小型履帶式挖掘機(jī)液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【含6張CAD圖帶開(kāi)題報(bào)告】.zip,含6張CAD圖帶開(kāi)題報(bào)告,小型,履帶式,挖掘機(jī),液壓,控制系統(tǒng),設(shè)計(jì),CAD,開(kāi)題,報(bào)告 小型履帶式挖掘機(jī)液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 目前本國(guó)建筑機(jī)械的主要類型是小型履帶式挖掘機(jī)，在現(xiàn)如今的建筑當(dāng)中大多數(shù)都有使用。通過(guò)查閱相關(guān)資料以及文獻(xiàn)可以得知現(xiàn)如今的挖掘機(jī)的工作核心部位是液壓系統(tǒng)，那么液壓系統(tǒng)在使用過(guò)程當(dāng)中有非常重要的作用也是對(duì)其研究過(guò)程當(dāng)中的重中之重。在實(shí)際的使用工作當(dāng)中挖掘機(jī)的使用環(huán)境比較差，要做的工作相當(dāng)復(fù)雜。這就導(dǎo)致了液壓系統(tǒng)的高要求設(shè)計(jì)。最重要的是液壓系統(tǒng)是整個(gè)工程系統(tǒng)中最復(fù)雜、最精密的部分，是一個(gè)十分復(fù)雜的項(xiàng)目。所以，對(duì)挖掘機(jī)的系統(tǒng)進(jìn)行更深一步的研究和設(shè)計(jì)，這將對(duì)國(guó)的挖掘機(jī)行業(yè)產(chǎn)生巨大的影響。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，將小型履帶式挖掘機(jī)作為論文的研究對(duì)象。這個(gè)過(guò)程當(dāng)中查閱了大量的文獻(xiàn)以及資料對(duì)于挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)和傳動(dòng)的系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)等挖掘機(jī)所需要用到的各個(gè)零部件都進(jìn)行了分析和了解。在的畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中以小型履帶式挖掘機(jī)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了著重的分析，了解其工作的性能以及實(shí)際的工作原理，這都是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容。本文介紹了小型履帶式挖掘機(jī)液壓控制系統(tǒng)的總體規(guī)劃、裝配方法和描述及設(shè)計(jì)。所有這些都在CAD圖紙中有所描述。 關(guān)鍵詞:挖掘機(jī);液壓控制系統(tǒng);設(shè)計(jì) Abstract At present, the main types of construction machinery in China are small crawler excavators, which are used in most of today's buildings. Through the relevant information and literature, we can know that the core of today's excavator's work is the hydraulic system, so the hydraulic system has a very important role in the use of the process is also the most important part of our research on its research process. In the actual use of the work, the use environment of the excavator is relatively poor, and the work to be done is quite complicated. This has led to the high demand design of hydraulic systems. The most important is that the hydraulic system is the most complex and sophisticated part of the entire engineering system and is a very complex project. Therefore, we study and design the excavator system further, which will have a great impact on the excavator industry in China. This graduation design, I will be small crawler excavator as the research object of the paper. During this process I consulted a great deal of literature and materials to analyze as well as the various parts and components needed by excavators such as control systems. In my graduation design, the hydraulic transmission system of a small crawler excavator was emphatically analyzed to understand the performance of its work and the actual working principles. This is the key content of this graduation design. This paper introduces the overall planning, assembly method, description and design of hydraulic control system of small crawler excavator. All of this is described in CAD drawings. Key words: excavator; Hydraulic control system; design 目錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒 論 1 1.1課題的研究背景 1 1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 1.2.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 2 1.2.2國(guó)外研究現(xiàn)狀 3 1.3研究目的及意義 5 1.4本設(shè)計(jì)的研究思路及方法 5 第2章工作裝置的總體方案 6 2.1挖掘機(jī)使用過(guò)程當(dāng)中對(duì)于液壓系統(tǒng)的要求 6 2.2設(shè)計(jì)指標(biāo) 6 2.3小型履帶式挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)基本動(dòng)作分析 8 第3章 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的改進(jìn) 9 3.1液壓系統(tǒng)在挖掘機(jī)當(dāng)中的作用 9 3.2液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 11 5.液壓油：在實(shí)際的使用過(guò)程當(dāng)中主要是起到輸送狀態(tài)的介質(zhì)。 12 3.3液壓系統(tǒng)回路具體解析 12 3.3.1 限壓回路 13 3.3.2 卸荷回路 14 3.3.3 緩沖回路 15 3.3.4 節(jié)流調(diào)速回路 16 3.3.5 節(jié)流限速回路 17 3.3.6 行走限速回路 17 3.4本章小結(jié) 18 第4章小型挖掘機(jī)液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 4.1液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 19 4.2設(shè)計(jì)要求 20 4.3壓力控制 20 4.4液壓系統(tǒng)的工作原理 20 4.5液壓系統(tǒng)特殊部件作用 21 4.6 液壓元件的選用 22 4.6.1液壓閥的選用 22 4.6.2 輔助元件的選用 22 4.7本章小結(jié) 23 第5章各個(gè)參數(shù)校驗(yàn) 24 5.1 計(jì)算所需要的泵的流量 24 5.2液壓泵的工作壓力 25 5.3發(fā)動(dòng)機(jī)的選型 25 5.4回轉(zhuǎn)臺(tái)啟動(dòng)力矩和制動(dòng)力矩 25 5.5油箱實(shí)際容積的校驗(yàn) 28 5.6油箱制作的注意事項(xiàng) 29 5.7油管尺寸大小校驗(yàn) 29 5.8液壓油的選取 30 第6章液壓系統(tǒng)性能校驗(yàn) 32 6.1系統(tǒng)壓力損失 32 6.2系統(tǒng)的效率計(jì)算 33 6.3液壓沖擊大小的校驗(yàn) 33 6.4熱平衡驗(yàn)算 34 第7章總結(jié) 36 參考文獻(xiàn) 37 展 望 38 致謝 39 V 第1章 緒 論 1.1課題的研究背景 作為工程中使用最廣泛的機(jī)械挖掘機(jī)之一，挖掘機(jī)在施工中的任務(wù)是十分重大的。