畢業(yè)設計（論文）WY200挖掘機工作裝置液壓系統(tǒng)設計

1、前言隨著全球經(jīng)濟的高速發(fā)展以及基本建設范圍的持續(xù)拓寬，液壓挖掘機目前被廣泛應用于水利工程，交通運輸，電力工程和礦山采掘等機械施工中，它在減輕繁重的體力勞動，保證工程質量和加快建設速度以及提高勞動生產(chǎn)率方面起著十分重要的作用。由于液壓挖掘機具有多品種，多功能，高質量及高效率等特點，因此受到了廣大施工作業(yè)單位的青睞。液壓挖掘機的發(fā)展主要以液壓技術的應用為基礎。由于挖掘機的工作條件惡劣，要求實現(xiàn)的動作很復雜，于是它對液壓系統(tǒng)的設計提出了很高的要求，其液壓系統(tǒng)也是工程機械液壓系統(tǒng)中最為復雜的。因此，挖掘機液壓系統(tǒng)的分析設計對推動挖掘機的發(fā)展具有重要的意義1。1.1 工程機械的發(fā)展概況在十八世紀以后，英

2、國、美國相繼完成工業(yè)革命。隨著城市及城市工業(yè)的發(fā)展，需要大量的勞動力，因此，農(nóng)村大批勞動力向城市轉移，這就促進了拖拉機、播種機、收割機等農(nóng)業(yè)機械、城市施工機械的大發(fā)展。綜觀工程機械的發(fā)展過程，從其結構、控制系統(tǒng)以及性能來看：經(jīng)歷了動力技術革命、傳統(tǒng)技術革命、鋼結構技術革命、控制技術革命幾個階段，也所謂經(jīng)歷了幾次飛躍和更新?lián)Q代。首先是動力技術革命:隨著體積小、重量輕、強有力的內燃機技術的出現(xiàn)，解決了工程機械移動的動力源，促使工程機械的誕生和發(fā)展。其次是傳動技術革命:移動性動力源的問題解決之后，主要矛盾轉移到如何有效地傳遞動力、完成作業(yè)的焦點上。20世紀50年代出現(xiàn)了液體傳動（液壓和液力），由于液

3、壓傳動具有功率密度高、結構緊湊、容易實現(xiàn)各種運動形式的轉換以滿足復雜的 作業(yè)要求，速度剛性大、便于冷卻散熱，配置靈活、組裝方便、可靠耐用等獨到特點，以最小的空間、最靈便的途徑、傳遞最大的動力，而且動力特性好，具有許多優(yōu)良的傳動性能，傳動平穩(wěn)、自動防止過載，容易實現(xiàn)無極變速，操縱簡單輕便、控制性能好。因此，液壓技術作為機械傳動的一中有力的補充，以成功地用語一切需要中等以上功率輸出，以及需要對運動工程進行靈活控制和調節(jié)的地方，在工程機械中得到廣泛的應用2-3。1.2挖掘機簡介1840年美國西部開發(fā)，進行鐵路建設，產(chǎn)生了模仿人體構造，有大臂、小臂和手腕，能行走和扭腰類似機械手的挖掘機，它采用蒸汽機作

4、為動力在軌道上行走。但是此后的很長時間挖掘機沒有得到很大的發(fā)展，應用范圍也只局限于礦山作業(yè)中。導致挖掘機發(fā)展緩慢的主要原因是:其作業(yè)裝置動作復雜，運動范圍大，需要采用多自由度機構，古老的機械傳動對它不太適合。而且當時的工程建設主要是國土開發(fā)，大規(guī)模的筑路和整修場地等，大多是大面積的水平作業(yè)，因此對挖掘機的應用相對較少，在一定程度上也限制了挖掘機的發(fā)展。二十世紀四十年代有了在拖拉機上配裝液壓反鏟的懸掛式挖掘機。隨著液壓傳動技術迅速發(fā)展成為一種成熟的傳動技術，挖掘機有了適合它的傳動裝置，為挖掘機的發(fā)展建立了強有力的技術支撐，是挖掘機技術上的一個飛躍 。同時，工程建設和施工形式也發(fā)生了很大變化。在進

5、行大規(guī)模國土開發(fā)的同時，也開始進行城市型土木施工，這樣，具有較長的臂和桿，能裝上各種各樣的工作裝置，能行走、回轉，實現(xiàn)多自由動作，可以切削高的垂直壁面，挖掘深的基坑和溝槽的挖掘機得到了廣泛應用。1950年在意大利北部生產(chǎn)了第一臺液壓挖掘機。第一臺液壓挖掘機采用定量齒輪泵，中位開式多路閥，工作壓力為9mpa，所有執(zhí)行元件互相并聯(lián)連結。由單泵向6個執(zhí)行元件供油。由于早期液壓挖掘機主要采用了定量齒輪泵，不能按需改變供油流量，無法充分利用發(fā)動機的功率，因此其能量損失很大，不能滿足挖掘機復合動作的復雜要求，且可操縱性差。另外，早期試制的液壓挖掘機是采用飛機和機床的液壓技術，缺少適用于挖掘機各種工況的液壓

6、元件，配套件也不齊全，制造質量不夠穩(wěn)定。從二十世紀六十年代到八十年代中期，液壓挖掘機進入了推廣和蓬勃發(fā)展的階段，各國挖掘機制造廠和品種增加很快，產(chǎn)量猛增。自第一臺手動挖掘機誕生以來的160多年當中，挖掘機一直在不斷地飛躍發(fā)展，其技術已經(jīng)發(fā)展到相對成熟穩(wěn)定的階段。目前國際上迅速發(fā)展全液壓挖掘機，對其控制方式不斷改進和革新，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堅實的基礎，創(chuàng)造了

7、良好的前提。據(jù)有關專家估算，全世界各種施工作業(yè)場約有65%至70%的土石方工程都是由挖掘機完成的。挖掘機是一種萬能型工程機械，目前已經(jīng)無可爭議地成為工程機械的第一主力機種，在世界工程機械市場上己占據(jù)首位，并且仍在發(fā)展擴大。挖掘機的發(fā)展主要以液壓技術的應用為基礎，其液壓系統(tǒng)已成為工程機械液壓系統(tǒng)的主流形式。隨著科學技術的發(fā)展和建筑施工現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要，液壓挖掘機需要大幅度的技術進步，技術創(chuàng)新是液壓挖掘機行業(yè)所面臨的新挑戰(zhàn)。在技術方面，挖掘機產(chǎn)品的核心技術就是液壓系統(tǒng)設計，所以對其液壓系統(tǒng)的分析研究具有十分重要的現(xiàn)實意義4。1.3國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)1.3.1國外研究狀況及發(fā)展動態(tài)從20世紀6

