液壓挖掘機論文

1、目 錄TU內(nèi)容提要UTTUSummaryUTTU緒論UT1TU1.1 前言UT1TU1.2課題設(shè)計要求UT2TU2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)UT3TU2.1 國外研究狀況及發(fā)展動態(tài)UT3TU2.2 國內(nèi)研究情況及發(fā)展動態(tài)UT4TU3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計UT5TU3.1 液壓挖掘機的工況分析UT5TU3.2 液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)確定UT8TU3.3 負(fù)載分析UT10TU3.4 機電一體化液壓挖掘機工作原理UT12TU3.5 機電一體化液壓挖掘機工作技術(shù)要求UT13TU3.6 液壓缸主要幾何尺寸的計算UT14TU3.7 液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算UT15TU4 液壓系統(tǒng)原理圖的制定UT19TU4.1 制定基本

2、方案UT19TU4.2 確定回路方式UT20TU4.3 選用液壓油液UT20TU4.4 繪制液壓系統(tǒng)原理圖UT21TU5 選擇各液壓元件UT24TU5.1 液壓泵的選擇UT24TU5.2 柴油發(fā)動機的選擇UT24TU5.3 液壓閥的選擇UT24TU5.4 其他液壓元件的選擇UT26TU5.5 油箱容量的確定UT28TU6 液壓系統(tǒng)性能驗算UT29TU6.1 液壓系統(tǒng)壓力損失UT29TU6.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升計算UT30TU總 結(jié)UT34TU參考文獻(xiàn)UT35TU致謝UT37內(nèi)容提要在搜集了國內(nèi)外挖掘機液壓系統(tǒng)相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，了解了挖掘機液壓系統(tǒng)的發(fā)展歷史，并對挖掘機液壓系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展動態(tài)進(jìn)

3、行了分析總結(jié)。論文對挖掘機的各種工況進(jìn)行了分析，系統(tǒng)總結(jié)了挖掘機液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求本次畢業(yè)設(shè)計課題SWE50H型液壓挖掘機液壓系統(tǒng)設(shè)計。小型挖掘機由多個系統(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(shè)計主要致力于分析和設(shè)計小型液壓挖掘機的液壓系統(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)計要求的10t挖掘機作為基型，并在此基礎(chǔ)上c參考了國外的先進(jìn)機型，設(shè)計出挖掘機的液壓系統(tǒng)方案圖，總體裝配圖以及相應(yīng)的部件圖和零件圖,并對動臂機構(gòu)部分進(jìn)行了設(shè)計，設(shè)計了動臂機構(gòu)原理圖，動臂機構(gòu)液壓缸。圖紙基本采用Auto CAD二維軟件繪圖。本液壓挖掘機的優(yōu)點是采用伺

4、服先導(dǎo)操縱系統(tǒng)，造型美觀，具備挖掘，抓物，鉆孔，推土，清溝和破碎等功能。性能可靠，操作舒適，可廣泛應(yīng)用于建筑，市政，供水，供氣，供電農(nóng)林建設(shè)等工程。緒 論1.1 前言液壓挖掘機是一種多功能機械，目前被廣泛應(yīng)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(zhì)量。加快建設(shè)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(zhì)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。液壓挖掘機的生產(chǎn)制造業(yè)也日益蓬勃發(fā)展。挖掘機液壓傳動緊密地聯(lián)系在一起，其發(fā)展主要以液壓技術(shù)的應(yīng)用為基礎(chǔ)。其結(jié)構(gòu)主要是由發(fā)動機、液壓系統(tǒng)、工作裝置、行走裝置和

5、電氣控制等部分組成（如圖所示），由于挖掘機的工作條件惡劣，要求實現(xiàn)的動作很復(fù)雜，于是它對液壓系統(tǒng)的設(shè)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(fù)雜的。因此，對挖掘機液壓系統(tǒng)的分析設(shè)計已經(jīng)成為推動挖掘機發(fā)展中的重要一環(huán)。所以，液壓挖掘機作為工程機械的一個重要品種，對于減輕工人繁重的體力勞動，提高施工機械化水平，加快施工進(jìn)度，促進(jìn)各項建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，都起著很大的作用，因此，大力發(fā)展液壓挖掘機，對于提高勞動生產(chǎn)率和加速國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要意義。1.鏟斗缸 2.斗桿缸 3.動臂缸 4.回轉(zhuǎn)馬達(dá) 5.冷卻器 6.濾油器 7. 磁濾器 8.油箱 9.液壓泵 10.背壓閥11. 后組合閥 1

6、2.前組合閥 13.中央回轉(zhuǎn)接頭圖1.1 液壓挖掘機整體系統(tǒng)圖1 課題設(shè)計要求1.1 使用要求小型挖掘機主要用于城市、狹窄地區(qū)，代替人力勞動。主要作業(yè)是挖掘、裝載、整地、起重等，用于城市管道工程、道路、住宅建設(shè)、基礎(chǔ)工程和園林作業(yè)等。小型挖掘機體積小，機動靈活，并趨向于一機多能，配備多種工作裝置，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、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、低嗓聲、水下專用和水陸兩用挖掘機等?？傊且环N多用途萬能型的城市建設(shè)機械。由于這種機械的特點很靠近

7、人，因此在設(shè)計上除了要求耐久性、可靠性和作業(yè)效率等，還需著重考慮人、機、環(huán)境的協(xié)調(diào)，特別要注意以下幾點： (1) 安全性即機械作業(yè)過程中不要與周圍的人和物相碰撞，防傾翻穩(wěn)定性好。(2) 低公害即排放要求高、低震動、低噪音，聲音要比較悅耳。(3) 與周圍環(huán)境能調(diào)和，形象要美觀，形體和色彩不要引起人們不愉快感，對人有親和感。(4) 盡量擴(kuò)大其使用功能，可裝多種附屬裝置，應(yīng)成為城市萬能型工程機械。(5) 操縱簡便，任何人一學(xué)就會，都能操縱。1.2 性能要求小型挖掘機具有中型挖掘機的多項功能，又具有便于運輸、能耗低、靈活、適應(yīng)性強等優(yōu)勢，非常適用于空間狹小的施工場地作業(yè)，而且價格低、質(zhì)量輕、保養(yǎng)維修方

