液压挖掘机液压专业系统设计.doc

摘要液压挖掘机是工程机械一种重要品种，是一种广泛用于建筑、铁路、公路、水利、采矿等建设工程土方机械。液压挖掘机运用液压元件（液压泵、液压马达、液压缸等）带动各种构件动作，具备许多长处，于是它对液压系统设计提出了很高规定，其液压系统也是工程机械液压系统中最为复杂。因而，对挖掘机液压系统分析设计对推动国内挖掘机发展具备十分重要意义。在收集了国内外挖掘机液压系统有关资料基本上，理解了挖掘机液压系统发展历史，并对挖掘机液压系统技术发展动态进行了分析总结。本次毕业设计课题是液压挖掘机。挖掘机由各种系统构成，涉及液压系统，传动系统，操纵系统，工作装置，底架，转台，油箱，发动机安装等。本人设计重要致力于分析和设计中型液压挖掘机液压系统液压元件。以液压元件和液压回路为主。核心词：挖掘机液压系统液压泵 AbstractConstruction machinery hydraulic excavator is an important species，is a widely used in construction， railway，highway，water conservancy，mining and other construction projects of Earthmoving Machinery. The use of hydraulic excavator hydraulic components (hydraulic pumps，hydraulic motors，hydraulic cylinders，etc.) bring a variety of component movement，has many advantages，so it is the design of the hydraulic system of the high demands，and its hydraulic system engineering machinery hydraulic system is the most complex. Therefore，the analysis of excavator hydraulic system design in promoting the development of Chinas excavator of great significance.At home and abroad in gathering relevant information excavator hydraulic system on the basis of the understanding of the excavators of the historical development of the hydraulic system，hydraulic excavators and technical developments have been analyzed and summarized. The graduation project is the subject of hydraulic excavators YW160. Mini-excavator from multiple systems，including hydraulic system，transmission system，control system，the working devices，chassis，turntable，fuel tanks，engine installation. I focused on the design of the analysis and design of medium-sized