8、0年代液壓傳動技術開始應用在挖掘機上至今，挖掘機液壓系統(tǒng)己經(jīng)發(fā)展到了相當成熟的階段。目前國際上先進的挖掘機產(chǎn)品的額定壓力大都在30mpa以上，并且隨著材料科學技術的進步，有朝著更高的壓力甚至采用超高壓液壓技術方向發(fā)展的趨勢；流量通常在每分鐘數(shù)百升；功率在數(shù)百千瓦以上。如德國orensttein&koppe制造的目前世界上首臺最大的rh40型全液壓挖掘機，鏟斗容量達42立方米,液壓油源為18臺變量軸向柱塞泵，總流量高達10200l/min，原動機為2臺qsk60柴油發(fā)動機，總功率高達2014kw,由于液壓挖掘機經(jīng)常在較惡劣環(huán)境下持續(xù)工作，其各個功能部件都會受到惡劣環(huán)境的影響.系統(tǒng)的可靠性日益受到

9、重視。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、疲勞強度分析方法等先進技術應用于液壓挖掘機強度研究方面，不斷提高設備的可靠性。美國提出了考核動強度的動態(tài)設計分析方法。日本制定了液壓挖掘機構件的強度評定程序，研制了信息處理系統(tǒng)使液壓挖掘機的運轉率達到85%-95%，使用壽命超過1萬小時。近幾年來，隨著液壓挖掘機產(chǎn)量的提高和使用范圍的擴大，世界上著名的挖掘機生產(chǎn)商紛紛采用各種高新技術，來提高自己挖掘機在國際上的競爭力，主要表現(xiàn)在五個方面: (1)液壓系統(tǒng)逐漸從開式系統(tǒng)的轉變;

10、(2)系統(tǒng)的節(jié)能技術成為研究的重點; (3)系統(tǒng)的高壓化和高可靠性發(fā)展趨勢日益凸顯; (4)系統(tǒng)的操縱特性上升到很重要的地位;(5)液壓系統(tǒng)與電子控制的結合成為潮流5。(1) 節(jié)能技術的應用目前液壓挖掘機上典型的節(jié)能技術基本上有兩種。即負載敏感技術和負流量控制技術，目前液壓挖掘機都選用其中一種控制技術來實現(xiàn)節(jié)能要求。負載敏感技術是一種利用泵的出口壓力與負載壓力差值的變化而使系統(tǒng)流量隨之相應變化的技術。德國曼內斯曼(mannesmann)公司研制的一種負載傳感系統(tǒng)，將其安裝在液壓系統(tǒng)中，可以控制一個或幾個液壓作用元件，而與對其施加的載荷無關。該系統(tǒng)不僅易于操縱，而且微動控制特性很好。其最大的特點

11、就是可以根據(jù)負載大小和調速要求對油泵進行控制，從而實現(xiàn)在按需供流的同時，使調速節(jié)流損失p控制在很小的固定值，從而達到節(jié)能的目的lzs.e57負流量控制技術是通過位于主控制閥后面的節(jié)流閥建立的壓力對主泵的排量進行調節(jié)的技術。日前以韓國(hyundai)、日本小松(komatsu)和日本日立(hitachi)為代表的許多國外著名品牌的挖掘機生產(chǎn)商都在自己的挖掘機液壓系統(tǒng)中使用了負流量控制技術。這種控制技術具有穩(wěn)定性好、響應快、可靠性和維修性好等特點，但在起始點為重負荷下作業(yè)時，因流量與負載有關，所以可控制性較差6。(2) 提高負載能力和可靠性為了提高挖掘機的負載能力，直接的方法是提高其液壓系統(tǒng)工作

12、壓力、流量和功率。目前，國際上先進的挖掘機產(chǎn)品的額定壓力大都在30mpa以上，并且隨著材料科學技術的進步，有朝著更高的壓力甚至采用超高壓液壓技術方向發(fā)展的趨勢;流量通常在每分鐘數(shù)百升;功率在數(shù)百千瓦以上。如德國orensttein&koppe制造的型全液壓挖掘機，鏟斗容量達42立方米液壓油源為18臺變量軸向柱塞泵，總流量高達100200l/min，原動機為2臺qsk60柴油發(fā)動機，總功率高達2014kw,由于液壓挖掘機經(jīng)常在較惡劣環(huán)境下持續(xù)工作，其各個功能部件都會受到惡劣環(huán)境的影響。系統(tǒng)的可靠性日益受到重視。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，并將疲勞

13、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、疲勞強度分析方法等先進技術應用于液壓挖掘機強度研究方面，不斷提高設備的可靠性。美國提出了考核動強度的動態(tài)設計分析方法。日本制定了液壓挖掘機構件的強度評定程序，研制了可靠性信息處理系統(tǒng)，使液壓挖掘機的運轉率達到85%-95%，使用壽命超過1萬小時。(3) 重視操縱特性挖掘機液壓系統(tǒng)的操縱特性越來越受到重視。日前國際上迅速發(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、液壓伺服操作和電氣控制，無線電遙控、電子計算機綜合程序控制。各種高新技術的應用，使得挖掘機液壓系統(tǒng)操縱特性

14、大大提高。(4) 電子一液壓集成控制成為當前主要研究目標電子控制技術與液壓控制技術相結合的電子一液壓集成控制技術近年來獲得了巨大發(fā)展，特別是傳感器、計算機和檢測儀表的應用，使液壓技術和電子控制有機結合，開發(fā)和研制出了許多新型電液自動控制系統(tǒng)，提高了挖掘機的自動化程度，推動著挖掘機的迅猛發(fā)展。目前國外先進品牌的挖掘機在電液聯(lián)合控制方面的研究己趨成熟。美國林肯一貝爾特公司新c系列l(wèi)s-5800型液壓挖掘機安裝了全自動控制液壓系統(tǒng)，可自動調節(jié)流量，避免了驅動功率的浪費。日本住友公司生產(chǎn)的fj系列五中新型號挖掘機配有與液壓回路連接的計算機輔助的功率控制系統(tǒng)，利用精控模式選擇系統(tǒng)，減少燃油、發(fā)動機功率和

15、液壓功率的消耗，并延長了零部件的使用壽命。1.3.2國內研究及發(fā)展動態(tài)從國內情況來看，我國挖掘機行業(yè)整體發(fā)展水平較國外緩慢，在挖掘機液壓系統(tǒng)方面的理論還比較薄弱。國內大部分挖掘機企業(yè)在挖掘機液壓系統(tǒng)傳統(tǒng)技術方面的研究具有一定基礎，但由于采用傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)的挖掘機產(chǎn)品在性能、質量、作業(yè)效率、可靠性等方面均較差，因此采用傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)的挖掘機在國內市場上基本失去了競爭力，取而代之的是采用各種高新技術的國外挖掘機產(chǎn)品。先進的挖掘機液壓系統(tǒng)都被國際上一流的生產(chǎn)企業(yè)壟斷，國內企業(yè)在該領域的研究幾乎是空白，這樣國內的挖掘機生產(chǎn)廠家就無法獨立制造出性能優(yōu)異的挖掘機，絕大部分的市場份額都被國外各種品牌的挖掘機所占

