【正文】 部，工作壓力需低于主油源壓力時(shí)，要考慮采用減壓回路來(lái)獲得所需的工作壓力。液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中，某段時(shí)間不需要供油，而又不便停泵的情況下，需考慮選擇卸荷回路。在容積調(diào)速系統(tǒng)中，用變量泵供油，用安全閥起安全保護(hù)作用。容積節(jié)流調(diào)速。其結(jié)構(gòu)緊湊，但散熱條件差。容積調(diào)速大多采用閉式循環(huán)形式。在開(kāi)式系統(tǒng)中，液壓泵從油箱吸油，壓力油流經(jīng)系統(tǒng)釋放能量后，再排回油箱。調(diào)速回路一經(jīng)確定，回路的循環(huán)形式也就隨之確定了。節(jié)流調(diào)速又分別有進(jìn)油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。容積節(jié)流調(diào)速一般是用變量泵供油，用流量控制閥調(diào)節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量，并使其供油量與需油量相適應(yīng)。但為了散熱和補(bǔ)充泄漏，需要有輔助泵。容積調(diào)速是靠改變液壓泵或液壓馬達(dá)的排量來(lái)達(dá)到調(diào)速的目的。節(jié)流調(diào)速一般采用定量泵供油，用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來(lái)調(diào)節(jié)速度。速度控制通過(guò)改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量或者利用密封空間的容積變化來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多通過(guò)換向閥的有機(jī)組合實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。4 液壓系統(tǒng)原理圖的制定 制定基本方案(1) 制定調(diào)速方案 液壓執(zhí)行元件確定之后，其運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度的控制是擬定液壓回路的核心問(wèn)題。 活塞桿柔度校核計(jì)算活塞桿細(xì)比計(jì)算如下： λ=≤[λ] ()此處：L為折算長(zhǎng)度，導(dǎo)向套中心至吊頭尺寸，約630mm，活塞桿直徑d=63mm，[λ]活塞桿許用細(xì)長(zhǎng)比，按規(guī)定拉力桿此處[λ]≤100。 液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算 缸筒壁厚的計(jì)算對(duì)于低壓系統(tǒng)或≥16時(shí)，液壓缸缸筒厚度一般按薄壁筒計(jì)算，公式如下： ()式中 －液壓缸缸筒厚度 －試驗(yàn)壓力(Mpa)，當(dāng)工作壓力P≤16 Mpa時(shí)，=，≥P≥16 Mpa時(shí)，=，當(dāng)工作壓力P≤，=,這里應(yīng)取= =。根據(jù)公式= ()故有 D==，d== ()當(dāng)按GB/T2348－1993將這些直徑圓整成就近標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)得：D=80mm , d =63mm，由此求得液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積為 () 液壓缸行程的確定液壓缸行程主要依據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求而定。此時(shí)液壓缸無(wú)桿腔工作面積應(yīng)為有桿腔工作面積的兩倍。本設(shè)計(jì)主要對(duì)動(dòng)臂缸進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)。如利用壓力傳感器可實(shí)現(xiàn)過(guò)載情況下的路徑自主校正；利用超階級(jí)聲波測(cè)距傳感器能實(shí)現(xiàn) 回轉(zhuǎn)過(guò)程中的自動(dòng)避障。傳感器處于液壓挖掘機(jī)與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的接口位置，是一個(gè)能量變換器，它直接從液壓挖掘機(jī)中提取被除數(shù)檢測(cè)的工況特征參數(shù)，感受狀態(tài)的變化并轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的物理量。