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1、 WLY10挖掘機液壓系統(tǒng)設計 摘 要 本次畢業(yè)設計課題是WLY10挖掘機液壓系統(tǒng)設計。WLY10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)動機安裝等。本人的設計主要致力于分析和設計WLY10挖掘機的液統(tǒng)。 本課題選擇了國內(nèi)的質(zhì)量和技術(shù)性能都接近設計要求的WLY10型，并在此基礎(chǔ)上研究了國內(nèi)和國外的其它先進機型，設計出我們挖掘機的液壓系統(tǒng)方案圖，總體裝配圖以及相應的部件圖和零件圖。 關(guān)鍵詞: 液壓挖掘機，液壓系統(tǒng) THE DESIGN OF WLY10 HYDRAULIC EXCAVATOR’S HYDRAULIC S

2、YSTEM ABSTRACT The name of this graduated task is “The design of WLY10 raulic excavator’s 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

3、enqine and so on.My task is to analyze and 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 hydra

4、ulic system of our excavator,collectivity assemblage drawing and interrelated parts drawing, accessory drawing. Key words: Hydraulic excavator，Hydraulic system 目　錄 前　言 1 第1章 挖掘機簡介 2 1.1 挖掘機簡史 2 1.2 國內(nèi)挖掘機目前發(fā)展水平及狀況 2 國外挖掘機目前水平及發(fā)展動向 5 挖掘機的構(gòu)成及分類 7 WLY10液壓挖掘機的特點 8 挖掘機液壓系統(tǒng)的維護 9 第2章

5、 挖掘機結(jié)構(gòu)及工作原理 12 設計思想 12 WLY10液壓挖掘機液壓系統(tǒng)的設計要求 12 挖掘機液壓系統(tǒng)簡介 13 WLY10挖掘機液壓系統(tǒng)的擬定 13 2.5 WLY10液壓挖掘機的主要參數(shù) 16 第3章 挖掘機液壓系統(tǒng)的基本回路分析 17 限壓回路 17 3.2 緩沖回路 18 節(jié)流回路 19 行走限速回路 20 合流回路 20 閉鎖回路 21 再生回路 21 第4章 液壓系統(tǒng)設計 23 挖掘機的功用和對液壓系統(tǒng)的要求 23 液壓元件的選用 24 泵、馬達的選用 24 液壓閥的選用 24 4. 液壓缸的選用 24 第5

6、章 液壓系統(tǒng)的計算 25 液壓缸的計算 25 液壓缸的基本參數(shù) 25 液壓缸工作能力的計算 25 液壓缸的運動計算 26 強度及穩(wěn)定性校核 26 主泵的選用及其計算 31 主泵類型的選擇 31 確定泵的額定壓力和流量 31 5.2.3 確定驅(qū)動功率 32 5.3 回轉(zhuǎn)機構(gòu)的計算 32 5.3.1 回轉(zhuǎn)馬達的選擇 33 5.3.2 回轉(zhuǎn)軸承的選擇 33 5.3.3 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的最大壓力 33 5.3.4 參數(shù)計算 33 第6章 油箱的設計及計算 35 6.1 油箱的設計 35 6.2 油箱容量的計算 36 6.3 系統(tǒng)發(fā)熱量的計算 36 6.4

7、 散熱量的計算 38 第7章 管道的設計與計算 40 7.1 管道的設計 40 7.1.1 管路設計的要求 40 7.1.2 油管的選擇 40 7.2 管道的計算 41 7.2.1 吸油管尺寸的計算 42 7.2.2 回油管尺寸的計算 42 結(jié)　論 44 謝 辭 45 參考文獻 46 外文資料翻譯 47 前　言 由于2004年我國經(jīng)濟實行宏觀調(diào)控后，國內(nèi)固定資產(chǎn)投資比例減小，嚴重影響了挖掘機的銷售市場。 2003年13家企業(yè)共銷售挖掘機30139臺，其中15噸以下挖掘機銷售了2957臺，占銷售總量的9.8%；2004年13家企業(yè)共銷售挖掘機27641臺

8、，下降了9%。其中15噸以下挖掘機銷售了4631臺，占銷售總量的16.75%。增量為6.77%。2004年15噸以下的挖掘機比2003年增長56.58%。這說明宏觀調(diào)控對15噸以下小挖不但沒有影響，反而銷量增加，預計以后每年需要5000～7000臺的量。市場發(fā)展很快。目前生產(chǎn)小挖的企業(yè)有玉柴、山河、柳工、現(xiàn)代京城、大宇、日立等企業(yè)。國內(nèi)應快速開發(fā)15噸以下挖掘機，以適應市場的需要。 2003以來國家對農(nóng)業(yè)的投資力度正在加大，另外我國西部開發(fā)建設，南水北調(diào)工程的啟動，將需要大量的工程機械產(chǎn)品，尤其是對中小型號的液壓挖掘機的需求量必將持續(xù)增長。 經(jīng)過調(diào)研，6－10噸級液壓挖掘機在農(nóng)業(yè)、農(nóng)村、農(nóng)

9、民以及城鄉(xiāng)個體、私營、集體企業(yè)中具有較好市場。 本產(chǎn)品主要用于民用建設、市政工程、農(nóng)田水利、修筑道路、房產(chǎn)開發(fā)等土石方施工等。 第1章 挖掘機簡介 1.1 挖掘機簡史 第一臺手動挖掘機問世至今已有130多年的歷史，期間經(jīng)歷了由蒸汽驅(qū)動斗回轉(zhuǎn)挖掘機到電力驅(qū)動和內(nèi)燃機驅(qū)動回轉(zhuǎn)挖掘機、應用機電液一體化技術(shù)的全自動液壓挖掘機的逐步發(fā)展過程。 由于液壓技術(shù)的應用，20世紀40年代有了在拖拉機上配裝液壓反鏟的懸掛式挖掘機，20世紀50年代初期和中期相繼研制出拖式全回轉(zhuǎn)液壓挖掘機和履帶式全液壓挖掘機。初期試制的液壓挖掘機是采用飛機和機床的液壓技術(shù)，缺少適用于挖掘機各種工況的液壓元件，

10、制造質(zhì)量不夠穩(wěn)定，配套件也不齊全。從20世紀60年代起，液壓挖掘機進入推廣和蓬勃發(fā)展階段，各國挖掘機制造廠和品種增加很快，產(chǎn)量猛增。1968-1970年間，液壓挖掘機產(chǎn)量已占挖掘機總產(chǎn)量的83%，目前已接近100%。 1.2 國內(nèi)挖掘機目前發(fā)展水平及狀況 2000年來，隨著國家新一輪經(jīng)濟發(fā)展進入一個更深層次的階段，包括基礎(chǔ)設施建設、新的城鎮(zhèn)化建設等，刺激挖掘機行業(yè)進一步的發(fā)展。所以在2000年以后形成了一個高潮期。據(jù)統(tǒng)計，2000年國內(nèi)挖掘機企業(yè)產(chǎn)量為8111臺、銷售量為7926臺，與1999年相比，產(chǎn)銷量均增長30%以上。2000年全國液壓挖掘機產(chǎn)銷量近8000臺。 200

11、2年是我國工程機械行業(yè)歷史上增長速度最快、經(jīng)濟形勢最好的一年，堪稱“井噴之年”。挖掘機全年銷量萬臺，同比增長58%，挖掘機成了整個工程機械行業(yè)中產(chǎn)、銷量增長最快的機種之一。 2003年國產(chǎn)挖掘機的價格優(yōu)勢仍然是十分明顯的。以13至14噸級的輪式挖掘機為例，雖然其關(guān)鍵零部件系國外配置，但價格與國外同等機型相比仍相差25萬至30萬元。小功率、多功能的挖掘機尤其受到青睞。通過快速換裝不同的工作裝置以完成挖、裝、填、夯、抓、刨、吊鉆、剪等多種作業(yè)，挖掘裝載機出現(xiàn)了需求不斷上升的勢頭。除了JCB、凱斯等品牌外，德工的WZ25-20型也出現(xiàn)了較好的銷售趨勢。輪胎挖掘機的需求一直在穩(wěn)步增長

