WLY10挖掘机液压系统设计

1、WLY10挖掘机液压系统设计摘 要本次毕业设计课题是WLY10挖掘机液压系统设计。WLY10统组成，包括液压系统，传动系统，操纵系统，工作装置，底架，转台，油箱，发动机安装等。本人的设计主要致力于分析和设计WLY10挖掘机的液统。本课题选择了国内的质量和技术性能都接近设计要求的WLY10型，并在此基础上研究了国内和国外的其它先进机型，设计出我们挖掘机的液压系统方案图，总体装配图以及相应的部件图和零件图。关键词: 液压挖掘机，液压系统 THE DESIGN OF WLY10 HYDRAULIC EXCAVATORS HYDRAULIC SYSTEMABSTRACTThe name of this

2、 graduated task is “The design of WLY10 raulic excavators hydraulic system”. WLY10 hydraulic excavator includes several systems,for example, hydraulic system, transmission system, control system,task equipment,bottom frame,rotate desk,gasoline tank,setting of enqine and so on.My task is to analyze a

3、nd design the hydraulic system of the WLY10 hydraulic excavator. This task choose the domestic excavator whose quality and character is most similar to our request as the basic type, further study the overseas advanced type. Then I designed projects of hydraulic system of our excavator,collectivity

4、assemblage drawing and interrelated parts drawing, accessory drawing. Key words: Hydraulic excavator，Hydraulic system目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc263884804 前言 PAGEREF _Toc263884804 h 1 HYPERLINK l _Toc263884805 第1章 挖掘机简介 PAGEREF _Toc263884805 h 2 HYPERLINK l _Toc263884806 1.1 挖掘机简史 PAGEREF _To

5、c263884806 h 2 HYPERLINK l _Toc263884807 1.2 国内挖掘机目前发展水平及状况 PAGEREF _Toc263884807 h 2 HYPERLINK l _Toc263884808 国外挖掘机目前水平及发展动向 PAGEREF _Toc263884808 h 5 HYPERLINK l _Toc263884809 挖掘机的构成及分类 PAGEREF _Toc263884809 h 7 HYPERLINK l _Toc263884810 WLY10液压挖掘机的特点 PAGEREF _Toc263884810 h 8 HYPERLINK l _Toc263

6、884811 挖掘机液压系统的维护 PAGEREF _Toc263884811 h 9 HYPERLINK l _Toc263884812 第2章 挖掘机结构及工作原理 PAGEREF _Toc263884812 h 12 HYPERLINK l _Toc263884813 设计思想 PAGEREF _Toc263884813 h 12 HYPERLINK l _Toc263884814 WLY10液压挖掘机液压系统的设计要求 PAGEREF _Toc263884814 h 12 HYPERLINK l _Toc263884815 挖掘机液压系统简介 PAGEREF _Toc263884815

7、 h 13 HYPERLINK l _Toc263884816 WLY10挖掘机液压系统的拟定 PAGEREF _Toc263884816 h 13 HYPERLINK l _Toc263884817 2.5 WLY10液压挖掘机的主要参数 PAGEREF _Toc263884817 h 16 HYPERLINK l _Toc263884818 第3章 挖掘机液压系统的基本回路分析 PAGEREF _Toc263884818 h 17 HYPERLINK l _Toc263884819 限压回路 PAGEREF _Toc263884819 h 17 HYPERLINK l _Toc263884

8、820 3.2 缓冲回路 PAGEREF _Toc263884820 h 18 HYPERLINK l _Toc263884821 节流回路 PAGEREF _Toc263884821 h 19 HYPERLINK l _Toc263884822 行走限速回路 PAGEREF _Toc263884822 h 20 HYPERLINK l _Toc263884823 合流回路 PAGEREF _Toc263884823 h 20 HYPERLINK l _Toc263884824 闭锁回路 PAGEREF _Toc263884824 h 21 HYPERLINK l _Toc263884825

9、再生回路 PAGEREF _Toc263884825 h 21 HYPERLINK l _Toc263884826 第4章 液压系统设计 PAGEREF _Toc263884826 h 23 HYPERLINK l _Toc263884827 挖掘机的功用和对液压系统的要求 PAGEREF _Toc263884827 h 23 HYPERLINK l _Toc263884828 液压元件的选用 PAGEREF _Toc263884828 h 24 HYPERLINK l _Toc263884829 泵、马达的选用 PAGEREF _Toc263884829 h 24 HYPERLINK l _

10、Toc263884830 液压阀的选用 PAGEREF _Toc263884830 h 24 HYPERLINK l _Toc263884831 4. 液压缸的选用 PAGEREF _Toc263884831 h 24 HYPERLINK l _Toc263884832 第5章 液压系统的计算 PAGEREF _Toc263884832 h 25 HYPERLINK l _Toc263884833 液压缸的计算 PAGEREF _Toc263884833 h 25 HYPERLINK l _Toc263884834 液压缸的基本参数 PAGEREF _Toc263884834 h 25 HYP

11、ERLINK l _Toc263884835 液压缸工作能力的计算 PAGEREF _Toc263884835 h 25 HYPERLINK l _Toc263884836 液压缸的运动计算 PAGEREF _Toc263884836 h 26 HYPERLINK l _Toc263884837 强度及稳定性校核 PAGEREF _Toc263884837 h 26 HYPERLINK l _Toc263884838 主泵的选用及其计算 PAGEREF _Toc263884838 h 31 HYPERLINK l _Toc263884839 主泵类型的选择 PAGEREF _Toc263884

12、839 h 31 HYPERLINK l _Toc263884840 确定泵的额定压力和流量 PAGEREF _Toc263884840 h 31 HYPERLINK l _Toc263884841 5.2.3 确定驱动功率 PAGEREF _Toc263884841 h 32 HYPERLINK l _Toc263884842 5.3 回转机构的计算 PAGEREF _Toc263884842 h 32 HYPERLINK l _Toc263884843 5.3.1 回转马达的选择 PAGEREF _Toc263884843 h 33 HYPERLINK l _Toc263884844 5.

