挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的畢業(yè)論文設(shè)計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p><b>　　關(guān)鍵詞1</b></p><p>　　Abstract2</p><p>　　Key words2</p><p><b&g

2、t;　　引言3</b></p><p>　　1 課題設(shè)計要求4</p><p>　　1.1 使用要求4</p><p>　　1.2 性能要求4</p><p>　　2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)4</p><p>　　2.1 國外研究狀況及發(fā)展動態(tài)4</p><p>　

3、　2.2 國內(nèi)研究情況及發(fā)展動態(tài)5</p><p>　　3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計6</p><p>　　3.1 液壓挖掘機(jī)的工況分析6</p><p>　　3.1.1．挖掘機(jī)的典型作業(yè)流程:6</p><p>　　3.1.2．工況分析6</p><p>　　3.2 液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)確定7</p>

4、<p>　　3.3 負(fù)載分析10</p><p>　　3.4 機(jī)電一體化液壓挖掘機(jī)工作原理11</p><p>　　3.5 機(jī)電一體化液壓挖掘機(jī)工作技術(shù)要求11</p><p>　　3.6 液壓缸主要幾何尺寸的計算12</p><p>　　3.6.1 動臂液壓缸內(nèi)徑尺寸與活塞桿直徑的確定12</p><

5、p>　　3.6.2 液壓缸行程的確定13</p><p>　　3.7 液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算13</p><p>　　3.7.1 缸筒壁厚的計算13</p><p>　　3.7.2 液壓缸油口直徑的計算13</p><p>　　3.7.4下蓋聯(lián)接螺釘強(qiáng)度校核計算14</p><p>　　3.7.5 活塞桿

6、柔度校核計算15</p><p>　　4 液壓系統(tǒng)原理圖的制定15</p><p>　　4.1 制定基本方案15</p><p>　　4.2確定回路方式17</p><p>　　4.3 選用液壓油液17</p><p>　　4.4 繪制液壓系統(tǒng)原理圖17</p><p>　　5 選

7、擇各執(zhí)行元件20</p><p>　　5.1 液壓泵的選擇20</p><p>　　5.2 柴油發(fā)動機(jī)的選擇20</p><p>　　5.3 液壓閥的選擇20</p><p>　　5.3.1 根據(jù)液壓閥額定壓力來選擇20</p><p>　　5.3.2 液壓閥的安裝方式的選擇20</p>&l

8、t;p>　　5.3.3 液壓閥的控制方式的選擇20</p><p>　　5.3.4 液壓閥的結(jié)構(gòu)形式的選擇20</p><p>　　5.4 其他液壓元件的選擇21</p><p>　　5.4.1蓄能器的選擇21</p><p>　　5.4.2非橡膠管道的選擇21</p><p>　　5.4.3 膠管的選

9、擇22</p><p>　　5.5 油箱容量的確定22</p><p><b>　　總 結(jié)24</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)25</b></p><p>　　挖掘機(jī)動臂機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　機(jī)電工程 專業(yè)學(xué)生 尹鵬</p

10、><p>　　摘要:在搜集了國內(nèi)外挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，了解了挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的發(fā)展歷史，并對挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展動態(tài)進(jìn)行了分析總結(jié)。論文對挖掘機(jī)的各種工況進(jìn)行了分析，系統(tǒng)總結(jié)了挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求。課題以企業(yè)為依托。小型挖掘機(jī)由多個系統(tǒng)組成，包括液壓系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)，操縱系統(tǒng)，工作裝置，底架，轉(zhuǎn)臺，油箱，發(fā)動機(jī)安裝等。本人的設(shè)計主要致力于分析和設(shè)計小型液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)。本課題選擇了國內(nèi)的質(zhì)量和技術(shù)

11、性能都接近設(shè)計要求的5t挖掘機(jī)作為基型，并在此基礎(chǔ)上研究了國外的先進(jìn)機(jī)型，設(shè)計出挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)方案圖，總體裝配圖以及相應(yīng)的部件圖和零件圖,并對動臂機(jī)構(gòu)部分進(jìn)行了設(shè)計，設(shè)計了動臂機(jī)構(gòu)原理圖，動臂機(jī)構(gòu)液壓缸。本液壓挖掘機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是采用伺服先導(dǎo)操縱系統(tǒng)，造型美觀，具備挖掘，抓物，鉆孔，推土，清溝和破碎等功能。性能可靠，操作舒適，可廣泛應(yīng)用于建筑，市政，供水，供氣，供電農(nóng)林建設(shè)等工程。</p><p>　　關(guān)鍵詞：挖掘機(jī)

12、 液壓系統(tǒng) 液壓閥</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　液壓挖掘機(jī)是一種多功能機(jī)械，目前被廣泛應(yīng)用于水利工程，交通運(yùn)輸，電力工程和礦山采掘等機(jī)械施工中，它在減輕繁重的體力勞動，保證工程質(zhì)量。加快建設(shè)速度以及提高勞動生產(chǎn)率方面起著十分重要的作用。由于液壓挖掘機(jī)具有多品種，多功能，高質(zhì)量及高效率等特點(diǎn)，因此受到了廣大施工作業(yè)單位的青睞。液壓挖

13、掘機(jī)的生產(chǎn)制造業(yè)也日益蓬勃發(fā)展。</p><p>　　挖掘機(jī)液壓傳動緊密地聯(lián)系在一起，其發(fā)展主要以液壓技術(shù)的應(yīng)用為基礎(chǔ)。其結(jié)構(gòu)主要是由發(fā)動機(jī)、液壓系統(tǒng)、工作裝置、行走裝置和電氣控制等部分組成（如圖所示），由于挖掘機(jī)的工作條件惡劣，要求實(shí)現(xiàn)的動作很復(fù)雜，于是它對液壓系統(tǒng)的設(shè)計提出了很高的要求，其液壓系統(tǒng)也是工程機(jī)械液壓系統(tǒng)中最為復(fù)雜的。因此，對挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的分析設(shè)計已經(jīng)成為推動挖掘機(jī)發(fā)展中的重要一環(huán)。</p

14、><p>　　所以，液壓挖掘機(jī)作為工程機(jī)械的一個重要品種，對于減輕工人繁重的體力勞動，提高施工機(jī)械化水平，加快施工進(jìn)度，促進(jìn)各項(xiàng)建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，都起著很大的作用，因此，大力發(fā)展液壓挖掘機(jī)，對于提高勞動生產(chǎn)率和加速國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要意義。</p><p>　　1.鏟斗缸 2.斗桿缸 3.動臂缸 4.回轉(zhuǎn)馬達(dá) 5.冷卻器 6.濾油器 7. 磁濾器 8.油箱 9.液壓泵 </p>

15、<p>　　10.背壓閥11. 后組合閥 12.前組合閥 13.中央回轉(zhuǎn)接頭14.回轉(zhuǎn)制動閥 15.限速閥16.行走馬達(dá)</p><p>　　圖1.1 液壓挖掘機(jī)整體系統(tǒng)圖</p><p><b>　　1 課題設(shè)計要求</b></p><p><b>　　1.1 使用要求</b></p><

16、;p>　　小型挖掘機(jī)主要用于城市、狹窄地區(qū)，代替人力勞動。主要作業(yè)是挖掘、裝載、整地、起重等，用于城市管道工程、道路、住宅建設(shè)、基礎(chǔ)工程和園林作業(yè)等。小型挖掘機(jī)體積小，機(jī)動靈活，并趨向于一機(jī)多能，配備多種工作裝置，除正鏟、反鏟外，還配備了起重、抓斗、平坡斗、裝載斗、耙齒、破碎錐、麻花鉆、電磁吸盤、推土板、沖擊鏟、集裝叉、高空作業(yè)架、鉸盤及拉鏟等，以滿足各種施工的需要。與此同時，發(fā)展專門用途的特種挖掘機(jī)，如低比壓、低嗓聲、水下專用和

