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1、 WLY10挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是WLY10挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。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(jī)安裝等。本人的設(shè)計(jì)主要致力于分析和設(shè)計(jì)WLY10挖掘機(jī)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(shè)計(jì)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(jìn)機(jī)型，設(shè)計(jì)出我們挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)方案圖，總體裝配圖以及相應(yīng)的部件圖和零件圖。 關(guān)鍵詞: 液壓挖掘機(jī)，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(jī)簡介 2 1.1 挖掘機(jī)簡史 2 1.2 國內(nèi)挖掘機(jī)目前發(fā)展水平及狀況 2 國外挖掘機(jī)目前水平及發(fā)展動向 5 挖掘機(jī)的構(gòu)成及分類 7 WLY10液壓挖掘機(jī)的特點(diǎn) 8 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的維護(hù) 9 第2章

5、 挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理 12 設(shè)計(jì)思想 12 WLY10液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 12 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)簡介 13 WLY10挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的擬定 13 2.5 WLY10液壓挖掘機(jī)的主要參數(shù) 16 第3章 挖掘機(jī)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(shè)計(jì) 23 挖掘機(jī)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(dá)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(jì)算 25 液壓缸的計(jì)算 25 液壓缸的基本參數(shù) 25 液壓缸工作能力的計(jì)算 25 液壓缸的運(yùn)動計(jì)算 26 強(qiáng)度及穩(wěn)定性校核 26 主泵的選用及其計(jì)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(jī)構(gòu)的計(jì)算 32 5.3.1 回轉(zhuǎn)馬達(dá)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(jì)算 33 第6章 油箱的設(shè)計(jì)及計(jì)算 35 6.1 油箱的設(shè)計(jì) 35 6.2 油箱容量的計(jì)算 36 6.3 系統(tǒng)發(fā)熱量的計(jì)算 36 6.4

7、 散熱量的計(jì)算 38 第7章 管道的設(shè)計(jì)與計(jì)算 40 7.1 管道的設(shè)計(jì) 40 7.1.1 管路設(shè)計(jì)的要求 40 7.1.2 油管的選擇 40 7.2 管道的計(jì)算 41 7.2.1 吸油管尺寸的計(jì)算 42 7.2.2 回油管尺寸的計(jì)算 42 結(jié)　論 44 謝 辭 45 參考文獻(xiàn) 46 外文資料翻譯 47 前　言 由于2004年我國經(jīng)濟(jì)實(shí)行宏觀調(diào)控后，國內(nèi)固定資產(chǎn)投資比例減小，嚴(yán)重影響了挖掘機(jī)的銷售市場。 2003年13家企業(yè)共銷售挖掘機(jī)30139臺，其中15噸以下挖掘機(jī)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(jī)27641臺

8、，下降了9%。其中15噸以下挖掘機(jī)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(jī)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(yù)計(jì)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(yīng)快速開發(fā)15噸以下挖掘機(jī)，以適應(yīng)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(shè)，南水北調(diào)工程的啟動，將需要大量的工程機(jī)械產(chǎn)品，尤其是對中小型號的液壓挖掘機(jī)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(jī)在農(nóng)業(yè)、農(nóng)村、農(nóng)

9、民以及城鄉(xiāng)個(gè)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(shè)、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(jī)簡介 1.1 挖掘機(jī)簡史 第一臺手動挖掘機(jī)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(jī)到電力驅(qū)動和內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動回轉(zhuǎn)挖掘機(jī)、應(yīng)用機(jī)電液一體化技術(shù)的全自動液壓挖掘機(jī)的逐步發(fā)展過程。 由于液壓技術(shù)的應(yīng)用，20世紀(jì)40年代有了在拖拉機(jī)上配裝液壓反鏟的懸掛式挖掘機(jī)，20世紀(jì)50年代初期和中期相繼研制出拖式全回轉(zhuǎn)液壓挖掘機(jī)和履帶式全液壓挖掘機(jī)。初期試制的液壓挖掘機(jī)是采用飛機(jī)和機(jī)床的液壓技術(shù)，缺少適用于挖掘機(jī)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(jì)60年代起，液壓挖掘機(jī)進(jìn)入推廣和蓬勃發(fā)展階段，各國挖掘機(jī)制造廠和品種增加很快，產(chǎn)量猛增。1968-1970年間，液壓挖掘機(jī)產(chǎn)量已占挖掘機(jī)總產(chǎn)量的83%，目前已接近100%。 1.2 國內(nèi)挖掘機(jī)目前發(fā)展水平及狀況 2000年來，隨著國家新一輪經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入一個(gè)更深層次的階段，包括基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、新的城鎮(zhèn)化建設(shè)等，刺激挖掘機(jī)行業(yè)進(jìn)一步的發(fā)展。所以在2000年以后形成了一個(gè)高潮期。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年國內(nèi)挖掘機(jī)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(jī)產(chǎn)銷量近8000臺。 200

