XNW51306挖掘机液压系统设计

XNW51306挖掘机液压系统设计挖掘机概述1.1挖掘机简介挖掘机是一种挖掘器械，它使用挖铲在装载面上方或下方挖掘材料，并且将其装载到运输车中或卸载到堆料场地。挖掘机开挖的主要材料是煤炭、泥土和石块等。挖掘机的发展速度在这几年间逐步加快，现已成为工程建设中最常用的施工机械之一。1.2发展状况1.2.1国内发展状况国产挖掘机研发制造开始得相对较晚。抚顺挖掘机厂自年生产首台斗容量为立方米挖掘机以来，历经了测绘模仿、自主研发、开发改进三个阶段。中华人民共和国成立初期，我国挖掘机生产的历史源于上世纪三四十年代对前苏联、、和挖掘机的模仿与改造，当时由于国民经济建设的需求，接着是长江挖掘机厂的型挖掘机和杭州重型机械厂的挖掘机。这些厂家为中国液压挖掘机行业的成长壮大迈出了不可取代的一步。改革开放以来，我们汲取了国外先进技术，工厂在年代将国内液压挖掘机产品的性能指标全面提升到国际水平，生产数量也一年接一年的增加。随着我国对液压挖掘机需求的不断增加和多样化，国有和中型企业产品结构的调整，带动了其他机械行业的一些制造商加入液压挖掘机行业。伴随着挖掘机制造行业竞争的越演愈烈，大型挖掘机制造企业之间的并购和资本运作次数愈来愈多。国内优秀的挖掘机制造企业越来越重视对行业市场的研究，尤其是对行业发展环境和买家的研究。所以大批国内优秀挖掘机品牌迅速发展起来，并逐渐成为中国乃至世界挖掘机制造业的领头羊！1.2.2国外发展状况从首台手动挖掘机被研制出以来到现在已有多年的历史。法国、德国、美国、俄罗斯和日本是单斗液压挖掘机（斗容量为立方米）的主要生产国。自世纪年代以来，它们一直在生产超大型挖掘机。如美国马里昂公司生产的立方米的剥离用挖掘机、斗容量为立方米的步行式拉铲挖掘机、公司生产的立方米的步行式拉铲挖掘机、立方米的剥铲挖掘机等，是目前所有国家中最大的挖掘机。随着全液压挖掘机的迅速发展，控制方法的不断改进和创新，挖掘机从简易的杠杆操控演变到液压操纵、气动操纵、液压伺服操纵和电气控制、无线电遥控和计算机集成程序控制。在高危区域或水下工作中采用无线电操控，结合计算机控制接收机和激光制导，实现挖掘机工作的全自动化。这一切都为全液压挖掘机创造了良好的基础。此外挖掘机驾驶员的工作环境更加安全，提升了驾驶员的工作条件。液压挖掘机的驾驶室装有坠物保护结构和倾翻保护结构，座椅可调，更加舒适，采用隔音装置降低工作环境中的噪声。快速扩大电控及自动化技术在挖掘机上的应用。世纪年代，为降低能源的损耗和对环境的保护，让挖掘机的操作简便和作业安全，减小挖掘机工作时产生的噪音，提升驾驶员工作环境，挖掘机上逐渐在采用电子和自动控制技术。先进的挖掘机上一般都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。1.3挖掘机的分类普通挖掘机由内燃机和电动挖掘机驱动。依据挖掘机吨位大小的不同，可以分为大型挖掘机（吨以上）、中型挖掘机（吨到吨）和小型挖掘机（吨到吨）。挖掘机有不同的移动方式，分为履带式与轮式。挖掘机有不同的传动方式，分为液压式传动与机械式传动。不同的挖掘机也有不同的用途，有通用型挖掘机，矿用型挖掘机，船用挖掘机，特种挖掘机等。挖掘机还有不同的铲斗，也可按照铲斗来划分各类挖掘机，比如正铲挖掘机、反铲挖掘机、拉铲挖掘机和抓铲挖掘机。1.3.1反铲挖掘机反铲式挖掘机挖掘时的特征是。可用于停机面以下的开挖。