17、水陸兩用挖掘機(jī)等?？傊且环N多用途萬能型的城市建設(shè)機(jī)械。由于這種機(jī)械的特點(diǎn)很靠近人，因此在設(shè)計上除了要求耐久性、可靠性和作業(yè)效率等，還需著重考慮人、機(jī)、環(huán)境的協(xié)調(diào)，特別要注意以下幾點(diǎn)： </p><p>　　(1) 安全性即機(jī)械作業(yè)過程中不要與周圍的人和物相碰撞，防傾翻穩(wěn)定性好。</p><p>　　(2) 低公害即排放要求高、低震動、低噪音，聲音要比較悅耳。</p>&l

18、t;p>　　(3) 與周圍環(huán)境能調(diào)和，形象要美觀，形體和色彩不要引起人們不愉快感，對人有親和感。</p><p>　　(4) 盡量擴(kuò)大其使用功能，可裝多種附屬裝置，應(yīng)成為城市萬能型工程機(jī)械。</p><p>　　(5) 操縱簡便，任何人一學(xué)就會，都能操縱。</p><p><b>　　1.2 性能要求</b></p>&l

19、t;p>　　小型挖掘機(jī)具有中型挖掘機(jī)的多項(xiàng)功能，又具有便于運(yùn)輸、能耗低、靈活、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢，非常適用于空間狹小的施工場地作業(yè)，而且價格低、質(zhì)量輕、保養(yǎng)維修方便，所以在小型土石方工程、市政工程、路面修復(fù)、混凝土破碎、電纜埋設(shè)、自來水管道的鋪設(shè)、園林栽培等工程中得到了廣泛的應(yīng)用。由于滿足基本的挖掘、裝載、整地、起重等功能外，必須考慮到工作空間小(人力所不能至)、地形復(fù)雜、方便操作、可控，目前市場對小型挖掘機(jī)性能要求如下： </

20、p><p>　　(1) 改進(jìn)挖掘機(jī)可控性和控制精確性以及復(fù)合動作。</p><p>　　(2) 簡化液壓系統(tǒng)、降低成本，達(dá)到大作業(yè)量與低油耗的動態(tài)平衡。</p><p>　　(3) 改進(jìn)工作可靠性。</p><p>　　(4) 改進(jìn)駕駛操作舒適性及降低勞動強(qiáng)度，提高單位生產(chǎn)率。</p><p>　　(5) 改進(jìn)操作安全性。

21、</p><p>　　(6) 低振動、低噪音適用生活區(qū)工作。</p><p>　　2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)</p><p>　　2.1 國外研究狀況及發(fā)展動態(tài)</p><p>　　工業(yè)發(fā)達(dá)國家的挖掘機(jī)生產(chǎn)較早，法國、德國、美國、俄羅斯、日本是斗容量3.5-40m³單斗液壓挖掘機(jī)的主要生產(chǎn)國，從20世紀(jì)80年代開始生產(chǎn)特大型挖掘機(jī)

22、。例如，美國馬利昂公司生產(chǎn)的斗容量50-150m³剝離用挖掘機(jī)，斗容量132m³的步行式拉鏟挖掘機(jī)；B-E（布比賽路斯-伊利）公司生產(chǎn)的斗容量168.2m³的步行式拉鏟挖掘機(jī)，斗容量107m³的剝離用挖掘機(jī)等，是世界上目前最大的挖掘機(jī)。</p><p>　　從20世紀(jì)后期開始，國際上挖掘機(jī)的生產(chǎn)向大型化、微型化、多功能化、專用化和自動化的方向發(fā)展。</p>&

23、lt;p>　　(1) 開發(fā)多品種、多功能、高質(zhì)量及高效率的挖掘機(jī)。為滿足市政建設(shè)和農(nóng)田建設(shè)的需要，國外發(fā)展了斗容量在0.25m³以下的微型挖掘機(jī)，最小的斗容量僅在0.01m³。另外，數(shù)量最多的中、小型挖掘機(jī)趨向于一機(jī)多能，配備了多種工作裝置——除正鏟、反鏟外，還配備了起重、抓斗、平坡斗、裝載斗、耙齒、破碎錐、麻花鉆、電磁吸盤、振搗器、推土板、沖擊鏟、集裝叉、高空作業(yè)架、鉸盤及拉鏟等，以滿足各種施工的需要。<

24、;/p><p>　　(2) 迅速發(fā)展全液壓挖掘機(jī)，不斷改進(jìn)和革新控制方式，使挖掘機(jī)由簡單的杠桿操縱發(fā)展到液壓操縱、氣壓操縱、液壓伺服操縱和電氣控制、無線電遙控、電子計算機(jī)綜合程序控制</p><p>　　(3) 重視采用新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)，加快標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化發(fā)展速度，提高挖掘機(jī)的作業(yè)功率，更好地發(fā)揮液壓系統(tǒng)的功能。</p><p>　　(4) 更新設(shè)計理論。

25、提高可靠性，延長使用壽命。美、英、日等國家推廣采用有限壽命設(shè)計理論，以替代傳統(tǒng)的無限壽命設(shè)計理論和方法，并將疲勞損傷累積理論、斷裂力學(xué)、有限元法、優(yōu)化設(shè)計、電子計算機(jī)控制的電液伺服疲勞試驗(yàn)技術(shù)、疲勞強(qiáng)度分析方法等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于液壓挖掘機(jī)的強(qiáng)度研究方面，促進(jìn)了產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)高效率和競爭力。    </p><p>　　(5) 加強(qiáng)對駕駛員的勞動保護(hù)，改善駕駛員的勞動條件。液壓挖掘機(jī)采用

26、帶有墜物保護(hù)結(jié)構(gòu)和傾翻保護(hù)結(jié)構(gòu)的駕駛室，安裝可調(diào)節(jié)的彈性座椅，用隔音措施降低噪聲干擾。</p><p>　　(6) 進(jìn)一步改進(jìn)液壓系統(tǒng)。中、小型液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)有向變量系統(tǒng)轉(zhuǎn)變的明顯趨勢。液壓技術(shù)在挖掘機(jī)上普遍使用，為電子技術(shù)、自動控制技術(shù)在挖掘機(jī)的應(yīng)用與推廣創(chuàng)造了條件。</p><p>　　(7) 迅速拓展電子化、自動化技術(shù)在挖掘機(jī)上的應(yīng)用。20世紀(jì)80年代，以微電子技術(shù)為核心的高新

27、技術(shù)，特別是微機(jī)、微處理器、傳感器和檢測儀表在挖掘機(jī)上的應(yīng)用，推動了電子控制技術(shù)在挖掘機(jī)上應(yīng)用和推廣，并已成為挖掘機(jī)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。</p><p>　　2.2 國內(nèi)研究情況及發(fā)展動態(tài)</p><p>　　早在1954年我國就已開始生產(chǎn)機(jī)械式挖掘機(jī),當(dāng)時的撫順重型機(jī)器廠(撫順挖掘機(jī)廠前身)引進(jìn)前蘇聯(lián)的機(jī)械式挖掘機(jī)W10012和W5012等國際20世紀(jì)30－40年代的產(chǎn)品。由于國家H經(jīng)濟(jì)H

28、建設(shè)的需要,后又H發(fā)展H10余家廠生產(chǎn),到1966年12年全國共生產(chǎn)了機(jī)械式挖掘機(jī)3000余臺,后又延續(xù)生產(chǎn)到八十年代初。在80年代初引進(jìn)德國系列液壓挖掘機(jī)制造技術(shù)（例如有德國Liebherr公司、Demag公司和O&P公司），浙江大學(xué)的馮培恩教授開始率先著手研究挖掘機(jī)機(jī)電一體化技術(shù)，首先實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)器人作業(yè)過程的分級規(guī)劃和局部自主控制。但是他們在任務(wù)規(guī)劃層面上只停留在仿真階段，還沒有提出顯著的實(shí)現(xiàn)方案。</p>&