11、2年是我國工程機(jī)械行業(yè)歷史上增長速度最快、經(jīng)濟(jì)形勢最好的一年，堪稱“井噴之年”。挖掘機(jī)全年銷量萬臺，同比增長58%，挖掘機(jī)成了整個(gè)工程機(jī)械行業(yè)中產(chǎn)、銷量增長最快的機(jī)種之一。 2003年國產(chǎn)挖掘機(jī)的價(jià)格優(yōu)勢仍然是十分明顯的。以13至14噸級的輪式挖掘機(jī)為例，雖然其關(guān)鍵零部件系國外配置，但價(jià)格與國外同等機(jī)型相比仍相差25萬至30萬元。小功率、多功能的挖掘機(jī)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(jī)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(jī)的需求一直在穩(wěn)步增長

12、，如常州現(xiàn)代的輪式挖掘機(jī)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(jī)，其中20噸級的輪式挖掘機(jī)的行駛速度可高達(dá)54公里/小時(shí)。目前我國輪式挖掘機(jī)的生產(chǎn)企業(yè)大約為10家。 2003年的大型挖掘機(jī)在我國一直處于薄弱地位，主要依賴進(jìn)口。長挖的CE600-5型斗容達(dá)4立方米，常州現(xiàn)代的R450LC-5型挖掘機(jī)屬于噸級，而德國的利勃海爾生產(chǎn)的600噸級的挖掘機(jī)最大斗容可達(dá)34立方米。 2003年小型挖掘機(jī)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(fù)盛名的久保田已落戶上海，久保田生產(chǎn)從至5噸的33個(gè)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(jī)型的主導(dǎo)機(jī)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(jī)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(yù)。凱斯的小型挖掘機(jī)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(jì)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(jī)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(jī)行業(yè)帶來沖擊! 1

14、999年-2004年履帶式挖掘機(jī)進(jìn)出口量：中國挖掘機(jī)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(jī)大國，但歷年仍有大量挖掘機(jī)產(chǎn)品進(jìn)口，進(jìn)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(jī)行業(yè)持續(xù)高速發(fā)展，尚未引進(jìn)外資的企業(yè)紛紛加快技術(shù)改造，引進(jìn)技術(shù)合作、資產(chǎn)重組、強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合優(yōu)勢互補(bǔ)，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(biāo)企業(yè)。同時(shí)，一些大型國企改制后也煥發(fā)出極強(qiáng)生命力。如長挖改制后的四川邦立重機(jī)揚(yáng)長避短搞發(fā)展，2004年目標(biāo)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(jī)——100t級強(qiáng)力礦山型全液壓挖掘機(jī)，CE(D)1000-6斗容6m3、373kw。同時(shí)還為中國礦山研制出系列全液壓挖掘機(jī)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(yīng)市場，物美價(jià)廉，深受市場歡迎，已成為中國大型挖掘機(jī)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(jī)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(jī)近40年的發(fā)展歷史,大致可以分成以下幾個(gè)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(jiān)持不懈的努力,克服一個(gè)一個(gè)的困難,有少量幾種規(guī)格的液壓挖掘機(jī)終于獲得初步成功,為我國挖掘機(jī)行業(yè)的形成和發(fā)展邁出了重要的一步。 壓挖掘機(jī)發(fā)展、提高并全面替代機(jī)械挖掘機(jī)階段(1978－1986年)。這個(gè)階段通過各主機(jī)廠引進(jìn)技術(shù)(主要是德國挖掘機(jī)制造技術(shù))的消化、吸收和移植,使我國液壓挖掘機(jī)產(chǎn)品的性能指標(biāo)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(jī)的平均年產(chǎn)量達(dá)到1230臺。 液壓挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量增加,新加入挖掘機(jī)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(jìn)日本挖掘機(jī)制造技術(shù)(1987－1993年)。由于國內(nèi)對挖掘機(jī)的需求量的不斷提高,新加入挖掘機(jī)行業(yè)的企

