【正文】 與回轉(zhuǎn)平臺(tái)鉸接。 油缸前傾布置方案，如圖 所示，動(dòng)臂油缸與動(dòng)臂鉸接于 E點(diǎn)。 油缸后傾布置方案，如圖 所示，當(dāng)動(dòng)臂油缸全伸出，將動(dòng)臂舉升至上極限位置時(shí)，動(dòng)臂油缸軸線向轉(zhuǎn)臺(tái)后方傾斜。此外，在后傾方案中，動(dòng)臂 EF 部分往往比前傾方案的長(zhǎng)，因此動(dòng)臂所受彎矩也比較大。然后，后傾方案動(dòng)臂下鉸點(diǎn) C 與動(dòng)臂油缸下鉸點(diǎn) D的距離 CD 比前傾方案的大，則動(dòng)臂在上下兩極限位置時(shí)，動(dòng)臂油缸的作用力臂也就比較大。 為了增大后傾方案的挖掘深度，有的挖掘?qū)㈤L(zhǎng)動(dòng)臂 CEF改成 CE1F1（圖 ），并配以長(zhǎng)斗桿，在最大深度處挖掘時(shí)，采用鏟斗挖掘而不是斗桿挖掘， 這樣得到的最大挖掘深度為 h1h2。所以，在布置動(dòng)臂油缸時(shí)，應(yīng)綜合考慮動(dòng)臂的結(jié)構(gòu)、工作裝置的作業(yè)尺寸及動(dòng)臂舉升力和挖掘力等因素。 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。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。 工況在線監(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 。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。 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)換日照職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 和輸入輸出信號(hào)的光電隔離等。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。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。本設(shè)計(jì)主要對(duì)動(dòng)臂缸進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)。此時(shí)液壓缸無(wú)桿腔工作面積 1A 應(yīng)為有桿腔工作面積 2A 的兩倍。根據(jù)公式 1 16600000 .8(1 3 ) 1 022FAPP??? ? ?= 2cm () 主機(jī)類(lèi)型 機(jī)床 農(nóng)業(yè)機(jī)械 小型工程機(jī)械 工程機(jī)械輔助機(jī)構(gòu) 液壓機(jī) 中、大挖掘機(jī) 重型機(jī)械 起重運(yùn)輸機(jī)構(gòu) 磨床 組合機(jī)床 龍門(mén)刨床 拉床 工作壓力 p/Mpa ≤ 2 3～ 5 ≤ 8 8～ 10 10～ 16 20～ 32 日照職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 故有 D= 14/A ? =， d== () 當(dāng)按 GB/T2348－ 1993 將這些直徑 圓整 理 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 22/ 4 50 .2 4A D cm??? 2 2 22 ( ) / 4 1 9 .0 8A D d c m?? ? ? () 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。 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 /D? ≥16時(shí)，液壓缸缸筒厚度一般按薄壁筒計(jì)算，公式如下： 2[ ]yPD? ?? () 式中 ? －液壓缸缸筒厚度 yP －試驗(yàn)壓力 (Mpa)，當(dāng)工作壓力 P≤ 16 Mpa 時(shí)， yP =，當(dāng)工作壓力≥ P≥ 16 Mpa 時(shí)， yP =，當(dāng)工作壓力 P≤ 時(shí)， yP =,這里應(yīng)取 yP = =。 活塞桿柔度校核計(jì)算 活塞桿細(xì)比計(jì)算如下： λ=24dL?≤[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 。 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。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。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)。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。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。但為了散熱和補(bǔ)充泄漏，需要有輔助泵。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)。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。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。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。容積調(diào)速大多采用閉式循環(huán)形式。其結(jié)構(gòu)緊湊，但散熱條件差。 (2) 制定壓力控制方案 ]8[ 液壓執(zhí)行元件工作時(shí)，要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力或在一定壓力范圍內(nèi)工作，也有的需要多級(jí)或無(wú)級(jí)連續(xù)地調(diào)節(jié)壓力，一般在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，通常由定量泵供油，用溢流閥調(diào)節(jié)所需壓力，并保持恒定。