13、3.2 回转轴承的选择 PAGEREF _Toc263884844 h 33 HYPERLINK l _Toc263884845 5.3.3 转向系统的最大压力 PAGEREF _Toc263884845 h 33 HYPERLINK l _Toc263884846 5.3.4 参数计算 PAGEREF _Toc263884846 h 33 HYPERLINK l _Toc263884847 第6章 油箱的设计及计算 PAGEREF _Toc263884847 h 35 HYPERLINK l _Toc263884848 6.1 油箱的设计 PAGEREF _Toc263884848 h 35

14、 HYPERLINK l _Toc263884849 6.2 油箱容量的计算 PAGEREF _Toc263884849 h 36 HYPERLINK l _Toc263884850 6.3 系统发热量的计算 PAGEREF _Toc263884850 h 36 HYPERLINK l _Toc263884851 6.4 散热量的计算 PAGEREF _Toc263884851 h 38 HYPERLINK l _Toc263884852 第7章 管道的设计与计算 PAGEREF _Toc263884852 h 40 HYPERLINK l _Toc263884853 7.1 管道的设计 PA

15、GEREF _Toc263884853 h 40 HYPERLINK l _Toc263884854 7.1.1 管路设计的要求 PAGEREF _Toc263884854 h 40 HYPERLINK l _Toc263884855 7.1.2 油管的选择 PAGEREF _Toc263884855 h 40 HYPERLINK l _Toc263884856 7.2 管道的计算 PAGEREF _Toc263884856 h 41 HYPERLINK l _Toc263884857 7.2.1 吸油管尺寸的计算 PAGEREF _Toc263884857 h 42 HYPERLINK l

16、_Toc263884858 7.2.2 回油管尺寸的计算 PAGEREF _Toc263884858 h 42 HYPERLINK l _Toc263884859 结论 PAGEREF _Toc263884859 h 44 HYPERLINK l _Toc263884860 谢 辞 PAGEREF _Toc263884860 h 45 HYPERLINK l _Toc263884861 参考文献 PAGEREF _Toc263884861 h 46 HYPERLINK l _Toc263884862 外文资料翻译 PAGEREF _Toc263884862 h 47前言由于2004年我国经济实

17、行宏观调控后，国内固定资产投资比例减小，严重影响了挖掘机的销售市场。 2003年13家企业共销售挖掘机30139台，其中15吨以下挖掘机销售了2957台，占销售总量的9.8%；2004年13家企业共销售挖掘机27641台，下降了9%。其中15吨以下挖掘机销售了4631台，占销售总量的16.75%。增量为6.77%。2004年15吨以下的挖掘机比2003年增长56.58%。这说明宏观调控对15吨以下小挖不但没有影响，反而销量增加，预计以后每年需要50007000台的量。市场发展很快。目前生产小挖的企业有玉柴、山河、柳工、现代京城、大宇、日立等企业。国内应快速开发15吨以下挖掘机，以适应市场的需要

18、。2003以来国家对农业的投资力度正在加大，另外我国西部开发建设，南水北调工程的启动，将需要大量的工程机械产品，尤其是对中小型号的液压挖掘机的需求量必将持续增长。经过调研，610吨级液压挖掘机在农业、农村、农民以及城乡个体、私营、集体企业中具有较好市场。本产品主要用于民用建设、市政工程、农田水利、修筑道路、房产开发等土石方施工等。 第1章 挖掘机简介1.1 挖掘机简史第一台手动挖掘机问世至今已有130多年的历史，期间经历了由蒸汽驱动斗回转挖掘机到电力驱动和内燃机驱动回转挖掘机、应用机电液一体化技术的全自动液压挖掘机的逐步发展过程。由于液压技术的应用，20世纪40年代有了在拖拉机上配装液压反铲的

19、悬挂式挖掘机，20世纪50年代初期和中期相继研制出拖式全回转液压挖掘机和履带式全液压挖掘机。初期试制的液压挖掘机是采用飞机和机床的液压技术，缺少适用于挖掘机各种工况的液压元件，制造质量不够稳定，配套件也不齐全。从20世纪60年代起，液压挖掘机进入推广和蓬勃发展阶段，各国挖掘机制造厂和品种增加很快，产量猛增。1968-1970年间，液压挖掘机产量已占挖掘机总产量的83%，目前已接近100%。1.2 国内挖掘机目前发展水平及状况2000年来，随着国家新一轮经济发展进入一个更深层次的阶段，包括基础设施建设、新的城镇化建设等，刺激挖掘机行业进一步的发展。所以在2000年以后形成了一个高潮期。据统计，2