hydraulic excavator hydraulic system hydraulic components. Hydraulic components and the main hydraulic circuit.Keywords：hydraulic pump hydraulic system of excavator 目 录前 言1第1章 液压挖掘机构造与工作原理21.1 液压挖掘机整机性能21.2 液压挖掘机构造31.3 液压挖掘机传动原理5第2章 挖掘机工况分析及液压系统设计方案拟定 72.1 液压挖掘机工况72.2 挖掘机液压系统设计规定122.3液压系统方案拟定14第3章 液压系统设计153.1 拟定油缸所受作用力153.1.1 铲斗油缸作用力拟定153.1.2 斗杆油缸作用力拟定173.1.3 动臂油缸作用力拟定183.2 各油缸尺寸拟定193.2.1 铲斗油缸尺寸计算193.2.2 斗杆油缸尺寸计算223.2.3 动臂油缸尺寸计算223.3 液压系统图拟定233.4 液压元件选取243.5 各液压缸和马达流量拟定253.6 管路油管选取273.7 液压油箱拟定293.8 液压系统发热和温升验算293.9 液压装置构造设计30结 论31参照文献32致谢34前 言国内是一种发展中华人民共和国家，在辽阔国土上正在进行大规模经济建设，这就需要大量土石方施工机械为其服务，而液压挖掘机是最重要一类土石方施工机械。因而，可以必定液压挖掘机发展空间很大。可以预见，随着国家经济建设不断发展，液压挖掘机需求量将逐年大幅度增长。此后几年国内液压挖掘机行业将会有一种很大发展，液压挖掘机年产量将会以高于20速度增长。中华人民共和国挖掘机市场自1997年开始已进入了一种较快发展时期，与比较，全国挖掘机产、销量分别增长55和56。截止到8月底全国挖掘机销量已超过13000台，超过了全年销售数。全国液压挖掘机销售量超过18000台。显然，挖掘机在整个工程机械行业中是产、销量增长最快机种之一。北京奥运会、上海世博会、西部大开发、南水北调工程对机械设备需求为挖掘机生产厂商提供了大量商机。另为满足国民经济发展需要，尽快为国内市场提供产品质量好、可靠性高液压挖掘机，变化大中型液压挖掘机长期依托进口被动局面当务之急是高速发展国内液压挖掘机。随之从事液压设备设计和调试工作工程技术人员也越来越多。她们设计出了不少性能良好液压系统；但也经常浮现某些因设计时考虑不周或参数调节不当，导致系统达不到规定或不能正常工作，不得不改进设计或采用应急对策状况。如何设计出工作可靠、构造简朴、性能好、成本低、效率高、维护使用以便液压系统，必要通过调查研究，明确多方面规定！如下是中型反铲挖掘机液压系统设计，但愿本设计能为从事液压工作人员献上微薄之力！第1章 液压挖掘机构造与工作原理液压挖掘机由于在动力装置 和工作装置之间采用容积式液压传动，靠液体压力能进行工作，相对机械传动具备许多长处:能无极调速且调速范畴大，最大速度和最小速度之比可达1000:1能得到较低稳定转速；迅速作用时，液压元件产生运动惯性较小，并可作高速反转；传动平稳，构造简朴，可吸取冲击和振动；操纵省力灵活，易实现自动化控制；易实现原则化、通用化、系列化。因而液压挖掘机逐渐取代机械式挖掘机是必然趋势。单斗液压挖掘机是装有一只铲斗并采用液压传动进行挖掘作业机械。它是当前挖掘机械中重要机种。单斗液压挖掘机作业过程是以铲斗(普通装有斗齿)切削刃切削土壤并将土装入斗内，斗满后提高。回转至卸上位置进行卸土，卸空后铲斗再转回并下降到地面进行下一次挖掘。当挖掘机挖完一段土后，机械移动一段距离，以便继续作业。因而单斗液压挖掘机是一种周期作业自行式上方机械。1.1 液压挖掘机整机性能液压挖掘机可分为:动力系统、机械系统、液压系统、控制系统。