【正文】 ????? ??=176。 動臂機構(gòu) 參數(shù)選擇 最大挖掘半徑一般與動臂長、斗桿長和鏟斗長的和值相等，按經(jīng)驗公式取其值 R1= ??? lll 米 如圖，在三角形 CZF 中，取：動臂彎角 1? =130176。取 k1 =。 二、采用整體式斗桿。列計算后所得機體尺寸和工作尺寸數(shù)據(jù)在下表。 液壓挖掘機液壓系統(tǒng) 設(shè)計 13 整機參數(shù) 167。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。 167。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。 167。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。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。 167。在行駛過程中，當任一作業(yè)裝置動作時，作業(yè)裝置先導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。當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。當行走馬達超速運轉(zhuǎn)時，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。 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。 太原科技大學 生畢業(yè)設(shè)計 (說明書 ) 10 1 換向閥 壓力閥 單向閥 安全閥 10 行走馬達 圖 24 行走限速回路 Fig. 2 4 walking limit speed circuit 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。 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。此外，斗桿液壓缸、鏟斗液 壓缸在相應(yīng)油路上也裝有單向節(jié)流閥。 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。 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。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。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 液壓挖掘機液壓系統(tǒng) 設(shè)計 9 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 Fig. 2 3 throttle circuit 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。 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。 當回轉(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。 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太原科技大學 生畢業(yè)設(shè)計 (說明書 ) 8 獲得補油。當回轉(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。該緩沖回路的特點是溢油和補油分別進行，保持了較低的液壓油溫度，工作可靠，但補油量較大。當回轉(zhuǎn)馬達突然停止轉(zhuǎn)動或反向轉(zhuǎn)動時，高壓油路Ⅱ的壓力油經(jīng)緩沖閥 3 泄回油箱，低壓油 路Ⅰ則由補油回路經(jīng)單向閥 4 進行補油，從而消除了液壓沖擊。圖 22 為液壓挖掘機中比較普遍采用的幾種緩沖回路。液壓沖擊會使整個液壓系統(tǒng)和元件產(chǎn)生振動和噪音，甚至破壞。 1 換向閥 2 限壓閥 3 油缸 圖 21 限壓回路 Fig. 21 limited pressure circuit 167。限壓閥的調(diào)定壓力與液壓系統(tǒng)的壓力無關(guān)，且調(diào)定壓力愈高，閉鎖壓力愈大，對挖掘機作業(yè)愈有利，但 過高的調(diào)定壓力會影響液壓元件的強度和液壓管路的安全。 液壓挖掘機執(zhí)行元件的進油和回油路上常成對地并聯(lián)有限壓閥，限制液壓缸、液壓馬達在閉鎖狀態(tài)下的最大閉鎖壓力，超過此壓力時限壓閥打開、卸載保護了液壓元件和管路免受損壞，這種限壓閥（圖 21）實際上起了卸荷閥的作用。 限壓回路 限壓回路用來限制壓力，使其不超過某一調(diào)定值。