小型液壓挖掘機液壓系統(tǒng)的設(shè)計

I 小型液壓挖掘機液壓系統(tǒng)的設(shè)計 摘要 近年來，有關(guān)挖掘機液壓系統(tǒng)方面的文獻并不少見，但文獻的內(nèi)容大多針對某一專題進行研究，系統(tǒng)地論述現(xiàn)代液壓挖掘機液壓系統(tǒng)的論文卻較少，因此研究和設(shè)計液壓挖掘機液壓系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實意義和理論意義。 本論文主要概述挖掘機液壓技術(shù)的發(fā)展史及其目前在國內(nèi)的外發(fā)展情況，簡述了液壓挖掘機發(fā)展趨勢，本文對液壓挖掘機的常用液壓回路進行了簡單闡述和分析，對課題要求設(shè)計的小型液壓挖掘機液壓系統(tǒng)進行了方案設(shè)計及分析，并通過進一步計算確定了需要的液壓元件完成選型。運用 、工作油箱總成、液壓布置圖、油箱零件圖。最后通過驗算證明了本設(shè)計的可行性。 關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)，挖掘機， In is of of a of of is so of of of in of a to by to of of 錄 1 緒論 . 1 題意義 . 1 型液壓挖掘機簡 介 . 1 國內(nèi)外小挖的現(xiàn)狀和發(fā)展情況 . 2 外現(xiàn)狀和發(fā)展情況 . 2 內(nèi)現(xiàn)狀和發(fā)展情況 . 3 掘機發(fā)展趨勢 . 3 2 挖掘機液壓系統(tǒng)概述 . 5 型挖掘機液壓系統(tǒng)的基本組成及其基本要求 . 5 型挖掘機液壓系統(tǒng)的基本動作分析 . 6 型挖掘機液壓系統(tǒng)的基本回路分析 . 6 壓回路 . 6 沖回路 . 7 流回路 . 8 走限速回路 . 9 流回路 . 閉鎖回路 . 12 生回路 . 12 3 挖掘機液壓系統(tǒng)設(shè)計 . 13 型挖掘機的功用和對液壓系統(tǒng)的要求 . 13 機技術(shù)數(shù)據(jù)及液壓元件的選用 . 13 要技術(shù)參數(shù) . 13 掘機液壓系統(tǒng)分析 . 14 案的擬訂 . 14 定液壓系統(tǒng)原理圖 . 14 4 液壓系統(tǒng)的計算 . 15 作裝置傳動計算 . 15 斗、動臂和斗桿參數(shù)的確定 . 15 作裝置挖掘力分析 . 錯誤 !未定義書簽。 液壓缸實際作用力的確定 . 22 臂液壓缸的計算 . 23 桿油缸和鏟斗油缸類比 動臂油缸設(shè)計步驟 . 26 走機構(gòu)傳動計算 . 28 械行駛作業(yè)過程中的阻力分析 . 28 引工況時的牽引力平衡和牽引功 率平衡 . 29 走減速機及行走馬達的選型 . 30 轉(zhuǎn)機構(gòu)傳動計算 . 30 轉(zhuǎn)啟動力矩的確定 . 30 回轉(zhuǎn)減速機與回轉(zhuǎn)馬達選型 . 31 壓泵的選型 . 31 油機的基本要求與選型計算 . 32 斗液壓挖掘機對柴油機的基本要求 . 32 動機功率的確定 . 33 控制閥的選型 . 34 規(guī)液壓閥的選用 . 34 助元件的選用 . 35 5 液壓系統(tǒng)性能驗算 . 36 壓系統(tǒng)壓力損失 . 36 程壓力損失 . 36 部壓力損失 . 37 壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升計算 . 37 算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率 . 37 算液壓系統(tǒng)的散熱功率 . 39 據(jù)散熱要求計算油箱容量 . 40 卻器所需冷卻面積的計算 . 41 箱的尺寸設(shè)計 . 42 6 設(shè)計過程總結(jié) . 42 壓系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)表 . 42 壓系統(tǒng)原理圖 . 43 7 結(jié)論 . 44 參考文獻 . 45 小型液壓挖 掘機液壓系統(tǒng)的設(shè)計 1 1 緒論 題意義 就目前全球范圍來看，挖掘機無論是在技術(shù)上還是市場上都很成熟了，像歐美那些工業(yè)發(fā)達國家的挖掘機需求和供應相對穩(wěn)定。但由于國民經(jīng)濟發(fā)展和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的需要，以中國為代表的發(fā)展中國家和新興經(jīng)濟體對挖掘機的需求正不斷增多。