【導(dǎo)讀】通運輸，電力工程和礦山采掘等機械施工中。液壓挖掘機利用液壓。制；容易實現(xiàn)自動化，操作簡便省力等。項建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，具有重要意義。由于挖掘機的工作條件惡劣，要求實現(xiàn)的動作很復(fù)雜，機械液壓系統(tǒng)中最為復(fù)雜的。已經(jīng)成為推動挖掘機發(fā)展中的重要一環(huán)。

　　

【正文】 高、低壓油路之間并聯(lián)有緩沖閥，每一緩沖閥的高壓油口與另一緩沖閥的低壓油口相通。當(dāng)回轉(zhuǎn)機構(gòu)制動、停止或反轉(zhuǎn)時，高壓腔的油經(jīng)過緩沖閥直接進入低壓腔，減小了液壓沖擊。這種緩沖回路的補油量很少，背壓低，工作效率高。 圖 22（ C）是回轉(zhuǎn)馬達油路之間并聯(lián)有成對單向閥 5 和 7，回轉(zhuǎn)馬達制動或換向時高壓腔的油經(jīng)過單向閥 緩沖（限壓）閥 2 流回油箱，低壓腔從油箱經(jīng)單向閥 6 獲得補油。 挖掘機液壓系統(tǒng)課程設(shè)計 20 1 換向閥 緩沖閥 單向閥 圖 22 緩沖回路 上述各回轉(zhuǎn)回路中的緩沖（限壓）閥實際上起了制動作用，換向閥 1 中位時回轉(zhuǎn)馬達兩腔油路截斷，只要油路壓力低于限壓閥的調(diào)定壓力，回轉(zhuǎn)馬達即被制動，其最大制動力矩由限壓閥決定。 當(dāng)回轉(zhuǎn)操縱閥回中位 產(chǎn)生液壓制動作用時，挖掘機上部回轉(zhuǎn)體的慣性動能將轉(zhuǎn)換成液壓位能，接著位能又轉(zhuǎn)換為動能，使上部回轉(zhuǎn)體產(chǎn)生反彈運動來回振動，使回轉(zhuǎn)齒圈和油馬達小齒輪之間產(chǎn)生沖擊、振動和噪聲，同時鏟斗來回晃動，致使鏟斗中的土灑落，因此挖掘機的回轉(zhuǎn)油路中一般裝設(shè)防反彈閥。 3 節(jié)流回路 節(jié)流調(diào)速是利用節(jié)流閥的可變通流截面改變流量而實現(xiàn)調(diào)速的目的，通常用于定量系統(tǒng)中改變執(zhí)行元件的流量。這種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡單，能夠獲得穩(wěn)定的低速，缺點是功率損失大，效率低，溫升大，系統(tǒng)易發(fā)熱，作業(yè)速度受負載變化的影響較大。根據(jù)節(jié)流閥的安裝位置，節(jié)流 調(diào)速有進油節(jié)流調(diào)速和回油節(jié)流調(diào)速兩種。 挖掘機液壓系統(tǒng)課程設(shè)計 21 1 齒輪泵 2 溢流閥 3 節(jié)流閥 4 換向閥 5 油缸 圖 23 節(jié)流回路 圖 23 (A)為進油節(jié)流調(diào)速，節(jié)流閥 3 安裝在高壓油路上，液壓泵 1 與節(jié)流閥串聯(lián)，節(jié)流閥之前裝有溢流閥 2，壓力油經(jīng)節(jié)流閥和換向閥 4 進入液壓缸 5 的大腔使活塞右移。負載增大時液壓缸大腔壓力增大，節(jié)流閥前后的壓力差減小，因此通 過節(jié)流閥的流量減少，活塞移動速度降低，一部分油液通過液流閥流回油箱。反之，隨著負載減小，通過節(jié)流閥進入液壓缸的流量增大，加快了活塞移動速度，液流量相應(yīng)地減少。這種節(jié)流方式由于節(jié)流后進入執(zhí)行元件的油溫較高，增大滲漏的可能性，加以回油無阻尼，速度平穩(wěn)性較差，發(fā)熱量大，效率較低。 