12、，如常州現(xiàn)代的輪式挖掘機從至0.92立方米都可生產(chǎn)，詹工可生產(chǎn)14至30噸級的輪式挖掘機，其中20噸級的輪式挖掘機的行駛速度可高達54公里/小時。目前我國輪式挖掘機的生產(chǎn)企業(yè)大約為10家。 2003年的大型挖掘機在我國一直處于薄弱地位，主要依賴進口。長挖的CE600-5型斗容達4立方米，常州現(xiàn)代的R450LC-5型挖掘機屬于噸級，而德國的利勃海爾生產(chǎn)的600噸級的挖掘機最大斗容可達34立方米。 2003年小型挖掘機的需求繼續(xù)旺盛。2003年產(chǎn)銷3000多臺，而需求量在5000臺/年左右。久負盛名的久保田已落戶上海，久保田生產(chǎn)從至5噸的33個產(chǎn)品系列，年產(chǎn)量在萬臺左右，久保田先推出無尾超

13、小回轉(zhuǎn)機型的主導機型，以后陸續(xù)有其他型號上市，意欲占領(lǐng)中國20%的小型挖掘機市場，其產(chǎn)品的數(shù)字化液晶顯示、自動怠速功能博得了用戶的贊譽。凱斯的小型挖掘機同樣采用無尾回轉(zhuǎn)及動臂可回轉(zhuǎn)技術(shù)，采用橡膠履帶用于液壓錘、液壓剪的雙回路輔助輸出液壓回路，同樣受到使用單位的歡迎。 由于2003年以來我國固定資產(chǎn)投資規(guī)模增長過快，中央政府在2004年4月出臺了一系列宏觀調(diào)控政策，抑制投資過熱的行業(yè)。目前，宏觀調(diào)控已初見成效，經(jīng)濟開始向“軟著陸”發(fā)展。2004年下半年開始，固定資產(chǎn)投資增速出現(xiàn)較快的下降，挖掘機械行業(yè)增速隨之下降，并且下降幅度將高于固定資產(chǎn)投資的下滑速度。這必將對挖掘機行業(yè)帶來沖擊! 1

14、999年-2004年履帶式挖掘機進出口量：中國挖掘機近三年增長極為迅速，雖然國內(nèi)產(chǎn)銷量已成為國際上的挖掘機大國，但歷年仍有大量挖掘機產(chǎn)品進口，進出口逆差仍較大。 2004年國內(nèi)已形成的局面: 隨著我國挖掘機行業(yè)持續(xù)高速發(fā)展，尚未引進外資的企業(yè)紛紛加快技術(shù)改造，引進技術(shù)合作、資產(chǎn)重組、強強聯(lián)合優(yōu)勢互補，創(chuàng)中國人自己發(fā)展之路。如柳工、玉柴、南特、卓爾、軍聯(lián)、山河智能、山東常林、徐工、臨工、黃工等相繼完成技改，成效顯著，爭創(chuàng)年千臺目標企業(yè)。同時，一些大型國企改制后也煥發(fā)出極強生命力。如長挖改制后的四川邦立重機揚長避短搞發(fā)展，2004年目標大挖260臺，銷售收入3億元。2004年上半年研制出中國最大

15、的液壓挖掘機——100t級強力礦山型全液壓挖掘機，CE(D)1000-6斗容6m3、373kw。同時還為中國礦山研制出系列全液壓挖掘機CE400-6、CE420-6、CE(D)460-5、CE(D) 550-6、CE(D)650-6、CE(D)900-6系列產(chǎn)品供應市場，物美價廉，深受市場歡迎，已成為中國大型挖掘機研發(fā)基地。玉柴、卓爾、南 特、智能也正在成為中國小挖研發(fā)重要基地。柳工、臨工、三一、徐工、貴礦、力士德等將成為國產(chǎn)中噸位挖掘機名品與國外品牌抗衡的生產(chǎn)企業(yè)。 縱觀我國液壓挖掘機近40年的發(fā)展歷史,大致可以分成以下幾個階段: 開發(fā)階段(1967－1977年):以測繪仿制為主的開發(fā)。

16、通過多年堅持不懈的努力,克服一個一個的困難,有少量幾種規(guī)格的液壓挖掘機終于獲得初步成功,為我國挖掘機行業(yè)的形成和發(fā)展邁出了重要的一步。 壓挖掘機發(fā)展、提高并全面替代機械挖掘機階段(1978－1986年)。這個階段通過各主機廠引進技術(shù)(主要是德國挖掘機制造技術(shù))的消化、吸收和移植,使我國液壓挖掘機產(chǎn)品的性能指標全面提高到國際70年代末80年代初的水平。全國液壓挖掘機的平均年產(chǎn)量達到1230臺。 液壓挖掘機生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量增加,新加入挖掘機行業(yè)的國有大、中型企業(yè)以技貿(mào)結(jié)合、合作生產(chǎn)方式聯(lián)合引進日本挖掘機制造技術(shù)(1987－1993年)。由于國內(nèi)對挖掘機的需求量的不斷提高,新加入挖掘機行業(yè)的企

17、業(yè)通過開發(fā)和引進挖掘機制造技術(shù),其產(chǎn)品批量或小批量的投放國內(nèi)市場或出口,打破了多年來主要由六大家挖掘機生產(chǎn)企業(yè)壟斷國內(nèi)挖掘機市場的局面,形成了有益于提高產(chǎn)品質(zhì)量、性能和產(chǎn)量的良性競爭。這個期間國內(nèi)液壓挖掘機的年均產(chǎn)量提高到2000余臺。 國內(nèi)液壓挖掘機供需矛盾日益擴大,國外各著名挖掘機制造廠商看好中國市場紛紛前來創(chuàng)辦合資、獨資挖掘機生產(chǎn)企業(yè)(1994年－－至今)。從1994年開始,特別到1995年在我國挖掘機行業(yè)掀起了一股不小的合資浪潮。其中美國卡特彼勒公司和日本神戶制鋼所率先在徐州金山橋開發(fā)區(qū)和與成都工程集團公司合作在成都相繼建立了生產(chǎn)液壓挖掘機的中外合資企業(yè),隨后日本小松制作所、日立

18、建機株式會社、韓國大宇重工、韓國現(xiàn)代重工業(yè)以及德國利勃海爾、德國雪孚、德國Atlas、瑞典Volvo公司等都先后在中國建立了中外合資、外商獨資挖掘機生產(chǎn)企業(yè),生產(chǎn)具有世界先進水平的多種型號和規(guī)格的液壓挖掘機產(chǎn)品。近幾年這些企業(yè)運營情況良好，發(fā)展速度很快。 國外挖掘機目前水平及發(fā)展動向 工業(yè)發(fā)達國家的挖掘機生產(chǎn)較早，法國、德國、美國、俄羅斯、日本是斗容量-40m3單斗液壓挖掘機的主要生產(chǎn)國，從20世紀80年代開始生產(chǎn)特大型挖掘機。例如，美國馬利昂公司生產(chǎn)的斗容量50-150m3剝離用挖掘機，斗容量132m3的步行式拉鏟挖掘機；B-E（布比賽路斯-伊利）公司生產(chǎn)的斗容量168.2m3的

