【正文】 時所回收能量 的再生 2 蓄能器與泵共同供油階段蓄能器放油后壓力下降當(dāng)壓力下降到小于或等于卸荷閥調(diào)定壓力時卸荷閥關(guān)閉泵排出的油與蓄能器放出的油一起供給回轉(zhuǎn)馬達啟動結(jié)束后轉(zhuǎn)臺靠慣性滑行泵和蓄能器的壓力降至很低制動時回轉(zhuǎn)馬達向蓄能器充油進行充液制動和能量回收 合流回路 1 液壓泵 24控制閥 3 手動合流閥 圖 25 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 手控合流閥 3 在右位時起分流作用當(dāng)鏟斗換向閥和回轉(zhuǎn)換向閥不工作時操作此閥使閥位于左位則泵 1 輸出的壓力 油進入斗桿換向閥和動臂換向閥使兩泵合流從而提高斗桿和動臂的工作速度 第三章 挖掘機液壓系統(tǒng)設(shè)計 3132 挖掘機液壓系統(tǒng)分析 挖掘機的液壓系統(tǒng)原理圖 挖掘機的液壓系統(tǒng)原理圖如下 圖 31 系統(tǒng)原理圖 系統(tǒng)工作循環(huán)分析 根據(jù)挖掘機的作業(yè)要求液壓系統(tǒng)應(yīng)完成挖掘滿斗提升回轉(zhuǎn)卸載和返回工作循環(huán) 上述工作循環(huán)由系統(tǒng)中的一般工作回路實現(xiàn) 1 通常以鏟斗缸或兩者配合進行挖掘必要時配以動臂動作操縱換向閥 7 處于右位此時鏟斗缸活塞伸出推動鏟斗挖掘或者同時操縱換向閥 10 使兩者配合進行挖掘必要時操作換向閥 9 使處于右位或左位則來油進入動臂缸使動臂上升或下降 以配合鏟斗缸和斗桿缸動作提高挖掘效率 2 動臂上升操縱換向閥 9 處于右位動臂上升 3 回轉(zhuǎn)操縱換向閥 6 處于左位或右位則來油進入回轉(zhuǎn)馬達驅(qū)動馬達帶轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)向卸土處 4 卸載操縱換向閥 10 控制斗桿缸調(diào)節(jié)卸載半徑然后操縱換向閥 7 處于左位使鏟斗缸活塞回縮鏟斗卸載為了調(diào)整卸載位置還要有動臂缸的配合此時是斗桿缸和鏟斗復(fù)合動作兼以動臂動作 5 動臂下降操縱換向閥 9 處于左位使動臂缸完成上升動作 主要液壓元件在系統(tǒng)中的作用 單向節(jié)流閥為了限制動臂斗桿鏟斗因自重而快速下降在其回路上均設(shè)置了單向節(jié)流閥 14 合流閥該機在挖掘作業(yè) 時常需動臂缸與斗桿缸快速動作以提高生產(chǎn)效率為此在系統(tǒng)中增加了合流閥 8 合流閥在圖示位置時兩個泵 1 和泵 12 不合流當(dāng)操縱合流閥 8處于左位時泵輸出的壓力油經(jīng)合流閥 8的左位進入動臂換向閥和斗桿換向閥與泵 12 一起向動臂缸和斗桿缸供油以加快動臂和斗桿的動作速度 安全閥在兩組多路閥的進油路上設(shè)有安全閥 13 以限制系統(tǒng)的最大工作壓力在各液壓缸和液壓馬達的分支油路上均設(shè)有過載閥以吸收工作裝置的沖擊能量 蓄能器當(dāng)換向閥 6 處于左位時液壓泵輸出的液壓油經(jīng)換向閥后一部分進入回轉(zhuǎn)馬達使轉(zhuǎn)臺啟動多余的液壓油經(jīng)液控單向閥進入蓄能器儲存起來隨著 轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速的加快回轉(zhuǎn)馬達吸收的流量越來越多當(dāng)此流量與泵輸出流量相等時系統(tǒng)壓力下降啟動第一階段結(jié)束此后蓄能器釋放儲存的油液連同液壓泵的流量一起供給回轉(zhuǎn)馬達使轉(zhuǎn)臺再次加速這是啟動的第二階段蓄能器中的油基本放完為轉(zhuǎn)臺制動時回收能量做好了準(zhǔn)備 制動時先導(dǎo)閥的控制油使換向閥回到中位回轉(zhuǎn)馬達的進回油路被切斷轉(zhuǎn)臺在慣量作用下繼續(xù)轉(zhuǎn)動回轉(zhuǎn)馬達呈泵工況其排出的油經(jīng)單向閥進入蓄能器回轉(zhuǎn)馬達原回油腔的壓力升高形成制動力矩從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺的制動和能量回收 液壓系統(tǒng)中幾種低壓回路的作用 1 背壓油路由系統(tǒng)回路上的背閥所產(chǎn)生的低壓油 081MPa 在制動或出現(xiàn)超速吸空時通過雙向補油閥 26 向液壓馬達的低油腔補油以保證滾輪始終貼緊導(dǎo)軌表面使馬達工作平穩(wěn)并有可靠的制動性能 2 排灌油路將低壓油經(jīng)節(jié)流閥減壓后引入液壓馬達殼體使馬達即使在不運轉(zhuǎn)的情況下客體內(nèi)仍保持一定的循環(huán)油量其目的一是使馬達殼體內(nèi)的磨損物經(jīng)常得到?jīng)_洗二是對馬達進行預(yù)熱防止當(dāng)外界溫度過低時由主油路通入溫度較高的工作油液以后引起配油軸及柱塞副等精密配合局部不均勻的熱膨脹使馬達卡住或咬死而發(fā)生故障即所謂的熱沖擊 3 泄露油路無背壓將多路閥和液 壓馬達的內(nèi)部漏油用油管集中起來經(jīng)過濾油器引回油箱以減少外泄露 液壓系統(tǒng)的回油路經(jīng)過水冷式冷卻器濾油器后流回油箱使回油得到冷卻和過濾以保證挖掘機在連續(xù)工作狀態(tài)下油箱內(nèi)的油溫不超過 80 攝氏度 33 確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) 壓力和流量是液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)根據(jù)這兩個參數(shù)來計算和選擇液壓元輔件和原動機的規(guī)格當(dāng)系統(tǒng)壓力選定后液壓缸的主要尺寸或馬達排量即可確定接著就可根據(jù)液壓缸的速度或液壓馬達的轉(zhuǎn)速確定其流量 統(tǒng)壓力 以下表 31 是目前我國幾類機械常用的系統(tǒng)工作壓力他反映了這些系統(tǒng)繁榮特點和選用工作壓力的經(jīng)驗 設(shè)備類型 機床 農(nóng)用機械小型工程機械及輔助機構(gòu) 液壓機中大型挖掘機重型機械 磨床 組合機床 龍門刨床 拉床 系統(tǒng)壓力 MPA 08～ 2 3～ 5 2～ 8 8～ 10 10～ 16 20～ 32 表 31 幾類機械常用的系統(tǒng)壓力 系統(tǒng)壓力選定得是否合理直接關(guān)系到整個系統(tǒng)設(shè)計的合理程度在液壓系統(tǒng)功率一定的情況下若系統(tǒng)壓力選得過低則液壓元輔件的尺寸和重量就增加系統(tǒng)造價也相應(yīng)增加若系統(tǒng)壓力選得過高則液壓設(shè)備的重量尺寸和造價會相應(yīng)降低例如飛機液壓系統(tǒng)的壓力從 21MPA 到 28MPA 則其重量下降約 