圖 23 (B)為回油節(jié)流調(diào)速，節(jié)流閥安裝在低壓回路上，限制回油流量?；赜凸?jié)流后的油液雖然發(fā)熱，但進入油箱，不會影響執(zhí)行元件的密封效果，而且回油有阻尼，速度比較穩(wěn)定。 液壓挖掘機的工作裝置為了作業(yè)安全，常在液壓缸的回油回路 上安裝單向節(jié)流閥，形成節(jié)流限速回路。如圖 23（ C）所示，為了防止動臂因自重降落速度太快而發(fā)生危險，其液壓缸大腔的油路上安裝由單向閥和節(jié)流閥組成的單向節(jié)流閥。此外，斗桿挖掘機液壓系統(tǒng)課程設(shè)計 22 液壓缸、鏟斗液壓缸在相應(yīng)油路上也裝有單向節(jié)流閥。 4 行走限速回路 履帶式液壓挖掘機下坡行駛時因自重加速，可能導(dǎo)致超速溜坡事故，且行走馬達易發(fā)生吸空現(xiàn)象甚至損壞。因此應(yīng)對行走馬達限速和補油，使行走馬達轉(zhuǎn)速控制在允許范圍內(nèi)。 1換向閥 10行走馬達 圖 24 行走限速回路 行走限速回路是利用限速閥控制通道大小，以限制行走馬達速度。比較簡單的限速方法是使回油通過限速節(jié)流閥，挖掘機一旦行走超速，進油供應(yīng)不及，壓力降低，控制油壓力也隨之降低，限速節(jié)流閥的通道減小，回油節(jié)流，從而防止了挖掘機超速溜坡事故的發(fā)生。 履帶式液壓挖掘機行走馬達常用的限速補油回路如圖 24 所示，它由壓力閥 3，單向閥 7 和安全閥 9 等組成。正常工作時換向閥 1 處于右位，壓力油經(jīng)單向閥 4 進入行走馬達 10，同時沿 控制油路推動壓力閥 2，使其處于接通位置，行走馬達的回油經(jīng)壓力閥 2 流回油箱。當(dāng)行走馬達超速運轉(zhuǎn)時，挖掘機液壓系統(tǒng)課程設(shè)計 23 進油供應(yīng)不足，控制油路壓力降低，壓力閥 2 在彈簧的彈力作用下右移，回油通道關(guān)小或關(guān)閉，行走馬達減速或制動，這樣便保證了挖掘機下坡運行時的安全。 這種限速補油回路的回油管路上裝有 5～ 10bar 的背壓閥，行走馬達超速運轉(zhuǎn)時若主油路壓力低于此值，回油路上的油液推開單向閥 5 或 7 對行走馬達進油腔補油，以消除吸空現(xiàn)象。當(dāng)高壓油路中壓力超過安全閥 8 或 9 的調(diào)定壓力時，壓力油經(jīng)安全閥返回油箱。 1行走 2動臂 .鏟斗 3前泵 4行走 5后泵 6回轉(zhuǎn) .斗桿 7先導(dǎo)油壓 此外為了實現(xiàn)工作裝置、行走同時動作時的直線行駛，一般采用直行閥，圖 25 為直行閥工作原理圖。在行駛過程中，當(dāng)任一作業(yè)裝置動作時，作業(yè)裝置先導(dǎo)操縱油壓就會作用在直行閥上，克服彈簧力，使直行閥處于上位。圖中前泵并聯(lián)供左右行走，后泵并聯(lián)供回轉(zhuǎn)、斗桿、鏟斗和動臂動作，后泵還可通過單向閥和節(jié)流孔與前泵合流供給行走。 5 合流回路 為了提高挖掘機生產(chǎn)效率、縮短作業(yè)循環(huán)時間，要求動臂提升、斗桿收放和鏟斗轉(zhuǎn)動有 較快的作業(yè)速度，要求能雙（多）泵合流供油，一般中小型挖掘機動臂液壓缸和斗桿液壓缸均能合流，大型挖掘機的鏟斗液壓缸也要求合流。目前采用的合流方式有閥外合流、閥內(nèi)合流及采用合流閥供油幾種合流方式。 閥外合流的液壓執(zhí)行元件由兩個閥桿供油，操縱油路聯(lián)動打開兩閥桿，壓力油通過閥外管道連接合流供給液壓作用元件，閥外合流操縱閥數(shù)量多，閥外管道和接頭的挖掘機液壓系統(tǒng)課程設(shè)計 24 數(shù)量也多，使用上不方便。