù)挖掘機(jī)的工況、行駛要求等因素合理設(shè)計的行走裝置，挖掘機(jī)的作業(yè)及行駛操作均在駕駛室內(nèi)進(jìn)行，因此，操作方便，靈活可靠。，專用輪胎地盤行走裝置可分為下列幾種：a. 全輪驅(qū)動，無支腿，轉(zhuǎn)臺布置在兩輪的中間，兩軸輪距相同。這中地盤的優(yōu)點(diǎn)是省去支腿，機(jī)構(gòu)簡單，便于在狹窄地點(diǎn)施工，機(jī)動性好。缺點(diǎn)是行走時轉(zhuǎn)向橋負(fù)荷大，操作困難或需液壓助力裝置。因此這種結(jié)構(gòu)僅適用于小型挖掘機(jī)。b．全輪驅(qū)動，轉(zhuǎn)臺偏于固定軸一邊，減輕了轉(zhuǎn)向橋的負(fù)荷，并便于操作。支腿裝在固定軸一邊，增加了工作時的穩(wěn)定性。這種結(jié)構(gòu)適用于中小型挖掘機(jī)。c. 單橋驅(qū)動。 轉(zhuǎn)臺遠(yuǎn)離中心。驅(qū)動輪的輪距較寬。而轉(zhuǎn)向軸短小。兩輪貼近。受力較好。無需懸掛擺動裝置。行駛時轉(zhuǎn)彎半徑小。，阻力較大。而且三支點(diǎn)地盤的穩(wěn)定性較差，故這種結(jié)構(gòu)僅適用于小型挖掘機(jī)。d. 全輪驅(qū)動。具有四個支腿。轉(zhuǎn)臺接近固定軸一邊。前軸擺動。由于中心偏后。因此轉(zhuǎn)向橋負(fù)荷較輕。易操作。并且通常采用大型輪胎和低壓輪胎。 專用底盤的各種結(jié)構(gòu)a)無支腿，轉(zhuǎn)臺在中間；b）雙支腿，轉(zhuǎn)臺偏向一邊；c）四支腿，轉(zhuǎn)臺遠(yuǎn)離中心；d）四支腿，全輪驅(qū)動轉(zhuǎn)臺偏固定軸 輪胎式挖掘機(jī)行走裝置1車架；2回轉(zhuǎn)支承；3中央回轉(zhuǎn)接頭；4支腿；5后橋；6傳動軸；7液壓馬達(dá)及變速箱：8前橋輪胎式行走裝置的主要特點(diǎn):a 用于承載能力較強(qiáng)的越野路面:b 輪式挖掘機(jī)的行駛速度通常不超過20KM/h。對地面最大比壓為150~500KPa。爬坡能力為40~60%。c 為了改善越野性能。輪胎式行走裝置多采用全輪驅(qū)動。使驅(qū)動橋卸荷，工作穩(wěn)定。d 長距離運(yùn)輸時為了提高效率。傳動分配箱應(yīng)脫擋。有牽引車牽引。并應(yīng)與拖掛牽引車達(dá)到同步行車。而挖掘機(jī)可以無司機(jī)照管。行走液壓馬達(dá)直接與變速箱相連接（變速箱安裝在底盤上），動力通過變速箱由傳動軸輸出給前后驅(qū)動橋，或再經(jīng)輪邊減速傳驅(qū)動車輪。輪胎單斗液壓挖掘機(jī)的行走速度不高，其后橋常采用剛性連接，結(jié)構(gòu)簡單。前橋軸可以懸掛擺動。 擺動前橋機(jī)構(gòu)示意圖1車架；2回轉(zhuǎn)支承；3中央回轉(zhuǎn)接頭；4支腿；5后橋；6傳動軸；7液壓馬達(dá)及變速箱：8前橋車橋與前橋4通過中間的擺動鉸銷鉸接。鉸的兩側(cè)設(shè)有兩個懸掛液壓油缸2，它的一端與車架5連接，活塞桿端與前橋4連接。挖掘機(jī)工作時，控制閥1把兩個液壓缸的工作腔與油箱的通路切斷，此時液壓油缸將前橋的平衡懸掛鎖住，減少了擺動，提高了作業(yè)穩(wěn)定性：行走時控制閥1左移，使兩個懸掛液壓缸的工作腔相通，并與油箱接通。前橋便能適應(yīng)路面的高低坡度，上下擺動使輪胎與地面保持足夠的附著力。 液壓系統(tǒng)根據(jù)挖掘機(jī)的工作環(huán)境和條件。液壓系統(tǒng)應(yīng)滿足下列要求:1. 充分利用發(fā)動機(jī)功率。提高傳動效率。2. 系統(tǒng)和元件應(yīng)保證在外負(fù)荷變化大和急劇的振動沖擊作用下。具有足夠的可靠性。3. 力求減少系統(tǒng)總發(fā)熱量。