第一篇：卡特液壓挖掘機(jī)維修保養(yǎng)常見故障分析

重慶現(xiàn)松挖掘機(jī)維修，全國(guó)服務(wù)，專業(yè)挖掘機(jī)維修團(tuán)隊(duì)。

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卡特液壓挖掘機(jī)維修保養(yǎng)常見故障分析

重慶現(xiàn)松工程機(jī)械設(shè)備有限公司主營(yíng)：挖掘機(jī)維修，卡特挖掘機(jī)修理，是重慶專業(yè)的挖掘機(jī)維修廠、挖掘機(jī)修理廠，位于重慶市白市驛凈龍工業(yè)園區(qū)。是國(guó)內(nèi)專業(yè)的進(jìn)口工程機(jī)械維修廠家之一。擁有國(guó)內(nèi)先進(jìn)的液壓系統(tǒng)調(diào)試臺(tái)和電腦診斷儀。公司成立以來，始終本著質(zhì)量保證，以人為本的企業(yè)理念。

卡特液壓挖掘機(jī)維修常見故障分析

1、故障現(xiàn)象：一臺(tái)卡特液壓挖掘機(jī)，在正常情況下直線行走時(shí)，機(jī)器會(huì)發(fā)生跑偏現(xiàn)象但若司機(jī)任意操作某一裝置(動(dòng)臂、斗柄或者鏟斗)跑偏現(xiàn)象就消失

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該故障在工地是常常發(fā)生的，特別是對(duì)于已工作1～2年之后的機(jī)器。挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的最大工作壓力約為35～36MPa左右，機(jī)器的工作速度由2個(gè)主液壓泵的輸出流量來控制，每臺(tái)機(jī)器往往有幾個(gè)司機(jī)，每個(gè)司機(jī)的手感有所不同$有些司機(jī)總感覺機(jī)器速度慢，就私自去調(diào)節(jié)主液壓泵的功率控制閥芯。由于該閥芯是雙層彈簧設(shè)計(jì)，2根彈簧的相對(duì)位置和預(yù)緊力是有嚴(yán)格要求的，已在出廠前預(yù)先調(diào)整，否則會(huì)引起滿負(fù)載時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)憋車或者泵的排量變小?？蛻粽{(diào)節(jié)時(shí)往往不在調(diào)節(jié)螺母上做記號(hào)，導(dǎo)致不能很好復(fù)原，因此會(huì)造成2個(gè)主液壓泵的輸出流量不均，從而影響左右行走馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，表現(xiàn)為機(jī)器跑偏。

關(guān)于操縱工作裝置后跑偏現(xiàn)象就消失的問題，其實(shí)也不難解釋，因?yàn)橐簤和诰驒C(jī)是由2個(gè)主液壓泵提供壓力油的，當(dāng)司機(jī)動(dòng)了任一裝置后，機(jī)器的直線行走電磁閥就會(huì)得電，便會(huì)由單泵給2個(gè)行走馬達(dá)同時(shí)供油，表現(xiàn)為機(jī)器不發(fā)生跑偏，但行走速度減慢。

2、一臺(tái)卡特挖掘機(jī)維修，當(dāng)斗柄向內(nèi)收到底，手柄回中位后斗柄慢慢下落

手柄回中位后斗柄慢慢下落，必然是因斗柄油缸的液壓油在斗柄自重的壓力下流向其它地方。首先檢查管路和油缸密封，未發(fā)現(xiàn)問題，順著管路找到斗柄控制閥，拆下后發(fā)現(xiàn)里面有一些固體顆粒，再仔細(xì)觀察閥肩和閥芯表面，發(fā)現(xiàn)有明顯的磨損和擦痕，而且閥芯在閥孔中不能平順地移動(dòng)。故障是由于液壓系統(tǒng)遭到污染而產(chǎn)生的，沒有定期更換液壓油及濾清器，使控制閥芯磨損，造成油液泄漏。

3、一臺(tái)卡特挖掘機(jī)無力維修，高壓共軌發(fā)動(dòng)機(jī)無力，經(jīng)檢查機(jī)油壓力傳感器被拔掉，但重新安裝后仍不能起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，最后發(fā)現(xiàn)共軌壓力傳感器與其裝反，對(duì)調(diào)即可解除故障

機(jī)油壓力傳感器裝好后機(jī)器仍不能起動(dòng)，經(jīng)測(cè)量，傳感器一切正常，再對(duì)比傳感器的線號(hào)，發(fā)現(xiàn)了問題的根源。原來發(fā)動(dòng)機(jī)上還有一個(gè)高壓共軌壓力傳感器，它的位置與機(jī)油壓力傳感器的位置比較接近，由于都是3線的傳感器，工作人員把2個(gè)傳感器裝反了，從而造成上述故障,與其說是故障,不如說是人為的失誤.重慶現(xiàn)松工程機(jī)械維修專業(yè)從事挖掘機(jī)維修，卡特挖掘機(jī)修理，現(xiàn)松挖掘機(jī)修理廠有10年維修經(jīng)驗(yàn)，上1000維修案例，國(guó)內(nèi)尖端挖掘機(jī)維修設(shè)備，精通卡特、小松、日立、沃爾沃等各品牌挖掘機(jī)維修，快速維修，價(jià)格合理！

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第二篇：采煤機(jī)液壓常見故障分析及處理

采煤機(jī)液壓常見故障分析及處理

目前，我國(guó)使用的采煤機(jī)大多數(shù)還屬于液壓牽引采煤機(jī)，電牽引采煤機(jī)還處于初級(jí)階段，使用率不高，而采煤機(jī)的故障大多發(fā)生在牽引部液壓系統(tǒng)。為了正確判斷并及時(shí)排除故障，下面筒單介紹一下液壓牽引煤機(jī)液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)。

一、采煤機(jī)液壓傳動(dòng)的基本特點(diǎn)

（1在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，壓力大小受工作負(fù)荷的影響。工作阻力大，液壓系統(tǒng)中壓力就大，同時(shí)壓力損失和泄漏也隨之增大。

（2）液壓傳動(dòng)系統(tǒng)主要靠管路連接、利用液壓油傳遞動(dòng)力，因此管路漏損將嚴(yán)重影響系統(tǒng)的性能。

（3）液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作介質(zhì)是液壓油，工作中油溫變化對(duì)系統(tǒng)影響較大。油溫的變化直接影響?zhàn)ざ鹊拇笮　?/p>

