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毕业设计（论文）任务书 学生姓名： 学号： 学 院： 专业：机械设计制造及其自动化 任务起止时间： 2017 年 2 月 27 日至 2017 年 6 月 23 日 毕业设计（论文）题目： 挖掘机液压系统设计 毕业设计工作内容： 1、 查阅资料、外文翻译，完成开题报告； （第 1 2、 挖掘机液压系统总体方案设计； （第 4 3、 具体结构设计； （第 6 4、 绘制液压系统布置图 1张（ 液压原理图； （第 10 5、 撰写论文、准备答辩。 （第 14 资料： 1. 余涵，冯培恩，洪昌银等单斗液压挖掘机北京：中国建筑工业出版社， 1980 2. 许福玲，杨文生，陈尧明等液压与气压传动北京：机械工业出版社， 2005 3. 吴宗泽机械设计使用手册 M北京：化学工业出版社， 1999， 2006（ 2） 4. 本刊编辑部，唐懿，陈正利，戴晴华，黄祥全，李新生，程广捷，唐向阳，陈慧明国产挖掘图为 J工程机械与维修， 2005，（ 1） 指导教师意见： 签名： 年 月 日 系主任意见： 签名： 年 月 日 教务处制表 毕业设计 (论文 ) 开 题 报 告 学生姓名 学 号 专 业 班 级 指导教师 课题题目及来源： 题目： 挖掘机液压系统设计 题目来源： 自拟型 课题研究的意义和国内外研究现状： 挖掘机 液压系统设计，驱动挖掘机完成多功能作业与工业发达国家相比，我国机械行业还存在不小的差距，主要表现为：产品总量供大于求，生产能力过剩；供需关系失衡，低档产品积压，现代重要技术装备仍依靠进口；科技和新产品开发能力薄弱，缺乏市场竞争力；企业多而散，经济效 益低；经营机制不适应国际市场要求等。 为此，国家将机械行业发展规划的目标确定为：提高产品技术水平和成套能力，提高生产技术水平和装备现代化，提高集约化生产程度和管理水平，提高经济运行质量和经济效益，使之尽快成为能满足国民经济发展要求，并具有参与国际竞争能力的行业。在这种国内外挖掘机发展的大情形下，我们进行挖掘机工作装置的合理性分析是有必要的，这有利于国内挖掘机行业的发展，为我国发挖掘机行业在国际竞争中立于不败之地打好基础。随着国民经济的发展，挖掘机在各种工程建设领域，尤其是基础设施建设中所起到的作用越来越明显 ，液压挖掘机作为一类快速高效的施工机械越来越被人们所认识。 挖掘机研究作为我国工程机械的主力机种 ,被广泛应用于各种各样的施工作业中。挖掘机产品的核心技术就是液压系统设计 ,由于挖掘机的工作条件恶劣 ,要求实现的动作复杂 ,于是它对液压系统的设计提出了很高的要求 ,其液压系统也是工程机械液压系统中最为复杂的。 因此 ,对挖掘机液压系统的分析研究对推动我国挖掘机发展具有十分重要的意义。 我国的挖掘机生产起步较晚，从 1954年抚顺挖掘机厂生产第一台斗容量为1m&机械式单斗挖掘机至今，大体上 经历了测绘仿制、自主研制开发和发展提高等三个阶段。 新中国成立初期，以测绘仿制前苏联 20世纪 30 40年代的 1002等型机械式单斗挖掘机为主，开始了我国的挖掘机生产历史。由于当时国家经济建设的需要，先后建立起十多家挖掘机生产厂。 1967年开始，我国自主研制液压挖掘机。 早期开发成功的产品主要有上海建筑机械厂的 阳矿山机器厂的肥矿山机器厂的 后又出现了长江挖掘机厂 们为我国液 压挖掘机行业的形成和发展迈出了极其重要的一步。 到 20世纪 80年代末，我国挖掘机生产厂已有 30多家，生产机型达 40余种。中、小型液压挖掘机已形成系列，斗容有 m&2个等级、 20多种型号，还生产 及大型矿用 10m&2m&械传动单斗挖掘机，11000m& h 的排土机等，船用液压挖掘机 ,斗容 水陆两用 挖掘机等。 但总的来说，我国挖掘机生产的批量小、分散，生产工艺及产品质量等与国际先进水平相比，有很大的差距。改革开放以来，积极引进、消化、吸收国外先进技术，以促进我国挖掘机行业的发展。其中贵阳矿山机器厂、上海建筑机械厂、合肥矿山机器厂、长江挖掘机厂等分别引进德国利勃海尔 (司 912、 稍后几年，杭州重型机械厂引进德国德玛克 (司的 85型液压挖掘机生产技术，北京建筑机械厂引进德 国奥加凯 (0&K)公司的 此同时，还有山东推土机总厂、黄河工程机械厂、江西长林机械厂、山东临沂工程机械厂等联合引进了日本小松公司制作所的 除发动机外 )的全套制造技术。 这些厂通过数年引进技术的消化、吸收、移植，使国产液压挖掘机产品性能指标全面提高到 20世纪 80年代的国际水平，产量也逐年提高。由于国内对液压挖掘机需求量的不断增加且多样化，在国有大、中型企业产品结构的调整，牵动了一些其他机械行业 的制造厂加入液压挖掘机行业。