從整個(gè)國(guó)家的建設(shè)和發(fā)展來(lái)看，挖掘機(jī)的工作是必不可少的，特別是土方工程和水利工程。挖掘機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)建筑、民用建筑、工程、城市建設(shè)、礦山開(kāi)采等領(lǐng)域。相關(guān)數(shù)據(jù)表明，約60%的土方挖土機(jī)、挖掘機(jī)和液壓傳動(dòng)技術(shù)是分不開(kāi)的，可以看出挖掘機(jī)產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)是液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，因此對(duì)挖掘機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分析是必要的。由于挖掘機(jī)的工作條件復(fù)雜，操作更加復(fù)雜，相應(yīng)的液壓系統(tǒng)是最復(fù)雜的。挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的分析與研究對(duì)挖掘機(jī)的開(kāi)發(fā)具有重要的推動(dòng)作用。經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)決定上層建筑是永恒不變的定律，隨著國(guó)經(jīng)濟(jì)環(huán)境不斷的進(jìn)步和發(fā)展，帶動(dòng)了很多行業(yè)以及領(lǐng)域的進(jìn)步和發(fā)展，建筑領(lǐng)域就是其中取得比較顯著進(jìn)步的一大領(lǐng)域。小型挖掘機(jī)在建筑領(lǐng)域不斷進(jìn)步和發(fā)展融入了更多的適于現(xiàn)如今社會(huì)浪潮的發(fā)展科學(xué)技術(shù)。由于小挖掘具有功能多樣性、靈活性、高工作效率等特點(diǎn)，更重要的是要有較低的價(jià)格（大約在10萬(wàn)到30萬(wàn)之間）而中型的在50萬(wàn)以上，所以稱之為機(jī)械行業(yè)主要工作，得到人們的青睞。由于小型液壓挖掘機(jī)具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，即低成本，重量輕，維修方便，體積小，靈活，非常適合城市管道挖掘，基礎(chǔ)建設(shè)，公用事業(yè)，房屋維修等，很快在市場(chǎng)上受到歡迎。由于其體積小、設(shè)計(jì)合理，可在大型挖掘機(jī)無(wú)法到達(dá)的許多地方進(jìn)行施工。此外，由于它的液壓動(dòng)力系統(tǒng)，它可以驅(qū)動(dòng)一系列的輔助工具。尾設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向半徑為零，所以在空間環(huán)境下作業(yè)的小型挖掘機(jī)是有限的，挖掘機(jī)操作員不需要考慮是否存在阻礙挖掘機(jī)旋轉(zhuǎn)的施工場(chǎng)地障礙，允許操作員進(jìn)行操作。在吊桶操作中，應(yīng)注意防止施工現(xiàn)場(chǎng)周圍建筑物和挖掘機(jī)本身的損壞。小型挖掘機(jī)有一個(gè)鉸鏈?zhǔn)降脑O(shè)計(jì)，允許它們?cè)诖蟮膮^(qū)域上搖擺。這使得挖掘機(jī)能夠避開(kāi)障礙物，不經(jīng)常移動(dòng)機(jī)身。它還能更容易地穿透墻壁和墻壁。小型挖掘機(jī)操作靈活，能夠向前移動(dòng)，不需要牽引力，更重要的是它的旋轉(zhuǎn)，移動(dòng)更加方便靈活，適合多種場(chǎng)合，因此，限制降落傘比大型挖掘機(jī)大得多，這也是最大的進(jìn)步之一。 目前，小型挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)和制造已經(jīng)逐漸趨于成熟，其需求量也逐漸增大，但是國(guó)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)仍舊不夠成熟，還需要更多的完善機(jī)制和設(shè)施。小型挖掘機(jī)最大的施工點(diǎn)是城市，因?yàn)樵诔鞘兄薪ㄖO(shè)施較多，人口也多，活動(dòng)頻繁，這就要求施工迅速，對(duì)各個(gè)方面的影響都要盡可能的小，尤其是環(huán)境和安全方面最為突出，當(dāng)然，其體積小更是便于施工的一個(gè)重要的方面。 1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1.2.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 從市場(chǎng)來(lái)看，國(guó)液壓工業(yè)銷售額僅僅占機(jī)械工業(yè)產(chǎn)值的1%左右，這說(shuō)明國(guó)在這個(gè)技術(shù)方面的使用和創(chuàng)造制造還不夠好。為此，應(yīng)該努力完善相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，使其更加市場(chǎng)化。液壓氣動(dòng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)也很明顯，例如：整個(gè)系統(tǒng)提及比較小而且使用過(guò)程當(dāng)中的功率比較大，在后期對(duì)其進(jìn)行壓力和流量都能進(jìn)行強(qiáng)有力的控制，而且在使用過(guò)程當(dāng)中傳送能力比較強(qiáng)。通過(guò)查閱相關(guān)資料為及文獻(xiàn)可得知?dú)鈩?dòng)傳動(dòng)也具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際的使用過(guò)程當(dāng)中可以節(jié)省能源減小使用過(guò)程當(dāng)中的污染，生產(chǎn)所投入的成本比較低，外幣結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，比較容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)。那么綜上可以得知液壓氣動(dòng)技術(shù)現(xiàn)如今在很多方面就面臨著電氣傳動(dòng)等傳動(dòng)方式的競(jìng)爭(zhēng)壓力，這使得其需要更好更快的發(fā)展。19世紀(jì)50年代，國(guó)對(duì)蘇聯(lián)的挖掘機(jī)進(jìn)行了研究，從而誕生了國(guó)的第一臺(tái)挖掘機(jī)。在此基礎(chǔ)上，成立了一系列科研單位，如：建筑施工機(jī)械研究室、撫順挖掘機(jī)研究所等科研單位，并開(kāi)發(fā)研究了一系列產(chǎn)品，使國(guó)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)得到了較大的發(fā)展和進(jìn)步，為國(guó)工程機(jī)械的成長(zhǎng)奠定了基礎(chǔ)。改革開(kāi)放以來(lái)，國(guó)產(chǎn)液壓挖掘機(jī)行業(yè)的發(fā)展迅速了起來(lái)，由于政策的支持政府的支持以及關(guān)心，和大量資金的投入支持使得很多機(jī)械加工廠商如雨后春筍般涌現(xiàn)，這就在一定程度上打破了一些發(fā)達(dá)國(guó)家在挖掘機(jī)方便的壟斷地位，國(guó)挖掘機(jī)行業(yè)得到了非常好的發(fā)展空間成長(zhǎng)環(huán)境，同時(shí)也提高了液壓挖掘機(jī)的產(chǎn)量和質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上，國(guó)開(kāi)始從世界制造和技術(shù)強(qiáng)國(guó)引進(jìn)了一些技術(shù)，再進(jìn)過(guò)自己的研究和實(shí)驗(yàn)，從而大大提高了國(guó)產(chǎn)液壓挖掘機(jī)的產(chǎn)品性能指標(biāo)。在上世紀(jì)九十年代，由于國(guó)家飛速發(fā)展，建筑行業(yè)也急劇擴(kuò)張，這促進(jìn)了市場(chǎng)的擴(kuò)大。但國(guó)科技水平尚未達(dá)到需求，引進(jìn)外資便成了一項(xiàng)重要的舉措，從而誕生了很多中外合資的企業(yè)。二者共同發(fā)展，大力研究和生產(chǎn)液壓挖掘機(jī)，從而使得相關(guān)的技術(shù)得到了進(jìn)一步的提高和發(fā)展。該產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于高壓雙路、新型高性能液壓元件、液壓系統(tǒng)節(jié)能、微電子設(shè)備的高效轉(zhuǎn)換、電子監(jiān)控和故障診斷等先進(jìn)技術(shù)，設(shè)備和措施可提高液壓挖掘機(jī)的效率。