17、業(yè)通過開發(fā)和引進(jìn)挖掘機(jī)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(jī)生產(chǎn)企業(yè)壟斷國內(nèi)挖掘機(jī)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(gè)期間國內(nèi)液壓挖掘機(jī)的年均產(chǎn)量提高到2000余臺。 國內(nèi)液壓挖掘機(jī)供需矛盾日益擴(kuò)大,國外各著名挖掘機(jī)制造廠商看好中國市場紛紛前來創(chuàng)辦合資、獨(dú)資挖掘機(jī)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(jī)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(tuán)公司合作在成都相繼建立了生產(chǎn)液壓挖掘機(jī)的中外合資企業(yè),隨后日本小松制作所、日立

18、建機(jī)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(dú)資挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè),生產(chǎn)具有世界先進(jìn)水平的多種型號和規(guī)格的液壓挖掘機(jī)產(chǎn)品。近幾年這些企業(yè)運(yùn)營情況良好，發(fā)展速度很快。 國外挖掘機(jī)目前水平及發(fā)展動向 工業(yè)發(fā)達(dá)國家的挖掘機(jī)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(jī)的主要生產(chǎn)國，從20世紀(jì)80年代開始生產(chǎn)特大型挖掘機(jī)。例如，美國馬利昂公司生產(chǎn)的斗容量50-150m3剝離用挖掘機(jī)，斗容量132m3的步行式拉鏟挖掘機(jī)；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(jī)，斗容量107m3的剝離用挖掘機(jī)等，是世界上目前最大的挖掘機(jī)。 從20世紀(jì)后期開始，國際上挖掘機(jī)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(jī)。為滿足市政建設(shè)和農(nóng)田建設(shè)的需要，國外發(fā)展了斗容量在0.25m3以下的微型挖掘機(jī)，最小的斗容量僅在0.01m3。另外，數(shù)量最的中、小型挖掘機(jī)趨向于一機(jī)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(shí)，發(fā)展專門用途的特種挖掘機(jī)，如

20、低比壓、低嗓聲、水下專用和水陸兩用挖掘機(jī)等。 發(fā)展全液壓挖掘機(jī)，不斷改進(jìn)和革新控制方式，使挖掘機(jī)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(jì)算機(jī)綜合程序控制。在危險(xiǎn)地區(qū)或水下作業(yè)采用無線電操縱，利用電子計(jì)算機(jī)控制接收器和激光導(dǎo)向相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了挖掘機(jī)作業(yè)操縱的完全自動化。所有這一切，挖掘機(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(jī)裝有新型的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置，使挖掘機(jī)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(jī)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(fèi)。還安裝了CAPS（計(jì)算機(jī)輔助功率系統(tǒng)），提高挖掘機(jī)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(jī)配有與液壓回路連接的計(jì)算機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)上采用智能型控制系統(tǒng)，即使無經(jīng)驗(yàn)的駕駛員也能進(jìn)行復(fù)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(jī)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(jī)上采用最新的3114T型柴油機(jī)以及扭矩載荷傳感壓力系統(tǒng)、功率方式選擇器等，進(jìn)一步提高了挖掘機(jī)的作業(yè)效率和穩(wěn)定性。韓國大宇公司在DH280型挖掘機(jī)上采用了EPOS---電子功率優(yōu)化系統(tǒng)，根據(jù)發(fā)動機(jī)負(fù)荷的變化，自動調(diào)節(jié)液壓泵所吸收的功率，使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速始終保持在額定轉(zhuǎn)速附近，即發(fā)動機(jī)始終以全功率運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣既充分利用了發(fā)動機(jī)的功率、提高挖掘機(jī)的作業(yè)效率，又防止了發(fā)動機(jī)因過載而熄火。 更新設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)理論，以替代傳統(tǒng)的無限壽命設(shè)計(jì)理論和方法，并將疲

