【正文】 統(tǒng)中幾種低壓回路的作用 16 液壓元件的選用 16 液壓閥的選用 16 輔助元件的選用 174參數(shù)計(jì)算及選擇 18 計(jì)算所需要的泵的流量 18 19 22 22 23 245 結(jié)論 26參考文獻(xiàn) 27致謝 281 緒論 選題意義隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，液壓挖掘機(jī)在各種工程建設(shè)領(lǐng)域，特別是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中所起的作用越來(lái)越明顯，液壓挖掘機(jī)作為一類(lèi)快速、高效的施工機(jī)械愈來(lái)愈被人們所認(rèn)識(shí)。運(yùn)用AutoCAD繪制液壓系統(tǒng)原理圖、工作油箱總成、液壓布置圖、油箱零件圖。小型液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要近年來(lái)，有關(guān)挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)方面的文獻(xiàn)并不少見(jiàn)，但文獻(xiàn)的內(nèi)容大多針對(duì)某一專(zhuān)題進(jìn)行研究，系統(tǒng)地論述現(xiàn)代液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的論文卻較少，因此研究和設(shè)計(jì)液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和理論意義。本論文主要概述挖掘機(jī)液壓技術(shù)的發(fā)展史及其目前在國(guó)內(nèi)的外發(fā)展情況，簡(jiǎn)述了液壓挖掘機(jī)發(fā)展趨勢(shì)，本文對(duì)液壓挖掘機(jī)的常用液壓回路進(jìn)行了簡(jiǎn)單闡述和分析，對(duì)課題要求設(shè)計(jì)的小型液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)及分析，并通過(guò)進(jìn)一步計(jì)算確定了需要的液壓元件完成選型。最后通過(guò)驗(yàn)算證明了本設(shè)計(jì)的可行性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)主要23家主要挖掘機(jī)制造公司2009年挖掘機(jī)市場(chǎng)總計(jì)銷(xiāo)售各級(jí)別挖掘機(jī)約95,000臺(tái)，同比2008年大幅增長(zhǎng)23%，再次創(chuàng)造中國(guó)挖掘機(jī)年度銷(xiāo)量記錄。挖掘機(jī)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(shuō)目前液壓傳動(dòng)的許多先進(jìn)技術(shù)都體現(xiàn)在挖掘機(jī)上。 挖掘機(jī)及其液壓技術(shù)概述挖掘機(jī)的發(fā)展史可追溯到 19 世紀(jì)三四十年代。隨后的一百多年中，挖掘機(jī)并沒(méi)有得到很大發(fā)展，其原因一是當(dāng)時(shí)的工程主要是國(guó)土開(kāi)發(fā)、大規(guī)模的筑路和整修場(chǎng)地等，平面作業(yè)較多，使鏟土運(yùn)輸機(jī)械成為當(dāng)時(shí)的主力機(jī)種，二是挖掘機(jī)作業(yè)裝置動(dòng)作多、運(yùn)動(dòng)范圍大、采用多自由度機(jī)構(gòu)，機(jī)械傳動(dòng)難以適應(yīng)這些要求，而當(dāng)時(shí)的液壓技術(shù)還不成熟，不能大規(guī)模地應(yīng)用到實(shí)際工業(yè)中。20 世紀(jì) 40 年代有了在拖拉機(jī)上配裝液壓鏟的懸掛式挖掘機(jī)，50年代初期和中期相繼研制出拖式全回轉(zhuǎn)液壓挖掘機(jī)和履帶式全液壓挖掘機(jī)，60 年代，當(dāng)液壓傳動(dòng)技術(shù)成為成熟的傳動(dòng)技術(shù)時(shí)，液壓挖掘機(jī)進(jìn)入了推廣和蓬勃發(fā)展吉階段，各國(guó)挖掘機(jī)制造廠和品種增加很快（見(jiàn)表 1—1），產(chǎn)量猛增。液壓傳動(dòng)是挖掘機(jī)的重要組成部分之一，目前常用的傳動(dòng)方式有機(jī)械傳動(dòng)、電力傳動(dòng)和流體傳動(dòng)。所謂液壓傳動(dòng)是指在密閉的回路中，利用液體的壓力能來(lái)進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換、傳遞和分配的液體傳動(dòng)。豐富的理論和實(shí)踐的需要促進(jìn)了液體應(yīng)用技術(shù)和成果的不斷涌現(xiàn)。第二次世界大戰(zhàn)之后，美國(guó)麻省理工學(xué)院的布萊克本、李詩(shī)穎等人對(duì)液壓伺服控制問(wèn)題作了深入的研究，于 1958 年制造了噴嘴擋板型電液伺服閥；20 世紀(jì)六十年代末，電液比例閥應(yīng)運(yùn)而生；70 年代后期，德美等國(guó)相繼研制成負(fù)載敏感泵及大功率電磁閥；近年來(lái)，為適應(yīng)機(jī)電一體化、控制柔性化和計(jì)算機(jī)集中控制的要求，液壓系統(tǒng)的研究已由手動(dòng)控制轉(zhuǎn)向數(shù)字控制和信號(hào)控制。（2）提高技術(shù)性能和控制性能。