19、步行式拉鏟挖掘機，斗容量107m3的剝離用挖掘機等，是世界上目前最大的挖掘機。 從20世紀后期開始，國際上挖掘機的生產(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。 開發(fā)多品種、多功能、高質(zhì)量及高效率的挖掘機。為滿足市政建設和農(nóng)田建設的需要，國外發(fā)展了斗容量在0.25m3以下的微型挖掘機，最小的斗容量僅在0.01m3。另外，數(shù)量最的中、小型挖掘機趨向于一機多能，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。與此同時，發(fā)展專門用途的特種挖掘機，如

20、低比壓、低嗓聲、水下專用和水陸兩用挖掘機等。 發(fā)展全液壓挖掘機，不斷改進和革新控制方式，使挖掘機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、電子計算機綜合程序控制。在危險地區(qū)或水下作業(yè)采用無線電操縱，利用電子計算機控制接收器和激光導向相結(jié)合，實現(xiàn)了挖掘機作業(yè)操縱的完全自動化。所有這一切，挖掘機的全液壓化為其奠定了基礎(chǔ)和創(chuàng)造了良好的前提。 重視采用新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)，加快標準化、系列化、通用化發(fā)展速度。例如，德國阿特拉斯公司生產(chǎn)的挖掘機裝有新型的發(fā)動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置，使挖掘機按最適合其作業(yè)要求的速度來工作；美國林肯貝爾特公司新C系列LS-5800型液壓挖掘

21、機安裝了全自動控制液壓系統(tǒng)，可自動調(diào)節(jié)流量，避免了驅(qū)動功率的浪費。還安裝了CAPS（計算機輔助功率系統(tǒng)），提高挖掘機的作業(yè)功率，更好地發(fā)揮液壓系統(tǒng)的功能；日本住友公司生產(chǎn)的FJ系列五種新型號挖掘機配有與液壓回路連接的計算機輔助功率控制系統(tǒng)，利用精控模式選擇系統(tǒng)，減少燃油、發(fā)動機功率和液壓功率的消耗，并處長了零部件的使用壽命；德國奧加凱（O&K)公司生產(chǎn)的挖掘機的油泵調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有合流特性，使油泵具有最大的工作效率；日本神鋼公司在新型的904、905、907、909型液壓挖掘機上采用智能型控制系統(tǒng)，即使無經(jīng)驗的駕駛員也能進行復雜的作業(yè)操作；德國利勃海爾公司開發(fā)了ECO（電子控制作業(yè)）的操縱裝置，可

22、根據(jù)作業(yè)要求調(diào)節(jié)挖掘機的作業(yè)性能，取得了高效率、低油耗的效果；美國卡特匹勒公司在新型B系統(tǒng)挖掘機上采用最新的3114T型柴油機以及扭矩載荷傳感壓力系統(tǒng)、功率方式選擇器等，進一步提高了挖掘機的作業(yè)效率和穩(wěn)定性。韓國大宇公司在DH280型挖掘機上采用了EPOS---電子功率優(yōu)化系統(tǒng)，根據(jù)發(fā)動機負荷的變化，自動調(diào)節(jié)液壓泵所吸收的功率，使發(fā)動機轉(zhuǎn)速始終保持在額定轉(zhuǎn)速附近，即發(fā)動機始終以全功率運轉(zhuǎn)，這樣既充分利用了發(fā)動機的功率、提高挖掘機的作業(yè)效率，又防止了發(fā)動機因過載而熄火。 更新設計理論，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計理論，以替代傳統(tǒng)的無限壽命設計理論和方法，并將疲

23、勞損傷累積理論、斷裂力學、有限元法、優(yōu)化設計、電子計算機控制的電液伺服疲勞試驗技術(shù)、疲勞強度分析方法等先進技術(shù)應用于液壓挖掘機的強度研究方面，促進了產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)高效率和競爭力。美國提出了考核動強度的動態(tài)設計分析方法，并創(chuàng)立了預測產(chǎn)品失效和更新的理論。日本制定了液壓挖掘機構(gòu)件的強度評定程序，研制了可靠性住處處理系統(tǒng)。在上述基礎(chǔ)理論的指導下，借助于大量試驗，縮短了新產(chǎn)品的研究周期，加速了液壓挖掘機更新?lián)Q代的進程，并提高其可靠性和耐久性。例如，液壓挖掘機的運轉(zhuǎn)率達到85%-95%，使用壽命超過1萬小時。 加強對駕駛員的勞動保護，改善駕駛員的勞動條件。液壓挖掘機采用帶有墜物保護結(jié)構(gòu)和傾翻保護結(jié)構(gòu)的駕駛

24、室，安裝可調(diào)節(jié)的彈性座椅，用隔音措施降低噪聲干擾。 進一步改進液壓系統(tǒng)。中、小型液壓挖掘機的液壓系統(tǒng)有向變量系統(tǒng)轉(zhuǎn)變的明顯趨勢。因為變量系統(tǒng)在油泵工作過程中，壓力減小時和增大流量來襝，使液壓泵功率保持恒定，亦即裝有變量泵的液壓挖掘機可經(jīng)常性地充分利用油泵的最大功率。當外阻力增大時則減少流量（降低速度），使挖掘力成倍增長率加；采用三回路液壓系統(tǒng)。產(chǎn)生三個互不成影響的獨立工作運動。實現(xiàn)與回轉(zhuǎn)達機械的功率匹配。將第三泵在其他工作運動上接通，成為開式回路第二個獨立的快速成運動。此外，液壓技術(shù)在挖掘機上普遍使用，為電子技術(shù)、自動控制技術(shù)在挖掘機的應用與推廣創(chuàng)造了條件。 迅速拓展電子化、自動化技術(shù)在挖

25、掘機上的應用。20世紀70年代，為了節(jié)省能源消耗和減少對環(huán)境的污染，使挖掘機的操作輕便和安全作業(yè)，降低挖掘機口音，改善駕駛員工作條件，逐步在挖掘上應用電子和自動控制技術(shù)。隨著對挖掘機的工作效率、節(jié)能環(huán)保、操作輕便、安全舒適、可靠耐用等方面性能要求的提高，促使了機電一體化在挖掘機上的應用，并使其各種性能有了質(zhì)的飛躍。20世紀80年代，以微電子技術(shù)為核心的高新技術(shù)，特別是微機、微處理器、傳感器和檢測儀表在挖掘機上的應用，推動了電子控制技術(shù)在挖掘機上應用和推廣，并已成為挖掘機現(xiàn)代化的重要標志，亦即目前先進的挖掘機上設有發(fā)動機自動怠速及油門控制系統(tǒng)、功率優(yōu)化系統(tǒng)、工作模式控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等電控系統(tǒng)。

26、 挖掘機的構(gòu)成及分類 挖掘機作業(yè)過程是以切削刃切削土壤，實現(xiàn)破土、裝土、提升回轉(zhuǎn)、卸土，再返回第二次挖掘，挖完一段后,機械移位繼續(xù)挖掘。 為實現(xiàn)上述周期性作業(yè)動作要求，就需要以下組成部分：工作裝置、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、動力裝置、傳動裝置（液壓部分）、操縱裝置、行走裝置等?，F(xiàn)通常按結(jié)構(gòu)分為：工作裝置、回轉(zhuǎn)平臺、行走裝置。根據(jù)其構(gòu)造和用途可以區(qū)分為：履帶式、輪胎式、步履式、全液壓、半液壓、全回轉(zhuǎn)、非全回轉(zhuǎn)、通用型、專用型、鉸接式、伸縮臂式等多種類型。 工作裝置是直接完成挖掘任務的裝置。它由動臂、斗桿、鏟斗等三部分鉸接而成。動臂起落、斗桿伸縮和鏟斗轉(zhuǎn)動都用往復式雙作用液壓缸控制。為了適應各種不同