20、000年国内挖掘机企业产量为8111台、销售量为7926台，与1999年相比，产销量均增长30%以上。2000年全国液压挖掘机产销量近8000台。 2002年是我国工程机械行业历史上增长速度最快、经济形势最好的一年，堪称“井喷之年”。挖掘机全年销量万台，同比增长58%，挖掘机成了整个工程机械行业中产、销量增长最快的机种之一。 2003年国产挖掘机的价格优势仍然是十分明显的。以13至14吨级的轮式挖掘机为例，虽然其关键零部件系国外配置，但价格与国外同等机型相比仍相差25万至30万元。小功率、多功能的挖掘机尤其受到青睐。通过快速换装不同的工作装置以完成挖、装、填、夯、抓、刨、吊钻、剪等多种作业，挖

21、掘装载机出现了需求不断上升的势头。除了JCB、凯斯等品牌外，德工的WZ25-20型也出现了较好的销售趋势。轮胎挖掘机的需求一直在稳步增长，如常州现代的轮式挖掘机从至0.92立方米都可生产，詹工可生产14至30吨级的轮式挖掘机，其中20吨级的轮式挖掘机的行驶速度可高达54公里/小时。目前我国轮式挖掘机的生产企业大约为10家。 2003年的大型挖掘机在我国一直处于薄弱地位，主要依赖进口。长挖的CE600-5型斗容达4立方米，常州现代的R450LC-5型挖掘机属于吨级，而德国的利勃海尔生产的600吨级的挖掘机最大斗容可达34立方米。 2003年小型挖掘机的需求继续旺盛。2003年产销3000多台，而

22、需求量在5000台/年左右。久负盛名的久保田已落户上海，久保田生产从至5吨的33个产品系列，年产量在万台左右，久保田先推出无尾超小回转机型的主导机型，以后陆续有其他型号上市，意欲占领中国20%的小型挖掘机市场，其产品的数字化液晶显示、自动怠速功能博得了用户的赞誉。凯斯的小型挖掘机同样采用无尾回转及动臂可回转技术，采用橡胶履带用于液压锤、液压剪的双回路辅助输出液压回路，同样受到使用单位的欢迎。 由于2003年以来我国固定资产投资规模增长过快，中央政府在2004年4月出台了一系列宏观调控政策，抑制投资过热的行业。目前，宏观调控已初见成效，经济开始向“软着陆”发展。2004年下半年开始，固定资产投资

23、增速出现较快的下降，挖掘机械行业增速随之下降，并且下降幅度将高于固定资产投资的下滑速度。这必将对挖掘机行业带来冲击! 1999年-2004年履带式挖掘机进出口量：中国挖掘机近三年增长极为迅速，虽然国内产销量已成为国际上的挖掘机大国，但历年仍有大量挖掘机产品进口，进出口逆差仍较大。2004年国内已形成的局面: 随着我国挖掘机行业持续高速发展，尚未引进外资的企业纷纷加快技术改造，引进技术合作、资产重组、强强联合优势互补，创中国人自己发展之路。如柳工、玉柴、南特、卓尔、军联、山河智能、山东常林、徐工、临工、黄工等相继完成技改，成效显著，争创年千台目标企业。同时，一些大型国企改制后也焕发出极强生命力。

24、如长挖改制后的四川邦立重机扬长避短搞发展，2004年目标大挖260台，销售收入3亿元。2004年上半年研制出中国最大的液压挖掘机100t级强力矿山型全液压挖掘机，CE(D)1000-6斗容6m3、373kw。同时还为中国矿山研制出系列全液压挖掘机CE400-6、CE420-6、CE(D)460-5、CE(D) 550-6、CE(D)650-6、CE(D)900-6系列产品供应市场，物美价廉，深受市场欢迎，已成为中国大型挖掘机研发基地。玉柴、卓尔、南 特、智能也正在成为中国小挖研发重要基地。柳工、临工、三一、徐工、贵矿、力士德等将成为国产中吨位挖掘机名品与国外品牌抗衡的生产企业。纵观我国液压挖掘

25、机近40年的发展 HYPERLINK :/ 历史,大致可以分成以下几个阶段:开发阶段(19671977年):以测绘仿制为主的开发。通过多年坚持不懈的努力,克服一个一个的困难,有少量几种规格的液压挖掘机终于获得初步成功,为我国挖掘机行业的形成和发展迈出了重要的一步。 压挖掘机发展、提高并全面替代机械挖掘机阶段(19781986年)。这个阶段通过各主机厂引进技术(主要是德国挖掘机制造技术)的消化、吸收和移植,使我国液压挖掘机产品的性能指标全面提高到国际70年代末80年代初的水平。全国液压挖掘机的平均年产量达到1230台。 液压挖掘机生产 HYPERLINK :/ 企业数量增加,新加入挖掘机行业的国

26、有大、中型企业以技贸结合、合作生产方式联合引进日本挖掘机制造技术(19871993年)。由于国内对挖掘机的需求量的不断提高,新加入挖掘机行业的企业通过开发和引进挖掘机制造技术,其产品批量或小批量的投放国内市场或出口,打破了多年来主要由六大家挖掘机生产企业垄断国内挖掘机市场的局面,形成了有益于提高产品质量、性能和产量的良性竞争。这个期间国内液压挖掘机的年均产量提高到2000余台。 国内液压挖掘机供需矛盾日益扩大,国外各著名挖掘机制造厂商看好 HYPERLINK :/ 中国市场纷纷前来创办合资、独资挖掘机生产企业(1994年至今)。从1994年开始,特别到1995年在我国挖掘机行业掀起了一股不小的

