挖掘機液壓系統(tǒng)設計畢業(yè)設計論文

畢業(yè)設計課題挖掘機液壓系統(tǒng)設計學生姓名學號專業(yè)機電一體化班級院（系）機械與電子信息工程系指導教師職稱二○年月日畢業(yè)設計真實性承諾及指導教師聲明學生畢業(yè)設計真實性承諾本人鄭重聲明：所提交的畢業(yè)設計是本人在指導教師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果，內容真實可靠，不存在抄襲、造假等學術不端行為。除文中已經注明引用的內容外，本設計不含其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。如被發(fā)現(xiàn)設計中存在抄襲、造假等學術不端行為，本人愿承擔相應的法律責任和一切后果。學生（簽名）： 日期：指導教師關于學生畢業(yè)設計真實性審核的聲明本人鄭重聲明：已經對學生畢業(yè)設計所涉及的內容進行嚴格審核，確定其成果均由學生在本人指導下取得，對他人論文及成果的引用已經明確注明，不存在抄襲等學術不端行為。指導教師（簽名）： 日期： 注：此聲明由指導教師和學生本人親筆簽名。摘要：挖掘機作為我國工程機械的主力機種，被廣泛應用于各種各樣的施工作業(yè)中。挖掘機產品的核心技術就是液壓系統(tǒng)設計，由于挖掘機的工作條件惡劣，要求實現(xiàn)的動作復雜，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，對挖掘機液壓系統(tǒng)的分析設計對推動我國挖掘機發(fā)展具有十分重要的意義。在搜集了國內外挖掘機液壓系統(tǒng)相關資料的基礎上，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)的技術發(fā)展動態(tài)進行了分析總結。論文對挖掘機的各種工況進行了分析，系統(tǒng)總結了挖掘機液壓系統(tǒng)的設計要求。根據挖掘機液壓系統(tǒng)的設計要求，論文中采用通用多路閥，配以專用控制閥和簡單的電子控制系統(tǒng)，設計了一套適合我國生產制造的LS恒功率控制單斗挖掘機液壓系統(tǒng)。本次畢業(yè)設計課題是ＳＷＥ７０Ｈ型液壓挖掘機。課題以企業(yè)為依托。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，轉臺，油箱，發(fā)動機安裝等。本人的設計主要致力于分析和設計小型液壓挖掘機工作裝置中斗桿機構液壓系統(tǒng)。本課題選擇了國內的質量和技術性能都接近設計要求的７０t挖掘機作為基型，并在此基礎上研究了國外的先進機型，設計出我們挖掘機的液壓系統(tǒng)方按圖，總體裝配圖以及相應的部件圖和零件圖。圖紙基本采用AutoCAD二維軟件繪圖。本液壓挖掘機的優(yōu)點是采用伺服先導操縱系統(tǒng)，造型美觀，具備挖掘，抓物，鉆孔，推土，清溝和破碎等功能。平臺可360°旋轉，性能可靠，操作舒適，可廣泛應用于建筑，市政，供水，供氣，供電農林建設。SummaryTheexcavatorisamainconsrtuctionalmachine，whichisnowwidelyusedinvariousconstructionsites.Thecoretechniqueofexcavatorishydrau1ictechnique.Becauseofthebadworkingconditionandconmplicatedworkingmovementsoftheexcavatot，ithashighrequitementsforitshydraulicsystem.Sincetheexcavator’shydraulicsystemisthemostcomplicatedoneinallconstructionalmachines,theanalysisandresearchofitshydrau1icsystemmakeveryimportantsens.Onthebasisofcomprehensiveco11ectionofre1atedinformationabouttheexcavator’shydraulicsystemathomeandabroad，themainworkingconditionsoftheexcavatorarestudiedandthedesignrequitmentsofitshydraulicsystemaresystematicallysummarized.Accordingtothedesignpressurecompensatedhydraulicsystemiscreativelydesignedusinggeneralmultipleuntilvalueequippedwithspecialcontolvalveandelectroniccontorsystems,whichhasusefulreferencevalueforthefutureresearchanddevelopmentoftheexcavator’shydraulicsysteminourcountry.Thenameofthisgraduatedtaskis“SWE70H”mediumtypehydraulicexcavator”.Thistaskis