27、施工作業(yè)的需要，液壓挖掘機可以配裝多種工作裝置，如挖掘、起重、裝載、平整、夾鉗、推土、沖擊錘等多種作業(yè)機具。 回轉(zhuǎn)與行走裝置是液壓挖掘機的機體，轉(zhuǎn)臺上部設有動力裝置和傳動系統(tǒng)。發(fā)動機是液壓挖掘機的動力源，大多采用柴油要在方便的場地， 也可改用電動機。 行走裝置（也稱下車）由導向輪、驅(qū)動輪、支重輪、托帶輪、履帶、組 合行走架、行走馬達減速機和張緊緩沖裝置等零部件組成。如圖1-1所示。 圖1-1行走裝置 1、導向輪　 2、組合行走架　 3、張緊裝置　　 4、中護軌板 5、托帶輪　 6、履帶 7、支重輪 8、驅(qū)動輪 行走裝置是挖掘機的支

28、柱，承受挖掘機的全部質(zhì)量和挖掘機載荷，提供挖掘機行走、轉(zhuǎn)彎和爬坡的能力挖掘機工作時，行走裝置起到支撐和穩(wěn)定的作用。 挖掘機分類一：常見的挖掘機按驅(qū)動方式有內(nèi)燃機驅(qū)動挖掘機和電力驅(qū)動挖掘機兩種。其中電動挖掘機主要應用在高原缺氧與地下礦井和其它一些易燃易爆的場所。 挖掘機分類二：按照行走方式的不同，挖掘機可分為履帶式挖掘機和輪式挖掘機。 　 挖掘機分類三：按照傳動方式的不同，挖掘機可分為液壓挖掘機和機械挖掘機。機械挖掘機主要用在一些大型礦山上。 挖掘機分類四：按照用途來分，挖掘機又可以分為通用挖掘機，礦用挖掘機，船用挖掘機，特種挖掘機等不同的類別 WLY10液壓挖掘機的特點 根

29、據(jù)前面對國內(nèi)外挖掘機市場及其其發(fā)展方向的分析，就可以準確的對WLY10挖掘機做準確的定位。以滿足市場的需求。WLY10液壓挖掘機選用進口挖掘機專用橋、分動箱。液壓系統(tǒng)主泵、主閥、回轉(zhuǎn)機構(gòu)采用日本東芝進口件?？煽啃愿撸僮魇孢m，維修方便，使用范圍廣。該機主要用于城市建設，農(nóng)田水利建設，小城鎮(zhèn)建設，道路施工，管道、管線、光纜鋪設等中小型土石方工程。配多種屬具，可實現(xiàn)多種功能，拓寬使用范圍：該機采用了多項先進技術(shù)，整體技術(shù)水平國內(nèi)領(lǐng)先。這種輪式挖掘機采用四輪驅(qū)動，環(huán)保標準達到非道路2級。產(chǎn)品采用先導操縱負載傳感液壓系統(tǒng)，動作協(xié)調(diào)有效，操作輕松簡便，可有效降低駕駛員的勞動強度，提高生產(chǎn)效率。另外，東方

30、紅WLYl0型輪式液壓挖掘機還采用了兩擋機械變速和變量泵、變量馬達相結(jié)合的變速方式，能夠滿足挖掘機對低速大驅(qū)動力和高速行駛的要求。 挖掘機液壓系統(tǒng)的維護 1、合理選用液壓油　 （1）液壓油黏度 確定液壓油黏度的原則是，在考慮液壓回路工作溫度和效率的前提下，使（用于泵和馬達等元件）液壓油黏度處于最佳范圍（16-36x10-6mm2/s)；與環(huán)境最低溫度對應的短時間冷啟動的黏度≤1000X10-6mm2/s；以及對應于短時間允許的最高泄漏油溫90℃時的黏度≥10X10-6mm2/s。 （2）黏度指數(shù)（VI） 該指標較直接地反映了油品黏度隨溫度變化而改變的性質(zhì)，（即油的黏溫特性），

31、油的黏度指數(shù)較高，表示該種油的黏度隨溫度變化而改變的程度較??；反之，較大。國外知名廠家（如美孚、殼牌等）的抗磨液壓油的黏度指數(shù)均為VI≥110，國產(chǎn)高級抗磨液壓油的黏度指數(shù)VI=95左右。而國外生產(chǎn)的的高黏度指數(shù)液壓油（HV）和多級發(fā)動機機油的黏度指數(shù)均為VI>140。這一點對于使用大型進口液壓挖掘機而采用國產(chǎn)液壓油（或?qū)l(fā)動機機油作液壓油用）的用戶須特別注意。黏度指數(shù)降低將使油所適應的環(huán)境溫度范圍縮小，若非使用不可時，應向油品廠家查詢相關(guān)資料，須對油的使用范圍做適當調(diào)整，必要時還應改變設備的相關(guān)設定值（如極限溫度等）。 （3）其他綜合性能 因現(xiàn)代大型液壓挖掘機液壓系統(tǒng)的工作壓力較高（≥3

32、2MPa），允許液壓油的最高工作油溫也較高（90℃左右），所以為了保證在正常的換油周期內(nèi)液壓系統(tǒng)能正常工作，就要求為系統(tǒng)所選油的潤滑性、氧化安定性、抗磨性、防銹防腐性、抗乳化性、抗泡性、抗剪切安定性以及極壓負荷性等方面具有良好的品質(zhì)。 2、良好的液壓油散熱系統(tǒng) 對于大型液壓挖掘機液壓油散熱系統(tǒng)（更確切地說應為液壓油溫控制系統(tǒng)）的改善，雖然各廠家采用的具體方式有所不同，但基本思路卻是一樣的，既能使液壓油溫度在連續(xù)作業(yè)中平衡在較為理想的范圍內(nèi)，又能使液壓系統(tǒng)在冷態(tài)下投入工作時能迅速升溫（達到油正常工作溫度范圍）。 在使用了合格的液壓油的前提下，當出現(xiàn)液壓油過熱時，對液壓油散熱溫控系統(tǒng)的檢查步驟

33、如下： （1）液壓油散熱器是否有污物堵塞，導致散熱效率下降，必要時清洗散熱器。 （2）在極端條件下檢測風扇轉(zhuǎn)速的系統(tǒng)實際工作壓力，以確定該回路的液壓件是否有故障、油溫傳感器或控制電路的工作是否正常。此時風扇轉(zhuǎn)速和系統(tǒng)工作壓力均應為最大值；否則，應對系統(tǒng)相應參數(shù)進行調(diào)整或更換受損元件。 3、系統(tǒng)中相關(guān)液壓參數(shù)的檢查 目前大型液壓挖掘機工作泵的控制方式主要有兩種：帶壓力斷流功能（即CUT-OFF功能）的極限載荷調(diào)節(jié)（GLR）和負荷感應調(diào)節(jié)（LS）方式。而CUT-OFF功能的作用是，當系統(tǒng)工作壓力達到調(diào)定值時，變量泵的斜盤偏角減小，使泵只能保持在維持該壓力所需的“殘余”流量狀態(tài)，以避免溢流閥

34、溢流產(chǎn)生過熱。為實現(xiàn)此目的，系統(tǒng)參數(shù)匹配至按技術(shù)要求使CUT-OFF閥的調(diào)定值低于回路中初級壓力閥的調(diào)定值；否則，初級壓力閥打開將會導致溢流過熱。 同時，檢查次級閥工作是否正常，此項工作一定要嚴格按照技術(shù)要求進行，必要時應對系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)進行恢復性調(diào)整。 4、排除非正常內(nèi)泄 主要指，因系統(tǒng)液壓油受污染造成方向閥、壓力閥卡咬所引起的非正常內(nèi)泄。檢查的方法：測壓力、查功能，或聽是否有異常噪聲（閥口關(guān)閉不嚴造成的“節(jié)流沖刷聲”）或觸摸檢查溫度是否局部過高。 5、防止元件容積效率下降 對非正常磨損和正常磨損，都應引起重視。前者可能在很短的時間內(nèi)發(fā)生，可通過檢查油的品質(zhì)并結(jié)合系統(tǒng)的功能好壞（如