（4）液壓元件制造精度高、間隙小，多數(shù)配合為間隙配合，特別是液壓泵和液壓馬達(dá)等主要元件，不僅有良好的密封、動(dòng)作靈活，而且有些借助油膜以減少金屬磨擦。這就要求液壓油中不能有水分、空氣及機(jī)械雜質(zhì)等，否則將發(fā)生元件磨損、卡死故障。

（5）采煤機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)有多種保護(hù)，因此系統(tǒng)內(nèi)調(diào)定值一定要準(zhǔn)確可靠，否則影響采煤機(jī)的使用性能。

二、采煤機(jī)液壓系統(tǒng)故障分析

（一）壓力變化情況

采煤機(jī)液壓系統(tǒng)分高壓和低壓兩部分。高壓隨負(fù)載的增加而升高，低壓是恒定的，負(fù)載的增加或降低對(duì)低壓無影響。

1．低壓正常，高壓降低

當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，高壓反而降低，這說明液壓系統(tǒng)有漏損，泄漏處在主油路的高壓側(cè)，應(yīng)停機(jī)處理。

2．高壓正常，低壓下降

說明低壓系統(tǒng)或補(bǔ)油系統(tǒng)有泄漏，應(yīng)檢查主油路的低壓側(cè)和輔助泵及補(bǔ)油系統(tǒng)。

3．高壓下降，低壓上升

說明液壓系統(tǒng)中高、低壓竄通，應(yīng)檢查高壓安全閥、旁通閥、梭形閥是否有竄液。

（二）油液污染情況

1．油溫升高

液壓油混入水后，油液乳化，油的黏度降底，系統(tǒng)泄漏增加，油溫迅速上升。

分析：觀察牽引部油箱油位是否上升，抽油樣觀察油是否有沉淀現(xiàn)象。油進(jìn)水后將分解，上部是油，下部是水，這種情況應(yīng)立即換油。

2．牽引部有異常聲響

液壓油混入空氣后可使液壓系統(tǒng)產(chǎn)生氣穴，油泵將發(fā)出異常聲響，如不及時(shí)處理將損壞油泵。

分析：檢查過濾器是否堵塞，吸油管是否漏氣，牽引部油箱液面是否太低。這都是造成系統(tǒng)吸空的主要原因，發(fā)現(xiàn)后及時(shí)處理。

3．過濾堵塞，液壓系統(tǒng)泄漏

液壓油混入機(jī)械雜質(zhì)后，將造成過濾器堵塞，如不經(jīng)常清洗過濾器，機(jī)械雜質(zhì)將進(jìn)入液壓系統(tǒng)，使有些液壓元件研損，從面導(dǎo)致系統(tǒng)泄漏。

分析：為防這種現(xiàn)象發(fā)生，應(yīng)每班檢查和清洗過濾器，定期抽油樣進(jìn)行觀察和化驗(yàn)分析。

4．伺服機(jī)構(gòu)動(dòng)作遲緩

由于液壓油被污染，使液壓系統(tǒng)泄漏增加，液壓系統(tǒng)壓力和流量都降低，因此伺服機(jī)構(gòu)動(dòng)作遲緩，采煤機(jī)牽引力和牽引速度降低，采煤機(jī)工作不正常。

三、采煤機(jī)液壓系統(tǒng)常見故障分析及處理

（一）采煤機(jī)時(shí)牽引時(shí)不牽引的原因及處理方法

1．原因

這種情況主要是由液壓油污染嚴(yán)重、油中機(jī)械雜質(zhì)超限所引起的。由于油臟，補(bǔ)油單向閥或整流閥（梭形閥）的閥座與閥芯之間可能有雜質(zhì)。當(dāng)卡住的機(jī)械雜質(zhì)較小時(shí)，采煤機(jī)牽引無力；當(dāng)卡住的雜質(zhì)較大時(shí)，采煤機(jī)不牽引；當(dāng)卡住的雜質(zhì)被油液沖掉時(shí)，采煤機(jī)牽引正常；當(dāng)雜質(zhì)再度卡在該閥芯與閥座之間時(shí)，又出現(xiàn)牽引無力或不牽引現(xiàn)象。

2．處理方法

最好更換牽引部。如不具備此條件，應(yīng)清洗或更換補(bǔ)油單向閥或更換主液壓泵，然后清洗牽引部油箱。

清洗方法是加入低黏度汽輪機(jī)油（透平油）空運(yùn)轉(zhuǎn)30min左右后把油放掉。再加入少量規(guī)定牌號(hào)的抗磨液壓油空運(yùn)轉(zhuǎn)約10min左右后再入掉。最后按規(guī)定牌號(hào)和油量注油。

（二）采煤機(jī)只能單向牽引的原因及處理方法

（1）伺服變量機(jī)構(gòu)的液控單向閥油路或伺服閥回油路被堵塞或卡死，回油路不通，造成采煤機(jī)無法換向。

處理：檢修好液控單向閥或伺服閥，清除堵塞的異物，必要時(shí)換油。

（2）伺服變量機(jī)構(gòu)由隨動(dòng)閥到液控單向閥或油缸之間的油管有泄漏，造成采煤機(jī)不能換向。

處理：緊固所有松動(dòng)的接頭，更換損壞的密封件，更換或修復(fù)漏液的油管。

（3）伺服變量機(jī)構(gòu)調(diào)整不當(dāng)，主液壓泵角度擺不過來（不能超過零位），造成采煤機(jī)不能換向。

處理：重新調(diào)整伺服變量機(jī)構(gòu)，直至主液壓泵能靈活地通過零位。

（4）電位器或電磁閥損壞，如斷線或接觸不良等，造成采煤機(jī)無法換向。

處理：修復(fù)或更換損環(huán)的電氣元件。

第三篇：蔡元廣：挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)各元件職能及常見故障分析

全液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)由動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件和輔助元件4大部分組成。

動(dòng)力元件多為變量柱塞泵，其功能是將發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液體的壓力能，常見的故障現(xiàn)象是泵油壓力不足，流量減小。如果這一現(xiàn)象是漸變的，且溫度愈高愈明顯，則為液壓泵磨損過度所致；如果這一現(xiàn)象是突發(fā)的，多為某一柱塞不工作所致；如果壓力正常，流量突然減小，一般是變量機(jī)構(gòu)卡在小流量位置造成的。小貼士：文章首發(fā)蔡元廣的挖機(jī)博客，更多文章請(qǐng)登錄蔡元廣(拼音)點(diǎn)卡母或者百度搜索蔡元廣。