8、便，所以在小型土石方工程、市政工程、路面修復(fù)、混凝土破碎、電纜埋設(shè)、自來水管道的鋪設(shè)、園林栽培等工程中得到了廣泛的應(yīng)用。由于滿足基本的挖掘、裝載、整地、起重等功能外，必須考慮到工作空間小(人力所不能至)、地形復(fù)雜、方便操作、可控，目前市場對小型挖掘機性能要求如下： (1) 改進(jìn)挖掘機可控性和控制精確性以及復(fù)合動作。(2) 簡化液壓系統(tǒng)、降低成本，達(dá)到大作業(yè)量與低油耗的動態(tài)平衡。(3) 改進(jìn)工作可靠性。(4) 改進(jìn)駕駛操作舒適性及降低勞動強度，提高單位生產(chǎn)率。(5) 改進(jìn)操作安全性。(6) 低振動、低噪音適用生活區(qū)工作。2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)2.1 國外研究狀況及發(fā)展動態(tài)工業(yè)發(fā)達(dá)國家的挖掘

9、機生產(chǎn)較早，法國、德國、美國、俄羅斯、日本是斗容量3.5-40m³單斗液壓挖掘機的主要生產(chǎn)國，從20世紀(jì)80年代開始生產(chǎn)特大型挖掘機。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(jì)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。(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)

10、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。(2) 迅速發(fā)展全液壓挖掘機，不斷改進(jìn)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(3) 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，提高挖掘機的作業(yè)功率，更好地發(fā)揮液壓系統(tǒng)的

11、功能。(4) 更新設(shè)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(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(xué)、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(jìn)技術(shù)應(yīng)用于液壓挖掘機的強度研究方面，促進(jìn)了產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)高效率和競爭力。    (5) 加強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(jìn)一步改進(jìn)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。液壓技術(shù)在挖

12、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(yīng)用與推廣創(chuàng)造了條件。(7) 迅速拓展電子化、自動化技術(shù)在挖掘機上的應(yīng)用。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、微處理器、傳感器和檢測儀表在挖掘機上的應(yīng)用，推動了電子控制技術(shù)在挖掘機上應(yīng)用和推廣，并已成為挖掘機現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。2.2 國內(nèi)研究情況及發(fā)展動態(tài)早在1954年我國就已開始生產(chǎn)機械式挖掘機,當(dāng)時的撫順重型機器廠(撫順挖掘機廠前身)引進(jìn)前蘇聯(lián)的機械式挖掘機W10012和W5012等國際20世紀(jì)3040年代的產(chǎn)品。由于國家H經(jīng)濟(jì)H建設(shè)的需要,后又H發(fā)展H10余家廠生產(chǎn),到1966年12年全國共生產(chǎn)了機械式挖掘機300

13、0余臺,后又延續(xù)生產(chǎn)到八十年代初。在80年代初引進(jìn)德國系列液壓挖掘機制造技術(shù)（例如有德國Liebherr公司、Demag公司和O&P公司），浙江大學(xué)的馮培恩教授開始率先著手研究挖掘機機電一體化技術(shù)，首先實現(xiàn)挖掘機器人作業(yè)過程的分級規(guī)劃和局部自主控制。但是他們在任務(wù)規(guī)劃層面上只停留在仿真階段，還沒有提出顯著的實現(xiàn)方案。20世紀(jì)90年代初國內(nèi)幾家新進(jìn)入挖掘機待業(yè)的企業(yè)以“技貿(mào)結(jié)合，合作生產(chǎn)”的方式聯(lián)合引進(jìn)日本小松制作所的PC系列挖掘機制造技術(shù)，由于 中國建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，市場的擴(kuò)大，隨后不久在挖掘機生產(chǎn)領(lǐng)域出現(xiàn)了一個外資企業(yè)進(jìn)入中國的浪潮。從1994、1995年開始，世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國家的著名

14、挖掘機制造企業(yè)先后在中國建立眾多的中外合資或外商獨資 挖掘機制造企業(yè)，生產(chǎn)世界一流水平的多種型號的挖掘機產(chǎn)品。截止至2001年年底，包括國有企業(yè)在內(nèi)，中國境內(nèi)生產(chǎn)液壓挖掘機的企業(yè)總數(shù)達(dá)20個左右，共生產(chǎn)挖掘機整機質(zhì)量從1.3-45t，100余個不同型號和規(guī)格的產(chǎn)品。2000年全國生產(chǎn)各種型號、規(guī)格的液壓挖掘機8111臺，共銷售7926臺，其中包括出口119臺。2001年全生產(chǎn)12569臺，銷售12397臺，其中包括出口468臺。3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計液壓系統(tǒng)設(shè)計作為機電一體化挖掘機設(shè)計的重要組成部分，設(shè)計時必須滿足挖掘機工作循環(huán)所需的全部技術(shù)要求，且靜動態(tài)性能好、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、工作安全可靠、壽

15、命長、經(jīng)濟(jì)性好、使用維護(hù)方便。其中液壓系統(tǒng)的設(shè)計作為挖掘機總體設(shè)計的一部分，必須要滿足整機工作要求，并要求進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的計算與分析驗證，選取合適的各液壓元件。3.1 液壓挖掘機的工況分析液壓挖掘機的主要功能運動包括以下幾個動作(如圖3.1所示):動臂升降、斗桿收放、鏟斗裝卸、轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)、整機行走以及其它輔助動作。除了輔助動作 (例如整機轉(zhuǎn)向等)不需全功率驅(qū)動以外，其它都是液壓挖掘機的主要動作，要考慮全功率驅(qū)動。挖掘機的典型作業(yè)流程:(1) 整機移動至合適的工作位置(2) 回轉(zhuǎn)平臺，使用工作裝置處于挖掘位置(3) 動臂下降，并調(diào)整斗桿、鏟斗至合適位置(4) 斗桿、鏟斗挖掘作業(yè)(5) 動臂升起(6)

16、 回轉(zhuǎn)工作裝置至卸載位置(7) 操縱斗桿、鏟斗卸載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: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(dá)的壓力和流量也能相應(yīng)變化;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(zhuǎn))同時進(jìn)行復(fù)合動作。液壓挖掘機一個作業(yè)循環(huán)的組成和動作的復(fù)合主要包括: (1) 挖掘:通常以鏟斗液壓缸或斗桿液壓缸進(jìn)行挖掘，或者兩者配合進(jìn)行挖掘，因此，在此過程中主要是鏟斗和斗桿的復(fù)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，動臂液壓缸將動臂頂起，滿斗提升，同時回