16、據(jù)。以20t級的中型液壓挖掘機為例，國產(chǎn)20t級挖掘機大多數(shù)是歐洲80年代初的技術，同90年代初以來在國內形成批量的日本小松、日立、神鋼以及韓國大宇、現(xiàn)代等機型相比，其主要差距柴油機功率偏低，液壓系統(tǒng)流量偏小，液壓系統(tǒng)特性差，導致平臺回轉速度低，行走速度低，各種性能參數(shù)均偏小，整機性能和作業(yè)效率較國外偏低。湖南省的三一重工、山河智能公司在液壓挖掘機的發(fā)展中也有顯著的成就。三一重工sy420c大型挖掘機，在性能方面：它強化了結構，提高了耐久性；低燃油消耗,高作業(yè)效率；按照高安全,低振動,低噪音設計的轎車化舒適操作環(huán)境來設計的。山河智能swe230lc履帶式液壓挖掘機，在性能方面：滿足經(jīng)濟性，改善

17、燒油消耗；負載效率高，作業(yè)效率高；合理的機器結構和人機工程，保養(yǎng)更方便；總之國內液壓挖掘機的發(fā)展前景是一片光明的。1.4課題研究的內容和意義1.4.1 課題研究的內容挖掘機液壓系統(tǒng)方面的技術多種多樣，本文主要通過國外幾種知名品牌的挖掘機液壓系統(tǒng)為參考對象，對其現(xiàn)有的關鍵技術和控制方式進行比較和研究，為挖掘機的液壓系統(tǒng)設計提供一定的參考信息。(1) 挖掘機液壓系統(tǒng)技術發(fā)展動態(tài)的分析研究大量搜集國內外挖掘機液壓系統(tǒng)方面的相關技術資料，系統(tǒng)了解挖掘機液壓系統(tǒng)的發(fā)展歷史。分析總結挖掘機液壓系統(tǒng)方面的研究現(xiàn)狀和技術發(fā)展動態(tài)。(2) 挖掘機液壓系統(tǒng)設計要求對液壓挖掘機一個工作循環(huán)中的四種工況一挖掘工況、滿

18、斗舉升回轉工況、卸載工況和卸載返回工況進行了詳細的分析，總結了每個工況下各執(zhí)行機構的主要復合動作。根據(jù)液壓挖掘機的主要工作特點，系統(tǒng)地總結了挖掘機液壓系統(tǒng)設計要求:動力性要求和操縱性要求。(3) 挖掘機液壓系統(tǒng)的設計分析傳統(tǒng)挖掘機液壓系統(tǒng)中的單泵定量系統(tǒng)、雙泵定量系統(tǒng)和雙變量泵液壓系統(tǒng)，詳細分析其主要優(yōu)點和存在的問題。本文在分析研究了挖掘機液壓系統(tǒng)的基礎上，根據(jù)挖掘機液壓系統(tǒng)的設計要求，設計了一套適合我國生產(chǎn)制造的單斗挖掘機液壓系統(tǒng)。本設計旨在采用通用的多路閥系統(tǒng)，配以專用控制閥和簡單的伺服控制系統(tǒng)。1.4.2 課題研究的意義本課程設計分析總結挖掘機液壓系統(tǒng)方面的研究現(xiàn)狀和技術發(fā)展動態(tài)，根據(jù)挖

19、掘機液壓系統(tǒng)的設計要求，設計了一套適合我國生產(chǎn)制造的單斗挖掘機液壓系統(tǒng)。對液壓挖掘機一個工作循環(huán)中的四種工況一挖掘工況、滿斗舉升回轉工況、卸載工況和卸載返回工況進行了詳細的分析，總結了每個工況下各執(zhí)行機構的主要復合動作。這些功能在通用挖掘機液壓系統(tǒng)是不具備的。2液壓挖掘機結構及工作原理液壓挖掘機由于在動力裝置和工作裝置之間采用容積式液壓傳動，靠液體的壓力能進行工作，相對機械傳動具有許多優(yōu)點:能無極調速且調速范圍大，最大速度和最小速度之比可達1000:1能得到較低的穩(wěn)定轉速；快速作用時，液壓元件產(chǎn)生的運動慣性較小，并可作高速反轉；傳動平穩(wěn)，結構簡單，可吸收沖擊和振動；操縱省力靈活，易實現(xiàn)自動化控

20、制；易實現(xiàn)標準化、通用化、系列化。因此液壓挖掘機逐步取代機械式挖掘機是必然的趨勢。單斗液壓挖掘機是裝有一只鏟斗并采用液壓傳動進行挖掘作業(yè)的機械。它是目前挖掘機械中重要的機種。單斗液壓挖掘機的作業(yè)過程是以鏟斗(一般裝有斗齒)的切削刃切削土壤并將土裝入斗內，斗滿后提升。回轉至卸上位置進行卸土，卸空后鏟斗再轉回并下降到地面進行下一次挖掘。當挖掘機挖完一段土后，機械移動一段距離，以便繼續(xù)作業(yè) 7。2.1液壓挖掘機整機性能分析液壓挖掘機可分為:動力系統(tǒng)、機械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，如圖2.1所示。液壓挖掘機作為一個有機整體，其性能的優(yōu)劣不僅與工作裝置機械零部件性能有關，還與液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)性能有關。

21、圖2.1 液壓挖掘機整體系統(tǒng)圖(1) 控制系統(tǒng)液壓挖掘機控制系統(tǒng)是對發(fā)動機、液壓泵、多路換向閥和執(zhí)行元件(液壓缸、液壓馬達)等進行控制的系統(tǒng)。電子技術和計算機技術的飛速進步，使挖掘機有了越來越先進的控制系統(tǒng)，使液壓挖掘機向高性能、自動化和智能化發(fā)展。目前挖掘機研究重點正逐步向智能化機電液控制系統(tǒng)方向轉移。(2) 動力系統(tǒng)挖掘機工作的主要特點是環(huán)境溫度變化大，灰塵污物較多，負荷變化大，經(jīng)常傾斜工作，維護條件差。因此液壓挖掘機原動力一般由柴油機提供，柴油機具有工作可靠、功率特性曲線硬、燃油經(jīng)濟等特點，符號挖掘機工作條件惡劣，負荷多變的要求。挖掘機的額定負荷與汽車。拖拉機不同，汽車和拖拉機指在最高轉