執(zhí)行元件包括液壓缸和液壓馬達(dá)，其功能是將液體的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，常見的故障現(xiàn)象是動(dòng)作變慢或無動(dòng)作。如果確認(rèn)泵和閥都無故障，執(zhí)行元件動(dòng)作慢的原因肯定是因其磨損過度而造成的；如果泵工作正常，某一執(zhí)行元件動(dòng)作慢，很可能是控制該執(zhí)行元件的閥有故障，如閥不到位、溢流閥關(guān)閉不嚴(yán)或彈簧彈力減弱、發(fā)卡等。因各執(zhí)行元件的磨損程度不會(huì)相差很多，如其他原因造成，則應(yīng)是多個(gè)執(zhí)行元件的動(dòng)作同時(shí)突然變慢；如果已知泵和閥均無故障，某一執(zhí)行元件突然無動(dòng)作，則多為其內(nèi)部卡死所致。

控制元件包括各種閥，如先導(dǎo)閥、多路換向閥、主安全閥、溢流閥及單向節(jié)流閥等。盡管各種閥的功能干差萬別，但其常見故障大同小異，主要有發(fā)卡、關(guān)閉不嚴(yán)和彈簧彈力減弱及內(nèi)漏和外漏等。

輔助元件主要包括油箱、油管、散熱器、過濾器和蓄能器等。散熱器的功能是將液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量散發(fā)至大氣，其常見故障有漏油、散熱不良等。過濾器的功能是過濾混入液壓油內(nèi)的雜質(zhì)，其常見故障有濾網(wǎng)堵塞等。蓄能器的功能是穩(wěn)定控制油壓和儲(chǔ)存一定的能量，以保證操作平穩(wěn)和當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生故障而不能工作時(shí)，能將工作裝置降于地面，其常見故障有蓄能效果差，不能完成以上功能。輔助元件的故障現(xiàn)象一般較明顯，容易診斷。

第四篇：第三版液壓挖掘機(jī)培訓(xùn)教材

一書采用全彩頁(yè)印刷，全書共150頁(yè)分為四個(gè)章節(jié)：

一、挖掘機(jī)基本構(gòu)造與原理；

二、挖掘機(jī)操作與技巧；

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第五篇：小型挖掘機(jī)液壓回路分析 論文1

xxx信息學(xué)院

畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)

設(shè)計(jì)(論文)題目: 小型挖掘機(jī)液壓回路分析 專 業(yè): 班 級(jí): 學(xué) 號(hào): 姓 名: 指導(dǎo)教師: 2015年 11 月 1

日

目 錄

第一章 概論.......................................................1 1.1前言......................................................1 1.2 小型液壓挖掘機(jī)簡(jiǎn)介........................................3 1.3挖掘機(jī)國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)及研究現(xiàn)狀............................4 1.3.1 國(guó)外發(fā)展情況........................................4 1.3.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展情況........................................5 1.4本文擬達(dá)到的要求..........................................5 第二章 挖掘機(jī)液壓基本回路分析.....................................6 2.1 限壓回路..................................................6 2.2 卸荷回路..................................................7 2.3 緩沖回路..................................................8 2.4 節(jié)流調(diào)速回路..............................................9 2.5 節(jié)流限速回路.............................................10 2.6 行走限速回路.............................................11 第三章 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)......................................12 3.1挖掘機(jī)的功用和對(duì)液壓系統(tǒng)的要求...........................12 3.2挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)分析.......................................13 3.2.1挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)原理圖.............................13 3.2.2液壓系統(tǒng)工作原理簡(jiǎn)述...............................15 3.2.3液壓系統(tǒng)特殊部件作用...............................17 第四章 液壓元件的計(jì)算與選擇......................................18 4.1 液壓元件的計(jì)算..........................................18 4.1.1液壓缸內(nèi)徑.........................................18 4.1.2缸筒壁厚...........................................19 4.1.3缸筒壁厚驗(yàn)算.......................................19 4.1.4活塞桿計(jì)算.........................................19

4.1.5活塞桿強(qiáng)度計(jì)算.....................................20 4.1.6確定液壓系統(tǒng)的工作壓力.............................20 4.1.7確定液壓缸的主要參數(shù)和工作壓力.....................20 4.1.8確定液壓馬達(dá)的排量和工作壓力.......................21 4.1.9計(jì)算液壓缸與液壓馬達(dá)的流量.........................21 4.2液壓元件的選用...........................................21 4.2.1液壓閥的選用.......................................21 4.2.2輔助元件的選用.....................................22 4.2.3液壓缸的選擇.......................................23 4.2.4液壓泵的選擇.......................................23 4.2.5液壓馬達(dá)的選擇.....................................23 4.2.6發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇.......................................23 總 結(jié)............................................................25 展 望............................................................26 致 謝............................................................27 參考文獻(xiàn).........................................................28

摘 要

本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是小型液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)和工作裝置。設(shè)計(jì)思路是根據(jù)液壓挖掘機(jī)各部分的動(dòng)作要求，參照同類型其他液壓挖掘機(jī)來設(shè)計(jì)。工作裝置結(jié)構(gòu)圖和液壓系統(tǒng)圖采用CAD繪制。

小型液壓挖掘機(jī)主要由結(jié)構(gòu)件、覆蓋件、工作裝置、行走裝置、回轉(zhuǎn)裝置、液壓系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、電器系統(tǒng)等部分構(gòu)成,最關(guān)鍵核心的是液壓系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)。本文對(duì)小型液壓挖掘機(jī)做了簡(jiǎn)要介紹，分析了液壓挖掘機(jī)的主要?jiǎng)幼?，并根?jù)動(dòng)作要求設(shè)計(jì)了挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)和工作裝置。同時(shí)對(duì)回轉(zhuǎn)裝置、行走裝置和各液壓缸的參數(shù)進(jìn)行初步估算。此液壓系統(tǒng)采用液壓先導(dǎo)控制，性能可靠，操縱強(qiáng)度低。

