挖掘机的典型作业流程
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挖掘机的典型作业流程:
(1) 整机移动至合适的工作位置
(2) 回转平台，使用工作装置处于挖掘位置
(3) 动臂下降，并调整斗杆、铲斗至合适位置
(4) 斗杆、铲斗挖掘作业
(5) 动臂升起
(6) 回转工作装置至卸载位置
(7) 操纵斗杆、铲斗卸载
主机的工作有两项特殊要求:①实现各种主要动作时，阻力与作业速度随时变化，因此，要求液压缸和液压马达的压力和流量也能相应变化;②为了充分利用发动机功率和缩短作业循环时间，工作过程中往往要求有两个主要动作(例如挖掘与动臂、提升与回转)同时进行复合动作。
液压挖掘机一个作业循环的组成和动作的复合主要包括:
(1) 挖掘:通常以铲斗液压缸或斗杆液压缸进行挖掘，或者两者配合进行挖掘，因此，在此过程中主要是铲斗和斗杆的复合动作，必要时，配以动臂动作。
(2) 满斗举升回转:挖掘结束，动臂液压缸将动臂顶起，满斗提升，同时回转液压马达使转台转向卸土处，此时主要是动臂和回转的复合动作。
(3) 卸载:转到卸土点时，转台制动，用斗杆液压缸调节卸载半径，然后铲斗液压缸回缩，铲斗卸载。
为了调整卸载位置，还要有动臂液压缸的配合，此时是斗杆和铲斗的复合动作，间以动臂动作。
(4) 空斗返回:卸载结束，转台反向回转，动臂液压缸和斗杆液压缸配合，把空斗放到新的挖掘点，此时是回转和动臂或斗杆的复合动作。
(5) 整机移动工况:将整机移动至合适的工作位置。
(6) 姿态调整与保持工况:满足停放、运输、检修等需要。
(7) 其他辅助作业工况:辅助工作装置作业工况。
SWE50H液压挖掘机的主要参数
表 SWE50H型液压挖掘机的作业参数
履带宽度 350mm 底盘离地间隙 313mm 履带高度 602mm 运输长度 3180mm 司机室顶高 2593mm 运输宽度
2080mm
此时动臂油缸作用力(N)为：
g 3
1
(l )b dt dA g A b bA F G l G G l l =++ 式中 dA l
－铲斗质心到动臂下铰点A 的水平距离(m)
bA l －动臂质心到动臂下铰点A 的水平距离(m)
g A l －斗杆质心动臂下铰点A 的水平距离(m)
3l
－动臂油缸作用力对铰点的力臂(m)
g G －斗杆所受重力(N)
b G －动臂所受重力(N)
dt G －铲斗及其装载土壤的重力(N
选取
dt G ＝31.510⨯N+mg ，g G ＝34.310⨯N ，b G ＝35.1410⨯N ，dA l ＝，g A l =, bA l =, 3l =.
其中铲斗的重力为3
1.510⨯N ，根据公式
S m V ρ=
R S V V k =
S s k ρρ=
式中
m －装载土壤的质量（kg ）
V
－平均有效斗容量（3
m ）
δ－铲斗充满系数（3m ），根据工作环境，选择充满系数为1
ρ－自然情况下土壤的密度，根据工作环境，选择31750kg m ρ-=⋅ S ρ－疏松后的土壤密度
S k －土壤的松散系数，根据工作环境，取 1.35S
k =
代入数据，求得：
31296.3s kg m ρ-=⋅ 233.3m kg =
33(14.3912.04 6.17)100.556010b F x N
=++÷=⨯
此时液压缸无杆腔工作面积
1
A 应为有杆腔工作面积
2
A 的两倍。
116
60000
0.8(13)10
22
F
A P P ==--⨯=2cm
，d==
当按GB/T2348－1993将这些直径圆整成就近标准值时得：D=80mm , d =63mm ，由此求得液压缸两腔的实际有效面积为
22/450.24A D cm π== 2222()/419.08A D d cm π=-=
液压缸行程的确定
液压缸行程主要依据机构的运动要求而定。
但为了简化工艺和降低成本，应尽量采用GB/T2348-1993标准的液压缸行程，则根据技术要求，取行程为630mm 。
液压缸结构参数的计算 2.7.1 缸筒壁厚的计算
对于低压系统或
/D δ≥16时，液压缸缸筒厚度一般按薄壁筒计算，公式如下：
2[]
y P D
δσ≥
式中
δ－液压缸缸筒厚度
y P －试验压力(Mpa)，当工作压力P ≤16 Mpa 时，y P =，当工作压力≥P ≥16 Mpa 时，y P =，当工作压力P
≤时，y P =,这里应取y P = =。
D －液压缸内径(m)
σ
－缸体材料的许用应力（Mpa ），可通过下面公式求得：
[]b
n
σ
σ=
b σ－缸体材料的抗拉强度(Mpa)
n －安全系数，n =～5，一般取n =5
但对于锻钢45的许用应力
[]σ一般都取[]σ=110(Mpa)
则
19.580
7.0912110mm δ⨯≥
=⨯
根据《机械设计手册》，取液压外缸直径为1D =100mm.
