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缸作用力为
Fb?1(GdtldA?GglgA?GblbA) （3-4） l3式中：
图3-3 动臂油缸受力分析图
Gdt——铲斗及其装载土壤的的重力，N；
Gg——斗杆所受重力，N； Gb——动臂所受重力，N；
ldA——铲斗质心到动臂下铰点A的水平距离，m； lgA——斗杆质心到动臂下铰点A的水平距离，m； lbA——动臂质心到动臂下铰点A的水平距离，m。
3此处 Gdt??q?Gd ??1800kgm3为土壤密度； q?0.9m/min
则Gdt?25KN Gg?15KN; Gb?30KN;
ldA?6200mm; lbA?1630mm; lgA?4550mm; l3?540mm;
Fb?504KN
每个缸的闭锁力Fb??Fb504??252KN 22
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§3.2 各油缸尺寸的确定
§3.2.1 铲斗油缸尺寸的计算
（1） 铲斗缸工作压力的确定
液压缸工作压力主要根据液压设备的类型来确定，对不同用途的液压设备，由于工作条件不同，通常采用的压力范围也不同。设计时可用类比法来确定。
农业机械、小型工程机
设备类型
精加工机床 组合机床
拉 床
械、工程机
机、起重运输机
械辅助机构 械
工作压力 P/Mpa
0.8-2
3-5
5-10
1-16
16-32 液压机、重型机械、大中型挖掘
表3-1 各类机械常用的系统工作压力
初选系统工作压力为25MPa
（2）缸径D和油塞杆直径d的确定
挖掘机液压缸均为单活塞杆液压缸，其原理图如下所示
图3-4 液压缸原理图
工作压力 d/D
?5.0
5.0~7.0 0.62~0.70
?7.0
0.5~0.55 0.7
表3-2 按工作压力选取d/D
由缸受力平衡知
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?4D2P1?F?cm??4(D2?d2)P2
式中 P1——液压缸工作压力，初算时可取系统工作压力Pp?25MPa； P2——液压缸回油腔背压，有表2所示，取P2?1MPa； dD——活塞杆直径与液压缸内径之比，按表3取d/D=0.7; F——工作循环中最大的外负载，此处F?Fd?345KN ?cm——液压缸机械效率，一般取?cm?0.9 将上式代入缸受力平衡方程式得
D?4F2??? （3-5） d??P2??P?1??1?????p1??D??????????1cm?????
?4?3451?? 3.14?25?106?0.9??1??1?0.72???25? ?0.141m?141mm 圆整取D?140mm
则 d?0.7D?0.7?140?98mm 圆整取d?100mm
（3）缸壁厚和外径的计算
如按薄壁缸进行计算则D/??10 ??PyD （3-6） 2????1.25~1.5??倍； 式中 Py——试验压力，一般取最大工作压力的??? ???——缸筒材料许用应力，无缝钢管????100~110MPa；
3p?1?.3?25MPa33 式中 Py?1.P ??? 取110MPa
???32.5?0.14?0.021m
2?110.021 不满足薄壁缸条件 此时 D/??0.14/0?故应按中等壁厚计算公式计算 3.2?D/??10
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此时 ???PyD?C （3-7）
?2.3????Py?? ?——强度系数，对无缝钢管 ??1； C——用来圆整壁厚。 则 ??32.5?0.14?C
2.3?110?32.5?1?? ?0.021?C 取??0.021m?21mm
m8m2 则缸外径 D1?D?2??140?2?21?1有挖掘机实际运动轨迹和外型尺寸知 铲斗缸工作行程为L?1350mm
§3.2.2 斗杆油缸尺寸的计算
⑴ 由铲斗缸计算步骤知斗杆缸受力平衡
?4D2P1?F?cm??4(D2?d2)P2
D?4F2 P2??d?????P?1??1?????p1??D??????????1cm?????
?4?7201?? 3.14?25?106?0.9??1??1?0.72???25? ?203.9mm 圆整取D?200mm
D?0.?7 则缸油塞杆直径 d?0.720?0m1 m4 圆整取d?140mm
⑵ 缸壁厚?和外径D1的计算 由上面计算知按中等壁厚计算 ?? ?PyD?C
?2.3????Py??32.5?0.2?C
?2.3?110?32.5??1 ?0.027?C 圆整取??27mm 则外径 D1?D?2??200?2?27?254mm
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⑶ 由挖掘机实际运动轨迹和外型尺寸可得出斗杆缸工作行程 L?1755mm
§3.2.3动臂缸的尺寸计算
⑴ 由上面计算知动臂缸受力平衡公式
?4D2P1?F?cm??4(D2?d2)P2
D?4F2 P2??d?????P?1??1?????p1??D??????????1cm?????
?4?5041??
3.14?25?106?0.9??1??1?0.72???25? ?0.124m
?124mm 圆整取D?125mm
D?0.?712?5m8m7 . 圆整取d?90mm 则缸油塞杆直径 d?0.7 ⑵ 缸壁厚?和外径D1的计算
由上面计算知按中等壁厚计算 ?? ?PyD?C
?2.3????Py??32.5?0.125?C
2.3?110?32.5?1?? ?0.0184?C 圆整取??19mm
m6m3 则外经 D1?D?2??125?2?19?1
⑶ 根据挖掘机实际运动轨迹和外型尺寸可得出动臂缸工作行程 L?1625mm §3.3 液压系统图的拟定
本次设计的挖掘机液压系统原理图如图所示，该系统为高压定量双泵开3输出的压力油分别进入两组由四个手动换向阀组成的多式系统，液压泵2、
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