22、速下、連同機油泵、發(fā)電機等必要附件，巧分鐘內的最大功率;挖掘機是指在額定轉速下一小時以上的額定功率。挖掘機采用車用柴油機時，最大功率指數(shù)降低。(3) 機械系統(tǒng)液壓挖掘機的機械系統(tǒng)部分是完成挖掘機各項基本動作的直接執(zhí)行者，主要包括:行走裝置是整個機器的支撐部分，承受機器的全部重量和工作裝置的反力，同時能使挖掘機作短途行駛.按照結構的不同，分履帶式和輪胎式?；剞D機構使挖掘機上車圍繞中央回轉軸作360度的回轉的機構，包括驅動裝置和回轉支撐。工作裝置是挖掘機完成實際作業(yè)的主要組成部分，常用的有反鏟、正鏟、裝載、起重等裝置，而同一種裝置可以有多種結構形式，前面所述的反鏟裝置應用最為廣泛。(4) 液壓系統(tǒng)

23、液壓挖掘機的回轉、行走和工作裝置的動作都由液壓傳動系統(tǒng)實現(xiàn)，原動機驅動雙聯(lián)液壓泵，把壓力油分別送到兩組多路換向閥。通過司機的操縱，將壓力油單獨或同時送往液壓執(zhí)行元件(液壓馬達和液壓油缸)驅動執(zhí)行機構工作。液壓挖掘機的主要運動有整機行走、轉臺回轉、動臂升降、斗桿收放、鏟斗轉動等。這些運動都靠液壓傳動。根據(jù)以上工作要求，把各液壓元件用油管有機地連接起來地組合體既是液壓挖掘機地液壓系統(tǒng)。該系統(tǒng)地功能是把發(fā)動機地機械能以油液為介質，利用油泵轉變?yōu)橐簤耗埽瑐魉徒o油缸、油馬達等轉變?yōu)闄C械能，再傳動各執(zhí)行機構，實現(xiàn)各種運動和工作過程。液壓系統(tǒng)設計得合理與否，對挖掘機的性能起著決定性的作用。同樣的元件，若系統(tǒng)

24、設計不同，則挖掘機性能差異很大8。2.2液壓挖掘機結構2.2.1液壓挖掘機整體組成為了實現(xiàn)液壓挖掘機的各項功能，單斗液壓挖掘機需要兩個基本組成部分，即機體(或稱主機)和工作裝置。機體是完成挖掘機基本動作并作為驅動和操縱挖掘機進行工作的荃礎，可以是履帶牽引車輛或輪式牽引車輛。可細分為行走裝置、回轉裝置、液壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和動力裝置。其中動力裝置、操縱機構、回轉機構和輔助設備均可在回轉平臺上，總稱上車部分，它與行走機構(又稱下車部分)用回轉支撐相連，平臺可以圍繞中央回轉軸作360度的全回轉。工作裝置根據(jù)工作性質的不同，可配備反鏟、正鏟、裝載、起重等裝置，分別完成挖掘、裝載、抓取、起重、鉆

25、孔、打樁、破碎、修坡、清溝等工作。挖掘機的基本性能決定于各部分的構造、性能及其綜合的效果。2.2.2液壓挖掘機工作裝置的組成液壓挖掘機工作裝置主要由動臂、動臂油缸、斗桿、斗桿油缸、鏟斗、鏟斗油缸、擺動桿和連桿組成。反鏟裝置主要用于挖掘停機面以下的土壤。斗容量小于1.6 的中小型液壓挖掘機通常選用反鏟裝置，它分為整體臂式和組合臂式。其中長期作業(yè)條件相似的挖掘機反鏟裝置大多采用整體鵝頸式動臂結構。采用這種動臂有利于加大挖掘深度，且結構簡單、價格低廉。剛度相同時，其重量比組合動臂輕，是目前應用最廣泛的液壓挖掘機工作裝置結構形式。鉸接式反鏟是單斗液壓挖掘機最常用的結構型式，動臂、斗桿和鏟斗等主要部件彼

26、此鉸接，在液壓缸的作用下各部件繞鉸接點擺動，完成挖掘、提升和卸土等動作。如圖2.2所示，整體鵝頸式動臂反鏟挖掘機工作裝置主要由動臂、動臂油缸、斗桿、斗一桿油缸、鏟斗、鏟斗油缸、搖臂、連桿、銷軸等組成。裝置各運動部件之間全部采用銷軸鉸接，以動臂油缸來支撐和改變動臂的傾角，通過動臂油缸的伸縮可使動臂繞下。鉸點轉動實現(xiàn)動臂的升降。斗桿鉸接于動臂的上端，由斗桿油缸控制斗桿與動臂相對角度。當斗桿油缸伸縮時，斗桿可繞動臂上鉸點轉動。鏟斗與斗桿前端鉸接，并通過鏟斗油缸伸縮使鏟斗轉動。為增大鏟斗的轉角，通常采用搖臂連桿機構來和鏟斗聯(lián)接。1、斗桿油缸 2、動臂 3、油管 4、動臂油缸 5、鏟斗 6、斗齒 7、側

27、齒 8、連桿 9、搖桿 10、鏟斗油缸 11、斗桿圖2.2 反鏟挖掘機工作裝置（1） 動臂結構挖掘機工作裝置地動臂均由高強度鋼板焊接而成的箱型結構。動臂下部用一根銷軸鉸接在平臺前段中部，由兩只鉸接在平臺前部的動臂油缸支撐。動臂的整體式彎臂采用大圓弧度以減少該處的應力集中，結構簡單。動臂主要由上蓋板、下蓋板、左側板、右側板焊接而成。如圖2.3所示：圖2.3動臂結構圖（2） 斗桿結構挖掘機工作裝置的斗桿均由高強度鋼板焊接而成的箱型結構，結構簡單。斗桿主要由上蓋板、下蓋板、左側板、右側板焊接而成。如下圖2.3所示：圖2.3斗桿結構（3）鏟斗結構挖掘機工作裝置的鏟斗均由高強度鋼板焊接而成的箱型結構，結

28、構簡單。鏟斗主要由上蓋板、下蓋板、左側板、右側板焊接而成。如下圖2.4所示：圖2.4鏟斗結構(4) 液壓挖掘機工作循環(huán)過程 首先液壓挖掘機驅動行走馬達和配套土方運輸車輛一起進入作業(yè)面，運輸車輛倒車、調停，停靠在挖掘機的側方或后方。挖掘機司機扳動操縱手柄，使回轉馬達控制閥接通，于是回轉馬達轉動并帶動上部平臺回轉，使工作裝置轉向挖掘地點，在執(zhí)行上述過程的同時操縱動臂油缸換向閥，使動臂油缸上腔進油，將動臂下降，直至鏟斗接地面，然后司機操縱斗桿油缸和鏟斗油缸的換向閥，使兩者的大腔進油，配合動作以加快作業(yè)進度，進行復合動作的挖掘和裝載:鏟斗裝滿后將斗桿油缸和鏟斗油缸的操縱手柄扳回中位，使鏟斗和斗桿油缸閉