适用于一至三类土（一类土为松软土，二类土为普通土，三类土为坚土）的开挖。主要用于挖开挖掘机停机面以下的坑、管路和沟渠，埋深不大，土壤含水量大。开挖深度最大为，开挖深度再时经济合理。清理出的物料倒在工作坑或沟渠两端，可以由推土机清走，或者被自卸汽卡车运走。图1-1反铲挖掘机1.3.2正铲挖掘机正铲挖掘机挖掘时的特征是。正铲挖掘机铲斗力大，可以在停机面以上开挖，最好在高度大于的干燥基坑开挖，但是要设置上坡道和下坡道。正铲的铲斗比同当量的反铲挖掘机的铲斗大，可开挖含水量小于或者等于27%一至三类土（一类土为松软土，二类土为普通土，三类土为坚土），还可以和自卸卡车共同作业完成挖掘运输。图1-2正铲挖掘机1.3.3拉铲挖掘机拉铲挖掘机挖掘时的特征是。最好在停机面以下是一和二类土时工作。在作业时，应用惯性力将铲斗抛出，工作范围较远。但是没有反铲挖掘机灵活和精准。适用于大的深坑或在水下开挖。图1-3拉铲挖掘机1.3.4抓铲挖掘机抓铲挖掘机挖掘时的特征是。最好在停机面以下是一和二类土时工作，在一类土地区常用于开挖基坑、沉井等。特别适合挖又深又窄的坑，清理旧的沟渠以及挖取水中的淤泥等。有沟侧开挖和定位开挖这两种开挖形式。将抓斗做成栅条状，抓铲挖掘机还可用于装载矿石块、木材等。图1-4抓铲挖土机

1.4反铲液压挖掘机由于本次设计是围绕反铲挖掘机展开的，所以着重介绍反铲液压挖掘机。1.4.1反铲液压挖掘机的总体结构反铲液压挖掘机的总体结构有动力装置、工作装置、回转机构、操纵机构、传动系统、行走机构和辅助设备等，如图1-5所示。图1-5反铲液压挖掘机的总体结构1-铲斗；2-连杆；3-遥感；4-铲斗油缸；5-斗杆；6-斗杆油缸；7-动臂；8-中央回转接头；9-回转马达；10-电瓶；11-柴油箱；12-液压油箱；13-主阀；14-消声器；15-主泵；16-柴油机；17-配重；18-散热器；19-冷凝器；20-行走马达；21-履带主链节；22-旋转多路控制阀（可选件）；23-托链轮；24-履带导向装置；25-支重轮；26-空气滤清器；27-缓冲弹簧；28-引导轮；29-履带板；30-驾驶室；31-动臂油缸常用的液压挖掘机的动力装置、传动系统的主要部件、回转机构、辅助设备和驾驶室都安装在回转台上，通常称为上部转台。因此，反铲液压挖掘机可以概括为三部分：工作装置、上部转台和行走机构。工作装置工作装置——①动臂、②斗杆、③铲斗、④液压油缸、⑤连杆、⑥销轴、⑦管路上部转台上部转台——①发动机、②减震器主泵、③主阀、④驾驶室、⑤回转机构、⑥回转支承、⑦回转接头、⑧转台、⑨液压油箱、⑩燃油箱、eq\o\ac(○,11)控制油路、eq\o\ac(○,12)电器部件、eq\o\ac(○,13)配重行走机构行走机构——①履带架、②履带、③引导轮、④支重轮、⑤托轮、⑥终传动、⑦张紧装置图1-6反铲液压挖掘机总体结构挖掘机通过柴油机将柴油的化学能转化为机械能，通过液压柱塞泵将机械能转化为液压能，液压系统将液压能分配给各执行机构（液压缸、旋转电机+减速器、行走电机+减速器），然后各执行机构将液压能转化为机械能，实现工作装置的运动、回转平台的旋转运动和整个机器的行走运动。1.4.2反铲液压挖掘机动力传输路线1）行走动力传输路线：——————分配阀————————驱动轮————2）回转运动传输路线：——————分配阀————————3）动臂运动传输路线：——————分配阀————4）斗杆运动传输路线：——————分配阀————5）铲斗运动传输路线：——————分配阀————1.4.3反铲液压挖掘机的反铲结构反铲液压挖掘机最常用的结构形式是动臂、斗杆和铲斗等主要部件相互铰接。