關(guān)鍵詞：挖掘機(jī)；液壓系統(tǒng) ；液壓

第一章 概 論

1.1前言

圖1.1 挖掘機(jī)液壓部分

挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)是挖掘機(jī)上重要的組成部分，它是挖掘機(jī)工作循環(huán)的動(dòng)力系統(tǒng)。挖掘機(jī)的工作環(huán)境惡劣，且動(dòng)臂和底盤動(dòng)作非常頻繁，因此要求液壓系統(tǒng)工作穩(wěn)定，平均無故障時(shí)間長(zhǎng),如圖1.1。因此，液壓系統(tǒng)的性能優(yōu)劣決定著挖掘機(jī)工作性能的高低。液壓技術(shù)的發(fā)展直接關(guān)系挖掘機(jī)的發(fā)展，挖掘機(jī)與液壓技術(shù)密不可分，二者相互促進(jìn)。液壓技術(shù)是現(xiàn)代挖掘機(jī)的技術(shù)基礎(chǔ)，挖掘機(jī)的發(fā)展又促進(jìn)了液壓技術(shù)的提高。挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)復(fù)雜，可以說目前液壓傳動(dòng)的許多先進(jìn)技術(shù)都體現(xiàn)在挖掘機(jī)上。挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)都是由一些基本回路和輔助回路組成，它們包括限壓回路、卸荷回路、緩沖回路、節(jié)流調(diào)速和節(jié)流限速回路、行走限速回路、支腿順序回路、支腿鎖止回路和先導(dǎo)閥操縱回路等，由它們構(gòu)成具有各種功能的液壓系統(tǒng)。隨著科技的進(jìn)步，挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)將更加復(fù)雜，功能更加多樣且便于操作控制，工作效率高，耗能少，先進(jìn)的液壓系統(tǒng)會(huì)使挖掘機(jī)在工程領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。

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液壓挖掘機(jī)是一種多功能機(jī)械，目前被廣泛應(yīng)用于水利工程，交通運(yùn)輸，電力工程和礦山采掘等機(jī)械施工中，它在減輕繁重的體力勞動(dòng)，保證工程質(zhì)量。加快建設(shè)速度以及提高勞動(dòng)生產(chǎn)率方面起著十分重要的作用。由于液壓挖掘機(jī)具有多品種，多功能，高質(zhì)量及高效率等特點(diǎn)，因此受到了廣大施工作業(yè)單位的青睞。液壓挖掘機(jī)的生產(chǎn)制造業(yè)也日益蓬勃發(fā)展。

挖掘機(jī)液壓傳動(dòng)緊密地聯(lián)系在一起，其發(fā)展主要以液壓技術(shù)的應(yīng)用為基礎(chǔ)。由于挖掘機(jī)的工作條件惡劣，要求實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作很復(fù)雜，于是它對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了很高的要求，其液壓系統(tǒng)也是工程機(jī)械液壓系統(tǒng)中最為復(fù)雜的。因此，對(duì)挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)已經(jīng)成為推動(dòng)挖掘機(jī)發(fā)展中的重要一環(huán)。

目前液壓技術(shù)的研究和發(fā)展動(dòng)向主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）提高效率，降低能耗。（2）提高技術(shù)性能和控制性能。

（3）發(fā)展集成、復(fù)合、小型化、輕量化元件。（4）開展液壓系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)方面的研究與開發(fā)。（5）加強(qiáng)以提高安全性和環(huán)境保護(hù)為目的研究開發(fā)。（6）提高液壓元件和系統(tǒng)的工作可靠性。（7）標(biāo)準(zhǔn)化和多樣化。

（8）開展液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論和系統(tǒng)性能分析研究。

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1.2 小型液壓挖掘機(jī)簡(jiǎn)介

圖1.2 小型挖掘機(jī)

業(yè)界對(duì)小挖沒有比較明確的定義，一般認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)斗容量在0.25m以下或者整機(jī)重在13T以下的挖掘機(jī)都是小型挖掘機(jī)，如圖1.2。在公路養(yǎng)護(hù)、園林綠化、小區(qū)建設(shè)、市政工程及農(nóng)田建設(shè)等土方量分散、作業(yè)空間狹窄的工況下，小型挖掘機(jī)以其體積小、機(jī)動(dòng)性好等優(yōu)點(diǎn)受到廣大用戶的青睞。

近幾年來，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)建設(shè)帶動(dòng)了以挖掘機(jī)為代表的工程機(jī)械行業(yè)的快速發(fā)展，小挖作為其中一個(gè)重要力量也取得了迅速的發(fā)展。小挖以其價(jià)格便宜、功能多樣、機(jī)動(dòng)靈活、作業(yè)效率高等優(yōu)勢(shì)，逐漸成為挖掘機(jī)這個(gè)子行業(yè)版塊的主力軍，受到大家的青睞。

小型液壓挖掘機(jī)價(jià)格低、質(zhì)量輕、保養(yǎng)維修方便，具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。小型液壓挖掘機(jī)體積小，機(jī)動(dòng)靈活，非常適用于城鎮(zhèn)的各種管道開挖、基礎(chǔ)施工、公用事業(yè)以及房屋維修等作業(yè)。其緊湊的體積、特殊的設(shè)計(jì)使其能夠在大型挖掘機(jī)無法施工的第3頁(yè)

環(huán)境中進(jìn)行作業(yè)。由于有相關(guān)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)，小挖能夠安裝許多輔助作業(yè)工具。尾部旋轉(zhuǎn)半徑為零的設(shè)計(jì)應(yīng)用，使得小型挖掘機(jī)在作業(yè)空間有限的環(huán)境下作業(yè)時(shí)挖掘機(jī)操作人員無須考慮施工現(xiàn)場(chǎng)是否有障礙物阻礙挖掘機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使操作人員能夠更專心于鏟斗的操作，這也防止了施工現(xiàn)場(chǎng)周圍建筑物以及挖掘機(jī)自身的損壞。小型挖掘機(jī)的動(dòng)臂與機(jī)身鉸接的設(shè)計(jì)，使其能夠在一個(gè)很大的范圍內(nèi)進(jìn)行擺動(dòng)。使得挖掘機(jī)在周圍有障礙物時(shí)也能避開障礙物進(jìn)行作業(yè)而無需經(jīng)常移動(dòng)機(jī)身。同時(shí)，這也使得挖掘機(jī)能夠便于在墻壁或是圍墻的旁邊進(jìn)行挖掘作業(yè)。小型液壓挖掘機(jī)便于各個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)間的轉(zhuǎn)移，無需大型拖車或是重型卡車來進(jìn)行運(yùn)輸，小型的運(yùn)輸工具就可將其運(yùn)載。不但能夠方便運(yùn)輸，還可以大大降低機(jī)器的運(yùn)輸費(fèi)用。

小型工程機(jī)械在市政工程、交通等施工中發(fā)揮較大優(yōu)勢(shì)并得以迅速發(fā)展。小型挖掘機(jī)在這些工程中為節(jié)省人力、物力做出了較大貢獻(xiàn)，滿足了城市各種作業(yè)要求，在城市狹窄的工作空間內(nèi)能夠最大限度地發(fā)揮其生產(chǎn)能力，逐步成為城市施工中具有代表性的施工機(jī)械。