29、鎖，再操縱動臂油缸換向閥，使動臂油缸的下腔進油，將動臂提升，舉起裝滿土的鏟斗離開工作面，隨即扳動平臺回轉換向閥手柄，使上部平臺回轉，帶動鏟斗轉至運輸車輛上方，再操縱斗桿油缸使鏟斗高度稍降一些，并在適當?shù)母叨炔倏v鏟斗油缸使鏟斗卸土。當土卸完后，使平臺反轉并降低動臂，直到鏟斗回到作業(yè)點上方，以便進行下一工作循環(huán)9。2.3 液壓挖掘機傳動原理液壓挖掘機采用三組液壓缸使工作裝置具有三個自由度，鏟斗可實現(xiàn)有限的平面轉動，加上液壓馬達驅動回轉運動，使鏟斗運動擴大到有限的空間，再通過行走馬達驅動行走(移位)，使挖掘空間可沿水平方向得到間歇地擴大，從而滿足挖掘作業(yè)的要求。液壓挖掘機傳動示意圖，如圖2.5所示，

30、柴油機驅動液壓泵，操縱分配閥，將高壓油送給各液壓執(zhí)行元件(液壓缸或液壓馬達)驅動相應的機構進行工作。液壓泵操作分配閥動臂壓液缸 斗桿液壓缸 鏟斗液壓缸發(fā)電機圖2.5 液壓挖掘機傳動示意液壓挖掘機的工作裝置采用連桿機構原理，各部分的運動通過液壓缸的伸縮來實現(xiàn)。反鏟工作裝置由鏟斗、斗桿、動臂、連桿及相應的三組液壓缸組成。動臂下鉸點鉸接在轉臺上，通過動臂缸的伸縮，使動臂連同整個工作裝置繞動臂下鉸點轉動。依靠斗桿缸使斗桿繞動臂的上鉸點轉動;而鏟斗鉸接于斗桿前端，通過鏟斗缸和連桿則使鏟斗繞斗桿前鉸點轉動。挖掘作業(yè)時，接通回轉馬達，轉動轉臺，使工作裝置轉到挖掘位置，同時操縱動臂缸小腔進油使液壓缸回縮;動臂

31、下降至鏟斗觸地后再操縱斗桿缸或鏟斗缸，液壓缸大腔進油而伸長，使鏟斗進行挖掘和裝載工作。鏟斗裝滿后，鏟斗缸和斗桿缸停動并操縱動臂缸大腔進油，使動臂抬起，隨即接通回轉馬達，使工作裝置轉到卸載位置，再操縱鏟斗缸或斗桿缸回縮，使鏟斗翻轉進行卸土。卸完后，工作裝置再轉至挖掘位置進行第二次挖掘循環(huán)。在實際挖掘作業(yè)中，由于土質情況、挖掘面條件以及挖掘機液壓系統(tǒng)的不同，反鏟裝置三種液壓缸在挖掘循環(huán)中的動作配合可以是多樣的、隨機的。3液壓挖掘機工況分析及液壓系統(tǒng)設計方案的分析要了解和設計挖掘機的液壓系統(tǒng)，首先要分析液壓挖掘機的工作過程及其作業(yè)要求，掌握各種液壓作用元件動作時的流量、力和功率要求以及液壓作用元件相

32、互配合的復合動作要求和復合動作時油泵對同時作用的各液壓作用元件的流量分配和功率分配。3.1液壓挖掘機的工況分析液壓挖掘機的作業(yè)過程包括以下幾個動作(如圖3.1 所示):動臂升降、斗桿收放、鏟斗裝卸、轉臺回轉、整機行走以及其它輔助動作。除了輔助動作(例如整機轉向等)不需全功率驅動以外，其它都是液壓挖掘機的主要動作，要考慮全功率驅動10。1、動臂升降 2、斗桿收放 3、鏟斗裝卸 4 、平臺回轉 5、整機行走圖3.1 液壓挖掘機的運動圖由于液壓挖掘機的作業(yè)對象和工作條件變化較大，主機的工作有兩項特殊要求:(1)實現(xiàn)各種主要動作時，阻力與作業(yè)速度隨時變化，因此，要求液壓缸和液壓馬達的壓力和流量也能相應

33、變化;(2)為了充分利用發(fā)動機功率和縮短作業(yè)循環(huán)時間，工作過程中往往要求有兩個主要動作(例如挖掘與動臂、提升與回轉)同時進行復合動作。液壓挖掘機一個作業(yè)循環(huán)的組成和動作的復合主要包括:(1) 挖掘:通常以鏟斗液壓缸或斗桿液壓缸進行挖掘，或者兩者配合進行挖掘，因此，在此過程中主要是鏟斗和斗桿的復合動作，必要時，配以動臂動作。(2) 滿斗舉升回轉:挖掘結束，動臂液壓缸將動臂頂起，滿斗提升，同時挖掘機的液壓回轉馬達使轉臺轉向卸土處，此時主要是動臂和回轉的復合動作。(3) 卸載:轉到卸土點時，轉臺制動，用斗桿液壓缸調節(jié)卸載半徑，然后鏟斗液壓缸回縮，鏟斗卸載。為了調整卸載位置，還要有動臂液壓缸的配合，此

34、時是斗桿和鏟斗的復合動作，配合動臂動作。(4) 空斗返回:卸載結束，轉臺反向回轉，動臂液壓缸和斗桿液壓缸配合，把空斗放到新的挖掘點，此時是回轉和動臂或斗桿的復合動作。3.1.1挖掘工況分析挖掘過程中主要以鏟斗液壓缸或斗桿液壓缸分別單獨進行挖掘，或者兩者復合動作，必要時配以動臂液壓缸的動作。一般在平整土地或切削斜坡時，需要同時操縱動臂和斗桿，以使斗尖能沿直線運動，如圖3.2，3.3所示。此時斗桿收回，動臂抬起，希望斗桿和動臂分別由獨立的油泵供油，以保證彼此動作獨立，相互之間無干擾，并且要求泵的供油量小，使油缸動作慢，便于控制。如果需要鏟斗保持一定切削角度并按照一定的軌跡進行切削時，或者需要用鏟斗