17、轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)使轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)向卸土處，此時主要是動臂和回轉(zhuǎn)的復(fù)合動作。(3) 卸載:轉(zhuǎn)到卸土點時，轉(zhuǎn)臺制動，用斗桿液壓缸調(diào)節(jié)卸載半徑，然后鏟斗液壓缸回縮，鏟斗卸載。為了調(diào)整卸載位置，還要有動臂液壓缸的配合，此時是斗桿和鏟斗的復(fù)合動作，間以動臂動作。圖3. 1液壓挖掘機的工作運動1一動臂升降;2一斗桿收放:3一鏟斗裝卸;4一轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn):5一整機行走(4) 空斗返回:卸載結(jié)束，轉(zhuǎn)臺反向回轉(zhuǎn)，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(zhuǎn)和動臂或斗桿的復(fù)合動作。(5) 整機移動工況:將整機移動至合適的工作位置。(6) 姿態(tài)調(diào)整與保持工況:滿足停放、運輸、檢修等需要。(7) 其他輔助作業(yè)工況:輔助工

18、作裝置作業(yè)工況。(1) 鏟斗挖掘工況:由鏟斗液壓缸單獨動作進(jìn)行挖掘的工況。采用鏟斗液壓缸進(jìn)行挖掘常用于清除障礙，挖掘較松軟的土壤以提高生產(chǎn)率，因此，在一般土方工程挖掘中(III級土以下土壤的挖掘)鏟斗挖掘最常用。(2) 斗桿挖掘工況:由斗桿液壓缸單獨動作進(jìn)行挖掘的工況。在較堅硬的土質(zhì)條件下工作時，為了能夠裝滿鏟斗，中小型液壓挖掘機在實際工作中常以斗桿液壓缸進(jìn)行挖掘。(3) 聯(lián)合挖掘工況:由鏟斗、斗桿液壓缸復(fù)合動作進(jìn)行挖掘的工況，必要時還需 配以動臂液壓缸的動作。主要用于需要軌跡控制的情況。當(dāng)單獨采用鏟斗液壓缸進(jìn)行挖掘時，挖掘軌跡以鏟斗與斗桿的鉸點為中心，鏟斗斗尖所作的圓弧線的長度決定于鏟斗液壓

19、缸的行程。以鏟斗液壓缸進(jìn)行挖掘時的挖掘行程較短，為了能夠裝滿鏟斗，需有較大的挖掘力以保證能挖掘較大厚度的土壤，所以一般挖掘機的斗尖最大挖掘力都在采用鏟斗液壓缸挖掘時實現(xiàn)。當(dāng)單獨采用斗桿液壓缸進(jìn)行挖掘時，挖掘軌跡以動臂與斗桿的鉸點為中心，鏟斗斗尖所作的圓弧線的長度決定于斗桿液壓缸的行程。當(dāng)動臂液壓缸位于最小長度并以斗桿液壓缸進(jìn)行挖掘時，可以得到最大挖掘深度尺寸，并且也有較大的挖掘行程。在實際挖掘工作中，往往需要采用各液壓缸的復(fù)合工作。如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，見圖3.2所示。此時斗桿收回，動臂抬起，需要保證彼此動作獨立，相互之間無干擾。如果需要鏟斗保

20、持一定切削角度并按照一定的軌跡進(jìn)行切削時，或者需要用鏟斗斗底壓整地面時，就需要鏟斗、斗桿、動臂三者同時作用完成復(fù)合動作，見圖3.3所示。這些動作決定于液壓系統(tǒng)的設(shè)計。當(dāng)進(jìn)行溝槽側(cè)壁掘削和斜坡切削時，為了有效地進(jìn)行垂直掘削，還要求向回轉(zhuǎn)馬達(dá)提供壓力油，產(chǎn)生回轉(zhuǎn)力，保持鏟斗貼緊側(cè)壁進(jìn)行切削，因此需要回轉(zhuǎn)機構(gòu)和斗桿機構(gòu)復(fù)合動作。a一水平地面的挖削 b一斜坡地面的挖削圖3.2斗尖沿直線挖削 a-水平地面的切削和壓整 b-斜坡地面的切削和壓整圖3.3地面的切削和壓整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。當(dāng)動臂、斗桿和鏟斗

21、復(fù)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(fù)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(jìn)行流量分配，其流量分配要求和三泵系統(tǒng)相同。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。3.2 液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)確定液壓挖掘機的主要參數(shù)表明了液壓挖掘機的規(guī)格和主要技術(shù)性能，液壓挖掘機的主要參數(shù)分為發(fā)動機參數(shù)、液壓系統(tǒng)參數(shù)、主要性能參數(shù)、尺寸參數(shù)四大類，發(fā)動機參數(shù)包括發(fā)動機額定功率、轉(zhuǎn)速等，液壓系統(tǒng)

22、參數(shù)包換主泵的流量、壓力等，主要性能參數(shù)包括整機工作質(zhì)量、主要部件質(zhì)量、鏟斗容量范圍或標(biāo)稱鏟斗容量、挖掘力、牽引力等，尺寸參數(shù)包括工作尺寸、機體外形尺寸和工作裝置尺寸等，其中液壓挖掘機主要參數(shù)中最重要的參數(shù)有三個，即斗容量、整機質(zhì)量和發(fā)動機功率，因為通過這三個參數(shù)可以從使用要求、機械本身的技術(shù)性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、動力裝置的配套、國際上統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)以及傳統(tǒng)習(xí)慣等方面反映液壓挖掘機的級別，故有主參數(shù)之稱。所以有時采用挖掘機的斗容量作為主參數(shù)。例如，機械式挖掘機一般就以斗容量作為挖掘機的主參數(shù)并作為主要分級指標(biāo)。但液壓挖掘機可更換的工作裝置多，而且同一機型可以根據(jù)作業(yè)對象或工作尺寸的要求換裝不同斗容的

23、鏟斗。由于不同廠家的挖掘機采用不同的液壓系統(tǒng)，輔助設(shè)備能耗及功率儲備也有所不同，而且同一型挖掘機在后續(xù)改進(jìn)時，也會改變發(fā)動機功率，所以液壓挖掘機以功率分級不十分合理。整機質(zhì)量則直接反映了液壓挖掘機本身的重量等級，對其他技術(shù)參數(shù)影響較大，如挖掘能力的發(fā)揮、發(fā)動機功率的充分利用、作業(yè)的穩(wěn)定性等要以一定的整機質(zhì)量來保證，因此整機質(zhì)量反映了挖掘機的實際工作能力，目前已被廣泛用作液壓挖掘機的分級指標(biāo)。比較其他同類型挖掘機，可得SWE50H的主要參數(shù)（如下表3.1，表3.2所示），其中圖3.4為液壓挖掘機的外觀尺寸圖，作業(yè)參數(shù)表3.2是根據(jù)圖3.4所示。圖3.4 SWE50H型液壓挖掘機的外觀尺寸圖表3.

