【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 圖34卸荷回路 Unloading loop因此，我選擇穿越換向閥卸荷。 緩沖回路當(dāng)挖掘機(jī)的上轉(zhuǎn)臺(tái)在滿斗情況下回轉(zhuǎn)或者在啟動(dòng)、突然間換向和制動(dòng)時(shí)會(huì)對(duì)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生很大的液壓沖擊，從而產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，損壞液壓元件。挖掘機(jī)的緩沖回路就是為了解決這個(gè)液壓沖擊問題而設(shè)置在回轉(zhuǎn)回路中的，原理是挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)中回轉(zhuǎn)馬達(dá)中的高壓油壓力過大時(shí)和低壓油路連通，而且還能對(duì)馬達(dá)進(jìn)行補(bǔ)油。如下圖所示為幾種比較常見的緩沖回路。1—高壓油路；2—低壓油路；4—緩沖閥；9—單向閥；7—換向閥圖35緩沖回路 The buffer circuit 如圖（a）中所示，緩沖閥3和4安裝在回轉(zhuǎn)馬達(dá)的兩個(gè)油路1和2上，正常工作狀態(tài)下緩沖閥處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)出現(xiàn)馬達(dá)停轉(zhuǎn)這種情況時(shí)，在高壓油路1上的壓力油油壓會(huì)升高，壓力油則會(huì)打開緩沖閥3流回油箱，實(shí)現(xiàn)卸載和消除液壓沖擊；若馬達(dá)反轉(zhuǎn)時(shí)，不僅緩沖閥3會(huì)卸載和消除液壓沖擊，同時(shí)單向閥6打開從油箱吸油對(duì)馬達(dá)進(jìn)行補(bǔ)油，而且補(bǔ)油量很大。通常緩沖閥的調(diào)定壓力要低于系統(tǒng)工作的最高壓力。如圖（b）中所示，兩個(gè)緩沖閥是并聯(lián)在高低壓油路1和2之間的，當(dāng)回轉(zhuǎn)馬達(dá)停止轉(zhuǎn)動(dòng)或者反轉(zhuǎn)時(shí)，高壓油路的高壓油就會(huì)經(jīng)過緩沖閥留到低壓油路，實(shí)現(xiàn)卸荷和消除液壓沖擊，同時(shí)在發(fā)轉(zhuǎn)時(shí)還能通過單向閥進(jìn)行補(bǔ)油，但補(bǔ)油量較少。如圖（c）中所示，由四個(gè)單向閥6和9成對(duì)的并聯(lián)在回路里，只有一個(gè)緩沖閥3，當(dāng)馬達(dá)停轉(zhuǎn)時(shí)，高壓油先經(jīng)單向閥5留到緩沖閥3把3打開實(shí)現(xiàn)卸荷和消除液壓沖擊，若馬達(dá)反轉(zhuǎn)時(shí)還可經(jīng)過單向閥9補(bǔ)油。因此，我選擇（b）并聯(lián)緩沖閥式緩沖回路。 節(jié)流限速回路節(jié)流限速回路是在液壓挖掘機(jī)的回油路上安裝單向節(jié)流閥，從而來保證挖掘機(jī)工作裝置安全作業(yè)的，如圖所示。動(dòng)臂缸、斗桿缸和鏟斗缸三個(gè)液壓缸的回油路上都有單向節(jié)流閥，可以防止動(dòng)臂等因自重而下降速度過快而導(dǎo)致危險(xiǎn)的發(fā)生。圖36節(jié)流限速回路 Throttling speed loop 行走限速回路為了防止履帶式液壓挖掘機(jī)下坡時(shí)因自重而加速行走導(dǎo)致溜車和行走馬達(dá)吸空，常在液壓系統(tǒng)中加入行走限速回路，對(duì)行走馬達(dá)進(jìn)行限速和補(bǔ)油，如圖所示1—換向閥；3—壓力閥；7—單向閥；9—安全閥；10—行走馬達(dá)圖37行走限速回路 Walking speed loop當(dāng)換向閥處于左位1時(shí)，行走馬達(dá)10順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。若履帶式挖掘機(jī)下坡時(shí)，挖掘機(jī)超速行走馬達(dá)超速旋轉(zhuǎn)，則馬達(dá)左邊油路油壓將下降，從而使壓力閥3的截面開口變小，經(jīng)過壓力閥3的油液流量將減少，從而實(shí)現(xiàn)回油節(jié)流，達(dá)到限制挖掘機(jī)速度的目的；挖掘機(jī)行走馬達(dá)吸空時(shí)，進(jìn)油側(cè)油路上的壓力油不夠，單向閥7將打開，從油箱里吸油進(jìn)行補(bǔ)油。