從全球范圍看，小型挖掘機(jī)市場(chǎng)已處于成熟發(fā)展期，需求穩(wěn)定并呈緩慢上升趨勢(shì)，中國(guó)的小型挖掘機(jī)產(chǎn)業(yè)仍處于市場(chǎng)導(dǎo)入和發(fā)展的初級(jí)階段，需求持續(xù)快速增長(zhǎng)。小型挖掘機(jī)的發(fā)展主要依賴于城市建設(shè)的發(fā)展，由于城市的改造、建設(shè)施工較多，要求施工時(shí)間短、施工機(jī)械對(duì)周圍環(huán)境影響小、安全、低污染、回轉(zhuǎn)半徑小、便于運(yùn)輸以及具有與城市景色相協(xié)調(diào)的外觀。

1.3挖掘機(jī)國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)及研究現(xiàn)狀

1.3.1 國(guó)外發(fā)展情況

國(guó)外小型挖掘機(jī)的生產(chǎn)始于二十世紀(jì)70年代，1985年以后，由于技術(shù)的不斷成熟，這種產(chǎn)品得到了快速發(fā)展。目前國(guó)外小挖產(chǎn)品在可靠性、操作的流暢性和舒適性等方面已經(jīng)非常完美，而且其駕駛室里美觀的內(nèi)飾及舒適的質(zhì)感也可與家用轎車媲美。

國(guó)外專業(yè)生產(chǎn)小挖的公司主要分布在美國(guó)、日本、歐洲等國(guó)家，比較有代表性的公司比如日本的久保田、小松、洋馬等，美國(guó)的凱斯和山貓，德國(guó)的英孚和英國(guó)的JCB等。

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目前國(guó)外的小挖主要向著以一機(jī)多用的多功能化、以提高操作性能的智能化、以功率匹配控制的節(jié)能化、以有限元分析的可靠性設(shè)計(jì)、以基于微電子技術(shù)的智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)和以符合人機(jī)工程學(xué)的駕駛室設(shè)計(jì)等方向發(fā)展。

1.3.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展情況

目前國(guó)內(nèi)已形成1.5T至13T全系列規(guī)格型號(hào)的小型挖掘機(jī)，在國(guó)內(nèi)占據(jù)了大部分市場(chǎng)份額，而且出口量在逐年攀升，其中國(guó)內(nèi)生產(chǎn)小挖比較著名企業(yè)的是玉柴和山河智能?，F(xiàn)階段國(guó)內(nèi)小挖的技術(shù)水平相比于國(guó)外來說還有很大差距，主要體現(xiàn)在整機(jī)的功率匹配、操作的穩(wěn)定性和精確性、產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性以及人性化設(shè)計(jì)等方面。

現(xiàn)階段處于仿制后自主提高階段，生產(chǎn)的大部分是標(biāo)準(zhǔn)型小挖，缺乏自主創(chuàng)新開發(fā)能力，特別是在核心液壓元件和動(dòng)力方面受制于人，大部分配件都需要進(jìn)口。而且很多技術(shù)都來自于較成熟的大中型液壓挖掘機(jī)，在動(dòng)力匹配和技術(shù)創(chuàng)新方面有待進(jìn)一步突破，特別是國(guó)產(chǎn)液壓元件要替代進(jìn)口液壓元件還得不斷努力。

1.4本文擬達(dá)到的要求

本文設(shè)計(jì)的小型液壓挖掘機(jī)斗容量為0.23m，整機(jī)重量為6噸。挖掘土壤級(jí)別為Ⅲ級(jí)以下。本文主要對(duì)由動(dòng)臂、斗桿、鏟斗、連桿機(jī)構(gòu)組成的工作裝置和液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的工作裝置和液壓系統(tǒng)要能滿足挖掘機(jī)基本動(dòng)作要求，并能完成復(fù)雜的復(fù)合動(dòng)作。本文主要的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括小挖工作裝置的總體設(shè)計(jì)和機(jī)構(gòu)挖掘力分析，液壓系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)完成后對(duì)關(guān)鍵液壓元件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算并校核。

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第二章 挖掘機(jī)液壓基本回路分析

圖2.1 挖掘機(jī)液壓控制回路

基本回路是由一個(gè)或幾個(gè)液壓元件組成、能夠完成特定的單一功能的典型回路，它是液壓系統(tǒng)的組成單元。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、再生回路等，如圖2.1。

液壓系統(tǒng)基本回路是由一個(gè)或者幾個(gè)液壓元件有機(jī)連接而成的、能夠完成特定動(dòng)作的典型液壓回路，它是挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的組成單元。液壓系統(tǒng)是由基本回路組成的一個(gè)有機(jī)整體，主要包括限壓回路、卸荷回路、緩沖回路、節(jié)流調(diào)速回路和節(jié)流限速回路、行走限速回路、支腿順序回路和鎖緊回路等。

2.1 限壓回路

限壓回路是用來限制系統(tǒng)壓力的，使壓力值不超過其一調(diào)定值。限壓的目的有兩個(gè)：

一、限制系統(tǒng)的最高壓力，避免液壓系統(tǒng)和液壓元件因過載而損壞，通常用安全閥來實(shí)現(xiàn)限壓，安全閥設(shè)置在液壓泵出油口附近油路上；

二、保證系統(tǒng)中某部分的壓力保持定值或不超過特定值，通常用溢流閥來實(shí)現(xiàn)。溢流閥在調(diào)定系統(tǒng)壓力

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時(shí)，其多余的流量最終通過此閥流回到油箱，因此溢流閥閥口是常開的。

限壓回路不僅能限制系統(tǒng)壓力，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行卸荷，還能保證挖掘機(jī)正常工作。如圖2.2所示來說明限壓回路的工作原理，當(dāng)換向閥l處在中位時(shí)，液壓泵與主回路斷開，處于不工作位置；若換向閥處于左位時(shí)，液壓泵與主回路接通，液壓缸上有負(fù)載W，則液壓缸無桿腔會(huì)受到很大的閉鎖壓力，當(dāng)此壓力很大的話，就有可能損壞管路和液壓元件，因此，液壓缸的進(jìn)出油路處都要安裝溢流閥2和3。當(dāng)閉鎖壓力大于溢流閥的調(diào)定壓力時(shí)，溢流閥2和3就都打開，液壓油流回油箱，從而實(shí)現(xiàn)卸荷；換向閥處于右位同理。溢流閥的調(diào)定壓力與液壓系統(tǒng)的壓力無關(guān)，通常溢流閥的調(diào)定壓力越大，液壓缸的閉鎖力就越大，對(duì)挖掘機(jī)的作業(yè)就越有利，但過高的壓力則會(huì)損壞管路和元件，所以一般情況下，高壓系統(tǒng)限壓閥的壓力調(diào)定值通常為系統(tǒng)壓力的125%上下，若是中高壓系統(tǒng)的話比125%還要高。