液压挖掘机作为一种有机整体，其性能优劣不但与工作装置机械零部件性能关于，还与液压系统、控制系统性能关于。(1) 动力系统挖掘机工作重要特点是环境温度变化大，灰尘污物较多，负荷变化大，经常倾斜工作，维护条件差。因而液压挖掘机原动力普通由柴油机提供，柴油机具备工作可靠、功率特性曲线硬、燃油经济等特点，符号挖掘机工作条件恶劣，负荷多变规定。挖掘机额定负荷与汽车。拖拉机不同，汽车和拖拉机指在最高转速下、连同机油泵、发电机等必要附件，分钟内最大功率;挖掘机是指在额定转速下一小时以上额定功率。挖掘机采用车用柴油机时，最大功率指数减少。(2) 机械系统液压挖掘机机械系统某些是完毕挖掘机各项基本动作直接执行者，重要涉及:行走装置是整个机器支撑某些，承受机器所有重量和工作装置反力，同步能使挖掘机作短途行驶.按照构造不同，分履带式和轮胎式。回转机构使挖掘机上车环绕中央回转轴作360度回转机构，涉及驱动装置和回转支撑。工作装置是挖掘机完毕实际作业重要构成某些，惯用有反铲、正铲、装载、起重等装置，而同一种装置可以有各种构造形式，前面所述反铲装置应用最为广泛。(3) 液压系统液压挖掘机回转、行走和工作装置动作都由液压传动系统实现，原动机驱动双联液压泵，把压力油分别送到两组多路换向阀。通过司机操纵，将压力油单独或同步送往液压执行元件(液压马达和液压油缸)驱动执行机构工作。液压挖掘机重要运动有整机行走、转台回转、动臂升降、斗杆收放、铲斗转动等。这些运动都靠液压传动。依照以上工作规定，把各液压元件用油管有机地连接起来地组合体既是液压挖掘机地液压系统。该系统地功能是把发动机地机械能以油液为介质，运用油泵转变为液压能，传送给油缸、油马达等转变为机械能，再传动各执行机构，实现各种运动和工作过程。液压系统设计得合理与否，对挖掘机性能起着决定性作用。同样元件，若系统设计不同，则挖掘机性能差别很大。液压系统习惯上按主油泵数量、功率调节方式和回路数量来分类。(4) 控制系统液压挖掘机控制系统是对发动机、液压泵、多路换向阀和执行元件(液压缸、液压马达)等进行控制系统。电子技术和计算机技术飞速进步，使挖掘机有了越来越先进控制系统，使液压挖掘机向高性能、自动化和智能化发展。当前挖掘机研究重点正逐渐向智能化机电液控制系统方向转移。1.2 液压挖掘机构造(1) 液压挖掘机构成为了实现液压挖掘机各项功能，单斗液压挖掘机需要两个基本构成某些，即机体(或称主机)和工作装置。机体是完毕挖掘机基本动作并作为驱动和操纵挖掘机进行工作荃础，可以是履带牵引车辆或轮式牵引车辆。可细分为行走装置、回转装置、液压系统、气压系统、电气系统和动力装置。其中动力装置、操纵机构、回转机构和辅助设备均可在回转平台上，总称上车某些，它与行走机构(又称下车某些)用回转支撑相连，平台可以环绕中央回转轴作360全回转。工作装置依照工作性质不同，可配备反铲、正铲、装载、起重等装置，分别完毕挖掘、装载、抓取、起重、钻孔、打桩、破碎、修坡、清沟等工作。挖掘机基本性能决定于各某些构造、性能及其综合效果。(2) 单斗反铲液压挖掘机反铲装置重要用于挖掘停机面如下土壤。斗容量不大于1.6中小型液压挖掘机普通选用反铲装置，它分为整体臂式和组合臂式。其中长期作业条件相似挖掘机反铲装置大多采用整体鹅颈式动臂构造。采用这种动臂有助于加大挖掘深度，且构造简朴、价格低廉。刚度相似时，其重量比组合动臂轻，是当前应用最广泛液压挖掘机工作装置构造形式。铰接式反铲是单斗液压挖掘机最惯用构造型式，动臂、斗杆和铲斗等重要部件彼此铰接，在液压缸作用下各部件绕铰接点摆动，完毕挖掘、提高和卸土等动作。整体鹅颈式动臂反铲挖掘机工作装置重要由动臂、动臂油缸、斗杆、斗一杆油缸、铲斗、铲斗油缸、摇臂、连杆、销轴等构成。