29、lt;p>　　20世紀(jì)90年代初國內(nèi)幾家新進(jìn)入挖掘機(jī)待業(yè)的企業(yè)以“技貿(mào)結(jié)合，合作生產(chǎn)”的方式聯(lián)合引進(jìn)日本小松制作所的PC系列挖掘機(jī)制造技術(shù)，由于 中國建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，市場的擴(kuò)大，隨后不久在挖掘機(jī)生產(chǎn)領(lǐng)域出現(xiàn)了一個外資企業(yè)進(jìn)入中國的浪潮。從1994、1995年開始，世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國家的著名挖掘機(jī)制造企業(yè)先后在中國建立眾多的中外合資或外商獨(dú)資 挖掘機(jī)制造企業(yè)，生產(chǎn)世界一流水平的多種型號的挖掘機(jī)產(chǎn)品。截止至2001年年底，包括國有企業(yè)在

30、內(nèi)，中國境內(nèi)生產(chǎn)液壓挖掘機(jī)的企業(yè)總數(shù)達(dá)20個左右，共生產(chǎn)挖掘機(jī)整機(jī)質(zhì)量從1.3-45t，100余個不同型號和規(guī)格的產(chǎn)品。2000年全國生產(chǎn)各種型號、規(guī)格的液壓挖掘機(jī)8111臺，共銷售7926臺，其中包括出口119臺。2001年全生產(chǎn)12569臺，銷售12397臺，其中包括出口468臺</p><p><b>　　3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計</b></p><p>　　液壓系統(tǒng)

31、設(shè)計作為機(jī)電一體化挖掘機(jī)設(shè)計的重要組成部分，設(shè)計時必須滿足挖掘機(jī)工作循環(huán)所需的全部技術(shù)要求，且靜動態(tài)性能好、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、工作安全可靠、壽命長、經(jīng)濟(jì)性好、使用維護(hù)方便。其中液壓系統(tǒng)的設(shè)計作為挖掘機(jī)總體設(shè)計的一部分，必須要滿足整機(jī)工作要求，并要求進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的計算與分析驗(yàn)證，選取合適的各液壓元件。</p><p>　　3.1 液壓挖掘機(jī)的工況分析</p><p>　　液壓挖掘機(jī)的主要功能

32、運(yùn)動包括以下幾個動作(如圖3.1所示):動臂升降、斗桿收放、鏟斗裝卸、轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)、整機(jī)行走以及其它輔助動作。除了輔助動作 (例如整機(jī)轉(zhuǎn)向等)不需全功率驅(qū)動以外，其它都是液壓挖掘機(jī)的主要動作，要考慮全功率驅(qū)動。</p><p>　　3.1.1．挖掘機(jī)的典型作業(yè)流程:</p><p>　　(1) 整機(jī)移動至合適的工作位置</p><p>　　(2) 回轉(zhuǎn)平臺，使用工作裝置

33、處于挖掘位置</p><p>　　(3) 動臂下降，并調(diào)整斗桿、鏟斗至合適位置</p><p>　　(4) 斗桿、鏟斗挖掘作業(yè)</p><p><b>　　(5) 動臂升起</b></p><p>　　(6) 回轉(zhuǎn)工作裝置至卸載位置</p><p>　　(7) 操縱斗桿、鏟斗卸載</p>

34、;<p>　　1一動臂升降;2一斗桿收放:3一鏟斗裝卸;4一轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn):5一整機(jī)行走</p><p>　　圖3. 1液壓挖掘機(jī)的工作運(yùn)動</p><p>　　3.1.2．工況分析</p><p>　　(1) 鏟斗挖掘工況:由鏟斗液壓缸單獨(dú)動作進(jìn)行挖掘的工況。采用鏟斗液壓缸進(jìn)行挖掘常用于清除障礙，挖掘較松軟的土壤以提高生產(chǎn)率，因此，在一般土方工程挖掘中(I

35、II級土以下土壤的挖掘)鏟斗挖掘最常用。</p><p>　　(2) 斗桿挖掘工況:由斗桿液壓缸單獨(dú)動作進(jìn)行挖掘的工況。在較堅(jiān)硬的土質(zhì)條件下工作時，為了能夠裝滿鏟斗，中小型液壓挖掘機(jī)在實(shí)際工作中常以斗桿液壓缸進(jìn)行挖掘。</p><p>　　(3) 聯(lián)合挖掘工況:由鏟斗、斗桿液壓缸復(fù)合動作進(jìn)行挖掘的工況，必要時還需 配以動臂液壓缸的動作。主要用于需要軌跡控制的情況。</p>

36、<p>　　當(dāng)單獨(dú)采用斗桿液壓缸進(jìn)行挖掘時，挖掘軌跡以動臂與斗桿的鉸點(diǎn)為中心，鏟斗斗尖所作的圓弧線的長度決定于斗桿液壓缸的行程。當(dāng)動臂液壓缸位于最小長度并以斗桿液壓缸進(jìn)行挖掘時，可以得到最大挖掘深度尺寸，并且也有較大的挖掘行程。</p><p>　　(4) 空斗返回:卸載結(jié)束，轉(zhuǎn)臺反向回轉(zhuǎn)，動臂液壓缸和斗桿液壓缸配合，把空斗放到新的挖掘點(diǎn)，此時是回轉(zhuǎn)和動臂或斗桿的復(fù)合動作。</p>&

37、lt;p>　　(5) 整機(jī)移動工況:將整機(jī)移動至合適的工作位置。</p><p>　　(6) 姿態(tài)調(diào)整與保持工況:滿足停放、運(yùn)輸、檢修等需要。</p><p>　　(7) 其他輔助作業(yè)工況:輔助工作裝置作業(yè)工況。</p><p>　　在實(shí)際挖掘工作中，往往需要采用各液壓缸的復(fù)合工作。如在平整土地或切削斜坡時，需要同時操縱動臂和斗桿，以使斗尖能沿直線運(yùn)動，見圖3

38、.2所示。此時斗桿收回，動臂抬起，需要保證彼此動作獨(dú)立，相互之間無干擾。如果需要鏟斗保持一定切削角度并按照一定的軌跡進(jìn)行切削時，或者需要用鏟斗斗底壓整地面時，就需要鏟斗、斗桿、動臂三者同時作用完成復(fù)合動作，見圖3.3所示。這些動作決定于液壓系統(tǒng)的設(shè)計。當(dāng)進(jìn)行溝槽側(cè)壁掘削和斜坡切削時，為了有效地進(jìn)行垂直掘削，還要求向回轉(zhuǎn)馬達(dá)提供壓力油，產(chǎn)生回轉(zhuǎn)力，保持鏟斗貼緊側(cè)壁進(jìn)行切削，因此需要回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和斗桿機(jī)構(gòu)復(fù)合動作。</p><

39、;p>　　a一水平地面的挖削 </p><p>　　圖3.2斗尖沿直線挖削</p><p>　　a-水平地面的切削和壓整 b-斜坡地面的切削和壓整</p&g

40、t;<p>　　圖3.3地面的切削和壓整</p><p>　　單獨(dú)采用斗桿挖掘時，為了提高掘削速度，一般采用雙泵合流，個別也有采用三泵合流。單獨(dú)采用鏟斗挖掘時，也有采用雙泵合流的情況。</p><p>　　當(dāng)動臂、斗桿和鏟斗復(fù)合運(yùn)動時，為了防止同一油泵向多個液壓作用元件供油時動作的相互干擾，一般三泵系統(tǒng)中，每個油泵單獨(dú)對一個液壓作用元件供油較好。對于雙泵系統(tǒng)，其復(fù)合動作時各液

41、壓作用元件間出現(xiàn)相互干擾的可能性大，因此需要采用節(jié)流等措施進(jìn)行流量分配，其流量分配要求和三泵系統(tǒng)相同。</p><p>　　挖掘過程中還有可能碰到石塊、樹根等堅(jiān)硬障礙物，往往由于挖不動而需要短時間增大挖掘力，希望液壓系統(tǒng)能暫時增壓，能提高主壓力閥的壓力。</p><p>　　3.2 液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)確定</p><p>　　液壓挖掘機(jī)的主要參數(shù)表明了液壓挖掘機(jī)的規(guī)

