畢業(yè)設計----挖機液壓系統(tǒng)設計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　液壓挖掘機是工程機械的一個重要品種，是一種廣泛用于建筑、鐵路、公路、水利、采礦等建設工程的土方機械。液壓挖掘機利用液壓元件（液壓泵、液壓馬達、液壓缸等）帶動各種構件動作，具有許多優(yōu)點，挖掘機對液壓系統(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

2、要的意義。</p><p>　　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。本次畢業(yè)設計課題是液壓挖掘機。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中型液壓挖掘機液壓系統(tǒng)的液壓元件。以液壓元件和液壓回路為主。</p><p>

3、;　　關鍵詞：挖掘機；液壓系統(tǒng)；液壓泵</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Hydraulic excavator is one of important engineering machinery, is a widely used in construction, railway, highway, water conserv

4、ancy, mining, etc construction projects of earthwork machinery. Excavator for hydraulic system design and puts forward high demand, the hydraulic systems of engineering machinery in hydraulic system is complex. Therefore

5、, the excavator hydraulic system analysis and design for impelling our country excavator development has the extremely vital significance.</p><p>　　In the domestic and foreign excavator hydraulic system base

6、d on the materials of, learned about the excavator hydraulic system development history, and for excavator hydraulic system technology development dynamic is summarized. The graduation design task is hydraulic excavator.

7、 Excavator by multiple system components, including hydraulic system, transmission system, control systems, work device, chassis, turntable, tank, engine installation, etc. My design is mainly devoted to the analysis and

8、 </p><p>　　Keywords: excavator; hydraulic system; hydraulic pump</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1. 概 論1</p><p>　　1.1挖掘機的簡介1</p><p>　　1.1.1行走裝

9、置1</p><p>　　1.1.2回轉機構2</p><p>　　1.1.3工作裝置2</p><p>　　1.1.4液壓系統(tǒng)2</p><p>　　1.2液壓挖掘機的發(fā)展概況2</p><p>　　1.2.1國外液壓挖掘機目前水平及發(fā)展趨勢3</p><p>　　1.2.2國內液

10、壓挖掘機的發(fā)展概況4</p><p>　　1.3設計的內容和意義5</p><p>　　1.3.1設計的內容5</p><p>　　1.3.2設計內容的意義5</p><p>　　1.4設計內容的安排5</p><p>　　2. 挖掘機液壓系統(tǒng)的計算6</p><p>　　2.1液

11、壓挖掘機的基本系統(tǒng)6</p><p>　　2.1.1挖掘機液壓系統(tǒng)的簡介6</p><p>　　2.1.2YW-160型單斗液壓挖掘機液壓系統(tǒng)6</p><p>　　2.2液壓挖掘機工作裝置油缸作用力的確定8</p><p>　　2.2.1動臂油缸作用力分析8</p><p>　　2.2.2鏟斗油缸工作受力分

12、析9</p><p>　　2.2.3斗桿油缸作用力分析10</p><p>　　2.3液壓元件的計算10</p><p>　　2.3.1液壓缸內徑10</p><p>　　2.3.2缸筒壁厚11</p><p>　　2.3.3缸筒壁厚驗算12</p><p>　　2.3.4活塞桿計算

13、12</p><p>　　2.3.5活塞桿強度計算12</p><p>　　2.3.6確定液壓系統(tǒng)的工作壓力12</p><p>　　2.3.7確定液壓缸的主要參數(shù)和工作壓力12</p><p>　　2.3.8確定液壓馬達的排量和工作壓力13</p><p>　　2.3.9計算液壓缸與液壓馬達的流量13&l

14、t;/p><p>　　3. 液壓元件的選擇14</p><p>　　3.1液壓缸的選擇14</p><p>　　3.2液壓泵的選擇14</p><p>　　3.3液壓馬達的選擇14</p><p>　　3.4發(fā)動機的選擇14</p><p>　　4. 液壓系統(tǒng)回路的設計15</

15、p><p>　　4.1液壓缸控制回路15</p><p>　　4.2液壓馬達控制回路15</p><p>　　4.3計算系統(tǒng)所需的最大流量16</p><p>　　4.4壓力損失的計算16</p><p>　　4.5擬定液壓源控制回路17</p><p>　　5. 液壓系統(tǒng)性能驗算18

16、</p><p>　　5.1液壓系統(tǒng)功率損失18</p><p>　　5.2液壓油油溫過高的原因及預防措施19</p><p><b>　　6. 結論21</b></p><p><b>　　致 謝22</b></p><p><b>　　參考文獻23

17、</b></p><p><b>　　1. 概 論</b></p><p>　　液壓挖掘機是工程機械的一個重要品種，是一種廣泛用于建筑、鐵路、公路、水利、采礦等建設工程的突發(fā)機械。液壓挖掘機利用液壓元件（液壓泵、液壓馬達、液壓缸等）帶動各種構件動作，具有如下有點：功率密度大，結構緊湊，重量輕；無級調速，調速范圍大；啟動性能好，能實現(xiàn)快速正反轉；布置靈活

18、，基本不受總體結構的限制；運轉平穩(wěn)，各種可靠，能自行潤滑，使用壽命長；有過載保護功能；容易實現(xiàn)自動化，操作簡便省力等。因此，液壓挖掘機對于減輕工人繁重的體力勞動，提高施工機械化水平，加快施工進度，促進各項建設事業(yè)的發(fā)展，具有重要意義。</p><p>　　液壓挖掘機是在機械傳動挖掘機的基礎上發(fā)展起來的。它的工作過程是以鏟斗的切削刃切削土壤，鏟斗裝滿后提升、回轉至卸土位置，卸空后的鏟斗再回到挖掘位置并開始下一次的作

19、業(yè)。因此，液壓挖掘機是一種周期作業(yè)的土方機械。</p><p>　　液壓挖掘機與機械傳動挖掘機一樣，在工業(yè)與民用建筑、交通運輸、水利施工、露天采礦及現(xiàn)代化軍事工程中都有著廣泛的應用，是各種土石施工中不可缺少的一種重要機械設備。 <