A/D轉(zhuǎn)換及光電隔離模塊的功能是將所有的被檢測(cè)轉(zhuǎn)變成為單片機(jī)所接受的數(shù)字量，具體包括開(kāi)關(guān)量、轉(zhuǎn)換信號(hào)的整形、模擬量的A/D轉(zhuǎn)換和輸入輸出信號(hào)的光電隔離等。面板控制模塊是整個(gè)系統(tǒng)的入機(jī)接口，它包括鍵盤(pán)、聲光報(bào)警電路和點(diǎn)陣式液晶顯示器。工況在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括單片主處理器模塊、面板控制系統(tǒng)、模擬信號(hào)調(diào)理模塊、A/D轉(zhuǎn)換及光電隔離模塊、電源模塊及傳感器等部分。通過(guò)電子調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)和液壓泵的排量，使供給功率與負(fù)載需要功率相匹配。鏟斗 斗桿 動(dòng)臂 連桿 液壓油缸 機(jī)電一體化液壓挖掘機(jī)傳動(dòng)示意圖 機(jī)電一體化液壓挖掘機(jī)工作技術(shù)要求采用了柴油機(jī)液壓泵復(fù)合控制。卸完后，工作裝置再轉(zhuǎn)至挖掘位置進(jìn)行第二次挖掘循環(huán)。動(dòng)臂下降至鏟斗觸地后再操縱斗桿缸或鏟斗缸，液壓缸大腔進(jìn)油而伸長(zhǎng)，使鏟斗進(jìn)行挖掘和裝載工作。而鏟斗鉸接于斗桿前端，通過(guò)鏟斗缸和連桿則使鏟斗繞斗桿前鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。動(dòng)臂下鉸點(diǎn)鉸接在轉(zhuǎn)臺(tái)上，通過(guò)動(dòng)臂缸的伸縮，使動(dòng)臂連同整個(gè)工作裝置繞動(dòng)臂下鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。機(jī)電一體化液壓挖掘機(jī)的工作裝置采用連桿機(jī)構(gòu)原理，各部分的運(yùn)動(dòng)通過(guò)液壓缸的伸縮來(lái)實(shí)現(xiàn)。動(dòng)臂油缸的作用力，即最大提升力，以能提升鏟斗內(nèi)裝滿(mǎn)土壤的工作裝置至最大卸載距離位置進(jìn)行卸載來(lái)確定，此時(shí)動(dòng)臂油缸作用力(N)為： ()式中 －鏟斗質(zhì)心到動(dòng)臂下鉸點(diǎn)A的水平距離(m)－動(dòng)臂質(zhì)心到動(dòng)臂下鉸點(diǎn)A的水平距離(m)－斗桿質(zhì)心動(dòng)臂下鉸點(diǎn)A的水平距離(m) －動(dòng)臂油缸作用力對(duì)鉸點(diǎn)的力臂(m) －斗桿所受重力(N) －動(dòng)臂所受重力(N)－鏟斗及其裝載土壤的重力(N) 動(dòng)臂油缸作用力分析查閱相關(guān)資料，選?。絅+mg，＝N，＝N，＝，=, =, =.其中鏟斗的重力為N，根據(jù)公式 () () ()式中 －裝載土壤的質(zhì)量（kg） －平均有效斗容量（）－鏟斗充滿(mǎn)系數(shù)（），根據(jù)工作環(huán)境，選擇充滿(mǎn)系數(shù)為1－自然情況下土壤的密度，根據(jù)工作環(huán)境，選擇－疏松后的土壤密度－土壤的松散系數(shù)，根據(jù)工作環(huán)境，取代入數(shù)據(jù)，求得： 機(jī)電一體化液壓挖掘機(jī)工作原理機(jī)電一體化液壓挖掘機(jī)采用三組液壓缸使工作裝置具有三個(gè)自由度，鏟斗可實(shí)現(xiàn)有限的平面轉(zhuǎn)動(dòng)，加上液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使鏟斗運(yùn)動(dòng)擴(kuò)大到有限的空間，再通過(guò)行走馬達(dá)驅(qū)動(dòng)行走(移位)，使挖掘空間可沿水平方向得到間歇地?cái)U(kuò)大，從而滿(mǎn)足挖掘作業(yè)的要求。顯然，不論是動(dòng)臂油缸前傾還是后傾方案，當(dāng)C、D兩鉸點(diǎn)位置和CE長(zhǎng)度不變時(shí)，通過(guò)加大動(dòng)臂油缸長(zhǎng)度可以增大動(dòng)臂仰角，從而增大最大挖掘高度，但會(huì)影響到最大挖掘深度。因此，在動(dòng)臂油缸作用力相同時(shí)，后傾方案能得到較大的動(dòng)臂作用矩，這就是其優(yōu)點(diǎn)。以上為動(dòng)臂油缸后傾方案的缺點(diǎn)。當(dāng)兩方案的動(dòng)臂油缸安裝尺寸DE鏟斗最大挖掘H和地面最大挖掘半徑R相等時(shí)，后傾方案的最大挖掘深度比前傾方案小，即h1h2。