特別是自從我國改革開放以來，隨著我國城鎮(zhèn)化率的不斷提高和公路鐵路等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目的不斷增多，施工建 設(shè)也由以前的粗放型不斷向精細型發(fā)展，而且由于我國勞動力成本的大幅上漲和施工建設(shè)對施工效率的要求越來 越高，最終促使了以挖掘機等工程機械高效率的施工手段替代了高成本低效率的人工勞動。隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，液壓挖掘機在各種工程建設(shè)領(lǐng)域，特別是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面所發(fā)揮的作用越來越大，統(tǒng)計稱在工程施工中約 65%70%的土石方量是由挖掘機來完成的，液壓挖掘機以其快速高效的施工特點被人們所熟知，因此被人們作稱為工程機械之王。 挖掘機的發(fā)展與液壓技術(shù)密不可分，二者相互促進，一方面，液壓技術(shù)是現(xiàn)代挖掘機的技術(shù)基礎(chǔ)，另一方面，挖掘機的發(fā)展又促進了液壓技術(shù)的提高。挖掘機的液壓系統(tǒng)復雜，其性能的優(yōu)劣決定著挖掘工作性能的高低， 可以說目前液壓傳動的許多先進技術(shù)都體現(xiàn)在挖掘機上。近年來，有關(guān)挖掘機液壓系統(tǒng)方面的文獻并不少見，但文獻的內(nèi)容大多針對某一專題進行研究，系統(tǒng)地論述現(xiàn)代液壓挖掘機液壓系統(tǒng)的論文卻較少，因此研究挖掘機液壓系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實意義和理論意義。 型液壓挖掘機簡介 業(yè)界對小挖沒有比較明確的定義，一般認為標準斗容量在 m 以下或者整機重在13T 以下的挖掘機都是小型挖掘機。在公路養(yǎng)護、園林綠化、小區(qū)建設(shè)、市政工程及農(nóng)田建設(shè)等土方量 分散、作業(yè)空間狹窄的工況下，小型挖掘機以其體積小、機動性好等優(yōu)點受到廣大用戶的青睞。 近幾年來，我國的經(jīng)濟活動建設(shè)帶動了以挖掘機為代表的工程機械行業(yè)的快速發(fā)展，小挖作為其中一個重要力量也取得了迅速的發(fā)展。小挖以其價格便宜、功能多樣、機動靈活、作業(yè)效率高等優(yōu)勢，逐漸成為挖掘機這個子行業(yè)版塊的主力軍，受到大家的青睞。 小型液壓挖掘機液壓系統(tǒng)的設(shè)計 2 小型液壓挖掘機價格低、質(zhì)量輕、保養(yǎng)維修方便，具有獨特優(yōu)勢。小型液壓挖掘機體積小，機動靈活，非常適用于城鎮(zhèn)的各種管道開挖、基礎(chǔ)施工、公用事業(yè)以及房屋維修等作業(yè)。其緊湊的體積、特殊的設(shè)計使其能夠在大型 挖掘機無法施工的環(huán)境中進行作業(yè)。由于有相關(guān)的液壓動力系統(tǒng)，小挖能夠安裝許多輔助作業(yè)工具。尾部旋轉(zhuǎn)半徑為零的設(shè)計應用，使得小型挖掘機在作業(yè)空間有限的環(huán)境下作業(yè)時挖掘機操作人員無須考慮施工現(xiàn)場是否有障礙物阻礙挖掘機的轉(zhuǎn)動，從而使操作人員能夠更專心于鏟斗的操作，這也防止了施工現(xiàn)場周圍建筑物以及挖掘機自身的損壞。小型挖掘機的動臂與機身鉸接的設(shè)計，使其能夠在一個很大的范圍內(nèi)進行擺動。使得挖掘機在周圍有障礙物時也能避開障礙物進行作業(yè)而無需經(jīng)常移動機身。同時，這也使得挖掘機能夠便于在墻壁或是圍墻的旁邊進行挖掘作業(yè)。小型液 壓挖掘機便于各個施工現(xiàn)場間的轉(zhuǎn)移，無需大型拖車或是重型卡車來進行運輸，小型的運輸工具就可將其運載。不但能夠方便運輸，還可以大大降低機器的運輸費用。 小型工程機械在市政工程、交通等施工中發(fā)揮較大優(yōu)勢并得以迅速發(fā)展。小型挖掘機在這些工程中為節(jié)省人力、物力做出了較大貢獻，滿足了城市各種作業(yè)要求，在城市狹窄的工作空間內(nèi)能夠最大限度地發(fā)揮其生產(chǎn)能力，逐步成為城市施工中具有代表性的施工機械。 從全球范圍看，小型挖掘機市場已處于成熟發(fā)展期，需求穩(wěn)定并呈緩慢上升趨勢，中國的小型挖掘機產(chǎn)業(yè)仍處于市場導入和發(fā)展的初級階段，需求 持續(xù)快速增長。小型挖掘機的發(fā)展主要依賴于城市建設(shè)的發(fā)展，由于城市的改造、建設(shè)施工較多，要求施工時間短、施工機械對周圍環(huán)境影響小、安全、低污染、回轉(zhuǎn)半徑小、便于運輸以及具有與城市景色相協(xié)調(diào)的外觀。 