20、;/p><p><b>　　1.1挖掘機的簡介</b></p><p>　　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。根據(jù)建筑施工部門統(tǒng)計，幾十個工人一天的工作量。因此，大力發(fā)展液壓挖掘機，對于提高勞動生產率和加速國民經(jīng)濟的發(fā)展

21、具有重要意義。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。</p><p>　　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(jīng)成為推動挖掘機發(fā)展

22、中的重要一環(huán)。</p><p>　　液壓挖掘機結構特點:</p><p>　　挖掘機由工作裝置、回轉裝置、行走裝置和液壓系統(tǒng)構成。下面以輪式液壓挖掘機為例來說明一下：</p><p>　　單斗液壓挖掘機是一種周期性作業(yè)的自行式土方機械，它采用液壓傳動，由一個鏟斗切削土裝入斗內，然后提升裝滿土石的鏟斗，再回轉一定的角度進行裝車，接下來空當斗回到原來的位置，準備進行下一

23、個循環(huán)的挖掘，此外整機還要定期移位，使鏟斗能在適當位置上有效地作業(yè)，單斗挖掘機裝載，抓取起重、鉆孔、打樁、破碎、修坡、清溝等工作，挖掘機可分為提供動力和基本動作（行走回轉）的主機部分及進行不同作業(yè)的工作裝置部分，主機又可分為行走裝置、回轉裝置、液壓系統(tǒng)、工作裝置。 </p><p><b>　　1.1.1行走裝置</b></p><p>　　液壓挖掘機行走裝置的反力同

24、時能使挖掘機作短距離行走，按結構不同，可分為履帶式、輪胎式兩類。履帶式行走裝置由履帶、支重輪、托鏈輪、驅動輪、導向輪、張緊裝置、行走架液壓馬達、減速機等組成，液壓挖掘機的行走裝置采用液壓馬達、減速機、驅動輪，每條履帶有各自的液壓馬達和減速機，由于兩個液壓馬達可獨立操作，因此，機器的左右履帶可以同步前進后退，也可以通過一條履帶制動來實現(xiàn)轉彎，還可以通過兩條履帶相反方向驅動，來實現(xiàn)原地轉向，操作十分簡單。</p><p&

25、gt;　　1.1.2回轉機構 </p><p>　　回轉機構包括回轉驅動裝置、回轉支承，回轉驅動裝置一般采用定量馬達，經(jīng)過回轉減速機兩行星齒輪與回轉支承的內齒圈相齒合而實現(xiàn)轉臺的回轉，具有結構緊湊，體積小、效率高速比大，承載能力強，發(fā)熱量和功率損失小，工作可靠等優(yōu)點，回轉支承一般采用的滾動軸承，其中用的最廣泛的是單排滾球式和雙排式滾軸柱式回轉支承。 </p><p>　　1.1.3工作裝置

26、 </p><p>　　工作裝置是液壓挖掘機的主要組成部分之一，由于工作的不同，工作裝置不同類很多常用挖掘、裝載和起重裝置也可以有很多形式，挖掘裝置一般采用斗杠油缸進行挖掘，動臂油缸主要用于調節(jié)切削角度，清除障礙，以及挖掘，鏟斗多用于開啟斗底的方式卸載，斗底的開啟、關閉也用了油缸。 </p><p>　　1.1.4液壓系統(tǒng) </p><p>　　液壓挖掘機的主要系統(tǒng)

27、運動有整機行走、轉臺回轉、動臂升降，斗桿收放、鏟斗挖掘等，根據(jù)以上的工作要求把各液壓元件用管路連接起來的組合體叫做液壓挖掘機的液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)功能是把發(fā)動機機械能以油液為介質，利用油泵轉變?yōu)橐簤耗軅魉徒o油缸、馬達等邊為機能，再傳動各個執(zhí)行機構，實現(xiàn)各種運動。國家規(guī)定8噸以下的挖掘機采用定量泵。[1]</p><p>　　1.2液壓挖掘機的發(fā)展概況</p><p>　　第一臺手動挖掘機問世

28、至今已有130多年的歷史，期間經(jīng)歷了由蒸汽驅動斗回轉挖掘機到電力驅動和內燃機驅動回轉挖掘機、應用機電液一體化技術的全自動液壓挖掘機的逐步發(fā)展過程。挖掘機行業(yè)的發(fā)展歷史久遠，可以追溯到1840年。當時美國西部開發(fā)，進行鐵路建設，產生了模仿人體構造，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。</p><p

29、>　　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。</p><p>　　由于液壓技術的應用，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

30、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。</p><p>　　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

31、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)造了良好的前提。</p><p&g

32、t;　　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

33、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。[2]</p><p>　　1.2.1國外液壓挖掘機目前水平及發(fā)展趨勢</p><p>　　工業(yè)發(fā)達國家的挖掘機生產較早，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國，從20世紀80年代開始生產特大型挖掘機。例如，美國馬利昂公司生產的斗容量50-150m³

34、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。</p><p>　　從20世紀后期開始，國際上挖掘機的生產向大型化、微型化、多功能化、專用化和自動化的方向發(fā)展。</p><p>　　(1)開發(fā)多品種、多功能、高質量及高效率

35、的挖掘機。為滿足市政建設和農田建設的需要，國外發(fā)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。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

36、兩用挖掘機等。</p><p>　　(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基礎和創(chuàng)造了良好的前提。</p><p>　

37、　(3)重視采用新技術、新工藝、新結構，加快標準化、系列化、通用化發(fā)展速度。例如，德國阿特拉斯公司生產的挖掘機裝有新型的發(fā)動機轉速調節(jié)裝置，使挖掘機按最適合其作業(yè)要求的速度來工作；美國林肯貝爾特公司新C系列LS-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。還安裝了CAPS（計算機輔助功率系統(tǒng)），提高挖掘機的作業(yè)功率，更好地發(fā)揮液壓系統(tǒng)的功能；日本住友公司生產的FJ系列五種新型號挖掘機配有與液壓回路