當(dāng)動(dòng)臂油臂全伸出，將動(dòng)臂舉升至上極限時(shí)，動(dòng)臂油缸軸線(xiàn)向轉(zhuǎn)臺(tái)前方傾斜。常見(jiàn)的有兩種具體布置方式。）30接地比壓（kPa）回轉(zhuǎn)速度（rpm）發(fā)動(dòng)機(jī)YANMAR4TNV88SSU最大扭矩（N SWE50H型液壓挖掘機(jī)的外觀(guān)尺寸圖　SWE50H液壓挖掘機(jī)的主要參數(shù)整機(jī)重量（kg）4680標(biāo)準(zhǔn)斗容（m3）履帶板寬（mm）350高/寬/長(zhǎng)（mm）2593/1950/5321推土鏟寬x高(mm)1960x300鏟斗挖掘力（kN）44斗桿挖掘力（kN）最大牽引力（kN）動(dòng)臂偏轉(zhuǎn)角度（176。整機(jī)質(zhì)量則直接反映了液壓挖掘機(jī)本身的重量等級(jí)，對(duì)其他技術(shù)參數(shù)影響較大，如挖掘能力的發(fā)揮、發(fā)動(dòng)機(jī)功率的充分利用、作業(yè)的穩(wěn)定性等要以一定的整機(jī)質(zhì)量來(lái)保證，因此整機(jī)質(zhì)量反映了挖掘機(jī)的實(shí)際工作能力，目前已被廣泛用作液壓挖掘機(jī)的分級(jí)指標(biāo)。但液壓挖掘機(jī)可更換的工作裝置多，而且同一機(jī)型可以根據(jù)作業(yè)對(duì)象或工作尺寸的要求換裝不同斗容的鏟斗。所以有時(shí)采用挖掘機(jī)的斗容量作為主參數(shù)。挖掘過(guò)程中還有可能碰到石塊、樹(shù)根等堅(jiān)硬障礙物，往往由于挖不動(dòng)而需要短時(shí)間增大挖掘力，希望液壓系統(tǒng)能暫時(shí)增壓，能提高主壓力閥的壓力。當(dāng)動(dòng)臂、斗桿和鏟斗復(fù)合運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了防止同一油泵向多個(gè)液壓作用元件供油時(shí)動(dòng)作的相互干擾，一般三泵系統(tǒng)中，每個(gè)油泵單獨(dú)對(duì)一個(gè)液壓作用元件供油較好。a一水平地面的挖削 b一斜坡地面的挖削 a水平地面的切削和壓整 b斜坡地面的切削和壓整單獨(dú)采用斗桿挖掘時(shí)，為了提高掘削速度，一般采用雙泵合流，個(gè)別也有采用三泵合流。這些動(dòng)作決定于液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。此時(shí)斗桿收回，動(dòng)臂抬起，需要保證彼此動(dòng)作獨(dú)立，相互之間無(wú)干擾。在實(shí)際挖掘工作中，往往需要采用各液壓缸的復(fù)合工作。當(dāng)單獨(dú)采用斗桿液壓缸進(jìn)行挖掘時(shí)，挖掘軌跡以動(dòng)臂與斗桿的鉸點(diǎn)為中心，鏟斗斗尖所作的圓弧線(xiàn)的長(zhǎng)度決定于斗桿液壓缸的行程。當(dāng)單獨(dú)采用鏟斗液壓缸進(jìn)行挖掘時(shí)，挖掘軌跡以鏟斗與斗桿的鉸點(diǎn)為中心，鏟斗斗尖所作的圓弧線(xiàn)的長(zhǎng)度決定于鏟斗液壓缸的行程。(3) 聯(lián)合挖掘工況:由鏟斗、斗桿液壓缸復(fù)合動(dòng)作進(jìn)行挖掘的工況，必要時(shí)還需 配以動(dòng)臂液壓缸的動(dòng)作。(2) 斗桿挖掘工況:由斗桿液壓缸單獨(dú)動(dòng)作進(jìn)行挖掘的工況。 挖掘工況分析(1) 鏟斗挖掘工況:由鏟斗液壓缸單獨(dú)動(dòng)作進(jìn)行挖掘的工況。(6) 姿態(tài)調(diào)整與保持工況:滿(mǎn)足停放、運(yùn)輸、檢修等需要。4一轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn):5一整機(jī)行走(4) 空斗返回:卸載結(jié)束，轉(zhuǎn)臺(tái)反向回轉(zhuǎn)，動(dòng)臂液壓缸和斗桿液壓缸配合，把空斗放到新的挖掘點(diǎn)，此時(shí)是回轉(zhuǎn)和動(dòng)臂或斗桿的復(fù)合動(dòng)作。圖3. 1液壓挖掘機(jī)的工作運(yùn)動(dòng)1一動(dòng)臂升降。(3) 卸載:轉(zhuǎn)到卸土點(diǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)制動(dòng)，用斗桿液壓缸調(diào)節(jié)卸載半徑，然后鏟斗液壓缸回縮，鏟斗卸載。液壓挖掘機(jī)一個(gè)作業(yè)循環(huán)的組成和動(dòng)作的復(fù)合主要包括: (1) 挖掘:通常以鏟斗液壓缸或斗桿液壓缸進(jìn)行挖掘，或者兩者配合進(jìn)行挖掘，因此，在此過(guò)程中主要是鏟斗和斗桿的復(fù)合動(dòng)作，必要時(shí)，配以動(dòng)臂動(dòng)作。