24、1SWE50H液壓挖掘機的主要參數(shù)整機重量（kg）4680標(biāo)準(zhǔn)斗容（m3）0.18履帶板寬（mm）350高/寬/長（mm）2593/1950/5321推土鏟寬x高(mm)1960x300鏟斗挖掘力（kN）44斗桿挖掘力（kN）26.7最大牽引力（kN）45.2動臂偏轉(zhuǎn)角度（°）50(左)75(右)行走速度（km/h）4.5/2.4爬坡能力（°）30接地比壓（kPa）31.3回轉(zhuǎn)速度（rpm）10.1發(fā)動機YANMAR4TNV88-SSU最大扭矩（N·m）144排量（L）2.19功率/轉(zhuǎn)速（kW/rpm）27.1/2200燃油箱容量（L）99主泵類型2個變量柱塞泵,

25、1個齒輪泵壓力（Mpa）24.5最大流量（L/min）45.8×2齒輪泵壓力（Mpa）21最大流量（L/min）37液壓油箱容量（L）73表3.2 SWE50H型液壓挖掘機的作業(yè)參數(shù)最大挖掘高度4943mm最大卸載高度3389mm最大挖掘深度3302mm最大垂直挖掘深度2432mm最大挖掘半徑5504mm最大停機面挖掘距離5373mm輪距1950mm履帶總長2502mm平臺離地間隙708mm底盤寬度1200mm履帶寬度350mm底盤離地間隙313mm履帶高度602mm運輸長度3180mm司機室頂高2593mm運輸寬度2080mm3.3 負(fù)載分析動臂油缸一般布置在動臂前下方，下端與回轉(zhuǎn)

26、平臺鉸接。常見的有兩種具體布置方式。圖3.5 動臂機構(gòu)油缸布置方案油缸前傾布置方案，如圖3.5A所示，動臂油缸與動臂鉸接于E點。當(dāng)動臂油臂全伸出，將動臂舉升至上極限時，動臂油缸軸線向轉(zhuǎn)臺前方傾斜。油缸后傾布置方案，如圖3.5B所示，當(dāng)動臂油缸全伸出，將動臂舉升至上極限位置時，動臂油缸軸線向轉(zhuǎn)臺后方傾斜。當(dāng)兩方案的動臂油缸安裝尺寸DE1、鏟斗最大挖掘H和地面最大挖掘半徑R相等時，后傾方案的最大挖掘深度比前傾方案小，即h1<h2。此外，在后傾方案中，動臂EF部分往往比前傾方案的長，因此動臂所受彎矩也比較大。以上為動臂油缸后傾方案的缺點。然后，后傾方案動臂下鉸點C與動臂油缸下鉸點D的距離CD比

27、前傾方案的大，則動臂在上下兩極限位置時，動臂油缸的作用力臂也就比較大。因此，在動臂油缸作用力相同時，后傾方案能得到較大的動臂作用矩，這就是其優(yōu)點。為了增大后傾方案的挖掘深度，有的挖掘?qū)㈤L動臂CEF改成CE1F1（圖3.5B），并配以長斗桿，在最大深度處挖掘時，采用鏟斗挖掘而不是斗桿挖掘，這樣得到的最大挖掘深度為h1<h2。顯然，不論是動臂油缸前傾還是后傾方案，當(dāng)C、D兩鉸點位置和CE長度不變時，通過加大動臂油缸長度可以增大動臂仰角，從而增大最大挖掘高度，但會影響到最大挖掘深度。所以，在布置動臂油缸時，應(yīng)綜合考慮動臂的結(jié)構(gòu)、工作裝置的作業(yè)尺寸及動臂舉升力和挖掘力等因素。動臂油缸的作用力，即

28、最大提升力，以能提升鏟斗內(nèi)裝滿土壤的工作裝置至最大卸載距離位置進(jìn)行卸載來確定，其設(shè)計簡圖3.6所示，此時動臂油缸作用力(N)為： (3.1)式中 鏟斗質(zhì)心到動臂下鉸點A的水平距離(m)動臂質(zhì)心到動臂下鉸點A的水平距離(m)斗桿質(zhì)心動臂下鉸點A的水平距離(m) 動臂油缸作用力對鉸點的力臂(m) 斗桿所受重力(N) 動臂所受重力(N)鏟斗及其裝載土壤的重力(N) 圖3.6 動臂油缸作用力分析查閱相關(guān)資料，選取N+mg，N，N，3.8m，=2.8m, =1.2m, =0.55m.其中鏟斗的重力為N，根據(jù)公式 (3.2) (3.3) (3.4)式中 裝載土壤的質(zhì)量（kg） 平均有效斗容量（）鏟斗充滿系

29、數(shù)（），根據(jù)工作環(huán)境，選擇充滿系數(shù)為1自然情況下土壤的密度，根據(jù)工作環(huán)境，選擇疏松后的土壤密度土壤的松散系數(shù)，根據(jù)工作環(huán)境，取代入數(shù)據(jù)，求得： 3.4 機電一體化液壓挖掘機工作原理機電一體化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(zhuǎn)動，加上液壓馬達(dá)驅(qū)動回轉(zhuǎn)運動，使鏟斗運動擴(kuò)大到有限的空間，再通過行走馬達(dá)驅(qū)動行走(移位)，使挖掘空間可沿水平方向得到間歇地擴(kuò)大，從而滿足挖掘作業(yè)的要求。機電一體化液壓挖掘機傳動示意圖，如圖3.7所示，利用各種傳感器，柴油機驅(qū)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(dá))驅(qū)動相應(yīng)的機構(gòu)進(jìn)行工作。機電一體化液壓挖掘機的