装置各运动部件之间所有采用销轴铰接，以动臂油缸来支撑和变化动臂倾角，通过动臂油缸伸缩可使动臂绕下。铰点转动实现动臂升降。斗杆铰接于动臂上端，由斗杆油缸控制斗杆与动臂相对角度。当斗杆油缸伸缩时，斗杆可绕动臂上铰点转动。铲斗与斗杆前端铰接，并通过铲斗油缸伸缩使铲斗转动。为增大铲斗转角，普通采用摇臂连杆机构来和铲斗联。(3) 液压挖掘机工作循环过程一方面液压挖掘机驱动行走马达和配套土方运送车辆一起进入作业面，运送车辆倒车、调停，停靠在挖掘机侧方或后方。挖掘机司机扳动操纵手柄，使回转马达控制阀接通，于是回转马达转动并带动上部平台回转，使工作装置转向挖掘地点，在执行上述过程同步操纵动臂油缸换向阀，使动臂油缸上腔进油，将动臂下降，直至铲斗接触地面，然后司机操纵斗杆油缸和铲斗油缸换向阀，使两者大腔进油，配合动作以加快作业进度，进行复合动作挖掘和装载:铲斗装满后将斗杆油缸和铲斗油缸操纵手柄扳回中位，使铲斗和斗杆油缸闭锁，再操纵动臂油缸换向阀，使动臂油缸下腔进油，将动臂提高，举起装满土铲斗离开工作面，随后扳动平台回转换向阀手柄，使上部平台回转，带动铲斗转至运送车辆上方，再操纵斗杆油缸使铲斗高度稍降某些，并在恰当高度操纵铲斗油缸使铲斗卸土。土方卸完后，使平台反转并减少动臂，直到铲斗回到作业点上方，以便进行下一工作循环。1.3 液压挖掘机传动原理液压挖掘机采用三组液压缸使工作装置具备三个自由度，铲斗可实既有限平面转动，加上液压马达驱动回转运动，使铲斗运动扩大到有限空间，再通过行走马达驱动行走(移位)，使挖掘空间可沿水平方向得到间歇地扩大，从而满足挖掘作业规定。液压挖掘机由柴油机驱动液压泵，操纵分派阀，将高压油送给各液压执行元件(液压缸或液压马达)驱动相应机构进行工作。液压挖掘机工作装置采用连杆机构原理，各某些运动通过液压缸伸缩来实现。反铲工作装置由铲斗5、斗杆11、动臂2、连杆8及相应三组液压缸1、4、10构成。动臂下铰点铰接在转台上，通过动臂缸伸缩，使动臂连同整个工作装置绕动臂下铰点转动。依托斗杆缸使斗杆绕动臂上铰点转动;而铲斗铰接于斗杆前端，通过铲斗缸和连杆则使铲斗绕斗杆前铰点转动。挖掘作业时，接通回转马达，转动转台，使工作装置转到挖掘位置，同步操纵动臂缸小腔进油使液压缸回缩;动臂下降至铲斗触地后再操纵斗杆缸或铲斗缸，液压缸大腔进油而伸长，使铲斗进行挖掘和装载工作。铲斗装满后，铲斗缸和斗杆缸停动并操纵动臂缸大腔进油，使动臂抬起，随后接通回转马达，使工作装置转到卸载位置，再操纵铲斗缸或斗杆缸回缩，使铲斗翻转进行卸土。卸完后，工作装置再转至挖掘位置进行第二次挖掘循环。在实际挖掘作业中，由于土质状况、挖掘面条件以及挖掘机液压系通不同，反铲装置三种液压缸在挖掘循环中动作配合随机。1、斗杆油缸 2、动臂 3、油管 4、动臂油缸 5、铲斗 6、斗齿 7、侧齿 8、连杆 9、摇杆 10、铲斗油缸 11、斗杆图1-1 反铲挖掘机工作装置总之，液压挖掘机是由多学科、多系统构成有机整体，只有在系统层面上各系统、各学科协同优化才干获取挖掘机整机最佳性能。第2章 液压挖掘机工况分析及液压系统设计方案拟定要理解和设计挖掘机液压系统，一方面要分析液压挖掘机工作过程及其作业规定，掌握各种液压作用元件动作时流量、力和功率规定以及液压作用元件互相配合复合动作规定和复合动作时油泵对同步作用各液压作用元件流量分派和功率分派。2.1 液压挖掘机工况液压挖掘机作业过程涉及如下几种动作(如图2-1所示):动臂升降、斗杆收放、铲斗装卸、转台回转、整机行走以及其他辅助动作。除了辅助动作(例如整机转向等)不需全功率驱动以外，其他都是液压挖掘机重要动作，要考虑全功率驱动。