23、勞損傷累積理論、斷裂力學(xué)、有限元法、優(yōu)化設(shè)計(jì)、電子計(jì)算機(jī)控制的電液伺服疲勞試驗(yàn)技術(shù)、疲勞強(qiáng)度分析方法等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于液壓挖掘機(jī)的強(qiáng)度研究方面，促進(jìn)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(qiáng)度的動態(tài)設(shè)計(jì)分析方法，并創(chuàng)立了預(yù)測產(chǎn)品失效和更新的理論。日本制定了液壓挖掘機(jī)構(gòu)件的強(qiáng)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(dǎo)下，借助于大量試驗(yàn)，縮短了新產(chǎn)品的研究周期，加速了液壓挖掘機(jī)更新?lián)Q代的進(jìn)程，并提高其可靠性和耐久性。例如，液壓挖掘機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)到85%-95%，使用壽命超過1萬小時(shí)。 加強(qiáng)對駕駛員的勞動保護(hù)，改善駕駛員的勞動條件。液壓挖掘機(jī)采用帶有墜物保護(hù)結(jié)構(gòu)和傾翻保護(hù)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(jìn)一步改進(jìn)液壓系統(tǒng)。中、小型液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)有向變量系統(tǒng)轉(zhuǎn)變的明顯趨勢。因?yàn)樽兞肯到y(tǒng)在油泵工作過程中，壓力減小時(shí)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(jī)可經(jīng)常性地充分利用油泵的最大功率。當(dāng)外阻力增大時(shí)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(gè)互不成影響的獨(dú)立工作運(yùn)動。實(shí)現(xiàn)與回轉(zhuǎn)達(dá)機(jī)械的功率匹配。將第三泵在其他工作運(yùn)動上接通，成為開式回路第二個(gè)獨(dú)立的快速成運(yùn)動。此外，液壓技術(shù)在挖掘機(jī)上普遍使用，為電子技術(shù)、自動控制技術(shù)在挖掘機(jī)的應(yīng)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(jī)上的應(yīng)用。20世紀(jì)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(jī)的操作輕便和安全作業(yè)，降低挖掘機(jī)口音，改善駕駛員工作條件，逐步在挖掘上應(yīng)用電子和自動控制技術(shù)。隨著對挖掘機(jī)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(jī)電一體化在挖掘機(jī)上的應(yīng)用，并使其各種性能有了質(zhì)的飛躍。20世紀(jì)80年代，以微電子技術(shù)為核心的高新技術(shù)，特別是微機(jī)、微處理器、傳感器和檢測儀表在挖掘機(jī)上的應(yīng)用，推動了電子控制技術(shù)在挖掘機(jī)上應(yīng)用和推廣，并已成為挖掘機(jī)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，亦即目前先進(jìn)的挖掘機(jī)上設(shè)有發(fā)動機(jī)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(jī)的構(gòu)成及分類 挖掘機(jī)作業(yè)過程是以切削刃切削土壤，實(shí)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(jī)械移位繼續(xù)挖掘。 為實(shí)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(jī)構(gòu)、動力裝置、傳動裝置（液壓部分）、操縱裝置、行走裝置等。現(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(wù)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(fù)式雙作用液壓缸控制。為了適應(yīng)各種不同

27、施工作業(yè)的需要，液壓挖掘機(jī)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(jī)具。 回轉(zhuǎn)與行走裝置是液壓挖掘機(jī)的機(jī)體，轉(zhuǎn)臺上部設(shè)有動力裝置和傳動系統(tǒng)。發(fā)動機(jī)是液壓挖掘機(jī)的動力源，大多采用柴油要在方便的場地， 也可改用電動機(jī)。 行走裝置（也稱下車）由導(dǎo)向輪、驅(qū)動輪、支重輪、托帶輪、履帶、組 合行走架、行走馬達(dá)減速機(jī)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(dǎo)向輪　 2、組合行走架　 3、張緊裝置　　 4、中護(hù)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(jī)的支

28、柱，承受挖掘機(jī)的全部質(zhì)量和挖掘機(jī)載荷，提供挖掘機(jī)行走、轉(zhuǎn)彎和爬坡的能力挖掘機(jī)工作時(shí)，行走裝置起到支撐和穩(wěn)定的作用。 挖掘機(jī)分類一：常見的挖掘機(jī)按驅(qū)動方式有內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動挖掘機(jī)和電力驅(qū)動挖掘機(jī)兩種。其中電動挖掘機(jī)主要應(yīng)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(jī)分類二：按照行走方式的不同，挖掘機(jī)可分為履帶式挖掘機(jī)和輪式挖掘機(jī)。 　 挖掘機(jī)分類三：按照傳動方式的不同，挖掘機(jī)可分為液壓挖掘機(jī)和機(jī)械挖掘機(jī)。機(jī)械挖掘機(jī)主要用在一些大型礦山上。 挖掘機(jī)分類四：按照用途來分，挖掘機(jī)又可以分為通用挖掘機(jī)，礦用挖掘機(jī)，船用挖掘機(jī)，特種挖掘機(jī)等不同的類別 WLY10液壓挖掘機(jī)的特點(diǎn) 根