國內(nèi)外小挖的現(xiàn)狀和發(fā)展情況 外現(xiàn)狀和發(fā)展情況 國外小型挖掘機的生產(chǎn)始于二十世紀 70 年代， 1985 年以后，由于技術(shù)的不斷成熟，這種產(chǎn)品得到了快速發(fā)展。目前國外小挖產(chǎn)品在可靠性、操作的流暢性和舒適性等方面已經(jīng)非常完美，而且其駕駛室里美觀的內(nèi)飾及舒適的質(zhì)感也可與家用轎車媲美。 國外專業(yè)生產(chǎn)小挖的公司 主要分布在美國、日本、歐洲等國家，比較有代表性的公司比如日本的久保田、小松、洋馬等，美國的凱斯和山貓，德國的英孚和英國的 小型液壓挖 掘機液壓系統(tǒng)的設(shè)計 3 目前國外的小挖主要向著以一機多用的多功能化、以提高操作性能的智能化、以功率匹配控制的節(jié)能化、以有限元分析的可靠性設(shè)計、以基于微電子技術(shù)的智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計和以符合人機工程學的駕駛室設(shè)計等方向發(fā)展。 內(nèi)現(xiàn)狀和發(fā)展情況 目前國內(nèi)已形成 13，在國內(nèi)占據(jù)了大部分市場份額，而且出口量在逐年攀升，其中國內(nèi)生產(chǎn)小挖比較著名企業(yè)的是玉 柴和山河智能?，F(xiàn)階段國內(nèi)小挖的技術(shù)水平相比于國外來說還有很大差距，主要體現(xiàn)在整機的功率匹配、操作的穩(wěn)定性和精確性、產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性以及人性化設(shè)計等方面。 現(xiàn)階段處于仿制后自主提高階段，生產(chǎn)的大部分是標準型小挖，缺乏自主創(chuàng)新開發(fā)能力，特別是在核心液壓元件和動力方面受制于人，大部分配件都需要進口。而且很多技術(shù)都來自于較成熟的大中型液壓挖掘機，在動力匹配和技術(shù)創(chuàng)新方面有待進一步突破，特別是國產(chǎn)液壓元件要替代進口液壓元件還得不斷努力。 掘機發(fā)展趨勢 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。 1)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(shè)和農(nóng)田建設(shè)的需要，國外發(fā)展了斗容量在 下的微型挖掘機，最小的斗容量僅 外，數(shù)量最多的中、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，如低比壓、低噪聲、水下專用和水陸兩用挖掘機等。 2)迅速發(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)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)造了良好前提。 3)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。 4)更新設(shè)計理論，提高可靠性，延長使用壽命。采用有限壽命設(shè)計理論，以替代傳統(tǒng)的無限壽命設(shè)計理論和方法，并將疲勞損傷累積理論、 斷裂力學、有限元法、優(yōu)化設(shè)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)應用于液壓挖掘小型液壓挖掘機液壓系統(tǒng)的設(shè)計 4 機的強度研究方面，促進產(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(shè)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，研制了可靠性信息處理系統(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 2萬小時。 5)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)的駕駛室，安裝可調(diào)節(jié)的彈性座椅，用隔音措施降低噪聲干擾。 6)進一步改進液壓系統(tǒng)。正流量液壓控制系統(tǒng)日趨成熟，其作用效率顯局提高，將取代目前流行的負流量液壓系統(tǒng)。此外，電子技術(shù)、自動控制技術(shù)在挖掘機上進一步得到應用與推廣。 7)迅速拓展電子化、自動化技術(shù)在挖掘機上的應用。 