1、动臂升降 2、斗杆收放 3、铲斗装卸 4 、平台台回转 5、整机行走图2-1 液压挖掘机运动图由于液压挖掘机作业对象和工作条件变化较大，主机工作有两项特殊规定:(1)实现各种重要动作时，阻力与作业速度随时变化，因而，规定液压缸和液压马达压力和流量也能相应变化;(2)为了充分运用发动机功率和缩短作业循环时间，工作过程中往往规定有两个重要动作(例如挖掘与动臂、提高与回转)同步进行复合动作。液压挖掘机一种作业循环构成和动作复合重要涉及:(1) 挖掘:普通以铲斗液压缸或斗杆液压缸进行挖掘，或者两者配合进行挖掘，因而，在此过程中重要是铲斗和斗杆复合动作，必要时，配以动臂动作。(2) 满斗举升回转:挖掘结束，动臂液压缸将动臂顶起，满斗提高，同步回转第2章挖掘机液压系统设计规定和分析办法液压马达使转台转向卸土处，此时重要是动臂和回转复合动作。(3) 卸载:转到卸土点时，转台制动，用斗杆液压缸调节卸载半径，然后铲斗液压缸回缩，铲斗卸载。为了调节卸载位置，还要有动臂液压缸配合，此时是斗杆和铲斗复合动作，间以动臂动作。(4) 空斗返回:卸载结束，转台反向回转，动臂液压缸和斗杆液压缸配合，把空斗放到新挖掘点，此时是回转和动臂或斗杆复合动作。1挖掘工况分析挖掘过程中重要以铲斗液压缸或斗杆液压缸分别单独进行挖掘，或者两者复合动作，必要时配以动臂液压缸动作。普通在平整土地或切削斜坡时，需要同步操纵动臂和斗杆，以使斗尖能沿直线运动，如图2-2，2-3所示。此时斗杆收回，动臂抬起，但愿斗杆和动臂分别由独立油泵供油，以保证彼此动作独立，互相之间无干扰，并且规定泵供油量小，使油缸动作慢，便于控制。如果需要铲斗保持一定切削角度并按照一定轨迹进行切削时，或者需要用铲斗斗底压整地面时，就需要铲斗、斗杆、动臂三者同步作用完毕复合动作，如图2-4,2-5所示单独采用斗杆挖掘时，为了提高掘削速度，普通采用双泵合流，个别也有采用三泵合流。单独采用铲斗挖掘时，也有采用双泵合流状况。下面以三泵系统为例，来阐明复合动作挖掘时油泵流量分派状况和分合流油路连接状况。液压马达使转台转向卸土处，此时重要是动臂和回转复合动作。图2-2 斗尖沿直线平整土地图 图2-3 斗尖沿直线切削斜坡图图2-4 铲斗底压整地面图图2-5 铲斗底保持一定角度切削图当斗杆和铲斗复合动作挖掘时，供油状况如图2-6a 所示。当斗杆油压接近溢流阀压力时，本来溢流油液此时供应铲斗有效运用;当铲斗和动臂复合动作挖掘时，由于动臂仅仅起调解位置作用，重要是斗杆进行挖掘，因而采用斗杆优先合流、双泵供油，如图2-6b 所示。图2-6 三泵供油系统示意图当动臂、斗杆和铲斗复合运动时，为了防止同一油泵向各种液压作用元件供油时动作互相干扰，普通三泵系统中，每个油泵单独对一种液压作用元件供油较好。对于双泵系统，其复合动作时各液压作用元件间浮现互相干扰也许性大，因而需要采用节流等办法进行流量分派，其流量分派规定和三泵系统相似。当进行沟槽侧壁掘削和斜坡切削时，为了有效地进行垂直掘削，还规定向回转马达提供压力油，产生回转力，保持铲斗贴紧侧壁进行切削，因而需要同步向回转马达和斗杆供油，两者复合动作。回转马达和斗杆收缩同步动作，由同一种油泵供油，因而需要采用回转优先油路，否则铲斗无法紧贴侧壁，使掘削很难正常进行。在斗杆油缸活塞杆端回油路上设立可变节流阀，此节流阀开口度即节流限度由回转先导压力来控制。回转先导压力越大，节流阀开度越小，节流效应越大，则斗杆油缸回油压力增高，使得油泵供油压力也提高。因而随着回转操纵杆行程增大，回转马达油压增长，回转力增大。挖掘过程中尚有也许遇到石块、树根等坚硬障碍物，往往由于挖不动而需要短时间增大挖掘力，但愿液压系统能暂时增压，能提高主压力阀力。2满斗举升回斗工况分析挖掘结束后，动臂油缸将动臂顶起，满斗举升，同步回转液压马达使转台转向卸载处，此时重要是动臂和回转马达复合动作。动臂抬升和回转马达同步动作时，规定两者在速度上匹配，即回转到指定卸载位置时，动臂和铲斗自动提高到适当卸载高度。