有关业内人士指出，我国单斗液压挖掘机应向全液压方向发展；斗容量宜控制在 m&而对于大型及多斗挖掘机，由于液压元件的制造、装配精度要求高，施工现场维修条件差等，则仍以机械式为主。应着手研究、运用电液控制技术，以实现液压挖掘机操纵的自动化。 虽然液压传动相对于机械传动是一门新技术，但是经过多年的改进发展，随着液压油液压元件的改进升级，使液压系统变得更简单、更方便、更加安全可靠，成本也更加低廉。液压传动的应用领域已经非常广泛：一般工业用的塑料加工机械、压力机械； 行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械，汽车、钢铁工业用的冶金机械，提升装置、轧辊调整装置；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂；船舶用的甲板起重机械（绞车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。 液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声以及液压元件和系统的经久耐用、高度集成化等方面取得了重大的进展；在完 善比例控制、伺服控制、数字控制等技术上也有许多成。将液压传动应用于板料折弯机中，将优化机器性能，改善能源利用方式，减少成本降低噪声，控制方便，安全可靠，操作简单。 课题研究的主要内容和方法 ,研究过程中的主要问和解决办法： 题研究的主要内容和方法 设 计的主要内容及其方法 ,首先要对机械设备主机的工况进行详细分析 ,明确主机对液压系统提出的要求 ,具体的包括： （ 1） 主机的用途 ,主要结构 ,布置方式 ,空间位置； （ 2） 执行元件的运动方式（直线运动、转动、摆动）动作循环及其范围； （ 3） 外界载荷的大小、性质及变化范围 ,以及执行元件的速度及其变化； （ 4） 各液压执行元件动作之间的顺序、转换和互锁要求； （ 5） 对工作性能的要求； （ 6） 液压系统的工作环境； （ 7） 其他要求。 工况分析就是分析液压执行元件在工作过程中速度和负载的变化速度和负载的变化规律。然后初步拟定液压系统原理图，这是整个液压系统设计中最重要的一步，它涉及到所涉及系统的性能和设计方案的经济性、合理性。一般方法是根据动作和性能要求线分别选择并拟定液压基本回路，然后将各个基本回路组合成一个完整的液压系统。这其中包括液压基本回路的选择 和液压系统的合成。 究过程中的主要问题和解决办法 主要问题： （ 1） 挖掘机的基本构造和工作原理； （ 2） 设计工作的基本流程和细致方法； （ 3） 明确基本的设计方向和设计要素； （ 4） 液压系统的设计； （ 5） 液压系统原理图制定； （ 6） 选择各液压元件； （ 7） 液压系统性能验算； 解决办法： （ 1） 查阅相关文献，搜集有关的资料。初步了解液压挖掘机的发展及应用。 （ 2）通过对实物的参观及查阅相关书籍，对液压挖掘机的结构、工作原理、特点进一步的了解。 （ 3）对工况进行分析 ,根据有关书籍上提供的经验数据和有关 公式 ,计算出主要的参数。 （ 4）根据工况图上压力 ,流量和功率的大小以及系统对温升 ,工作平稳性等方面的要求选择调速回路。 （ 5）仔细推敲所选回路在选用时所考虑的问题以及各种方案的特点和适用场合。 （ 6）把选出的回路组成液压系统 ,常采用经验法。 （ 7）对整体液压系统进行相关的参数验算 ,最终确定出液压系统的相关参数及回路。 课题研究所需的参考文献： 1 田利芳 . 路在国产挖掘机的脚下延伸 J. 建筑机械 ,2006,(19). 2 余涵，冯培恩，洪昌银等 北京 :1980. 3 许福玲，杨文生，陈尧明等 北京 :机械工业出版社 ,2005. 4 吴宗泽 M学工业出版社， 1999， 2006(2). 5 透视我国挖掘机发展现状和未来趋势 J2008(39). 6 宁高平 J2010. 7 曹善华 M机械工业出版社 ,1989. 8 李克青 国内工程机械行业发展回顾 J2009,(41). 9 陈正利 ,2003 年中国挖掘机市场总结及今后预测 J. 今日工程机械 ,2004,(3). 10 本刊编辑部 ,唐懿 ,陈正利 ,戴晴华 ,黄祥全 ,李新生 ,程广捷 ,唐向阳 ,陈慧明 . 国产挖掘 J. 工程机械与维修 ,2005,(1). 11 999. 12 :M； H； R 007. 13 in M. 2007. 14 a ,et 2001. 15 蔺化军 D吉林工业大学 ,2000. 16 王守城 m化学工业出版社 ,2007. 