42、格和主要技術(shù)性能，液壓挖掘機(jī)的主要參數(shù)分為發(fā)動機(jī)參數(shù)、液壓系統(tǒng)參數(shù)、主要性能參數(shù)、尺寸參數(shù)四大類，發(fā)動機(jī)參數(shù)包括發(fā)動機(jī)額定功率、轉(zhuǎn)速等，液壓系統(tǒng)參數(shù)包換主泵的流量、壓力等，主要性能參數(shù)包括整機(jī)工作質(zhì)量、主要部件質(zhì)量、鏟斗容量范圍或標(biāo)稱鏟斗容量、挖掘力、牽引力等，尺寸參數(shù)包括工作尺寸、機(jī)體外形尺寸和工作裝置尺寸等，其中液壓挖掘機(jī)主要參數(shù)中最重要的參數(shù)有三個，即斗容量、整機(jī)質(zhì)量和發(fā)動機(jī)功率，因?yàn)橥ㄟ^這三個參數(shù)可以從使用要求、機(jī)械本身的技術(shù)性

43、能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、動力裝置的配套、國際上統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)以及傳統(tǒng)習(xí)慣等方面反映液壓挖掘機(jī)的級別，故有主參數(shù)之稱。所以有時采用挖掘機(jī)的斗容量作為主參數(shù)。例如，機(jī)械式挖掘機(jī)一般就以斗容量作為挖掘機(jī)的主參數(shù)并作為主要分級指標(biāo)。但液壓挖掘機(jī)可更換的工作裝置多，而且同一機(jī)型可以根據(jù)作業(yè)對象或工作尺寸的要求換裝不同斗容的鏟斗。由于不同廠家的挖掘機(jī)采用不同的液壓系統(tǒng)，輔助設(shè)備能耗及功率儲備也有所不同，而且同一型挖掘機(jī)在后續(xù)改進(jìn)時，也會改變發(fā)動機(jī)功率，所以液

44、壓挖掘機(jī)以功率分級不十分合理。整機(jī)質(zhì)量則直接反映了液壓挖掘機(jī)本身的重量等級，對其</p><p>　　比較其他同類型挖掘機(jī)，可得SWE50H的主要參數(shù)（如下表3.1，表3.2所示），其中圖3.4為液壓挖掘機(jī)的外觀尺寸圖，作業(yè)參數(shù)表3.2是根據(jù)圖3.4所示。</p><p>　　圖3.4 SWE50H型液壓挖掘機(jī)的外觀尺寸圖</p><p>　　表3.1　SWE50

45、H液壓挖掘機(jī)的主要參數(shù)</p><p>　　表3.2 SWE50H型液壓挖掘機(jī)的作業(yè)參數(shù)</p><p><b>　　3.3 負(fù)載分析</b></p><p>　　動臂油缸一般布置在動臂前下方，下端與回轉(zhuǎn)平臺鉸接。常見的有兩種具體布置方式。</p><p>　　油缸前傾布置方案，如圖3.5A所示，動臂油缸與動臂鉸接于E點(diǎn)

46、。當(dāng)動臂油臂全伸出，將動臂舉升至上極限時，動臂油缸軸線向轉(zhuǎn)臺前方傾斜。</p><p>　　油缸后傾布置方案，如圖3.5B所示，當(dāng)動臂油缸全伸出，將動臂舉升至上極限位置時，動臂油缸軸線向轉(zhuǎn)臺后方傾斜。

47、 當(dāng)兩方案的動臂油缸安裝尺寸DE1、鏟斗最大挖掘H和地面 圖3.5 動臂機(jī)構(gòu)油缸布置方案</p><p>　　最大挖掘半徑R相等時，后傾方案的最大挖掘深度比前傾方案小，即h1<h2。此外，在后傾方案中，動臂EF部分往往比前傾方案的長，因此動臂所受彎矩也比較大。以上為動臂油缸后傾方案的缺點(diǎn)。然后，后傾方案動臂下鉸點(diǎn)C與動臂油缸下鉸點(diǎn)D的距離CD比前傾方案的大

48、，則動臂在上下兩極限位置時，動臂油缸的作用力臂也就比較大。因此，在動臂油缸作用力相同時，后傾方案能得到較大的動臂作用矩，這就是其優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　為了增大后傾方案的挖掘深度，有的挖掘?qū)㈤L動臂CEF改成CE1F1（圖3.5B），并配以長斗桿，在最大深度處挖掘時，采用鏟斗挖掘而不是斗桿挖掘，這樣得到的最大挖掘深度為h1<h2。</p><p>　　顯然，不論是動臂油缸前傾還是后

49、傾方案，當(dāng)C、D兩鉸點(diǎn)位置和CE長度不變時，通過加大動臂油缸長度可以增大動臂仰角，從而增大最大挖掘高度，但會影響到最大挖掘深度。所以，在布置動臂油缸時，應(yīng)綜合考慮動臂的結(jié)構(gòu)、工作裝置的作業(yè)尺寸及動臂舉升力和挖掘力等因素。</p><p>　　動臂油缸的作用力，即最大提升力，以能提升鏟斗內(nèi)裝滿土壤的工作裝置至最 </p><p>　　大卸載距離位置進(jìn)行卸載來確定，其

50、 圖3.6 動臂油缸作用力分析</p><p>　　設(shè)計簡圖3.6所示，此時動臂油缸作用力(N)為：</p><p><b>　　(3.1)</b></p><p>　　式中 －鏟斗質(zhì)心到動臂下鉸點(diǎn)A的水平距離(m)</p><p>　?。瓌颖圪|(zhì)心到動臂下鉸點(diǎn)A的水平距離(m)</p><p>

51、　?。窏U質(zhì)心動臂下鉸點(diǎn)A的水平距離(m)</p><p>　　－動臂油缸作用力對鉸點(diǎn)的力臂(m)</p><p>　?。窏U所受重力(N)</p><p>　?。瓌颖鬯苤亓?N)</p><p>　?。P斗及其裝載土壤的重力(N) </p><p>　　查閱相關(guān)資料，選?。絅+mg，

52、＝N，＝N，＝3.8m，=2.8m, =1.2m, =0.55m. </p><p>　　其中鏟斗的重力為N，根據(jù)公式</p><p>　　(3.2) </p><p><b>　　(3.3)</b></p><p><b>　　(3.4)</b

53、></p><p>　　式中 －裝載土壤的質(zhì)量（kg）</p><p>　?。骄行Ф啡萘浚ǎ?lt;/p><p>　?。P斗充滿系數(shù)（），根據(jù)工作環(huán)境，選擇充滿系數(shù)為1</p><p>　?。匀磺闆r下土壤的密度，根據(jù)工作環(huán)境，選擇</p><p><b>　?。杷珊蟮耐寥烂芏?lt;/b>

54、</p><p>　?。寥赖乃缮⑾禂?shù)，根據(jù)工作環(huán)境，取</p><p>　　代入數(shù)據(jù)，求得： </p><p>　　3.4 機(jī)電一體化液壓挖掘機(jī)工作原理</p><p>　　機(jī)電一體化液壓挖掘機(jī)采用三組液壓缸使工作裝置具有三個自由度，鏟斗可實(shí)現(xiàn)有限的平面轉(zhuǎn)動，加上液壓馬達(dá)驅(qū)動回轉(zhuǎn)運(yùn)動，使鏟斗運(yùn)動擴(kuò)大到有限的空間，再通過行走馬達(dá)驅(qū)動行走(

55、移位)，使挖掘空間可沿水平方向得到間歇地擴(kuò)大，從而滿足挖掘作業(yè)的要求。</p><p>　　3.5 機(jī)電一體化液壓挖掘機(jī)工作技術(shù)要求</p><p>　　采用了柴油機(jī)-液壓泵復(fù)合控制。操作者根據(jù)工況，利用作業(yè)模式選擇開關(guān)（功率預(yù)選開關(guān)）選擇合理的功率模式：重載高速、正常工作、輕載低速。通過電子調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)油門和液壓泵的排量，使供給功率與負(fù)載需要功率相匹配。</p><