由于卸载所需回转角度不同，随液压挖掘机相对自卸车位置而变，因而动臂提高速度和回转马达回转速度相对关系应当是可调节。卸载回转角度大，则规定回转速度快些，而动臂提高速度慢些。在双泵系统中，回转起动时，由于惯性较大，油压会升得很高，有也许从溢流阀溢流，此时应当将溢流油供应动臂，如图2-7a所示。在回转和动臂提高同步，斗杆要外放，有时还需要对铲斗进行调节。这时是回转马达、动臂、斗杆和铲斗进行复合动作。由于满斗提高时动臂油缸压力高，导致变量泵流量减小，为了使动臂提高和回转、斗杆外放互相配合动作，由一种油泵专门向动臂油缸供油，另一种油泵除了向回转马达和斗杆供油外，尚有某些油供应动臂，如图2-7b所示。但是由于动臂提高时油压较高，单向阀大某些时间处在关闭状态，因而左侧油泵只向回转马达和斗杆供油。三泵系统供油状况如图2-7c所示。各个油泵分别向一种液压作用元件供油，复合动作时无互相干扰。3卸载工况分析回转至卸载位置时，转台制动，用斗杆调节卸载半径和卸载高度，用铲斗油缸卸载。为了调节卸载位置，还需要动臂配合动作。卸载时，重要是斗杆和铲斗复合动作，间以动臂动作。图2-7 回转举升供油状况4空斗返回工况分析当卸载结束后，转台反向回转，同步动臂油缸和斗杆油缸互相配合动作，把空斗放在新挖掘点。此工况是回转马达、动臂和斗杆复合动作。由于动臂下降有重力作用，压力低、变量泵流量大、下降快，规定回转速度快，因而该工况供油状况为一种油泵所有流量供回转马达，另一油泵大某些油供应动臂，少某些油经节流阀供应斗杆。发动机在低转速时油泵供油量小，为防止动臂因重力作用迅速下降和动臂油缸产生吸空现象，可采用动臂下降再生补油回路，运用重力将动臂油缸无杆腔油供至有杆腔。5行走时复合动作在行走过程有也许规定对作业装置液压元件(如回转机构、动臂、斗杆和铲斗)进行调节。在双泵系统中，一种油泵为左行走马达供油、另一种油泵为右行走马达供油，此时如果某一液压元件动作，使某一油泵分流供油，就会导致一侧行走速度减少，影响直线行驶性，特别是当挖掘机进行装车运送或上下卡车行走时，行驶偏斜会导致事故。为了保证挖掘机直线行驶性，在三泵供油系统中，左右行走马达分别由一种油泵单独供油，另一种油泵向其他液压作用元件(如动臂、斗杆、铲斗和回转)供油，如图2-8a所示。对于双泵系统，当前采用如下供油方式:一种油泵并联向左、右行走马达供油，另一种油泵向其她液压作用元件供油，其多余油液通过单向阀向行走马达供油，如图2-8b所示;双泵合流并联向左、右行走马达和作业装置液压作用元件同步供油，如图2-8c所示。 图2-8 行走复合动作时几种供油状况2.2 挖掘机液压系统设计规定液压挖掘机动作繁复，且具备各种机构，如行走机构、回转机构、动臂、斗杆和铲斗等，是一种具备多自由度工程机械。这些重要机构经常起动、制动、换向，外负载变化很大，冲击和振动多，因而挖掘机对液压系统提出了很高设计规定。依照液压挖掘机工作特点，其液压系统设计需要满足如下规定：1动力性规定所谓动力性规定，就是在保证发动机但是载前提下，尽量充分地运用发动机功率，提高挖掘机生产效率。特别是当负载变化时，规定液压系统与发动机良好匹配，尽量提高发动机输出功率。例如，当外负载较小时，往往但愿增大油泵输出流量，提高执行元件运动速度。双泵液压系统中就经常采用合流方式来提高发动机功率运用率。2操纵性规定(1) 调速性规定挖掘机对调速操纵控制性能规定很高，如何按照驾驶员操纵意图以便地实现调速操纵控制，对各个执行元件调速操纵与否稳定可靠，成为挖掘机液压系统设计十分重要一方面。挖掘机在工作过程中作业阻力变化大，各种不同作业工况规定功率变化大，因而规定对各个执行元件调速性要好。