【導(dǎo)讀】摘要························································································Ⅰ。AbstractUT·················································································Ⅱ

　　

【正文】 中央回轉(zhuǎn)接頭驅(qū)動(dòng)右行走馬達(dá) 7。該組執(zhí)行元件不工作時(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*****畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 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(guò)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)雙速電磁閥在圖示位置時(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)行元件的分支油路中均設(shè)有過(guò)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)行元件的沖擊振動(dòng)向油泵的傳遞。 SWE50H 型單斗液壓挖掘機(jī)除了主油路外，還有如下低壓油路 ]9[ ： (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(lái)，通過(guò)五通接頭和濾油器流回油箱。該回路無(wú)背壓以減少外漏。液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)可通過(guò)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，并產(chǎn)生 ~ 的補(bǔ)油壓力，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(guò)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。 整機(jī)的液壓系統(tǒng)圖 （ 如圖 所示 ） 由擬定好的控制回路及液壓源組合而成 ，從中分離出動(dòng)臂機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)的簡(jiǎn)明工作原理圖（如圖 所示）。機(jī)電一體化挖掘機(jī)的控制系統(tǒng)是半自動(dòng)的，所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)是建立在 WY100 型挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)基*****畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 礎(chǔ)上，改進(jìn)工作裝置的自動(dòng)化控制，保證工作負(fù)載合理，防止在過(guò)量的情況下導(dǎo)致小挖掘機(jī)破壞。 各液壓元件盡量采用國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)件， 在圖中要按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的液壓元件職能符號(hào)的常態(tài)位置繪制。對(duì)于自行設(shè)計(jì)的非標(biāo)準(zhǔn)元件可用結(jié)構(gòu)原理圖繪制。系統(tǒng)圖中應(yīng)注明各液壓執(zhí)行元件的名稱和動(dòng)作，注明各液壓元件的序號(hào)以及各電磁鐵的代號(hào)，并附有電磁鐵、行程閥。 分析比較動(dòng)臂機(jī)構(gòu)系統(tǒng)圖與整機(jī)系統(tǒng)圖，可以總結(jié)出：動(dòng)臂機(jī)構(gòu)系統(tǒng)可以作為一個(gè)單獨(dú)的液壓系統(tǒng)，并可以進(jìn)行半自動(dòng)化控制，其液壓元件選擇的合理與否直接影響著機(jī)電一體化液壓系統(tǒng)的快速控制能力。 1 BM PC 2 PCT－ 812 3— D/A 接口 4－液壓閥驅(qū)動(dòng)放大 5— 油泵 6— 冷卻器 7－濾油器 8— 背壓閥 9— 節(jié)流 閥 10— 回轉(zhuǎn) 液壓 馬達(dá) 11— 行走馬達(dá) 12— 雙速電磁閥 缸 13— 補(bǔ)油單向閥 14－緩沖補(bǔ)油閥組 15 中央回轉(zhuǎn)接頭 16－限速閥 17－冷卻器 18－位移傳感器 19－溢流閥 20－梭閥 21－合流閥 22－電液比例方向閥 23－斗桿油缸 24－鏟斗油缸 25－單向節(jié)流閥 26－動(dòng)臂油缸 圖 *****畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 液壓原理圖 1－ TBM PC 2－ PCT－ 812 3－ D/A 接口 4－液壓閥驅(qū)動(dòng)放大器 5－油泵 6－冷卻器 7－濾油器 8－背壓閥 9－限速閥 10－溢流閥 11－梭閥 12－電液比例方向閥 13－冷卻閥 14－單向節(jié)流閥 15－位移傳感器 16－動(dòng)臂油缸 圖 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)原理圖 *****畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 5 選擇各執(zhí)行元件 ]10[ 液壓泵的選擇 由表 得， 主泵的壓力為 1 Mpa? ， 最大流量 為 1 45 .8 2 / m invqL?? ；齒輪泵 的壓力為 2 21pP Mpa? ， 最大流量為 2 37 / minvqL? 