在液压缸的作用下，构件绕铰接点摆动，完成开挖、吊运和卸载。图1-9反铲工作装置1-斗杆油缸；2-动臂；3-液压管路；4-动臂油缸；5-铲斗；6-斗齿；7-侧齿；8-连杆；9-摇杆；10-铲斗油缸；11-斗杆1.4.4反铲液压挖掘机的回转机构回转机构使上部转台和工作装置回转，来完成挖掘和卸料。单斗液压挖掘机的回转装置必须可以在机架上把转台支撑起来，还要让回转轻便灵活，并且不能倾斜，所以单斗液压挖掘机都有安装回转支撑装置和回转传动装置，统称为回转装置。图1-14回转机构1-制动器；2-液压马达；3-行星齿轮减速器；4-回转齿圈；5-润滑油杯；6-中央回转接头1.4.5反铲液压挖掘机的行走机构行走机构支撑单斗液压挖掘机的整机质量并且还要保证整机可以自由行走，反铲液压挖掘机的行走机构大多采用履带式和轮胎式。1)履带式行走机构a组成履带式行走机构包括驱动轮、引导轮、支重轮、拖轮和履带，这就是人们常说的“四轮一带”，此外还包括缓冲弹簧、履带张紧装置和行走架（履带架、底架和横梁）等组成如图1-15所示。图1-151-托轮；2-链轮；3-终传动；4-支重轮；5-中央护板；6-前护板；7-张紧装置；8-引导轮；9-履带b工作原理挖掘机行走时，驱动轮在履带张紧的一侧和接地面产生拉力，来将支撑轮下面的履带拉出，但是同地面接触的履带和地面之间有足够的摩擦力来阻止支撑轮下面的履带被拉出，驱动轮被迫使履带滚动，引导轮用于引导履带正常绕卷并阻止履带发生偏移，使挖掘机能在支重轮的支撑下沿着履带轨道方向移动。液压驱动履带行走装置，每条履带各由一台液压泵通过对液压回路的控制来实现转向和原地旋转，使挖掘机可以尽可能在各种地面上的移动和转向。下图展示了液压挖掘机的转向情况。图（a）展示了两台行走马达反向旋转，挖掘机原地旋转。图（b）展示了液压泵仅向一侧行走马达供油，从而使挖掘机绕一侧履带转向。图（a）原地旋转图（b）绕一侧履带转向图1-162)轮胎式行走机构轮胎式液压挖掘机有多种类型，包括安装在标准车底盘上的也有安装在轮胎式拖拉机底盘上的。但是以上这两种挖掘机的斗容斗小，工作装置的旋转角度受限。如果要求斗容量更大，性能要求更高，则需要配备专用的轮胎底盘行走装置。专用的轮胎底盘行走装置根据挖掘机的工作条件和行驶需求等，研发制造了专用行走装置，可以使挖掘机的操作和驾驶操作在驾驶室内进行控制，所以能在特定的工况下更出色的完成指定的动作。根据回转中心位置的不同，专用轮胎底盘行走装置可以按照回转中心安置方位分为下面几类：a全轮驱动，没有支撑腿，旋转台安置在两轮的正中间，两轴各轮胎之间的距离相同。优点是支撑腿可以去掉，整机结构更加简单，狭小地点工作时更加方便，机动性好。缺点是工作时转向桥负载大，操作费力或者需要安装液压助力装置。所以小型挖掘机很适合这种结构。b全轮驱动，旋转台偏向固定轴一侧，降低了转向桥所承受的载荷，操作简便。在固定轴的一侧安装支撑腿，作业时的稳定性得到了提升。所以中小型挖掘机适合这种结构。c单桥驱动，旋转台偏离中心位置，驱动轮两轮之间的距离较远，但是转向轴短，两个轮之间的距离近，转向时绕垂直轴转动，在公路上行驶时可将铲斗放在前延伸车架上。优点是由于轮胎形成三支点布置，多以受力效果良好，转向时转弯半径小，工作时四个支腿支撑。