17 徐刚 ,鲁洁 ,黄才元 锻压 )机床的发展趋势 2005(3)J. 18 李贵闪 ,翟华 锻压装备及控制技术 ,2005(6)J. 19 吴柏林 机床工具行业经济运行形势和 2006 年展望 2006(1)J. 20 李运化 液压与气动 ,1995(1)J. 21 薛祖德 . 液压传动 1995M. 22 法 费桑迪 1965M. 23 张利平 制造技术与机床 ,2000(10)J. 24 张利平 . 现代液压传动技术的新方向 工程机械 ,2001(1)J. 25 章洪甲等 . 液压传动 . 机械工业出版社 ,2002M. 指导教师审查意见： 指导教师签字： 20 年 月 日 指导委员会意见审核意见： 组长签字： 20 年 月 日 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 掘机液压系统设计 摘 要 挖掘机中最重要的组成部分是挖掘机的整个液压系统，挖掘机工作时的动力控制系统是液压系统。挖掘机多用于工作条件较为恶劣的环境，工作臂及底盘工作幅度较大，故此，要求挖掘机的液压系统有良好的稳定性，有较长无故障时间。挖掘机的工作性能依赖于液压系统的性能高低。挖掘机的发展随着液压技术的提升而不断的提升，形成一种共生关系。现今挖掘机技术的长足发展是基于当代液压技术，同时也促进了液压技术的发展。基本回路和辅助回路是挖掘机液压系统的主要组成。主要包含限压、卸荷、缓冲、节流调速和节流限速、行走限 速、支腿顺序、支腿锁止和先导阀操纵等回路。它们不同组合构成功能不尽相同的液压系统。伴随着需求的多样化，液压系统会变得复杂，满足更多需求，操作更加人性化，效率得到提升，能量损耗减小，液压系统的发展会使得挖掘机发挥出更好的功用。 关键词 挖掘机；工作环境；液压系统；基本回路 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 he of is of of is in a of is to of on of of a of is on it of of It in to a of of of a 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 录 摘要 . I . 1 章 绪论 . 1 题研究背景及研究的目的与意义 . 1 掘机及其液压技术概述 . 1 内外研究现状 . 2 掘机发展趋势 . 3 第 2 章 挖掘机液压系统概述 . 4 掘机液压系统的基本组成及其基本要求 . 4 掘机液压系统的基本动作分析 . 5 掘机液压系统的基本回路分析 . 5 压回路 . 5 冲回 路 . 6 流回路 . 7 走限速回路 . 8 流回路 . 10 锁回路 . 10 生回路 . 11 章小结 . 11 第 3 章 挖掘机液压系统设计 . 12 掘机的功用和对液压系统的要 求 . 12 掘机液压系统分析 . 12 掘机的液压系统原理图 . 12 统工作循环分析 . 13 要液压元件在系统中的作用 . 14 压系统中几种低压回路的作用 . 14 压元件的选用 . 15 、马达的选用 . 15 压阀的选用 . 15 压缸的选用 . 15 助元件的选用 . 15 章小结 . 16 第 4 章 液压缸的设计计算和泵的参数计算 . 17 压缸设计算 . 17 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 外负载计算 . 17 压缸结构尺寸计算 . 17 缸强度计算 . 20 的参数计算 . 22 的压力计算 . 22 算所需要的泵的流量 . 22 章小结 . 23 第 5 章 溢流阀的作用和设计计算 . 24 流阀的作用 . 24 流阀的设计计算 . 24 计要求 . 24 何尺寸确定 . 25 态特性计算 . 27 章小结 . 32 结论 . 33 致谢 . 34 参考文献 . 35 附录 A . 36 附录 B . 41 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 1章 绪论 题研究背景及研究的目的与意义 对于履带式液压挖掘机的刚性需求十分突出近，主要的原因就是国民经济快速的增长，尤其是在工程建筑领域中和基础设施建设中，挖掘机被人们称为施工机械中快速，高效的代名词。通过粗略地统计，全球履带式液压挖掘机截止至 2014 年年末总销售额突破至 10 万台，国内挖掘机生产销售总额达到 50%，成为当之无愧的世界第一挖掘机消费市场。 挖掘机的更新换代是基于液压技术的提高，两者相互影响，首先，液压技术作为挖掘机技术的理论基础，其次，挖掘机功用的提升促进了 液压技术的发展。