20 世紀 70 年代，為了節(jié)省能源消耗和減少對環(huán)境污染，使挖掘機的操作輕便和安全作業(yè)，降低挖掘機噪音，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，促使了機電液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。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上設(shè)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)、遠程監(jiān)控系統(tǒng)等電控系統(tǒng)。 小型液壓挖 掘機液壓系統(tǒng)的設(shè)計 5 2 挖掘機液壓系統(tǒng)概述 型挖掘機液壓系統(tǒng)的基本組成及其基本要求 按照挖 掘機工作裝置和各個機構(gòu)的傳動要求，把各種液壓元件用管路有機地連接起來就組成一個挖掘機液壓系統(tǒng)。它是以油液為工作介質(zhì)、利用液壓泵將發(fā)元件將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，進而實現(xiàn)挖掘機的各種動作。按照不同的功能可將挖掘機液壓系統(tǒng)分為三個基本部分：工作裝置系統(tǒng)，回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、行走系統(tǒng)。挖掘機的工作裝置主要由動臂、斗桿、鏟斗及相應的液壓缸組成，它包括動臂、斗桿、鏟斗三個液壓回路?；剞D(zhuǎn)裝置的功能是將工作裝置和上部轉(zhuǎn)臺向左或向右回轉(zhuǎn)，以便進行挖掘和卸料，完成該動作的液壓元件是回轉(zhuǎn)馬達?；剞D(zhuǎn)系統(tǒng)工作時必須滿足如下條件：回轉(zhuǎn)迅速、起動和 制動無沖擊、振動和搖擺，與其它機構(gòu)同時動作時，能合理地分配去各機構(gòu)的流量。行走裝置的作用是支撐挖掘機的整機質(zhì)量并完成行走任務，多采用履帶式和輪胎式機構(gòu)，所用的液壓元件主要是行走馬達。行走系統(tǒng)的設(shè)計要考慮直線行駛問題，即在挖掘機行走過程中，如果某一工作裝置動作，不至于造成挖掘機發(fā)生行走偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象。 挖掘機的動作復雜，主要機構(gòu)經(jīng)常啟動、制動、換向，負載變化大，沖擊和振動頻繁，而且野外作業(yè)，溫度和地理位置變化大，因此挖掘機的液壓系統(tǒng)應滿足如下要求 （ 1）要保證挖掘機動臂、斗桿和鏟斗可以各自單獨動作，也可以相互配合實 現(xiàn)復合動作。 （ 2）工作裝置的動作和轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)既能單獨進行，又能復合動作，以提高挖掘機的生產(chǎn)率。 （ 3）履帶式挖掘機的左、右履帶分別驅(qū)動，使挖掘機行走方便、轉(zhuǎn)向靈活，并且可就地轉(zhuǎn)向，以提高挖掘機的靈活性。 （ 4）保證挖掘機的一切動作可逆，且無級變速。 （ 5）保證挖掘機工作安全可靠，且各執(zhí)行元件（液壓缸、液壓馬達等）有良好的過載保護；回轉(zhuǎn)機構(gòu)和行走裝置有可靠的制動和限速；防止動臂因自重而快速下降和整機超速溜坡。 為此，液壓系統(tǒng)應做到： （ 1）有高的傳動效率，以充分發(fā)揮發(fā)動機的動力性和燃料使用經(jīng)濟性。 （ 2）液 壓系統(tǒng)和液壓元件在變化大的負載、急劇的振動作用下，具有足夠的可靠性。 （ 3）設(shè)置輕便耐振的冷卻器，減少系統(tǒng)總發(fā)熱量，使主機持續(xù)工作時的液壓油溫不超過 80，或溫升不超過 45。 （ 4）由于挖掘機作業(yè)現(xiàn)場塵土多，液壓油容易被污染，因此液壓系統(tǒng)的密封性能要好，液壓元件對油液污染的敏感性要低，整個液壓系統(tǒng)要設(shè)置濾油器和防塵裝置。 小型液壓挖掘機液壓系統(tǒng)的設(shè)計 6 （ 5）采用液壓或電液伺服操縱裝置，以便挖掘機設(shè)置自動控制系統(tǒng)，進而提高挖掘機技術(shù)性能和減輕駕駛員的勞動強度。 型挖掘機液壓系統(tǒng)的基本動作分析 （ 1）挖掘。通常以鏟斗液壓缸或 斗桿液壓缸分別進行單獨挖掘，或者兩者配合進行挖掘。在挖掘過程中主要是鏟斗和斗桿有復合動作，必要時配以動臂動作。 （ 2）滿斗舉升回轉(zhuǎn)。