丁丁挖掘机液压系统设计

挖掘机液压系统设计挖掘机液压系统设计 一 挖掘机液压系统总体功能结构的描述一 挖掘机液压系统总体功能结构的描述 单斗液压挖掘机是一种自行式土方工程机械 斗容量从 0 25 6 0m3 不等 按行走机 构不同 有履带式 轮胎式两类 履带式应用较多 其主机结构示意图图 2 1 所示 图中 铲斗 a 斗杆 b 和动臂 c 统称为工作机构 分别由相应的液压缸 f g 驱动 回转机构 d 和 行走机构 e 由各自的液压马达 图中未绘出 驱动 整个机构由柴油发动机提供 图 2 1 液压挖掘机的结构及运动示意 a 铲斗 b 斗杆 c 动臂 d 回转机构 e 行走机构 f 铲斗液压缸 g 斗杆液压缸 h 动臂液压缸 i 连杆 j 摇杆 l 一动臂升降 2 一斗杆收放 3 一铲斗装卸 4 一转台回转 5 一整机行走 挖掘机的工作循环是 铲斗切削土壤入斗 装满后提升回转到卸料点卸空 再回到挖 掘位置并开始下次作业 其作业程序及工作特性见表 4 1 此外 挖掘机还具有工作循环 时间短 12 25s 的特点 并要求主要执行机构能实现复合动作 单斗挖掘机的液压系统 是以多路换向为主的系统 挖掘机各执行器作业程序及其动作特性见下表 作业顺序 顺序部件动作 动作特性 挖掘 挖掘和铲斗回转 铲斗提升到回转位 置 挖掘坚硬土壤以斗杆液压缸动作为主 挖掘松散土壤三个液压缸复合动作 以 铲斗液压缸动作为主 提升 回转 铲斗提升 转台回转到卸料位 置 铲斗液压缸推出 动臂抬起 满斗提升 回转马达使工作装置至卸料位置 卸斗 斗杆缩回 铲斗旋转卸载 铲斗液压缸缩回 斗杆液压缸动作 根 据卸料高度 动臂液压缸配合动作 复位 转台回转 斗杆伸出工作装置 下降 回转机构将工作装置转到工作挖掘面 动臂和斗杆液压缸配合动作将铲斗降至地面 二 液压系统的设计二 液压系统的设计 1 工况分析 工况分析 液压挖掘机的主要功能运动包括以下几个动作 如图 2 1 所示 动臂升降 斗杆收放 铲斗装卸 转台回转 整机行走以及其它辅助动作 除了辅助动作 例如整机转向等 不需 全功率驱动以外 其它都是液压挖掘机的主要动作 要考虑全功率驱动 表 1 液压缸在各工作阶段的负载 工况负载值 F N 推力 F w N 快进 00 工进 加载 0 300000 31579 保压 3000031579 慢退 30000 031579 0 快退 00 2 2 液压缸主要参数的确定 液压缸主要参数的确定 2 1 初选液压缸的工作压力 由表二和表三可知 在负载为 30000N 时 液压系统宜取压力 P1 4Mpa 表 2 按负载选择工作压力 负载 KN 50 工作压力 MPa 0 8 11 5 22 5 33 44 5 5 表 3 各种机械常用的系统工作压力 机 床 机械类型 磨床 组合 机床 龙门 刨床 拉床 农业机械 小型工程机械 建筑机械 液压凿岩机 液压机 大中型挖掘机 重型机械 起重运输机械 工作压力 MPa 0 8 2 3 52 88 1010 1820 32 2 2 计算液压缸的尺寸 由于液压缸的回油腔有背压 参照表 3 选背压为 P2 0 5Mpa 则 24 2 2 1 1064 88 1 1m PP F A m 则活塞直径 mm A D 2 106 41 由 mmDd 1 75707 0 圆整后取标准值得 D 110mm d 80mm 由此可求得液压缸两腔的有效工作面积为 2422 242 1077 44 4 10 0 95 4 2 1 mdDA mDA 经验算 活塞杆的强度和稳定性均符合要求 液压缸的缸筒长度 L 主要由活塞最大工作行程决定 故 L 600mm 活塞长度 B 0 6 1 D 66 110mm 取 B 80mm 导向套长度 C 0 6 1 D 66 110mm 取 C 90mm 3 根据计算出的液压缸的尺寸 可估算出液压缸在工作循环各阶段中的压力 流量 和功率 表 4 液压缸在各工作阶段的压力 流量和功率值 工作循环负载 F N 进油压力 p1 Mpa 回油压力 p1 Mpa 输入流量 q L min 输出功率 P kw 快进 00 450 954 220 032 工进 加载 0 315790 45 3 600 50 230 014 保压 3157900 500 慢退 31579 03 60 1 060 50 230 014 快退 01 060 53 760 066 注 1 差动连接时 液压缸的回油口到进油口之间的压力损失 a pp 5 105 2 快退时 液压缸有杆腔进油 压力为 P1 无杆腔回油 压力为 P2 0 5MPa 3 3 选择液压元件 选择液压元件 1 确定液压泵的最大工作压力 由表二可知 液压缸在整个工作循环中的最大工作压力为 p1 3 60Mpa 考虑到进油压力损 失为 p1 0 5Mpa 考虑到压力继电器的动作可靠 