5％所以以及減小13％然而若系統(tǒng)壓力選得過高由于對制造液壓元輔件的材質(zhì)密封制造精度等要求的提高反而會增大液壓設(shè)備的尺寸重量和造價其系統(tǒng)效率和使用壽命也會相應(yīng)下降因此不能一味追求高壓根據(jù)此表本次設(shè)計選系統(tǒng)壓力為 20Mpa 壓缸主要尺寸及其選擇 如何從現(xiàn)有國產(chǎn)液壓缸四大系列若干種規(guī)格中選用所需要的液壓缸應(yīng)綜合考慮以下兩個方面 1 應(yīng)從占用空間的大小重量剛度成本和密封性等方面比較各種液壓缸的缸筒缸蓋缸底活塞活塞桿等零部件的結(jié)構(gòu)形式各零部件的連接方式已經(jīng)油口連接方式密封結(jié)構(gòu)排氣和緩沖裝置等 2 應(yīng)根據(jù)負(fù)載特性和運動方式綜合考慮液 壓缸的安裝方式使液壓缸只受運動方向的負(fù)載而不受徑向負(fù)載液壓缸的安裝方式有法蘭型銷軸型耳環(huán)型拉桿型等安裝方式在選定時應(yīng)使液壓缸不受復(fù)合力的作用并應(yīng)考慮易找正性剛度成本和可維護性等綜合考慮液壓缸的結(jié)構(gòu)和安裝方式后即可確定所需液壓竿的規(guī)格 液壓缸由缸筒活塞活塞桿端蓋和密封件等主要部件構(gòu)成液壓缸可作成缸筒固定活塞桿運動形式和活塞桿固定缸筒運動形式本設(shè)計所采用的是缸筒固定活塞桿運動形式為滿足各種機械的不同用途液壓缸種類繁多其分類根據(jù)結(jié)構(gòu)作用特點活塞桿形式用途和安裝支撐形式來確定按供油方式可分為單作用缸和雙作用缸單作用 缸只往缸的一側(cè)輸入壓力油活塞僅作單向出力運動靠外力使活塞桿返回雙作用缸則分別向缸的兩側(cè)輸入壓力油活塞的正反向運動均靠液壓力來完成由《液壓氣動系統(tǒng)設(shè)計手冊》得知工程液壓缸為雙作用單活塞桿液壓缸安裝方式多采用耳環(huán)型 所以本液壓系統(tǒng)選用雙作用單活塞桿液壓缸如圖 32 液壓執(zhí)行元件實質(zhì)上是一種能量轉(zhuǎn)換裝置液壓缸把輸入液體的液壓能轉(zhuǎn)換成活塞直線移動或葉片回轉(zhuǎn)擺動的機械能予以輸出所謂輸入的液壓能是指輸入工作液體所具有的流量 Q和液力 P輸出的機械能對活塞桿缸是指葉片軸擺動時所具有的速度 V和扭矩 M這些所有參數(shù)都是靠工作容積的 變化來實現(xiàn)的所以說液壓缸也是一種容積式的執(zhí)行元件它具有容積液壓元件的共性 圖 32 液壓缸計算簡圖 本設(shè)計采用雙作用單活塞桿油缸 當(dāng)無桿腔為工作腔時 有桿腔為工作腔時 當(dāng)用以上公式確定液壓缸尺寸時需要先選取回油腔壓力即背壓 P2 和桿徑比dD 表 32 所列為根據(jù)回路特點選取背壓的經(jīng)驗數(shù)據(jù) 回路特點 背壓 MPA 回路特點 背壓 MPA 回油路上設(shè)有節(jié)流法 0205 采用補油泵的閉式回路 115 回油路上有背壓閥或調(diào)速閥 0515 表 32 背壓經(jīng)驗數(shù)據(jù) 根據(jù)上表選 P2 為 05 桿徑比 dD 一般下述原則選 取 當(dāng)活塞桿受拉時一般取 dD 0305當(dāng)活塞桿受壓時為保證活塞桿的穩(wěn)定性一般取 dD 0507 桿徑比 dD 還常常用液壓缸的往返速比 i v2v1 其中 v1v2 分別為液壓缸的正反行程速度的要求來選取其經(jīng)驗數(shù)據(jù)如表 14 所列 i 11 12 133 146 161 2