35、執(zhí)行元件動作是否正常，速度是否下降等）進行判斷；后者則應遵循一定的規(guī)律，應綜合考察，及時采取措施。 第2章 挖掘機結(jié)構(gòu)及工作原理 設計思想 任何一個工程機械的設計都必須以市場位為導向，這樣設計出來的產(chǎn)品才可能為企業(yè)創(chuàng)造出預期的可觀效益。而我國的挖掘機市場是巨大的。近十年來幾乎平均每年以30%速度遞增，從1995年2503臺到2004年48921臺，凈增倍。2004年全國進口液壓挖掘機18670臺、出口液壓挖掘機2749臺，2005年國產(chǎn)挖掘機28812臺，同比增長4.3%，

36、進口挖掘機18017臺，同比減少3.5%，出口挖掘機3839臺，同比增長36.43%（其中6噸及以下小挖出口1345臺，同比增長%）。中國成為名副其實的世界最大的市場之一。雖然市場巨大，但控制權(quán)掌握在在外國的手上，歐、美、日、韓為代表的外資企業(yè)的幾大品牌，其產(chǎn)量約占78%的市場份額，處于較高的質(zhì)量水平。但是其價格相對國內(nèi)產(chǎn)品來講來說比較高，鑒于上述情況，本文的任務就是設計出先進的液壓系統(tǒng)，以突破外國產(chǎn)品獨霸天下的局面。 WLY10液壓挖掘機液壓系統(tǒng)的設計要求 一.整機結(jié)構(gòu)布置與液壓管路布置應合理可行，外形美觀，操作方便舒適，設計時應考慮制造工藝，拆裝維修等； 二. 底盤部分按標準輪

37、挖底盤設計，帶推土鏟或支腿，車架采用整體箱型變截面設計，結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠。行走、制動、變速、換擋全部采用液壓控制。輪胎選用工程機械輪胎。 三.液壓系統(tǒng)的主泵、主閥、回轉(zhuǎn)減速機選用外國產(chǎn)品，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。行走驅(qū)動采用變量馬達，可根據(jù)行駛阻力大小自動改變排量，使挖掘機自動改變速度； 四.挖掘機制動系統(tǒng)采用全動力液壓制動系統(tǒng)，并且使之具有一定的先進性，工作可靠。 五.伺服系統(tǒng)采用先導閥控制，操縱輕便，控制準確； 六. 工作裝置動臂采用雙油缸支撐，動臂油缸小腔緩沖，斗桿油缸雙腔緩沖； 挖掘機液壓系統(tǒng)簡介 液壓挖掘機的液壓系統(tǒng)都是由一些基本回路和輔助回路組成，它們包括限壓回路、卸荷回路

38、、緩沖回路、節(jié)流調(diào)速和節(jié)流限速回路、行走限速回路、支腿順序回路、支腿鎖止回路和先導閥操縱回路等，由它們構(gòu)成具有各種功能的液壓系統(tǒng)。 液壓挖掘機液壓系統(tǒng)大致上有定量系統(tǒng)、變量系統(tǒng)和定量、變量復合系統(tǒng)等三種類型。 定量系統(tǒng)：在液壓挖掘機采用的定量系統(tǒng)中，其流量不變，即流量不隨外載荷而變化，通常依靠節(jié)流來調(diào)節(jié)速度。根據(jù)定量系統(tǒng)中油泵和回路的數(shù)量及組合形式，分為單泵單回路定量系統(tǒng)、雙泵單回路定量系統(tǒng)、雙泵雙回路定量系統(tǒng)及多泵多回路定量系統(tǒng)等。 變量系統(tǒng)：在液壓挖掘機采用的變量系統(tǒng)中，是通過容積變量來實現(xiàn)無級調(diào)速的，其調(diào)速方式有三種：變量泵－定量馬達調(diào)速、定量泵－變量馬達調(diào)速和變量泵－變量馬達調(diào)速

39、。 單斗液壓挖掘機的變量系統(tǒng)多采用雙泵雙回路。根據(jù)兩個回路的變量有無關(guān)連，分為功率變量系統(tǒng)和全功率變量系統(tǒng)兩種。其中的分功率變量系統(tǒng)的每個油泵各有一個功率調(diào)節(jié)機構(gòu)，油泵的流量變化只受自身所在回路壓力變化的影響，與另一回路的壓力變化無關(guān)，即兩個回路的油泵各自獨立地進行恒功率調(diào)節(jié)變量，兩個油泵各自擁有一半發(fā)動機輸出功率；全功率變量系統(tǒng)中的兩個油泵由一個總功率調(diào)節(jié)機構(gòu)進行平衡調(diào)節(jié)，使兩個油泵的擺角始終相同。同步變量、流量相等。決定流量變化的是系統(tǒng)的總壓力，兩個油泵的功率在變量范圍內(nèi)是不相同的。其調(diào)節(jié)機構(gòu)有機械聯(lián)動式和液壓聯(lián)動式兩種形式。 WLY10挖掘機液壓系統(tǒng)的擬定 WLY10的挖掘機

40、液壓系統(tǒng)采用雙泵雙回路總功率調(diào)節(jié)變量系統(tǒng)，并采用了負載傳感控制系統(tǒng)，使用兩擋機械變速和變量泵、變量馬達相結(jié)合的變速方式進行變速，工作裝置動臂采用雙油缸支撐，動臂油缸小腔緩沖，斗桿油缸雙腔緩沖。根據(jù)這些對液壓系統(tǒng)的要求，現(xiàn)擬定其液壓原理圖如圖2-1所示，其負載感應系統(tǒng)框圖如圖2-2所示： 圖2-1 WLY10液壓挖掘機液壓原理圖 1-油箱 2-濾油器 3-旋轉(zhuǎn)閥門 4-柱塞泵 5-多路閥 6-回轉(zhuǎn)裝置 7-斗桿油缸 8-動臂油箱 9-中央回轉(zhuǎn)接頭 10-行走馬達 11-鏟斗油缸 12-推土油缸 13-手柄式先導閥 14-手柄先導閥 15-腳踏式先導閥 1

41、6-手柄式先導閥 17-蓄能器 18-濕式電磁閥 19-單向閥 20-散熱器 21-單向閥 22-板式濾油器 23-溢流閥24-主油路濾清器 25-左旋掛缸 26-右懸掛缸 雙聯(lián)泵采用斜軸式柱塞變量泵，通過感應器來控制兩泵的輸出功率，左泵輸出的壓力油通過多路閥，除了向回轉(zhuǎn)裝置、斗桿油缸、動臂油缸、鏟斗油缸供油外，還向行走馬達供油。右油泵輸出的壓力油一路與蓄能器相連，作為應急能源，使發(fā)動機不工作或出現(xiàn)故障時仍能操縱工作機構(gòu)，另一路的壓力油通過先導閥進入換向閥的遠程操控口，來控制換向閥的換位；在每個液壓缸和相應的換向閥之間都裝有安全閥和單向閥，以避免換向運動部件停動時產(chǎn)生的劇烈

42、沖擊。 手動減壓閥式先導閥的操縱油路，扳動手柄，壓力油經(jīng)手柄式先導閥進入多路閥的遠控口，從而控制多路閥的移動，從而來控制油路的閉合。這種操縱系統(tǒng)操縱簡單、動作準確。 負載感應系統(tǒng)框圖： 圖2-2 負載感應系統(tǒng)框圖 兩臺主泵的變量控制部分由伺服閥、單泵超壓截斷閥CO、空載閉合閥NC(反向控制閥)、總功率變量控制閥TVC(扭變控制閥)等四部分。進入伺服閥的信號壓力p決定主閥的排量大小，當p等于先導閥控制壓力時，此時信號壓力最大，伺服閥位于右位（左位），此時主泵排量最大。當壓力減小時主泵擺角減小，排量減小。截斷閥CO、閉合閥NC、總功率控制閥TVC控制p的大小。 當伺服閥位于中位時，