挖掘結(jié)束后，動臂缸將動臂頂起、滿斗提升，同時回轉(zhuǎn)液壓馬達使轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)向卸土處，此時主要是動臂和回轉(zhuǎn)的復合動作。動臂舉升 和臂和鏟斗 自動舉升到正確的卸載高度。由于卸載所需回轉(zhuǎn)角度不同，隨挖掘機相對自卸車的位置而變，因此動臂舉升速度和回轉(zhuǎn)速度相對關(guān)系應該是可調(diào)整的，若卸載回轉(zhuǎn)角度大，則要求回轉(zhuǎn)速度快些，而動臂舉升速度慢些。 （ 3）卸載?；剞D(zhuǎn)至卸土位置時，轉(zhuǎn)臺制動，用斗桿調(diào)節(jié)卸載半徑和卸載 高度，用鏟斗缸卸載。為了調(diào)整卸載位置，還需動臂配合動作。卸載時，主要是斗桿和鏟斗復合作用，兼以動臂動作。 （ 4）空斗返回。卸載結(jié)束后，轉(zhuǎn)臺反向回轉(zhuǎn)，同時動臂缸和斗桿缸相互配合動作，把空斗放到新的挖掘點，此工況是回轉(zhuǎn)、動臂、和斗桿復合動作。由于動臂下降有重力作用、壓力低、泵的流量大、下降快，要求回轉(zhuǎn)速度快，因此該工況的供油情況通常是一個泵全部流量供回轉(zhuǎn)，另一泵大部分油供動臂，少部分油經(jīng)節(jié)流供斗桿。 型挖掘機液壓系統(tǒng)的基本回路分析 基本回路是由一個或幾個液壓元件組成、能夠完成特定的單一功能的典型回路， 它是液壓系統(tǒng)的組成單元。液壓挖掘機液壓系統(tǒng)中基本回路有 限壓回路、卸 荷回路、緩沖回路、節(jié)流回路、行走回路、合流回路、再生回路、閉鎖回路、操縱回路等。 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(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、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小型液壓挖 掘機液壓系統(tǒng)的設(shè)計 7 免受損壞，這種限壓閥（圖 2際上起了卸荷閥的作用。維持正常工作，動臂液壓缸雖然處于“不工作狀態(tài)”，但必須具有足夠的閉鎖力來防止活塞桿的伸出或縮回，因此須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)定值時，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。 1- 換向閥 2- 限壓閥 3- 油缸 圖 2壓回路 2-1 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)生振動和噪音，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 2液壓挖掘機中比較普遍采用的幾種緩沖回路。 圖 2A)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，高壓油路的壓力油經(jīng)緩沖閥 3 泄回油箱，低壓油路則由補油回路經(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 2B）是高、低壓油路之間并聯(lián)有緩沖閥，每一緩沖閥的高壓油口與另一緩沖小型液壓挖掘機液壓系統(tǒng)的設(shè)計 8 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 2C）是回轉(zhuǎn)馬達油路之間并聯(lián)有成對單向閥 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。 1- 換向閥 沖閥 向閥 圖 2沖回路 2 -2 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)齒圈和油馬達小齒輪之間產(chǎn)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(shè)防反彈閥。 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 小型液壓挖 掘機液壓系統(tǒng)的設(shè)計 9 1- 齒輪泵 2- 溢流閥 3- 節(jié)流閥 4- 換向閥 5- 油缸 圖 2流回路 2 -3 2A)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，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 流閥流回油箱。