液壓挖掘機液壓系統(tǒng)中基本回路有限壓回路、卸荷回路、緩沖回路、節(jié)流回路、行走回路、合流回路、再生回路、閉鎖回路、操縱回路等。 167。卸載結(jié)束后，轉(zhuǎn)臺反向回轉(zhuǎn)，同時動臂缸和斗桿缸相互配合動作，把空斗放到新的挖掘點，此工況是回轉(zhuǎn)、動臂、和斗桿復(fù)合動作。卸載時，主要是斗桿和鏟斗復(fù)合作用，兼以動臂動作。回轉(zhuǎn)至卸土位置時，轉(zhuǎn)臺 制動，用斗桿調(diào)節(jié)卸載半徑和卸載高度，用鏟斗缸卸載。由于卸載所需回轉(zhuǎn)角度不同，隨挖掘機相對自卸車的位置而變，因此動臂舉升速度和回轉(zhuǎn)速度相對關(guān)系應(yīng)該是可調(diào)整的，若卸載回轉(zhuǎn)角度大，則要求回轉(zhuǎn)速度快些，而動臂舉升速度慢些。挖掘結(jié)束后，動臂缸將動臂頂起、滿斗提升，同時回轉(zhuǎn)液壓馬達使轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)向卸土處，此時主要是動臂和回轉(zhuǎn)的復(fù)合動作。在挖掘過程中主要是鏟斗和斗桿有復(fù)合動作，必要時配以動臂動作。 挖掘機液壓系統(tǒng)的基本動作分析 （ 1）挖掘。 太原科技大學 生畢業(yè)設(shè)計 (說明書 ) 6 （ 5）采用液壓或電液伺服操縱裝置，以便挖掘機設(shè)置自動控制系統(tǒng)，進而提高挖掘機技術(shù)性能和減輕駕駛員的勞動強度。 （ 3）設(shè)置輕便耐振的冷卻器，減少系統(tǒng)總發(fā)熱量，使主機持續(xù)工作時的液壓油溫不超過 80℃，或溫升不超過 45℃。 為此，液壓系統(tǒng)應(yīng)做到： （ 1）有高的傳動效率，以充分發(fā)揮發(fā)動機的動力性和燃料使用經(jīng)濟性。 （ 4）保證挖掘機的一切動作可逆，且無級變速。 （ 2）工作裝置的動作和轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)既能單獨進行，又能復(fù)合動作，以提高挖掘機的生產(chǎn)率。行走系統(tǒng)的設(shè)計要考慮直線行駛問題，即在挖掘機行走過程中，如果某一工作裝置動作，不至于造成挖掘機發(fā)生行走偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象?；剞D(zhuǎn)系統(tǒng)工作時必須滿足如下條件：回轉(zhuǎn)迅速、 起動和制動無沖擊、振動和搖擺，與其它機構(gòu)同時動作時，能合理地分配去各機構(gòu)的流量。挖掘機的工作裝置主要由動臂、斗桿、鏟斗及相應(yīng)的液壓缸組成，它包括動臂、斗桿、鏟斗三個液壓回路。它是以油液為工作介質(zhì)、利用液壓泵將發(fā)元件將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，進而實現(xiàn)挖掘機的各種動作。 液壓挖掘機液壓系統(tǒng) 設(shè)計 5 2 挖掘機液壓系統(tǒng)概述 167。K）公司生產(chǎn)的挖掘機的油泵調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有合流特性，使油泵具有最大的工作效率；日本神鋼公司在新型的 90 90 90 909 型液壓挖 掘機上采用智能型控制系統(tǒng)，即使無經(jīng)驗的駕駛員也能進行復(fù)雜的作業(yè)操作；德國利勃海爾公司開發(fā)了 ECO（電子控制作業(yè)）的操縱裝置，可根據(jù)作業(yè)要求調(diào)節(jié)挖掘機的作業(yè)性能，取得了高效率、低油耗的效果；美國卡特匹勒公司在新型 B 系統(tǒng)挖掘機上采用最新的 3114T 型柴油機以及扭矩載荷傳感壓力系統(tǒng)、功率方式選擇器等，進一步提高了挖掘機的作業(yè)效率和穩(wěn)定性。 （ 2）重視采用新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)，加快標準化、系列化、通用化發(fā)展速度。 20 世紀 80 年代，以微電子技術(shù)為核心的高新技術(shù)，特別是微機、微處理器、傳感器和檢測儀表在挖掘機上的應(yīng)用，推動了電子控制技術(shù)在挖掘機上應(yīng)用和推廣，并已成為挖掘機現(xiàn)代化的重要標志，亦即目前先進的挖太原科技大學 生畢業(yè)設(shè)計 (說明書 ) 4 掘機上設(shè)有發(fā)動機自動怠速及油門控制系統(tǒng)、功率優(yōu)化系統(tǒng)、工作模式控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等電控系統(tǒng)。 20 世紀 70 年代，為了節(jié)省能源消耗和減少對環(huán)境的污染，使挖掘機的操作更加輕便和安全作業(yè)，降低挖掘機噪音，改善駕駛員工作條件，電子和自動控制技術(shù)逐步應(yīng)用在挖掘機上。