38、連接的計算機輔助功率控制系統(tǒng)，利用精控模式選擇系統(tǒng)，減少燃油、發(fā)動機功率和液壓功率的消耗，并處長了零部件的使用壽命；德國奧加凱(O&K)公司生產的挖掘機的油泵調節(jié)系統(tǒng)具有合流特性，使油泵具有最大的工作效率；日本神鋼公司在新型的904、905、907、909型液壓挖掘機上采用智能型控制系統(tǒng)，即使無經(jīng)驗的駕駛員也能進行復雜的作業(yè)操作；德國利勃海爾公司開發(fā)了ECO（電子控制作業(yè)）的操縱裝置，可根據(jù)作業(yè)要求調節(jié)挖掘機的作業(yè)性能，取得了高

39、效率、低油耗的效果；美國卡特匹勒公司在新型B系統(tǒng)挖掘機上采用最新的3114T型柴油機以及扭矩載荷傳感壓力系統(tǒng)、功率方式選擇器等，進</p><p>　　(4)更新設計理論，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的強度研

40、究方面，促進了產品的優(yōu)質高效率和競爭力。美國提出了考核動強度的動態(tài)設計分析方法，并創(chuàng)立了預測產品失效和更新的的理論。日本制定了液壓挖掘機構件的強度評定程序，研制了可靠性住處處理系統(tǒng)。在上述基礎理論的指導下，借助于大量試驗，縮短了新產品的研究周期，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，液壓挖掘機的運轉率達到85%-95%，使用壽命超過1萬小時。</p><p>　　(5)加強對駕駛員的勞動保

41、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構和傾翻保護結構的駕駛室，安裝可調節(jié)的彈性座椅，用隔音措施降低噪聲干擾。</p><p>　　(6)進一步改進液壓系統(tǒng)。中、小型液壓挖掘機的液壓系統(tǒng)有向變量系統(tǒng)轉變的明顯趨勢。因為變量系統(tǒng)在油泵工作過程中，壓力減小時和增大流量來襝，使液壓泵功率保持恒定，亦即裝有變量泵的液壓挖掘機可經(jīng)常性地充分利用油泵的最大功率。當外阻力增大時則減少流量（降低速度），使挖掘力成

42、倍增長率加；采用三回路液壓系統(tǒng)。產生三個互不成影響的獨立工作運動。實現(xiàn)與回轉達機械的功率匹配。將第三泵在其他工作運動上接通，成為開式回路第二個獨立的快速成運動。此外，液壓技術在挖掘機上普遍使用，為電子技術、自動控制技術在挖掘機的應用與推廣創(chuàng)造了條件。</p><p>　　(7)迅速拓展電子化、自動化技術在挖掘機上的應用。20世紀70年代，為了節(jié)省能源消耗和減少對環(huán)境的污染，使挖掘機的操作輕便和安全作業(yè)，降低挖掘機

43、口音，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。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，促使了機電一體化在挖掘機上的應用，并使其各種性能有了質的飛躍。20世紀80年代，以微電子技術為核心的高新技術，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機上設有發(fā)動機自動怠速及油門控制系統(tǒng)、

44、功率優(yōu)化系統(tǒng)、工作模式控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等電控系統(tǒng)。[3]</p><p>　　1.2.2國內液壓挖掘機的發(fā)展概況</p><p>　　近年來，我國的挖掘機市場90%被外國獨資或合資企業(yè)壟斷，而國產品的價格優(yōu)勢仍然是十分明顯的。成都神鋼的挖掘機、凱斯的挖掘裝載機、JCB的挖掘裝載機、常林的挖掘裝載機、柳工的挖掘機、詹工的挖掘機、玉柴的挖掘機以及山河智能、南特的小挖等諸多企業(yè)的產品一一呈現(xiàn)在

45、市場上。</p><p>　　挖掘機在2003年國內產銷量達35000臺，市場總量突破6萬臺，升幅達80%。國產機的價格優(yōu)勢是十分明顯的，以13至14噸級的輪式挖掘機為例，雖然其關鍵零部件系國外配置，但價格仍相差25萬至30萬元。小功率、多功能的挖掘機尤其受到青睞。通過快速換裝不同的工作裝置以完成挖、裝、填、夯、抓、刨、吊鉆、剪等多種作業(yè)，挖掘裝載機出現(xiàn)了需求不斷上升的勢頭。除了JCB、凱斯等品牌外，德工的WZ

46、25-20型也出現(xiàn)了較好的銷售趨勢。輪胎挖掘機的需求一直在穩(wěn)步增長，如常州現(xiàn)代的輪挖從0.25至0.92立方米都可生產，詹工可生產14至30噸級的輪挖，其中20噸級的輪挖的行駛速度可高達54公里/小時。目前我國輪挖的生產企業(yè)大約為10家。</p><p>　　大型挖掘機在我國一直處于薄弱地位，主要依賴進口。長挖的CE600 -5型其斗容達4立方米，常州現(xiàn)代的R450LC-5型挖掘機屬于43.53噸級，而相比之下，

47、德國的利勃海爾生產的600噸級的挖掘機最大斗容可達 34 立方米。</p><p>　　小型挖掘機兼具有中型挖掘機的多項功能,又具有運輸、能耗、靈活性、適應性等方面優(yōu)勢,而且價格低、重量輕、保養(yǎng)維修方便等優(yōu)點得到了廣泛的。目前,國內外有關小型挖掘機的劃分標準并不統(tǒng)一。這里,我們暫且將整機質量在10噸或10噸以下稱小型挖掘機(整機質量等于或小于4噸的挖掘機稱作為微型挖掘機或叫做迷你型挖掘機)。 </