缺点是行走时在松软地面会形成三道车辙，阻力较大，而且三支点底盘的稳定性较差，所以小型挖掘机很适合这种结构。d全轮驱动，拥有四个支腿，转台距离固定轴一边更近，前轴可以摆动。由于中心偏后，所以转向桥承受载荷较小，操作更加容易，并且大多配备大型轮胎和低压轮胎，所以对工作环境地面情况的没有太多要求。所以大型及中型挖掘机很适合这种结构。图1-17轮胎式行走机构1-车架；2-回转支撑；3-中央回转接头；4-支腿；5-后桥；6-传动轴；7-液压马达及变速箱；8-前桥

2原车分析与改造要求2.1原车结构与原理分析2.1.1原车基本结构组成原车XNW51360轮式挖掘机，基本结构包括上车部分和下车部分，如图2-1所示。上车部分位于回转平台之上，包括：铲斗、连杆、铲斗液压缸、斗杆、斗杆液压缸、动臂、动臂液压缸、回转平台、发动机、液压泵、液压阀、回转驱动装置、中央回转接头、液压油冷却器、发动机冷却器、蓄电池、驾驶室、操作台、仪表盘、操作控制手柄及开关、照明等装置。下车部分位于回转平台之下，包括：回转支撑、车架、支腿、支腿液压缸、前轮、前轴、转向机构、行走液压马达、减速机、传动轴、后桥、后轮、推土铲、推土铲液压缸等。图2-1XNW51360轮式挖掘机示意图1-铲斗；2-铲斗液压缸；3-斗杆；4-斗杆液压缸；5-动臂；6-动臂液压缸；7-驾驶室；8-回转平台；9-支腿；10-后轮；11-回转支撑；12-行走液压马达；13-前轮；14-推土铲；15-推土铲液压缸2.1.2原车行走部分液压传动原理XNW51360轮式挖掘机原车行走部分液压传动原理如图2-2所示。驱动轮传动路线：行走液压马达-减速机-传动轴总成-后桥总成（内含差速器）-左、右后车轮。转向机构传动路线：转向液压缸-转向拉杆总成—前轮。图2-2XNW51360轮式挖掘机原车行走部分液压传动原理2.2原车主要参数XNW51360轮式挖掘机主要参数配置如表2-1所示。表2-1XNW51360轮式挖掘机主要参数配规格主体尺寸铲斗容重(m)0.3m运输总长度(mm)8700动臂长度(mm)3100驾驶室全高(mm)1600斗杆长度(mm)2100轴距(mm)2300吨位(吨)8轮距(mm)1160铲斗反铲最小离地间隙(mm)310厂商国产后端回转半径(mm)2150动力传统动力上车宽度(mm)2000发动机作业范围发动机型号4105最大挖掘半径(mm)5800额定功率(kw/rpm)51.5kw/2400r/min最大挖掘深度(mm)3450液压系统最大挖掘高度(mm)6200主泵最大流里(L/min)150L/min最大卸载高度(mm)30002.3原车液压传动原理原车液压传动原理如图2-3所示。图2-3XNW51360轮式挖掘机原车液压传动原理图发动机输出轴通过分动箱分别驱动主泵1和主泵2。主泵1输出的压力油，经过5联多路换向阀，供给行走液压马达、回转液压马达、斗杆液压缸、左后支腿液压缸、右后支腿液压缸，其动作分别由相应的液控先导手柄控制。主泵2输出的压力油，经过4联多路换向阀，供给转向液压缸、动臂液压缸、铲斗液压缸、破碎锤，其动作分别由相应的液控先导手柄控制。发动机飞轮驱动先导泵，其输出的先导控制油，经过安全锁定阀（即二位四通手动换向阀），给液控先导手柄提供控制油液。