30、工作裝置采用連桿機構(gòu)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1、斗桿2、動臂3、連桿4及相應(yīng)的三組液壓缸5. 6. 7組成。動臂下鉸點鉸接在轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動。依靠斗桿缸使斗桿繞動臂的上鉸點轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動。挖掘作業(yè)時，接通回轉(zhuǎn)馬達(dá)，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)臺，使工作裝置轉(zhuǎn)到挖掘位置，同時操縱動臂缸小腔進(jìn)油使液壓缸回縮;動臂下降至鏟斗觸地后再操縱斗桿缸或鏟斗缸，液壓缸大腔進(jìn)油而伸長，使鏟斗進(jìn)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(jìn)油，使動臂抬起，隨即接通回轉(zhuǎn)馬達(dá)，使工作

31、裝置轉(zhuǎn)到卸載位置，再操縱鏟斗缸或斗桿缸回縮，使鏟斗翻轉(zhuǎn)進(jìn)行卸土。卸完后，工作裝置再轉(zhuǎn)至挖掘位置進(jìn)行第二次挖掘循環(huán)。在實際挖掘作業(yè)中，由于土質(zhì)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。1、鏟斗 2、斗桿 3、動臂 4、連桿 5、 6、 7、液壓油缸圖3.7 機電一體化液壓挖掘機傳動示意圖3.5 機電一體化液壓挖掘機工作技術(shù)要求采用了柴油機-液壓泵復(fù)合控制。操作者根據(jù)工況，利用作業(yè)模式選擇開關(guān)（功率預(yù)選開關(guān)）選擇合理的功率模式：重載高速、正常工作、輕載低速。通過電子調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)發(fā)動機油門和液壓泵的排量，使供給功率與負(fù)載需要功率相匹配。采用

32、了電液比例控制技術(shù)，通過改變34B-R6/H6型帶閥芯位移反饋的電液比例方向閥的比例電磁鐵的輸入電流，不但可以改變閥的工作液流方向，而且可以改變閥口大小實現(xiàn)流量控制，是一種較為理想的電、液轉(zhuǎn)換和功率放大元件，與伺服控制相比具有成本低、抗干擾性好、能量損失小、對油液清潔度無特殊要求等優(yōu)點。工況在線監(jiān)測系統(tǒng)包括單片主處理器模塊、面板控制系統(tǒng)、模擬信號調(diào)理模塊、A/D轉(zhuǎn)換及光電隔離模塊、電源模塊及傳感器等部分。其中單片主處理器模塊是系統(tǒng)的核心部分，主要功能有面板的控制管理，A/D轉(zhuǎn)換部分的控制管理、模擬量、開關(guān)量和轉(zhuǎn)換信號的輸入、處理和存儲。面板控制模塊是整個系統(tǒng)的入機接口，它包括鍵盤、聲光報警電路

33、和點陣式液晶顯示器。模擬信號調(diào)理電路的任務(wù)是實現(xiàn)各路模擬量信號的輸入和調(diào)整，將傳感器和敏感元件的輸出電信號轉(zhuǎn)變?yōu)闈M足A/D轉(zhuǎn)換輸入要求的標(biāo)準(zhǔn)電平信號。A/D轉(zhuǎn)換及光電隔離模塊的功能是將所有的被檢測轉(zhuǎn)變成為單片機所接受的數(shù)字量，具體包括開關(guān)量、轉(zhuǎn)換信號的整形、模擬量的A/D轉(zhuǎn)換和輸入輸出信號的光電隔離等。電源模塊將液壓挖掘機上的蓄電池或發(fā)電機輸出的+24V直流電轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)各模塊以及系統(tǒng)配備的傳感器所需的各種類型的電平電壓。傳感器處于液壓挖掘機與監(jiān)測系統(tǒng)的接口位置，是一個能量變換器，它直接從液壓挖掘機中提取被除數(shù)檢測的工況特征參數(shù)，感受狀態(tài)的變化并轉(zhuǎn)換成便于測量的物理量。計算機控制系統(tǒng)將來自各傳感

34、器的檢測信息和外部輸入命令進(jìn)行集中、儲存、分析加工，根據(jù)信息處理結(jié)果，按照一定的程序和節(jié)奏發(fā)出相應(yīng)的指令控制整個系統(tǒng)有目的的運行。如利用壓力傳感器可實現(xiàn)過載情況下的路徑自主校正；利用超階級聲波測距傳感器能實現(xiàn) 回轉(zhuǎn)過程中的自動避障。3.6 液壓缸主要幾何尺寸的計算 挖掘機各驅(qū)動和傳動系統(tǒng)包括：發(fā)動機、液壓泵、液壓馬達(dá)、電液比例換向閥、動臂缸、斗桿缸及齒輪傳動。本設(shè)計主要對動臂缸進(jìn)行相關(guān)設(shè)計。由表3.1、表3.3、表3.4可知，小挖掘機液壓系統(tǒng)在最大負(fù)載約為時宜取液壓缸的工作壓力13×，液壓缸選用單桿式，并在工作時進(jìn)行差動連接。此時液壓缸無桿腔工作面積應(yīng)為有桿腔工作面積的兩倍。由于液壓

35、缸回油路上必須具有背壓力存在，以防止挖掘機卸土后突然前沖，由表3.5,可取8×.表3.3 按負(fù)載選擇執(zhí)行元件工作壓力負(fù)載F/N<500050001000010000300003000050000>50000工作壓力p/MPa<0.811.522.5445>57表3.4 按主機類型選擇執(zhí)行元件工作壓力主機類型機床農(nóng)業(yè)機械小型工程機械工程機械輔助機構(gòu)液壓機中、大挖掘機重型機械起重運輸機構(gòu)磨床組合機床龍門刨床拉床工作壓力p/Mpa235881010162032表3.5 執(zhí)行元件背壓力系統(tǒng)類型背壓力/Mpa簡單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)0.20.5回油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng)0.

