（流程管理）挖掘机的典型
作业流程
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，且调整斗杆、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
主机的工作有俩项特殊要求:①实现各种主要动作时，阻力和作业速度随时变化，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俩个主要动作(例如挖
掘和动臂、提升和回转)同时进行复合动作。
液压挖掘机壹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，或者俩者配合进行挖掘，因此，于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，仍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)姿态调整和保持工况: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
整机重量（kg） 4680
标准斗容（m3）
履带板宽（mm） 350
高/宽/长（mm） 2593/1950/5321
推土铲宽 x高(mm) 1960x300
铲斗挖掘力（kN） 44
斗杆挖掘力（kN）
最大牵引力（kN）
动臂偏转角度（°） 50(左)75(右)
行走速度（km/h）
爬坡能力（°） 30
接地比压（kPa）
回转速度（rpm）
发动机 YANMAR4TNV88-SSU
最大扭矩（N·m） 144
排量（L）
功率/转速（kW/rpm）
燃油箱容量（L） 99
主泵
类型 2个变量柱塞泵,1个齿轮泵
压力（Mpa）
最大流量（L/min） ×2
齿轮泵
压力（Mpa） 21
最大流量（L/min） 37
液压油箱容量（L） 73
表 型液压挖掘机的作业参数
最大挖掘高度 4943mm
最大卸载高度 3389mm
最大挖掘深度 3302mm
最大垂直挖掘深度 2432mm
最大挖掘半径 5504mm
最大停机面挖掘距离 5373mm
轮距 1950mm
履带总长 2502mm
平台离地间隙 708mm
底盘宽度 1200mm
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：
()
式中－铲斗质心到动臂下铰点 A的水平距离(m)
－动臂质心到动臂下铰点 A的水平距离(m)
－斗杆质心动臂下铰点 A的水平距离(m)
－动臂油缸作用力对铰点的力臂(m)
－斗杆所受重力(N)
－动臂所受重力(N)
－铲斗及其装载土壤的重力(N
选取＝N+mg，＝N，＝N，＝，=,=,=.
其中铲斗的重力为 N，根据公式
()
()
()
式中－装载土壤的质量（kg）
－平均有效斗容量（）
－铲斗充满系数（），根据工作环境，选择充满系数为 1
－自然情况下土壤的密度，根据工作环境，选择
－疏松后的土壤密度
－土壤的松散系数，根据工作环境，取
代入数据，求得：
此时液压缸无杆腔工作面积应为有杆腔工作面积的俩倍。=
D==，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，由此求得液压缸俩腔的实际有效面积为
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
缸筒壁厚的计算
对于低压系统或≥16 时，液压缸缸筒厚度壹般按薄壁筒计算，公式如下：
()
式中－液压缸缸筒厚度
－试验压力(Mpa)，当工作压力 P≤16Mpa时，=，当工作压力 ≥P≥16Mpa时，=，当工作压力 P≤
时，=,这里应取==。
－液压缸内径(m)
－缸体材料的许用应力（Mpa），可通过下面公式求得：
()
－缸体材料的抗拉强度(Mpa)
－安全系数，=～5，壹般取=5
但对于锻钢 45的许用应力壹般均取=110(Mpa)
则
根据《机械设计手册》，取液压外缸直径为=100mm.
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和油口最高液流速度而定，公式如下：
()
式中－液压缸油口直径(m)
－液压缸内径(m)
－液压缸最大输出速度(m/min)
－油口液流速度(m/min)，根据《机械设计手册》，取=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:
()
式中－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)
－液压泵流量(/s)，＝
－活塞杆面积，其公式如下:
()
式中－活塞杆直径(m)所以
代入数据，解析之上公式得：，
故取
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：
()
式中－法兰厚度(m)
－法兰内径(m)，根据《机械设计手册》，取=
－螺钉孔分布圆直径(m)，根据《机械设计手册》，取=
－法兰材料的许用应力(Mpa)，取 45钢，＝120Mpa
－法兰受力总和(N)，其计算公式为：
()
－密封环内径(m)，根据《机械设计手册》，取
－密封环外径(m)，根据《机械设计手册》，取
－系统工作压力(pa)，pa
－附加密封力(pa)，若采用金属材料时，值取屈服点，此处取材料为 45钢，则=110Mpa
代入数据，求出得：
故取
螺钉联接可采用高强度螺钉 M16×(GB/-2000)联接,俩端数量均为 24件，螺钉精度等级为 级，其强度校
核，公式如下：
拉应力：=()
剪应力：=()
式中：螺纹拧紧系数，此处取=
:螺纹摩擦系数,壹般取=
：螺纹外径，根据《机械设计手册》，取=16mm
：螺纹内径，根据《机械设计手册》，取=×＝
：数量为 24
B：B螺钉材料屈服强度，取 45钢，则[σ]=110Mpa
得：，符合工况要求，则验证合格，可取。
活塞杆柔度校核计算
活塞杆细比计算如下：λ=≤[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=，泵的总驱动功率为：
=()
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
根据蓄能器于液压系统中的功用，确定类型和主要参数。
于本液压系统中，液压缸于短时间内快速运动，由蓄能器来补充供油，则计算公式为：
()
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，壹般取 K=
—各液压泵流量之和
t—动作时间，设定 t=
代入数据，由之上公式得
=
考虑安全系数和其他方面取 20L,查《机械设计手册》得：
NXQ1-L40/蓄能器 F219