35、斗底壓整地面時，就需要鏟斗、斗桿、動臂三者同時作用完成復合動作，如圖3.4,3.5所示。圖3.2 斗尖沿直線平整土地圖 圖3.3 斗尖沿直線切削斜坡圖圖3.4 鏟斗底壓整地面圖圖3.5 鏟斗底保持一定角度切削圖單獨采用斗桿挖掘時，為了提高掘削速度，一般采用雙泵合流，個別也有采用三泵合流。單獨采用鏟斗挖掘時，也有采用雙泵合流的情況。下面以三泵系統(tǒng)為例，來說明復合動作挖掘時油泵流量的分配情況和分合流油路的連接情況。液壓馬達使轉臺轉向卸土處，此時主要是動臂和回轉的復合動作。當斗桿和鏟斗復合動作挖掘時，供油情況如圖3.4a 所示。當斗桿油壓接近溢流閥的壓力時，原來溢流的油液此時供給鏟斗有效利用;當鏟斗

36、和動臂復合動作挖掘時，由于動臂僅僅起調解位置的作用，主要是斗桿進行挖掘，因此采用斗桿優(yōu)先合流、雙泵供油，如圖3.4b 所示。圖3.4 泵供油系統(tǒng)示意圖當動臂、斗桿和鏟斗復合運動時，為了防止同一油泵向多個液壓作用元件供油時動作的相互干擾，一般三泵系統(tǒng)中，每個油泵單獨對一個液壓作用元件供油較好。對于雙泵系統(tǒng)，其復合動作時各液壓作用元件間出現(xiàn)相互干擾的可能性大，因此需要采用節(jié)流等措施進行流量分配，其流量分配要求和三泵系統(tǒng)相同。當進行溝槽側壁掘削和斜坡切削時，為了有效地進行垂直掘削，還要求向回轉馬達提供壓力油，產(chǎn)生回轉力，保持鏟斗貼緊側壁進行切削，因此需要同時向回轉馬達和斗桿供油，兩者復合動作?；剞D馬

37、達和斗桿收縮同時動作，由同一個油泵供油，因此需要采用回轉優(yōu)先油路，否則鏟斗無法緊貼側壁，使掘削很難正常進行。在斗桿油缸活塞桿端回油路上設置可變節(jié)流閥，此節(jié)流閥的開口度即節(jié)流程度由回轉先導壓力來控制。回轉先導壓力越大，節(jié)流閥開度越小，節(jié)流效應越大，則斗桿油缸回油壓力增高，使得油泵的供油壓力也提高。因此隨著回轉操縱桿行程的增大，回轉馬達油壓增加，回轉力增大。挖掘過程中還有可能碰到石塊、樹根等堅硬障礙物，往往由于挖不動而需要短時間增大挖掘力，希望液壓系統(tǒng)能暫時增壓，能提高主壓力閥的壓力。3.1.2滿斗舉升回斗工況分析挖掘結束后，動臂油缸將動臂頂起，滿斗舉升，同時回轉液壓馬達使轉臺轉向卸載處，此時主要

38、是動臂和回轉馬達的復合動作。動臂抬升和回轉馬達同時動作時，要求二者在速度上匹配，即回轉到指定卸載位置時，動臂和鏟斗自動提升到合適的卸載高度。由于卸載所需的回轉角度不同，隨液壓挖掘機相對自卸車的位置而變，因此動臂提升速度和回轉馬達的回轉速度的相對關系應該是可調整的。卸載回轉角度大，則要求回轉速度快些，而動臂的提升速度慢些。在雙泵系統(tǒng)中，回轉起動時，由于慣性較大，油壓會升得很高，有可能從溢流閥溢流，此時應該將溢流的油供給動臂，如圖3.5a 所示。在回轉和動臂提升的同時，斗桿要外放，有時還需要對鏟斗進行調整。這時是回轉馬達、動臂、斗桿和鏟斗進行復合動作。由于滿斗提升時動臂油缸壓力高，導致變量泵流量減

39、小，為了使動臂提升和回轉、斗桿外放相互配合動作，由一個油泵專門向動臂油缸供油，另一個油泵除了向回轉馬達和斗桿供油外，還有部分油供給動臂，如圖3.5b 所示。但是由于動臂提升時油壓較高，單向閥大部分時間處于關閉狀態(tài)，因此左側油泵只向回轉馬達和斗桿供油。三泵系統(tǒng)的供油情況如圖3.5c 所示。各個油泵分別向一個液壓作用元件供油，復合動作時無相互干擾。3.1.3卸載工況分析回轉至卸載位置時，轉臺制動，用斗桿調節(jié)卸載半徑和卸載高度，用鏟斗油缸卸載。為了調整卸載位置，還需要動臂配合動作。卸載時，主要是斗桿和鏟斗復合動作，間以動臂動作。3.1.4空斗返回工況分析當卸載結束后，轉臺反向回轉，同時動臂油缸和斗桿

40、油缸相互配合動作，把空斗放在新的挖掘點。此工況是回轉馬達、動臂和斗桿復合動作。由于動臂下降有重力作用，壓力低、變量泵流量大、下降快，要求回轉速度快，因此該工況的供油情況為一個油泵的全部流量供回轉馬達，另一油泵的大部分油供給動臂，少部分油經(jīng)節(jié)流閥供給斗桿，如圖3.6 所示。圖3.5回轉舉升供油情況圖3.6空斗返回供油情況發(fā)動機在低轉速時油泵供油量小，為防止動臂因重力作用迅速下降和動臂油缸產(chǎn)生吸空現(xiàn)象，可采用動臂下降再生補油回路，利用重力將動臂油缸無桿腔的油供至有桿腔。3.1.5行走時復合動作在行走的過程有可能要求對作業(yè)裝置液壓元件(如回轉機構、動臂、斗桿和鏟斗)進行調整。在雙泵系統(tǒng)中，一個油泵為

41、左行走馬達供油、另一個油泵為右行走馬達供油，此時如果某一液壓元件動作，使某一油泵分流供油，就會造成一側行走速度降低，影響直線行駛性，特別是當挖掘機進行裝車運輸或上下卡車行走時，行駛偏斜會造成事故。為了保證挖掘機的直線行駛性，在三泵供油系統(tǒng)中，左右行走馬達分別由一個油泵單獨供油，另一個油泵向其它液壓作用元件(如動臂、斗桿、鏟斗和回轉)供油，如圖3.7a 所示。對于雙泵系統(tǒng)，目前采用以下供油方式:一個油泵并聯(lián)向左、右行走馬達供油，另一個油泵向其他液壓作用元件供油，其多余的油液通過單向閥向行走馬達供油，如圖3.7b 所示;雙泵合流并聯(lián)向左、右行走馬達和作業(yè)裝置液壓作用元件同時供油，如圖3.7c 所示