requestedbycompany.Mytaskistoanalyzeanddesignthehydraulicsystemofthemediumtypehydraulicexcavator.Thistaskchoosethedomesticexcavatorwhosequalityandcharacterismostsimilartoourrequestasthebasictype,furtherstudytheoverseasadvancedtype.ThenIdesignedprojectsofhydraulicsystemofourexcavator,collectivityassemblagedrawingandinterrelatedpartsdrawing,accessorydrawing.AlltheblueprintsdrawnbythesoftofAutoCAD.Thestrongpointofthishydraulicexcavatorisusedservoforerunnercontrolsystem.Ithasbeautifulsculpt.Beijingprovidedwiththefuctionofexcavating,grappling,drilling,pushing,cleaningchannelandcrashingetc.360°swwingplatroof,goodquality,controllingcomfortable,bewidelyusedinconstruction,supplyandcityplanning.目錄TOC\o"1-2"\h\z\u摘要 ISummary II一前言 2二液壓挖掘機結構與工作原理 3（一）液壓挖掘機結構 3（二）液壓挖掘機傳動原理 5三液壓系統(tǒng)的設計 6（一）液壓系統(tǒng)方案及參數(shù)確定 6（二）執(zhí)行元件液壓缸及系統(tǒng)壓力的初選 7（三)計算工作裝置鏟斗液壓缸的主要尺寸 8（四）液壓系統(tǒng)原理圖的制定 11總結 15參考文獻 16致謝 18PAGE18一前言液壓挖掘機是一種多功能機械，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。加快建設速度以及提高勞動生產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。液壓挖掘機的生產制造業(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，對挖掘機液壓系統(tǒng)的分析設計已經成為推動挖掘機發(fā)展中的重要一環(huán)[1]。二液壓挖掘機結構與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?；剞D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)。因此單斗液壓挖掘機是一種周期作業(yè)的自行式上方機械[8]。（一）液壓挖掘機結構1液壓挖掘機組成為了實現(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?？杉毞譃樾凶哐b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3600的全回轉。工作裝置根據工作性質的不同，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[11]。2單斗反鏟液壓挖掘機反鏟裝置主要用于挖掘停機面以下的土壤。斗容量小于1.6M3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2.1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)。3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，?？吭谕诰驒C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，直至鏟斗接觸地面，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1、斗桿油缸2、動臂3、油管4、動臂油缸5、鏟斗6、斗齒7、側齒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。土方卸完后，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)[12]。（二）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2.3所示，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1、斗桿2、動臂3、連桿4及相應的三組液壓缸5.6.7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[13]。1、鏟斗2、斗桿3、動臂4、連桿5、6、7、液壓油缸I、挖掘裝置II、回轉裝置III、行走裝置圖2.3液壓挖掘機傳動示意圖總之，液壓挖掘機是由多學科、多系統(tǒng)組成的有機整體，只有在系統(tǒng)層面上的各系統(tǒng)、各學科協(xié)同優(yōu)化才能獲取挖掘機整機的最佳性能。三液壓系統(tǒng)的設計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。該機具有結構緊湊，操作輕便，使用維護安全可靠，發(fā)動機功率利用率高、生產效率高等優(yōu)點。根據作業(yè)需要可配備0.5-1.25立方米四種反鏟斗及斗容為1.0和1.25立米方的兩種正鏟斗。廣泛用于建筑施工、市政工程、水電、國防工程和一般礦山采掘，挖掘I-VI級土壤[23]。（一）液壓系統(tǒng)方案及參數(shù)確定表4.1WY200C液壓履帶式挖掘機主要技術參數(shù)項目名稱單位