36、40.6回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng)0.51.5用補油泵的閉式回路0.81.5回油路較復(fù)雜的工程機械1.23回油路較短，且直接回油箱可忽略不計由于是差動式單桿連接，所以活塞桿直徑d與缸筒直徑D的關(guān)系為d=0.707D。根據(jù)公式=47.62 (3.5)故有 D=77.9mm，d=0.707D=55.07mm (3.6)當(dāng)按GB/T23481993將這些直徑圓整成就近標(biāo)準(zhǔn)值時得：D=80mm , d =63mm，由此求得液壓缸兩腔的實際有效面積為 (3.7)液壓缸行程主要依據(jù)機構(gòu)的運動要求而定。但為了簡化工藝和降低成本，應(yīng)盡量采用GB/T2348-1993標(biāo)準(zhǔn)的液壓缸行程，則根據(jù)技術(shù)要求，取行程為63

37、0mm。3.7 液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算對于低壓系統(tǒng)或16時，液壓缸缸筒厚度一般按薄壁筒計算，公式如下： (3.8)式中 液壓缸缸筒厚度 試驗壓力(Mpa)，當(dāng)工作壓力P16 Mpa時，=1.5P，當(dāng)工作壓力31.5P16 Mpa時，=1.25P，當(dāng)工作壓力P31.5Mpa時，=1.15P,這里應(yīng)取=1.5P =19.5Mpa。 液壓缸內(nèi)徑(m) 缸體材料的許用應(yīng)力（Mpa），可通過下面公式求得： (3.9) 缸體材料的抗拉強度(Mpa) 安全系數(shù)，=3.55，一般取=5但對于鍛鋼45的許用應(yīng)力一般都取=110(Mpa)則根據(jù)機械設(shè)計手冊，取液壓外缸直徑為=100mm.液壓缸油口直徑應(yīng)根據(jù)活塞最高

38、運動速度和油口最高液流速度而定，公式如下： (3.10)式中 液壓缸油口直徑(m) 液壓缸內(nèi)徑(m) 液壓缸最大輸出速度(m/min) 油口液流速度(m/min)，根據(jù)機械設(shè)計手冊，取=7m/min同時對于單桿油塞式液壓差動聯(lián)接時，活塞的外伸速度為: (3.11)式中 液壓缸差動聯(lián)接時，活塞外伸的速度，可視為油口液流的速度(m/min) 液壓泵流量(/s)，活塞桿面積，其公式如下: (3.12)式中 活塞桿直徑(m) 所以 代入數(shù)據(jù)，解析以上公式得：，故取本設(shè)計采用的是螺釘聯(lián)接法蘭缸頭，其厚度的計算公式為： (3.13)式中 法蘭厚度(m)法蘭內(nèi)徑(m)，根據(jù)機械設(shè)計手冊，取=螺釘孔分布圓直徑

39、(m)，根據(jù)機械設(shè)計手冊，取=法蘭材料的許用應(yīng)力(Mpa)，取45鋼，120 Mpa 法蘭受力總和(N)，其計算公式為： (3.14) 密封環(huán)內(nèi)徑(m)，根據(jù)機械設(shè)計手冊，取 密封環(huán)外徑(m)，根據(jù)機械設(shè)計手冊，取 系統(tǒng)工作壓力(pa)， pa 附加密封力(pa)，若采用金屬材料時，值取屈服點，此處取材料為45鋼，則=110Mpa代入數(shù)據(jù)，求出得：故取下蓋聯(lián)接螺釘強度校核計算螺釘聯(lián)接可采用高強度螺釘M16×1.5(GB/T70.1-2000)聯(lián)接,兩端數(shù)量均為24件，螺釘精度等級為10.9級，其強度校核，公式如下：拉應(yīng)力： =7.7Mpa (3.15)剪應(yīng)力： =3.1Mpa (3.

40、16)式中 ：螺紋擰緊系數(shù)，此處取=1.25: 螺紋摩擦系數(shù),一般取=0.12：螺紋外徑，根據(jù)機械設(shè)計手冊，取=16mm：螺紋內(nèi)徑，根據(jù)機械設(shè)計手冊，取=-1.0825×1.514.4mm：數(shù)量為24B：B螺釘材料屈服強度，取45鋼，則 =110Mpa得：，符合工況要求，則驗證合格，可取?；钊麠U柔度校核計算活塞桿細(xì)比計算如下： = (3.17)此處：L為折算長度，導(dǎo)向套中心至吊頭尺寸，約630mm，活塞桿直徑d=63mm，活塞桿許用細(xì)長比，按規(guī)定拉力桿此處100。計算得，故滿足要求，則活塞桿長度和缸筒長度的取值合格。4 液壓系統(tǒng)原理圖的制定4.1 制定基本方案(1) 制定調(diào)速方案 液

41、壓執(zhí)行元件確定之后，其運動方向和運動速度的控制是擬定液壓回路的核心問題。方向控制用換向閥或邏輯控制單元來實現(xiàn)。對于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多通過換向閥的有機組合實現(xiàn)所要求的動作。對高壓大流量的液壓系統(tǒng)，現(xiàn)多采用插裝閥與先導(dǎo)控制閥的邏輯組合來實現(xiàn)。速度控制通過改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量或者利用密封空間的容積變化來實現(xiàn)。相應(yīng)的調(diào)整方式有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速以及二者的結(jié)合容積節(jié)流調(diào)速。節(jié)流調(diào)速一般采用定量泵供油，用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來調(diào)節(jié)速度。此種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡單，由于這種系統(tǒng)必須用閃流閥，故效率低，發(fā)熱量大，多用于功率不大的場合。容積調(diào)速是靠改變液壓泵或液壓馬達(dá)的排量

42、來達(dá)到調(diào)速的目的。其優(yōu)點是沒有溢流損失和節(jié)流損失，效率較高。但為了散熱和補充泄漏，需要有輔助泵。此種調(diào)速方式適用于功率大、運動速度高的液壓系統(tǒng)。容積節(jié)流調(diào)速一般是用變量泵供油，用流量控制閥調(diào)節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量，并使其供油量與需油量相適應(yīng)。此種調(diào)速回路效率也較高，速度穩(wěn)定性較好，但其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。節(jié)流調(diào)速又分別有進(jìn)油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。進(jìn)油節(jié)流起動沖擊較小，回油節(jié)流常用于有負(fù)載荷的場合，旁路節(jié)流多用于高速。調(diào)速回路一經(jīng)確定，回路的循環(huán)形式也就隨之確定了。節(jié)流調(diào)速一般采用開式循環(huán)形式。在開式系統(tǒng)中，液壓泵從油箱吸油，壓力油流經(jīng)系統(tǒng)釋放能量后，再排回油箱。開式回路結(jié)構(gòu)簡單，