要求压差 pe 0 5Mpa 所以泵的工 作压力为 Pp p1 p1 pe 4 6Mpa 2 计算液压泵流量 由表二可知 快进时需要最大的供油量为 4 22L min 取回路泄露修正系数为 K 1 2 则泵的总流量为 qp K qmax 5 27L min 3 选择液压泵的规格 根据以上压力和流量的数值查阅产品样本 最后确定主泵选取 YB A Y2 型 排量为 6mL min 的中高压单级叶片泵 额定转速 n 1000r min 最大转速 nmax 2000r min 最小转速 nmin 600r min 额定压力 P0 7Mpa 液压泵的实际输出流量为 p q 1 p q 2 p q 6 1000 0 95 1000 L min 5 7L min 4 确定电动机的功率 由于液压缸在快退时输入功率最大 其值为 0 066KW 液压泵的总效率为 0 90 这时液 压泵的驱动电机功率为 kW qp P p pp 073 0 查阅电动机产品样本 选用 Y801 4 型电动机 其额定功率为 0 55KW 额定转速为 1390r min 三 液压系统图的拟定三 液压系统图的拟定 1 1 挖掘机液压系统的基本回路分析 挖掘机液压系统的基本回路分析 1 限压回路 限压回路用来限制压力 使其不超过某一调定值 限压的目的有两个 一是限制系统 的最大压力 使系统和元件不因过载而损坏 通常用安全阀来实现 安全阀设置在主油泵 出油口附近 二是根据工作需要 使系统中某部分压力保持定值或不超过某值 通常用溢 流阀实现 溢流阀可使系统根据调定压力工作 多余的流量通过此阀流回油箱 因此阀是 常开的 图 2 4 油缸端口保护回路 2 防冲击回路 用于回转制动时高压溢流和低压回油 消除液压冲击 一般是溢流阀和单向阀共同作 用 图 2 5 b 是高 低压油路之间并联有缓冲阀 每一缓冲阀的高压油口与另一缓冲阀 的低压油口相通 当回转机构制动 停止或反转时 高压腔的油经过缓冲阀直接进入低压 腔 减小了液压冲击 这种缓冲回路的补油量很少 背压低 工作效率高 1 一换向阀 2 3 一缓冲阀 4 5 6 7 一单向阀 图 2 5 b 防冲击回路 3 节流回路 节流调速和节流限速回路用十限制回路流量 防止工作机构动作过快 图 2 6 b 为 回油节流调速 节流阀安装在低压回路上 限制回油流量 回油节流后的油液虽然发热 但进入油箱 不会影响执行元件的密封效果 而且回油有阻尼 速度比较稳定 液压挖掘 机的工作装置为了作业安全 常在液压缸的回油回路上安装单向节流阀 形成节流限速回 路 如图 2 6 c 所示 为了防止动臂因自重降落速度太快而发生危险 其液压缸大腔 的油路上安装由单向阀和节流阀组成的单向节流阀 此外 一斗杆液压缸 铲一斗液压缸 在相应油路上也装有单向节流阀 1 齿骊 2 一溢流阀 3 一书流阀 4 一换向阀 5 一抽缸 图 2 6 节流回路 4 锁定回路 如图 2 8 所示 二位二通阀在弹簧力的作用下处十关闭位置 此时动臂油缸下腔压力 油通过阀芯内钻孔通向插装阀上端 将插装阀压紧在阀座上 阻止油缸下腔的油从 B 至 A 起闭锁支撑作用 当操纵动臂下降时 在先导操纵油压 P 作用下二位二通阀处十相通位 置 动臂油缸下腔压力油通过阀芯钻孔油道经二位二通阀回油 由十阀芯内钻孔油道节流 孔的节流作用 使插装阀上下腔产生压差 在压差作用下克服弹簧力 将插装阀打开 压 力油从 B 至 A 图 2 8 闭锁回路图 2 2 拟定液压系统图 拟定液压系统图 图 YW 160 型单斗履带式挖掘机液压系统 油泵 分配阀组 单向阀 速度限制阀 推土板油缸 行走马达 双速阀 回转马达 动臂油缸 辅助油 缸 斗杆油缸 铲斗油缸 背压阀 冷却器 滤油 器 四 液压系统工作原理及过程的分析四 液压系统工作原理及过程的分析 该挖掘机液压系统采用双泵双向回路定量系统 由两个独立的回路组成 所用的油泵 1 为双联泵 分为 A B 两泵 八联多路换向阀分为两组 每组中的四联换向阀组为串联油 路 油泵 A 输的压力进入第一组多路换向阀 驱动回转马达 铲斗油缸 辅助油缸 并经 中央回转接头驱动右行走马达 7 该组执行元件不工作时油泵 A 输出的压力油经第一组多 路换向阀中的合流阀进入第二组多路换向阀 以加快动臂或斗杆的工作速度 油泵 B 输出 的压力油进入第二组多路换向阀 驱动动臂油缸 斗杆油缸 并经中央回转接头驱动左行 走马达 8 和推土板油缸 6 该液压系统中两组多种换向阀均采用串联油路 其回油路并联 油液通过第二组多路 换向阀中的限速阀 5 流向油箱 限速阀的液控口作用着由梭阀提供的 A B 两油泵的最大压 力 当挖掘机下坡行走出现超速情况时 油泵出口压力降低 限速阀自动对回油进行节流 防止溜坡现象 保证挖掘机行驶安全 在左 右行走马达内部除设有补油阀外 还设有双速电磁阀 9 当双速