42、。圖3.7行走復合動作時的幾種供油情況3.2挖掘機液壓系統(tǒng)的設計要求液壓挖掘機的動作繁復，且具有多種機構，如行走機構、回轉機構、動臂、斗桿和鏟斗等，是一種具有多自由度的工程機械。這些主要機構經(jīng)常起動、制動、換向，外負載變化很大，沖擊和振動多，因此挖掘機對液壓系統(tǒng)提出了很高的設計要求。根據(jù)液壓挖掘機的工作特點，其液壓系統(tǒng)的設計需要滿足以下要求。3.2.1動力性要求所謂動力性要求，就是在保證發(fā)動機不過載的前提下，盡量充分地利用發(fā)動機的功率，提高挖掘機的生產(chǎn)效率。尤其是當負載變化時，要求液壓系統(tǒng)與發(fā)動機的良好匹配，盡量提高發(fā)動機的輸出功率。例如，當外負載較小時，往往希望增大油泵的輸出流量，提高執(zhí)行元

43、件的運動速度。雙泵液壓系統(tǒng)中就常常采用合流的方式來提高發(fā)動機的功率利用率。3.2.2操縱性要求(1) 調速性要求挖掘機對調速操縱控制性能的要求很高，如何按照駕駛員的操縱意圖方便地實現(xiàn)調速操縱控制，對各個執(zhí)行元件的調速操縱是否穩(wěn)定可靠，成為挖掘機液壓系統(tǒng)設計十分重要的一方面。挖掘機在工作過程中作業(yè)阻力變化大，各種不同的作業(yè)工況要求功率變化大，因此要求對各個執(zhí)行元件的調速性要好。(2) 復合操縱性要求挖掘機在作業(yè)過程中需要各個執(zhí)行元件單獨動作，但是在更多情況下要求各個執(zhí)行元件能夠相互配合實現(xiàn)復雜的復合動作，因此如何實現(xiàn)多執(zhí)行元件的復合動作也是挖掘機液壓系統(tǒng)操縱性要求的一方面。當多執(zhí)行元件共同動作時

44、，要求其相互間不千涉，能夠合理分配共同動作時各個執(zhí)行元件的流盤，實現(xiàn)理想的復合動作。尤其對行走機構來說，左、右行走馬達的復合動作問題，即直線行駛性也是設計中需要考慮的重要一方面。如果挖掘機在行使過程中由于液壓泵的油分流供應，導致一側行走馬達速度降低，形成挖掘機意外跑偏，很容易發(fā)生事故。另外，當多執(zhí)行元件同時動作時，各個操縱閥都在大開度下工作，往往會出現(xiàn)系統(tǒng)總流量需求超過油泵的最大供油流量，這樣高壓執(zhí)行元件就會因壓力油優(yōu)先供給低壓執(zhí)行元件而出現(xiàn)動作速度降低，甚至不動的現(xiàn)象。因此，如何協(xié)調多執(zhí)行元件復合動作時的流量供應問題也是挖掘機液壓系統(tǒng)設計中需要考慮的。3.2.3節(jié)能性要求挖掘機工作時間長，能

45、量消耗大，要求液壓系統(tǒng)的效率高，就要降低各個執(zhí)行元件和管路的能耗，因此在挖掘機液壓系統(tǒng)中要充分考慮各種節(jié)能措施。當對各個執(zhí)行元件進行調速控制時，系統(tǒng)所需流量大于油泵的輸出流量，此時必然會導致一部分流量損失掉。系統(tǒng)要求此部分的能量損失盡量小;當挖掘機處于空載不工作的狀態(tài)下，如何降低泵的輸出流量，降低空載回油的壓力，也是降低能耗的關鍵。3.2.4安全性要求挖掘機的工作條件惡劣，載荷變化和沖擊振動大，對于其液壓系統(tǒng)要求有良好的過載保護措施，防止油泵過載和因外負載沖擊對各個液壓作用元件的損傷。回轉機構和行走裝置有可靠的制動和限速；防止動臂因自重而快帶下降和整機超速溜坡。3.2.5其它性能要求實現(xiàn)零部件

46、的標準化、組件化和通用化，降低挖掘機的制造成本:液壓挖掘機作業(yè)條件惡劣，各功能部件要求有很高的工作可靠性和耐久性;由于挖掘機在城市建設施工中應用越來越多，因此要不斷提高挖掘機的作業(yè)性能，降低振動和噪聲，重視其作業(yè)中的環(huán)保性。3.3 挖掘機液壓系統(tǒng)的基本回路分析挖掘機液壓系統(tǒng)的基本回路包括回轉回路，行走回路，動臂，斗桿，鏟斗，回路等11。3.3.1 回轉回路液壓挖掘機回轉機構運動時由于上車轉動慣量打，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)和遠見產(chǎn)生震動和噪音，甚至破壞。因此挖掘機的回轉機構采用特殊的回路來過載保護?；剞D回路見圖3.

47、8。圖3.8挖掘機液壓系統(tǒng)回轉回路（1）緩沖回路本設計中回轉機構采用并聯(lián)緩沖閥式緩沖回路。這種緩沖回路在高，低壓回路之間并聯(lián)有緩沖閥，每一緩沖閥的高壓油口與另一緩沖閥的低壓油口相通。當回轉機構制動，停止或反轉時，高壓腔的液壓油經(jīng)過緩沖閥直接進入低壓腔，減小了液壓沖擊。兩個單向閥起補油的作用。（2）制動油路本設計中采用機械制動和液壓制動結合的方式對回轉馬達進行制動。回轉馬達的制動型采用常閉式制動器。當回轉馬達停止供油時，制動油缸的先導壓力油回油箱，回轉制動器在彈簧的作用下制動。一旦油泵向馬達供油，先導壓力油同時進入制動油缸，壓縮彈簧，制動解除。制動油路如圖3.9。圖3.9制動油路3.3.2 行走

48、回路行走回路如下圖3.10所示。和回轉回路相同，行走回路中也設置了制動油路。制動油缸為常閉式制動器。當油泵向向行走馬達供油時，壓力油進入制動油缸，壓縮彈簧，制動解除。此外，還設置了變速回路。這種回路由兩檔行駛速度，可以根據(jù)需要進行選擇。圖中變速閥由先導壓力控制。當變速閥上沒有先導壓力左右時，行走馬達以較低的速度運轉。檔變速閥上有先導壓力作用時，變速閥動作使得壓力油進入調節(jié)油缸的大腔，調節(jié)行走馬達的排量，使得行走馬達供油量增大并高速運轉。圖3.10挖掘機液壓系統(tǒng)行走回路3.3.3 動臂 斗桿 鏟斗回路（1）動臂、斗桿、鏟斗回路液壓挖掘機工作時，鏟斗上受到外負載的作用，這就需要動臂油缸和斗桿油缸必