數(shù)值

標準斗容量m31發(fā)動機型號6135K-16發(fā)動機標定輸出功率kW/r/min106/2100最大挖掘半徑

m10.4最大挖掘高度

m3/h7.78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/h*0-5.5爬坡能力%70作業(yè)循環(huán)時間S18-22主機長/寬度MPa0.077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理論生產率m3/h200最大挖掘力kN142系統(tǒng)工作壓力MPa36履帶板寬度m0.6主機運輸尺寸(長X寬X高)mm9850x3000x3100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。根據所要求的負載運動形態(tài)，選用不同的執(zhí)行元件配置，如下表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性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（二）執(zhí)行元件液壓缸及系統(tǒng)壓力的初選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[24]。根據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。1液壓缸參數(shù)的選擇每斗料的重量M=1.2EQ1.65=1980(Kg)（4.1）G=mg=19809.8=19404(KN)（4.2）由卸料斗的尺寸圖按極限情況計算得所挖斗料自重G與鏟斗液壓缸產生的推力F在卸料斗底板軸承鉸接處轉距平衡即F拉L1=GL2（4.3）F拉374.5=194041206得(KN)工作壓力的選定關系到設計出和系統(tǒng)是否經濟合理；工作壓力低，則要求執(zhí)行元件的容量大，即尺寸大、重量重，系統(tǒng)所需流量也大；壓力過高，則對元件的制造精度和系統(tǒng)的使用維護要求提高，并使容積效率降低。一般是根據機械的類型來選擇工作壓力。執(zhí)行元件工作壓力可以根據總負載值或者主機設備類型選取，如表2.3與表2.4所示。表4.3負載和工作壓力之間的關系負載F/KN＜1010—2070—140140—250＞250工作壓力P/MPa0.8-1.21.5-2.510—1418—2132表4.4各類機械常用的系統(tǒng)工作壓力設備類型精加工機床組合機床拉床農業(yè)機械、小型工程機械、工程機械輔助機構液壓機、重型機械、大中型挖掘機、起重運輸機械工作壓力P/Mpa0.8-23-55-101-1616-32由負載值大小查上表，參考同類型挖掘機，取液壓缸工作壓力為25MPa安裝方式選擇缸頭耳環(huán)帶襯套，活塞桿端連接方式選擇桿端外螺紋桿頭耳環(huán)帶襯套。又因其伸縮速度緩慢但壓力大，故選擇帶緩沖，油口連接方式選擇外螺紋[25]。（三）計算工作裝置鏟斗液壓缸的主要尺寸活塞桿直徑d與缸筒內徑D的計算受拉時：d=(0.3-0.5)D受壓時：d=(0.5-0.55)D(p1<5mpa)d=(0.6-0.7)D(5mpa<p1<7mpa)d=0.7D(p1>7mpa)1液壓油缸的缸徑、桿徑和工作壓力確定根據技術條件：確定液壓缸徑和桿徑及行程為：缸徑D=Φ125mm，桿徑d=0.7D=Φ85mm由此計算出液壓系統(tǒng)工作壓力為：P=（4.4）=（2847×103）/（π×（1252-852））=32MPa 式中F為鎖緊力，F(xiàn)=284KN2缸筒壁厚計算根據機械設計手冊，在此液壓系統(tǒng)中，3.2≤D/δ＜16，故缸筒壁厚應用中等壁厚計算公式，此時：δ=+C（4.5）ψ：強度系數(shù)，對無縫鋼管，ψ=1C：用來圓整壁厚數(shù)Py:液壓缸內最高工作壓力。Py=10MpaD：缸筒內徑[σ]=[σs]/2.5=175/2.5=70MPaδ=10×220/(2.3×60-3×10)+C=25mm故油缸缸筒外圓取D1=125mm.3缸筒強度校核根據SL41-93，缸體合成應力按下式計算：σzh1=≤[σ]（4.6）式中：[σ]=60MPaσz1：縱向應力：σz1==22MPa(4.7)σh1：環(huán)向應力：σh1==75MPa(4.8)P：工作壓力，P=32MPaD：油缸缸徑，D=Φ125mmd：油缸桿徑，d=Φ85mmδ：缸筒壁厚，δ=13.5mm終計算，σzh1==53.2MPa<70MPa即:σzh1<[σ],符合要求.4活塞桿長度和缸筒長度計算根據設計要求的行程，來設計活塞桿的長度；本油缸的行程為1020mm，故油缸的活塞桿的長度為1265mm，缸筒的長度為1500mm。5活塞桿強度計算活塞桿受拉力最危險截面是兩端連接螺紋的退刀槽橫截面，（取截面直徑較少值）其應力計算如下：σn=≤[σ]（4.9）式中σ為拉應力：σ=(4.10)τ為剪應力：τ=(4.11)上面兩公式中，K：螺紋擰緊系數(shù)，此處取K=1.25K1:螺紋內摩擦系數(shù),一般取K1=0.12d1：活塞桿危險截面處直徑，d1=80mmd0：螺紋外徑，d0=82mm