挖掘机中液压系统复杂多变，其性能的高低直接影响挖掘机工作时的性能。近几年，繁多的挖掘机液压系统相关的文献中大多数都是对其中某一部分进行专题研究，对液压系统进行系统性研究的学术性论文少之又少，故此这就凸显出挖掘机液压系统的研究的学术性意义。 掘机及其液压技术概述 土木施工是最为 施工单位 主要的 建设形式，液压技术随之发展，两个因素共同的作用使挖掘机发展。 40 年代有了在， 50 年代初期和中期相继研制出， 60 年代，当液压传动技术成为成熟的传动技术时， 挖掘机的发展和使用量成倍的上升，产量猛增。二十世 纪末，挖掘机产量的 83%为液压式，时至今日液压挖掘机已经是真正意义上的霸主，机械式挖掘机已经就不复存在了，液压传动技术是 履带式液压挖掘机 发展的技术支撑。 挖掘机的发展源于 1830 年。在美国大力发展西部的政策下，研发了以蒸汽作为主要动力的挖掘机，其具有人体手臂和腕部的结构，可以行动和扭动的特点。在一个多世纪的时间长河中，挖掘机没有实质性的改变，主要是因为当时的大多数工作都是修整性工作，有较多的二维作业，因此铲土运输机械是主要的工作机械，其次是因为挖掘机的工作装置动作复杂，运动范围广，使用自由度高的机件，传动机 构的稳定性低，液压技术不普及且不成熟，不能大面积应用实际。随着科技的不断发展，工程建造和施工方式的转变为土木施工，液压技术日益完善提高，这些元素的改变促使挖掘机的逐步发展， 1940 年拥有了拖拉机上装液压铲的悬挂式挖掘机技术，随后的十年间初步研发出拖式全回转和履带式液压挖掘机， 1960 年液压传动技术完全的成熟，挖掘机产量才大幅度地增加。 挖掘机传动方式大体分为机械式传动、电气式传动以及流体式传动。购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 体传动又可分解成液体和气体，液体又能够分为液压和液力。液压传动是将液体的压力能为原始能量递进到下一个机构。在现今 的工业中液压技术与机械设备的驱动、机构的传动和系统的控制相结合。 1650 年法国的帕斯卡正式提出了帕斯卡原理，该原理成为液压传动的理论基础，在此以后液压传动理论在此基础上进行补充和发展，如 1686 年牛顿在此基础上揭示了内磨擦定律，从而发现了流体力学中不可或缺的方程：连续性方程 (伯努利方程 (s 理论上的发展和实践中的需求促进了液体应用技术的提升和成果的丰富。 1795 年第一台水压机由英国人约瑟夫步拉默制造发明；液压技术的迅 猛发展得益于英国的工业革命；一个世纪以后液压传动技术得到广泛的应用，适用于驱动各种液压设备，如起重机、绞车、挤压机等； 二十世纪初第一台轴向柱塞泵诞生了；在随后的二十年间海勒 托马斯研制出径向柱塞泵，这款主材泵的工作介质是油液； 1926 年美国研制出了第一套液压系统，这套液压系统是真正意义上的复合液压系统；1936 年先导式液流阀由 发。经历过第二次世界大战的洗礼，美国麻省理工学院的 人的主攻方向是液压伺服控制，喷嘴挡板型电液伺服阀 在 1958 年制造完成； 1959 年出现了电液比例阀；二十世纪七十年代中后期，德国美国等一批国家经过艰难的研究，最终制造出负载敏感泵和大功率电磁阀；液压的发展方向主要有以下几个方面： 1 主要研发质量轻，体积小，功用多的元件。 2 开展自动控制技术方面的研发。 3 加强以绿色安全为目的研发。 4 提高元件和系统可靠性。 5 制定标准和增加多样化。 6 工率快，低耗能。 7 各方面性能都得到大幅的提高。 内外研究现状 国内的挖掘机研发生产的时间与工业发达国家相比是较为落后的，建国后的第五年抚顺的一家国营挖掘机厂才成功研发出国内第一台机械 式单斗挖掘机，我国挖掘机的研发过程经历了前后三个阶段分别是测绘仿制、自主研发和发展提高这三个阶段。 当代以测绘仿制苏联二十世纪初期的机械式单斗挖掘机为蓝本，逐步开展了我国自己生产挖掘机的历史，取决于国家经济建设的历史需要，相继成立了十几家专门生产挖掘机的厂子，到二十世纪中后叶，国内已基本形成了中小型液压挖掘机系列的代号，总体上我国的挖掘机生产仍存在生购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 批量小，品质不稳定，较先进的工业国家还存在一定差距。实施改革开放的大战略以来制造业加大力度引进、学习国际上先进的科学技术，使国内挖掘机行业得到了长足而蓬勃发展 ，至今国产液压挖掘机的性能指标已超过二十世纪中后叶的国际水平，部分产品已然达到达到了国际先进水平。 国外挖掘机生产制造的时间较长，液压技术的率先成熟让挖掘机得到极大地发展。