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，市場(chǎng)也變得越來(lái)越熱，更趨于市場(chǎng)化。這之后，由于挖掘機(jī)的大量使用，設(shè)備的保養(yǎng)是不可避免的，尤其實(shí)在城市化和農(nóng)業(yè)機(jī)械化的推進(jìn)下，更加使得小型工程機(jī)械越來(lái)越頻繁地使用，從而更加促進(jìn)了市場(chǎng)的擴(kuò)大。目前，國(guó)外的一些企業(yè)人就具有相對(duì)的技術(shù)、知識(shí)以及設(shè)備的領(lǐng)先，這對(duì)于國(guó)發(fā)展自己的液壓挖掘機(jī)是不小的挑戰(zhàn)。 1.2.2國(guó)外研究現(xiàn)狀 為了實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化驅(qū)動(dòng)，加強(qiáng)對(duì)其的控制，液壓技術(shù)必須進(jìn)一步發(fā)展才能滿足行業(yè)應(yīng)用的要求。據(jù)報(bào)道，全球液壓元件銷售總額為350億美元，占機(jī)械行業(yè)產(chǎn)量的2- 3.5%。本世紀(jì)，市場(chǎng)的擴(kuò)張和技術(shù)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇迫使這個(gè)行業(yè)繼續(xù)創(chuàng)新和改進(jìn)。正是由于這些原因，整個(gè)行業(yè)的快速發(fā)展和技術(shù)的不斷進(jìn)步 主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面: 1、通過(guò)查閱相關(guān)資料以及文獻(xiàn)可以得知，在實(shí)際的使用過(guò)程當(dāng)中挖掘機(jī)的工作環(huán)境比較復(fù)雜，操作起來(lái)程序比較繁瑣，那么在實(shí)際的使用過(guò)程當(dāng)中需要把一套系統(tǒng)動(dòng)作進(jìn)行分組復(fù)合。近年來(lái)國(guó)外挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)發(fā)展為近負(fù)荷敏感系統(tǒng)(CLSS)，執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度，與負(fù)載壓力無(wú)關(guān)，泵和執(zhí)行器的供給與流量成正比，零件之間的干擾小，具有很強(qiáng)的抗干擾能力。良好的可操作性。液壓系統(tǒng)易于操作，它已被越來(lái)越多的挖掘機(jī)制造商采用。 2、節(jié)能環(huán)保指數(shù)的上升:隨著全球能源危機(jī)和環(huán)境要求的不斷提高，現(xiàn)如今液壓挖掘機(jī)的節(jié)能控制技術(shù)發(fā)展越來(lái)越成熟，通過(guò)查閱相關(guān)資料以及文獻(xiàn)可以知曉，此時(shí)該種技術(shù)大致分為三個(gè)類型，即負(fù)流量控制技術(shù)，是流量控制技術(shù)和三種負(fù)載敏感控制技術(shù)。一方面，將大力發(fā)展混合動(dòng)力、多能源綜合利用技術(shù)等節(jié)能技術(shù)，增強(qiáng)綠色設(shè)計(jì)意識(shí)，關(guān)注低能耗、可回收、可重復(fù)利用的技術(shù)。減少挖掘機(jī)的排放量以及工作時(shí)產(chǎn)生的噪聲污染，嚴(yán)格排放目標(biāo)。 3、系統(tǒng)的可靠性和采礦能力越來(lái)越受到人們的關(guān)注,為了提高挖掘機(jī)的挖掘能力,最常用的方法是提高液壓系統(tǒng)工作壓力,壓力額定電流在國(guó)外大多數(shù)挖掘機(jī),大多是在密蘇里州和新材料和新技術(shù)的出現(xiàn),不得不面對(duì)更高的壓力,甚至是超高壓技術(shù)的趨勢(shì)。另一方面，由于挖掘機(jī)的工作條件，在歐洲、美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家越來(lái)越重視系統(tǒng)的可靠性，采用了一些先進(jìn)的技術(shù)而不是傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論和方法來(lái)提高系統(tǒng)的可靠性和設(shè)備的可操作性。 1.3研究目的及意義 由于中型和大型挖掘機(jī)的體積限制，不能在許多復(fù)雜的地形區(qū)域進(jìn)行操作。小型履帶式挖掘機(jī)具有體積大、體積大的優(yōu)點(diǎn)，可以解決工程復(fù)雜領(lǐng)域的大部分問(wèn)題。液壓控制系統(tǒng)作為小型履帶式挖掘機(jī)的重要?jiǎng)恿υ?，已成為電機(jī)不可缺少的動(dòng)力源。利用液壓泵的壓力，把實(shí)際的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成為壓力控制閥門來(lái)對(duì)液壓油的流量進(jìn)行控制，以此來(lái)達(dá)到控制液壓缸的不同程度以及不同方向的動(dòng)作。通過(guò)查閱相關(guān)資料以及文獻(xiàn)可以得知在實(shí)際的生產(chǎn)加工過(guò)程當(dāng)中可以得知在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中所研究的小型液壓挖掘機(jī)在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中適用于工作范圍比較小的區(qū)域，地形比較奇特不屬于常見(jiàn)的操作環(huán)境，經(jīng)過(guò)研究了解小履帶式挖掘機(jī)的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)，并對(duì)其運(yùn)行方式進(jìn)行了細(xì)致的分析，從而設(shè)計(jì)了液壓控制系統(tǒng)，并對(duì)各單元的參數(shù)進(jìn)行了分析。在的畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中主要是對(duì)小型履帶挖掘機(jī)液壓控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的分析以及各個(gè)零部件的選取，通過(guò)綜合分析從而找到控制系統(tǒng)的最終設(shè)計(jì)方法。 1.4本設(shè)計(jì)的研究思路及方法 首先從第一章主要介紹小型履帶式挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的研究背景、國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述、主要研究方法等。在對(duì)小型履帶式挖掘機(jī)有了一定了解的基礎(chǔ)上，對(duì)整個(gè)設(shè)備進(jìn)行了數(shù)字化分析和仿真，并對(duì)液壓控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。根據(jù)小型履帶式挖掘機(jī)液壓控制系統(tǒng)的要求對(duì)各個(gè)回路進(jìn)行分析和再部件做出選擇，對(duì)調(diào)壓回路、卸荷回路、緩沖回路等控制回路提出了液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。 其次從第二章和第三章來(lái)詳細(xì)解釋調(diào)壓回路、卸荷回路、緩沖回路、節(jié)流調(diào)速回路、節(jié)流限速回路、行走限速回路的設(shè)計(jì)運(yùn)用各控制元件實(shí)現(xiàn)液壓控制要求。 最后第四章計(jì)算動(dòng)臂缸、斗桿缸和鏟斗缸的流量，回轉(zhuǎn)平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)力矩制動(dòng)力矩、油管尺寸 第2章工作裝置的總體方案 2.1挖掘機(jī)使用過(guò)程當(dāng)中對(duì)于液壓系統(tǒng)的要求 通過(guò)查閱相關(guān)資料以及文獻(xiàn)可以得知液壓傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)際使用的功能以及結(jié)構(gòu)是非常復(fù)雜多變的，那么如果系統(tǒng)經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng)、更換、改變負(fù)載、沖擊和振動(dòng)等動(dòng)作，那么現(xiàn)場(chǎng)操作實(shí)際加工環(huán)境都有特別高的要求，那么挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)必須要符合下面幾個(gè)方面的要求： （1）在實(shí)際的使用過(guò)程當(dāng)中必須要保證挖掘機(jī)的吊桿和鏟斗各個(gè)零部件之間都能進(jìn)行相互配件，從而使一個(gè)完整的復(fù)合動(dòng)作。 （2）在實(shí)際的使用過(guò)程當(dāng)中工作裝置的實(shí)際運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)臺(tái)的可單獨(dú)進(jìn)行運(yùn)行或者可以以組合的方式進(jìn)行，這樣可以提高挖掘機(jī)的生產(chǎn)實(shí)際效率。 （3）在實(shí)際的使用過(guò)程當(dāng)中履帶式挖掘機(jī)分為兩個(gè)履帶進(jìn)行運(yùn)行驅(qū)動(dòng)，這樣可以使得挖掘機(jī)走位比較靈活機(jī)動(dòng)，工作轉(zhuǎn)動(dòng)比較靈活多變，實(shí)際的生產(chǎn)加工的實(shí)際效率會(huì)很大程度上提高。 （4）在實(shí)際的使用過(guò)程當(dāng)中挖掘機(jī)所進(jìn)行的一些列動(dòng)作都必須是可逆的和連貫性的動(dòng)作。 （5）在實(shí)際的使用過(guò)程當(dāng)中必須裝有執(zhí)行器和過(guò)載的保護(hù)裝置。 在實(shí)際的使用過(guò)程當(dāng)中挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)必須滿足下面的幾個(gè)方面要求： （1）在實(shí)際的使用過(guò)程當(dāng)中必須要做到高效的傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)型都是必須要滿足的條件。 （2）在實(shí)際的使用過(guò)程當(dāng)中必須要加入輕質(zhì)防震冷卻器，這樣來(lái)降低系統(tǒng)里面的總熱值，是系統(tǒng)內(nèi)的溫度保持恒溫以利于后期的使用過(guò)程，溫度大致在45-80之間。 （3）工地粉塵較多，挖掘機(jī)長(zhǎng)時(shí)間處于塵土環(huán)境中作業(yè)，液壓油易污染，因此要求液壓系統(tǒng)密封性能好，同時(shí)油污液壓元件靈敏度低，整個(gè)液壓系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置過(guò)濾除塵裝置。 2.2設(shè)計(jì)指標(biāo) 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中通過(guò)查閱相關(guān)資料以及文獻(xiàn)對(duì)于挖掘機(jī)的各個(gè)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行分析，詳細(xì)參看下面的表格： 表2.1 基本性能要求 項(xiàng) 目 參 數(shù) 作 業(yè) 性 能 斗容量 m3 1 最大作業(yè)半徑 m 10.4 最大挖掘高度 m3/h 7.78 最大挖掘深度 m 6.46 最大卸載高度 m 5.7 最大挖掘力 KN 142 最大工作壓力 MPa 32 發(fā)動(dòng)機(jī)功率 kW ≥90 2.3小型履帶式挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)基本動(dòng)作分析 根據(jù)調(diào)研市場(chǎng)，液壓挖掘機(jī)工作裝置基本組成及部件布局如圖 2-1 所示。 圖2.1布局圖 通過(guò)查閱相關(guān)資料以及文獻(xiàn)可以知曉，在實(shí)際的生產(chǎn)使用過(guò)程當(dāng)中挖掘機(jī)主要的工作流程大致如下：該挖機(jī)再使用之前首先通過(guò)回轉(zhuǎn)馬達(dá)把轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)到比較合適的位置，而后準(zhǔn)備開(kāi)始挖掘工作，控制挖掘機(jī)當(dāng)中的動(dòng)臂以及液壓缸的回縮從而可以達(dá)到動(dòng)臂下降的目的。再然后依據(jù)挖掘的實(shí)際情況控制斗桿或者顫抖的位置，完成挖掘的動(dòng)作。 第3章 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的改進(jìn) 3.1液壓系統(tǒng)在挖掘機(jī)當(dāng)中的作用 通過(guò)查閱相關(guān)資料以及文獻(xiàn)可以知曉液壓系統(tǒng)是挖掘機(jī)當(dāng)中非常重要的一個(gè)部分?？梢哉f(shuō)這是最重要的部分。挖掘機(jī)再使用過(guò)程當(dāng)中所處的環(huán)境是非常嚴(yán)格的，那么此時(shí)對(duì)于液壓系統(tǒng)的要求是非常高的，盡量減少故障頻率，減少停機(jī)時(shí)間。這就進(jìn)一步說(shuō)明了，液壓系統(tǒng)運(yùn)行正常是挖掘機(jī)正常工作的重要前提。由于液壓技術(shù)和挖掘機(jī)技術(shù)密不可分，前者的發(fā)展將直接促進(jìn)和加速挖掘機(jī)技術(shù)的發(fā)展，后者的需求將促進(jìn)前者的發(fā)展和進(jìn)步。現(xiàn)代挖掘機(jī)的基本技術(shù)是液壓系統(tǒng)控制技術(shù)，所以必須嚴(yán)肅對(duì)待。由于挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的復(fù)雜性，在挖掘機(jī)中發(fā)現(xiàn)了許多先進(jìn)的液壓傳動(dòng)技術(shù)。挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的限壓電路、卸載電路、緩沖電路、節(jié)流速度控制、節(jié)流速度回路、調(diào)速回路、導(dǎo)閥控制電路等，均可成功應(yīng)用于不同的液壓系統(tǒng)。隨著液壓系統(tǒng)的進(jìn)一步精密化，其工作性能更強(qiáng)大，更容易操作。同時(shí)，效率的提高和能源消耗的減少都有賴于現(xiàn)代技術(shù)的進(jìn)步。因此，依靠先進(jìn)液壓系統(tǒng)的挖掘機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中所要研究的是小型履帶式液壓挖掘機(jī)這是一種功能型的一包，查閱相關(guān)資料以及文獻(xiàn)可以得知，現(xiàn)如今大多數(shù)應(yīng)用于水利交通以及礦業(yè)等建筑方面各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，在實(shí)際的使用過(guò)程當(dāng)中為節(jié)省了很多勞動(dòng)力，減輕了工作的負(fù)擔(dān)。項(xiàng)目質(zhì)量是可以保證的。這一措施大大減少了勞動(dòng)數(shù)量，釋放了大量勞動(dòng)力，同時(shí)加快了施工速度，良好的液壓控制回路具有重要的意義。作為小型挖掘機(jī)液壓驅(qū)動(dòng)的基礎(chǔ)，液壓控制技術(shù)與其環(huán)境兩者密不可分。在現(xiàn)如今的各個(gè)領(lǐng)域里面，挖掘機(jī)在實(shí)際的使用過(guò)程當(dāng)中工作環(huán)境比較差而此時(shí)此刻對(duì)挖掘機(jī)的要求又是比較復(fù)雜的，與此同時(shí)對(duì)挖掘機(jī)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的要求也是更加的高，這也是必須著重研究的課題。那么綜上可以得知現(xiàn)如今的挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及研究是挖掘機(jī)進(jìn)步更新的必經(jīng)途徑。 通過(guò)查閱相關(guān)資料以及文獻(xiàn)可以得知對(duì)于小型履帶式挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)相關(guān)設(shè)計(jì)的具體要求參看下面： 必須要盡可能降低能源消耗，不斷地提高工作效率。 不斷的加大對(duì)其科學(xué)技術(shù)的投入，不斷提高對(duì)于液壓系統(tǒng)控制的能力。 不斷研發(fā)新型的更能適應(yīng)市場(chǎng)需求的液壓系統(tǒng)的組件。 研發(fā)液壓系統(tǒng)自動(dòng)控制等新型的技術(shù)。 不斷提高環(huán)保意識(shí)，研發(fā)出適應(yīng)安全生產(chǎn)環(huán)保達(dá)到的系統(tǒng)。 不斷加大科學(xué)技術(shù)的投入，提高零部件在使用過(guò)程當(dāng)中的穩(wěn)定性。 不斷提高該系統(tǒng)零部件的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化程度。 3.2液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 通過(guò)查閱相關(guān)資料以及文獻(xiàn)可以得知液壓控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大致包括：動(dòng)力系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及輔助元器件和液壓油組合而成。 1. 功率元件：在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中所需要研究的零部件的功率原件在實(shí)際的使用過(guò)程當(dāng)中主要是把動(dòng)力機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成為后期使用過(guò)程當(dāng)中的壓力能。