若行走馬達(dá)發(fā)生故障停轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)油側(cè)的油液壓力過高，安全閥9將打開，高壓油經(jīng)過安全閥9流回油箱，實(shí)現(xiàn)卸荷。當(dāng)換向閥處于2位時(shí)，同理。4 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計(jì)算 工作裝置構(gòu)成與分析在設(shè)計(jì)液壓缸的時(shí)候，要對(duì)其進(jìn)行全面地研究分析，而且需要收集必要的資料并且加以整理當(dāng)作設(shè)計(jì)的依據(jù)。（1）了解并且掌握液壓缸對(duì)于機(jī)器上的工作要求和用途。做液壓缸設(shè)計(jì)的主要目的是為了滿足挖掘機(jī)的基本功能。像在液壓翻斗自卸汽車中，它的液壓缸的用途是將翻斗（車廂）舉升成為傾斜的狀態(tài)，使得所承載的物料能夠自動(dòng)卸載掉，要求回程的時(shí)候也能夠在翻斗重力條件下完成。像這種液壓缸就可以設(shè)計(jì)成單（活塞）桿單作用液壓缸，而且也可以設(shè)計(jì)成柱塞缸。（2）要知道液壓缸的工作環(huán)境和工作條件。以為要是液壓缸環(huán)境和工作的一些條件不一樣，液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)設(shè)計(jì)也會(huì)隨著發(fā)生變化。像那種在采礦用的液壓缸，在工作條件惡劣的條件下，如粉塵很大，負(fù)載的變化大，就要求我們?cè)O(shè)計(jì)的液壓缸能絕對(duì)安全可靠，更重要的是不許有泄漏。再根據(jù)這樣的工作條件，在設(shè)計(jì)時(shí)就要想到到防塵措施；1斗桿油缸；2動(dòng)臂；3油管；4動(dòng)臂油缸；5鏟斗；6斗齒；7側(cè)板；8連桿；9曲柄；10鏟斗油缸；11斗桿圖41工作裝置組成圖 The work device of figure圖41為小型挖掘機(jī)工作裝置的組成圖和傳動(dòng)示意圖，其中反鏟工作裝置主要由曲柄連桿鏟斗斗桿1動(dòng)臂2和相應(yīng)的直線液壓缸4等所組成。轉(zhuǎn)臺(tái)上連接著動(dòng)臂的下鉸鏈和動(dòng)臂油缸的一端，整個(gè)動(dòng)臂裝置會(huì)隨著動(dòng)臂油缸的伸縮繞著動(dòng)臂下鉸鏈不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂的動(dòng)作。斗桿缸的兩端分別連接在動(dòng)臂和斗桿上，通過斗桿缸的伸縮使得斗桿繞著動(dòng)臂上的鉸鏈進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。鏟斗和斗桿是鉸鏈連接的，鏟斗缸的伸縮通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)使鏟斗繞著鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使鏟斗能夠?qū)崿F(xiàn)挖掘和卸土等動(dòng)作。在進(jìn)行挖掘作業(yè)時(shí)，啟動(dòng)回轉(zhuǎn)馬達(dá)和行走馬達(dá)，通過轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)和履帶的行走使工作裝置達(dá)到需要挖掘的位置，同時(shí)對(duì)操作桿進(jìn)行操作使動(dòng)臂油缸的有桿腔進(jìn)油使動(dòng)臂油缸收縮，在動(dòng)臂下降到鏟斗接觸挖掘面時(shí)，就能開始操作斗桿缸和鏟斗缸，斗桿缸和鏟斗缸由無桿腔進(jìn)油，使油缸伸長(zhǎng)，鏟斗就能進(jìn)行挖掘和裝置動(dòng)作了。鏟斗裝滿后，先停止斗桿缸和鏟斗缸的動(dòng)作，再操作動(dòng)臂油缸使油缸無桿腔進(jìn)油，動(dòng)臂缸伸長(zhǎng)，整個(gè)工作裝置向上移動(dòng)，接著啟動(dòng)行走馬達(dá)和回轉(zhuǎn)馬達(dá)，工作裝置移動(dòng)到卸載的位置，然后操作鏟斗油缸和斗桿油缸使有桿腔進(jìn)油，油缸收縮，鏟斗翻轉(zhuǎn)進(jìn)行卸載。之后挖掘機(jī)再回轉(zhuǎn)到挖掘位置進(jìn)行循環(huán)挖掘作業(yè)。而在實(shí)際挖掘作業(yè)中，由于挖掘工況、土質(zhì)情況和液壓系統(tǒng)等這些因素的不同，反鏟挖掘機(jī)在進(jìn)行工作時(shí)三個(gè)油缸的循環(huán)動(dòng)作是多樣和隨機(jī)的，要根據(jù)實(shí)際情況和經(jīng)驗(yàn)來靈活運(yùn)用。