27、合资浪潮。其中美国卡特彼勒公司和日本神户制钢所率先在徐州金山桥开发区和与成都工程集团公司合作在成都相继建立了生产液压挖掘机的中外合资企业,随后日本小松制作所、日立建机株式会社、韩国大宇重工、韩国 HYPERLINK :/ 现代重 HYPERLINK :/ 工业以及德国利勃海尔、德国雪孚、德国Atlas、瑞典Volvo公司等都先后在中国建立了中外合资、外商独资挖掘机生产企业,生产具有世界先进水平的多种型号和规格的液压挖掘机产品。近几年这些企业运营情况良好，发展速度很快。 国外挖掘机目前水平及发展动向工业发达国家的挖掘机生产较早，法国、德国、美国、俄罗斯、日本是斗容量-40m单斗液压挖掘机的主要生

28、产国，从20世纪80年代开始生产特大型挖掘机。例如，美国马利昂公司生产的斗容量50-150m剥离用挖掘机，斗容量132m的步行式拉铲挖掘机；B-E（布比赛路斯-伊利）公司生产的斗容量168.2m的步行式拉铲挖掘机，斗容量107m的剥离用挖掘机等，是世界上目前最大的挖掘机。从20世纪后期开始，国际上挖掘机的生产向大型化、微型化、多功能化、专用化和自动化的方向发展。开发多品种、多功能、高质量及高效率的挖掘机。为满足市政建设和农田建设的需要，国外发展了斗容量在0.25m以下的微型挖掘机，最小的斗容量仅在0.01m。另外，数量最的中、小型挖掘机趋向于一机多能，配备了多种工作装置除正铲、反铲外，还配备了

29、起重、抓斗、平坡斗、装载斗、耙齿、破碎锥、麻花钻、电磁吸盘、振捣器、推土板、冲击铲、集装叉、高空作业架、铰盘及拉铲等，以满足各种施工的需要。与此同时，发展专门用途的特种挖掘机，如低比压、低嗓声、水下专用和水陆两用挖掘机等。发展全液压挖掘机，不断改进和革新控制方式，使挖掘机由简单的杠杆操纵发展到液压操纵、气压操纵、液压伺服操纵和电气控制、无线电遥控、电子计算机综合程序控制。在危险地区或水下作业采用无线电操纵，利用电子计算机控制接收器和激光导向相结合，实现了挖掘机作业操纵的完全自动化。所有这一切，挖掘机的全液压化为其奠定了基础和创造了良好的前提。重视采用新技术、新工艺、新结构，加快标准化、系列化、

30、通用化发展速度。例如，德国阿特拉斯公司生产的挖掘机装有新型的发动机转速调节装置，使挖掘机按最适合其作业要求的速度来工作；美国林肯贝尔特公司新C系列LS-5800型液压挖掘机安装了全自动控制液压系统，可自动调节流量，避免了驱动功率的浪费。还安装了CAPS（计算机辅助功率系统），提高挖掘机的作业功率，更好地发挥液压系统的功能；日本住友公司生产的FJ系列五种新型号挖掘机配有与液压回路连接的计算机辅助功率控制系统，利用精控模式选择系统，减少燃油、发动机功率和液压功率的消耗，并处长了零部件的使用寿命；德国奥加凯（O&K)公司生产的挖掘机的油泵调节系统具有合流特性，使油泵具有最大的工作效率；日本神钢公司在

31、新型的904、905、907、909型液压挖掘机上采用智能型控制系统，即使无经验的驾驶员也能进行复杂的作业操作；德国利勃海尔公司开发了ECO（电子控制作业）的操纵装置，可根据作业要求调节挖掘机的作业性能，取得了高效率、低油耗的效果；美国卡特匹勒公司在新型B系统挖掘机上采用最新的3114T型柴油机以及扭矩载荷传感压力系统、功率方式选择器等，进一步提高了挖掘机的作业效率和稳定性。韩国大宇公司在DH280型挖掘机上采用了EPOS电子功率优化系统，根据发动机负荷的变化，自动调节液压泵所吸收的功率，使发动机转速始终保持在额定转速附近，即发动机始终以全功率运转，这样既充分利用了发动机的功率、提高挖掘机的作

32、业效率，又防止了发动机因过载而熄火。更新设计理论，提高可靠性，延长使用寿命。美、英、日等国家推广采用有限寿命设计理论，以替代传统的无限寿命设计理论和方法，并将疲劳损伤累积理论、断裂力学、有限元法、优化设计、电子计算机控制的电液伺服疲劳试验技术、疲劳强度分析方法等先进技术应用于液压挖掘机的强度研究方面，促进了产品的优质高效率和竞争力。美国提出了考核动强度的动态设计分析方法，并创立了预测产品失效和更新的理论。日本制定了液压挖掘机构件的强度评定程序，研制了可靠性住处处理系统。在上述基础理论的指导下，借助于大量试验，缩短了新产品的研究周期，加速了液压挖掘机更新换代的进程，并提高其可靠性和耐久性。例如，

33、液压挖掘机的运转率达到85%-95%，使用寿命超过1万小时。加强对驾驶员的劳动保护，改善驾驶员的劳动条件。液压挖掘机采用带有坠物保护结构和倾翻保护结构的驾驶室，安装可调节的弹性座椅，用隔音措施降低噪声干扰。进一步改进液压系统。中、小型液压挖掘机的液压系统有向变量系统转变的明显趋势。因为变量系统在油泵工作过程中，压力减小时和增大流量来裣，使液压泵功率保持恒定，亦即装有变量泵的液压挖掘机可经常性地充分利用油泵的最大功率。当外阻力增大时则减少流量（降低速度），使挖掘力成倍增长率加；采用三回路液压系统。产生三个互不成影响的独立工作运动。实现与回转达机械的功率匹配。将第三泵在其他工作运动上接通，成为开式