這里的油泵起到了非常重要的作用，它需要為整個(gè)液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。齒輪泵、葉片泵、柱塞泵和螺桿泵共同構(gòu)成了一種簡(jiǎn)單的液壓泵狀態(tài)結(jié)構(gòu)。 2. 驅(qū)動(dòng)元件：在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中所研究的驅(qū)動(dòng)元器件在實(shí)際的使用過(guò)程當(dāng)中主要是把液體的壓力能量轉(zhuǎn)換成為機(jī)械能，這樣就可以進(jìn)行復(fù)雜直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這也是實(shí)際的使用過(guò)程當(dāng)中能量釋放的中間環(huán)節(jié)。 3. 控制元件：在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中控制元器件在實(shí)際的使用過(guò)程當(dāng)中主要是對(duì)液體的壓力和流動(dòng)的實(shí)際方向以進(jìn)行控制的。在實(shí)際的使用過(guò)程當(dāng)中依據(jù)實(shí)際的情況對(duì)其進(jìn)行控制?？刂聘鱾€(gè)開(kāi)關(guān)的閉合。 4.輔助元件：輔助元件組成較為復(fù)雜，它由油箱、機(jī)油濾清器、冷卻器、加熱器、蓄能器、壓力表、壓力表、油位表、油溫計(jì)等。 5.液壓油：在實(shí)際的使用過(guò)程當(dāng)中主要是起到輸送狀態(tài)的介質(zhì)。 液壓控制系統(tǒng)功能轉(zhuǎn)化關(guān)系： 功率元件（機(jī)械能）驅(qū)動(dòng)元件（壓力能） 3.3液壓系統(tǒng)回路具體解析 圖3.1 挖掘機(jī)液壓控制回路 通過(guò)查閱相關(guān)資料以及文獻(xiàn)可以得知液壓車傳動(dòng)系統(tǒng)的回路大多是都是由一個(gè)或者幾個(gè)液壓元器件來(lái)組合而成的電路，在實(shí)際的使用過(guò)程當(dāng)中可以執(zhí)行特定的單一功能，是整個(gè)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。查閱相關(guān)資料以及文獻(xiàn)可以得知液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的回路分很多種，經(jīng)常使用到的有限壓回路、卸載回路、緩沖回路等等，如圖2-1所示。 液壓系統(tǒng)的基本電路是一個(gè)典型的液壓回路，它由一個(gè)或多個(gè)液壓元件有機(jī)地連接，并能執(zhí)行特定的動(dòng)作。作為液壓式挖掘機(jī)的重要構(gòu)成部分，液壓系統(tǒng)是由基本電路組成的有機(jī)整體。 3.3.1 限壓回路 在實(shí)際的使用過(guò)程當(dāng)中整個(gè)系統(tǒng)里面壓力限制的電路主要是用于限制整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)際壓力，以此來(lái)達(dá)到壓力數(shù)值小于等于設(shè)定的實(shí)際數(shù)值。在實(shí)際的使用過(guò)程當(dāng)中限壓回路主要有兩個(gè)目的：第一，限制實(shí)際的使用過(guò)程當(dāng)中限制系統(tǒng)里面最大的壓力，以此來(lái)避免因?yàn)閴毫^(guò)載而帶來(lái)的安全隱患。第二，部分系統(tǒng)的壓力保持固定或不超過(guò)特定值，通常通過(guò)溢出閥實(shí)現(xiàn)。當(dāng)安全閥的壓力控制系統(tǒng)時(shí)，多余的流量最終通過(guò)閥門返回到水箱，所以安全閥的端口通常被打開(kāi)。 在實(shí)際的使用過(guò)程當(dāng)中限壓回路不是單單用以限制系統(tǒng)的實(shí)際壓力，可以以此來(lái)卸載系統(tǒng)來(lái)保證后期挖掘機(jī)的正常工作。如圖2-2，詳細(xì)的闡述了電壓極限環(huán)的實(shí)際工作原理。如果換向閥處于左位置，液壓泵與主回路相連，液壓缸的負(fù)荷為W，所以當(dāng)壓力較大時(shí)，液壓缸的箱體將承受較大的鎖定壓力。管道和液壓元件可能損壞。因此，安全閥2和3應(yīng)該安裝在液壓缸的進(jìn)口和出口。當(dāng)鎖定壓力大于安全閥的調(diào)節(jié)壓力時(shí)，打開(kāi)安全閥2和3，液壓油回流到油箱，卸載閥處于正確位置。安全閥的調(diào)節(jié)壓力與液壓系統(tǒng)的壓力無(wú)關(guān)。安全閥的壓力越大，鎖定液壓缸的受力越大，對(duì)挖掘機(jī)的操作越有利，但高壓會(huì)損壞管道和部件。一般來(lái)說(shuō)，壓力調(diào)節(jié)高壓系統(tǒng)的值通常是系統(tǒng)壓力的125%上下，如果是中高壓系統(tǒng)責(zé)高于125%。 1.換向閥 2、3.溢流閥 4.液壓缸 圖3.2 限壓回路 3.3.2 卸荷回路 卸載回路設(shè)計(jì)使挖掘機(jī)在不工作的情況下運(yùn)行，從而降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗。液壓挖掘機(jī)的卸荷電路通常包括兩個(gè)中間卸載周期(2.2 (a))和3.3 (b)換向閥。 在換向閥的中間卸載回路中，中間位置函數(shù)通常為M型三位四路換向閥。當(dāng)挖掘機(jī)不工作時(shí)，換向閥處于中間位置，進(jìn)口與油出口相連。在系統(tǒng)更換換向閥后，油可以回流到油箱，可以實(shí)現(xiàn)卸載功能。通過(guò)查閱相關(guān)資料以及文獻(xiàn)可以得知這個(gè)電路主要是用以高壓串聯(lián)的液壓系統(tǒng)，整體結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，不過(guò)存在的一個(gè)顯著問(wèn)題就是受到整個(gè)系統(tǒng)的影響比較大，運(yùn)行過(guò)程也不是很穩(wěn)定，非常容易受到影響。 當(dāng)挖掘機(jī)不工作時(shí)，換向閥處于中間位置，液壓流體通過(guò)換向閥的方向，在最小壓力下回流到水箱，最終實(shí)現(xiàn)卸載。該電路通常用于高壓并聯(lián)系統(tǒng)，對(duì)液壓整流、穩(wěn)定運(yùn)行和可靠運(yùn)行的影響較小。 （a） 換向閥中位卸荷 （b） 穿越換向閥卸荷 圖3.3 卸荷回路 3.3.3 緩沖回路 通過(guò)查閱相關(guān)資料以及文獻(xiàn)可以知曉再現(xiàn)實(shí)的使用當(dāng)中挖掘機(jī)完全撤退的情況當(dāng)中，突然倒車和制動(dòng)會(huì)液壓系統(tǒng)對(duì)液壓的沖擊非常大，引起振動(dòng)和噪音，損壞液壓元件。下面的圖3.4顯示了幾種常見(jiàn)的緩沖環(huán)路。 圖3.4緩沖回路 通過(guò)觀察分析可以知曉在油路1和2上分別有3、4兩個(gè)緩沖閥，如圖（a）所示。當(dāng)電機(jī)停止時(shí)，高壓油路1的壓力油壓會(huì)增加。壓力油將打開(kāi)緩沖閥3。通常，緩沖閥的設(shè)置壓力低于系統(tǒng)的最大壓力。 如圖(b)所示，兩個(gè)緩沖閥在高壓油回路1-2之間并聯(lián)。在實(shí)際的工作過(guò)程當(dāng)中旋轉(zhuǎn)的電機(jī)如果停止轉(zhuǎn)動(dòng)或者出現(xiàn)反轉(zhuǎn)的時(shí)候，那么高壓油主要是通過(guò)緩沖閥門；來(lái)進(jìn)入低壓油的通道。與此同時(shí)，一個(gè)單向閥可以用來(lái)填充油，但是它增加了油的量。更少。 例如，C、4個(gè)單向閥并聯(lián)5、6、8、9個(gè)雙周期，只有一個(gè)緩沖閥3，當(dāng)電機(jī)停止時(shí)，通過(guò)單向閥的高壓油首先是緩沖打開(kāi)3打開(kāi)意識(shí)的左5，卸下并消除液壓沖擊。如果馬達(dá)反轉(zhuǎn)，油也可以通過(guò)單向閥來(lái)填充。 3.3.4 節(jié)流調(diào)速回路 為了改變致動(dòng)器的流量，在定量系統(tǒng)中通常采用可變截面的節(jié)流閥來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)流調(diào)速，根據(jù)節(jié)流閥安裝位置不同，節(jié)流速度控制電路一般分為兩種：進(jìn)氣節(jié)流調(diào)速回路，如圖3.5所示（A）和回油節(jié)流調(diào)速回路，如圖3.5（B）所示。 圖3.5節(jié)流調(diào)速回路 (a)進(jìn)油和節(jié)流速度控制回路。在液壓泵之前，有一個(gè)過(guò)濾器6，安全閥4和節(jié)流閥3安裝在液壓泵的后面。節(jié)流閥3和液壓泵都安裝在高壓油回路中。液壓油首先通過(guò)節(jié)流閥和換向閥到液壓缸的左側(cè)，然后液壓缸向右移動(dòng)。如果外部負(fù)荷變大，大腔內(nèi)液壓缸的壓力變大，兩端的壓差節(jié)流閥減小，壓力油通閥降低，液壓缸的速度慢慢移動(dòng)到末端;如果外部負(fù)荷較小，活塞筒可以移動(dòng)得更快。