48、p><p>　　總之,中國挖掘機市場將持續(xù)呈波浪型發(fā)展,從的發(fā)展觀來看,要摒棄一切脫離實際的超前。[4] </p><p>　　今后一個時期挖掘機市場火爆式的炎夏恐難遇到,我們期待溫暖、柔和、生機勃勃的春天的到來。期望中國挖掘機市場能夠持續(xù)、穩(wěn)定、健康發(fā)展。</p><p>　　國內挖掘機的發(fā)展起步較晚，目前國內市場上國產挖掘機大多數(shù)為20t—40t級的，超過

49、50t級的液壓挖掘機極少。 </p><p>　　1.3設計的內容和意義</p><p>　　1.3.1設計的內容</p><p>　　(1)要保證挖掘機動臂、斗桿和鏟斗可以各自單獨動作，也可以互相配合實現(xiàn)復合動作。</p><p>　　(2)工作裝置的動作和轉臺的回轉既能單獨進行，又能作復合動作，以提高挖掘機的生產率。</p>

50、<p>　　(3)履帶式挖掘機的左、右履帶分別驅動，使挖掘機行走方便、轉向靈活，并且可就地轉向，以提高挖掘機的靈活性。</p><p>　　(4)保證挖掘機的一切動作可逆，且無級變速。</p><p>　　(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。</p&

51、gt;<p>　　為此，液壓系統(tǒng)應做到：</p><p>　　(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。</p><p>　　(2)液壓系統(tǒng)和液壓元件在負載變化大、急劇的振動沖擊作用下，具有足夠的可靠性。</p><p>　　(3)調協(xié)輕便耐振的冷卻器，減少系統(tǒng)總發(fā)熱量，使主機持續(xù)工作時液壓油溫不超過80度，或溫升不超過45度。&

52、lt;/p><p>　　(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低，整個液壓系統(tǒng)要設置濾油器和防塵裝置。</p><p>　　(5)采用液壓或電液伺服操縱裝置，以便挖掘機設置自動控制系統(tǒng)，進而提高挖掘機技術性能和減輕駕駛員的勞動強度。</p><p>　　1.3.2設計內容的意義</p>&l

53、t;p>　　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。液壓系統(tǒng)是挖掘機的核心部分，對挖掘機液壓系統(tǒng)設計計算能有效的提高挖掘機性能。</p><p>　　本次設計是以研究探討為主，了解液壓挖掘機的基本結構和原理，在此基礎上對液壓挖掘機的液壓系統(tǒng)的一些部件進行設計計算，根

54、據(jù)所得結果對液壓元件（液壓泵、液壓馬達、液壓缸等）進行合理配置，使之能提高挖掘機的使用率、生產率適用范圍和使用壽命等。</p><p>　　1.4設計內容的安排</p><p>　　本次設計共分6章。第一章介紹液壓挖掘機的發(fā)展歷程和結構特點；第二章對液壓挖掘機的液壓元件進行設計計算，液壓泵、液壓馬達、液壓缸等；第三章根據(jù)第二章所得結果對液壓挖掘機的液壓元件進行合理選擇應用；第四章對整個液壓

55、挖掘機的液動系統(tǒng)回路進行設計，并繪制液壓回路圖。第五章對液壓系統(tǒng)的驗算，計算壓力損失；第六章為結論。</p><p>　　2. 挖掘機液壓系統(tǒng)的計算</p><p>　　2.1液壓挖掘機的基本系統(tǒng)</p><p>　　本次設計的液壓挖掘機的基本參數(shù)定為：</p><p>　　正鏟斗容量為1.6m3；液壓泵的系統(tǒng)工作壓力28MPa，最大排量2

56、×140mL/r；回轉液壓馬達最大排量140mL/r；行走液壓馬達最大排量2×140mL/r。</p><p>　　為了合理的選擇液壓元件，對這些液壓元件進行分析計算，得到理論的數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)選擇液壓元件。</p><p>　　2.1.1挖掘機液壓系統(tǒng)的簡介</p><p>　　液壓挖掘機的液壓系統(tǒng)都是由一些基本回路和輔助回路組成，它們包括限

57、壓回路、卸荷回路、緩沖回路、節(jié)流調速和節(jié)流限速回路、行走限速回路、支腿順序回路、支腿鎖止回路和先導閥操縱回路等，由它們構成具有各種功能的液壓系統(tǒng)。</p><p>　　(1)液壓挖掘機液壓系統(tǒng)的基本類型</p><p>　　液壓挖掘機液壓系統(tǒng)大致上有定量系統(tǒng)、變量系統(tǒng)和定量、變量復合系統(tǒng)等三種類型。</p><p><b>　　(2)定量系統(tǒng)</b&

58、gt;</p><p>　　在液壓挖掘機采用的定量系統(tǒng)中，其流量不變，即流量不隨外載荷而變化，通常依靠節(jié)流來調節(jié)速度。根據(jù)定量系統(tǒng)中油泵和回路的數(shù)量及組合形式，分為單泵單回路定量系統(tǒng)、雙泵單回路定量系統(tǒng)、雙泵雙回路定量系統(tǒng)及多泵多回路定量系統(tǒng)等。</p><p><b>　　(3)變量系統(tǒng)</b></p><p>　　在液壓挖掘機采用的變量系統(tǒng)

59、中，是通過容積變量來實現(xiàn)無級調速的，其調速方式有三種：變量泵－定量馬達調速、定量泵－變量馬達調速和變量泵－變量馬達調速。</p><p>　　單斗液壓挖掘機的變量系統(tǒng)多采用變量泵－定量馬達的組合方式實現(xiàn)無極變量，且都是雙泵雙回路。根據(jù)兩個回路的變量有無關連，分為功率變量系統(tǒng)和全功率變量系統(tǒng)兩種。其中的分功率變量系統(tǒng)的每個油泵各有一個功率調節(jié)機構，油泵的流量變化只受自身所在回路壓力變化的影響，與另一回路的壓力變化無