。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，可查閱得：此液壓泵可采用 NB3G20F 雙聯(lián)柱塞泵，主泵由 2 個(gè) 柱塞式串聯(lián) 變量柱塞泵 組成。 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 取泵的總效率 p? =，泵的總驅(qū)動(dòng)功率為： 1 1 2 2p v p vpP q P qw??? = () 考慮安全系數(shù) ,故取 25KW。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)表 得： 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)型號(hào) YANMAR 功率 轉(zhuǎn)速 2200r/min 液壓閥的選擇 選擇液壓閥主要根據(jù)閥的工作壓力和通過(guò)閥的流量。液壓閥的作用是控制液壓系統(tǒng)的油流方向、壓力和流量，從而控制整個(gè)液壓系統(tǒng)。系統(tǒng)的工作壓力，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順序，工作部件的運(yùn)動(dòng)速度、方向，以及變換頻率，輸出力和力矩等。 根據(jù)液壓閥額定壓力來(lái)選擇 選擇的液壓閥應(yīng)使系統(tǒng)壓力適當(dāng)?shù)陀诋a(chǎn)品標(biāo)明的額定值。對(duì)液壓閥流量的選擇，可以按照產(chǎn)品標(biāo)明的公稱流量為依據(jù)，根據(jù)產(chǎn)品有關(guān)流量曲線來(lái)確定。 液壓閥的安裝方式的選擇 *****畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 液壓閥與系統(tǒng)的管路或其他閥的進(jìn)出油口的連接方式，一般有三種，螺紋連接方式，板式連接方式，法蘭連接方式。安裝方式 的選擇要根據(jù)液壓閥的規(guī)格大小，以及系統(tǒng)的簡(jiǎn)繁及布置特點(diǎn)來(lái)確定。 液壓閥的控制方式的選擇 液壓閥的控制方式一般有四種，有手動(dòng)控制，機(jī)械控制，液壓控制，電氣控制。根據(jù)系統(tǒng)的操縱需要和電氣系統(tǒng)的配置能力進(jìn)行選擇。 液壓閥的結(jié)構(gòu)形式的選擇 ]11[ 液壓閥的結(jié)構(gòu)方式分為：管式結(jié)構(gòu)，板式結(jié)構(gòu)。一般按照系統(tǒng)的工作需要來(lái)確定液壓閥的結(jié)構(gòu)形式 。 選用主 操作閥采用川崎 KMX15R/B450，最大流量 ，能實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂提升合流、斗桿大小腔合流、斗桿再生回路、行走直線、動(dòng)臂提升優(yōu)先、回轉(zhuǎn)優(yōu)先、斗桿閉鎖等功能。原理圖如圖 所示 圖 主操作閥原理圖 其他液壓元件的選擇 *****畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 蓄能器的選擇 根據(jù)蓄能器在液壓系統(tǒng)中的功用，確定類型和主要參數(shù)。 在本液壓系統(tǒng)中，液壓缸在短時(shí)間內(nèi)快速運(yùn)動(dòng)，由蓄能器來(lái)補(bǔ)充供油，則計(jì)算公式為： vpiiV K A l q t?? ? ?? () 式中 A—各 液壓缸有效作用面積 L—各 液壓缸的行程 K—油液損失系數(shù)，一般取 K= vpq —各 液壓泵流量 之和 t—?jiǎng)幼鲿r(shí)間 ，設(shè)定 t= 代入數(shù)據(jù)， 由以上公式得321. 2 ( 50 .2 4 19 .0 8 ) 10 63 0 ( 2 45 .8 37 ) 0. 2 60 10? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? = 考慮安全系數(shù)和其他方面 ?? 取 20L,查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得： NXQ1L40/ 蓄能器 F219 非橡 膠管道的選擇 本系統(tǒng)管路很復(fù)雜，取其中主要的幾條來(lái)計(jì)算，按照公式： 1130 qd ??? () q? － 液體流量 ? － 流速，對(duì)于吸油管 ? =1~2m/s， 一般取 1m/s 以下，對(duì)于壓 油管 ? ≤3~6m/s，對(duì)于回油管 ? ≤~。 通過(guò)以下公式 算出管道內(nèi)徑： 4vqd ??? () T式中 Tvq － 液體流量 ? － 流速 其設(shè)定值與 計(jì)算數(shù)值如表 所示 表 計(jì)算數(shù)值 管路名稱 通過(guò)流量 允許流速 管道內(nèi)徑 (m) 實(shí)際取值 (m) *****畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 (L/min) (m/min) 大泵吸油管 2 小泵吸油胳 15 大泵排油管 2 4 小泵排油管 4 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得： Φ102 、 Φ213 、 Φ454 膠管的選擇 根據(jù)工作壓力和按公式得管子的內(nèi)徑選擇膠管的尺寸規(guī)格。