由于節(jié)流閥首先通過(guò)節(jié)流閥，油溫增加，熱量增加，泄漏增加，工作不穩(wěn)定，效率不高。 (b)對(duì)比進(jìn)氣和節(jié)流調(diào)速回路發(fā)現(xiàn)在主節(jié)流閥安裝在油回程路當(dāng)上市，它們具有相同的工作原理。節(jié)流閥安裝在回油路上時(shí)，通過(guò)節(jié)流閥的油直接流向油箱，冷卻效果良好，運(yùn)行穩(wěn)定、高效。 所以此處選擇進(jìn)油調(diào)速回路，這樣設(shè)備啟動(dòng)時(shí)的壓力沖擊較小，對(duì)于小型挖掘機(jī)較為合適。 3.3.5 節(jié)流限速回路 節(jié)流閥限速是在液壓挖掘機(jī)的回程線上安裝單向節(jié)流閥，以保證挖掘機(jī)工作裝置的安全運(yùn)行，如圖2-6所示。其背面有單向節(jié)流閥石油路的三臂缸的液壓缸,斗桿油缸和桶缸,可以防止造成危險(xiǎn)。 圖3.6 節(jié)流限速回路 3.3.6 行走限速回路 在實(shí)際的工作當(dāng)中履帶式的液壓挖掘機(jī)會(huì)因?yàn)樽约旱闹亓慷l(fā)生下降，那么會(huì)出現(xiàn)溜車的情況，那么液壓系統(tǒng)會(huì)限速添加到液壓的傳動(dòng)系統(tǒng)里面，并對(duì)行走電機(jī)進(jìn)行限速和加油，如圖3.7所示。 圖2-7 行走限速回路 單向閥7將打開(kāi)，油將從油箱吸出以補(bǔ)充油。如果運(yùn)行電機(jī)失敗，若油壓過(guò)高，安全閥9開(kāi)，高壓油流回油箱從而實(shí)現(xiàn)卸油。當(dāng)換向閥在兩個(gè)位置時(shí)，原理相同。 3.4本章小結(jié) 第二章首先介紹了小型挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，然后分析了挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)要求的影響，分析了挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的基本動(dòng)作，最后將挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)分為各種簡(jiǎn)單回路，比較各種回路從而詳細(xì)分析，發(fā)掘各種挖掘機(jī)的共同特點(diǎn)。 第4章小型挖掘機(jī)液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需要根據(jù)調(diào)查產(chǎn)品使用工作情況，研究國(guó)內(nèi)外的技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，并從中吸取，從實(shí)際工況中考慮，并要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量可靠，效率要高，操作和維護(hù)方便。 一般來(lái)說(shuō)，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在滿足使用功能的情況下，也要考慮經(jīng)濟(jì)性能和可靠性以及操作安全。 根據(jù)立足點(diǎn)不同，液壓系統(tǒng)的沒(méi)有規(guī)定的設(shè)計(jì)步驟，但根據(jù)總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，可以結(jié)合安全和功能兩方面的考量，本減速機(jī)的設(shè)計(jì)步驟大概如下： （1） 設(shè)計(jì)要求要明確：工作主機(jī)的工況和功能是液壓系統(tǒng)及原理設(shè)計(jì)的依據(jù)，需要調(diào)研具體規(guī)劃出來(lái)。 （2） 分析產(chǎn)品使用工況：調(diào)研相關(guān)產(chǎn)品的使用工況，并且明確液壓執(zhí)行元件的大體參數(shù)，對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行選型計(jì)算 （3） 液壓原理圖應(yīng)根據(jù)實(shí)際工況及具體功能要求繪制，同時(shí)要匹配功能及負(fù)載選擇液壓元件?？紤]具體的功能和運(yùn)動(dòng)情況，分類實(shí)現(xiàn)這些功能的方案，并對(duì)比方案的優(yōu)劣，從中選擇符合產(chǎn)品最優(yōu)的方案，保證安全和動(dòng)作的可靠，同時(shí)應(yīng)符合相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，編制液壓原理圖。 （4） 選型液壓元件：根據(jù)實(shí)際情況，參考樣本選擇液壓泵、液壓閥看是否要求的壓力和流量； （5） 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)：驗(yàn)算液壓系統(tǒng)，評(píng)定是否安全可靠，如果元件與系統(tǒng)不匹配，可以更換元件或?qū)ο到y(tǒng)更改，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)前很重要的一環(huán)。 （6） 設(shè)計(jì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，根據(jù)液壓原理圖，設(shè)計(jì)組成原理的具體液壓元件以及相對(duì)應(yīng)的具體工作結(jié)構(gòu)，以及裝配方案，具體的裝配圖。 （7） 考慮液壓自身的缺點(diǎn)，注意安全事項(xiàng)。 4.2設(shè)計(jì)要求 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一定要滿足機(jī)械設(shè)備的使用要求及功能，而且要符合主機(jī)的工作要求，同時(shí)還要操縱性好，可靠性高，維護(hù)方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等等，而且價(jià)格相對(duì)便宜，是非常重要的環(huán)節(jié)。 考慮實(shí)際使用情況，該系統(tǒng)的具體要求參看下面： 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中液壓傳動(dòng)選取的是手動(dòng)控制此時(shí)的負(fù)載變化數(shù)值通過(guò)查閱相關(guān)資料以及文獻(xiàn)可以知曉是在0-142KN，要求運(yùn)動(dòng)時(shí)候平穩(wěn)動(dòng)作；由行走馬達(dá)控制挖掘機(jī)行走，在工作過(guò)程中無(wú)沖擊載荷作，扭矩：5000N.M，轉(zhuǎn)速：2~15轉(zhuǎn)/min；工作壓力：28MPa；供油量最大：206L/min，機(jī)械同步誤差：±0.2°機(jī)械定位誤差：±0.5°，液壓執(zhí)行元件為液壓馬達(dá)和液壓油缸，要求其運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，連續(xù)工作，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全可靠，方便維護(hù)。 4.3壓力控制 執(zhí)行元件在工作的時(shí)候，此時(shí)需要保證該系統(tǒng)是在一定的壓力范圍數(shù)值之內(nèi)，只有這樣才能保證加工工作的正常不會(huì)出現(xiàn)故障，通過(guò)查閱相關(guān)資料以及文獻(xiàn)可以知曉大多數(shù)選取溢流閥限定使用過(guò)程當(dāng)中的壓力，保證系統(tǒng)最大壓力不超過(guò)溢流壓力。 容積調(diào)速過(guò)程中，是用變量泵來(lái)提供油路，有的情況需要高壓小流量的工況，那么可以利用節(jié)流增壓，有些情況需要低壓大排量情況，可以利用變排量和控制閥一并起作用共同達(dá)到所需效果， 當(dāng)系統(tǒng)某個(gè)工況，系統(tǒng)所需的壓力低于主壓力是，可以考慮減壓提供需要的工況，那么液壓系統(tǒng)最大壓力值可以用溢流閥限制最大的壓力。 4.4液壓系統(tǒng)的工作原理 挖掘機(jī)在實(shí)際的使用過(guò)程當(dāng)中液壓系統(tǒng)實(shí)際的運(yùn)行當(dāng)中，液壓油主要是通過(guò)油箱的底部將其吸出進(jìn)入到工作泵里面。把這些帶有壓力的液壓油從泵輸出到并聯(lián)分配閥里面。通過(guò)手柄先導(dǎo)閥，使閥工作組實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的動(dòng)作，系統(tǒng)由總油壓溢流閥蓋總壓系統(tǒng)整體構(gòu)成，工作油溢流閥油分別進(jìn)行過(guò)載保護(hù)和補(bǔ)償。 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的原理圖如下： 1.過(guò)濾器；2.油泵；3.二位二通電磁閥4.溢流閥；5三位四通換向閥；6.緩沖閥；7.雙向液壓鎖；8.平衡閥；9.行走馬達(dá)；10.減速機(jī)構(gòu)；11.