43、主泵排出的油經(jīng)噴嘴傳感器使閉合閥NC換向，信號壓力被切斷，主泵的排量為零。 WLY10液壓挖掘機的主要參數(shù) 型號 東方紅－WLY10 型式 輪式反鏟液壓挖掘機 外形尺寸(長×寬×高) mm 6920×2410×2965 整機質(zhì)量kg 10000 標準斗容m3 發(fā)動機型號 發(fā)動機額定功率kW 74 發(fā)動機額定轉(zhuǎn)速 rpm 2200 液壓系統(tǒng) 負載傳感變量系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)壓力MPa 28 液壓系統(tǒng)閉鎖壓力MPa 30 液壓系統(tǒng)流量L/min 120 伺服系統(tǒng)壓力MPa 伺服系統(tǒng)流量L/min 18 轉(zhuǎn)向/制動系統(tǒng)壓力MPa 6

44、 轉(zhuǎn)向、制動系統(tǒng)流量L/min 23 行走速度km/h（低速） 8 行走速度km/h（高速） 28 平臺回轉(zhuǎn)速度r/min 爬坡能力 30o 最小地隙 mm 軸距mm 2480 輪距mm 1940 最大挖掘力kN 表2-1 本文主要是根據(jù)這些參數(shù)設計WLY10的液壓挖掘機的液壓系統(tǒng)。 第3章 挖掘機液壓系統(tǒng)的基本回路分析 限壓回路 限壓回路用來限制壓力，使其不超過某一調(diào)定值。限壓的目的有兩個：一是限制系統(tǒng)的最大壓力，使系統(tǒng)和元件不因過載而損壞通常用安全閥來實現(xiàn)，安全閥設置在主油泵出油口附近；二是根據(jù)工作需要，使系統(tǒng)中某

45、部分壓力保持定值或不超過某值，通常用溢流閥實現(xiàn)，溢流閥可使系統(tǒng)根據(jù)調(diào)定壓力工作，多余的流量通過此閥流回油箱，因此溢流閥是常開的。液壓挖掘機執(zhí)行元件的進油和回油路上常成對地并聯(lián)有限壓閥，限制液壓缸和液壓馬達在閉鎖狀態(tài)下的最大閉鎖壓力，超過此壓力時限壓閥打開、卸載保護了液壓元件和管路免受損壞，這種限壓閥（圖3-1）實際上起了卸荷閥的作用。在動臂液壓缸的進出油路上各裝有限壓閥，當閉鎖壓力大于限壓閥調(diào)整時，限壓閥打開，使油液流回油箱。限壓閥的調(diào)定壓力與液壓系統(tǒng)的壓力無關(guān)，且調(diào)定壓力愈高，閉鎖壓力愈大，對挖掘機作業(yè)愈有利，但過高的調(diào)定壓力會影響液壓元件的強度和液壓管路的安全。通常高壓系統(tǒng)限壓閥的壓力閥的

46、壓力調(diào)定不超過系統(tǒng)壓力的25%，中高壓系統(tǒng)可以調(diào)至25%以上。 圖3-1 限壓回路 1-換向閥 2-限壓閥 3-油缸 3.2 緩沖回路 液壓挖掘機滿斗回轉(zhuǎn)時由于上車轉(zhuǎn)動慣量很大，在啟動、制動和突然換向時會引起很大的液壓沖擊，尤其是回轉(zhuǎn)過程中遇到障礙突然停車。液壓沖擊會使整個液壓系統(tǒng)和元件產(chǎn)生震動和噪音，甚至破壞。挖掘機回轉(zhuǎn)機構(gòu)的緩沖回路就是利用緩沖閥等使液壓馬達高壓腔的油液超過一定壓力時獲得出路。圖3-2為液壓挖掘機中比較普遍采用的幾種緩沖回路。 1-換向閥 2

47、.3-緩沖閥 .7-單向閥 圖3-2 緩沖回路 圖3-2（A）中回轉(zhuǎn)馬達兩個油路上各裝有動作靈敏的小型直動式緩沖（限壓）閥2、3正常情況下兩閥關(guān)閉。當回轉(zhuǎn)馬達突然停止轉(zhuǎn)動或反向轉(zhuǎn)動時，高壓油路2的壓力油經(jīng)緩沖閥3匯回油箱，低壓油路1則由補油回路經(jīng)單向閥4進行補油，從而消除了液壓沖擊。緩沖（限壓）閥的調(diào)定壓力取決于所需要的制動力矩，通常低于系統(tǒng)最高工作壓力。該緩沖回路的特點是溢油和補油分別進行，保持了較低的液壓油溫度，工作可靠，但補油量較大。 圖3－2（B）是主、低壓油路之間并聯(lián)有緩沖閥，每一緩沖閥的高壓油口口與另一緩沖閥的低壓油口相通。當回轉(zhuǎn)機構(gòu)制動、停止或反轉(zhuǎn)時，高壓腔的油經(jīng)過

48、緩沖閥直接進入低壓腔，減小了液壓沖擊。這種緩沖回路的補油量很少，背壓低，工作效率高。 圖3－2（C）是回轉(zhuǎn)馬達油路之間并聯(lián)有盛情成對單向閽4、5和6、7，回轉(zhuǎn)馬達制動或換向時高壓腔的油經(jīng)過單向閥5、緩沖（限壓）閥2流回油箱，低壓腔從油箱經(jīng)單向閥6獲得補油。 上述各回轉(zhuǎn)回路中的緩沖（限壓）閥實際上起了制動作用，換向閥1中位時回轉(zhuǎn)馬達兩腔油路截斷，只要油路壓力低于限壓閥的調(diào)定壓力，回轉(zhuǎn)馬達即被制動，其最大制動力矩由限壓閥決定。 當回轉(zhuǎn)操縱閥回中位產(chǎn)生液壓制動作用時，挖掘機上部回轉(zhuǎn)體的慣性動能將轉(zhuǎn)換成液壓位能，接著位能又轉(zhuǎn)換為動能，使上部回轉(zhuǎn)體產(chǎn)生反彈運動來回振動，使回轉(zhuǎn)齒圈油馬達小齒輪之間產(chǎn)

49、生沖擊、振動和噪聲，同時鏟斗來回晃動，致使鏟斗中的土灑落，因此挖掘機的回轉(zhuǎn)油路中一般裝設防反彈閥。 節(jié)流回路 節(jié)流調(diào)速是利用節(jié)流閥的可變通流截面改變流量而實現(xiàn)調(diào)速的目的，通常用于定量系統(tǒng)中改變執(zhí)行元件的流量。這種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡單，能夠獲得穩(wěn)定的低速，缺點是功率損失大，效率低，溫升大，系統(tǒng)易發(fā)熱，作業(yè)速度受負載變化的影響較大。根據(jù)節(jié)流閥的安裝位置，節(jié)流調(diào)速有進油節(jié)流調(diào)速和回油節(jié)流調(diào)速兩種。 1- 齒輪泵 2-溢流閥 3-節(jié)流閥 4-換向閥 5-油缸 圖3-3 緩沖回路 圖3－3（A）為進油節(jié)流調(diào)速，節(jié)流閥3安裝在高壓油路上，液壓泵1與節(jié)流閥串聯(lián)，節(jié)流閥之前裝有溢流閥2