1.換向閥 2、3.溢流閥 4.液壓缸

圖2.2 限壓回路

2.2 卸荷回路

卸荷回路是設(shè)計(jì)是為了讓挖掘機(jī)在不工作時(shí)液壓泵能以最低的功率運(yùn)行，從而

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減少發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料消耗。液壓挖掘機(jī)卸荷回路通常有換向閥中位卸荷回路（2.2(a)）和穿越換向閥卸荷回路圖2.3(b)兩種。

在換向閥中位卸荷回路中，通常采用中位機(jī)能是M型的三位四通換向閥，當(dāng)挖掘機(jī)不工作時(shí)，換向閥處于中位，進(jìn)油口和出油口聯(lián)通，油液經(jīng)過系統(tǒng)能各個(gè)換向閥后流回油箱，實(shí)現(xiàn)卸荷功能。這種回路通常用于高壓的串聯(lián)液壓系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但受系統(tǒng)沖擊影響大而且操作很不穩(wěn)定。

在穿越換向閥卸荷回路中，換向閥采用的是帶有過油通路三位六通換向閥，當(dāng)挖掘機(jī)不工作時(shí)，換向閥處于中位，液壓油液依次經(jīng)過換向閥通路以最低壓力流回油箱，最終實(shí)現(xiàn)卸荷。這種回路常用于高壓并聯(lián)系統(tǒng)，受液壓換向沖擊小，操作時(shí)比較平穩(wěn)而且工作可靠。

（a）換向閥中位卸荷（b）穿越換向閥卸荷

圖2.3 卸荷回路

2.3 緩沖回路

當(dāng)挖掘機(jī)的上轉(zhuǎn)臺(tái)在滿斗情況下回轉(zhuǎn)或者在啟動(dòng)、突然間換向和制動(dòng)時(shí)會(huì)對(duì)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生很大的液壓沖擊，從而產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，損壞液壓元件。挖掘機(jī)的緩沖回路就是為了解決這個(gè)液壓沖擊問題而設(shè)置在回轉(zhuǎn)回路中的，原理是挖掘機(jī)液壓系

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統(tǒng)中回轉(zhuǎn)馬達(dá)中的高壓油壓力過大時(shí)和低壓油路連通，而且還能對(duì)馬達(dá)進(jìn)行補(bǔ)油。如下圖2.4所示為幾種比較常見的緩沖回路。

（a）直動(dòng)緩沖閥式（b）并聯(lián)緩沖閥式（c）成對(duì)單向閥式

1.高壓油路 2.低壓油路 3、4.緩沖閥 5、6、8、9.單向閥 7.換向閥

圖2.4緩沖回路

如圖（a）中所示，緩沖閥3和4安裝在回轉(zhuǎn)馬達(dá)的兩個(gè)油路1和2上，正常工作狀態(tài)下緩沖閥處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)出現(xiàn)馬達(dá)停轉(zhuǎn)這種情況時(shí)，在高壓油路1上的壓力油油壓會(huì)升高，壓力油則會(huì)打開緩沖閥3流回油箱，實(shí)現(xiàn)卸載和消除液壓沖擊；若馬達(dá)反轉(zhuǎn)時(shí)，不僅緩沖閥3會(huì)卸載和消除液壓沖擊，同時(shí)單向閥6打開從油箱吸油對(duì)馬達(dá)進(jìn)行補(bǔ)油，而且補(bǔ)油量很大。通常緩沖閥的調(diào)定壓力要低于系統(tǒng)工作的最高壓力。

如圖（b）中所示，兩個(gè)緩沖閥是并聯(lián)在高低壓油路1和2之間的，當(dāng)回轉(zhuǎn)馬達(dá)停止轉(zhuǎn)動(dòng)或者反轉(zhuǎn)時(shí)，高壓油路的高壓油就會(huì)經(jīng)過緩沖閥留到低壓油路，實(shí)現(xiàn)卸荷和消除液壓沖擊，同時(shí)在發(fā)轉(zhuǎn)時(shí)還能通過單向閥進(jìn)行補(bǔ)油，但補(bǔ)油量較少。

如圖（c）中所示，由四個(gè)單向閥5、6和8、9成對(duì)的并聯(lián)在回路里，只有一個(gè)緩沖閥3，當(dāng)馬達(dá)停轉(zhuǎn)時(shí)，高壓油先經(jīng)單向閥5留到緩沖閥3把3打開實(shí)現(xiàn)卸荷和消除液壓沖擊，若馬達(dá)反轉(zhuǎn)時(shí)還可經(jīng)過單向閥9補(bǔ)油。

2.4 節(jié)流調(diào)速回路

在定量系統(tǒng)中為了改變執(zhí)行元件的流量通常是利用帶有可變截面的節(jié)流閥來實(shí)現(xiàn)節(jié)流調(diào)速的，按照節(jié)流閥安裝位置不同，節(jié)流調(diào)速回路一般分為兩種：進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路，如圖2.5（a）和回油節(jié)流調(diào)速回路，如圖2.5（b）。

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（a）進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路（b）回油節(jié)流調(diào)速回路 1.定量泵 2.液壓缸 3.節(jié)流閥 4.溢流閥 5.換向閥 6.濾油器

圖2.5節(jié)流調(diào)速回路

（a）進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路。液壓泵前面有過濾,6，液壓泵后面安裝有溢流閥4和節(jié)流閥3，節(jié)流閥3和液壓泵串聯(lián)安裝在高壓油路上，液壓油先經(jīng)節(jié)流閥和換向閥再進(jìn)入液壓缸左側(cè)，然后液壓缸往右移。如果外負(fù)載變大，導(dǎo)致液壓缸大腔壓力變大，節(jié)流閥兩端壓差減小，流過節(jié)流閥的壓力油減少，最后液壓缸右移速度變慢；若外負(fù)載變小，同理可知，活塞缸移動(dòng)速度變快。這種回路由于油液先經(jīng)過節(jié)流閥，油溫會(huì)升高，發(fā)熱量大，泄露會(huì)增大，而且工作不穩(wěn)定，效率低。

（b）回油節(jié)流調(diào)速回路。與進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路想比，主要是節(jié)流閥安裝在了回油路上，其他工作原理相同。由于節(jié)流閥安在了回油路上，油液經(jīng)過節(jié)流閥后直接流回油箱，冷卻效果好，而且工作較穩(wěn)定，效率高。