29、據(jù)前面對國內(nèi)外挖掘機(jī)市場及其其發(fā)展方向的分析，就可以準(zhǔn)確的對WLY10挖掘機(jī)做準(zhǔn)確的定位。以滿足市場的需求。WLY10液壓挖掘機(jī)選用進(jìn)口挖掘機(jī)專用橋、分動箱。液壓系統(tǒng)主泵、主閥、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用日本東芝進(jìn)口件?？煽啃愿撸僮魇孢m，維修方便，使用范圍廣。該機(jī)主要用于城市建設(shè)，農(nóng)田水利建設(shè)，小城鎮(zhèn)建設(shè)，道路施工，管道、管線、光纜鋪設(shè)等中小型土石方工程。配多種屬具，可實(shí)現(xiàn)多種功能，拓寬使用范圍：該機(jī)采用了多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，整體技術(shù)水平國內(nèi)領(lǐng)先。這種輪式挖掘機(jī)采用四輪驅(qū)動，環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到非道路2級。產(chǎn)品采用先導(dǎo)操縱負(fù)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(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。另外，東方

30、紅WLYl0型輪式液壓挖掘機(jī)還采用了兩擋機(jī)械變速和變量泵、變量馬達(dá)相結(jié)合的變速方式，能夠滿足挖掘機(jī)對低速大驅(qū)動力和高速行駛的要求。 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的維護(hù) 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(dá)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(yīng)的短時(shí)間冷啟動的黏度≤1000X10-6mm2/s；以及對應(yīng)于短時(shí)間允許的最高泄漏油溫90℃時(shí)的黏度≥10X10-6mm2/s。 （2）黏度指數(shù)（VI） 該指標(biāo)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(jī)機(jī)油的黏度指數(shù)均為VI>140。這一點(diǎn)對于使用大型進(jìn)口液壓挖掘機(jī)而采用國產(chǎn)液壓油（或?qū)l(fā)動機(jī)機(jī)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(yīng)的環(huán)境溫度范圍縮小，若非使用不可時(shí)，應(yīng)向油品廠家查詢相關(guān)資料，須對油的使用范圍做適當(dāng)調(diào)整，必要時(shí)還應(yīng)改變設(shè)備的相關(guān)設(shè)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(jī)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(fù)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(jī)液壓油散熱系統(tǒng)（更確切地說應(yīng)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(shí)能迅速升溫（達(dá)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(dāng)出現(xiàn)液壓油過熱時(shí)，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(dǎo)致散熱效率下降，必要時(shí)清洗散熱器。 （2）在極端條件下檢測風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的系統(tǒng)實(shí)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(shí)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速和系統(tǒng)工作壓力均應(yīng)為最大值；否則，應(yīng)對系統(tǒng)相應(yīng)參數(shù)進(jìn)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(jī)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(fù)荷感應(yīng)調(diào)節(jié)（LS）方式。而CUT-OFF功能的作用是，當(dāng)系統(tǒng)工作壓力達(dá)到調(diào)定值時(shí)，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(shí)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(dǎo)致溢流過熱。 同時(shí)，檢查次級閥工作是否正常，此項(xiàng)工作一定要嚴(yán)格按照技術(shù)要求進(jìn)行，必要時(shí)應(yīng)對系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行恢復(fù)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(yán)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(yīng)引起重視。前者可能在很短的時(shí)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(jìn)行判斷；后者則應(yīng)遵循一定的規(guī)律，應(yīng)綜合考察，及時(shí)采取措施。 第2章 挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理 設(shè)計(jì)思想 任何一個(gè)工程機(jī)械的設(shè)計(jì)都必須以市場位為導(dǎo)向，這樣設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品才可能為企業(yè)創(chuàng)造出預(yù)期的可觀效益。而我國的挖掘機(jī)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(jìn)口液壓挖掘機(jī)18670臺、出口液壓挖掘機(jī)2749臺，2005年國產(chǎn)挖掘機(jī)28812臺，同比增長4.3%，

36、進(jìn)口挖掘機(jī)18017臺，同比減少3.5%，出口挖掘機(jī)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(shí)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(jià)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(wù)就是設(shè)計(jì)出先進(jìn)的液壓系統(tǒng)，以突破外國產(chǎn)品獨(dú)霸天下的局面。 WLY10液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 一.整機(jī)結(jié)構(gòu)布置與液壓管路布置應(yīng)合理可行，外形美觀，操作方便舒適，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮制造工藝，拆裝維修等； 二. 底盤部分按標(biāo)準(zhǔn)輪