当安全锁定阀（即二位四通手动换向阀）操纵杆完全松开时，该阀处于常态位置（右位），先导泵卸荷，液控先导手柄油路被切断，所有液控先导手柄无控制油供给，因此，所有液控先导手柄动作无效，挖掘机所有动作被禁止，以保证安全，避免产生误动作。当安全锁定阀（即二位四通手动换向阀）操纵杆拉起时，该阀处于工作位置（左位），液控先导手柄油路接通，先导泵给液控先导手柄供给控制油，挖掘机所有动作禁止被解除，因此，所有液控先导手柄动作有效，挖掘机可以进行正常作业。安全要求：长时间待机、不工作时以及司机要离开座椅时，必须要求其将安全锁定阀（即二位四通手动换向阀）操纵杆完全松开，禁止挖掘机所有动作，保证安全，否则，一旦触碰到任一液控先导手柄，将会产生误动作，引发生产事故。2.4改造背景、任务与原则2.4.1改造背景原车—轮式挖掘机，是鸡西市金荣矿山设备厂现役的一台挖掘机（二手车），由于原车行走部是轮式行走机构，适用于道路比较平整、工作场地环境良好的场所，不能够适用于道路和工作场地高低起伏大、松散、湿滑、泥泞等恶劣环境，因此根据工作需要，要求将该挖掘机的行走部改造为履带式行走机构，其他部分做相应的改造。2.4.2改造任务将XNW51360轮式挖掘机的行走部改造为履带式行走机构。2.4.3改造原则1）行走部改造为履带式行走机构，推土铲取消，其他功能保留原车功能（动作）。2）除行走速度外，其他性能保持原车不变。3)经济实惠，尽量使用原车零部件，少花钱，多办事，办实事。3履带行走机构选型设计3.1履带行走机构基本结构组成履带行走机构总成包括车架、四轮一带、履带架、张紧装置等如图3-1所示。图3-1履带行走机构总成履带行走机构基本组成分解如图3-2至图3-4所示。1）四轮一带四轮一带包括：驱动轮、导向轮、支重轮和拖轮，如图3-2所示。2）履带架如图3-3所示。3）张紧装置如图3-4所示。张紧装置由弹簧套筒、弹簧、弹簧座、油脂缸、导向轮滑架组成。张紧油脂缸的缸底顶在右侧弹簧座上压缩张紧弹簧，弹簧安装在固定于履带架上的弹簧套筒中，张紧油脂缸的活塞杆与导向轮滑架连接。利用手动式、脚踏式或电动注油枪往张紧油脂缸中注入黄甘油，使活塞杆顶出，由于缸底压在左侧的弹簧座上，压缩弹簧，使其产生弹力（预紧力），而活塞杆与导向轮滑架连接，向右顶压导向轮，从而使履带张紧。图3-2四轮一带图3-3履带架图3-4张紧装置1-张紧弹簧；2-弹簧套筒；3-张紧油脂缸；4-导向轮滑架3.2履带行走机构主要机械结构件的选型3.2.1履带根据车重来选择履带参数，原轮式挖掘机车重：6800Kg，考虑到改造成履带行走机构后重量有所增加，因此车重按G=8000Kg进行设计计算。1）履带节距t根据经验公式：得：式中：G——车重，G=7500Kg选标准值（同时考虑到现有备件）：履带节距t=135mm。2）履带接地长度L根据经验公式：得：式中：G——车重，G=8t根据计算值并考虑到履带架（现有备件）结构尺寸，取接地长度：L=2565mm。3）2条履带中心距B根据经验公式：得：根据计算值并考虑到原车宽度，取2条履带中心距B=1795mm。4）履带板宽度b根据经验公式：得：取标准值，履带板宽度b=400mm。5)平均接地比压p平均接地比压为0.038MPa<0.14MPa（行业标准MT238-91），所以，在潮湿等易陷地面的通过性好。3.3履带行走机构驱动装置的选型设计3.3.1工况分析挖掘机在爬坡时，牵引力最大，因此按上坡行走工况进行设计计算。履带式挖掘机的爬坡能力不小于50º。