34、回路第二个独立的快速成运动。此外，液压技术在挖掘机上普遍使用，为电子技术、自动控制技术在挖掘机的应用与推广创造了条件。迅速拓展电子化、自动化技术在挖掘机上的应用。20世纪70年代，为了节省能源消耗和减少对环境的污染，使挖掘机的操作轻便和安全作业，降低挖掘机口音，改善驾驶员工作条件，逐步在挖掘上应用电子和自动控制技术。随着对挖掘机的工作效率、节能环保、操作轻便、安全舒适、可靠耐用等方面性能要求的提高，促使了机电一体化在挖掘机上的应用，并使其各种性能有了质的飞跃。20世纪80年代，以微电子技术为核心的高新技术，特别是微机、微处理器、传感器和检测仪表在挖掘机上的应用，推动了电子控制技术在挖掘机上应用

35、和推广，并已成为挖掘机现代化的重要标志，亦即目前先进的挖掘机上设有发动机自动怠速及油门控制系统、功率优化系统、工作模式控制系统、监控系统等电控系统。 挖掘机的构成及分类挖掘机作业过程是以切削刃切削土壤，实现破土、装土、提升回转、卸土，再返回第二次挖掘，挖完一段后,机械移位继续挖掘。为实现上述周期性作业动作要求，就需要以下组成部分：工作装置、回转机构、动力装置、传动装置（液压部分）、操纵装置、行走装置等。现通常按结构分为：工作装置、回转平台、行走装置。根据其构造和用途可以区分为：履带式、轮胎式、步履式、全液压、半液压、全回转、非全回转、通用型、专用型、铰接式、伸缩臂式等多种类型。工作装置是直接完

36、成挖掘任务的装置。它由动臂、斗杆、铲斗等三部分铰接而成。动臂起落、斗杆伸缩和铲斗转动都用往复式双作用液压缸控制。为了适应各种不同施工作业的需要，液压挖掘机可以配装多种工作装置，如挖掘、起重、装载、平整、夹钳、推土、冲击锤等多种作业机具。回转与行走装置是液压挖掘机的机体，转台上部设有动力装置和传动系统。发动机是液压挖掘机的动力源，大多采用柴油要在方便的场地， 也可改用电动机。行走装置（也称下车）由导向轮、驱动轮、支重轮、托带轮、履带、组 合行走架、行走马达减速机和张紧缓冲装置等零部件组成。如图1-1所示。图1-1行走装置1、导向轮 2、组合行走架 3、张紧装置 4、中护轨板5、托带轮 6、履带

37、7、支重轮 8、驱动轮行走装置是挖掘机的支柱，承受挖掘机的全部质量和挖掘机载荷，提供挖掘机行走、转弯和爬坡的能力挖掘机工作时，行走装置起到支撑和稳定的作用。挖掘机分类一：常见的挖掘机按驱动方式有内燃机驱动挖掘机和电力驱动挖掘机两种。其中电动挖掘机主要应用在高原缺氧与地下矿井和其它一些易燃易爆的场所。挖掘机分类二：按照行走方式的不同，挖掘机可分为履带式挖掘机和轮式挖掘机。 挖掘机分类三：按照传动方式的不同，挖掘机可分为液压挖掘机和机械挖掘机。机械挖掘机主要用在一些大型矿山上。挖掘机分类四：按照用途来分，挖掘机又可以分为通用挖掘机，矿用挖掘机，船用挖掘机，特种挖掘机等不同的类别 WLY10液压挖掘

38、机的特点根据前面对国内外挖掘机市场及其其发展方向的分析，就可以准确的对WLY10挖掘机做准确的定位。以满足市场的需求。WLY10液压挖掘机选用进口挖掘机专用桥、分动箱。液压系统主泵、主阀、回转机构采用日本东芝进口件。可靠性高，操作舒适，维修方便，使用范围广。该机主要用于城市建设，农田水利建设，小城镇建设，道路施工，管道、管线、光缆铺设等中小型土石方工程。配多种属具，可实现多种功能，拓宽使用范围：该机采用了多项先进技术，整体技术水平国内领先。这种轮式挖掘机采用四轮驱动，环保标准达到非道路2级。产品采用先导操纵负载传感液压系统，动作协调有效，操作轻松简便，可有效降低驾驶员的劳动强度，提高生产效率。

39、另外，东方红WLYl0型轮式液压挖掘机还采用了两挡机械变速和变量泵、变量马达相结合的变速方式，能够满足挖掘机对低速大驱动力和高速行驶的要求。 挖掘机液压系统的维护1、合理选用液压油（1）液压油黏度确定液压油黏度的原则是，在考虑液压回路工作温度和效率的前提下，使（用于泵和马达等元件）液压油黏度处于最佳范围（16-36x10-6mm2/s)；与环境最低温度对应的短时间冷启动的黏度1000X10-6mm2/s；以及对应于短时间允许的最高泄漏油温90时的黏度10X10-6mm2/s。（2）黏度指数（VI）该指标较直接地反映了油品黏度随温度变化而改变的性质，（即油的黏温特性），油的黏度指数较高，表示该种