德国是研制挖掘机的较早的国家，德国的德马克和利渤海尔两家公司分别相继研发出全液压式挖掘机；美国则是生产挖掘机时间最长、数量最多、品种最全和技术水平较完善的国家；第二次大战后日本挖掘机制造业得以发展，日产挖掘机的主要特点是模仿德美两国的先进技术，在此基础上发展起来的；韩国的液压挖掘机岂不完蛋发展迅速， 1970年开始大批量引进国际上的技术，在 韩国政策的大力支持下，迅速占据于国际液压挖掘机的市场。 以 1960 年为原点挖掘机的研发技术变得越来越成熟，挖掘机制造的过程主要是将液压技术与其它技术完美结合。产品的自适应性提升的速度极快，产品的工作时长和产品的品质的大幅提升使得挖掘机的操作变得更及便捷，产品更加趋向绿色化。例如美国 300B 系列的挖掘机，允许用户通过自己的个人习惯和实际工作的需求，极大程度上允许使用该机型的客户自主选择功率工况的模式，来完成工作。这种技术在日本、韩国、德国、英国均得到普遍使用，这种技术类型最能代表当代 液压挖掘机产业的水平 17。 掘机发展趋势 液压技术是服务于挖掘机发展需求的科学技术，因此其技术不断地完善拥有以下特点： 重视研发技术、采用绿色工艺、应用轻便结构，实行行业内零件标准化、记性系列化。最具代表性的如美国著名的 司 C 系列中液压式挖掘机就应用了全自主控制的系统 2。实现了流量调节的自动化，充分的利用了驱动功率，应用安装计算机辅助调节系统，优化了工作效率，充分的发挥了功能；德国奥加凯公司在油泵调节系统实现了合流特性，这一改变使油泵的工作效率达到了实 际最优化和最大化。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 2章 挖掘机液压系统概述 掘机液压系统的基本组成及其基本要求 依据挖掘机工作零件的排布和工作机构的各级传动要求，将所需的液压元件通过油液管路合理有效地连接起来才能完成液压系统。液压系统的工作原理是将工作介质（一般为油液），通过液压泵加压将液压能通过管路作用到个执行元件从而实现机械能的转化，进一步驱动挖掘机完成工作需求。依据功能的不同需求进而将液压系统划分为三个主要功能区：执行工需液压系统，机器回转液压系统、履带式行走液压系统。液压式挖掘机的执行系统分别有是由动臂、斗杆、铲斗及相关液压系统的液 压缸组成，执行工需液压系统主要是由动臂液压回路、斗杆液压回路、铲斗液压回路组成。机器回转系统的主要功能是将工作执行机构和转台完成回转动作，最终完成挖掘和卸料工作，回转马达是完成这一动作的主要液压元件。回转系统应符合回转起动迅速和制动平稳，能合理分配各机构瞬时流量，实现同时合理配合工作。履带式行走装置的主要作用是支撑和行走，行走马达是完成这一动作的主要液压元件。履带式行走系统的设计要考虑负载时机器是否沿某一直线行驶，防止其造行走偏转。 挖掘机的主要工作特点是工作状态转换频繁，外负载量不恒定，易受冲击，经常野外 作业，温度不恒定，地理条件不固定，故挖掘机机构和液压系统需达到以下要求： 1 挖掘机既要保证各执行机构相对独立，又能完成相互配合。 2 保证工作装置的执行动作和回转动作既要相对独立又要有机配合，以便完成工作效率的提高。 3 履带式行走装置要保证左右两侧分别驱动，以及其获得良好的灵活性。 4 保证动作可逆，且调速平稳。 5 保证工作安全可靠，有过载保护系统；保证回转平稳，行走稳定；防治机构偏重影响安全。 因此，液压系统应做到一下要求： 1 保证高传动效率，从而充分发挥发动机的动力和燃料充分燃烧。 2 液压系统和元件在负载不稳定，机构振动 剧烈的环境下，保证良好的稳定性。 3 冷却器要求轻便安全，降低发热量，持续工作时主机的液压油，温度在 80以下，温升小于 45。 4 液压系统要有良好的密闭性，以防油液污染，设置滤油器、防尘购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 构等机构，降低管路对油液的要求。 5 操纵系统采用电液伺服机构或油液伺服机构，实现自动化控制，提高工作精度，降低工作强度。 掘机液压系统的基本动作分析 1 挖掘：完成这一动作需要由铲斗液压缸和斗杆液压缸同时作用完成，有时也可由两个液压缸分别单独完成。挖掘动作需要铲斗和斗杆复合完成，负载增大时需要动臂配合。 2 满斗举升回转：完成挖掘动 作，动臂举起满斗并回转这一动作由动臂缸驱动完成，回转台向工作卸料处转动通过回转液压马达，动臂和回转的配合完成这一动作。卸载时回转角度不同，所以动臂举升速度和回转速度应相对独立，回转角度转动过大时，为保证安全快速回转要迅速，举升速度要缓慢。 3 卸载：转至卸料工位时，需转台停止运动，卸载时范围半径和举升高度由斗杆调节，铲斗缸控制卸载动作。