挖掘機(jī)的典型作業(yè)流程:(1) 整機(jī)移動(dòng)至合適的工作位置(2) 回轉(zhuǎn)平臺(tái)，使用工作裝置處于挖掘位置(3) 動(dòng)臂下降，并調(diào)整斗桿、鏟斗至合適位置(4) 斗桿、鏟斗挖掘作業(yè)(5) 動(dòng)臂升起(6) 回轉(zhuǎn)工作裝置至卸載位置(7) 操縱斗桿、鏟斗卸載由于液壓挖掘機(jī)的作業(yè)對(duì)象和工作條件變化較大，主機(jī)的工作有兩項(xiàng)特殊要求:①實(shí)現(xiàn)各種主要?jiǎng)幼鲿r(shí)，阻力與作業(yè)速度隨時(shí)變化，因此，要求液壓缸和液壓馬達(dá)的壓力和流量也能相應(yīng)變化。 液壓挖掘機(jī)的工況分析液壓挖掘機(jī)的主要功能運(yùn)動(dòng)包括以下幾個(gè)動(dòng)作():動(dòng)臂升降、斗桿收放、鏟斗裝卸、轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)、整機(jī)行走以及其它輔助動(dòng)作。3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)作為機(jī)電一體化挖掘機(jī)設(shè)計(jì)的重要組成部分，設(shè)計(jì)時(shí)必須滿(mǎn)足挖掘機(jī)工作循環(huán)所需的全部技術(shù)要求，且靜動(dòng)態(tài)性能好、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作安全可靠、壽命長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)性好、使用維護(hù)方便。2000年全國(guó)生產(chǎn)各種型號(hào)、規(guī)格的液壓挖掘機(jī)8111臺(tái)，共銷(xiāo)售7926臺(tái)，其中包括出口119臺(tái)。從1991995年開(kāi)始，世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的著名挖掘機(jī)制造企業(yè)先后在中國(guó)建立眾多的中外合資或外商獨(dú)資 挖掘機(jī)制造企業(yè)，生產(chǎn)世界一流水平的多種型號(hào)的挖掘機(jī)產(chǎn)品。但是他們?cè)谌蝿?wù)規(guī)劃層面上只停留在仿真階段，還沒(méi)有提出顯著的實(shí)現(xiàn)方案。在80年代初引進(jìn)德國(guó)系列液壓挖掘機(jī)制造技術(shù)（例如有德國(guó)Liebherr公司、Demag公司和Oamp。 國(guó)內(nèi)研究情況及發(fā)展動(dòng)態(tài)早在1954年我國(guó)就已開(kāi)始生產(chǎn)機(jī)械式挖掘機(jī),當(dāng)時(shí)的撫順重型機(jī)器廠(chǎng)(撫順挖掘機(jī)廠(chǎng)前身)引進(jìn)前蘇聯(lián)的機(jī)械式挖掘機(jī)W10012和W5012等國(guó)際20世紀(jì)30－40年代的產(chǎn)品。(7) 迅速拓展電子化、自動(dòng)化技術(shù)在挖掘機(jī)上的應(yīng)用。中、小型液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)有向變量系統(tǒng)轉(zhuǎn)變的明顯趨勢(shì)。液壓挖掘機(jī)采用帶有墜物保護(hù)結(jié)構(gòu)和傾翻保護(hù)結(jié)構(gòu)的駕駛室，安裝可調(diào)節(jié)的彈性座椅，用隔音措施降低噪聲干擾。提高可靠性，延長(zhǎng)使用壽命。(2) 迅速發(fā)展全液壓挖掘機(jī)，不斷改進(jìn)和革新控制方式，使挖掘機(jī)由簡(jiǎn)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(wú)線(xiàn)電遙控、電子計(jì)算機(jī)綜合程序控制(3) 重視采用新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)，加快標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化發(fā)展速度，提高挖掘機(jī)的作業(yè)功率，更好地發(fā)揮液壓系統(tǒng)的功能。以下的微型挖掘機(jī)，179。(1) 開(kāi)發(fā)多品種、多功能、高質(zhì)量及高效率的挖掘機(jī)。的剝離用挖掘機(jī)等，是世界上目前最大的挖掘機(jī)。的步行式拉鏟挖掘機(jī)；BE（布比賽路斯伊利）179。例如，美國(guó)馬利昂公司生產(chǎn)的斗容量50150m179。2