56、;p>　　采用了電液比例控制技術(shù)，通過改變34B-R6/H6型帶閥芯位移反饋的電液比例方向閥的比例電磁鐵的輸入電流，不但可以改變閥的工作液流方向，而且可以改變閥口大小實(shí)現(xiàn)流量控制，是一種較為理想的電、液轉(zhuǎn)換和功率放大元件，與伺服控制相比具有成本低、抗干擾性好、能量損失小、對油液清潔度無特殊要求等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　工況在線監(jiān)測系統(tǒng)包括單片主處理器模塊、面板控制系統(tǒng)、模擬信號調(diào)理模塊、A/D轉(zhuǎn)換及光電

57、隔離模塊、電源模塊及傳感器等部分。其中單片主處理器模塊是系統(tǒng)的核心部分，主要功能有面板的控制管理，A/D轉(zhuǎn)換部分的控制管理、模擬量、開關(guān)量和轉(zhuǎn)換信號的輸入、處理和存儲。面板控制模塊是整個系統(tǒng)的入機(jī)接口，它包括鍵盤、聲光報警電路和點(diǎn)陣式液晶顯示器。模擬信號調(diào)理電路的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)各路模擬量信號的輸入和調(diào)整，將傳感器和敏感元件的輸出電信號轉(zhuǎn)變?yōu)闈M足A/D轉(zhuǎn)換輸入要求的標(biāo)準(zhǔn)電平信號。A/D轉(zhuǎn)換及光電隔離模塊的功能是將所有的被檢測轉(zhuǎn)變成為單片機(jī)所接

58、受的數(shù)字量，具體包括開關(guān)量、轉(zhuǎn)換信號的整形、模擬量的A/D轉(zhuǎn)換和輸入輸出信號的光電隔離等。電源模塊將液壓挖掘機(jī)上的蓄電池或發(fā)電機(jī)輸出的+24V直流電轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)各模塊以及系統(tǒng)配備的傳感器所需的各種類型的電平電壓。傳感器處于液壓挖掘機(jī)與監(jiān)測系統(tǒng)的接口位置，是一個能量變換器，它直接從液壓挖掘機(jī)中提取被除數(shù)檢測的工況特征參數(shù)，感受狀態(tài)的變化并轉(zhuǎn)換成便于測量的物理量。</p><p>　　計算機(jī)控制系統(tǒng)將來自各傳感器的檢測

59、信息和外部輸入命令進(jìn)行集中、儲存、分析加工，根據(jù)信息處理結(jié)果，按照一定的程序和節(jié)奏發(fā)出相應(yīng)的指令控制整個系統(tǒng)有目的的運(yùn)行。如利用壓力傳感器可實(shí)現(xiàn)過載情況下的路徑自主校正；利用超階級聲波測距傳感器能實(shí)現(xiàn) 回轉(zhuǎn)過程中的自動避障。</p><p>　　3.6 液壓缸主要幾何尺寸的計算</p><p>　　挖掘機(jī)各驅(qū)動和傳動系統(tǒng)包括：發(fā)動機(jī)、液壓泵、液壓馬達(dá)、電液比例換向閥、動臂缸、斗桿缸及齒輪傳

60、動。本設(shè)計主要對動臂缸進(jìn)行相關(guān)設(shè)計。</p><p>　　3.6.1 動臂液壓缸內(nèi)徑尺寸與活塞桿直徑的確定</p><p>　　由表3.1、表3.3、表3.4可知，小挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)在最大負(fù)載約為時宜取液壓缸的工作壓力＝13×，液壓缸選用單桿式，并在工作時進(jìn)行差動連接。此時液壓缸無桿腔工作面積應(yīng)為有桿腔工作面積的兩倍。由于液壓缸回油路上必須具有背壓力存在，以防止挖掘機(jī)卸土后突然前沖

61、，由表3.5,可?。?×.</p><p>　　表3.3 按負(fù)載選擇執(zhí)行元件工作壓力</p><p>　　表3.4 按主機(jī)類型選擇執(zhí)行元件工作壓力</p><p>　　表3.5 執(zhí)行元件背壓力</p><p>　　由于是差動式單桿連接，所以活塞桿直徑d與缸筒直徑D的關(guān)系為d=0.707D。根據(jù)公式</p><p&

62、gt;　　=47.62 (3.5)</p><p>　　故有 D==77.9mm，d=0.707D=55.07mm (3.6)</p><p>　　當(dāng)按GB/T2348－1993將這些直徑圓整理成就近標(biāo)準(zhǔn)值時得：D=80mm , </p><p>　　d =63mm，由此求得液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積為</p

63、><p><b>　　(3.7)</b></p><p>　　3.6.2 液壓缸行程的確定</p><p>　　液壓缸行程主要依據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動要求而定。但為了簡化工藝和降低成本，應(yīng)盡量采用GB/T2348-1993標(biāo)準(zhǔn)的液壓缸行程，則根據(jù)技術(shù)要求，取行程為630mm。</p><p>　　3.7 液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算</

64、p><p>　　3.7.1 缸筒壁厚的計算</p><p>　　對于低壓系統(tǒng)或≥16時，液壓缸缸筒厚度一般按薄壁筒計算，公式如下：</p><p><b>　　(3.8)</b></p><p>　　式中 －液壓缸缸筒厚度</p><p>　?。囼?yàn)壓力(Mpa)，當(dāng)工作壓力P≤16 Mpa時，=

65、1.5P，當(dāng)工作壓力31.5≥P≥16 Mpa時，=1.25P，當(dāng)工作壓力P≤31.5Mpa時，=1.15P,這里應(yīng)取=1.5P =19.5Mpa。</p><p><b>　?。簤焊變?nèi)徑(m)</b></p><p>　?。左w材料的許用應(yīng)力（Mpa），可通過下面公式求得： </p><p><b>　　(3.9)</b&g

66、t;</p><p>　?。左w材料的抗拉強(qiáng)度(Mpa)</p><p>　?。踩禂?shù)，=3.5～5，一般取=5</p><p>　　但對于鍛鋼45的許用應(yīng)力一般都取=110(Mpa)</p><p><b>　　則</b></p><p>　　根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊》，取液壓缸外直徑為=100mm

67、.</p><p>　　3.7.2 液壓缸油口直徑的計算</p><p>　　液壓缸油口直徑應(yīng)根據(jù)活塞最高運(yùn)動速度和油口最高液流速度而定，公式如下：</p><p><b>　　(3.10)</b></p><p>　　式中 －液壓缸油口直徑(m)</p><p><b>　?。?/p>

68、壓缸內(nèi)徑(m)</b></p><p>　?。簤焊鬃畲筝敵鏊俣?m/min)</p><p>　?。涂谝毫魉俣?m/min)，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊》，取=7m/min</p><p>　　同時對于單桿油塞式液壓差動聯(lián)接時，活塞的外伸速度為:</p><p><b>　　(3.11)</b></p>

69、;<p>　　式中 －液壓缸差動聯(lián)接時，活塞外伸的速度，可視為油口液流的速度(m/min)</p><p>　?。簤罕昧髁?/s)，＝</p><p>　?。钊麠U面積，其公式如下:</p><p><b>　　(3.12)</b></p><p>　　式中 －活塞桿直徑(m) 所以代入數(shù)據(jù)，解析以

70、上公式得：，</p><p><b>　　故取</b></p><p>　　3.7.3 缸頭厚度計算</p><p>　　本設(shè)計采用的是螺釘聯(lián)接法蘭缸頭，其厚度的計算公式為：</p><p><b>　　(3.13)</b></p><p>　　式中 －法蘭厚度(m

71、)</p><p>　?。ㄌm內(nèi)徑(m)，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊》，取=</p><p>　?。葆斂追植紙A直徑(m)，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊》，取=</p><p>　?。ㄌm材料的許用應(yīng)力(Mpa)，取45鋼，＝120 Mpa</p><p>　?。ㄌm受力總和(N)，其計算公式為：</p><p><b>　　

72、(3.14)</b></p><p>　?。芊猸h(huán)內(nèi)徑(m)，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊》，取</p><p>　?。芊猸h(huán)外徑(m)，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊》，取</p><p>　?。到y(tǒng)工作壓力(pa)， pa</p><p>　?。郊用芊饬?pa)，若采用金屬材料時，值取屈服點(diǎn)，此處取材料為45鋼，則=110Mpa</p>