位置的调整需要动臂与之配合。卸载需要斗杆和铲斗以及动臂的配合。 4 空斗返回：卸载完成，转台逆向转动，动臂缸和斗杆缸同时工作驱动，将空斗移至下一工作位置，转台、动臂、和斗杆共同配合完 成此次工作。动臂回落时重力小、压力低、泵流量大、速度高，故此需有两个泵同时供油，但仍需节流。 掘机液压系统的基本回路分析 基本回路是指通过由多个液压元件排列组合形成能够独立完成特定动作的回路，基本回路是构成液压系统的基本单元。液压式挖掘机的液压系统中所涉及的基本回路大体包括限压、卸荷、缓冲、节流、行走、合流、再生、闭锁、操纵等这几类典型液压系统回路。 压回路 限压回路主要是用来限定压力始终保持在一个调定压力值以下。限压的作用有以下两点：第一点是将液压回路的压力值限制在最大压力值以下，实现对系统和元件的保 护，防止因过载而损伤，一般使用安全阀来保护回路，主油路管道的出油口处通常会安装安全阀；第二点依据工需，限制回路中某一段的压力，一般使用溢流阀来降低压力值保证系统在调定压力值下工作，超出调定值的流量经由此处回流至油箱，通常情况下溢流阀是不闭合的。 限压阀在执行元件的进油路和回油路管线处一般成对出现，液压缸和购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 达极限封闭压力被限制，压力超过额定压力限压阀自动进行卸荷保护，元件和管路得到保护，如图 2示的这种液压阀充当了卸荷阀的功用。工作时动臂液压缸一般处于待机状态，仍需要提供防止活塞杆运动的闭锁力，为达到 这一要求则需要限压阀安装在进油回路处，处于限定压力值小于实际压力值时限压阀自动卸荷，油液回流主油箱。限压阀设定的压力与液压系统所需压力不存在实际联系，且调定压力与闭锁压力成正比，有利于液压挖掘机的工作，但调定压力值过高同样会降低元件强度，增高管路风险。限压阀压力值调定应保持在系统压力的 25%以下，中高压液压系统可达到 25%以上。 1- 换向阀 2- 限压阀 3- 油缸 图 2压回路 冲回路 当挖掘斗满载时车子上部分有很高的转动惯量，完成开启，停止和转向等动作时液压冲击会很高， 转向时会发生紧急制动等情况。液压系统的破坏和液压元件的振动及噪音等现象主要是由于液压冲击造成的。液压马达高压腔的油液超出调定压力时液压系统中的缓冲回路通过缓冲阀等元件使其进行卸荷。图 2典型液压系统的缓冲回路。 如图 2A)所示小型直动式缓冲阀 2、 3 分置在两个不同油路，两阀通常情况下处于封闭状态。回转马达的工作状态突然改变是时，高压油路的缓冲阀 3 进行卸荷，低压油路通过单向阀 4 补充油液，液压冲击通过此方式消除。制动力矩直接限制缓冲阀的调定压力，一般情况下调定压力不得高于工作压力的极 限值。该缓冲回是溢、补油单独进行，保持低油温，工作稳定，补油大。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 如图 2B） 中缓冲阀并联在高、低压油路之间，各缓冲阀的高、低压油口之间彼此依次相连。当回转机构执行制动、回转动作时，为减小高低压阀之间的液压冲击，通常采用缓冲阀来缓解。此类缓冲回路的特点补油小、背压冲击小、工作效率高。 如图 2C） 所示是所有单向阀成对出现在回转马达的并联油路中，马达制动和换向时回转马达高压腔的油回流油箱时需经阀 5 和阀 2，低压腔的补油经由阀 6进行补充。 A B C 1- 换向阀 2、 3- 缓冲阀 4、 5、 6、 7- 单向阀 图 2冲回路 如上所述的回路中所涉及的缓冲阀主要的功用是制动，电磁式换向阀 1 中位接通时回转马达的左右两腔的油路同时被隔断，当油路中的压力值小于限压阀所设置的压力时，回转马达停止工作进行制动，因此制动力矩取决于限压阀。 回转油路中的防反弹阀的设置，主要是因为操纵阀调节至中位时起到液压制动的作用，回转体的上半部分将惯性能转换为液压能，又转换为动能，这样会引起机构的震动，齿轮 啮合时会产生震动、冲撞，而且铲斗会抖动使土散落，故此设置此装置。 流回路 液压回路的节流调速是通过节流阀实现的，其工作原理是改变流通截面的大小进而改变流量，以此来实现节流的目的，节流阀是典型的调节执行元件的单位流量液压阀，常用于定量液压系统。此方式具有简便的结构、稳定的低速，但其有很高的功率损耗，易温升，功效易受外负载影响。依据调速阀所在油路的特性，分为进油调速和回油调速两种。这两种回路都可以保证机构的平稳运行。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 B C 1- 齿轮泵 2- 溢流阀 3- 节流阀 4- 换向阀 5- 油缸 图 2流回路 如图 2A）所示的调速回路是进油节流，其高压油路上设有阀 3，泵 1 与阀 3 串联，阀 2 设置在阀 3 与泵 1 之间，油液经阀 4 进入缸 5，驱动活塞右移。