40、油的黏度随温度变化而改变的程度较小；反之，较大。国外知名厂家（如美孚、壳牌等）的抗磨液压油的黏度指数均为VI110，国产高级抗磨液压油的黏度指数VI=95左右。而国外生产的的高黏度指数液压油（HV）和多级发动机机油的黏度指数均为VI140。这一点对于使用大型进口液压挖掘机而采用国产液压油（或将发动机机油作液压油用）的用户须特别注意。黏度指数降低将使油所适应的环境温度范围缩小，若非使用不可时，应向油品厂家查询相关资料，须对油的使用范围做适当调整，必要时还应改变设备的相关设定值（如极限温度等）。（3）其他综合性能因现代大型液压挖掘机液压系统的工作压力较高（32MPa），允许液压油的最高工作油温也较

41、高（90左右），所以为了保证在正常的换油周期内液压系统能正常工作，就要求为系统所选油的润滑性、氧化安定性、抗磨性、防锈防腐性、抗乳化性、抗泡性、抗剪切安定性以及极压负荷性等方面具有良好的品质。2、良好的液压油散热系统对于大型液压挖掘机液压油散热系统（更确切地说应为液压油温控制系统）的改善，虽然各厂家采用的具体方式有所不同，但基本思路却是一样的，既能使液压油温度在连续作业中平衡在较为理想的范围内，又能使液压系统在冷态下投入工作时能迅速升温（达到油正常工作温度范围）。 在使用了合格的液压油的前提下，当出现液压油过热时，对液压油散热温控系统的检查步骤如下：（1）液压油散热器是否有污物堵塞，导致散热效

42、率下降，必要时清洗散热器。（2）在极端条件下检测风扇转速的系统实际工作压力，以确定该回路的液压件是否有故障、油温传感器或控制电路的工作是否正常。此时风扇转速和系统工作压力均应为最大值；否则，应对系统相应参数进行调整或更换受损元件。3、系统中相关液压参数的检查目前大型液压挖掘机工作泵的控制方式主要有两种：带压力断流功能（即CUT-OFF功能）的极限载荷调节（GLR）和负荷感应调节（LS）方式。而CUT-OFF功能的作用是，当系统工作压力达到调定值时，变量泵的斜盘偏角减小，使泵只能保持在维持该压力所需的“残余”流量状态，以避免溢流阀溢流产生过热。为实现此目的，系统参数匹配至按技术要求使CUT-OF

43、F阀的调定值低于回路中初级压力阀的调定值；否则，初级压力阀打开将会导致溢流过热。同时，检查次级阀工作是否正常，此项工作一定要严格按照技术要求进行，必要时应对系统相关参数进行恢复性调整。4、排除非正常内泄主要指，因系统液压油受污染造成方向阀、压力阀卡咬所引起的非正常内泄。检查的方法：测压力、查功能，或听是否有异常噪声（阀口关闭不严造成的“节流冲刷声”）或触摸检查温度是否局部过高。 5、防止元件容积效率下降对非正常磨损和正常磨损，都应引起重视。前者可能在很短的时间内发生，可通过检查油的品质并结合系统的功能好坏（如执行元件动作是否正常，速度是否下降等）进行判断；后者则应遵循一定的规律，应综合考察，及

44、时采取措施。 第2章 挖掘机结构及工作原理 设计思想 任何一个工程机械的设计都必须以市场位为导向，这样设计出来的产品才可能为企业创造出预期的可观效益。而我国的挖掘机市场是巨大的。近十年来几乎平均每年以30%速度递增，从1995年2503台到2004年48921台，净增倍。2004年全国进口液压挖掘机18670台、出口液压挖掘机2749台，2005年国产挖掘机28812台，同比增长4.3%，进口挖掘机18017台，同比减少3.5%，出口挖掘机3839台，同比增长36.43%（其中6吨及以下小挖出口1345台，同比增长%）。中国成为名副其实的世界最大的市场之一。虽然市场巨大，但控制权掌握在在外国的

45、手上，欧、美、日、韩为代表的外资企业的几大品牌，其产量约占78%的市场份额，处于较高的质量水平。但是其价格相对国内产品来讲来说比较高，鉴于上述情况，本文的任务就是设计出先进的液压系统，以突破外国产品独霸天下的局面。 WLY10液压挖掘机液压系统的设计要求一.整机结构布置与液压管路布置应合理可行，外形美观，操作方便舒适，设计时应考虑制造工艺，拆装维修等；二. 底盘部分按标准轮挖底盘设计，带推土铲或支腿，车架采用整体箱型变截面设计，结构简单，安全可靠。行走、制动、变速、换挡全部采用液压控制。轮胎选用工程机械轮胎。三.液压系统的主泵、主阀、回转减速机选用外国产品，以保证产品质量。行走驱动采用变量马达

46、，可根据行驶阻力大小自动改变排量，使挖掘机自动改变速度；四.挖掘机制动系统采用全动力液压制动系统，并且使之具有一定的先进性，工作可靠。五.伺服系统采用先导阀控制，操纵轻便，控制准确；六. 工作装置动臂采用双油缸支撑，动臂油缸小腔缓冲，斗杆油缸双腔缓冲； 挖掘机液压系统简介液压挖掘机的液压系统都是由一些基本回路和辅助回路组成，它们包括限压回路、卸荷回路、缓冲回路、节流调速和节流限速回路、行走限速回路、支腿顺序回路、支腿锁止回路和先导阀操纵回路等，由它们构成具有各种功能的液压系统。液压挖掘机液压系统大致上有定量系统、变量系统和定量、变量复合系统等三种类型。定量系统：在液压挖掘机采用的定量系统中，其