設(shè)置輕便耐振的冷卻裝置。使主機(jī)持續(xù)工作時。油溫不超過85度，或溫升不大于45度。4. 。油液容易污染。要求所用元件對油液污染的敏感性低。整個系統(tǒng)要設(shè)置濾油器和防塵裝置。5. 為了減輕司機(jī)操作強(qiáng)度。要考慮采用液壓或電液伺服操縱裝置。單斗液壓挖掘機(jī)的傳動系統(tǒng)將柴油機(jī)的動力傳遞給工作裝置、回轉(zhuǎn)裝置和行走裝置等機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作，它的多種動作都是由各種不同液壓組件所組成的液壓傳動系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。液壓傳動系統(tǒng)按常按主泵的數(shù)量、功率調(diào)節(jié)方式和回路的數(shù)量來分類。單斗液壓挖掘機(jī)上一般有單泵或雙泵單回路定量系統(tǒng)、雙泵雙回路定量系統(tǒng)、雙泵雙回路分功率調(diào)節(jié)變量系統(tǒng)和雙泵雙路全功率調(diào)節(jié)變量系統(tǒng)等形式。按油液循環(huán)方式的不同還可分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。在定量系統(tǒng)中，液壓泵的輸出流量不變，各液壓組件在泵的固定流量下工作，泵的功率按固定流量和最大工作壓力確定。在變量系統(tǒng)中，最常見的是雙泵雙回路恒功率變量系統(tǒng)，可分為分功率變量與全功率變量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。分功率調(diào)節(jié)是在系統(tǒng)的各個工作回路上分別裝一臺恒功率變量泵和恒功率調(diào)節(jié)器，發(fā)動機(jī)的功率平均輸出到每個工作泵。全功率調(diào)節(jié)是控制系統(tǒng)中所有泵的流量變化只用一個恒功率調(diào)節(jié)器控制，從而達(dá)到同步變量。單斗液壓挖掘機(jī)一般采用開式系統(tǒng)。原因是：單斗液壓挖掘機(jī)的油缸工作頻繁，發(fā)熱量大。而該系統(tǒng)的各執(zhí)行組件的回油直接返回油箱，系統(tǒng)組成簡單、散熱條件好。但油箱容量大，使低壓油路與空氣接觸，空氣易滲入管路造成振動。閉式系統(tǒng)中的執(zhí)行組件的回油直接返回油泵，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，油箱小，進(jìn)回油路都有一定的壓力，空氣不易進(jìn)入管路，運(yùn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)，避免了換向時的沖擊，但系統(tǒng)較復(fù)雜，散熱條件差。一般應(yīng)用在液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等局部系統(tǒng)中。WLY25液壓機(jī)械挖掘機(jī)采用雙聯(lián)齒輪泵定量雙回路液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)原理圖如圖15所示。從系統(tǒng)原理圖可以看出，雙聯(lián)齒輪泵4出來的高壓油一個回路分別控制懸掛油缸1斗桿油缸驅(qū)動回轉(zhuǎn)馬達(dá)支腿油缸行走馬達(dá)5。另一回路分別控制動臂油缸1鏟斗油缸15。此液壓系統(tǒng)特點(diǎn)是：① 雙泵雙回路液壓系統(tǒng)滿足了挖掘機(jī)的兩個執(zhí)行組件同步動作的要求（如：斗桿與鏟斗缸同時挖掘，動臂提升與轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)同時動作等）。