73、;<p><b>　　代入數(shù)據(jù)，求出得：</b></p><p><b>　　故取</b></p><p>　　3.7.4下蓋聯(lián)接螺釘強(qiáng)度校核計算</p><p>　　螺釘聯(lián)接可采用高強(qiáng)度螺釘M16×1.5(GB/T70.1-2000)聯(lián)接,兩端數(shù)量均為24件，螺釘精度等級為10.9級，其強(qiáng)度校核，

74、公式如下：</p><p>　　拉應(yīng)力： =7.7Mpa (3.15)</p><p>　　剪應(yīng)力： =3.1Mpa (3.16)</p><p>　　式中 ：螺紋擰緊系數(shù)，此處取=1.25</p><p>　　: 螺紋摩擦系數(shù)

75、,一般取=0.12</p><p>　?。郝菁y外徑，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊》，取=16mm</p><p>　?。郝菁y內(nèi)徑，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊》，取=-1.0825×1.5＝14.4mm</p><p><b>　?。簲?shù)量為24</b></p><p>　　B：B螺釘材料屈服強(qiáng)度，取45鋼，則 [σ] =110Mp

76、a</p><p>　　得：，符合工況要求，則驗(yàn)證合格，可取。</p><p>　　3.7.5 活塞桿柔度校核計算</p><p>　　活塞桿細(xì)比計算如下： λ=≤[λ] (3.17)</p><p>　　此處：L為折算長度，導(dǎo)向套中心至吊頭尺寸，約630mm，活塞桿直徑d=63mm，

77、[λ]活塞桿許用細(xì)長比，按規(guī)定拉力桿此處[λ]≤100。</p><p>　　計算得，故滿足要求，則活塞桿長度和缸筒長度的取值合格。</p><p>　　4 液壓系統(tǒng)原理圖的制定</p><p>　　4.1 制定基本方案</p><p>　　(1) 制定調(diào)速方案 </p><p>　　液壓執(zhí)行元件確定之后，其運(yùn)

78、動方向和運(yùn)動速度的控制是擬定液壓回路的核心問題。方向控制用換向閥或邏輯控制單元來實(shí)現(xiàn)。對于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多通過換向閥的有機(jī)組合實(shí)現(xiàn)所要求的動作。對高壓大流量的液壓系統(tǒng)，現(xiàn)多采用插裝閥與先導(dǎo)控制閥的邏輯組合來實(shí)現(xiàn)。速度控制通過改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量或者利用密封空間的容積變化來實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)的調(diào)整方式有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速以及二者的結(jié)合——容積節(jié)流調(diào)速。節(jié)流調(diào)速一般采用定量泵供油，用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量

79、來調(diào)節(jié)速度。此種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡單，由于這種系統(tǒng)必須用閃流閥，故效率低，發(fā)熱量大，多用于功率不大的場合。容積調(diào)速是靠改變液壓泵或液壓馬達(dá)的排量來達(dá)到調(diào)速的目的。其優(yōu)點(diǎn)是沒有溢流損失和節(jié)流損失，效率較高。但為了散熱和補(bǔ)充泄漏，需要有輔助泵。此種調(diào)速方式適用于功率大、運(yùn)動速度高的液壓系統(tǒng)。容積節(jié)流調(diào)速一般是用變量泵供油，用流量控制閥調(diào)節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量，并使其供油量與需油量相適應(yīng)。此種調(diào)速回路效率也較高，速度穩(wěn)定性較好，但其結(jié)構(gòu)比

80、較復(fù)雜。節(jié)流調(diào)速又分別有進(jìn)油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。進(jìn)油節(jié)流起動沖擊較小，回油節(jié)流常</p><p>　　(2) 制定壓力控制方案 </p><p>　　液壓執(zhí)行元件工作時，要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力或在一定壓力范圍內(nèi)工作，也有的需要多級或無級連續(xù)地調(diào)節(jié)壓力，一般在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，通常由定量泵供油，用溢流閥調(diào)節(jié)所需壓力，并保持恒定。在容積調(diào)速系統(tǒng)中，用變量泵供油，用安全閥起安

81、全保護(hù)作用。在液壓系統(tǒng)中，需要流量不大的高壓油時可考慮用增壓回路得到高壓，而不用單設(shè)高壓泵。液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中，某段時間不需要供油，而又不便停泵的情況下，需考慮選擇卸荷回路。 在系統(tǒng)的某個局部，工作壓力需低于主油源壓力時，要考慮采用減壓回路來獲得所需的工作壓力?；谝陨峡刂葡到y(tǒng)方案分析本次設(shè)計選用閉式中心負(fù)荷傳感系統(tǒng)(CLSS)；采用的是雙泵雙回路恒功率控制液壓系統(tǒng)。</p><p>　　(3)

82、指定順序動作方案 </p><p>　　主機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的順序動作，根據(jù)設(shè)備類型不同，有的按固定程序運(yùn)行，有的則是隨機(jī)的或人為的。工程機(jī)械工作環(huán)境狀況復(fù)雜，補(bǔ)丁因數(shù)多，故操縱機(jī)構(gòu)多為手動，一般用手動的多路換向閥控制。加工機(jī)械的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的順序動作多采用行程控制，當(dāng)工作部件移動到一定位置時，通過電氣行程開關(guān)發(fā)出電信號給電磁鐵推動電磁閥或直接壓下行程閥來控制接續(xù)的動作。行程開關(guān)安裝比較方便，而用行程閥需連接相應(yīng)的

83、油路，因此只適用于管路聯(lián)接比較方便的場合。另外還有時間控制、壓力控制等。例如液壓泵無載啟動，經(jīng)過一段時間，當(dāng)泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，延時繼電器發(fā)出電信號使卸荷閥關(guān)閉，建立起正常的工作壓力。壓力控制多用在帶有液壓夾具的機(jī)床、擠壓機(jī)壓力機(jī)等場合。當(dāng)某一執(zhí)行元件完成預(yù)定動作時，回路中的壓力達(dá)到一定的數(shù)值，通過壓力繼電器發(fā)出電信號或打開順序閥使壓力油通過，來啟動下一個動作。本設(shè)計主要采用手動控制，另根據(jù)壓力控制CLSS系統(tǒng)可進(jìn)行自動操作，在計算機(jī)的直接操

84、縱下自動完成給定的挖掘任務(wù)，并具有一定得局部自主能力。即當(dāng)阻力過大挖掘過程中斷時，能自主修正挖掘路徑，直接完成挖掘過程。在回轉(zhuǎn)過程中，能自動識別和避開障礙物，達(dá)到原定的卸料位置。  </p><p>　　(4) 選擇液壓動力源 </p><p>　　液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)一般用定量泵供油，在無其他輔助油源的情況下

85、，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱，溢流閥同時起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調(diào)速系統(tǒng)多數(shù)是用變量泵供油，用安全閥限定系統(tǒng)的最高壓力。為節(jié)省能源提高效率，液壓泵的供油量要盡量與系統(tǒng)所需流量相匹配。對在工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的情況，一般采用多泵供油或變量泵供油。對長時間所需流量較小的情況，可增設(shè)蓄能器做輔助油源。 油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。一般泵的入口要裝有粗過濾器，進(jìn)入系統(tǒng)的

86、油液根據(jù)被保護(hù)元件的要求，通過相應(yīng)的精過濾器再次過濾。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設(shè)置磁性過濾器或其他型式的過濾器。根據(jù)液壓設(shè)備所處環(huán)境及對溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。再根據(jù)調(diào)速方案及工程機(jī)械選用原則，主泵采用變量柱塞泵，輔助油泵采用齒輪泵。</p><p><b>　　4.2確定回路方式</b></p><p>　　本液壓系統(tǒng)采用開式回路。液壓系