挖掘機由簡單的杠桿操縱發(fā)展到液壓操縱、氣壓操縱、液壓伺服操縱和電氣控制、無線電遙控、電子計算機綜合程序控制。因為變量系統(tǒng)在油泵工作過程中，壓力減小時用增大流量來補償，使液壓泵功率保持恒定，亦即裝有變量泵的液壓挖掘機可經(jīng)常性地充分利用油泵的最大功率；當外阻力增大時則減少流量（降低速度），使挖掘力成倍增加；采用三回路液壓系統(tǒng)，產(chǎn)生三個互不成影響的獨立工作運動，實現(xiàn)與回轉(zhuǎn)機構(gòu)的功率匹配，將第三泵在其他工作運動上接通，成為開式回路第二個獨立的快速運動。 挖掘機發(fā)展趨勢 隨著液壓挖掘機的生產(chǎn)向大型化、微型化、多功能化、專用化和自動化方向發(fā)展，挖掘機對液壓技術(shù)的要求不斷提高并呈現(xiàn)如下特點： （ 1）迅速發(fā)展全液壓挖掘機并進一步改進液壓系統(tǒng)。此種技術(shù)在日本小松、日立建機、神鋼、韓國大宇重工、德國的利渤海爾、英國的 JCB 等公司均得到普遍應(yīng)用，代表了當代液壓挖掘機的最高水平。 Maestro 控制面板在機型上安裝兩種功率模式和四種工況狀態(tài)，允許用戶自行決定功率工況模式。 20 世紀 60 年代， 挖掘機進入成熟期，各國挖掘機制造商紛紛采用液壓技術(shù)并與其它技術(shù)相結(jié)合，使產(chǎn)品的適應(yīng)性得到較快發(fā)展，產(chǎn)品壽命和質(zhì)量不斷提高操縱更加舒適，產(chǎn)品更加節(jié)能。 國外挖掘機生產(chǎn)歷史較長，液壓技術(shù)的 不斷成熟使挖掘機得到全面發(fā)展。 新中國成立初期，以測繪仿制前蘇聯(lián) 20 世紀 30～ 40 年代的機械式單斗挖掘機為主，開始了我國的挖掘機生產(chǎn)歷史，由于當時國家經(jīng)濟建設(shè)的需要，先后建立起十多家挖掘機生產(chǎn)廠，到 20 世紀 80 年代末，我國的中小型液壓挖掘機已形成系列，但總的說來，我國的挖掘機生產(chǎn)批量小，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，與國際先進水平相比，差距較大。 167。（ 7）標準化和多樣化。（ 5）加強以提高安全性和環(huán)境保護為目的研究開發(fā)。（ 3）發(fā)展集成、復(fù)合、小型化、輕量化元件。目前液壓技術(shù)的研究和發(fā)展動向主要體現(xiàn)在以 下幾個方面：（ 1）提高效率，降低能耗。 1795 年英國人約瑟夫步拉默發(fā)明了世界上第一臺水壓機；隨后出現(xiàn)在英國的工業(yè)革命促進了液壓技術(shù)的迅速發(fā)展；到 1870 年液壓傳動技術(shù)已經(jīng)被用來驅(qū)動各種液壓設(shè)備，如液壓機、起重機、絞車、擠壓機、剪切機和鉚接機等； 1900 年，世界上出現(xiàn)了第一臺軸向柱塞泵； 1910 年及 1922 年海勒 .肖及漢斯 .托馬斯研制出用油作工作介質(zhì)的 徑向柱塞泵； 1926 第一套由泵﹑控制閥和執(zhí)行元件組成的集成液壓系統(tǒng)在美國誕生； 1936 年哈里威克斯又發(fā)明了先導式液流閥。在現(xiàn)代工業(yè)中液壓傳動技術(shù)幾乎應(yīng)用于所有機械設(shè)備的驅(qū)動、傳動和控制，如操縱車輛轉(zhuǎn)向和制動，控制和驅(qū)動飛機、機床、工程機械、農(nóng)業(yè)機械、采礦機械、食品機械和醫(yī)療機械等 1650 年法國帕斯卡提出的封閉靜止流體中壓力傳遞的帕斯卡原理成為液壓傳動的理論基礎(chǔ)，此后液壓傳動理論不斷得以 豐富和完善，如 1686 年牛頓揭示了粘性流體的內(nèi)磨擦定律， 18 世紀建立了流體力學的兩個重要方程：連續(xù)性方程和伯努利方程。流體傳動包括液體傳動和氣體傳動，液體傳動又分為液壓傳動和液力傳動。 1968～ 1970 年間液壓挖掘機產(chǎn)量已占挖掘機總產(chǎn)量的 83%，目前已接近 100%，所謂挖掘機在現(xiàn)代主要是指液壓挖掘機，機械式挖掘機已很少見，液壓傳動技術(shù)為挖掘機的發(fā)展提供了強有力的技術(shù)支撐。隨著社會的不斷進步，工程建設(shè)和施工形式逐漸向土木施工方向發(fā)展，同時液壓技術(shù)也逐步得以完善，這些因素的變化反過來又促進挖掘機的不斷更新?lián)Q代。美國實施西部大開發(fā)工程催生了以蒸汽機作為動力，模仿人體大臂、小臂和手腕構(gòu)造，能行走和扭腰的挖掘機。 167。挖掘機的液壓系統(tǒng)復(fù)雜，其性能的優(yōu)劣決定著挖掘工作性能的高低，可以 說目前液壓傳動的許多先進技術(shù)都體現(xiàn)在挖掘機上。據(jù)統(tǒng)計， 國內(nèi)主要 23 家主要挖掘機制造公司 2021 年挖掘機市場總計銷售各級