② 液壓回路中設(shè)有限速閥，可以在挖掘機(jī)下坡時起限速作用，但在作業(yè)時不起限速作用，它是一個雙信號液控節(jié)流閥，由兩組來自換向閥的壓力信號進(jìn)入限速閥的液控口，～，限速閥自動開始對回油節(jié)流，其限速作用。因此，限速閥對挖掘機(jī)挖掘作業(yè)不起限速作用。③設(shè)有補(bǔ)油回路是為了防止液壓馬達(dá)由于回轉(zhuǎn)制動或機(jī)器下坡而造成的行駛超速，和在回油路中產(chǎn)生吸空現(xiàn)象。液壓油經(jīng)背壓油路進(jìn)入補(bǔ)油閥，向馬達(dá)補(bǔ)油，以保證馬達(dá)工作可靠及有效制動。 ④ 液壓系統(tǒng)的總回路上設(shè)有背壓閥，～，防止液壓系統(tǒng)吸空。 WLY25挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)圖1－補(bǔ)油閥；2－中央回轉(zhuǎn)接頭；3－馬達(dá)支腿分配閥；4－行走馬達(dá)制動閥；5－行走馬達(dá)；6－支腿油缸；7－支腿鎖閥；8－回轉(zhuǎn)馬達(dá)；9－回轉(zhuǎn)制動閥；10－斗桿油缸；11－懸掛分配閥；12－懸掛油缸；13－閥組II；14－閥組I；15－鏟斗油缸；16－動臂油缸；17單向節(jié)流閥；18柴油機(jī)。 19－雙聯(lián)齒輪泵。201－油箱。21－冷卻器。22－濾油器輪胎式行走裝置的傳動可有三種形式:機(jī)械傳動、液壓機(jī)械傳動和全液壓傳動。在液壓挖掘機(jī)中有一種所謂半液壓傳動的挖掘機(jī)，即工作裝置部分時液壓傳動，而行走部分則采用機(jī)械傳動，例如WLY60型挖掘機(jī)。 WLY60型挖掘機(jī)的行走傳動圖.1 前橋。2停車制動器。3上傳動箱。4變速箱。5下傳動箱。6柴油機(jī)。7離合器。8傳動箱。9液壓泵。其傳動原理為:。以改善挖掘機(jī)的通過性.采用純機(jī)械傳動的優(yōu)點(diǎn)是可以借用標(biāo)準(zhǔn)汽車的零部件。成本低、維修方便。此外，機(jī)械傳動效率高。它的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用變速箱換檔動作慢，牽引特性不佳。故在行走特性要求較高的挖掘機(jī)上很少采用。單斗液壓挖掘機(jī)輪胎地盤較為普遍的傳動方式是行走液壓馬達(dá)直接裝在變速箱上。變速箱引出前后傳動軸驅(qū)動前后橋，或者再經(jīng)過輪邊減速裝置驅(qū)動輪胎。變速箱有專門的氣壓或液壓操縱，有越野檔、公路檔.液壓機(jī)械傳動采用高速液壓馬達(dá)，使用可靠。這鐘傳動系統(tǒng)比機(jī)械傳動簡單。省掉了上下傳動箱及垂直軸。機(jī)構(gòu)布置較為方便，在轉(zhuǎn)向性能方面經(jīng)過適當(dāng)選擇液壓組件和變速箱檔位可以減少各檔間的牽引力突變。 輪胎式挖掘機(jī)行走液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)原理圖1輪胎總成。2轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋。3轉(zhuǎn)向油缸。4轉(zhuǎn)向軸。5行走馬達(dá)。6變速箱。7中央制動氣缸。8驅(qū)動橋。9制動鼓。10輪邊減速器。11主減速器。12中央制動器。13換檔氣缸此外，還有一種采用兩個高速液壓馬達(dá)驅(qū)動的方式。通過對液壓馬達(dá)的并聯(lián)或串聯(lián)供油可以達(dá)到調(diào)速的目的，并且，還可以用導(dǎo)向閥來控制雙聯(lián)齒輪泵的進(jìn)出油方向。