上述過程一般只是一種理想化的工作過程。小型單斗液壓挖掘機(jī)的工作裝置可以看做是由動(dòng)臂、斗桿、鏟斗、動(dòng)臂油缸、斗桿油缸、鏟斗油缸以及曲柄連桿機(jī)構(gòu)所組成的具有三個(gè)自由度的六桿機(jī)構(gòu)工作裝置的結(jié)構(gòu)圖42，可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化的工作裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化圖如圖42所示。1動(dòng)臂油缸；2動(dòng)臂；3斗桿油缸；4斗桿；5鏟斗油缸；6曲柄；7連桿；8鏟斗圖42工作裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 Working device structure diagram小型液壓挖掘機(jī)經(jīng)下面的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化以后就是一組平面連桿機(jī)構(gòu)，其自由度為3，也即挖掘機(jī)工作裝置的工作位置是由動(dòng)臂油缸的長(zhǎng)度L斗桿油缸的長(zhǎng)度L2和鏟斗油缸的長(zhǎng)度L3決定的，當(dāng)LLL3這三個(gè)數(shù)值為某一確定的值時(shí)，挖掘機(jī)工作裝置的幾何位置也就確定了。 液壓缸參數(shù)化設(shè)計(jì)表41 XE40參數(shù) parameter of XE40項(xiàng)目名稱單位數(shù)值型號(hào)操作重量kg4050鏟斗容量發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)/4TNV88直噴/√沖程/√水冷/√渦輪增壓/缸數(shù)/4發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率Kw/rpm最大扭矩/轉(zhuǎn)速Nm142/1320排量L主要性能行走速度km/h回轉(zhuǎn)速度r/min爬坡能力176。30176。接地比壓kPa鏟斗挖掘力kN斗桿挖掘力kN最大牽引力kN主泵額定流量L/min1110+11主安全閥壓力MPa21行走系統(tǒng)壓力MPa21回轉(zhuǎn)系統(tǒng)壓力MPa21先導(dǎo)系統(tǒng)壓力MPa油類容量燃油箱容積L65液壓油箱容積L70發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油容量L外形尺寸A總長(zhǎng)mm5455B總寬mm1650C總高mm2440D轉(zhuǎn)臺(tái)寬度mm1500E底盤總寬mm1635F履帶寬度mm300G輪距mm1721H軌距mm1335I配重離地間隙mm578J最低離地間隙mm350推土鏟（寬/高）mm1650300工作范圍A最大挖掘高度mm5317B最大卸載高度mm3700C最大挖掘深度mm3600D最大垂直挖掘深度mm2580E最大挖掘半徑mm5810F最小回轉(zhuǎn)半徑mm2385推土鏟最大提升高度mm255推土鏟最大掘地深度mm375標(biāo)配動(dòng)臂長(zhǎng)度mm2795斗桿長(zhǎng)度mm1600斗容m179。 液壓缸速度計(jì)算及流量選擇液壓缸速度的選擇要適當(dāng)。如果速度過高的話就會(huì)讓里面的密封件的過熱從而發(fā)生磨損現(xiàn)象，這樣的話就可能讓活塞桿、導(dǎo)向套還有缸筒發(fā)生磨損。要是速度太低了，就容易發(fā)生爬行等不穩(wěn)定的現(xiàn)象。如果采用橡膠的密封件進(jìn)行密封時(shí)，液壓缸的最高速度最好不要超過（2430）m/min 即（）m/s，同時(shí)也不要低于6m/min()。根據(jù)同類挖掘機(jī)液壓缸的速度來取值是一個(gè)比較穩(wěn)妥的方法?，F(xiàn)取液壓缸速度V=1 液壓缸參數(shù)的確定要做以下工作：1） 要初步選擇液壓缸的工作壓力MPa2） 根據(jù)公式計(jì)算出液壓缸的內(nèi)徑D和活塞桿的外徑d3） 對(duì)活塞桿的穩(wěn)定性和強(qiáng)度進(jìn)行校核4） 對(duì)液壓缸的油口直徑進(jìn)行計(jì)算5） 液壓缸的工作行程選擇6） 液壓缸的安裝距選擇7） 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的選擇8） 缸體總長(zhǎng)度的確定9） 液壓缸強(qiáng)度的計(jì)算10）液壓缸穩(wěn)定性的校核 液壓缸工作壓力的確定在液壓缸的工作中，它的壓力大小主要是看液壓設(shè)備的類型來選擇的，要是它們的用途不同，因?yàn)楣ぷ鳁l件的不同，采用的壓力范圍也是不同的。