回轉(zhuǎn)馬達(dá) 圖4.1 液壓系統(tǒng)原理圖 發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓油泵從油泵吸油，經(jīng)過(guò)過(guò)濾器后，通過(guò)三位四通換向閥，分別控制行走、回轉(zhuǎn)、動(dòng)臂、抖桿、鏟抖等單獨(dú)或者復(fù)合動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)的挖掘功能和行走功能。同時(shí)，此原理圖中，設(shè)置溢流閥，保證整個(gè)液壓系統(tǒng)的安全，以免液壓泵損壞和管路的損壞。設(shè)有回轉(zhuǎn)緩沖閥，保證行走和回轉(zhuǎn)啟停的平穩(wěn)性，設(shè)置平衡閥和雙向液壓鎖保證挖掘機(jī)動(dòng)作的安全性能。 4.5液壓系統(tǒng)特殊部件作用 限速閥：在實(shí)際的使用過(guò)程當(dāng)中主要是依靠限流閥控制油箱油的流動(dòng)，以此來(lái)放置在實(shí)際的使用過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)坡度從而出現(xiàn)系統(tǒng)故障，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。 合流閥：方向控制閥組不工作時(shí)通過(guò)合流閥、液壓泵和輸出壓力油合流閥Ⅰ后進(jìn)入多方向控制閥。加速移動(dòng)臂或斗桿的運(yùn)動(dòng)。 蓄能器：保持通道的油壓穩(wěn)定，熄滅后提供油壓，完成各種控制動(dòng)作。 節(jié)流閥：防止臂等因重力超速，限制速度。 緩沖閥：起到緩沖壓力沖擊的作用。 節(jié)流閥：旋轉(zhuǎn)電機(jī)6的溫度與殼體內(nèi)液壓油的溫度不同，會(huì)導(dǎo)致液壓馬達(dá)各部件的熱膨脹程度不同，導(dǎo)致密封滑動(dòng)面粘死現(xiàn)象。 4.6 液壓元件的選用 4.6.1液壓閥的選用 （1）安全閥。安全閥的基本功能是限制系統(tǒng)的最大壓力，防止系統(tǒng)過(guò)載或保持壓力近似恒定。在該系統(tǒng)中，在泵的出口上面安裝的同心導(dǎo)閥用以恒定的系統(tǒng)壓力，這樣做的目的就是可以預(yù)防超壓，對(duì)與整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行保護(hù)。 (2)閥門的一種方式。一種方法是在系統(tǒng)中使用閥門，它也是必不可少的部分。它是用來(lái)防止油在反向流動(dòng)中流動(dòng)，從而防止執(zhí)行器移動(dòng)或保持執(zhí)行器的油壓。但它仍然有一定的背壓。 (3)換向閥。該系統(tǒng)采用兩套四路換向閥。每個(gè)閥門有三個(gè)位置和四路關(guān)閉閥。 4.6.2 輔助元件的選用（改到液壓元件選型和計(jì)算處） (1)油管。由于系統(tǒng)的高壓，故無(wú)縫鋼管生產(chǎn)線沒(méi)有采用相對(duì)運(yùn)動(dòng)。它可承受高壓力，并且具有低價(jià)格、耐油、耐腐蝕、剛性好、安裝方便等特點(diǎn)。適用于高壓管道的使用。 (2)管接頭。在無(wú)縫鋼管生產(chǎn)線中，管接頭由錐形封焊管接頭組成。除了焊接接頭這一優(yōu)點(diǎn)外，在錐體上安裝o形環(huán)，使其密封性能更可靠與安全。管接頭工作壓力為34.5 MP，工作溫度為25 ~ 80。選擇橡膠軟管連接橡膠軟管連接器更加方便安裝。普遍適用于30 + 80攝氏度的油溫。 (3)密封裝置。液壓系統(tǒng)的密封裝置可以防止外部灰塵和工作介質(zhì)在工作過(guò)程中的侵入，因此其功能非常重要。只有當(dāng)確保有必要的壓力來(lái)建立系統(tǒng)時(shí)，他才能正常工作。密封裝置與摩擦系數(shù)之間的穩(wěn)定性和耐蝕性很強(qiáng)，老化不容易，在實(shí)際的工作過(guò)程當(dāng)中使用的時(shí)間比較長(zhǎng)而且耐磨的性能比較好，而且還能在特定的情況下對(duì)磨損進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。使用過(guò)程當(dāng)中發(fā)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，使用起來(lái)比較方便操作簡(jiǎn)單易于掌握技巧而且購(gòu)置的價(jià)格比較實(shí)惠不貴。在上述情況下，Y密封圈用于相對(duì)運(yùn)動(dòng)和摩擦。它有一個(gè)小的橫截面和一個(gè)緊湊的結(jié)構(gòu)。Y型密封圈隨著壓力的增加而增加，并自動(dòng)補(bǔ)償磨損。O型密封圈用于不太嚴(yán)重或沒(méi)有相對(duì)摩擦的零件。 (4)油過(guò)濾器。在實(shí)際的工作過(guò)程當(dāng)中液壓系統(tǒng)里面的液壓油是不可以有固體顆粒出現(xiàn)的，因?yàn)檫@些顆粒物會(huì)對(duì)縫隙的表面有一定的磨損作用，長(zhǎng)期以往會(huì)出現(xiàn)泄露的情況發(fā)生，這樣就會(huì)降低實(shí)際的工作效率。這些雜質(zhì)會(huì)導(dǎo)致閥芯堵塞或開(kāi)裂，潤(rùn)滑表面受到損壞，引起液壓系統(tǒng)故障。如明膠和泥沙等雜質(zhì)會(huì)導(dǎo)致部件磨損，而酸會(huì)加速運(yùn)動(dòng)部件的腐蝕，降低油的質(zhì)量。因此，應(yīng)通過(guò)過(guò)濾器過(guò)濾，以確保油的質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。故過(guò)濾器安裝在泵的吸水管上。過(guò)濾器的壓力損失不應(yīng)超過(guò)0.04MPa。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，流通大等優(yōu)點(diǎn)。 4.7本章小結(jié) 在這一章節(jié)當(dāng)中主要是對(duì)小型挖掘機(jī)的工作原理以及傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)等進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。由此，可以通過(guò)對(duì)液壓控制系統(tǒng)進(jìn)行研究選取正確型號(hào)的元器件，從而得出更好的設(shè)計(jì)方案。 第5章各個(gè)參數(shù)校驗(yàn) 5.1 計(jì)算所需要的缸的流量 (1)原始數(shù)據(jù) a. 動(dòng)臂缸（2個(gè)）：缸的實(shí)際內(nèi)部直徑是D=50 活塞桿的實(shí)際內(nèi)部直徑是d=28 行程S=481.86 所設(shè)定的加工速度是 b.斗桿缸：缸的實(shí)際內(nèi)部直徑D=50 活塞桿的實(shí)際內(nèi)部直徑是d=28 行程S=789.28 所設(shè)定的加工速度是 c. 鏟斗缸：缸的實(shí)際內(nèi)部直徑D=40 活塞桿的實(shí)際 內(nèi)部直徑是d=22.5 行程S=717.09 所設(shè)定的加工速度是 (2) 每個(gè)缸具體流量多少的校驗(yàn) a. 動(dòng)臂缸（1個(gè)）：v （5-1） = =84.78 v = =58.194 b. 桿斗缸： v （5-2） = =42.39 v （5-3） = =29.097 c. 鏟斗缸： v （5-4） = =30.144 v（5-3） = =20.606 式中： R所表述的是缸筒的內(nèi)部半徑的大??；v所表述的是流速度的大小 R所表述的是活塞桿的半徑的大小 5.2液壓缸的工作壓力 缸的工作壓力應(yīng)該根據(jù)最大負(fù)載確定，即 pp≥pmax+p （5-4） 式中： pp—缸的工作壓力，MPa pmax—系統(tǒng)負(fù)載的最大工作壓力，MPa p—液壓回路中的壓力損失 初算時(shí)，根據(jù)挖掘機(jī)工作壓力28MPa，p是系統(tǒng)中閥口損失、管路損失按經(jīng)驗(yàn)取值壓力取4 MPa， 代入數(shù)據(jù)可得： pp≥32 MPa， 通常，額定壓力應(yīng)該比正常的工作壓力25%-60%，那么取額定壓力為35MPa。 5.3發(fā)動(dòng)機(jī)的選型 液壓泵由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)該滿足工作階段，峰值載荷量低于25%，取總效率，那么發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為： （5-5） 根據(jù)此數(shù)值，JB/T9616-1999，按查閱發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品樣本，選取電動(dòng)機(jī)6235發(fā)動(dòng)額定功率P=106KW，額定轉(zhuǎn)速n=2100r/min。 5.4液壓馬達(dá)的選擇 回轉(zhuǎn)馬達(dá)額定輸出扭矩： M額= M額阻/( i1×i2×ηmh×η)=32.14Nm （5-6） 其中，M額阻為負(fù)載阻力5000NM i1減速機(jī)減速比，經(jīng)驗(yàn)取值5.77； i2按照減速機(jī)帶動(dòng)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)比來(lái)估算，經(jīng)驗(yàn)取值14.18； ηmh為馬達(dá)機(jī)械效率0.92； η為機(jī)械傳動(dòng)效率=0.87 若系統(tǒng)背壓按1MPa計(jì)算,則馬達(dá)額定工作壓力為6 Mpa，查華德公司的樣本，選取A2F56，額定壓力25MPa，馬達(dá)排量56ml/r。 