60、關，即兩個回路的油泵各自獨立地進行恒功率調節(jié)變量，兩個油泵各自擁有一半發(fā)動機輸出功率；全功率變量系統(tǒng)中的兩個油泵由一個總功率調節(jié)機構進行平衡調節(jié)，使兩個油泵的擺角始終相同。同步變量、流量相等。決定流量變化的是系統(tǒng)的總壓力，兩個油泵的功率在變量范圍內是不相同的。其調節(jié)機構有機械聯(lián)動式和液壓聯(lián)動式兩種形式。[5]</p><p>　　2.1.2YW-160型單斗液壓挖掘機液壓系統(tǒng)</p><p&g

61、t;　　國產YW-160型履帶式單斗液壓挖掘機的工作裝置、行走機構、回轉裝置等均采用液壓驅動，其液壓系統(tǒng)如圖2.1所示。</p><p>　　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入第一組多路換向閥，驅動回轉馬達、鏟斗油缸、輔助油缸，并經(jīng)中央回轉接頭驅動右行走馬達7。該組執(zhí)行元件

62、不工作時油泵A輸出的壓力油經(jīng)第一組。</p><p>　　多路換向閥中的合流閥進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輸出的壓力油進入第二組多路換向閥，驅動動臂油缸、斗桿油缸，并經(jīng)中央回轉接頭驅動左行走馬達8和推土板油缸6。</p><p>　　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

63、供的A、B兩油泵的最大</p><p>　　圖2.1YW-160型單斗履帶式挖掘機液壓系統(tǒng)</p><p>　　1.油泵； 2、4.分配閥組；3.單向閥；5.速度限制閥；6.推土板油缸；7、8.行走馬達；9.雙速閥；10.回轉馬達；11.動臂油缸；12.輔助油缸；13.斗桿油缸；14.鏟斗油缸；15.背壓閥；16.冷卻器；17.濾油器</p><p>　　壓力，當挖

64、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行節(jié)流，防止溜坡現(xiàn)象，保證挖掘機行駛安全。</p><p>　　在左、右行走馬達內部除設有補油閥外，還設有雙速電磁閥9，當雙速電磁閥在圖示位置時馬達內部的兩排柱塞構成串聯(lián)油路，此時為高速；當雙速電磁閥通電后，馬達內部的兩排柱塞呈并聯(lián)狀態(tài)，馬達排量大、轉速降低，使挖掘機的驅動力增大。</p><p>　　為了防止動臂、斗桿、鏟斗

65、等因自重而超速降落，其回路中均設有單向節(jié)流閥。另外，兩組多路換向閥的進油路中設有安全閥，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有過載閥，吸收工作裝置的沖擊；油路中還設有單向閥，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。</p><p>　　YW-160型單斗液壓挖掘機除了主油路外，還有如下低壓油路： </p><p>　　(1)排灌油路。將背壓油路中的低壓

66、油，經(jīng)節(jié)流降壓后供給液壓馬達殼體內部，使其保持一定的循環(huán)油量，及時沖洗磨損產物。同時回油溫度較高，可對液壓馬達進行預熱，避免環(huán)境溫度較低時工作液體對液壓馬達形成“熱沖擊”。</p><p>　　(2)泄油回路。將多路換向閥和液壓馬達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磨損引起的故障。</p>

67、<p>　　(3)補油油路。該液壓系統(tǒng)中的回油經(jīng)背壓閥流回油箱，并產生0.8～1.0MPa的補油壓力，形成背壓油路，以便在液壓馬達制動或出現(xiàn)超速時，背壓油路中的油液經(jīng)補油閥向液壓馬達補油，以防止液壓馬達內部的柱塞滾輪脫離導軌表面。</p><p>　　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，在回油路中設置強制風冷式散熱器，將油溫控制在80以下。</p><

68、;p>　　2.2液壓挖掘機工作裝置油缸作用力的確定</p><p>　　對液壓挖掘機的油缸研究，先以動臂油缸、鏟斗油缸、斗桿油缸做為研究對象。</p><p>　　2.2.1動臂油缸作用力分析</p><p>　　動臂油缸作用力，即最大提升力，以能提升鏟斗內裝滿土壤的工作裝置至最大卸載距離位置進行卸載來確定，其計算簡圖如下圖2.2所示。</p>

69、<p>　　圖2.2動臂油缸作用力分析</p><p>　　此時動臂油缸作用力為：</p><p>　?。ǎ?(2.1)</p><p>　　式中，——鏟斗及其裝載土壤重力</p><p><b>　　——斗桿所受重力</b></p><p&

70、gt;<b>　　——動臂所受重力</b></p><p>　　——鏟斗質心到動臂下鉸點的水平距離</p><p>　　——斗桿質心到動臂下鉸點的水平距離</p><p>　　——動臂質心到動臂下鉸點的水平距離</p><p>　　同樣根據(jù)受力平衡可求出斗桿油缸閉鎖力和鏟斗油缸閉鎖力。</p><p&

71、gt;　　因為動臂油缸只承受大臂、斗桿、鏟斗及各液壓缸的自重，而不進行挖掘動作，但是要承受很大的彎曲力矩，要考慮液壓缸的抗彎能力，所以如果計算出動臂油缸所需過載壓力太大，只要采取增加動臂油缸徑和活塞桿徑的措施即可解決。</p><p>　　2.2.2鏟斗油缸工作受力分析</p><p>　　反鏟裝置載作業(yè)過程中，當以轉斗挖掘為主時，其最大挖掘力為鏟斗油缸設計的依據(jù)。反鏟最重要的工作位置——

72、最大挖掘深度時能保證具有最大挖掘力來分析確定鏟斗油缸的作用力。此時計算位置為動臂下放到最低位置，鏟斗油缸作用力與斗桿鉸點由最大力臂，如圖2.3所示</p><p><b>　　鏟斗油缸作用力為：</b></p><p><b>　　(2.2)</b></p><p>　　圖2.3鏟斗油缸作用力</p><