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，加以回油無阻尼，速度平穩(wěn)性較差，發(fā)熱量大，效率較低。 圖 2B)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。回油節(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，而且回油有阻尼，速度比較穩(wěn)定。 液壓挖掘機的工作裝置為 了作業(yè)安全，常在液壓缸的回油回路上安裝單向節(jié)流閥，形成節(jié)流限速回路。如圖 2C）所示，為了防止動臂因自重降落速度太快而發(fā)生危險，其液壓缸大腔的油路上安裝由單向閥和節(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。 走限速回路 履帶式液壓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)。 小型液壓挖掘機液壓系統(tǒng)的設(shè)計 10 1- 換向閥 力閥 向閥 全閥 10- 行走馬達 圖 2走限速回路 2 -4 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，從而防止了挖掘機超速溜坡事故的發(fā)生。 履帶式液壓挖掘機行走馬達常用的限速補油回路如圖 2示，它由壓力閥 2、 3，單向閥 4、 5、 6、 7 和安全閥 8、 9 等組成。正常工作時換向閥 1 處于右位，壓力油經(jīng)單向閥 4 進入行走馬達 10，同時沿控制油路推動壓力閥 2，使其處于接通位置，行走馬達的回油經(jīng)壓力閥 2 流回油箱。當行走馬達超速運轉(zhuǎn)時，進油供應不足，控制油路壓力降低，壓力閥 2 在彈簧的彈力作用下右移，回油通道關(guān)小或關(guān)閉，行走馬達減速或制動，這樣便保證了挖掘機下坡運行時的安全。 這種限速補油回路的回油管路上裝有 5 10背壓閥，行走馬達超速運轉(zhuǎn)時若主油路壓力低于此值，回油路上的 油液推開單向閥 5 或 7 對行走馬達進油腔補油，以消除吸空現(xiàn)象。當高壓油路中壓力超過安全閥 8 或 9 的調(diào)定壓力時，壓力油經(jīng)安全閥返回油箱。 小型液壓挖 掘機液壓系統(tǒng)的設(shè)計 11 1- 行走 2- 動臂 3- 前泵 4- 行走 5- 后泵 6- 回轉(zhuǎn) 7- 先導油壓 圖 2走閥油路 2 -5 外為了實現(xiàn)工作裝置、行走同時動作時的直線行駛，一般采用直行閥，圖 2直行閥工作原理圖。在行駛過程中，當任一作業(yè)裝置動作時，作業(yè)裝置先導操縱油壓就會作用在直行閥上， 克服彈簧力，使直行閥處于上位。圖中前泵并聯(lián)供左右行走，后泵并聯(lián)供回轉(zhuǎn)、斗桿、鏟斗和動臂動作，后泵還可通過單向閥和節(jié)流孔與前泵合流供給行走。 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，操縱油路聯(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(shè)計要綜合平衡考慮各種分合流供油情況下通過的流量。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。 小型液壓挖掘機液壓系統(tǒng)的設(shè)計 12 鎖回路 圖 2鎖回路 圖 2生回路 6 2 -7 動臂操縱閥在中位時油缸口閉鎖，由于滑閥的密封性不好會產(chǎn)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(shè)置了動臂支持閥組。如圖 2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 至 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)流孔的節(jié)流作用，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 至 A。 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，使動臂下降速度受節(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 2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)流孔 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