以此來調(diào)節(jié)馬達(dá)輸出軸的轉(zhuǎn)向，并調(diào)節(jié)車輪的前進(jìn)和倒退。這樣，用較簡單的變速箱既可得到較多的檔位。如兩個液壓馬達(dá)串聯(lián)，每個液壓馬達(dá)可得到全部流量，故速度高驅(qū)動力小，適用于高速行駛。若兩個液壓馬達(dá)并聯(lián)供油，則每個液壓馬達(dá)只得到全部流量的一半。但由于較大的驅(qū)動力矩，適用于低速的越野行駛。全液壓驅(qū)動即每個車輪都有一個液壓馬達(dá)單獨(dú)驅(qū)動。轉(zhuǎn)向時車輪之間的速度由液壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)，自行達(dá)到差速作用。采用低速大扭矩馬達(dá)驅(qū)動可省去變速箱，結(jié)構(gòu)大為簡化，維修方便、離地間隙大。通過性也好，但對馬達(dá)要求較高。行走性能的優(yōu)劣主要決定于液壓馬達(dá)等液壓組件的質(zhì)量。 用高速液壓馬達(dá)驅(qū)動車輪的示意圖1高速液壓馬達(dá)。2行星減速器。3軸承。4制動器。5制動鼓。6橋。7減速器外殼。8驅(qū)動裝置外殼。高速液壓馬達(dá)1經(jīng)雙排行星齒輪減速后驅(qū)動減速器外殼7。車輪車輞與外殼7固定。，同時行星齒輪傳動結(jié)構(gòu)緊湊，整個驅(qū)動裝置可裝在車輪內(nèi)。這是一種較新的形式。專用輪胎地盤通常由箱形結(jié)構(gòu)的車架、轉(zhuǎn)向前橋、后橋、。因此。:輪胎式單斗液壓挖掘機(jī)由于行走速度不高。因此，一般采用后橋剛性固接，使結(jié)構(gòu)簡單。但為了改善行走性能，前橋通常制成擺動式懸掛平衡裝置。車架與前橋通過中間的擺動銷軸鉸接。在鉸的兩側(cè)設(shè)有兩個懸掛液壓缸，液壓缸的一端與車架連接，活塞桿端與前橋連接。控制閥有兩個位置。圖示的位置為挖掘機(jī)在工作時的狀態(tài)。控制閥將兩個液壓缸的工作腔及油箱的聯(lián)系切斷。此時液壓缸將前橋的平衡懸掛鎖住。有利于穩(wěn)定工作，當(dāng)挖掘機(jī)行走時控制閥向左移。使兩個懸掛液壓缸的工作腔連通，并與油箱接通。前橋能適應(yīng)路面的高低坡度。上下擺動使輪胎與地面接觸良好，充分發(fā)揮牽引力。 液壓懸掛平衡裝置1閥。2懸掛液壓缸。3擺動鉸。4前橋 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)輪胎式挖掘機(jī)的司機(jī)室布置在回轉(zhuǎn)平臺上。轉(zhuǎn)臺可三百六十度回轉(zhuǎn)，因而挖掘機(jī)必須有一套專門的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，方可在司機(jī)室操縱輪胎轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)應(yīng)該滿足轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的操縱:(1).轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)不影響轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的操縱。(2).操縱輪胎轉(zhuǎn)向要有隨動特性。輪胎的轉(zhuǎn)交隨方向盤成比例而轉(zhuǎn)動。方向盤不動。輪胎也應(yīng)停止轉(zhuǎn)動。(3).操縱輕便。減輕勞動強(qiáng)度。(4).要減輕轉(zhuǎn)向時輪子受到?jīng)_擊反應(yīng)到方向盤的力.