49、須有足夠的壓力來承受。但是如果壓力過大會造成液壓元件和管道的破壞。為此，需要在動臂油缸和斗桿油缸的進出油路上各安裝個一限壓閥，當閉鎖壓力大于限壓閥的調定壓力時，可以實現(xiàn)卸荷，以保護液壓元件和管道。限壓油路如下圖3.11所示。圖中兩個單向閥起補油的作用圖3.11動臂、斗桿、鏟斗限壓補油回路（2）動臂支持防下落油路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)生泄漏，動臂在重力作用下會產(chǎn)生下沉，這是不允許的 ，特別是挖掘機在進行起重作業(yè)的時候，要求動臂停留在某一位置上保持不下降，因此設置了動臂支持閥，如圖3.12所示。在彈簧力的作用下，動臂油缸下腔壓力油通過支持閥閥芯內的鉆孔通向支持閥上

50、端，將支持閥壓緊在閥座上，阻止動臂油缸下腔的壓力油從b流向a，起到閉鎖支撐的作用。當操縱動臂下降時，在先導操縱油壓的作用下，液控單向閥開啟。動臂油缸下腔壓力油通過支持閥閥芯鉆孔油道經(jīng)液控單向閥回油。由于支持閥閥芯內鉆孔油道節(jié)流孔的節(jié)流作用，使支持閥上下腔產(chǎn)生壓差，在壓差的作用下克服彈簧力，支持閥打開，壓力油從b流向a。圖3.12動臂支持防下落回路3.4液壓系統(tǒng)方案擬訂(1)在液壓挖掘機一個工作循環(huán)中的四種工況一挖掘工況、滿斗舉升回轉工況、卸載工況和卸載返回工況進行詳細分析的基礎上，總結每個工況下各執(zhí)行機構的主要復合動作后提出初步方案。(2)根據(jù)液壓挖掘機的主要工作特點，系統(tǒng)地總結出挖掘機液壓系

51、統(tǒng)的設計要求:動力性要求、操縱性要求、節(jié)能性要求、安全性要求和其它性能的要求。(3)提出一種有效、直觀的挖掘機液壓系統(tǒng)的設計方案，并詳細介紹設計的步驟。4 液壓系統(tǒng)的設計 液壓挖掘機具有多種機構，包括動臂機構、斗桿機構和鏟斗連桿機構、行走機構 回轉機構等。這些機構經(jīng)常起動、制動、換向，外負載變換很大，沖擊和振動多，因此挖掘機對液壓系統(tǒng)提出了很高的設計要求。wy200液壓履帶式挖掘機采用全功率變量系統(tǒng)，先導液壓操縱，整體式多路閥等先進結構。該機構具有操作輕便、使用安全可靠、發(fā)動機功率利用率高、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。根據(jù)作業(yè)需要可配備0.5-1.28立方米四種反鏟斗及斗容為1.2和1.28立米方的兩種

52、正鏟斗。4.1 液壓系統(tǒng)方案及主要技術參數(shù)確定12根據(jù)技術條件確定wy200液壓履帶式挖掘機主要技術參數(shù)如表4.1所示。表4.1 wy200液壓履帶式挖掘機主要技術參數(shù)項目名稱單位數(shù) 值發(fā)動機型號6135k-16標準斗容量1.2發(fā)動機標定輸出功率kw/r/min106/2100最大挖掘半徑m10.4最大挖掘深度m6.46最大卸載高度m5.7回轉速度r/min0-13.2行走速度km/h2.5-5.5爬坡能力%70作業(yè)循環(huán)時間s18-22主機長/寬度m0.077履帶平均接地比壓mpa0.048發(fā)動機額定轉數(shù)r/min2100整機質量t20.8理論生產(chǎn)率/h200最大挖掘力kn142系統(tǒng)工作壓力m

53、pa38履帶板寬度m0.8主機運輸尺寸(長x寬x高)mm9860x3000x3120執(zhí)行元件是液壓系統(tǒng)的輸出部分，必須滿足機器設備的運動功能、性能要求和結構、安裝上的限制。根據(jù)所要求的負載運動形態(tài)，選用不同的執(zhí)行元件配置，如表4.2所示。表 4.2執(zhí)行元件配置運 動 方 式執(zhí) 行 元 件左行走右行走直線行走左液壓馬達右液壓馬達左液壓馬達+右液壓馬達工作裝置外擺內收動臂液壓缸斗桿液壓缸鏟斗液壓缸回轉擺動液壓馬達4.2液壓元件的選擇液壓系統(tǒng)是由液壓元件和基本的控制回路組成的，而基本控制回路也是由液壓元件通過管道和閥體組合而成的，因此液壓元件是組成液壓系統(tǒng)最基本單元。按照功能和執(zhí)行任務不同，液壓元件

54、大致可以分為液壓動力元件，液壓執(zhí)行元件，液壓控制元件和輔助元件四大類。液壓動力元件的功能是為液壓系統(tǒng)提供具有一定壓力和流量的液體，如液壓泵。液壓執(zhí)行元件的功能是將液體的壓力能轉化為機械能，以驅動工作裝置，如液壓缸和液壓馬達。液壓控制元件是用來控制，調節(jié)液流方向、速度、流量、壓力等參數(shù)，使整個系統(tǒng)按要求協(xié)調的工作，如各種控制閥。輔助元件包括蓄能器、油箱、濾清器等。4.3執(zhí)行元件液壓缸及系統(tǒng)壓力的初選根據(jù)挖掘機主要用于建筑施工、礦山的特點，本設計選擇雙作用單活塞桿式液壓缸。單活塞桿式液壓缸只有一端有活塞桿，它主要由缸底、缸筒 缸頭 活塞 活塞桿 導向套 緩沖套 節(jié)流閥 帶放氣孔的單向閥及密封裝置等組成。由于鏟斗的內收是為了鏟料，而外擺是為了卸料，工作裝置采用了兩根動臂液壓缸、一根斗桿、一根鏟斗油缸。要使機構正常工作且具有平穩(wěn)性，兩動臂液壓缸必須同步運動，這就要求任何時刻進出油路的壓力油，必須保持一定的壓力平衡。為此，采用平衡閥控制油路中液壓油的壓力值。液壓缸參數(shù)的選擇液壓缸是將液壓能轉變成機械能的一種能量轉換裝置，由已知條件及機械相關手冊有：設每斗料的重量為g 則根據(jù)相關條件得g的計算公式： （4.1）= v （4.2）其中密度，容量將相關的數(shù)據(jù)代入到公式（4.1）和（4.2）中得： 在這里設鏟斗液壓