在設(shè)計(jì)時(shí)，可以用類比法進(jìn)行確定，初步選擇液壓缸工作壓力為=16MPa。（確保液壓缸的輸出力。包括推拉力，行程和往返運(yùn)動(dòng)速度都必須滿足要求。液壓缸的額定的工作壓力要根據(jù)我們選的液壓泵的額定壓力的70%來計(jì)算。一般挖掘機(jī)液壓泵的額定工作壓力為3435MPa，峰值能達(dá)到40MPa。） 液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定 （41） （42） 式中 －液壓缸的工作壓力 －液壓缸回油腔的背壓力，根據(jù)表42進(jìn)行估計(jì)=1MPa； －活塞桿直徑與液壓缸內(nèi)徑的比，根據(jù)表43進(jìn)行選取=； －工作循環(huán)中的最大外負(fù)載力表42 執(zhí)行元件背壓的估計(jì)值 of actuators back pressure系 統(tǒng) 類 型背 壓 (MPa)中、低壓系統(tǒng)0～8MPa簡(jiǎn)單和輕載的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)～回油路上帶有調(diào)速閥的調(diào)速系統(tǒng)～回油路上帶背壓閥～帶補(bǔ)油液壓泵的閉式回路中～中高壓系統(tǒng)〉8～16MPa帶補(bǔ)油液壓泵的閉式回路中比中低壓系統(tǒng)高50%～100%高壓系統(tǒng)〉16～32MPa如鍛壓機(jī)械等初算時(shí)背壓可忽略不計(jì)表43 d/D的值 numerical of the d/D根據(jù)機(jī)床類型選取 d/D根據(jù)液壓缸工作壓力選取 d/D機(jī)床類別d/D工作壓力p/MPad/D珩磨床、磨床及研磨床～≤2～拉、插、刨床＞2～5～鏜、鉆、銑、車床＞5～7～——＞7在液壓缸密封處受到的摩擦力，可以根據(jù)那些常用的液壓缸的機(jī)械效率進(jìn)行估值計(jì)算。 （43）式中－為液壓缸的機(jī)械效率，一般情況下 =,將代入式中，鏟斗液壓缸：已知F= =P=16MPa 可求得D為= 47mm活塞桿直徑可以按照來進(jìn)行計(jì)算，D和d值要按照表44與45圓整到相近的標(biāo)準(zhǔn)直徑，方便后面密封元件的選擇。表44 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列（GB234880）（mm） hydraulic cylinder diameter size（GB234880）（mm）810121620253240506380（90）100（110）125（140）160（180）200（220）250320400500630注:不帶括號(hào)請(qǐng)優(yōu)先選擇表45 活塞桿直徑系列（GB234880）（mm） The piston rod diameter series（GB234880） （mm）456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400= F= N = =16MPa =1MPaD取50mm d==35mm d取36mm 液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算以及校核和活塞桿的校核液壓油缸的選擇方法
確定系統(tǒng)參數(shù)：①需要移動(dòng)的重量和所需要的力； ②公稱工作壓力和范圍； ③需要行進(jìn)此距離的時(shí)間； ④油液介質(zhì)安裝方式：為具體的應(yīng)用場(chǎng)合選擇適當(dāng)?shù)姆绞礁變?nèi)徑和工作壓力：確定缸內(nèi)徑和提供必要的力所需要的系統(tǒng)壓力活塞桿：確定承受縱彎力所需要的最小活塞桿直徑，選擇適當(dāng)?shù)幕钊麠U端和活塞桿端螺紋活塞：密封件類型是否適應(yīng)應(yīng)用場(chǎng)合緩沖：酌情選擇緩沖要求油口：竄則合適的油口 ①是否有能力實(shí)現(xiàn)所需速度 ②標(biāo)準(zhǔn)位置是否可以接受活塞桿密封件：選擇密封件以適應(yīng)所選的油液介質(zhì)附件：是否需要活塞桿端附件專用特征：安裝、材料、環(huán)境和油液液壓缸的缸筒壁厚度和活塞桿直徑 d，要是系統(tǒng)的壓力高，就要進(jìn)行校核。液壓缸的壁厚可以由液壓缸的強(qiáng)