外负载变大时，阀 3 前后的压差降低，故油液不易流动，活塞运动的瞬时速度减小，部分油液回流油箱，反之与之相反。这种方式存在油温高，易漏油，平稳差，易生温，低效率的特点。 如图 2B）所示的调速回路是回油节流，其低圧回 路上设有阀 3，降低回流速度。虽存在油液升温量大的特点，随之回流油箱这种情况就得到了缓解，因此密闭性不会受影响，阻尼的存在降低了速度变化。 图 2C）所示的调速回路设置为节流限速式的，主要是因为安全性的需要，同时也防止了动臂下降过快，其液压缸单向节流阀，斗杆和铲斗的液压缸也存在此类阀。 走限速回路 当挖掘机行驶在下坡路时，会因自重而加速行驶进而引起事故，与此同时马达产生空吸而损坏。为防止类此现象的发生需要对马达进行限速补油，保持速度的稳定。为了达到了这样的目的因此设计了以下的回路，这种回路将需要的性能 都完好的展示出来，这种做法即达到所需的目的，又减少了耗能，完全符合低耗能，绿色化的发展方向，既要金山银山，也要绿水青山，符合建设友好型社会的需求。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 - 换向阀 2、 3- 压力阀 4、 5、 6- 单向阀 8、 9- 安全阀 10- 行走马达 图 2走限速回路 限速阀通过控制管路的截面大小，进而来控制马达的转速，这种回路被称为行走限制回路。简便的限速方式是利用节流阀，当机器超速时，就触发限速机制，进而杜绝超速事故的发生。 图 2行走马达中典型的限速补油回路，由压力阀、单向阀和安全阀等其他基本 阀组成。一般情况下供油时阀 1 右侧接通，油液经阀 4 流入马达 10，同一时间油液作用于阀 2 使其接通；回油时油液经由阀 2 回到油箱。超速转动时，进油量不能满足运转所需的供油量，因此压力降低，阀2 右移，回油量减小，达到制动的效果，进而保证挖掘机正常安全的工作。 马达超速运转时会引起吸空现象，因此设计出限速补油回路进行补油调速，调节的方式是通过安装 5 10背压阀，来控制单向阀 5、 7 的开关来完成补油，解决此现象。压力油液压力超过一个设定值时阀 8 或 9打开，从而回流油箱。 如图 2示的直行阀原理图，其主要的功用是控 制工作装置在工作时仍然可以保持直线行驶。挖掘机运动时，工作装置完成某一指定动作时，油液直接作用在直行阀上，直至处于上位。前泵供左右行走，后泵供其他机构完成相应动作，后泵与前泵可合流供给行走。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 - 行走 2- 动臂 、 铲斗 3- 前泵 4- 行走 5- 后泵 6- 回转 、 斗杆 7- 先导油压 图 2走阀油路 流回路 工作效率的提升、工作时间的减少需要动臂、斗杆和铲斗的动作需做到反应迅速，所以需要两个或多个泵进行给油，大、中、小型的挖掘机都需要合流。合流的类型分为阀外，阀内及合流阀三种。 阀外合 流所需执行件由两阀杆供油，油路将阀杆开启，油液经由管道合流给工作元件供油，因此所涉操纵阀和接头的数量过多，不便于使用。阀内合流虽外管路结构简单，实际上内部管路联通复杂，阀杆的直径设计要依据实际流量。合流阀合流方式简便，易操作。 锁回路 挖掘机工作业时要求铲斗的高度保持不变，所以设计出支撑阀组防止动臂下沉，造成下滑的原因是操纵阀保持密封时，滑阀仍存在油液泄露。图 2二位二通阀处于关闭状态，油缸下腔液压油液经由内钻孔作用到插装阀上部，将其压紧于阀座上，防止油液由 B 处流至 A 处，达到支撑的作用。操纵动臂回落 时，油压 P 使二位二通阀接通，下腔油液经此阀回流油缸，阀芯内钻孔实际上起到节流的效果，从而生成压力差，将插装阀接通，这时油液从 B 处流向 A 处。这种回路保证了整体机构的稳定操作，将液压回路的压力稳定在能满足负载提升的压力值附近。这种回路不仅保证了安全操作，同时也满足绿色化的要求。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 2锁回路 生回路 当动臂执行下降指令时，动臂自身的重力加速了其下降的速度，这种现象会引发事故，与此同时动臂缸极易引发吸空，一次会在其下缸安置单向节流阀，以此来稳定降 落速度，然而这样做会引起满下降，降低功效。多数情况下应用再生回路（图 2动臂下降时油液的流向如下：油泵 单向阀 操纵阀 油缸上腔 油缸下腔 节流孔 油箱。这样的油路可提高回油时的油液压力，对 动臂缸上腔进行补油处理。