[σ]：70MPa則：σ==38.4Mpaτ==25.9Mpa得:σn=64.3MPa所以:σn<[σ],符合工況要求[26]。6下蓋聯(lián)接螺釘強度校核計算螺釘聯(lián)接采用高強度螺釘M20×80(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，按照公式（4.10）、（4.11）。拉應力：σ==184.8MPa剪應力：τ==83.92MPaK：螺紋擰緊系數(shù)，此處取K=1.25K1:螺紋摩擦系數(shù),一般取K1=0.12d1：螺紋內徑，d1=16.752mmd0：螺紋外徑，d0=20mmZ：24σs螺釘材料屈服強度，σs≥900Mpa(10.9級)[σ]=[σs]/2=450Mpa得：σn=≈235.12MPa<[σ]符合工況要求7活塞桿柔度校核計算活塞桿細比計算如下：λ=≤[λ]（4.12）此處：L為折算長度，導向套中心至吊頭尺寸，約1500mm活塞桿直徑d=85mm,[λ]活塞桿許用細長比，按規(guī)定拉力桿此處[λ]≤100。計算得λ=4×1265/85=59.5＜[λ]，故滿足要求。（四）液壓系統(tǒng)原理圖的制定1制定基本方案(1)制定調速方案液壓執(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)。相應的調整方式有節(jié)流調速、容積調速以及二者的結合——容積節(jié)流調速。節(jié)流調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)行元件的流量來調節(jié)速度。此種調速方式結構簡單，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。容積調速是靠改變液壓泵或液壓馬達的排量來達到調速的目的。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)流調速一般是用變量泵供油，用流量控制閥調節(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。此種調速回路效率也較高，速度穩(wěn)定性較好，但其結構比較復雜。節(jié)流調速又分別有進油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。進油節(jié)流起動沖擊較小，回油節(jié)流常用于有負載荷的場合，旁路節(jié)流多用于高速。調速回路一經確定，回路的循環(huán)形式也就隨之確定了。節(jié)流調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，壓力油流經系統(tǒng)釋放能量后，再排回油箱。開式回路結構簡單，散熱性好，但油箱體積大，容易混入空氣。容積調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。其結構緊湊，但散熱條件差[27]。經過上述分析此方案選用

容積節(jié)流調速。(2)制定壓力控制方案控制元件(即各種液壓閥)在液壓系統(tǒng)中控制和調節(jié)液體的壓力、流量和方向。根據控制功能的不同，液壓閥可分為村力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為益流閥(安全閥)、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據控制方式不同，液壓閥可分為開關式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。

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）等所構成的動力系統(tǒng)進行控制的系統(tǒng)。按控制功能，可分為位置控制系統(tǒng)、速度控制系統(tǒng)和力（或壓力）控制系統(tǒng)；按控制元件，可分為發(fā)動機控制系統(tǒng)、液壓泵控制系統(tǒng)、多路換向閥控制系統(tǒng)、執(zhí)行元件控制系統(tǒng)和整機控制系統(tǒng)。液壓控制閥控制系統(tǒng)：=1\*GB3①先導型控制系統(tǒng)換向控制閥的控制形式有直動型（用手柄直接操縱換向閥主閥芯，目前少用）和先導型兩種。后者是用先導閥控制先導油液，再用先導油液控制換向閥的主閥芯，它又分為機液先導型和電液先導型兩類。=2\*GB3②負荷傳感控制系統(tǒng)它包括負荷傳感控制閥和負荷傳感控制泵（或定量泵）。閥控系統(tǒng)實質上是節(jié)流式系統(tǒng)。在液壓挖掘機上，目前常用的是一般的三位六通多路閥，其滑閥的微調性能和復合操作性能差。20世紀90年代以來，在液壓挖掘機上開始采用負荷傳感控制系統(tǒng)，其控制閃不論是中位開式方式還是中位閉式方式，都附帶有壓力補償閥。采用電子控制壓力補償?shù)囊簤和诰驒C液壓系統(tǒng)與傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)比較，負荷傳感控制系統(tǒng)的主要優(yōu)點是：節(jié)省能源消耗。普通三位六通換向閥無論采用定量泵還是變量泵，總要有一部分油液經溢流閥溢掉，浪費了能量。而使用負荷傳感變量系統(tǒng)，泵的流量全部用于負載上，泵的壓力僅比負荷壓力大1-3Mpa；流量控制精度高，不受負荷壓力變化的影響；幾個執(zhí)行元件可以同步運動或以某種速比運動，且互不干擾。普通三位六通閥系統(tǒng)用的是并聯(lián)油路，當幾個執(zhí)行元件同時動作時，泵輸出的油液首先流向壓力低的執(zhí)行元件，不能同步。