2.5 節(jié)流限速回路

節(jié)流限速回路是在液壓挖掘機(jī)的回油路上安裝單向節(jié)流閥，從而來保證挖掘機(jī)

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工作裝置安全作業(yè)的，如圖2.6所示。動(dòng)臂缸、斗桿缸和鏟斗缸三個(gè)液壓缸的回油路上都有單向節(jié)流閥，可以防止動(dòng)臂等因自重而下降速度過快而導(dǎo)致危險(xiǎn)的發(fā)生。

圖2.6 節(jié)流限速回路

2.6 行走限速回路

為了防止履帶式液壓挖掘機(jī)下坡時(shí)因自重而加速行走導(dǎo)致溜車和行走馬達(dá)吸空，常在液壓系統(tǒng)加入行走限速回路，對(duì)行走馬達(dá)進(jìn)行限速和補(bǔ)油，如圖2.7所示。

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1.換向閥 2、3.壓力閥 4、5、6、7.單向閥 8、9.安全閥 10.行走馬達(dá)

圖2.7 行走限速回路

當(dāng)換向閥處于左位1時(shí)，行走馬達(dá)10順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。若履帶式挖掘機(jī)下坡時(shí)，挖掘機(jī)超速行走馬達(dá)超速旋轉(zhuǎn)，則馬達(dá)左邊油路油壓將下降，從而使壓力閥3的截面開口變小，經(jīng)過壓力閥3的油液流量將減少，從而實(shí)現(xiàn)回油節(jié)流，達(dá)到限制挖掘機(jī)速度的目的；挖掘機(jī)行走馬達(dá)吸空時(shí)，進(jìn)油側(cè)油路上的壓力油不夠，單向閥7將打開，從油箱里吸油進(jìn)行補(bǔ)油。若行走馬達(dá)發(fā)生故障停轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)油側(cè)的油液壓力過高，安全閥9將打開，高壓油經(jīng)過安全閥9流回油箱，實(shí)現(xiàn)卸荷。當(dāng)換向閥處于2位時(shí)，同理。

第三章 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 挖掘機(jī)的功用和對(duì)液壓系統(tǒng)的要求

挖掘機(jī)主要用來開挖塹壕，基坑，河道與溝渠以及用來進(jìn)行剝土和挖掘礦石。他在筑路，建筑，水利施工，露天開采礦作業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用。

液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)是由動(dòng)力元件(各種液壓泵),執(zhí)行元件(液壓缸.液壓馬達(dá)),控制元件(各種閥)以及輔助裝置(冷卻器.過濾器)用油管按一定方式連接起來組合而成。它將發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能,以油液作為介質(zhì),經(jīng)動(dòng)力元件轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗?進(jìn)行傳遞,然后再經(jīng)過執(zhí)行元件轉(zhuǎn)返為機(jī)械能,實(shí)現(xiàn)主機(jī)的各種動(dòng)作。由于液壓系統(tǒng)的功能是傳遞,分配和控制機(jī)械動(dòng)力,因此是液壓挖掘機(jī)的關(guān)鍵部分。，液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)都是由一些基本回路和輔助回路組成，它們包括限壓回路、卸荷回路、緩沖回路、節(jié)流調(diào)速和節(jié)流限速回路、行走限速回路、支腿順序回路、支腿鎖止回路和先導(dǎo)閥操縱回路等，由它們構(gòu)成具有各種功能的液壓系統(tǒng)。

液壓挖掘機(jī)的工作過程,包括作業(yè)循環(huán)和整機(jī)移動(dòng)兩項(xiàng)主要?jiǎng)幼鳌?/p>

挖掘機(jī)一般工作在施工場(chǎng)合,因此工作環(huán)境惡劣,這就要求挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)和執(zhí)行元件要有足夠的強(qiáng)度和非常好的密封性能。由于挖掘機(jī)的動(dòng)作頻繁,因此,液壓

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元件和管路要能夠承受頻繁的液壓沖擊,以保證挖掘機(jī)能夠長(zhǎng)時(shí)間安全穩(wěn)定的工作。設(shè)計(jì)出便于操作，更加人性化，工作效率高，耗能少的挖掘機(jī)，才會(huì)在工程領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。

3.2 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)分析

要了解和設(shè)計(jì)挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)，首先要分析液壓挖掘機(jī)的工作過程及其作業(yè)要求，掌握各種液壓作用元件動(dòng)作時(shí)的流量、力和功率要求以及液壓作用元件相互配合的復(fù)合動(dòng)作要求和復(fù)合動(dòng)作時(shí)油泵對(duì)同時(shí)作用的各液壓作用元件的流量分配和功率分配。

3.2.1 挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)原理圖

挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)原理圖如下：

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圖3.1 液壓原理圖

Ⅰ、Ⅱ.多路閥組 Ⅲ.先導(dǎo)控制閥組

1.斗桿液壓缸 2.動(dòng)臂液壓缸 3、4.左右行走馬達(dá) 5.鏟斗液壓缸 6.回轉(zhuǎn)馬達(dá) 7.限速閥 8、9、10.多路閥組 11.梭閥 12—合流閥 13、14、15.多路閥組 16.壓力表 17、18.液壓泵 19.冷卻器 20.濾油器 21.蓄能器 22.齒輪泵 23.節(jié)流閥 24、25、26、27、28、29.先導(dǎo)控制閥

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3.2.2液壓系統(tǒng)工作原理簡(jiǎn)述

如圖3.1所示，圖中Ⅲ是低壓控制回路，Ⅰ和Ⅱ是高壓控制回路。通過低壓回路對(duì)高壓回路進(jìn)行控制，這樣能使操作者更安全便捷的控制挖掘機(jī)動(dòng)作。

主機(jī)啟動(dòng)后，當(dāng)先導(dǎo)控制閥組Ⅲ不工作時(shí)，液壓泵17、18提供的壓力油分別通過多路換向閥組Ⅰ、Ⅱ以及限速閥7返回油箱。齒輪泵22為先導(dǎo)控制油路供壓，壓力過大時(shí)則壓力油通過溢流閥流回油箱。

先導(dǎo)控制閥26、27中的電磁鐵6Y、7Y同時(shí)通電，來自齒輪泵22的壓力油控制多路換向閥組Ⅱ中的10、13換向閥，液壓挖掘機(jī)左右行走馬達(dá)開始工作，使挖掘機(jī)移動(dòng)到工作位置（先導(dǎo)閥26、27單獨(dú)控制時(shí)液壓挖掘機(jī)單側(cè)行走）。