这样的做法会有效地防止迅速下降而引起的吸空现象。 图 2生回路 章小结 本章主要是对挖掘机液压系统进行了分析，主要是对液压系统的回路进行了选择与分析，并且对所涉及液压回路的工作原理进行说明。详尽细致的阐述了本机构所涉及的液压 回路的主要功用。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 3章 挖掘机液压系统设计 掘机的功用和对液压系统的要求 挖掘机主要用来开挖地基，修建水库，开采矿石，修建道路。在建筑，水利施工，露天开采矿作业中都有广泛的应用 1。 动力元件，执行元件，控制元件，辅助装置通过管路按规则排列组装成液压系统。能量的转化过程是将机械能通过油液，作用于动力件直接转化为液压能，进一步将液压能传递至执行件上，再转化为机械能，完成各类规定动作。液压系统负责能量的转化与控制，因此可将其比作是机器的大脑。 液压系统的主要组成的构成是将基本回路和辅助回路排列组合而成，可细化为 限 压、卸荷、缓冲、节流调速 和 限速、行走限速、支腿顺序 和 锁止 、 先导阀操纵 等回路， 由它们构成具有各种功能的液压系统 。 挖掘机的主要工作由作业循环、整机移动组成。 简述作业循环的组成： 1 挖掘：由斗杆缸和铲斗缸两缸共同完成，主动力由斗杆缸提供，角度由铲斗缸决定。复杂的工况下，需要由铲斗、斗杆及动臂共同作用完成。 2 满斗提升及回转：挖掘动作完成后，需要铲斗缸和动臂缸同时工作作用，与此同时回转电机开始工作，驱动转台转至卸料处。 3 卸载：回转到卸载地点 ,转台制动。卸载半径改变，铲斗缸卸荷，铲斗落料。对位置及高度的调整需动臂辅助 。 4 返回：完成卸载后，转台逆行。动臂缸与斗杆缸联合工作，将空斗放下。 液压系统和执行件需要要有良好的密闭性和较高强度才能适应挖掘机恶劣的工作场合。液压元件和管路需要有良好的液压冲击承受力，才能适应其动作频繁的工况，才能保证其有良好的稳定性。设计时应考虑人为因素，才能保证高效，能耗少的需求。 掘机液压系统分析 掘机的液压系统原理图 挖掘机液压系统原理图 (3购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 、 B 液压泵 1、 2、 3、 4 第一组四联换向阀 5 合流阀 6、 7、 8、 9 第二组四联换向阀 10 限速阀 11 梭阀 12 背 压阀 13 散热器 14 滤油器 15 推土液压缸 16 左行走马达 17 右行走马达 18 回转马达 19 动臂液压缸 20 辅助液压缸 21 斗杆液压缸 22 铲斗液压缸 23、 24、 25 单向节流阀 图 3掘机 液压系统原理图 如图 3液压系统。比一般的液压系统的回路多出了两个油口出油，这样做目的就是为了让 A、 B 泵同时给整个回路进行供油，单位流量328L/A 泵的油液进入阀组 I 作用马达 18、缸 22 和缸 20 工作，同时经接头驱动右马达 17。 B 泵的油液进入阀组 用驱动缸 19、缸 21，同时经接头驱动左马达 16和缸 15。 统工作循环分析 系统中一般工作回路一共分为四个工作循环部分，分别为挖掘，满斗提升回转，卸载和返回。 1 挖掘：铲斗缸单独工作或配以动臂缸，特殊情况下铲斗需动臂配合动作。阀组 I 中换向阀 3 右位接通时：进油路：油液从 A 流向阀 中位流至阀 3 右位最终进入缸 22。回油路：由缸 22 小腔流向阀 25 经过阀购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 右位流向阀 4 中位再由阀 5 右位回流阀组 流向阀 10 右位经接头阀12经过装置 13、装置 14回流油箱。 2 满斗提升回转：阀 6 处于右位， B 泵的油液流至动臂缸，撑起动臂，完成满载提 升；满足高度后阀 1 左位或右位开启， A 泵驱动马达 18 将转台回转至卸料处。此动作的执行由动臂和回转马达完成。 3 卸载：阀 7 控制斗杆缸，改变卸载半径；阀 3 左位，铲斗缸活塞回缩，卸载完成。卸料位置的调整需动臂缸辅助。斗杆缸、铲斗和动臂需共同合作。 4 返回：阀 1 右位或左位接通，转台逆向转动。阀 6 和阀 7 主要就是为了让动臂缸和斗杆缸同时工作，空斗会转到挖掘的地点，回转马达和动臂或斗杆一同进行工作。 要液压元件在系统中的作用 当挖掘机抓斗执行工作时，液压缸 20由换向阀 4控制。 单向节流阀 23、 24、 25 主要的功用是防止动臂、 铲斗、斗杆过快下降而引发危险。 马达 16、 17 主要驱动机器的行走。其左右两个马达
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