（4）開(kāi)展液壓系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)方面的研究與開(kāi)發(fā)。（6）提高液壓元件和系統(tǒng)的工作可靠性。（8）開(kāi)展液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論和系統(tǒng)性能分析研究。新中國(guó)成立初期，以測(cè)繪仿制前蘇聯(lián) 20 世紀(jì) 30～40 年代的機(jī)械式單斗挖掘機(jī)為主，開(kāi)始了我國(guó)的挖掘機(jī)生產(chǎn)歷史，由于當(dāng)時(shí)國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要，先后建立起十多家挖掘機(jī)生產(chǎn)廠，到 20 世紀(jì) 80 年代末，我國(guó)的中小型液壓挖掘機(jī)已形成系列，但總的說(shuō)來(lái)，我國(guó)的挖掘機(jī)生產(chǎn)批量小，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，與國(guó)際先進(jìn)水平相比，差距較大。國(guó)外挖掘機(jī)生產(chǎn)歷史較長(zhǎng)，液壓技術(shù)的不斷成熟使挖掘機(jī)得到全面發(fā)展。20 世紀(jì) 60 年代，挖掘機(jī)進(jìn)入成熟期，各國(guó)挖掘機(jī)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。Maestro 控制面板在機(jī)型上安裝兩種功率模式和四種工況狀態(tài)，允許用戶(hù)自行決定功率工況模式。此種技術(shù)在日本小松、日立建機(jī)、神鋼、韓國(guó)大宇重工、德國(guó)的利渤海爾、英國(guó)的 JCB等公司均得到普遍應(yīng)用，代表了當(dāng)代液壓挖掘機(jī)的最高水平。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)。液壓技術(shù)在挖掘機(jī)上的普遍使用，為電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)在挖掘機(jī)上的應(yīng)用與推廣創(chuàng)造了條件，液壓、電子和自動(dòng)化技術(shù)日益結(jié)合，共同促進(jìn)挖掘機(jī)的控制性能不斷提高。在危險(xiǎn)地區(qū)或水下作業(yè)采用無(wú)線電操縱，利用電子計(jì)算機(jī)控制接收器和激光導(dǎo)向相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了挖掘機(jī)作業(yè)操縱的完全自動(dòng)化。隨著對(duì)挖掘機(jī)的工作效率、節(jié)能環(huán)保、操作輕便、安全舒適、可靠耐用等方面性能要求的提高，機(jī)電一體化技術(shù)在挖掘機(jī)上得以廣泛應(yīng)用，并使其各種性能有了質(zhì)的飛躍。所有這一切，都是挖掘機(jī)的全液壓化奠定的基礎(chǔ)并為挖掘機(jī)的全面發(fā)展創(chuàng)造了美好的前景。例如美國(guó)林肯貝爾特公司新 C 系列 LS5800 型液壓挖掘機(jī)安裝了全自動(dòng)控制液壓系統(tǒng)，可自動(dòng)調(diào)節(jié)流量，避免了驅(qū)動(dòng)功率的浪費(fèi)，還安裝了 CAPS（計(jì)算機(jī)輔助功率系統(tǒng)），提高了挖掘機(jī)的作業(yè)功率，更好地發(fā)揮液壓系統(tǒng)的功能；日本住友公司生產(chǎn)的 FJ 系列五種新型號(hào)挖掘機(jī)配有與液壓回路連接的計(jì)算機(jī)輔助功率控制系統(tǒng)，利用精控模式選擇系統(tǒng)，減少燃油、發(fā)動(dòng)機(jī)功率和液壓功率的消耗，并延長(zhǎng)了零部件的使用壽命；德國(guó)奧加凱（Oamp。韓國(guó)大宇公司在 DH280 型挖掘機(jī)上采用了 EPOS 即電子功率優(yōu)化系統(tǒng)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)液壓泵所吸收的功率，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速始終保持在額定轉(zhuǎn)速附近，即發(fā)動(dòng)機(jī)始終以全功率運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣既充分利用了發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、提高挖掘機(jī)的作業(yè)效率，又防止了發(fā)動(dòng)機(jī)因過(guò)載而熄火。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(jī)械能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)的各種動(dòng)作。挖掘機(jī)的工作裝置主要由動(dòng)臂、斗桿、鏟斗及相應(yīng)的液壓缸組成，它包括動(dòng)臂、斗桿、鏟斗三個(gè)液壓回路。回轉(zhuǎn)系統(tǒng)工作時(shí)必須滿(mǎn)足如下條件：回轉(zhuǎn)迅速、起動(dòng)和制動(dòng)無(wú)沖擊、振動(dòng)和搖擺，與其它機(jī)構(gòu)同時(shí)動(dòng)作時(shí)，能合理地分配去各機(jī)構(gòu)的流量。