43、散熱性好，但油箱體積大，容易混入空氣。容積調(diào)速大多采用閉式循環(huán)形式。閉式系統(tǒng)中，液壓泵的吸油口直接與執(zhí)行元件的排油口相通，形成一個封閉的循環(huán)回路。其結(jié)構(gòu)緊湊，但散熱條件差。經(jīng)過上述分析此方案選用 容積節(jié)流調(diào)速。(2) 制定壓力控制方案 液壓執(zhí)行元件工作時，要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力或在一定壓力范圍內(nèi)工作，也有的需要多級或無級連續(xù)地調(diào)節(jié)壓力，一般在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，通常由定量泵供油，用溢流閥調(diào)節(jié)所需壓力，并保持恒定。在容積調(diào)速系統(tǒng)中，用變量泵供油，用安全閥起安全保護(hù)作用。在液壓系統(tǒng)中，需要流量不大的高壓油時可考慮用增壓回路得到高壓，而不用單設(shè)高壓泵。液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中，某段時間不需

44、要供油，而又不便停泵的情況下，需考慮選擇卸荷回路。 在系統(tǒng)的某個局部，工作壓力需低于主油源壓力時，要考慮采用減壓回路來獲得所需的工作壓力?；谝陨峡刂葡到y(tǒng)方案分析本次設(shè)計選用閉式中心負(fù)荷傳感系統(tǒng)(CLSS)；采用的是雙泵雙回路恒功率控制液壓系統(tǒng)。(3) 指定順序動作方案 主機各執(zhí)行機構(gòu)的順序動作，根據(jù)設(shè)備類型不同，有的按固定程序運行，有的則是隨機的或人為的。工程機械工作環(huán)境狀況復(fù)雜，補丁因數(shù)多，故操縱機構(gòu)多為手動，一般用手動的多路換向閥控制。加工機械的各執(zhí)行機構(gòu)的順序動作多采用行程控制，當(dāng)工作部件移動到一定位置時，通過電氣行程開關(guān)發(fā)出電信號給電磁鐵推動電磁閥或直接壓下行程閥來控制接續(xù)

45、的動作。行程開關(guān)安裝比較方便，而用行程閥需連接相應(yīng)的油路，因此只適用于管路聯(lián)接比較方便的場合。另外還有時間控制、壓力控制等。例如液壓泵無載啟動，經(jīng)過一段時間，當(dāng)泵正常運轉(zhuǎn)后，延時繼電器發(fā)出電信號使卸荷閥關(guān)閉，建立起正常的工作壓力。壓力控制多用在帶有液壓夾具的機床、擠壓機壓力機等場合。當(dāng)某一執(zhí)行元件完成預(yù)定動作時，回路中的壓力達(dá)到一定的數(shù)值，通過壓力繼電器發(fā)出電信號或打開順序閥使壓力油通過，來啟動下一個動作。本設(shè)計主要采用手動控制，另根據(jù)壓力控制CLSS系統(tǒng)可進(jìn)行自動操作，在計算機的直接操縱下自動完成給定的挖掘任務(wù)，并具有一定得局部自主能力。即當(dāng)阻力過大挖掘過程中斷時，能自主修正挖掘路徑，直接完

46、成挖掘過程。在回轉(zhuǎn)過程中，能自動識別和避開障礙物，達(dá)到原定的卸料位置。  (4) 選擇液壓動力源 液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)一般用定量泵供油，在無其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱，溢流閥同時起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調(diào)速系統(tǒng)多數(shù)是用變量泵供油，用安全閥限定系統(tǒng)的最高壓力。為節(jié)省能源提高效率，液壓泵的供油量要盡量與系統(tǒng)所需流量相匹配。對在工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的情況，一般采用多泵供油或變量泵供油。對長時間所需流量較小的情況，可增設(shè)蓄能器做輔助油源。 油

47、液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。一般泵的入口要裝有粗過濾器，進(jìn)入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護(hù)元件的要求，通過相應(yīng)的精過濾器再次過濾。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設(shè)置磁性過濾器或其他型式的過濾器。根據(jù)液壓設(shè)備所處環(huán)境及對溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。再根據(jù)調(diào)速方案及工程機械選用原則，主泵采用變量柱塞泵，輔助油泵采用齒輪泵。4.2確定回路方式本液壓系統(tǒng)采用開式回路。液壓系統(tǒng)回路中泵缸回路系統(tǒng)為開式，泵馬達(dá)系統(tǒng)為閉式。開式系統(tǒng)利用油箱可以散熱、沉淀雜質(zhì)的特點，并且油液循環(huán)大，敝熱條件好，結(jié)構(gòu)簡單，因此為大多數(shù)工程機械所采用。閉式回路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為緊湊，泵的自吸性好，系統(tǒng)與空氣接觸的機會較少

48、，空氣不易滲入系統(tǒng)，故傳動的平穩(wěn)性較好，且工作機構(gòu)的變速和換向靠調(diào)節(jié)泵或馬達(dá)的變量機構(gòu)實現(xiàn)，避免了在開式系統(tǒng)換向過程中所出現(xiàn)的液壓沖擊和能量損失。但閉式系統(tǒng)較開式系統(tǒng)相對復(fù)雜，并且由于閉式系統(tǒng)本身沒有油箱，油液的散熱和過濾條件較開式系統(tǒng)差。4.3 選用液壓油液在任何液壓系統(tǒng)中，液壓油是一至關(guān)重要的組成部分。它的功能是：有效地傳遞能量、潤滑部件和作為一種散熱介質(zhì)。液壓系統(tǒng)能否可靠、靈敏、準(zhǔn)確、有效而且經(jīng)濟(jì)地工作，與所選用的液壓油的品種及性能密切相關(guān)。因此，正確選用液壓油是確保液壓系統(tǒng)正常和長期工作的前提。當(dāng)液壓系統(tǒng)發(fā)生故障時，及時找出原因，采取正確的解決辦法是保護(hù)設(shè)備、避免造成重大損失的重要措施