73、;p>　　式中，——鏟斗油缸作用力對搖臂與斗桿鉸點的力臂（此位置為要比長度）</p><p>　　這時斗桿及動臂油缸處于封閉狀態(tài)，斗桿油缸封閉力應滿足：</p><p>　　(2.3) </p><p>　　式中，——斗桿油缸閉鎖力對斗桿與動臂鉸點的力臂</p><p>　　——對斗桿與動臂

74、鉸點的力臂</p><p>　　——對斗桿與動臂鉸點的力臂 ——挖掘阻力的法向分力，</p><p>　　動臂油缸閉鎖力應滿足</p><p><b>　　(2.4)</b></p><p>　　式中，——動臂油缸閉鎖力對鉸點的力臂</p>

75、<p>　　——對動臂下鉸點的力臂</p><p><b>　　——對鉸點的力臂</b></p><p>　　此外，最大鏟斗挖掘力在其工作位置能否實現(xiàn)，還受到挖掘機穩(wěn)定性的限制，因為有可能挖掘力尚未達到最大值時，挖掘機已經(jīng)失去穩(wěn)定。因此，選取鏟斗油缸最大推力時應以保證挖掘機的穩(wěn)定為前提條件。</p><p>　　2.2.3斗桿油缸作用

76、力分析</p><p>　　當挖掘機以鏟斗挖掘時，其最大挖掘力則由斗桿油缸來保證。斗桿油缸最大作用力計算位置為動臂下方到最低位置，斗桿油缸作用力對斗桿與動臂鉸點有最大力臂，即對斗桿產生最大作用力距，并使斗齒尖和鉸點，在一條直線上，如圖2.4所示。</p><p>　　與前面推導斗桿油缸作用力一樣，此時斗桿油缸作用力為：</p><p><b>　　(2.5

77、)</b></p><p>　　而鏟斗油缸及動臂油缸處于閉鎖狀態(tài)，所以鏟斗油缸閉鎖力應滿足：</p><p><b>　　(2.6)</b></p><p>　　動臂油缸閉鎖力應滿足：</p><p><b>　　(2.7)</b></p><p>　　斗桿最大挖

78、掘力也受到挖掘機穩(wěn)定性條件的限制。</p><p>　　當以斗桿油缸進行挖掘時，由于其作用力臂的變化、結構自身的影響以及鏟斗相對斗桿位置的變化，其斗桿齒挖掘力也隨之變化。[6]</p><p>　　2.3液壓元件的計算</p><p>　　液壓元件的性能分析包括：液壓缸內徑，缸筒壁厚，活塞桿強度，液壓缸的工作壓力，</p><p>　　液壓馬

79、達的排量和工作壓力，液壓缸與液壓馬達排量。</p><p>　　2.3.1液壓缸內徑</p><p>　　由《機械設計手冊》[7]表知： </p><p>　　圖2.4斗桿油缸作用力分析</p><p><b>　　(2.8)</b></p><p>　　式中, ——液壓缸負載，kN</p&

80、gt;<p>　　——系統(tǒng)壓力,MPa</p><p>　　——液壓缸內徑,mm</p><p>　　取液壓缸負載為：231.853</p><p>　　代入數(shù)據(jù)得186.4</p><p>　　參考液壓缸系列尺寸取200mm。</p><p>　　對斗桿缸231.674mm 取200<

81、;/p><p><b>　　2.3.2缸筒壁厚</b></p><p><b>　　(2.9)</b></p><p><b>　　(2.10)</b></p><p>　　式中，——缸內最高工作壓力，MPa</p><p>　　[]——缸筒材料許用應力，N

82、/mm</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)24</b></p><p>　　由:20得，查《機械設計手冊》知225</p><p>　　2.3.3缸筒壁厚驗算</p><p>　　額定工作壓力應低于一定極限值以保證工作安全。</p><p><b>　　(2.11)</b>

83、</p><p>　　材料選2G330-450，其330 N/mm，代入式中，得：</p><p><b>　　30.8</b></p><p>　　選定系統(tǒng)工作壓力為28MPa，可以滿足要求。</p><p>　　2.3.4活塞桿計算</p><p><b>　　(2.12)</

84、b></p><p>　　其中數(shù)比由《機械設計手冊》表選取2再由表得</p><p><b>　　150mm。</b></p><p>　　2.3.5活塞桿強度計算</p><p>　　105.4N/mm (2.13)</p><p>　　其中，——活塞

85、桿作用力，N</p><p>　　——活塞桿直徑，m,</p><p>　　100～110N/mm</p><p>　　2.3.6確定液壓系統(tǒng)的工作壓力</p><p>　　在不考慮能量損耗的情況下，系統(tǒng)的功率為：</p><p><b>　　(2.14)</b></p><p

86、>　　式中，——液壓泵的出口壓力，Pa；</p><p>　　——液壓泵的輸出流量， m/s。</p><p>　　由上式可知，當系統(tǒng)傳遞的功率一定時，提高系統(tǒng)的工作壓力就可減少系統(tǒng)中通過液壓元件的流量，從而減小相應各液壓元件以及整個液壓系統(tǒng)的結構尺寸和質量。因此，目前液壓挖掘機液壓傳動多采用中高壓和高壓系統(tǒng)。根據(jù)以上內容對此液壓系統(tǒng)的工作壓力取28MPa。</p>&

87、lt;p>　　2.3.7確定液壓缸的主要參數(shù)和工作壓力</p><p>　　液壓缸的有效工作壓力是指液壓缸用于克服外載荷所需要的那一部分壓力，其數(shù)值為：</p><p><b>　　(2.15)</b></p><p>　　式中，——液壓泵出口壓力，MPa；</p><p>　　——進油管路壓力損失，MPa；<