37、挖底盤設(shè)計(jì)，帶推土鏟或支腿，車架采用整體箱型變截面設(shè)計(jì)，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(jī)械輪胎。 三.液壓系統(tǒng)的主泵、主閥、回轉(zhuǎn)減速機(jī)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(dá)，可根據(jù)行駛阻力大小自動改變排量，使挖掘機(jī)自動改變速度； 四.挖掘機(jī)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(jìn)性，工作可靠。 五.伺服系統(tǒng)采用先導(dǎo)閥控制，操縱輕便，控制準(zhǔn)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(jī)液壓系統(tǒng)簡介 液壓挖掘機(jī)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(dǎo)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(jī)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(fù)合系統(tǒng)等三種類型。 定量系統(tǒng)：在液壓挖掘機(jī)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(jī)采用的變量系統(tǒng)中，是通過容積變量來實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速的，其調(diào)速方式有三種：變量泵－定量馬達(dá)調(diào)速、定量泵－變量馬達(dá)調(diào)速和變量泵－變量馬達(dá)調(diào)速

39、。 單斗液壓挖掘機(jī)的變量系統(tǒng)多采用雙泵雙回路。根據(jù)兩個(gè)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(gè)油泵各有一個(gè)功率調(diào)節(jié)機(jī)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(gè)回路的油泵各自獨(dú)立地進(jìn)行恒功率調(diào)節(jié)變量，兩個(gè)油泵各自擁有一半發(fā)動機(jī)輸出功率；全功率變量系統(tǒng)中的兩個(gè)油泵由一個(gè)總功率調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)，使兩個(gè)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(gè)油泵的功率在變量范圍內(nèi)是不相同的。其調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)有機(jī)械聯(lián)動式和液壓聯(lián)動式兩種形式。 WLY10挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的擬定 WLY10的挖掘機(jī)

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(fù)載傳感控制系統(tǒng)，使用兩擋機(jī)械變速和變量泵、變量馬達(dá)相結(jié)合的變速方式進(jìn)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(fù)載感應(yīng)系統(tǒng)框圖如圖2-2所示： 圖2-1 WLY10液壓挖掘機(jī)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(dá) 11-鏟斗油缸 12-推土油缸 13-手柄式先導(dǎo)閥 14-手柄先導(dǎo)閥 15-腳踏式先導(dǎo)閥 1

41、6-手柄式先導(dǎo)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(yīng)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(dá)供油。右油泵輸出的壓力油一路與蓄能器相連，作為應(yīng)急能源，使發(fā)動機(jī)不工作或出現(xiàn)故障時(shí)仍能操縱工作機(jī)構(gòu)，另一路的壓力油通過先導(dǎo)閥進(jìn)入換向閥的遠(yuǎn)程操控口，來控制換向閥的換位；在每個(gè)液壓缸和相應(yīng)的換向閥之間都裝有安全閥和單向閥，以避免換向運(yùn)動部件停動時(shí)產(chǎn)生的劇烈

42、沖擊。 手動減壓閥式先導(dǎo)閥的操縱油路，扳動手柄，壓力油經(jīng)手柄式先導(dǎo)閥進(jìn)入多路閥的遠(yuǎn)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(zhǔn)確。 負(fù)載感應(yīng)系統(tǒng)框圖： 圖2-2 負(fù)載感應(yīng)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?cái)嚅yCO、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(jìn)入伺服閥的信號壓力p決定主閥的排量大小，當(dāng)p等于先導(dǎo)閥控制壓力時(shí)，此時(shí)信號壓力最大，伺服閥位于右位（左位），此時(shí)主泵排量最大。當(dāng)壓力減小時(shí)主泵擺角減小，排量減小。截?cái)嚅yCO、閉合閥NC、總功率控制閥TVC控制p的大小。 當(dāng)伺服閥位于中位時(shí)，