3.3.2参数计算1)牵引力计算由于爬坡时，钻机需要的牵引力的最大，因此，设计时按上坡工况（爬50°坡）进行计算。a上坡时牵引力F如图3-5所示，钻机上坡所需要的牵引力F图3-5钻机上坡重力分解图式中：G——整机重力：80KNF——履带与地面之间的滚动摩擦系数：0.10b上坡时最大粘着力F′式中：G——整机重力：80KN——履带与地面之间的粘着系数：0.6，见表3-1所示。表3-1履带与不同地面之间的粘着系数路面土质附着系数φ路面土质附着系数φ混凝土0.45松散砾石0.50干粘土0.90压实雪地0.25湿粘土0.70冰0.12压实粘土0.70坚实土路0.90干沙土0.30松散土路0.60湿沙土0.50煤场0.60岩石坑0.55由于履带与地面之间的最大粘着力为30.85KN小于行走需要的牵引力66.42KN，行走时会出现打滑现象，因此必须采用带履齿的履带，以增加履带的抓地能力，防止打滑。2）计算履带驱动轮转矩式中：F——钻机上坡所需要的牵引力,由1）中知F=66.42KND——驱动轮分度圆直径：458mm3）计算一台减速机需要输出的扭矩式中：F——钻机上坡所需要的牵引力,由1）中知F=66.42KND——驱动轮分度圆直径：458mm4）计算需要单台液压马达输出的扭矩T式中：——单台减速机输出扭矩，由3）中知=7.6KN﹒mi——减速机传动比:195）行走马达所需要的排量V根据公式:得:式中：△P——液压马达进出口压力差，系统设定压力20MPa，考虑背压1MPa，则△P=20-1（MPa）T——单台液压马达输出的扭矩T，由4）中知T=400Nm——液压马达机械效率:0.956）液压马达排量选择行走驱动装置的总排量式中：V——液压马达排量：139.17ml/ri——减速机传动比：193.3.3履带行走机构驱动装置的选型根据3.3.2中的计算结果，选取行走机构驱动装置型号为：IKY2.53B-2900如图3-6所示。图3-6IKY2.53B-2900型行走驱动装置参数：减速机传动比：i=19总排量：2900ml/r液压马达排量：152ml/r最高工作压力：31.5MPa减速机最大输出扭矩：14000N﹒m3.3.4履带行走驱动装置验算行走机构驱动装置型号为：IKY2.53B-29001）实际最大输出扭矩T验算根据公式:得:式中：△P——液压马达进出口压力差，系统设定压力20MPa，考虑背压1MPa，则△P=20-1（MPa）V——IKY2.53B-2900型行走驱动装置的总排量：2900ml/r——液压马达机械效率:0.95实际最大输出扭矩8335N﹒m>7.6KN﹒m（3.3.2中），因此扭矩满足要求。2）行走速度计算a行走马达输入流量q计算行走时，两台液压泵分别为两台行走液压马达供油，因此单台马达的输入流量就等于单台液压泵的输出流量。流量q：式中：——液压泵的转速（即发动机的输出转速，工作时取：1400-2100r/min）V——液压泵的排量，原车为：40ml/r——液压泵的容积效率：0.8b行走驱动装置输出转速n根据公式：得：c行走速度V根据公式：得：式中：D——驱动轮分度圆直径：458mm挖掘机的行走速度，由液控先导手柄来控制，速度范围：0-1.9Km/h。结论：行走驱动装置IKY2.53B-2900满足要求。4液压系统设计根据改造任务和改造原则，液压系统只需要进行行走部分的重新设计，按照前面的计算选型结果，改造完成之后的液压系统原理如图4-1所示。