88、;/p><p>　　——回油背壓力，MPa；</p><p>　　——液壓缸進油腔和回油腔有效工作面積，m。</p><p>　　上式中的壓力損失，包括壓力油從液壓泵出口流過管道和各種液壓元件（主要是閥類元件）時的壓力損失。比較仔細的計算要在管路裝配圖畫出之后才能進行。初步計算時，可參考同類液壓挖掘機的經(jīng)驗數(shù)據(jù)來確定，可取3～4MPa。</p><p

89、>　　2.3.8確定液壓馬達的排量和工作壓力</p><p>　　液壓馬達的排量由給定的數(shù)值可知q (2.16)</p><p>　　式中，——馬達的最高轉速，rad/s；</p><p>　　——液壓缸所需流量 , m/s</p><p>　　液壓馬達的有效工作壓力按下式計算&

90、lt;/p><p>　　－－ (2.17)</p><p>　　式中的壓力損失，可按前面介紹的經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定?；赜捅硥毫Φ臄?shù)值應根據(jù)馬達所需的背壓力來確定。</p><p>　　根據(jù)液壓馬達驅動的最大載荷力矩、排量、有效工作壓力、最高轉速和最低穩(wěn)定轉速以及系統(tǒng)工作條件等，即可選擇液壓馬達的型號和規(guī)格。</p>

91、<p>　　2.3.9計算液壓缸與液壓馬達的流量</p><p>　　通常根據(jù)最大移動速度和最高轉速來計算液壓缸和液壓馬達的流量。</p><p>　　(1)液壓缸所需流量：</p><p><b>　　(2.18)</b></p><p>　　式中，——液壓缸的有效工作面積，m；</p>&l

92、t;p>　　——液壓缸的最大速度，m/s；</p><p>　　(2)液壓馬達所需流量：</p><p><b>　　(2.19)</b></p><p>　　式中，——馬達的理論排量，mL/r；</p><p>　　——馬達的最高轉速，rad/s；</p><p>　　——馬達的容積效率。

93、</p><p>　　3. 液壓元件的選擇</p><p><b>　　3.1液壓缸的選擇</b></p><p>　　液壓缸在液壓系統(tǒng)中有著重要的地位，是整個液壓系統(tǒng)的起始循環(huán)點，所以對液壓缸的選擇很重要，根據(jù)以上計算的結果，對液壓缸的選擇就明確了，選擇材料為2G330-450的內徑為100mm壁厚為21mm的液壓缸。</p>

94、<p><b>　　3.2液壓泵的選擇</b></p><p>　　液壓泵的選擇時根據(jù)液壓系統(tǒng)工作壓力（即液壓泵出口壓力）來選定液壓泵的形式，選擇液壓泵的額定壓力要比系統(tǒng)壓力大25%以上，使液壓泵由一定的壓力儲備，在這為了經(jīng)濟考慮，選擇液壓泵的額定壓力為35MPa的液壓泵。</p><p>　　型號為：2ZBZ140的液壓泵。</p><

95、;p>　　3.3液壓馬達的選擇</p><p>　　根據(jù)第二章關于液壓馬達的計算，計算所得的液壓馬達的參數(shù)（液壓馬達的排量、液壓馬達的工作壓力、液壓馬達的流量）來選擇。</p><p>　　型號為：ZM732的液壓馬達。</p><p><b>　　3.4發(fā)動機的選擇</b></p><p>　　發(fā)動機是液壓挖掘機

96、的核心部件，對挖掘機的要求高，對發(fā)動機的要求也就高。選發(fā)動機先確定發(fā)動機的功率。</p><p>　　液壓挖掘機用柴油機驅動，柴油機的功率必需能夠充分滿足主機工作過程中的動力要求。發(fā)動機功率根據(jù)系統(tǒng)方案確定，在變量系統(tǒng)中，考慮使用情況的最大限度，可取發(fā)動機的功率為：</p><p>　　(1.0～1.3)　 (3.1)

97、 </p><p>　　式中，——液壓泵的輸出功率，kW。</p><p>　　在定量系統(tǒng)中，由于發(fā)動機功率利用低，一般為60％左右，損失功率全部轉變?yōu)闊崃?，因此，確定發(fā)動機功率時可以取得低一些，對于雙泵雙回路定量系統(tǒng)，發(fā)動機功率可取為：</p><p>　　(0.8～1.1) 　　

98、 (3.2)</p><p>　　計算時，發(fā)動機功率可按以上兩式計算，或將兩式合并得：</p><p>　　17.7+92.7 (3.3)</p><p>　　式中，——液壓挖掘機的標準斗容量，m。</p><p>　　得此液壓挖掘機的發(fā)動機

99、功率為：　</p><p>　　17.7+92.7*1.6166.02 </p><p>　　此時可根據(jù)發(fā)動機功率選擇發(fā)動機的型號CAT320B。[6]</p><p>　　4. 液壓系統(tǒng)回路的設計</p><p>　　4.1液壓缸控制回路</p><p>　　執(zhí)行元件的工作壓力由負載確定。在運行過程中必需保證回路通

100、暢要設置必要的安全設施。普通標準型油缸在行程兩端。設有緩沖裝置，使油缸在行程兩端能平滑停止，然而當活塞在行程中途停止或反轉時，由于運行部件的動能會引起激烈的沖擊，因此在油缸的端部設置小型溢流閥以消除沖擊，此閥的調定壓力需超過最大工作壓力的5％－10％。另外為了減小回路的沖擊，各閥件、泵及油缸之間的管路應盡量縮短和減少不必要的管路彎曲。經(jīng)驗認為，因為管路復雜而產生噪音時，在振動的地方接入軟管，是非常簡易有效的處理方法，如圖4.1所示：&l

101、t;/p><p><b>　　圖4.1補油裝置</b></p><p>　　圖4.1中兩只單向閥為設置的補油裝置，用以補充管路中油的損失。因為鏟斗缸回路，斗桿回路和大臂回路工作原理和性質基本相同，故采用同一基本回路，有所不同的就是為了防止動臂缸下降過快可在動臂缸大腔進油路設置單向節(jié)流閥，起緩沖限速作用。</p><p>　　4.2液壓馬達控制回路&