50、，壓力油經(jīng)節(jié)流閥和換向閥4進入液壓缸5的大腔使活塞右移。負載增大時液壓缸大腔壓力增大，節(jié)流閥前后的壓力差減小，因此通過節(jié)流閥的流量減少，活塞移動速度降低，一部分油液通過液流代流回油箱。反之，隨著負載減小，通過節(jié)流閥進入液壓缸的流量增大，加快了活塞移動速度，液流量相應地減少。這種節(jié)流方式由于節(jié)流后進入執(zhí)行元件的油溫較高，增大滲漏的可能性，加以回油無陰尼，速度平穩(wěn)性較差，發(fā)熱量大，效率較低。 圖3－3（B）為回油節(jié)流調(diào)速，節(jié)流閥安裝在低壓回路上，限制回油流量?；赜凸?jié)流后的油液雖然發(fā)熱，但進入油箱，不會影響執(zhí)行元件的密封效果，而且回油有陰尼，錠。 液壓挖掘機的工作裝置為了作業(yè)安全，常在液壓缺的回

51、油回路上安裝單向節(jié)流閥，形成節(jié)流限速回路。如3－3（C）所示，為了防止動臂因自重降落班期主快而發(fā)生危險，其液壓缺大腔的油路上安裝由向閥和節(jié)流閥組成的單向節(jié)流閥。此外，斗桿液壓缸、鏟斗液壓缸在相應油路上也裝有單向節(jié)流閥。 行走限速回路 挖掘機下坡行駛時因自重加速，可能導致超速溜坡事故，且行走馬達易發(fā)生吸空現(xiàn)象甚至損壞。因此應對行走馬達限速和補油，使行走馬達轉(zhuǎn)速控制在允許范圍內(nèi)。 行走限速回路是利用限速閥控制通道大小，以限制行走馬達速度。比較簡單的限速方法是使回油通過限速節(jié)流閥，挖掘機一旦行走超速，進油供應不及，壓力降低，控制油壓力也隨之降低，限速節(jié)流閥的通道減小，回油節(jié)流，從而防止了

52、挖掘機超速溜坡事故的發(fā)生。 合流回路 為了提高挖掘機生產(chǎn)效率、縮短作業(yè)循環(huán)時間，要求動臂提升、斗桿收放和鏟斗轉(zhuǎn)動有較快的作業(yè)速度，要求能雙（多）泵合流供油，一般中小型挖掘機動臂液壓缸和斗桿液壓缸均能合流，大型挖掘機的鏟斗液壓缸也要求合流。目前采用的合流方式有閥外合流、閥內(nèi)合流及采用合流閥供油幾種合流方式。 閥外合流的液壓執(zhí)行元件由兩個閥桿供油，操縱聯(lián)動打開兩閥桿，壓力油通過閥外管道連接合流供給液壓作用元件，閥外合流操縱閥數(shù)量多，閥外管道和接頭的數(shù)量也多，使用上不方便。閥內(nèi)合流的油道在內(nèi)部溝通，外面管路連接簡單，但內(nèi)部通道較復雜，閥桿直徑的設計要綜合平衡考慮各種分合流供油情況下通過

53、的流量。合流閥合流是通過操縱合流閥實現(xiàn)油泵的合流，合流閥的結(jié)構(gòu)簡單，操縱也很方便。 閉鎖回路 動臂操作閥在中位時油缸口閉鎖，由于滑閥的密封性不好會發(fā)生泄露，動臂在重力作用下會產(chǎn)生下沉，特別是挖掘機在進行起重作業(yè)時要求停留在一定的位置上保持不下降，因此設置了動臂支持閥組。如圖3-4所示，二位二通閥在彈簧力的作用下處于關(guān)閉位置，此時動臂油缸下腔壓力油通過閥芯內(nèi)鉆孔通向插裝閥上端，將插裝閥壓緊在閥座上，阻止油缸下腔的油從B到A，起閉鎖支撐作用。當操縱動臂下降時，在先導操縱油壓P作用下二位二通閥處于相通位置，動臂油缸下腔壓力油通過閥芯鉆孔油道經(jīng)二位二通閥回油，由于閥芯內(nèi)鉆孔油道節(jié)油孔的節(jié)流

54、作用，使插裝閥上下腔產(chǎn)生壓差，在壓差作用下克服彈簧力，將插裝閥打開，壓力油從B到A。 圖3-4 閉鎖回路 圖3-5 再生回路 再生回路 動臂下降時，由于重力作用會使降落速度太快而發(fā)生危險，動臂缸上腔可能產(chǎn)生吸空，有的挖掘機在動臂油缸下腔回路上裝有單向閥和節(jié)流閥組成的單向節(jié)流閥，使動臂下降速度節(jié)流限制，但這將引起動臂下降慢，影響作業(yè)效率。目前挖掘機采用再生回路，如圖3-5所示，動臂下降時，油泵的油經(jīng)單向閥通過動臂操縱閥進入動臂油缸上腔，從動臂油缸下腔排除的油需經(jīng)節(jié)油孔回油箱，提高了回油壓力，使得液壓油能通過補油單向閥供給動臂缸上腔。這樣當發(fā)動機在

55、低轉(zhuǎn)速和泵的流量較低時，能防止動臂因重力作用下迅速下降而使動臂缸上腔產(chǎn)生吸空。 第4章 液壓系統(tǒng)設計 挖掘機的功用和對液壓系統(tǒng)的要求 挖掘機主要用來開挖塹壕，基坑、河道與溝渠以及用來進行剝土和挖掘礦石。它在筑路、建筑、水利施工和露天開采礦作業(yè)中都有廣泛的應用。 液壓挖掘機的液壓系統(tǒng)是由動力元件（各種液壓泵），執(zhí)行元件（液壓缸、液壓馬達），控制元件（各種閥）以及輔助裝置（冷卻器、過濾器）用油管按一定方式連接起來組合而成。它將發(fā)動機的機械能，以油液作為介質(zhì)，經(jīng)動力元件轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗埽M行傳

56、遞，然后再經(jīng)過執(zhí)行元件轉(zhuǎn)返為機械能，實現(xiàn)主機的各種動作。由于液壓系統(tǒng)的功能是傳遞，分配和控制機械動力，因此是液壓挖掘機的關(guān)鍵部分。 液壓挖掘機的液壓系統(tǒng)都是由一些基本回路和輔助回路組成，它們包括限壓回路、卸荷回路、緩沖回路、節(jié)流調(diào)速和節(jié)流限速回路、行走限速回路和先導閥操縱回路等，由它們構(gòu)成具有各種功能的液壓系統(tǒng)。 液壓挖掘機的工作過程，包括作業(yè)循環(huán)和整機移動兩項主要動作。液壓挖掘機的一個作業(yè)循環(huán)的組成包括： 挖掘—一般以斗桿缸動作為主，用鏟斗缸調(diào)整切削角度，配合挖掘。有特殊要求的挖掘動作，根據(jù)作業(yè)要求，進行鏟斗，斗桿和動臂三個缸的復合動作，以保證鏟斗按某一特定軌跡運動。 滿斗提升及回轉(zhuǎn)

57、——挖掘結(jié)束，鏟斗缸推出，動臂缸頂起，滿斗提升，同時回轉(zhuǎn)電機啟動，轉(zhuǎn)臺向卸土方向回轉(zhuǎn)。 卸載—回轉(zhuǎn)到卸載地點，轉(zhuǎn)臺制動。斗桿缸調(diào)整卸載半徑，鏟斗缸收回，鏟斗卸載。當對卸載位置和卸載高度有嚴格的要求時，還需要動臂配合動作。 返回—卸載結(jié)束，轉(zhuǎn)臺向相反方向回轉(zhuǎn)。同時，動臂缸與斗桿缸配合動作，使空斗下放到新的挖掘位置。 挖掘機一般工作在施工場合，因此環(huán)境惡劣，這就要求挖掘機的液壓系統(tǒng)和執(zhí)行元件要有足夠的強度和非常好的密封性能。由于挖掘機的動作頻繁，因此，液壓元件和管路要能夠承受頻繁的液壓沖擊，以保證挖掘機能夠長時間穩(wěn)定的工作。設計出便于操作，更加人性化，工作效率高，耗能小的挖掘機，才會在工程領(lǐng)