能實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)向的機(jī)構(gòu)有多種。如機(jī)械式轉(zhuǎn)向、液壓助力轉(zhuǎn)向和氣壓助力轉(zhuǎn)向等，其中以液壓動力轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)向應(yīng)用最為普遍。 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)原理示意1轉(zhuǎn)向輪。2左轉(zhuǎn)向節(jié)臂。3轉(zhuǎn)向節(jié)主銷。4轉(zhuǎn)向液壓缸。5轉(zhuǎn)向橫拉桿。6前軸。7右轉(zhuǎn)向節(jié)臂。 8液壓泵。9轉(zhuǎn)向器。10方向盤。11中心回轉(zhuǎn)接頭兩種常見的形式(1) 液壓反饋式液壓轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)這是一種由兩個液壓缸和一個閥組成的液壓轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。向右轉(zhuǎn)動方向盤，經(jīng)拉桿拉動AC，起初由于反饋液壓缸3的閉鎖，C點(diǎn)不動而形成支點(diǎn)。杠桿AC成A＇C的位置，拉動轉(zhuǎn)向閥桿2移動，高壓油經(jīng)閥2返回油箱。轉(zhuǎn)向液壓缸運(yùn)動后推動輪胎向右轉(zhuǎn)動，此時由于轉(zhuǎn)向液壓缸4小腔的回油進(jìn)入反饋液壓缸3的小腔，反饋液壓缸縮回。如方向盤轉(zhuǎn)動一定角度后不動。拉桿與垂直杠桿的鉸點(diǎn)B＇成為支點(diǎn)，杠桿AC成為A＇C，閥桿又回到了中間位置，轉(zhuǎn)向輪停止轉(zhuǎn)動。這種轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，能實(shí)現(xiàn)隨動操縱，缺點(diǎn)式行走速度高時不太穩(wěn)定。操縱有些緊張。如果液壓泵發(fā)生故障時，只能拆除轉(zhuǎn)向液壓缸的連接銷，用機(jī)器外裝置轉(zhuǎn)向拖運(yùn)。(2) 擺線轉(zhuǎn)子泵式、轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向油缸5及轉(zhuǎn)向節(jié)臂6等組成。它也是一種液壓反饋式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。這種轉(zhuǎn)向器的作用不僅可使輪胎的轉(zhuǎn)角與方向盤轉(zhuǎn)角成正比，而且當(dāng)液壓泵出現(xiàn)故障時還能當(dāng)手動泵用。用靜壓轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向器已有定型產(chǎn)品，機(jī)構(gòu)布置方便，故使用較多。 轉(zhuǎn)向方式 各種轉(zhuǎn)向方式 a) 前輪轉(zhuǎn)向。 b) 四輪轉(zhuǎn)向。 c) 斜形轉(zhuǎn)向。 d) 后輪轉(zhuǎn)向液壓挖掘機(jī)的轉(zhuǎn)向性能優(yōu)劣也是影響作業(yè)效率的因素之一。為了使輪胎挖掘機(jī)機(jī)動靈活，可在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中增加一套四位六通閥。可以按需要成為四種不同的方式操縱轉(zhuǎn)向輪a) 為前輪轉(zhuǎn)向，屬于一般情況。 b) 為前后輪轉(zhuǎn)向，車身較長時可使轉(zhuǎn)彎半徑較小。