2.7.2 液压缸油口直径的计算
液压缸油口直径应根据活塞最高运动速度
v 和油口最高液流速度0v
而定，公式如下：
00.13d =
式中
0d －液压缸油口直径(m)
D －液压缸内径(m)
v －液压缸最大输出速度(m/min)
0v －油口液流速度(m/min)，根据《机械设计手册》，取0v =7m/min
同时对于单杆油塞式液压差动联接时，活塞的外伸速度为:
3
60v
Q v A =
式中
v －液压缸差动联接时，活塞外伸的速度，可视为油口液流的速度(m/min)
v Q －液压泵流量(3m /s)，v Q ＝245.837128.6/L min ⨯+=
3A －活塞杆面积，其公式如下:
234
A d π
=
式中 d －活塞杆直径(m) 所以2230.312104
A d π
-=
=⨯
代入数据，解析以上公式得：
2200.13810 2.510d m --=⨯⨯=⨯，
故取
025d mm =
2.7.3 缸头厚度计算
本设计采用的是螺钉联接法兰缸头，其厚度的计算公式为：
h =
式中
h －法兰厚度(m)
cp d －法兰内径(m)，根据《机械设计手册》，取cp d =9mm
0D －螺钉孔分布圆直径(m)，根据《机械设计手册》，取0D =12.5mm
[]σ－法兰材料的许用应力(Mpa)，取45钢，[]σ＝120 Mpa
F －法兰受力总和(N)，其计算公式为：
222
()44
H F d P d d q ππ=+-
d －密封环内径(m)，根据《机械设计手册》，取6d
mm =
H d －密封环外径(m)，根据《机械设计手册》，取
8H d mm
=
P －系统工作压力(pa)， 6
1310P =⨯pa
q －附加密封力(pa)，若采用金属材料时，q 值取屈服点，此处取材料为45钢，则q =110Mpa
代入数据，求出得：
22.4610h m
-=
=⨯
故取
30h mm =
螺钉联接可采用高强度螺钉M16×(GB/联接,两端数量均为24件，螺钉精度等级为级，其强度校核，公式如下：
拉应力： 2
04kF
Zd σπ=
=
剪应力： 103
10.2k kFd zd ι=
=
式中
k ：螺纹拧紧系数，此处取k = 1k : 螺纹摩擦系数,一般取1k =
0d ：螺纹外径，根据《机械设计手册》，取0d =16mm 1d ：螺纹内径，根据《机械设计手册》，取1d =0d ×＝14.4mm
z
：数量为24
[]σB
：B
螺钉材料屈服强度，取45钢，则 [σ] =110Mpa
得：
1.310.01[]n Mpa σσσ=≈=<，符合工况要求，则验证合格，可取。
2.7.5 活塞杆柔度校核计算
活塞杆细比计算如下： λ=
2
4d L
π≤[λ]
此处：L 为折算长度，导向套中心至吊头尺寸，约630mm ，活塞杆直径d=63mm ，[λ]活塞杆许用细长比，按规定拉力杆此处[λ]≤100。
计算得错误！不能通过编辑域代码创建对象。
，故满足要求，则活塞杆长度和缸筒长度的取值合格
柴油发动机的选择
取泵的总效率p η=，泵的总驱动功率为：
1122
p v p v p
P q P q w η+=
=
考虑安全系数,故取25KW;查《机械设计手册》发动机参数表得： 发动机机型号YANMAR 功率 转速2200r/min 蓄能器的选择
根据蓄能器在液压系统中的功用，确定类型和主要参数。
在本液压系统中，液压缸在短时间内快速运动，由蓄能器来补充供油，则计算公式为：
vp i i V K Al q t α∆=-∑
式中 A —各液压缸有效作用面积
L —各液压缸的行程
K —油液损失系数，一般取K=
vp q —各液压泵流量之和
t —动作时间，设定t=
代入数据，由以上公式得
321.2(50.2419.08)10630(245.837)0.26010ν-∆=⨯+⨯⨯-⨯+⨯÷⨯
=
考虑安全系数和其他方面
ν∆取20L,查《机械设计手册》得：
NXQ1-L40/ 蓄能器F219。