上述的負荷傳感控制閥只解決了滑閥的微調性能和復合操作性能，而沒有解決節(jié)省能源問題。定量泵和負荷傳感控制閥的系統(tǒng)也沒有節(jié)省能源消耗，因為泵所輸出的流量超過執(zhí)行元件（液壓缸和液壓馬達）所需要的流量時，多余的油液經壓力補償閥流回油箱（為保持壓差恒定）變?yōu)闊崮?。只有完全負荷傳感控制系統(tǒng)才能解決節(jié)省能源問題。完全負荷傳感控制系統(tǒng)完全負荷傳感控制系統(tǒng)由負荷傳感控制閥和負荷傳感控制變量泵組成帶次級壓力補償閥的負荷傳感系統(tǒng)德國力士樂公司等）在其生產的液壓挖掘機上設置了負荷傳感分流器LUOV（LastUnabhangigeDurchflussVereilung)系統(tǒng)，其主要作用是：當多個執(zhí)行元件同時工作、所需的流量大于液壓泵的流量時，產生供油不足的現(xiàn)象，這不能使正在工作臺的執(zhí)行元件與負載壓力無關的控制得到保證。LUDV系統(tǒng)能保證在供油不足時所有執(zhí)行元件的工作速度按正比例下降，以獲得與負載壓力無關的控制[28]。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工作，也有的需要多級或無級連續(xù)地調節(jié)壓力，一般在節(jié)流調速系統(tǒng)中，通常由定量泵供油，用溢流閥調節(jié)所需壓力，并保持恒定。在容積調速系統(tǒng)中，用變量泵供油，用安全閥起安全保護作用。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，而不用單設高壓泵。液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中，某段時間不需要供油，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)方案分析本次設計選用負荷傳感控制系統(tǒng)；采用的是雙泵雙回路恒功率控制液壓系統(tǒng)，帶四種功率控制模式、中位負流量控制，兩液壓主泵按全功率變量。(3)指定順序動作方案主機各執(zhí)行機構的順序動作，根據設備類型不同，有的按固定程序運行，有的則是隨機的或人為的。工程機械的操縱機構多為手動，一般用手動的多路換向閥控制。加工機械的各執(zhí)行機構的順序動作多采用行程控制，當工作部件移動到一定位置時，通過電氣行程開關發(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)的動作。行程開關安裝比較方便，而用行程閥需連接相應的油路，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，經過一段時間，當泵正常運轉后，延時繼電器發(fā)出電信號使卸荷閥關閉，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。當某一執(zhí)行元件完成預定動作時，回路中的壓力達到一定的數(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。

(4)選擇液壓動力源液壓系統(tǒng)的工作介質完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調速系統(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，可增設蓄能器做輔助油源。