47、流量不变，即流量不随外载荷而变化，通常依靠节流来调节速度。根据定量系统中油泵和回路的数量及组合形式，分为单泵单回路定量系统、双泵单回路定量系统、双泵双回路定量系统及多泵多回路定量系统等。变量系统：在液压挖掘机采用的变量系统中，是通过容积变量来实现无级调速的，其调速方式有三种：变量泵定量马达调速、定量泵变量马达调速和变量泵变量马达调速。单斗液压挖掘机的变量系统多采用双泵双回路。根据两个回路的变量有无关连，分为功率变量系统和全功率变量系统两种。其中的分功率变量系统的每个油泵各有一个功率调节机构，油泵的流量变化只受自身所在回路压力变化的影响，与另一回路的压力变化无关，即两个回路的油泵各自独立地进行恒

48、功率调节变量，两个油泵各自拥有一半发动机输出功率；全功率变量系统中的两个油泵由一个总功率调节机构进行平衡调节，使两个油泵的摆角始终相同。同步变量、流量相等。决定流量变化的是系统的总压力，两个油泵的功率在变量范围内是不相同的。其调节机构有机械联动式和液压联动式两种形式。 WLY10挖掘机液压系统的拟定WLY10的挖掘机液压系统采用双泵双回路总功率调节变量系统，并采用了负载传感控制系统，使用两挡机械变速和变量泵、变量马达相结合的变速方式进行变速，工作装置动臂采用双油缸支撑，动臂油缸小腔缓冲，斗杆油缸双腔缓冲。根据这些对液压系统的要求，现拟定其液压原理图如图2-1所示，其负载感应系统框图如图2-2所

49、示：图2-1 WLY10液压挖掘机液压原理图1-油箱 2-滤油器 3-旋转阀门 4-柱塞泵 5-多路阀 6-回转装置 7-斗杆油缸 8-动臂油箱 9-中央回转接头 10-行走马达 11-铲斗油缸 12-推土油缸 13-手柄式先导阀 14-手柄先导阀 15-脚踏式先导阀 16-手柄式先导阀 17-蓄能器 18-湿式电磁阀 19-单向阀 20-散热器 21-单向阀 22-板式滤油器 23-溢流阀24-主油路滤清器 25-左旋挂缸 26-右悬挂缸 双联泵采用斜轴式柱塞变量泵，通过感应器来控制两泵的输出功率，左泵输出的压力油通过多路阀，除了向回转装置、斗杆油缸、动臂油缸、铲斗油缸供油外，还向行走马达供

50、油。右油泵输出的压力油一路与蓄能器相连，作为应急能源，使发动机不工作或出现故障时仍能操纵工作机构，另一路的压力油通过先导阀进入换向阀的远程操控口，来控制换向阀的换位；在每个液压缸和相应的换向阀之间都装有安全阀和单向阀，以避免换向运动部件停动时产生的剧烈冲击。手动减压阀式先导阀的操纵油路，扳动手柄，压力油经手柄式先导阀进入多路阀的远控口，从而控制多路阀的移动，从而来控制油路的闭合。这种操纵系统操纵简单、动作准确。负载感应系统框图：图2-2 负载感应系统框图 两台主泵的变量控制部分由伺服阀、单泵超压截断阀CO、空载闭合阀NC(反向控制阀)、总功率变量控制阀TVC(扭变控制阀)等四部分。进入伺服阀的

51、信号压力p决定主阀的排量大小，当p等于先导阀控制压力时，此时信号压力最大，伺服阀位于右位（左位），此时主泵排量最大。当压力减小时主泵摆角减小，排量减小。截断阀CO、闭合阀NC、总功率控制阀TVC控制p的大小。当伺服阀位于中位时，主泵排出的油经喷嘴传感器使闭合阀NC换向，信号压力被切断，主泵的排量为零。 WLY10液压挖掘机的主要参数型号东方红WLY10型式轮式反铲液压挖掘机外形尺寸(长宽高) mm692024102965整机质量kg10000标准斗容m3发动机型号发动机额定功率kW74发动机额定转速 rpm2200液压系统负载传感变量系统液压系统压力MPa28液压系统闭锁压力MPa30液压系统

52、流量L/min120伺服系统压力MPa伺服系统流量L/min18转向/制动系统压力MPa6转向、制动系统流量L/min23行走速度km/h（低速）8行走速度km/h（高速）28平台回转速度r/min爬坡能力30最小地隙 mm轴距mm2480轮距mm1940最大挖掘力kN表2-1本文主要是根据这些参数设计WLY10的液压挖掘机的液压系统。第3章 挖掘机液压系统的基本回路分析 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

53、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，因此溢流阀是常开的。液压挖掘机执行元件的进油和回油路上常成对地并联有限压阀，限制液压缸和液压马达在闭锁状态下的最大闭锁压力，超过此压力时限压阀打开、卸载保护了液压元件和管路免受损坏，这种限压阀（图3-1）实际上起了卸荷阀的作用。在动臂液压缸的进出油路上各装有限压阀，当闭锁压力大于限压阀调整时，限压阀打开，使油液流回油箱。限压阀的调定压力与液压系统的压力无关，且调定压力愈高，闭锁压力愈大，对挖掘机作业愈有利，但过高的调定压力会影响液压元件的强度和液压管路的安全。通常高压系统限压阀的压力阀的压力调定不超过系统压力的2