行走系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要考慮直線行駛問(wèn)題，即在挖掘機(jī)行走過(guò)程中，如果某一工作裝置動(dòng)作，不至于造成挖掘機(jī)發(fā)生行走偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象。（2）工作裝置的動(dòng)作和轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)既能單獨(dú)進(jìn)行，又能復(fù)合動(dòng)作，以提高挖掘機(jī)的生產(chǎn)率。（4）保證挖掘機(jī)的一切動(dòng)作可逆，且無(wú)級(jí)變速。為此，液壓系統(tǒng)應(yīng)做到：（1）有高的傳動(dòng)效率，以充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和燃料使用經(jīng)濟(jì)性。（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(jī)持續(xù)工作時(shí)的液壓油溫不超過(guò) 80℃，或溫升不超過(guò) 45℃。（5）采用液壓或電液伺服操縱裝置，以便挖掘機(jī)設(shè)置自動(dòng)控制系統(tǒng)，進(jìn)而提高挖掘機(jī)技術(shù)性能和減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度。通常以鏟斗液壓缸或斗桿液壓缸分別進(jìn)行單獨(dú)挖掘，或者兩者配合進(jìn)行挖掘。（2）滿(mǎn)斗舉升回轉(zhuǎn)。動(dòng)臂舉升和臂和鏟斗自動(dòng)舉升到正確的卸載高度。（3）卸載。為了調(diào)整卸載位置，還需動(dòng)臂配合動(dòng)作。（4）空斗返回。由于動(dòng)臂下降有重力作用、壓力低、泵的流量大、下降快，要求回轉(zhuǎn)速度快，因此該工況的供油情況通常是一個(gè)泵全部流量供回轉(zhuǎn)，另一泵大部分油供動(dòng)臂，少部分油經(jīng)節(jié)流供斗桿。液壓挖掘機(jī)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。限壓的目的有兩個(gè)：一是限制系統(tǒng)的最大壓力，使系統(tǒng)和元件不因過(guò)載而損壞，通常用安全閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，安全閥設(shè)置在主油泵出油口附近；二是根據(jù)工作需要，使系統(tǒng)中某部分壓力保持定值或不超過(guò)某值，通常用溢流閥實(shí)現(xiàn)，溢流閥可使系統(tǒng)根據(jù)調(diào)定壓力工作，多余的流量通過(guò)此閥流回油箱，因此溢流閥是常開(kāi)的。維持正常工作，動(dòng)臂液壓缸雖然處于“不工作狀態(tài)”，但必須具有足夠的閉鎖力來(lái)防止活塞桿的伸出或縮回，因此須在動(dòng)臂液壓缸的進(jìn)出油路上各裝有限壓閥，當(dāng)閉鎖壓力大于限壓閥調(diào)定值時(shí)，限壓閥打開(kāi)，使油液流回油箱。通常高壓系統(tǒng)限壓閥的壓力調(diào)定不超過(guò)系統(tǒng)壓力的 25%，中高壓系統(tǒng)可以調(diào)至 25%以上。液壓沖擊會(huì)使整個(gè)液壓系統(tǒng)和元件產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，甚至破壞。圖 22 為液壓挖掘機(jī)中比較普遍采用的幾種緩沖回路。當(dāng)回轉(zhuǎn)馬達(dá)突然停止轉(zhuǎn)動(dòng)或反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，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(bǔ)油回路經(jīng)單向閥 4 進(jìn)行補(bǔ)油，從而消除了液壓沖擊。該緩沖回路的特點(diǎn)是溢油和補(bǔ)油分別進(jìn)行，保持了較低的液壓油溫度，工作可靠，但補(bǔ)油量較大。當(dāng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)制動(dòng)、停止或反轉(zhuǎn)時(shí)，高壓腔的油經(jīng)過(guò)緩沖閥直接進(jìn)入低壓腔，減小了液壓沖擊。圖 22（C）是回轉(zhuǎn)馬達(dá)油路之間并聯(lián)有成對(duì)單向閥 5 和 7，回轉(zhuǎn)馬達(dá)制動(dòng)或換向時(shí)高壓腔的油經(jīng)過(guò)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獲得補(bǔ)油。當(dāng)回轉(zhuǎn)操縱閥回中位產(chǎn)生液壓制動(dòng)作用時(shí)，挖掘機(jī)上部回轉(zhuǎn)體的慣性動(dòng)能將轉(zhuǎn)換成液壓位能，接著位能又轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，使上部回轉(zhuǎn)體產(chǎn)生反彈運(yùn)動(dòng)來(lái)回振動(dòng)，使回轉(zhuǎn)齒圈和油馬達(dá)小齒輪之間產(chǎn)生沖擊、振動(dòng)和噪聲，同時(shí)鏟斗來(lái)回晃動(dòng)，致使鏟斗中的土灑落，因此挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)油路中一般