在液壓系統(tǒng)中，需要流量不大的高壓油時(shí)可考慮用增壓回路得到高壓，而不用單設(shè)高壓泵。 在系統(tǒng)的某個(gè)局部，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。 (3) 指定順序動(dòng)作方案 主機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的順序動(dòng)作，根據(jù)設(shè)備類(lèi)型不同，有的按固定程序運(yùn)行，有的 則是隨機(jī)的或人為的。加工機(jī)械的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的順序動(dòng)作多采用行程控制，當(dāng)工作部件移動(dòng)到一定位置時(shí)，通過(guò)電氣行程開(kāi)關(guān)發(fā)出電信號(hào)給電磁鐵推動(dòng)電磁閥或直接壓下行程閥來(lái)控制接續(xù)的動(dòng)作。另外還有時(shí)間控制、壓力控制等。壓力控制多用在帶有液壓夾具的機(jī)床 、擠壓機(jī)壓力機(jī)等場(chǎng)合。 本設(shè)計(jì)主要采用手動(dòng)控制，另根據(jù)壓力控制 CLSS 系統(tǒng)可進(jìn)行自動(dòng)操作，在計(jì)算機(jī)的直接操縱下自動(dòng)完成給定的挖掘任務(wù)，并具有一定得局部自主能力。在回轉(zhuǎn)過(guò)程中，能自動(dòng)識(shí)別和避開(kāi)障礙物，達(dá)到原定的卸料位置。節(jié)流 調(diào)速系統(tǒng)一般用定量泵供油，在無(wú)其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱，溢流閥同時(shí)起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。為節(jié)省能源提高效率，液壓泵的供油量要盡量與系統(tǒng)所需流量相匹配。對(duì)長(zhǎng)時(shí)間所需流量較小的情況，可增設(shè)蓄能器做輔助油源。一般泵的入口要裝有粗過(guò)濾器，進(jìn)入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護(hù)元件的要求，通過(guò)相 應(yīng)的精過(guò)濾器再次過(guò)濾。根據(jù)液壓設(shè)備所處環(huán)境及對(duì)溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。 確定回路方式 本液壓系統(tǒng)采用開(kāi)式回路。 開(kāi)式系統(tǒng)利用油箱可以散熱、沉淀雜質(zhì)的特點(diǎn)，并且油液循環(huán)大，敝熱條件好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此為大多數(shù)工程機(jī)械所采用。但閉式系統(tǒng)較開(kāi)式系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，并且由于閉式系統(tǒng)本身沒(méi)有油箱，油液的散熱和過(guò)濾條件較開(kāi)式系統(tǒng)差。它的功能是：有效地傳遞能量、潤(rùn)滑部件和作為一種散熱介質(zhì)。因此，正確選用液壓油是確保液壓系統(tǒng)正常和長(zhǎng)期工作的前提。 由于液壓傳動(dòng)具有元件體積小、重量輕、傳動(dòng)平穩(wěn)、工作可靠、操作方便、易于實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速等優(yōu)點(diǎn)，因此在許多工業(yè)部門(mén)的傳動(dòng)系統(tǒng)被采用。正確選用液壓油品種，確保液壓系統(tǒng)長(zhǎng)期平穩(wěn)、安全運(yùn)行，是保證連續(xù)生產(chǎn)、節(jié)省材料消耗和提高經(jīng)濟(jì)效益的有效措施。所用的油泵 1 為雙 聯(lián)泵，分為 A、 B 兩泵。油泵 A 輸?shù)膲毫M(jìn)入第一組多路換向閥，驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)馬達(dá)、鏟斗油缸、輔助油缸，并經(jīng)中央回轉(zhuǎn)接頭驅(qū)動(dòng)右行走馬達(dá) 7。油泵 B 輸出的壓力油進(jìn)入第二組多路換向閥，驅(qū)動(dòng)動(dòng)臂油缸、斗桿油缸，并經(jīng)中央回轉(zhuǎn)接頭驅(qū)動(dòng)左行走馬達(dá) 8 和推土板油缸 6。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(dāng)挖掘機(jī)下坡行走出現(xiàn)超速情況時(shí)，油泵出口壓力降低，限速閥自動(dòng)對(duì)回油進(jìn)行節(jié)流，防止溜坡現(xiàn)象，保證挖掘機(jī)行駛安全。 為了防止動(dòng)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。 SWE50H 型單斗液壓挖掘機(jī)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(dá)殼體內(nèi)部，使其保持一定的循環(huán)油量，及時(shí)沖洗磨損產(chǎn)物。 (2) 泄油回路 將多路換向閥和 液壓馬達(dá)的泄漏油液用油管集中起來(lái)，通過(guò)五通接頭和濾油器流回油箱。液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)可通過(guò)檢查泄漏油路濾油器，判定是否屬于液壓馬達(dá)磨損引起的故障。 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(guò)大的溫升，在回油路中設(shè)置強(qiáng)制風(fēng)冷式散熱器，將油溫控制 在 80℃ 以下。