102、lt;/p><p>　　如圖4.2該閥門組中包括雙向液壓控制閥兩只溢流閥和兩只單向閥，它具有限制，閉鎖，制動，補油的功能。當主換向閥處于中位時，液壓控制閥的兩條回路都與回油相通，故液壓控制閥返回中位，液壓馬達的腔被封死，此時起制動和閉鎖作用，當慣性過大，液壓馬達回油腔壓力高于溢流閥調定的壓力時，溢流閥打開起緩沖作用，限制制動力矩，當主換向閥在工作位置時，液壓控制閥的一條油路暢通，使制動閥移到左位（或右位），液壓馬達運

103、轉。</p><p>　　當挖掘機發(fā)生淄坡現(xiàn)象行走液壓馬達超速回轉時，進油回來壓力大大降低，則對應于制動閥高壓側的壓力也大大降低，在回位彈簧作用下，閥芯向中位移動使回油發(fā)生截流，從而限制了馬達的轉速，起到了限速作用，當馬達的高壓腔被吸空產生負壓時，在回油被壓的作用下推開控制閥中位的單向閥向該腔補油。</p><p>　　圖4.2液壓馬達控制回路</p><p>　　

104、4.3計算系統(tǒng)所需的最大流量</p><p>　　由前計算可知鏟斗缸與斗桿缸的流量為：當兩缸合流或鏟斗缸和斗桿缸同時動作時其流量為：</p><p><b>　　即為系統(tǒng)最大流量。</b></p><p>　　4.4壓力損失的計算</p><p>　　由《機械設計手冊》知：</p><p>　　1

105、800 (4.1)</p><p>　　式中，——管中液體速度,m/s</p><p><b>　　——管內直徑，mm</b></p><p><b>　　——直管的長度，m</b></p><p>　　局部壓力損失：換向閥 0.3~0.4 MPa&l

106、t;/p><p><b>　　取0.35MPa </b></p><p>　　節(jié)流閥 0.3~0.35 MPa</p><p><b>　　取0.35 MPa</b></p><p>　　960*+0.35*2+0.35*21.4MPa</p><p>　　管路壓力損失不作考慮，

107、故可確定液壓泵工作壓力MPa</p><p>　　4.5擬定液壓源控制回路</p><p>　　液壓源時液壓系統(tǒng)的心臟，它的性能好壞，直接影響到液壓系統(tǒng)的性能。對液壓源的控制是指對其輸出壓力及流量的控制。</p><p>　　主溢流閥起到安全限壓的作用，由前面的計算可知此閥的調定壓力為：26MPa。</p><p>　　5. 液壓系統(tǒng)性能驗

108、算</p><p>　　5.1液壓系統(tǒng)功率損失</p><p>　　液壓挖掘機在工作過程中的能量損失，除了一般的機械損失、管道損失和泵的效率損失等以外，還有以下幾個主要方面：</p><p>　　(1)發(fā)動機噴油提前角不正確引起的效率低下。</p><p>　　(2)發(fā)動機和液壓泵不匹配所造成的能量損失，即當發(fā)動機和液壓泵聯(lián)合工作時，存在一個

109、聯(lián)合工作特性，其中的聯(lián)合工作效率與泵的轉速、壓力和流量相關。一般情況下，發(fā)動機一液壓泵系統(tǒng)不大可能在各種工況下都處于最佳經(jīng)濟工作狀態(tài)，從而造成一定的能量損失。發(fā)動機——液壓泵的總功率損失為：</p><p><b>　　(5.1)</b></p><p>　　式中，——發(fā)動機機械效率，即/</p><p>　　——發(fā)動機有效功率；</p&

110、gt;<p>　　——發(fā)動機指示功率；</p><p>　　——液壓泵總效率。應當注意，發(fā)動機和液壓泵在低負荷、高轉速下的效率是很低的。 </p><p>　　(3)液壓油的流量損失，由流量損失而引起的功率損失（為液壓油壓力，為損失的流量）。 </p><p>　　(4)各操縱閥處于中位（挖掘機不工作）時，如果不降低發(fā)動機轉速，則液壓功率的損失為：

111、</p><p><b>　　(5.2)</b></p><p>　　式中，——液壓系統(tǒng)的背壓；</p><p>　　——液壓泵的最大流量。</p><p>　　(5)溢流損失，由溢流產生的液壓油功率損失為：</p><p><b>　　(5.3)</b></p>

112、<p>　　式中，——溢流閥開啟壓力（約等于系統(tǒng)最高壓力）；</p><p><b>　　——溢流量。 </b></p><p>　　由溢流引起的發(fā)動機一液壓泵系統(tǒng)的總功率損失為：</p><p><b>　　(5.4)</b></p><p>　　這種工況下的、都比較高。 <

113、/p><p>　　(6)液壓油的壓力損失，主要由兩部分組成：第一部分是當液壓油通過管道和接頭等的沿程損失，這種損失是不可避兔的；另一部分是當挖掘機進行精細作業(yè)時，液壓油經(jīng)過控制閥節(jié)流時產生的損失。[7]</p><p>　　5.2液壓油油溫過高的原因及預防措施</p><p>　　油溫過高的原因和當油溫過高采取的措施如下：</p><p><

114、;b>　　(1)油品選擇不當</b></p><p>　　油的品牌、質量和黏度等級不符合要求，或不同牌號的液壓油混用，造成液壓油黏度指數(shù)過低或過高。若油液黏度過高，則功率損失增加，油溫上升；如果黏度過低，則泄漏量增加，油溫升高。</p><p>　　預防措施：選用油液應按廠家推薦的牌號及機器所處的工作環(huán)境、氣溫因素等來確定。對一些有特殊要求的機器，應選用專用液壓油；當液壓