高壓膠管的工作壓力對(duì)不正常使用的情況下可提高 20%；對(duì)于使用頻繁，經(jīng)常扭變的要降低 40%。膠管在使用及設(shè)計(jì)中應(yīng)主要下列事項(xiàng)： (1) 膠管的彎曲半徑不宜過(guò)小，一般不應(yīng)小于 320，膠管與管接頭聯(lián)接處應(yīng)留有一段直的部分，此段長(zhǎng)不應(yīng)小于管外徑的兩倍。 (2) 膠管的長(zhǎng)度應(yīng)考慮到膠管在通入壓力油后，長(zhǎng)度方向?qū)l(fā)生收縮變形，一般收縮是取 3%~4%，膠管安裝時(shí)避免處于拉緊狀態(tài)。 (3) 膠管安裝是應(yīng)保證不發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，為便于安裝，可沿管長(zhǎng)涂以色紋，以便檢查 。 (4) 膠管的接頭 軸線，應(yīng)盡量放置在運(yùn)動(dòng)的平面內(nèi)，避免兩端互相運(yùn)動(dòng)時(shí)膠管受力。 (5) 膠管應(yīng)避免與機(jī) 械上的尖角部分想接觸和摩擦，以免管子損壞。 油箱容量的確定 初步確定油箱的有效容積 ,跟據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定油箱的容量 , V qv?? () 式中 qv － 液壓泵每分鐘排出的壓力油的容積 ? － 經(jīng)驗(yàn)系數(shù) 已知所選泵的總流量為 ,這樣 ,液壓泵每分鐘排出的壓力油體積為,查表 表 油箱經(jīng)驗(yàn)系數(shù)表 *****畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 系統(tǒng)類型 行走機(jī)械 低壓系統(tǒng) 中壓系統(tǒng) 鍛壓系統(tǒng) 冶金系統(tǒng) ? 1～ 2 2～ 4 5～ 7 6～ 12 10 得 ? =3， 故 V= qv? =3= 3m 根據(jù)以上的要求來(lái)選擇液壓控制閥，所選的液壓閥能滿足工作的需要。 其 具體規(guī)格型號(hào)和名稱見表 。 表 液壓控制閥 序號(hào) 代 號(hào) 名稱及規(guī)格 材料 數(shù)量 1 Q9F25P25 不銹鋼截止閥 成品 2 2 DB10G－ 5X/13G24N25 電磁溢流閥 成品 1 3 S20P1O S 型單向閥 成品 1 4 S10P1O S 型單向閥 成品 1 5 XJF25/13 蓄能器截止閥 成品 1 6 DRV10113/2 單向節(jié)流閥 成品 1 9 S6A1O/2 S 型單向閥 成品 1 10 ZDR6DP221/7YM 疊加式減壓閥 成品 1 11 Z1S6P125/ 疊加式單向閥 成品 1 12 4WE10J3X/CG24NZ5L 電磁換向閥 成品 1 13 ZDR10DP225/ 疊加式減壓閥 成品 1 14 Z2FS813/S2 疊加式雙單向節(jié)流閥 成品 2 15 4WEH16Y10/OF6AG25NETS2Z5L/B08 電液換向閥 成品 1 16 Z2FS610/S2 疊加式雙單向節(jié)流閥 成品 2 17 DR2055X/10YM 先導(dǎo)式減壓閥 成品 2 18 DR2055X/10Y 先導(dǎo)式減壓閥 成品 1 19 4WEH16E50/6AG24NETS2Z5L/B08 電液換向閥 成品 1 20 4WE6E3X/CG21NZ5L 電磁換向閥 成品 1 21 DB2125X/330 溢流閥 成品 2 *****畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 序號(hào) 代 號(hào) 名稱及規(guī)格 材料 數(shù)量 22 S20P1O/2 單向閥 成品 1 23 Z2FS10T－ 20 疊加式雙單向節(jié)流閥 成品 1 24 QJH— 3WL 高壓球閥 DN6 成品 3 25 C－ BT03－ V－ L－ 40 先導(dǎo)式溢流閥 成品 1 6 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 液壓系統(tǒng)壓力損失 沿程壓力損失 沿程壓力損失，主要是液壓缸快速運(yùn)動(dòng)時(shí)進(jìn)油管路的損失。 設(shè)定 此管路長(zhǎng)為 4m，管內(nèi)徑 ，當(dāng)液壓缸快速 運(yùn)動(dòng)時(shí)通過(guò)的流量為 ，正常運(yùn)轉(zhuǎn)后的粘度為 ? = 27 2/mm s ，油的密度為 ? =918Kg/ 3m 油在管路的實(shí)際流速 ? =24vqd?= 32 10 604?????=() Re= d?? =5 10??? =18002300 () 油在管路中呈 層 流流動(dòng)狀態(tài)，其沿程阻力系數(shù)為： 80Re?? () 根據(jù)公式 1 21 2p d ?????? () 求得沿程壓力損失為 : 1p? = 2 680 4 2 10??? ? ?= *****畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36