87、統(tǒng)回路中泵—缸回路系統(tǒng)為開式，泵—馬達(dá)系統(tǒng)為閉式。開式系統(tǒng)利用油箱可以散熱、沉淀雜質(zhì)的特點(diǎn)，并且油液循環(huán)大，敝熱條件好，結(jié)構(gòu)簡單，因此為大多數(shù)工程機(jī)械所采用。閉式回路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為緊湊，泵的自吸性好，系統(tǒng)與空氣接觸的機(jī)會較少，空氣不易滲入系統(tǒng)，故傳動的平穩(wěn)性較好，且工作機(jī)構(gòu)的變速和換向靠調(diào)節(jié)泵或馬達(dá)的變量機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，避免了在開式系統(tǒng)換向過程中所出現(xiàn)的液壓沖擊和能量損失。但閉式系統(tǒng)較開式系統(tǒng)相對復(fù)雜，并且由于閉式系統(tǒng)本身沒有油箱，油液的散熱和

88、過濾條件較開式系統(tǒng)差。</p><p>　　4.3 選用液壓油液</p><p>　　在任何液壓系統(tǒng)中，液壓油是一至關(guān)重要的組成部分。它的功能是：有效地傳遞能量、潤滑部件和作為一種散熱介質(zhì)。液壓系統(tǒng)能否可靠、靈敏、準(zhǔn)確、有效而且經(jīng)濟(jì)地工作，與所選用的液壓油的品種及性能密切相關(guān)。因此，正確選用液壓油是確保液壓系統(tǒng)正常和長期工作的前提。當(dāng)液壓系統(tǒng)發(fā)生故障時，及時找出原因，采取正確的解決辦法是保

89、護(hù)設(shè)備、避免造成重大損失的重要措施。</p><p>　　由于液壓傳動具有元件體積小、重量輕、傳動平穩(wěn)、工作可靠、操作方便、易于實(shí)現(xiàn)無級變速等優(yōu)點(diǎn)，因此在許多工業(yè)部門的傳動系統(tǒng)被采用。不同工業(yè)部門由于使用要求、操作條件、應(yīng)用環(huán)境的差異，所用的液壓傳動系統(tǒng)差別也很大。正確選用液壓油品種，確保液壓系統(tǒng)長期平穩(wěn)、安全運(yùn)行，是保證連續(xù)生產(chǎn)、節(jié)省材料消耗和提高經(jīng)濟(jì)效益的有效措施。</p><p>　

90、　4.4 繪制液壓系統(tǒng)原理圖</p><p>　　該挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)采用雙泵雙向回路定量系統(tǒng)，由兩個獨(dú)立的回路組成。所用的油泵1為雙聯(lián)泵，分為A、B兩泵。八聯(lián)多路換向閥分為兩組，每組中的四聯(lián)換向閥組為串聯(lián)油路。油泵A輸?shù)膲毫M(jìn)入第一組多路換向閥，驅(qū)動回轉(zhuǎn)馬達(dá)、鏟斗油缸、輔助油缸，并經(jīng)中央回轉(zhuǎn)接頭驅(qū)動右行走馬達(dá)7。該組執(zhí)行元件不工作時油泵A輸出的壓力油經(jīng)第一組多路換向閥中的合流閥進(jìn)入第二組多路換向閥，以加快動臂或斗桿

91、的工作速度。油泵B輸出的壓力油進(jìn)入第二組多路換向閥，驅(qū)動動臂油缸、斗桿油缸，并經(jīng)中央回轉(zhuǎn)接頭驅(qū)動左行走馬達(dá)8和推土板油缸6。</p><p>　　該液壓系統(tǒng)中兩組多種換向閥均采用串聯(lián)油路，其回油路并聯(lián)，油液通過第二組多路換向閥中的限速閥5流向油箱。限速閥的液控口作用著由梭閥提供的A、B兩油泵的最大壓力，當(dāng)挖掘機(jī)下坡行走出現(xiàn)超速情況時，油泵出口壓力降低，限速閥自動對回油進(jìn)行節(jié)流，防止溜坡現(xiàn)象，保證挖掘機(jī)行駛安全。&

92、lt;/p><p>　　在左、右行走馬達(dá)內(nèi)部除設(shè)有補(bǔ)油閥外，還設(shè)有雙速電磁閥9，當(dāng)雙速電磁閥在圖示位置時馬達(dá)內(nèi)部的兩排柱塞構(gòu)成串聯(lián)油路，此時為高速；當(dāng)雙速電磁閥通電后，馬達(dá)內(nèi)部的兩排柱塞呈并聯(lián)狀態(tài)，馬達(dá)排量大、轉(zhuǎn)速降低，使挖掘機(jī)的驅(qū)動力增大。</p><p>　　為了防止動臂、斗桿、鏟斗等因自重而超速降落，其回路中均設(shè)有單向節(jié)流閥。另外，兩組多路換向閥的進(jìn)油路中設(shè)有安全閥，以限制系統(tǒng)的最大壓力

93、，在各執(zhí)行元件的分支油路中均設(shè)有過載閥，吸收工作裝置的沖擊；油路中還設(shè)有單向閥，以防止油液的倒流、阻斷執(zhí)行元件的沖擊振動向油泵的傳遞。</p><p>　　SWE50H型單斗液壓挖掘機(jī)除了主油路外，還有如下低壓油路：</p><p>　　(1) 排灌油路 </p><p>　　將背壓油路中的低壓油，經(jīng)節(jié)流降壓后供給液壓馬達(dá)殼體內(nèi)部，使其保持一定的循環(huán)油量，及時

94、沖洗磨損產(chǎn)物。同時回油溫度較高，可對液壓馬達(dá)進(jìn)行預(yù)熱，避免環(huán)境溫度較低時工作液體對液壓馬達(dá)形成“熱沖擊”。</p><p>　　(2) 泄油回路 </p><p>　　將多路換向閥和液壓馬達(dá)的泄漏油液用油管集中起來，通過五通接頭和濾油器流回油箱。該回路無背壓以減少外漏。液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時可通過檢查泄漏油路濾油器，判定是否屬于液壓馬達(dá)磨損引起的故障。</p><p&

95、gt;　　(3) 補(bǔ)油油路 </p><p>　　該液壓系統(tǒng)中的回油經(jīng)背壓閥流回油箱，并產(chǎn)生0.8~1.0MPa的補(bǔ)油壓力，形成背壓油路，以便在液壓馬達(dá)制動或出現(xiàn)超速時，背壓油路中的油液經(jīng)補(bǔ)油閥向液壓馬達(dá)補(bǔ)油，以防止液壓馬達(dá)內(nèi)部的柱塞滾輪脫離導(dǎo)軌表面。</p><p>　　該液壓系統(tǒng)采用定量泵，效率較低、發(fā)熱量大，為了防止液壓系統(tǒng)過大的溫升，在回油路中設(shè)置強(qiáng)制風(fēng)冷式散熱器，將油溫控制

96、在80℃以下。</p><p>　　整機(jī)的液壓系統(tǒng)圖（如圖4.1所示）由擬定好的控制回路及液壓源組合而成，從中分離出動臂機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)的簡明工作原理圖（如圖4.2所示）。機(jī)電一體化挖掘機(jī)的控制系統(tǒng)是半自動的，所設(shè)計的液壓系統(tǒng)是建立在WY100型挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)基礎(chǔ)上，改進(jìn)工作裝置的自動化控制，保證工作負(fù)載合理，防止在過量的情況下導(dǎo)致小挖掘機(jī)破壞。各液壓元件盡量采用國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)件，在圖中要按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的液壓元件職能符號的

97、常態(tài)位置繪制。對于自行設(shè)計的非標(biāo)準(zhǔn)元件可用結(jié)構(gòu)原理圖繪制。系統(tǒng)圖中應(yīng)注明各液壓執(zhí)行元件的名稱和動作，注明各液壓元件的序號以及各電磁鐵的代號，并附有電磁鐵、行程閥。 </p><p>　　分析比較動臂機(jī)構(gòu)系統(tǒng)圖與整機(jī)系統(tǒng)圖，可以總結(jié)出：動臂機(jī)構(gòu)系統(tǒng)可以作為一個單獨(dú)的液壓系統(tǒng)，并可以進(jìn)行半自動化控制，其液壓元件選擇的合理與否直接影響著機(jī)電一體化液壓系統(tǒng)的快速控制能力。</p><p>　