機(jī)電一體化挖掘機(jī)的控制系統(tǒng)是半自動(dòng)的，所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)是建立在 WY100 型挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)基礎(chǔ)上，改進(jìn)工作裝置的自動(dòng)化控制，保證工作負(fù)載合理，防止在過(guò)量的情況下導(dǎo)致小挖掘機(jī)破壞。對(duì)于自行設(shè)計(jì)的非標(biāo)準(zhǔn)元件可用結(jié)構(gòu)原理圖繪制。 分析比較動(dòng)臂機(jī)構(gòu)系統(tǒng)圖與整機(jī)系統(tǒng)圖，可以總結(jié)出：動(dòng)臂機(jī)構(gòu)系統(tǒng)可以作為一個(gè)單獨(dú)的液壓系統(tǒng)，并可以進(jìn)行半自動(dòng)化控制，其液壓元件選擇的合理與否直接影響著機(jī)電一體化液壓系統(tǒng)的快速控制能力。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，可查閱得：此液壓泵可采用 NB3G20F 雙聯(lián)柱塞泵，主泵由 2 個(gè) 柱塞式串聯(lián) 變量柱塞泵 組成。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)表得： 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)型號(hào) 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(guò)閥的流量。系統(tǒng)的工作壓 力，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順序，工作部件的運(yùn)動(dòng)速度、方向，以及變換頻率，輸出力和力矩等。對(duì)液壓閥流量的選擇，可以按照產(chǎn)品標(biāo)明的公稱流量為依據(jù)，根據(jù)產(chǎn)品有關(guān)流量曲線來(lái)確定。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(jiǎn)繁及布置特點(diǎn)來(lái)確定。根據(jù)系統(tǒng)的操縱需要和電氣系統(tǒng)的配置能力進(jìn)行選擇。一般按照系統(tǒng)的工作需要來(lái)確定液壓閥的結(jié)構(gòu)形式 。原理圖如圖 所示 日照職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 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(lèi)型和主要參數(shù)。 通過(guò)以下公式 算出管道內(nèi)徑： 日照職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 4 vqd??? () T式中 Tvq － 液體流量 ? － 流速 其設(shè)定值與 計(jì)算數(shù)值如表 所示 表 計(jì)算數(shù)值 管路名稱 通 過(guò) 流 量(L/min) 允 許 流 速(m/min) 管道內(nèi)徑 (m) 實(shí)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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》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。膠管在使用及設(shè)計(jì)中應(yīng)主要下列事項(xiàng)： (1) 膠管的彎曲半徑不宜過(guò)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，此段長(zhǎng)不應(yīng)小于管外徑的兩倍。 (3) 膠管安裝是應(yīng)保證不發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，為便于安裝，可沿管長(zhǎng)涂以色紋，以便檢查。 (5) 膠管應(yīng)避免 與機(jī) 械上的尖角部分想接觸和摩擦，以免管子損壞。 其 具體規(guī)格型號(hào)和名稱見(jiàn)表 。雖然不是很復(fù)雜，但通過(guò)這一設(shè)計(jì)實(shí)踐，我感到自己在這方面仍存在許多不足之處。在各種機(jī)械設(shè)備上，液壓系統(tǒng)得到了廣泛的使用。著手設(shè)計(jì)時(shí)，必須從實(shí)際情況出發(fā)，有機(jī)的結(jié)合各種傳動(dòng)形式，充分發(fā)揮液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，力求設(shè)計(jì)出結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡(jiǎn)單、維修方便的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。其中結(jié)合了需方需要的技術(shù)要求，根據(jù)計(jì)算來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)、油箱容積、油泵的型號(hào)及各種液壓元件的選擇。參照了機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)上的計(jì)算公式，根據(jù)計(jì)算所得的結(jié)果來(lái)選取各種液壓元件。并對(duì)液壓系統(tǒng)的液壓原 理、操作進(jìn)行了說(shuō)明 ，其中主要是對(duì)液壓 缸進(jìn)行分析計(jì)算，并繪畫(huà)相關(guān)的 CAD 二維圖紙，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)零件的可制造性與工