49、。由于液壓傳動具有元件體積小、重量輕、傳動平穩(wěn)、工作可靠、操作方便、易于實現(xiàn)無級變速等優(yōu)點，因此在許多工業(yè)部門的傳動系統(tǒng)被采用。不同工業(yè)部門由于使用要求、操作條件、應(yīng)用環(huán)境的差異，所用的液壓傳動系統(tǒng)差別也很大。正確選用液壓油品種，確保液壓系統(tǒng)長期平穩(wěn)、安全運行，是保證連續(xù)生產(chǎn)、節(jié)省材料消耗和提高經(jīng)濟(jì)效益的有效措施。4.4 繪制液壓系統(tǒng)原理圖該挖掘機液壓系統(tǒng)采用雙泵雙向回路定量系統(tǒng)，由兩個獨立的回路組成。所用的油泵1為雙聯(lián)泵，分為A、B兩泵。八聯(lián)多路換向閥分為兩組，每組中的四聯(lián)換向閥組為串聯(lián)油路。油泵A輸?shù)膲毫M(jìn)入第一組多路換向閥，驅(qū)動回轉(zhuǎn)馬達(dá)、鏟斗油缸、輔助油缸，并經(jīng)中央回轉(zhuǎn)接頭驅(qū)動右行走馬達(dá)

50、7。該組執(zhí)行元件不工作時油泵A輸出的壓力油經(jīng)第一組多路換向閥中的合流閥進(jìn)入第二組多路換向閥，以加快動臂或斗桿的工作速度。油泵B輸出的壓力油進(jìn)入第二組多路換向閥，驅(qū)動動臂油缸、斗桿油缸，并經(jīng)中央回轉(zhuǎn)接頭驅(qū)動左行走馬達(dá)8和推土板油缸6。該液壓系統(tǒng)中兩組多種換向閥均采用串聯(lián)油路，其回油路并聯(lián)，油液通過第二組多路換向閥中的限速閥5流向油箱。限速閥的液控口作用著由梭閥提供的A、B兩油泵的最大壓力，當(dāng)挖掘機下坡行走出現(xiàn)超速情況時，油泵出口壓力降低，限速閥自動對回油進(jìn)行節(jié)流，防止溜坡現(xiàn)象，保證挖掘機行駛安全。在左、右行走馬達(dá)內(nèi)部除設(shè)有補油閥外，還設(shè)有雙速電磁閥9，當(dāng)雙速電磁閥在圖示位置時馬達(dá)內(nèi)部的兩排柱塞構(gòu)

51、成串聯(lián)油路，此時為高速；當(dāng)雙速電磁閥通電后，馬達(dá)內(nèi)部的兩排柱塞呈并聯(lián)狀態(tài)，馬達(dá)排量大、轉(zhuǎn)速降低，使挖掘機的驅(qū)動力增大。為了防止動臂、斗桿、鏟斗等因自重而超速降落，其回路中均設(shè)有單向節(jié)流閥。另外，兩組多路換向閥的進(jìn)油路中設(shè)有安全閥，以限制系統(tǒng)的最大壓力，在各執(zhí)行元件的分支油路中均設(shè)有過載閥，吸收工作裝置的沖擊；油路中還設(shè)有單向閥，以防止油液的倒流、阻斷執(zhí)行元件的沖擊振動向油泵的傳遞。SWE50H型單斗液壓挖掘機除了主油路外，還有如下低壓油路：(1) 排灌油路 將背壓油路中的低壓油，經(jīng)節(jié)流降壓后供給液壓馬達(dá)殼體內(nèi)部，使其保持一定的循環(huán)油量，及時沖洗磨損產(chǎn)物。同時回油溫度較高，可對液壓馬達(dá)進(jìn)行預(yù)熱，

52、避免環(huán)境溫度較低時工作液體對液壓馬達(dá)形成“熱沖擊”。(2) 泄油回路 將多路換向閥和液壓馬達(dá)的泄漏油液用油管集中起來，通過五通接頭和濾油器流回油箱。該回路無背壓以減少外漏。液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時可通過檢查泄漏油路濾油器，判定是否屬于液壓馬達(dá)磨損引起的故障。(3) 補油油路 該液壓系統(tǒng)中的回油經(jīng)背壓閥流回油箱，并產(chǎn)生0.81.0MPa的補油壓力，形成背壓油路，以便在液壓馬達(dá)制動或出現(xiàn)超速時，背壓油路中的油液經(jīng)補油閥向液壓馬達(dá)補油，以防止液壓馬達(dá)內(nèi)部的柱塞滾輪脫離導(dǎo)軌表面。該液壓系統(tǒng)采用定量泵，效率較低、發(fā)熱量大，為了防止液壓系統(tǒng)過大的溫升，在回油路中設(shè)置強制風(fēng)冷式散熱器，將油溫控制在80以下。整機的

53、液壓系統(tǒng)圖（如圖4.1所示）由擬定好的控制回路及液壓源組合而成，從中分離出動臂機構(gòu)液壓系統(tǒng)的簡明工作原理圖（如圖4.2所示）。機電一體化挖掘機的控制系統(tǒng)是半自動的，所設(shè)計的液壓系統(tǒng)是建立在WY100型挖掘機液壓系統(tǒng)基礎(chǔ)上，改進(jìn)工作裝置的自動化控制，保證工作負(fù)載合理，防止在過量的情況下導(dǎo)致小挖掘機破壞。各液壓元件盡量采用國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)件，在圖中要按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的液壓元件職能符號的常態(tài)位置繪制。對于自行設(shè)計的非標(biāo)準(zhǔn)元件可用結(jié)構(gòu)原理圖繪制。系統(tǒng)圖中應(yīng)注明各液壓執(zhí)行元件的名稱和動作，注明各液壓元件的序號以及各電磁鐵的代號，并附有電磁鐵、行程閥。 分析比較動臂機構(gòu)系統(tǒng)圖與整機系統(tǒng)圖，可以總結(jié)出：動臂機構(gòu)系統(tǒng)可以作為一個單獨的液壓系統(tǒng)，并可以進(jìn)行半自動化控制，其液壓元件選擇的合理與否直接影響著機電一體化液壓系統(tǒng)的快速控制能力。1 BM PC2 PCT812 3D/A接口 4液壓閥驅(qū)動放大 5油泵 6冷卻器 7濾油器8背壓閥 9節(jié)流閥10回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)11行走馬達(dá)12雙速電磁閥缸13補油單向閥 14緩沖補油閥組 15中央回轉(zhuǎn)接頭16限速閥 17冷卻器 18位移傳感器 19溢流閥20梭閥 21合流閥22電液比例方向閥23斗桿油缸24鏟斗油缸 25單向節(jié)流閥26動臂