54、5%，中高压系统可以调至25%以上。 图3-1 限压回路1-换向阀 2-限压阀 3-油缸3.2 缓冲回路液压挖掘机满斗回转时由于上车转动惯量很大，在启动、制动和突然换向时会引起很大的液压冲击，尤其是回转过程中遇到障碍突然停车。液压冲击会使整个液压系统和元件产生震动和噪音，甚至破坏。挖掘机回转机构的缓冲回路就是利用缓冲阀等使液压马达高压腔的油液超过一定压力时获得出路。图3-2为液压挖掘机中比较普遍采用的几种缓冲回路。1-换向阀 2.3-缓冲阀 .7-单向阀图3-2 缓冲回路图3-2（A）中回转马达两个油路上各装有动作灵敏的小型直动式缓冲（限压）阀2、3正常情况下两阀关闭。当回转马达突然停止转动或

55、反向转动时，高压油路2的压力油经缓冲阀3汇回油箱，低压油路1则由补油回路经单向阀4进行补油，从而消除了液压冲击。缓冲（限压）阀的调定压力取决于所需要的制动力矩，通常低于系统最高工作压力。该缓冲回路的特点是溢油和补油分别进行，保持了较低的液压油温度，工作可靠，但补油量较大。图32（B）是主、低压油路之间并联有缓冲阀，每一缓冲阀的高压油口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。图32（C）是回转马达油路之间并联有盛情成对单向阍4、5和6、7，回转马达制动或换向时高压腔的油经过单向阀

56、5、缓冲（限压）阀2流回油箱，低压腔从油箱经单向阀6获得补油。上述各回转回路中的缓冲（限压）阀实际上起了制动作用，换向阀1中位时回转马达两腔油路截断，只要油路压力低于限压阀的调定压力，回转马达即被制动，其最大制动力矩由限压阀决定。当回转操纵阀回中位产生液压制动作用时，挖掘机上部回转体的惯性动能将转换成液压位能，接着位能又转换为动能，使上部回转体产生反弹运动来回振动，使回转齿圈油马达小齿轮之间产生冲击、振动和噪声，同时铲斗来回晃动，致使铲斗中的土洒落，因此挖掘机的回转油路中一般装设防反弹阀。 节流回路节流调速是利用节流阀的可变通流截面改变流量而实现调速的目的，通常用于定量系统中改变执行元件的流量

57、。这种调速方式结构简单，能够获得稳定的低速，缺点是功率损失大，效率低，温升大，系统易发热，作业速度受负载变化的影响较大。根据节流阀的安装位置，节流调速有进油节流调速和回油节流调速两种。齿轮泵 2-溢流阀 3-节流阀 4-换向阀 5-油缸图3-3 缓冲回路图33（A）为进油节流调速，节流阀3安装在高压油路上，液压泵1与节流阀串联，节流阀之前装有溢流阀2，压力油经节流阀和换向阀4进入液压缸5的大腔使活塞右移。负载增大时液压缸大腔压力增大，节流阀前后的压力差减小，因此通过节流阀的流量减少，活塞移动速度降低，一部分油液通过液流代流回油箱。反之，随着负载减小，通过节流阀进入液压缸的流量增大，加快了活塞移

58、动速度，液流量相应地减少。这种节流方式由于节流后进入执行元件的油温较高，增大渗漏的可能性，加以回油无阴尼，速度平稳性较差，发热量大，效率较低。图33（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，而且回油有阴尼，锭。液压挖掘机的工作装置为了作业安全，常在液压缺的回油回路上安装单向节流阀，形成节流限速回路。如33（C）所示，为了防止动臂因自重降落班期主快而发生危险，其液压缺大腔的油路上安装由向阀和节流阀组成的单向节流阀。此外，斗杆液压缸、铲斗液压缸在相应油路上也装有单向节流阀。 行走限速回路挖掘机下坡行驶时因自重加速，

59、可能导致超速溜坡事故，且行走马达易发生吸空现象甚至损坏。因此应对行走马达限速和补油，使行走马达转速控制在允许范围内。行走限速回路是利用限速阀控制通道大小，以限制行走马达速度。比较简单的限速方法是使回油通过限速节流阀，挖掘机一旦行走超速，进油供应不及，压力降低，控制油压力也随之降低，限速节流阀的通道减小，回油节流，从而防止了挖掘机超速溜坡事故的发生。 合流回路 为了提高挖掘机生产效率、缩短作业循环时间，要求动臂提升、斗杆收放和铲斗转动有较快的作业速度，要求能双（多）泵合流供油，一般中小型挖掘机动臂液压缸和斗杆液压缸均能合流，大型挖掘机的铲斗液压缸也要求合流。目前采用的合流方式有阀外合流、阀内合流及采用合流阀供油几种合流方式。阀外合流的液压执行元件由两个阀杆供油，操纵联动打开两阀杆，压力油通过阀外管道连接合流供给液压作用元件，阀外合流操纵阀数量多，阀外管道和接头的数量也多，使用上不方便。阀内合流的油道在内部沟通，外面管路连接简单，但内部通道较复杂，阀杆直径的设计要综合平衡考虑各种分合流供油情况下通过的流量。合流阀合流是通过操纵合流阀实现油泵的合流，合流阀的结构简单，操纵也很方便。 闭锁回路 动臂操作阀在中位时油缸口闭锁，由于滑阀的密封性不好会发生泄露，动臂在重力作用下会产生下沉，特别是挖掘机在进行起重作业时要求停留在一定的位置上保持不下降，因此设置了动臂支持阀组。如图3-4所示