【導讀】進行了畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯。答辯委員會委員：，，，

　　

【正文】 工作機構(gòu)的變速和換向靠調(diào)節(jié)泵或馬達的變量機構(gòu)實現(xiàn)，避免了在開式系統(tǒng)換向過程中所出現(xiàn)的液壓沖擊和能量損失。但閉式系統(tǒng)較開式系統(tǒng)相對復雜，并且由于閉式系統(tǒng)本身沒有油箱，油液的散熱和過濾條件較開式系統(tǒng)差。 選用液壓油液 在任何液壓系統(tǒng)中，液壓油是一至關(guān)重要的組成部分。它的功能是：有效地傳 遞能量、平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 23 頁 潤滑部件和作為一種散熱介質(zhì)。液壓系統(tǒng)能否可靠、靈敏、準確、有效而且經(jīng)濟地工作，與所選用的液壓油的品種及性能密切相關(guān)。因此，正確選用液壓油是確保液壓系統(tǒng)正常和長期工作的前提。當液壓系統(tǒng)發(fā)生故障時，及時找出原因，采取正確的解決辦法是保護設(shè)備、避免造成重大損失的重要措施。 由于液壓傳動具有元件體積小、重量輕、傳動平穩(wěn)、工作可靠、操作方便、易于實現(xiàn)無級變速等優(yōu)點，因此在許多工業(yè)部門的傳動系統(tǒng)被采用。不同工業(yè)部門由于使用要求、操作條件、應(yīng)用環(huán)境的差異，所用的液壓傳動系統(tǒng)差別也很大。正確選用液壓油品種，確保液壓 系統(tǒng)長期平穩(wěn)、安全運行，是保證連續(xù)生產(chǎn)、節(jié)省材料消耗和提高經(jīng)濟效益的有效措施。 繪制液壓系統(tǒng)原理圖 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(qū)動回轉(zhuǎn)馬達、鏟斗油缸、輔助油缸，并經(jīng)中央回轉(zhuǎn)接頭驅(qū)動右行走馬達 7。該組執(zhí)行元件不工作時油泵 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(qū)動動臂油缸、斗桿油缸，并經(jīng)中央回轉(zhuǎn)接頭驅(qū)動左行走馬達 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，當挖掘機下坡行走出現(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。 在左、右行走馬達內(nèi)部除設(shè)有補油閥外，還設(shè)有雙速電磁閥 9，當雙速電磁閥在圖示位置時馬達內(nèi)部的兩排柱塞構(gòu)成串聯(lián)油路，此時為高速；當雙速電磁閥通電后，馬達內(nèi)部的兩排柱塞呈并聯(lián)狀態(tài)，馬達排量大、轉(zhuǎn)速降低，使挖掘機的驅(qū)動力增大 。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 24 頁 為了防止動臂、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)行元件的沖擊振動向油泵的傳遞。 SWE50H 型單斗液壓挖掘機除了主油路外，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 達殼體內(nèi)部，使其保持一定的循環(huán)油量，及時沖洗磨損產(chǎn)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 ” 。 (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。 (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(chǎn)生 ~ 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(nèi)部的柱塞滾輪脫離導軌表面。 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)置強制風冷式散熱器，將油溫控制在 80℃ 以下。 整機的液壓系統(tǒng)圖 （ 如圖 所示 ） 由擬定好的控制回路及液壓源組合而成 ，從中分離出動臂機構(gòu)液壓系統(tǒng)的簡明工作原理圖（如圖 所示）。機電一體化挖掘機的控制系統(tǒng)是半自動的，所設(shè)計的液壓系統(tǒng)是建立在 WY100 型挖掘機液壓系統(tǒng)基礎(chǔ)上，改進工作裝置的自動化控制，保證工作負載合理，防止在過量的情況下導致小挖掘機破壞。 各液壓元件盡量采用國產(chǎn)標準件，在圖中要按國家標準規(guī)定的液壓元件職能符號的常態(tài)位置繪制。對于自行設(shè)計的非標準元件可用結(jié)構(gòu)原理圖繪制。系統(tǒng)圖中應(yīng)注明各液壓執(zhí)行元件的名稱和平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 25 頁 動作，注明各液壓元件的序號以及各電磁鐵的代號，并附有電磁鐵、行程閥。 