油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，進入系統(tǒng)的油液根據被保護元件的要求，通過相應的精過濾器再次過濾。為防止系統(tǒng)中雜質流回油箱，可在回油路上設置磁性過濾器或其他型式的過濾器。根據液壓設備所處環(huán)境及對溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施[29]。2繪制液壓系統(tǒng)圖整機的液壓系統(tǒng)圖由擬定好的控制回路及液壓源組合而成。各回路相互組合時要去掉重復多余的元件，力求系統(tǒng)結構簡單。注意各元件間的聯(lián)鎖關系，避免誤動作發(fā)生。要盡量減少能量損失環(huán)節(jié)。提高系統(tǒng)的工作效率。為便于液壓系統(tǒng)的維護和監(jiān)測，在系統(tǒng)中的主要路段要裝設必要的檢測元件（如壓力表、溫度計等）。大型設備的關鍵部位，要附設備用件，以便意外事件發(fā)生時能迅速更換，保證主要連續(xù)工作。各液壓元件盡量采用國產標準件，在圖中要按國家標準規(guī)定的液壓元件職能符號的常態(tài)位置繪制。對于自行設計的非標準元件可用結構原理圖繪制。系統(tǒng)圖中應注明各液壓執(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。如圖４.１所示[30]圖4.1液壓原理圖總結本課題——機電一體化液壓挖掘機斗桿機構液壓系統(tǒng)設計，其說明書的編寫終于完成。雖然不是很復雜，但通過這一設計實踐，我感到自己在這方面仍存在許多不足之處。對于我的本次設計，我覺得設計計算部分非常認真。在各種機械設備上，液壓系統(tǒng)得到了廣泛的使用。液壓傳動系統(tǒng)是液壓機械的一個組成部分，液壓系統(tǒng)原理圖的設計要同主機的結構相適宜。著手設計時，必須從實際情況出發(fā)，有機的結合各種傳動形式，充分發(fā)揮液壓傳動的優(yōu)點，力求設計出結構簡單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡單、維修方便的液壓傳動系統(tǒng)。此次設計，利用油泵產生油壓，再經過電磁閥控制液壓缸來達到控制油缸伸縮的效果。其中結合了需方需要的技術要求，根據計算來確定發(fā)動機、油箱容積、油泵的型號及各種液壓元件的選擇。由于系統(tǒng)需要安全互鎖，所以在液壓系統(tǒng)設計中采用了鎖緊裝置。本液壓系統(tǒng)原理圖是專為工程機械中的挖掘機而設計、制造，用于控制工作裝置，回轉行走。適用于建筑工地、道路的土方施工液壓原理圖的設計根據油缸伸縮所完成的挖掘循環(huán)動作，保壓性能要求高，且短時間要求具有較大流量、較高挖掘速度的特點，采用發(fā)動機作為動力源，并同時蓄能器起保壓作用，油泵做為液壓源用供應系統(tǒng)所需壓力油。根據已知的條件和性能要求，計算了液壓系統(tǒng)及斗桿裝置在挖掘工作時的受力情況，計算了液壓缸在不同的運動狀態(tài)下的各種受力情況。參照了機械設計手冊上的計算公式，根據計算所得的結果來選取各種液壓元件。對系統(tǒng)的性能、發(fā)熱溫升進行了驗算。并對液壓系統(tǒng)的液壓原理、操作進行了說明。WY200履帶式液壓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。該機具有結構緊湊，操作輕便，使用維護安全可靠，發(fā)動機功率利用率高、生產效率高等優(yōu)點。根據作業(yè)需要可配備0.5-1.25立方米四種反鏟斗及斗容為1.0和1.25立米方的兩種正鏟斗。廣泛用于建筑施工、市政工程、水電、國防工程和一般礦山采掘，挖掘I-VI級土壤。通過此設計，使我加深了對液壓原理和流體機械及有關課程和知識，提高了綜合運用這些知識的能力。并為在今后走上工作崗位打下了堅實的基礎，并提高了運用設計資料，及熟知國家標準的能力。參考文獻[1]劉建民.液壓挖掘機關鍵技犬綜述．建設機械技術與管理．2001.12[2]陳德沛.關于液壓挖掘機發(fā)展的一些狀況．建設機械技術與管理．1992.1:[3]王紅彬.國外液壓挖掘機新技術發(fā)展動向．國外工程機械．1993.19[4]章崇煥.國外大型礦用挖掘機的最新發(fā)展.礦山機械．1993[5]張建宗.淺談液壓挖掘機的節(jié)能技術及發(fā)展趨勢．礦山機械．2001.8[6]陳正利.我國液壓挖掘機發(fā)展的幾個重要階段及其前景展望．建筑機械．1999.[7]王宗君.加速挖掘機改進創(chuàng)新促進挖掘機生產企業(yè)的振興和發(fā)展．建筑機械，1998.5[8]同濟大學主編.《單斗液壓挖掘機》.中國建筑工業(yè)出版社.1986[9]張鐵.《液壓挖掘機結構原理及使用》.石油大學出版社.2002[10]黃宗益.《液壓挖掘機液壓系統(tǒng)概述》.建筑機械化.2003.9[11]李建啟.負載傳感系統(tǒng)壓力補償方案的分析比較.液壓氣動與密封，[12]FoleyJ,DamAV.FundamentalsofInteractiveComputerGraphics.Addis一Wesley.1982[13]左健民主編.液壓與氣壓傳動（2版）.北京：機械工業(yè)出版社.1999.5[14]黃宗益.液壓挖掘機分析工況控制.建筑機械，1998[15]郭建瑞等.單斗液壓挖掘機系列主參數(shù)規(guī)律的研究.《工程機械》1994[16]BirginaLantto,Jan-OnePaimbergandPetterKrus.StaticandDynamicPerformanceofMob