图4-1改造后的液压系统原理图4.1液压系统传动原理发动机输出轴通过分动箱分别驱动主泵1和主泵2。主泵1输出的压力油，经过5联多路换向阀，供给右行走液压马达、回转液压马达、斗杆液压缸、左后支腿液压缸、右后支腿液压缸，其动作分别由相应的液控先导手柄控制。主泵2输出的压力油，经过4联多路换向阀，供给左行走液压马达、动臂液压缸、铲斗液压缸、破碎锤，其动作分别由相应的液控先导手柄控制。发动机飞轮驱动先导泵，其输出的先导控制油，经过安全锁定阀（即二位四通手动换向阀），给液控先导手柄提供控制油液。当安全锁定阀（即二位四通手动换向阀）操纵杆完全松开时，该阀处于常态位置（右位），先导泵卸荷，液控先导手柄油路被切断，所有液控先导手柄无控制油供给，因此，所有液控先导手柄动作无效，挖掘机所有动作被禁止，以保证安全，避免产生误动作。当安全锁定阀（即二位四通手动换向阀）操纵杆拉起时，该阀处于工作位置（左位），液控先导手柄油路接通，先导泵给液控先导手柄供给控制油，挖掘机所有动作禁止被解除，因此，所有液控先导手柄动作有效，挖掘机可以进行正常作业。4.2液压系统控制原理如图4-1所示，改造后的液压传动系统可分为以下2个子系统：4.2.1主系统（主回路）主系统（主回路）由主泵、5联多路换向阀、4联多路换向阀和各个执行元件（包括左右行走液压马达、两个支腿液压缸、2个钻架升降液压缸、2个动臂油缸、铲斗液压缸、斗杆液压缸和回转液压马达）组成。分别操纵相应的液控先导手柄，通过控制5联多路换向阀和4联多路换向阀中相对应的阀片，就可以实现相应执行元件的动作。4.2.2先导系统（先导回路）先导系统（先导回路）由先导泵（排量18ml/r）、1个单联液控比例先导手柄、2个双联（单轴）液控比例先导手柄（2个手柄）、2个十字（双轴）液控比例先导手柄（1个手柄）组成。操纵相应的液控先导手柄，分别通过控制5联多路换向阀和4联多路换向阀中相对应的阀片，就可以控制相对应的执行元件动作。4.3主要液压元件简介4.3.1液压泵液压泵是液压系统的动力元件即能源装置，它能够把电动机或发动机的机械能转换成液体的压力能，向液压系统提供压力油液。1）液压泵分类a液压泵按其排量是否可调分为：定量泵和变量泵，其职能符号如图4-2所示。b液压泵按结构形式分为：齿轮泵、叶片泵和柱塞泵如图4-3、图4-4、图2-5、图2-6所示。图4-2液压泵的职能符号（从左到右依次为单向定量泵、单向变量泵、双向定量泵、双向变量泵）图4-3齿轮泵图4-4叶片泵图4-5柱塞泵2）三种液压泵的特点与用途：齿轮泵结构简单，可靠性高，但压力低，容积效率低，主要用作辅助泵或润滑泵。叶片泵容积效率和压力都比较高，流量比较稳定，一般用于机床中压系统。柱塞泵结构复杂，容积效率和压力都高，主要用于大功率高压系统。3）液压泵的基本工作原理1-曲柄；2-连杆；3-缸体；4-活塞；5-吸油阀；6-排油阀图4-6液压泵的基本工作原理如图4-6所示,曲柄1在电动机的带动下转动，通过连杆2传动活塞4在缸体3中做左右往复运动。当活塞4向右运动时，液压缸缸内体积A增大，压强P变小，油箱中的液压油在外部压强的作用下，顶开吸油阀5，进入A腔，实现吸油过程。当活塞4向左运动时，液压缸缸内体积A减小，压强P增大，顶开排油阀6，将压力油排出，实现排油过程。曲柄1连续转动，吸、排油过程循环进行，压力油就不断供入系统。