分析比較動臂機構(gòu)系統(tǒng)圖與整機系統(tǒng)圖，可以總結(jié)出：動臂機構(gòu)系統(tǒng)可以作為一個單獨的液壓系統(tǒng)，并可以進行半自動化控制，其液壓元件選擇的合理與否直接影響著機電一體化液壓系統(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 11— 行走馬達 12— 雙速電磁閥 缸 13— 補油單向閥 14－緩沖補油閥組 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－動臂油缸 圖 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 26 頁 液壓原理圖 1－ TBM PC 2－ PCT－ 812 3－ D/A接口 4－液壓閥驅(qū)動放大器 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－動臂油缸 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 27 頁 圖 動臂機構(gòu)液壓系統(tǒng)原理圖 5 選擇各執(zhí)行元件 液壓泵的選擇 由表 得， 主泵的壓力為 1 Mpa? ， 最大流量 為 1 2 / m invqL?? ； 齒輪泵 的壓力為 2 21pP Mpa? ， 最大流量為 2 37 / m invqL? 。根據(jù)機械設(shè)計手冊，可查閱得：此液壓泵可采用 NB3G20F 雙聯(lián)柱塞泵，主泵由 2 個 柱塞式串聯(lián) 變量柱塞泵 組成。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 28 頁 柴油發(fā)動機的選擇 取泵的總效率p?=，泵的總驅(qū)動功率為： 1 1 2 2p v p vpP q P qw??? = () 考慮安全系數(shù) ,故取 25KW。查《機械設(shè)計手冊》發(fā)動機參數(shù)表得： 發(fā)動機機型 號 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，從而控制整個液壓系統(tǒng)。系統(tǒng)的工作壓力，執(zhí)行機構(gòu)的動作順序，工作部件的運動速度、方向，以及變換頻率，輸出力和力矩等。 根據(jù)液壓閥額定壓力來選擇 選擇的液壓閥應(yīng)使系統(tǒng)壓力適當?shù)陀诋a(chǎn)品標明的額定值。對液壓閥流量的選擇，可以按照產(chǎn)品標明的公稱流量為依據(jù)，根據(jù)產(chǎn)品有關(guān)流量曲線來確定。 液壓閥的安裝方式的選擇 液壓閥與系統(tǒng)的 管路或其他閥的進出油口的連接方式，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)的簡繁及布置特點來確定。 液壓閥的控制方式的選擇 液壓閥的控制方式一般有四種，有手動控制，機械控制，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)的工作需要來確定液壓平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 29 頁 閥的結(jié)構(gòu)形式 。 選用主操作閥采用川崎 KMX15R/B450，最大流量 ，能實現(xiàn)動臂提升合流、斗桿大小腔合流、斗桿再生回路、行走直線、動臂提升優(yōu)先、回轉(zhuǎn)優(yōu)先、斗桿閉鎖等功能。原理圖如圖 所示 圖 其他液壓元件的選擇 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，液壓缸在短時間內(nèi)快速運動，由蓄能器來補充供油，則計算公式為： vpiiV K A l q t?? ? ?? () 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 30 頁 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—動作時間 ，設(shè)定 t= 代入數(shù)據(jù)， 由以上公式得 ( 50. 24 19. 08 ) 10 630 ( 2 45. 8 37 ) 60 10? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? = 考慮安全系數(shù)和其他方面 ?? 取 20L,查《機械設(shè)計手冊》得： NXQ1L40/ 蓄能器 F219 非橡膠管道的選擇 本 系統(tǒng)管路很復雜，取其中主要的幾條來計算，按照公式： 1130 qd ??? () q? － 液體流量 ? － 流速，對于吸油管 ? =1~2m/s， 一般取 1m/s 以下，對于壓油管 ? ≤3~6m/s， 對于回油管 ? ≤~。 通過以下公式 算出管道內(nèi)徑： 4 vqd ??? () T式中 Tvq － 液體流量 ? － 流速 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 31 頁 其設(shè)定值與 計算數(shù)值如表 所示 表 計算數(shù)值 管路名稱 通過流量(L/min) 允許流速(m/min) 管道內(nèi)徑 (m) 實際取值 (m) 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《機械設(shè)計手冊》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不正常使用的情況下可提高 20%；對于使用頻繁，經(jīng)常扭變的要降低 40%。膠管在使用及設(shè)計中應(yīng)主要下列事項： (1) 膠管的彎曲半徑不宜過小，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，