(2) 复合操纵性规定挖掘机在作业过程中需要各个执行元件单独动作，但是在更多状况下规定各个执行元件可以互相配合实现复杂复合动作，因而如何实现多执行元件复合动作也是挖掘机液压系统操纵性规定一方面。当多执行元件共同动作时，规定其互相间不千涉，可以合理分派共同动作时各个执行元件流盘，实现抱负复合动作。特别对行走机构来说，左、右行走马达复合动作问题，即直线行驶性也是设计中需要考虑重要一方面。如果挖掘机在行使过程中由于液压泵油分流供应，导致一侧行走马达速度减少，形成挖掘机意外跑偏，很容易发生事故。此外，当多执行元件同步动作时，各个操纵阀都在大开度下工作，往往会浮现系统总流量需求超过油泵最大供油流量，这样高压执行元件就会因压力油优先供应低压执行元件而浮现动作速度减少，甚至不动现象。因而，如何协调多执行元件复合动作时流量供应问题也是挖掘机液压系统设计中需要考虑。3节能性规定挖掘机工作时间长，能量消耗大，规定液压系统效率高，就要减少各个执行元件和管路能耗，因而在挖掘机液压系统中要充分考虑各种节能办法。当对各个执行元件进行调速控制时，系统所需流量不不大于油泵输出流量，此时必然会导致一某些流量损失掉。系统规定此某些能量损失尽量小;当挖掘机处在空载不工作状态下，如何减少泵输出流量，减少空载回油压力，也是减少能耗核心。.4安全性规定挖掘机工作条件恶劣，载荷变化和冲击振动大，对于其液压系统规定有良好过载保护办法，防止油泵过载和因外负载冲击对各个液压作用元件损伤。回转机构和行走装置有可靠制动和限速；防止动臂因自重而快带下降和整机超速溜坡。5其他性能规定实现零部件原则化、组件化和通用化，减少挖掘机制导致本:液压挖掘机作业条件恶劣，各功能部件规定有很高工作可靠性和耐久性;由于挖掘机在都市建设施工中应用越来越多，因而要不断提高挖掘机作业性能，减少振动和噪声，注重其作业中环保性。2.3 液压系统方案拟订(1)在液压挖掘机一种工作循环中四种工况一挖掘工况、满斗举升回转工况、卸载工况和卸载返回工况进行详细分析基本上，总结每个工况下各执行机构重要复合动作后提出初步方案。(2)依照液压挖掘机重要工作特点，系统地总结出挖掘机液压系统设计规定:动力性规定、操纵性规定、节能性规定、安全性规定和其他性能规定。(3)提出一种有效、直观挖掘机液压系统设计方案，并详细简介设计环节。第3章 液压系统设计3.1 拟定油缸所受作用力3.1.1 铲斗油缸作用力拟定反铲装置在作业过程中，当以转斗挖掘为主时，其最大挖掘力为铲斗缸设计根据。初步设计时按额定斗容及工作条件（土壤级别），参照关于资料可初选斗齿最大挖掘力（最大挖掘力有任务书规定为），并按反铲最重要工作位置最大挖掘深度时能保证具备最大挖掘力来分析拟定铲斗油缸工作力，如图所示。为简朴起见，可以忽视斗和土质量，并且忽视了各构件质量及连杆机构效率影响因素，此时铲斗油缸作用力为 （3-1）式中 铲斗油缸作用力对摇臂与斗杆铰 点力臂（此位置为摇臂长度），m； 对铲斗与斗杆铰点C力臂，m。已知 而这时斗杆及动臂油缸均处在闭锁状态，斗杆油缸闭锁力应满足 （3-2） 式中 斗杆闭锁力对斗杆与动臂铰点力臂，m； 对斗杆与动臂铰点B力臂，m； 对斗杆与动臂铰点B力臂，m； 图3-1 铲斗缸受力分析图 挖掘阻力法向分力，取 已知 动臂油缸闭锁力应满足 （3-3）式中 动臂油缸闭锁力对铰点A力臂，m；对动臂下铰点A力臂，m；对铰点A力臂，m。 已知 又动臂缸两个油缸同步作用，则每个缸闭3.1.2 斗杆油缸作用力拟定当挖掘机以斗杆挖掘时，其最大挖掘力则有斗杆油缸来保证。斗杆油缸最大作用力位置为动臂下放到最低位置，斗杆缸作用力对斗杆与动臂铰点有最大力臂，即对斗杆产生最大作用力矩，并使斗齿尖和铰点B、C在一条直线上，如图所示。