4）液压泵的基本工作条件液压泵，无论是齿轮泵、叶片泵还是柱塞泵，都必须满足以下三个基本工作条件：a在结构上具有一个或多个密封且大小可以周期性变化的工作容积；当工作容积增大时，完成吸油过程；当工作容积减小时，完成排油过程。b具有相应的辅助系统，将吸、排油过程分别进行，使吸、排油过程交替进行；c油箱必须通大气，使液面的压力必须恒等于大气压力，否则必须采用充压油箱，防止吸空。4.3.2执行元件液压系统中的执行元件包括：液压马达和液压缸。执行元件功用：液压马达和液压缸是将液压系统中的压力能转换成机械能的能量转换装置，都是执行元件。1）液压缸a单杆活塞式液压缸单作用液压缸—如图4-7所示，活塞杆推出靠压力油，缩回靠弹簧力。图4-7单作用液压缸推力F：速度v：b双作用单杆活塞式液压缸如图4-8所示，活塞杆推出和缩回都靠压力油作用。图4-8双作用单杆活塞式液压缸推力F：速度v：拉力：速度：2）液压马达液压马达将液压系统中的压力能转换成回转运动的机械能，输出一定的转矩和转速。液压马达按速度分类为高速（小扭矩）液压马达，n<500rpm和低速（大扭矩）液压马达，n>500rpm。液压马达的职能符号如图所示。图4-9液压马达的职能符号从左到右依次为单向定量马达、单向变量马达、双向定量马达和双向变量马达按结构形式分：液压马达也可分为齿轮式、叶片式和柱塞式液压马达三大类如图4-10、图4-11、图4-12所示。a齿轮式液压马达工作原理如图4-10所示，利用压力油作用在轮齿上而产生转矩。图4-10齿轮式液压马达及其工作原理图b叶片式液压马达工作原理如图2-16所示，利用压力油作用在叶片上而产生转矩。图4-11叶片式液压马达及其工作原理图c柱塞式液压马达工作原理如图2-17所示，利用压力油作用在柱塞上而对输出轴产生转矩。图4-12柱塞式液压马达及其工作原理图1-斜盘；2-缸体；3-柱塞；4-配油盘；5-马达轴；6-进油盘窗口；7-回油盘窗口d液压马达的主要参数转速n转/分（r/min或rpm）式中：q——马达入口流量，L/minV——液压马达排量，mL/r（cm3/r）——液压马达容积效率输出扭矩T牛﹒米（N﹒m）式中：△P——马达入口压力与出口压力差，MPaV——液压马达排量，mL/r（cm3/r）——液压马达机械效率4.3.3液压控制阀能够改变液压缸、液压马达等元件的启停、运动方向、力或力矩、工作速度的控制元件叫作液压控制阀，它是系统中十分重要的组件，它是通过调节压系统中液体的流动方向、压力和流量来实现控制的。液压系统的工作压力通过该元件来改变，以防止载荷过大，使系统正常运转。液压阀基本工作原理：都是利用阀芯在阀体内作相对运动来控制阀口的通、断及阀口的大小，实现压力、流量和方向的控制。液压阀按用途分类为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀；按控制方式分类为手动、液动、电磁阀、伺服控制阀和比例阀等；按结构形式分类为滑阀、转阀、锥阀和球阀等。1）方向控制阀控制液压系统中液体流向是方向控制阀的主要任务，实现接通、断开与改变方向来调节执行元件的启止和换向。方向控制阀的工作原理是控制阀芯和不同管路连接来改变管路中液体的流动方向，用来不同工况的要求。如图4-13至图4-17所示。图4-13单向阀图4-14液控单向阀（液压锁）图4-14双向液控单向阀（简称液压锁）图4-15三位四通手动换向阀图4-16三位四通电磁换向阀图4-17三位四通液动换向阀2）压力控制阀用途：压力控制阀通过控制液压系统油液压力来实现控