閥內(nèi)合流的油道在內(nèi)部溝通，外面管路連接簡單，但內(nèi)部通道較復(fù)雜，閥桿直徑的設(shè)計要綜合平衡考慮各種分合流供油情況下通過的流量。合流閥合流是通過操縱 合流閥實現(xiàn)油泵的合流，合流閥的結(jié)構(gòu)簡單，操縱也很方便。 6 閉鎖回路 圖 26 閉鎖回路 圖 27 再生回路 動臂操縱閥在中位時油缸口閉鎖，由于滑閥的密封性不好會產(chǎn)生泄露，動臂在重力作用下會產(chǎn)生下沉，特別是挖掘機在進行起重作業(yè)時要求停留在一定的位置上保持不下降，因此設(shè)置了動臂支持閥組。如圖 26 所示，二位二通閥在彈簧力的作用下處于關(guān)閉位置，此時動臂油缸下腔壓力油通過閥芯內(nèi)鉆孔通向插裝閥上端，將插裝閥壓緊在閥座上，阻止油缸下腔的油從 B 至 A，起閉 鎖支撐作用。當(dāng)操縱動臂下降時，在先導(dǎo)操縱油壓 P 作用下二位二通閥處于相通位置，動臂油缸下腔壓力油通過閥芯鉆孔油道經(jīng)二位二通閥回油，由于閥芯內(nèi)鉆孔油道節(jié)流孔的節(jié)流作用，使插裝閥上下腔產(chǎn)生壓差，在壓差作用下克服彈簧力，將插裝閥打開，壓力油從 B 至 A。 7 再生回路 動臂下降時，由于重力作用會使降落速度太快而發(fā)生危險，動臂缸上腔可能產(chǎn)生吸空，有的挖掘機在動臂油缸下腔回路上裝有單向閥和節(jié)流閥組成的單向節(jié)流閥，使挖掘機液壓系統(tǒng)課程設(shè)計 25 動臂下降速度受節(jié)流限制，但這將引起動臂下降慢，影響作業(yè)效率。目前挖掘機采用再生回路，如圖 27 所示，動臂下降時，油泵的油經(jīng)單向閥通過動臂操縱閥進入動臂油缸上腔，從動臂油缸下腔排除的油需經(jīng)節(jié)流孔回油箱，提高了回油壓力，使得液壓油能通過補油單向閥供給動臂缸上腔。這樣當(dāng)發(fā)動機在低轉(zhuǎn)速和泵的流量較低時，能防止動臂因重力作用下迅速下降而使動臂缸上腔產(chǎn)生吸空。 設(shè)計 總結(jié) 挖掘機液壓系統(tǒng)的課程設(shè)計是以機電一體化液壓 挖掘機 動臂機構(gòu)的 液壓系統(tǒng) 設(shè)計為例子完成 。在各種機械設(shè)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(shè)計要同主機的結(jié)構(gòu)相適宜。著手設(shè)計時，必須從實際 情況出發(fā)，有機的結(jié)合各種傳動形式，充分發(fā)揮液壓傳動的優(yōu)點，力求設(shè)計出結(jié)構(gòu)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(shè)計，利用油泵產(chǎn)生油壓，再經(jīng)過電磁閥控制液壓缸來達到控制油缸伸縮的效果。其中結(jié)合了需方需要的技術(shù)要求，根據(jù)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。 通過這一設(shè)計實踐，我感到自己在這方面仍存在許多不足之處。 也感謝朱齊平老師給的資料以及同學(xué)的幫助。 參考文獻 1. 《機械設(shè)計》 2. 《機械設(shè)計手冊》 3. 《液壓傳動與氣壓傳動》 4. 皮鈞 ,姚斌 .液壓挖掘機軌跡 智能控制的研究 [J].集美大學(xué)學(xué)報 (