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(jī)的主要參數(shù) 型號 東方紅－WLY10 型式 輪式反鏟液壓挖掘機(jī) 外形尺寸(長×寬×高) mm 6920×2410×2965 整機(jī)質(zhì)量kg 10000 標(biāo)準(zhǔn)斗容m3 發(fā)動機(jī)型號 發(fā)動機(jī)額定功率kW 74 發(fā)動機(jī)額定轉(zhuǎn)速 rpm 2200 液壓系統(tǒng) 負(fù)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(shè)計(jì)WLY10的液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)。 第3章 挖掘機(jī)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(gè)：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(shí)現(xiàn)，安全閥設(shè)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(shí)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(jī)執(zhí)行元件的進(jìn)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(dá)在閉鎖狀態(tài)下的最大閉鎖壓力，超過此壓力時(shí)限壓閥打開、卸載保護(hù)了液壓元件和管路免受損壞，這種限壓閥（圖3-1）實(shí)際上起了卸荷閥的作用。在動臂液壓缸的進(jìn)出油路上各裝有限壓閥，當(dāng)閉鎖壓力大于限壓閥調(diào)整時(shí)，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(jī)作業(yè)愈有利，但過高的調(diào)定壓力會影響液壓元件的強(qiáng)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(jī)滿斗回轉(zhuǎn)時(shí)由于上車轉(zhuǎn)動慣量很大，在啟動、制動和突然換向時(shí)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(gè)液壓系統(tǒng)和元件產(chǎn)生震動和噪音，甚至破壞。挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的緩沖回路就是利用緩沖閥等使液壓馬達(dá)高壓腔的油液超過一定壓力時(shí)獲得出路。圖3-2為液壓挖掘機(jī)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(dá)兩個(gè)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(dāng)回轉(zhuǎn)馬達(dá)突然停止轉(zhuǎn)動或反向轉(zhuǎn)動時(shí)，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(bǔ)油回路經(jīng)單向閥4進(jìn)行補(bǔ)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(diǎn)是溢油和補(bǔ)油分別進(jìn)行，保持了較低的液壓油溫度，工作可靠，但補(bǔ)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(dāng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)制動、停止或反轉(zhuǎn)時(shí)，高壓腔的油經(jīng)過

48、緩沖閥直接進(jìn)入低壓腔，減小了液壓沖擊。這種緩沖回路的補(bǔ)油量很少，背壓低，工作效率高。 圖3－2（C）是回轉(zhuǎn)馬達(dá)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(dá)制動或換向時(shí)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(bǔ)油。 上述各回轉(zhuǎn)回路中的緩沖（限壓）閥實(shí)際上起了制動作用，換向閥1中位時(shí)回轉(zhuǎn)馬達(dá)兩腔油路截?cái)?，只要油路壓力低于限壓閥的調(diào)定壓力，回轉(zhuǎn)馬達(dá)即被制動，其最大制動力矩由限壓閥決定。 當(dāng)回轉(zhuǎn)操縱閥回中位產(chǎn)生液壓制動作用時(shí)，挖掘機(jī)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(yùn)動來回振動，使回轉(zhuǎn)齒圈油馬達(dá)小齒輪之間產(chǎn)

49、生沖擊、振動和噪聲，同時(shí)鏟斗來回晃動，致使鏟斗中的土灑落，因此挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)油路中一般裝設(shè)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(shí)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(diǎn)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(fù)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(jìn)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(jìn)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(jìn)入液壓缸5的大腔使活塞右移。負(fù)載增大時(shí)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(fù)載減小，通過節(jié)流閥進(jìn)入液壓缸的流量增大，加快了活塞移動速度，液流量相應(yīng)地減少。這種節(jié)流方式由于節(jié)流后進(jìn)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(jìn)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(jī)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(xiǎn)，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(yīng)油路上也裝有單向節(jié)流閥。 行走限速回路 挖掘機(jī)下坡行駛時(shí)因自重加速，可能導(dǎo)致超速溜坡事故，且行走馬達(dá)易發(fā)生吸空現(xiàn)象甚至損壞。因此應(yīng)對行走馬達(dá)限速和補(bǔ)油，使行走馬達(dá)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(dá)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(jī)一旦行走超速，進(jìn)油供應(yīng)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(jī)超速溜坡事故的發(fā)生。 合流回路 為了提高挖掘機(jī)生產(chǎn)效率、縮短作業(yè)循環(huán)時(shí)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(jī)動臂液壓缸和斗桿液壓缸均能合流，大型挖掘機(jī)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(gè)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(fù)雜，閥桿直徑的設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)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(jī)在進(jìn)行起重作業(yè)時(shí)要求停留在一定的位置上保持不下降，因此設(shè)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(shí)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(dāng)操縱動臂下降時(shí)，在先導(dǎo)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(shí)，由于重力作用會使降落速度太快而發(fā)生危險(xiǎn)，動臂缸上腔可能產(chǎn)生吸空，有的挖掘機(jī)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(jī)采用再生回路，如圖3-5所示，動臂下降時(shí)，油泵的油經(jīng)單向閥通過動臂操縱閥進(jìn)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(bǔ)油單向閥供給動臂缸上腔。這樣當(dāng)發(fā)動機(jī)在