98、　1 BM PC　2 PCT－812 3—D/A接口 4－液壓閥驅(qū)動放大 5—油泵 6—冷卻器7－濾油器8—背壓閥 </p><p>　　9—節(jié)流閥10—回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)11—行走馬達(dá)12—雙速電磁閥缸13—補(bǔ)油單向閥 14－緩沖補(bǔ)油閥組 </p><p>　　15中央回轉(zhuǎn)接頭16－限速閥 17－冷卻器 18－位移傳感器 19－溢流閥20－梭閥 21－合流閥</p><p

99、>　　22－電液比例方向閥23－斗桿油缸24－鏟斗油缸 25－單向節(jié)流閥26－動臂油缸圖</p><p>　　4.1 液壓原理圖</p><p>　　1－TBM PC 2－PCT－812 3－D/A接口 4－液壓閥驅(qū)動放大器5－油泵 6－冷卻器 7－濾油器 </p><p>　　8－背壓閥 9－限速閥10－溢流閥 11－梭閥 12－電液比例方向

100、閥 13－冷卻閥14－單向節(jié)流閥 </p><p>　　15－位移傳感器 16－動臂油缸</p><p>　　圖4.2 動臂機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)原理圖</p><p><b>　　5 選擇各執(zhí)行元件</b></p><p>　　5.1 液壓泵的選擇</p><p>　　由表3.1得，主泵的壓力為，最大流

101、量為；齒輪泵的壓力為，最大流量為。根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊，可查閱得：此液壓泵可采用NB3-G20F雙聯(lián)柱塞泵，主泵由2個柱塞式串聯(lián)變量柱塞泵組成。</p><p>　　5.2 柴油發(fā)動機(jī)的選擇</p><p>　　取泵的總效率=0.8，泵的總驅(qū)動功率為：</p><p>　　= 23.74KW (5.1)</p>

102、;<p>　　考慮安全系數(shù),故取25KW;查《機(jī)械設(shè)計手冊》發(fā)動機(jī)參數(shù)表得：</p><p>　　發(fā)動機(jī)機(jī)型號YANMAR功率27.1KW 轉(zhuǎn)速2200r/min</p><p>　　5.3 液壓閥的選擇</p><p>　　選擇液壓閥主要根據(jù)閥的工作壓力和通過閥的流量。液壓閥的作用是控制液壓系統(tǒng)的油流方向、壓力和流量，從而控制整個液壓系統(tǒng)。系統(tǒng)的工作

103、壓力，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作順序，工作部件的運(yùn)動速度、方向，以及變換頻率，輸出力和力矩等。</p><p>　　5.3.1 根據(jù)液壓閥額定壓力來選擇</p><p>　　選擇的液壓閥應(yīng)使系統(tǒng)壓力適當(dāng)?shù)陀诋a(chǎn)品標(biāo)明的額定值。對液壓閥流量的選擇，可以按照產(chǎn)品標(biāo)明的公稱流量為依據(jù)，根據(jù)產(chǎn)品有關(guān)流量曲線來確定。</p><p>　　5.3.2 液壓閥的安裝方式的選擇</p>

104、;<p>　　液壓閥與系統(tǒng)的管路或其他閥的進(jìn)出油口的連接方式，一般有三種，螺紋連接方式，板式連接方式，法蘭連接方式。安裝方式 的選擇要根據(jù)液壓閥的規(guī)格大小，以及系統(tǒng)的簡繁及布置特點(diǎn)來確定。</p><p>　　5.3.3 液壓閥的控制方式的選擇</p><p>　　液壓閥的控制方式一般有四種，有手動控制，機(jī)械控制，液壓控制，電氣控制。根據(jù)系統(tǒng)的操縱需要和電氣系統(tǒng)的配置能力進(jìn)行

105、選擇。</p><p>　　5.3.4 液壓閥的結(jié)構(gòu)形式的選擇</p><p>　　液壓閥的結(jié)構(gòu)方式分為：管式結(jié)構(gòu)，板式結(jié)構(gòu)。一般按照系統(tǒng)的工作需要來確定液壓閥的結(jié)構(gòu)形式。</p><p>　　選用主操作閥采用川崎KMX15R/B450，最大流量80.3/min，能實(shí)現(xiàn)動臂提升合流、斗桿大小腔合流、斗桿再生回路、行走直線、動臂提升優(yōu)先、回轉(zhuǎn)優(yōu)先、斗桿閉鎖等功能。原理

106、圖如圖5.1所示</p><p>　　圖5.1主操作閥原理圖</p><p>　　5.4 其他液壓元件的選擇</p><p>　　5.4.1蓄能器的選擇</p><p>　　根據(jù)蓄能器在液壓系統(tǒng)中的功用，確定類型和主要參數(shù)。</p><p>　　在本液壓系統(tǒng)中，液壓缸在短時間內(nèi)快速運(yùn)動，由蓄能器來補(bǔ)充供油，則計算公式為

107、： </p><p><b>　　(5.2)</b></p><p>　　式中 A—各液壓缸有效作用面積</p><p><b>　　L—各液壓缸的行程</b></p><p>　　K—油液損失系數(shù)，一般取K=1.2</p><p><b>　　—各液壓泵流量

108、之和</b></p><p>　　t—動作時間，設(shè)定t=0.2s代入數(shù)據(jù)，由以上公式得</p><p><b>　　=9.53L</b></p><p>　　考慮安全系數(shù)和其他方面取20L,查《機(jī)械設(shè)計手冊》得：</p><p>　　NXQ1-L40/31.5 蓄能器F219</p><

109、;p>　　5.4.2非橡膠管道的選擇</p><p>　　本系統(tǒng)管路很復(fù)雜，取其中主要的幾條來計算，按照公式：</p><p><b>　　(5.3)</b></p><p><b>　?。后w流量 </b></p><p>　?。魉?，對于吸油管=1~2m/s，一般取1m/s以下，對于壓油管

110、≤3~6m/s，對于回油管≤1.5~2.5m/s。通過以下公式算出管道內(nèi)徑：</p><p>　　(5.4) </p><p>　　T式中 T－液體流量</p><p><b>　　－流速</b></p><p>　　其設(shè)定值與計算數(shù)值如表5.1所示</p><p>　　表5

111、.1 計算數(shù)值</p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計手冊》得：Φ10×2、Φ21×3、Φ45×4</p><p>　　5.4.3 膠管的選擇</p><p>　　根據(jù)工作壓力和按公式得管子的內(nèi)徑選擇膠管的尺寸規(guī)格。高壓膠管的工作壓力對不正常使用的情況下可提高20%；對于使用頻繁，經(jīng)常扭變的要降低40%。膠管在使用及設(shè)計中應(yīng)主要下列事項(xiàng)：&

112、lt;/p><p>　　(1) 膠管的彎曲半徑不宜過小，一般不應(yīng)小于320，膠管與管接頭聯(lián)接處應(yīng)留有一段直的部分，此段長不應(yīng)小于管外徑的兩倍。</p><p>　　(2) 膠管的長度應(yīng)考慮到膠管在通入壓力油后，長度方向?qū)l(fā)生收縮變形，一般收縮是取3%~4%，膠管安裝時避免處于拉緊狀態(tài)。</p><p>　　(3) 膠管安裝是應(yīng)保證不發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，為便于安裝，可沿管長涂以

113、色紋，以便檢查。</p><p>　　(4) 膠管的接頭軸線，應(yīng)盡量放置在運(yùn)動的平面內(nèi)，避免兩端互相運(yùn)動時膠管受力。</p><p>　　(5) 膠管應(yīng)避免與機(jī)械上的尖角部分想接觸和摩擦，以免管子損壞。</p><p>　　5.5 油箱容量的確定</p><p>　　初步確定油箱的有效容積,跟據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來確定油箱的容量,</p>

114、<p><b>　　(5.5)</b></p><p>　　式中 －液壓泵每分鐘排出的壓力油的容積</p><p><b>　?。?jīng)驗(yàn)系數(shù)</b></p><p>　　已知所選泵的總流量為128.6L/min,這樣,液壓泵每分鐘排出的壓力油體積為128.6L,查表5.1</p><p>