5.5回轉(zhuǎn)臺(tái)啟動(dòng)力矩和制動(dòng)力矩 （1） 查閱相關(guān)的資料以及文獻(xiàn)可以知曉： = （5-7） 式中：制動(dòng)力矩 啟動(dòng)力矩 = （5-8） （5-9） = =7937.00526 式中：操作重量取4 單位t u摩擦系數(shù)平履帶取0.25 選取 =0.6 =0.6 （5-10） =4762.203156 選取c=1 =4762.203156 因?yàn)樵嫉臄?shù)據(jù)的回轉(zhuǎn)的速度是大齒小齒 = （5-11） ==66.35 （5-12） （2）計(jì)算扭矩 （5-13） ==861.25 （5-14） 式中：所表述的是啟動(dòng)的力矩的大小 所表述的是馬達(dá)的扭矩的大小 查閱相關(guān)資料以及文獻(xiàn)可以得知： 此時(shí)選取M5x180液壓馬達(dá) 那么該馬達(dá)的主要參數(shù)是： 限定的壓力是=32.4Mpa 最大的壓力數(shù)值是=39.2Mpa =1680 =928 那么： ==11.943 （5-15） （3）驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)動(dòng)的速度校驗(yàn) （5-16） 式中：V-所表述的是挖掘機(jī)行走的實(shí)際速度的大小 -所表述的是履帶板節(jié)的長(zhǎng)度 Z-所表述的是驅(qū)動(dòng)輪的實(shí)際齒數(shù)的多少 ==52.91 （5-18） ==29.395 （5-19） （4）扭矩大小的校驗(yàn) = （5-20） =+ （5-21） 式中：是在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中爬坡的能力要求 所表述的是實(shí)際的牽引力的大小 那么 = =52945N ==6062.20 （5-22） 9000 所選取的該馬達(dá)的實(shí)際排量是=28 =8在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所選取的馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度的大?。? = （5-23） = （5-24） 那么： ==27174.576 =27.174576 =64.2=52840.452 =52.840452 5.6油箱實(shí)際容積的校驗(yàn) 查閱相關(guān)資料以及文獻(xiàn)可以得知： （5-25） 式中：V-所表述的是油箱的實(shí)際容積的大小 -所表述的是液壓泵的實(shí)際流量的大小 -所表述的是經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的大小， 此時(shí)選取=1.5 ==0.162 所選取的油箱的長(zhǎng)寬高是1：1：1，此時(shí)都選取的是600毫米。 =0.216 （5-26） 5.7油箱制作的注意事項(xiàng) 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中確定所選取的油箱的實(shí)際容積之后，對(duì)油箱的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在進(jìn)行本項(xiàng)工作的時(shí)候需要注意下面幾個(gè)方面： （1）油箱的箱體原材料必須要選擇合理，其箱體必須有一定的強(qiáng)度和剛度，組合箱體的鋼板大多數(shù)是選取的2.5毫米-4毫米之間的鋼板。 （2）在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中泵的吸油管上面必須要選取100至200的網(wǎng)式過(guò)濾器，此時(shí)需要注意的是過(guò)濾器不能露出油面，因?yàn)橐坏┞冻鲇兔婢蜁?huì)吸入空氣當(dāng)中的噪聲，從而箱體里面的油就會(huì)有氣泡長(zhǎng)生。 （3）在箱體的蓋板處一地定要添加密封墊。 （4）在油箱的內(nèi)壁上面必須要進(jìn)行特殊處理，否則使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)聚會(huì)有圖層脫落的情況，一定要選擇和后期使用過(guò)程當(dāng)中的工作液相融合的油漆對(duì)其進(jìn)行處理操作。 5.8油管尺寸大小校驗(yàn) （1）油缸用油管根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 （5-27） 式中：---油管內(nèi)徑m ---管中流量 ---管中流速 代入數(shù)據(jù)得 =0.01908m=19mm ==0.027mm 所以選擇的鋼 （2）液壓泵用壓油管 代入數(shù)據(jù) =0.03028m 所以選擇的鋼管 回油箱用油管 回油管取1 =0.045656m 所以選取 5.8液壓油的選取 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中通過(guò)查閱相關(guān)的資料以及文獻(xiàn)可以知曉對(duì)于液壓油的選取相關(guān)要求如下： (1) 所選取的液壓油必須要粘度合適而且有很好的粘溫特性。 (2) 所選取的液壓油必須要有足夠的潤(rùn)滑性和實(shí)際加工當(dāng)中必須要有足夠的耐磨性。 (3) 所選取的液壓油具有很高的抗氧化性能。 (4) 所選取的液壓油具有抗泡性能。 (5) 所選取的液壓油應(yīng)該具有良好的抗腐蝕性能。 (6) 所選取的液壓油具有很好的額壓縮率。 (7) 所選取的液壓油要喲很高的燃點(diǎn)，要不容易揮發(fā)。 (8) 所選取的液壓油要純凈不含有其他雜質(zhì)。 (9) 所選取的液壓油必須相對(duì)密封裝置沒(méi)有腐蝕作用。 在GB/T7631.2-87分類中液壓油均屬于礦油型液壓油,這類油的品種多,使用量約占液壓油使用總量的85%以上,工程機(jī)械液壓系統(tǒng)常用的液壓油也多屬這類。HH型液壓油是一種不含任何添加劑的礦物油,因?yàn)檫@種油安定性差、易起泡,在液壓系統(tǒng)中己不使用;HL型液壓油也稱通用型機(jī)床工業(yè)用潤(rùn)滑油是由精制深度較高的中性基礎(chǔ)油,加抗氧和防銹添加劑制成的,分為15、22、32、46、68、100六個(gè)牌號(hào),主要用于對(duì)潤(rùn)滑油無(wú)特殊要求,環(huán)境溫度在0℃以上的各類機(jī)床的軸承箱、齒輪箱、低壓循環(huán)系統(tǒng)或類似機(jī)械設(shè)備循環(huán)系統(tǒng)的潤(rùn)滑;型液壓油是抗磨液壓油是從型防銹、抗氧液壓油基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的,它有堿性高鋅、堿性低鋅、中性高鋅型及無(wú)灰型等系列產(chǎn)品,分為22、32、46、68四個(gè)牌號(hào),主要用于重負(fù)荷、中壓、高壓的葉片泵、柱塞泵和齒輪泵的液壓系統(tǒng),用于中壓、高壓工程機(jī)械、引進(jìn)設(shè)備和車輛的液壓系統(tǒng), 用于中等負(fù)荷工業(yè)齒輪蝸輪、雙曲線齒輪除外的潤(rùn)滑。其應(yīng)用的環(huán)境溫度為以上。該產(chǎn)品與丁腈橡膠具有良好的適應(yīng)性;液壓油是在環(huán)境溫度變化大的中低壓液壓系統(tǒng)中使用的液壓油。該油具有良好的防銹、抗氧性能,并在這個(gè)基礎(chǔ)上面添加了粘度指數(shù)比較高的改進(jìn)溶劑，這樣就可以保證液壓油在后期的使用過(guò)程當(dāng)中有比較高的粘溫特性。通過(guò)查閱相關(guān)的資料以及文獻(xiàn)可以得知這種液壓油使用范圍目前比較小，到目前為止還沒(méi)有大范圍的開(kāi)發(fā)使用。通過(guò)查閱相關(guān)資料以及文獻(xiàn)可以知曉現(xiàn)如今都在液壓油當(dāng)中添加油性劑，從而改良了改液壓油的狀態(tài)，使之防銹抗氧化功能更加強(qiáng)健。在現(xiàn)如今的機(jī)械加工領(lǐng)域當(dāng)中在對(duì)液壓油進(jìn)行選取的時(shí)候需要綜合考慮液壓泵的型號(hào)和所處的外界環(huán)境的實(shí)際溫度。下面的表格主要是再不同的溫度下所選取的液壓泵的實(shí)際油粘度的范圍。 通過(guò)上面的論述以及查閱相關(guān)資料以及文獻(xiàn)可以知曉要綜合考慮減速機(jī)的實(shí)際使用情況在對(duì)液壓油進(jìn)行選取的時(shí)候夏季選擇的是46號(hào)抗磨液壓油，冬季選取的是32號(hào)液壓油。 第6章液壓系統(tǒng)性能校驗(yàn) 在這一章節(jié)當(dāng)中主要是對(duì)上文中所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)進(jìn)行各個(gè)參數(shù)的校驗(yàn)。通過(guò)查閱相關(guān)資料以及文獻(xiàn)可以知曉液壓系統(tǒng)是一個(gè)整體，此時(shí)要對(duì)