58、域發(fā)揮更大的作用。 液壓元件的選用 泵、馬達的選用 （1）選用軸向柱塞泵，這種泵具有結(jié)構(gòu)緊湊，容量大、壓力高，容易實現(xiàn)無級變速，壽命長，排量范圍大。 （2）選用軸向柱塞馬達，它和泵在結(jié)構(gòu)上有許多相同優(yōu)點，選用泵的流量為。 液壓閥的選用 （1）溢流閥。溢流閥的基本功能是限定系統(tǒng)的最高壓力，防止系統(tǒng)過載或維持壓力近似恒定。本系統(tǒng)中選用先導式溢流閥，安放在泵的出油口處，用來恒定系統(tǒng)壓力，防止超壓，保持系統(tǒng)安全運行。 （2）過載閥。安裝在液壓缸和行走馬達的管路上，防止超載，用來保護液壓系統(tǒng)和工作的液壓缸和行走馬達。 （3）單向閥。系統(tǒng)中多處要用到單向閥，也是必不可少的

59、元件，它用來防止油液倒流，從而使執(zhí)行元件停止運動，或保持執(zhí)行元件中的油液壓力。還可保持一定的背壓。 （4）換向閥。在系統(tǒng)中要用到換向閥，每個閥為三位四通換向閥。在系統(tǒng)中換向閥的主要作用是改變壓力油進入執(zhí)行元件的方向，進而實現(xiàn)不同的動作要求，在三位四通換向閥中，左右閥位要求能夠進回油，中間的閥位要求禁止油液流通，以達到執(zhí)行元件動作達到要求后停止或懸停在任一位置。 液壓缸的選用 選用工程機械油缸，額定壓力為34Mpa。 第5章 液壓系統(tǒng)的計算 液壓缸的計算 液壓缸是液壓挖掘機中的執(zhí)行元件，它的功能就是把液體壓力能轉(zhuǎn)化為往復運動的機械能或者擺動的機械能。在液

60、壓挖掘機中使用的的是雙作用單桿活塞缸，其結(jié)構(gòu)上基本可以分為缸筒和活塞桿組件、密封裝置、緩沖裝置和排氣裝置五個部分。本文液壓缸的設計思路就是參照類似的挖掘機液壓缸，然后對其進行校核。 液壓缸的基本參數(shù) 參照WY10履帶液壓挖掘機的液壓缸型號，其基本參數(shù)如表5-1所示： 表 5-1 液壓缸型號 液壓缸工作能力的計算 根據(jù)負荷和工作裝置油缸鉸點布置，以及液壓系統(tǒng)的分析計算確定本機油缸所需的推力和支力。 計算公式： 油缸大腔面積： F=p×D/4 (cm) 油缸小腔面積： F= p×(D-d)/4 (cm)

61、 額定大腔推力： P=F×p (N) 額定小腔推力: P=F×p (N) 最大大腔支承力: P'=F× p (N) 最大小腔支承力: P"=F× p1 (N) 計算結(jié)果如圖所示（表5-2）： 表 5-2 液壓缸工作能力 液壓缸的運動計算 1、活塞運動速度 V=Q/S1 (m/s) V=Q/S2 (m/s) 2、全程時間 t=h/ V (S) t=h/ V (S) 計算結(jié)果如表3-3所示： 表5-3 液壓缸的運動計算 油缸名稱 油泵流量 油缸運動速度(m/s

62、) 全程時間 (S) Q （L/min） 大腔進油 V 小腔進油 V 大腔進油 t 小腔進油 t 動臂缸 120 斗桿缸 120 鏟斗缸 120 強度及穩(wěn)定性校核 缸筒壁厚的校核 (1)當時，按薄壁孔強度校核。 （5-1） (2)當，按第二強度理論校核。 （5-2） 式中：—缸筒試驗壓力（缸的額定壓力時，；缸的額定壓力時，）； —缸筒材料的許用拉應力； —缸筒內(nèi)徑； —缸筒壁厚； 活塞桿強

63、度校核： 活塞桿的強度一般情況下時足夠的，主要是校核其穩(wěn)定性。 活塞桿的穩(wěn)定性校核： 活塞桿受軸向壓縮負載時，它所承受得力不能超過使它保持穩(wěn)定工作所允許的臨界負載，以免發(fā)生縱向彎曲，破壞液壓缸的正常工作。的值與活塞桿的材料性質(zhì)、截面形狀、直徑和長度以及液壓缸的安裝方式等因素有關(guān)。活塞桿的穩(wěn)定性可按下式校核。 （5-3） 式中：—安全系數(shù)，一般取2-4。本文取3。 當活塞桿的細長比時，有 （5-4） 當活塞桿的細長比時，且取20-120，則

64、 （5-5） 式中：—安裝長度； —活塞桿橫截面最小回轉(zhuǎn)半徑，； —柔性系數(shù)，本文中取85； —支撐方式或安裝方式?jīng)Q定的末端系數(shù)，本文取1； —活塞桿材料的彈性模量；其材料為合金鋼，為； —活塞桿橫截面慣性矩； —活塞桿橫截面積； —材料強度決定的實驗數(shù)值；本文取； —系數(shù)，本文取1/5000； 1）動臂缸校核 壁厚校核： 其壁厚為12mm, 缸筒內(nèi)徑為85mm。材料為鑄鋼鋼管ZG230-450，其為450Mpa。由于 所以按式（5-1）進行校核。 缸的額定壓力,所以，帶入數(shù)據(jù)得其最小壁厚為： <12mm 所以動臂缸壁厚滿足強度要求。 活

65、塞桿穩(wěn)定性校核： 由活塞桿的形狀以及尺寸，可算得 于是 其細長比 而 因此用式（5-5）進行校核： 將其數(shù)值帶入（5-3）中得： 其最大支撐力符合要求，所以活塞桿符合穩(wěn)定性要求。 2）斗桿缸的校核： 缸壁厚校核： 其壁厚，缸筒內(nèi)徑為95。材料為鑄鋼鋼管ZG230-450，其為450Mpa。由于 所以按式（5-1）進行校核。 缸的額定壓力,所以，帶入數(shù) 據(jù)得其最小壁厚為： < 所以動臂缸壁厚滿足強度要求。 活塞桿穩(wěn)定性校核： 由活塞桿的形狀以及尺寸，可算得

66、 于是 其細長比 而 因此用式5-5進行校核： 將其數(shù)值帶入（5-3）中得： 其最大支撐力符合要求，所以活塞桿符合穩(wěn)定性要求。 3）鏟斗缸的校核： 缸壁厚校核： 其壁厚為12mm, 缸筒內(nèi)徑為90mm。材料為鑄鋼鋼管ZG230-450，其為450Mpa。由于 所以按式3-1進行校核。 缸的額定壓力,所以，帶入數(shù)據(jù)得其最小壁厚為： < 所以動臂缸壁厚滿足強度要求。 活塞桿穩(wěn)定性校核： 由活塞桿的形狀以及尺寸，可算得 于是 其細長比 而 因此用式5-5進行校核： 將其數(shù)值帶入（5-3）中得： 大于其最大支撐力，符合要求，所以活塞桿符合穩(wěn)定性要求。到此，對液壓缸進行了全面的校核，都符合強度以及穩(wěn)定性的要求，可以使用。 主泵的選用及其計算 主泵類型的選擇 在液壓傳動系統(tǒng)中，液壓泵就是為整個液壓系統(tǒng)提供能量的，它將驅(qū)動電機