【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 60。 5)采用液壓或電液伺服操縱裝置，以便挖掘機(jī)設(shè)置自動(dòng)控制系統(tǒng)，進(jìn)而提高挖掘機(jī)技術(shù)性能和減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度。⑵設(shè)計(jì)內(nèi)容的意義： 挖掘機(jī)是一種多功能機(jī)械，目前被廣泛應(yīng)用于水利工程，交通運(yùn)輸，電力工程和礦山采掘等機(jī)械施工中，它在減輕繁重的體力勞動(dòng)，保證工程質(zhì)量。加快建設(shè)速度以及提高勞動(dòng)生產(chǎn)率方面起著十分重要的作用。液壓系統(tǒng)是挖掘機(jī)的核心部分，對(duì)挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算能有效的提高挖掘機(jī)性能。本次設(shè)計(jì)是以研究探討為主，了解液壓挖掘機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和原理，在此基礎(chǔ)上對(duì)液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)的一些部件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，根據(jù)所得結(jié)果對(duì)液壓組件（液壓泵、液壓馬達(dá)、液壓缸等）進(jìn)行合理配置，使之能提高挖掘機(jī)的使用率、生產(chǎn)率適用范圍和使用壽命等。 設(shè)計(jì)內(nèi)容的安排本次設(shè)計(jì)共分6章。第一章介紹液壓挖掘機(jī)的發(fā)展歷程和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；第二章對(duì)液壓挖掘機(jī)的液壓組件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，液壓泵、液壓馬達(dá)、液壓缸等；第三章根據(jù)第二章所得結(jié)果對(duì)液壓挖掘機(jī)的液壓組件進(jìn)行合理選擇應(yīng)用；第四章對(duì)整個(gè)液壓挖掘機(jī)的液動(dòng)系統(tǒng)回路進(jìn)行設(shè)計(jì)，并繪制液壓回路圖。第五章對(duì)液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算，計(jì)算壓力損失；第六章為結(jié)論和展望。２　　挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的計(jì)算　液壓挖掘機(jī)的基本系統(tǒng)本次設(shè)計(jì)的液壓挖掘機(jī)的基本參數(shù)定為：；液壓泵的系統(tǒng)工作壓力28MPa，最大排量2140mL/L；回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)最大排量140mL/r；行走液壓馬達(dá)最大排量2140mL/L。為了合理的選擇液壓組件，對(duì)這些液壓組件進(jìn)行分析計(jì)算，得到理論的數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)選擇液壓組件。 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的簡(jiǎn)介液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)都是由一些基本回路和輔助回路組成，它們包括限壓回路、卸荷回路、緩沖回路、節(jié)流調(diào)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(dǎo)閥操縱回路等，由它們構(gòu)成具有各種功能的液壓系統(tǒng)。　　一．液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的基本類型液壓挖掘機(jī)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(fù)合系統(tǒng)等三種類型。1．定量系統(tǒng)　　在液壓挖掘機(jī)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(diào)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。2．變量系統(tǒng)在液壓挖掘機(jī)采用的變量系統(tǒng)中，是通過容積變量來實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速的，其調(diào)速方式有三種：變數(shù)泵－定量馬達(dá)調(diào)速、定量泵－變量馬達(dá)調(diào)速和變量泵－變量馬達(dá)調(diào)速。單斗液壓挖掘機(jī)的變量系統(tǒng)多采用變量泵－定量馬達(dá)的組合方式實(shí)現(xiàn)無極變量，且都是雙泵雙回路。根據(jù)兩個(gè)回路的變量有無關(guān)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(gè)油泵各有一個(gè)功率調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，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關(guān)，即兩個(gè)回路的油泵各自獨(dú)立地進(jìn)行恒功率調(diào)節(jié)變量，兩個(gè)油泵各自擁有一半發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率；全功率變量系統(tǒng)中的兩個(gè)油泵由一個(gè)總功率調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)，使兩個(gè)油泵的擺角始終相同。同步變數(shù)、流量相等。決定流量變化的是系統(tǒng)的總壓力，兩個(gè)油泵的功率在變量范圍內(nèi)是不相同的。其調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)有機(jī)械聯(lián)動(dòng)式和液壓聯(lián)動(dòng)式兩種形式。　 YW160型單斗液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)YW160型履帶式單斗液壓挖掘機(jī)的工作裝置、行走機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)裝置等均采用液壓驅(qū)動(dòng)，其液壓系統(tǒng)如圖1所示。該挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)采用雙泵雙向回路定量系統(tǒng)，由兩個(gè)獨(dú)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(dòng)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(dòng)右行走馬達(dá)7。該組執(zhí)行組件不工作時(shí)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(dòng)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(dòng)動(dòng)臂油缸、斗桿油缸，并經(jīng)中央回轉(zhuǎn)接頭驅(qū)動(dòng)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(jī)下坡行走出現(xiàn)超速情況時(shí)，油泵出口壓力降低，限速閥自動(dòng)對(duì)回油進(jìn)行節(jié)流，防止溜坡現(xiàn)象，保證挖掘機(jī)行駛安全。在左、右行走馬達(dá)內(nèi)部除設(shè)有補(bǔ)油閥外，還設(shè)有雙速電磁閥9，當(dāng)雙速電磁閥在圖標(biāo)位置時(shí)馬達(dá)內(nèi)部的兩排柱塞構(gòu)成串聯(lián)油路，此時(shí)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(jī)的驅(qū)動(dòng)力增大。為了防止動(dòng)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)行組件的分支油路中均設(shè)有超載閥，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)行組件的沖擊振動(dòng)向油泵的傳遞。YW160型單斗液壓挖掘機(jī)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(shí)沖洗磨損產(chǎn)物。同時(shí)回油溫度較高，可對(duì)液壓馬達(dá)進(jìn)行預(yù)熱，避免環(huán)境溫度較低時(shí)工作液體對(duì)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(shí)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(bǔ)油油路。該液壓系統(tǒng)中的回油經(jīng)背壓閥流回油箱，~，形成背壓油路，以便在液壓馬達(dá)制動(dòng)或出現(xiàn)超速時(shí)，背壓油路中的油液經(jīng)補(bǔ)油閥向液壓馬達(dá)補(bǔ)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(qiáng)制風(fēng)冷式散熱器，將油溫控制在80℃以下。 －160型單斗履帶式挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)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(dá)；９－雙速閥；１０－回轉(zhuǎn)馬達(dá)；１１－動(dòng)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　液壓挖掘機(jī)工作裝置油缸作用力的確定對(duì)液壓挖掘機(jī)的油缸研究，先以動(dòng)臂油缸、鏟斗油缸、斗桿油缸做為研究對(duì)象。 　動(dòng)臂油缸作用力分析動(dòng)臂油缸作用力，即最大提升力，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，其計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖所示。此時(shí)動(dòng)臂油缸作用力為：＝（） 式中——鏟斗及其裝載土壤重力 ——斗桿所受重力 ——?jiǎng)颖鬯苤亓? ——鏟斗質(zhì)心到動(dòng)臂下鉸點(diǎn)A的水平距離 ——斗桿質(zhì)心到動(dòng)臂下鉸點(diǎn)A的水平距離 ——?jiǎng)颖圪|(zhì)心到動(dòng)臂下鉸點(diǎn)A的水平距離同樣根據(jù)受力平衡可求出斗桿油缸閉鎖力和鏟斗油缸閉鎖力。因?yàn)閯?dòng)臂油缸只承受大臂、斗桿、鏟斗及各液壓缸的自重，而不進(jìn)行挖掘動(dòng)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(jì)算出動(dòng)臂油缸所需過載壓力太大，只要采取增加動(dòng)臂油缸徑和活塞桿徑的措施即可解決。 　鏟斗油缸工作受力分析反鏟裝置載作業(yè)過程中，當(dāng)以轉(zhuǎn)斗挖掘?yàn)橹鲿r(shí)，其最大挖掘力為鏟斗油缸設(shè)計(jì)的依據(jù)。反鏟最重要的工作位置―――最大挖掘深度時(shí)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(shí)計(jì)算位置為動(dòng)臂下放到最低位置，鏟斗油缸作用力與斗桿鉸點(diǎn)由最大力臂。由圖計(jì)算鏟斗油缸作用力為： 式中——鏟斗油缸作用力對(duì)搖臂與斗桿鉸點(diǎn)的力臂（此位置為要比長(zhǎng)度）對(duì)鏟斗與斗桿鉸點(diǎn)C的力臂這時(shí)斗桿及動(dòng)臂油缸處于封閉狀態(tài)，斗桿油缸封閉力應(yīng)滿足： 式中——斗桿油缸閉鎖力對(duì)斗桿與動(dòng)臂鉸點(diǎn)B的力臂對(duì)斗桿與動(dòng)臂鉸點(diǎn)B的力臂對(duì)斗桿與動(dòng)臂鉸點(diǎn)B的力臂——挖掘阻力的法向分力，動(dòng)臂油缸閉鎖力應(yīng)滿足　　　　　　　　　　　　　　　　式中——?jiǎng)颖塾透组]鎖力對(duì)鉸點(diǎn)Ａ的力臂對(duì)動(dòng)臂下鉸點(diǎn)Ａ的力臂對(duì)鉸點(diǎn)Ａ的力臂此外，最大鏟斗挖掘力在其工作位置能否實(shí)現(xiàn)，還受到挖掘機(jī)穩(wěn)定性的限制，因?yàn)橛锌赡芡诰蛄ι形催_(dá)到最大值時(shí)，挖掘機(jī)已經(jīng)失去穩(wěn)定。因此，選取鏟斗油缸最大推力時(shí)應(yīng)以保證挖掘機(jī)的穩(wěn)定為前提條件。 　斗桿油缸作用力分析當(dāng)挖掘機(jī)以鏟斗挖掘時(shí)，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(jì)算位置為動(dòng)臂下方到最低位置，斗桿油缸作用力對(duì)斗桿與動(dòng)臂鉸點(diǎn)有最大力臂，即對(duì)斗桿產(chǎn)生最大作用力距，并使斗齒尖和鉸點(diǎn)Ｂ，Ｃ在一條直線上，如下圖所示。與前面推導(dǎo)斗桿油缸作用力一樣，此時(shí)斗桿油缸作用力為：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　而鏟斗油缸及動(dòng)臂油缸處于閉鎖狀態(tài)，所以鏟斗油缸