55、低轉(zhuǎn)速和泵的流量較低時(shí)，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(shè)計(jì) 挖掘機(jī)的功用和對液壓系統(tǒng)的要求 挖掘機(jī)主要用來開挖塹壕，基坑、河道與溝渠以及用來進(jìn)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(yīng)用。 液壓挖掘機(jī)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(dá)），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(jī)的機(jī)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(jìn)行傳

56、遞，然后再經(jīng)過執(zhí)行元件轉(zhuǎn)返為機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)主機(jī)的各種動作。由于液壓系統(tǒng)的功能是傳遞，分配和控制機(jī)械動力，因此是液壓挖掘機(jī)的關(guān)鍵部分。 液壓挖掘機(jī)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(dǎo)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(jī)的工作過程，包括作業(yè)循環(huán)和整機(jī)移動兩項(xiàng)主要動作。液壓挖掘機(jī)的一個(gè)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(jìn)行鏟斗，斗桿和動臂三個(gè)缸的復(fù)合動作，以保證鏟斗按某一特定軌跡運(yùn)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(shí)回轉(zhuǎn)電機(jī)啟動，轉(zhuǎn)臺向卸土方向回轉(zhuǎn)。 卸載—回轉(zhuǎn)到卸載地點(diǎn)，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(dāng)對卸載位置和卸載高度有嚴(yán)格的要求時(shí)，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(shí)，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(jī)一般工作在施工場合，因此環(huán)境惡劣，這就要求挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)和執(zhí)行元件要有足夠的強(qiáng)度和非常好的密封性能。由于挖掘機(jī)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(jī)能夠長時(shí)間穩(wěn)定的工作。設(shè)計(jì)出便于操作，更加人性化，工作效率高，耗能小的挖掘機(jī)，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(dá)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(shí)現(xiàn)無級變速，壽命長，排量范圍大。 （2）選用軸向柱塞馬達(dá)，它和泵在結(jié)構(gòu)上有許多相同優(yōu)點(diǎn)，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(dǎo)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(yùn)行。 （2）過載閥。安裝在液壓缸和行走馬達(dá)的管路上，防止超載，用來保護(hù)液壓系統(tǒng)和工作的液壓缸和行走馬達(dá)。 （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(yùn)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(gè)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(jìn)入執(zhí)行元件的方向，進(jìn)而實(shí)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(jìn)回油，中間的閥位要求禁止油液流通，以達(dá)到執(zhí)行元件動作達(dá)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(jī)械油缸，額定壓力為34Mpa。 第5章 液壓系統(tǒng)的計(jì)算 液壓缸的計(jì)算 液壓缸是液壓挖掘機(jī)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(fù)運(yùn)動的機(jī)械能或者擺動的機(jī)械能。在液

60、壓挖掘機(jī)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(gè)部分。本文液壓缸的設(shè)計(jì)思路就是參照類似的挖掘機(jī)液壓缸，然后對其進(jìn)行校核。 液壓缸的基本參數(shù) 參照WY10履帶液壓挖掘機(jī)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(jì)算 根據(jù)負(fù)荷和工作裝置油缸鉸點(diǎn)布置，以及液壓系統(tǒng)的分析計(jì)算確定本機(jī)油缸所需的推力和支力。 計(jì)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(jì)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(yùn)動計(jì)算 1、活塞運(yùn)動速度 V=Q/S1 (m/s) V=Q/S2 (m/s) 2、全程時(shí)間 t=h/ V (S) t=h/ V (S) 計(jì)算結(jié)果如表3-3所示： 表5-3 液壓缸的運(yùn)動計(jì)算 油缸名稱 油泵流量 油缸運(yùn)動速度(m/s

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

63、度校核： 活塞桿的強(qiáng)度一般情況下時(shí)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(fù)載時(shí)，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(fù)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)?；钊麠U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(dāng)活塞桿的細(xì)長比時(shí)，有 （5-4） 當(dāng)活塞桿的細(xì)長比時(shí)，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(qiáng)度決定的實(shí)驗(yàn)數(shù)值；本文?。? —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(jìn)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(qiáng)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(xì)長比 而 因此用式（5-5）進(jìn)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(jìn)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(qiáng)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(xì)長比 而 因此用式5-5進(jìn)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(jìn)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(qiáng)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(xì)長比 而 因此用式5-5進(jìn)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(jìn)行了全面的校核，都符合強(qiáng)度以及穩(wěn)定性的要求，可以使用。 主泵的選用及其計(jì)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(gè)液壓系統(tǒng)提供能量的，它將驅(qū)動電機(jī)