与前面推导铲斗油缸作用力同样，忽视各构件及斗中土壤质量和连杆机构效率影响因素，此时斗杆油缸作用力为 而铲斗油缸及动臂油缸处在闭锁状态，因此铲斗油缸闭锁力应满足 动臂缸闭锁力应满足 动臂缸有两个，则每个缸闭锁力 图3-2斗杆缸受力分析图 3.1.3 动臂油缸作用力拟定动臂油缸作用力，即最大提高力，以能提高铲斗内装满土壤工作装置至最大卸载距离位置进行卸载来拟定，其计算简图如图所示，此时动臂油缸作用力为 （3-4）式中：图3-3 动臂油缸受力分析图 铲斗及其装载土壤重力，N； 斗杆所受重力，N； 动臂所受重力，N； 铲斗质心到动臂下铰点A水平距离，m； 斗杆质心到动臂下铰点A水平距离，m； 动臂质心到动臂下铰点A水平距离，m。 每个缸闭锁力3.2 各油缸尺寸拟定3.2.1 铲斗油缸尺寸计算 铲斗缸工作压力拟定液压缸工作压力重要依照液压设备类型来拟定，对不同用途液压设备，由于工作条件不同，普通采用压力范畴也不同。设计时可用类比法来拟定。设备类型精加工机床组合机床拉床农业机械、小型工程机械、工程机械辅助机构液压机、重型机械、大中型挖掘机、起重运送机械工作压力P/Mpa0.8-23-55-101-1616-32表3-1 各类机械惯用系统工作压力初选系统工作压力为25MPa 缸径D和油塞杆直径d拟定 挖掘机液压缸均为单活塞杆液压缸，其原理图如下所示 图3-4 液压缸原理图工作压力 d/D 表3-2 按工作压力选用d/D由缸受力平衡知 式中 液压缸工作压力，初算时可取系统工作压力； 液压缸回油腔背压，有表2所示，取； 活塞杆直径与液压缸内径之比，按表3取d/D=0.7; 工作循环中最大外负载，此处 液压缸机械效率，普通取 将上式代入缸受力平衡方程式得 （3-5） 圆整取则 圆整取 缸壁厚和外径计算如按薄壁缸进行计算则 （3-6）式中 实验压力，普通取最大工作压力倍； 缸筒材料许用应力，无缝钢管；式中 取 此时 不满足薄壁缸条件故应按中档壁厚计算公式计算 此时 （3-7） 强度系数，对无缝钢管 ； 用来圆整壁厚。则 取则缸外径 有挖掘机实际运动轨迹和外型尺寸知铲斗缸工作行程为3.2.2 斗杆油缸尺寸计算 由铲斗缸计算环节知斗杆缸受力平衡 圆整取 则缸油塞杆直径 圆整取 缸壁厚和外径计算 由上面计算知按中档壁厚计算 圆整取 则外径 由挖掘机实际运动轨迹和外型尺寸可得出斗杆缸工作行程 3.2.3动臂缸尺寸计算 由上面计算知动臂缸受力平衡公式 圆整取则缸油塞杆直径 圆整取 缸壁厚和外径计算 由上面计算知按中档壁厚计算 圆整取 则外经 依照挖掘机实际运动轨迹和外型尺寸可得出动臂缸工作行程 3.3 液压系统图拟定本次设计挖掘机液压系统原理图如图所示，该系统为高压定量双泵开式系统，液压泵1、2输出压力油分别进入两组由三个手动换向阀构成多路换向阀A、B。进入多路换向阀A压力油，驱动回转马达、铲斗缸，同步经中央回转接头驱动左行走马达；进入多路阀B压力油，驱动动臂缸和斗杆缸，并经中央回转接头驱动右行走马达。从多路阀A、B流出压力油都要通过限速阀进入总回油管，再经背压阀、冷却器、滤油器流回油箱。当单个换向阀处在中间位置时，构成卸载回路。图3-5 挖掘机液压系统原理图3.4 液压元件选取 序号元件名称规格型号数量1滤油器ABZR-S0140-10-1X/M-A22冷却器2LQFW1 3背压阀S30A1.01 4节流阀MG20G1X/V15缓冲补油阀组16双速阀24E-H10B-T27补油单向阀S20A1.018中心回转接头19限速阀DHG-04-3C110多路阀WDF22.4.A111溢流阀DADH10P1X/400212梭阀KS-F32113合流阀4HMM10-15114多路阀DL1-25115截止阀QJN-10WL216单向节流阀MK6G1X/V317缓冲阀DBD-1012表3 -3 系统元部件一览表3.5 各液压缸和马达流量拟定 取每个液压缸伸缩速度 依照前面计算出各缸参数如下： 缸内径 活塞杆径