到達(dá)工作地點(diǎn)后，通過控制先導(dǎo)控制閥24、25、28中的電磁鐵調(diào)整液壓挖掘機(jī)斗桿、動(dòng)臂和鏟斗液壓缸，使鏟斗調(diào)整到合適的切削角度。

調(diào)整好鏟斗工作位置后，先導(dǎo)控制閥24中的電磁鐵1Y通電，斗桿液壓缸伸出，完成挖掘動(dòng)作。

挖掘完成后，先導(dǎo)控制閥25中的電磁鐵4Y通電，動(dòng)臂油缸伸出，使動(dòng)臂提升到指定位置。

控制先導(dǎo)控制閥29使機(jī)身回轉(zhuǎn)，令鏟斗回轉(zhuǎn)到指定卸載位置。先導(dǎo)控制閥中28中的電磁鐵10Y通電，鏟斗油缸收回，完成卸載（復(fù)雜的卸載動(dòng)作需要斗桿、動(dòng)臂和鏟斗液壓缸的復(fù)合動(dòng)作）。

卸載結(jié)束后，控制先導(dǎo)控制閥29使機(jī)身反方向回轉(zhuǎn)。同時(shí)斗桿、動(dòng)臂、鏟斗液壓缸配合動(dòng)作使空斗置于新的挖掘位置。

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圖3.2 小挖操作位置

如圖3.2是小挖上的座位，在這里通過操作桿和腳踏板可以對(duì)小挖進(jìn)行控制，對(duì)左邊的操作桿移動(dòng)，操作桿向下接通先導(dǎo)控制閥1Y，操作桿向左接通先導(dǎo)控制閥2Y，控制斗桿液壓缸，如圖3.3。

圖3.3 斗桿液壓缸控制回路

操作桿向右接通先導(dǎo)控制閥3Y，操作桿向上接通先導(dǎo)控制閥4Y，控制動(dòng)臂液壓缸，如圖3.4。

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圖3.4 動(dòng)臂液壓缸控制回路

右邊的操作桿移動(dòng)，控制挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)馬達(dá)以及鏟斗液壓缸，操作桿向下接通先導(dǎo)控制閥9Y，操作桿向左接通先導(dǎo)控制閥10Y，控制挖斗挖掘，如圖3.5。

圖3.5 鏟斗液壓缸控制回路

操作桿向右接通先導(dǎo)控制閥11Y，挖掘機(jī)工作室向左邊旋轉(zhuǎn)，操作桿向上接通先導(dǎo)控制閥12Y，挖掘機(jī)工作室向右邊旋轉(zhuǎn)，如圖3.6。

圖3.6 回轉(zhuǎn)馬達(dá)控制回路

兩個(gè)踏板分別控制左右履帶行走馬達(dá)，左邊踏板向上踩接通5Y，控制左側(cè)履帶前行，左邊踏板向下踩接通6Y，控制左側(cè)履帶后退。右邊踏板向上踩接通7Y，控制右邊履帶前行；右邊踏板向下踩接通8Y，控制右邊履帶后退，如圖3.7。

圖3.7 左右行走馬達(dá)控制回路

3.2.3液壓系統(tǒng)特殊部件作用

限速閥：兩組多路換向閥采用串聯(lián)油路，其回油路并聯(lián)。油液經(jīng)過限速閥7流

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回郵箱。限速閥7的液控作用著由梭閥11提供給的17、18兩油泵的最大壓力。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7自動(dòng)對(duì)回油路進(jìn)行節(jié)流，防止溜坡現(xiàn)象，保證液壓挖掘機(jī)安全。

合流閥：多路換向閥組Ⅱ不工作時(shí)候通過合流閥，液壓泵17輸出的壓力油經(jīng)過合流閥進(jìn)入多路換向閥Ⅰ。以加快動(dòng)臂或斗桿的移動(dòng)速度。

蓄能器：保持先導(dǎo)油路油壓穩(wěn)定和熄火后提供油壓還能完成幾個(gè)動(dòng)作的控制。節(jié)流閥：防止動(dòng)臂、斗桿、和鏟斗發(fā)生因重力超速現(xiàn)象，起限速作用。緩沖閥：用于緩沖慣性負(fù)載所引起的壓力沖擊。

節(jié)流閥：進(jìn)入回轉(zhuǎn)馬達(dá)6內(nèi)部和殼體內(nèi)的液壓油溫度不同，會(huì)造成液壓馬達(dá)各零件熱膨脹程度不同，引起密封滑動(dòng)面卡死的熱沖擊現(xiàn)象。為此，在液壓馬達(dá)殼體上設(shè)有兩個(gè)油口，一個(gè)油口直接接回油箱，另一個(gè)油口經(jīng)節(jié)流閥與有背壓回路（背壓?jiǎn)蜗蜷y）相通，使部分回油進(jìn)入殼體。由于液壓馬達(dá)殼體內(nèi)經(jīng)常有循環(huán)油流過，帶走熱量，因此可以防止熱沖擊的發(fā)生。此外，循環(huán)油還能沖洗殼體內(nèi)磨損物。

第四章 液壓元件的計(jì)算與選擇

4.1 液壓元件的計(jì)算

液壓元件的性能分析包括：液壓缸內(nèi)徑，缸筒壁厚，活塞桿強(qiáng)度，液壓缸的工作壓力，液壓馬達(dá)的排量和工作壓力，液壓缸與液壓馬達(dá)排量。

4.1.1液壓缸內(nèi)徑

由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表知鏟斗油缸內(nèi)直徑：

D=式中 F—液壓缸負(fù)載 P—系統(tǒng)壓力

D—液壓缸內(nèi)徑 取液壓缸負(fù)載為：F=231.853KN

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4Fg?P

代入數(shù)據(jù)得D=186.4mm。參考液壓缸系列尺寸取D=200mm。對(duì)斗桿缸:

D=

4Fg?P= 231.674mm 取D=200mm 4.1.2缸筒壁厚

缸筒的壁厚對(duì)于液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性有很大的影響，所以對(duì)它的設(shè)計(jì)非常重要。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得：

???0?c1?c2 ?0?Pmax*D

2*[?]其中： Pmax--缸內(nèi)最高工作壓力MPa

[?]--缸筒材料許用應(yīng)力MPa C1--為缸筒外徑公差余量m C2--腐蝕余量m 代入數(shù)據(jù)?0=24 由D1:?0?20得，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》知D1=225mm。

4.1.3缸筒壁厚驗(yàn)算

額定工作壓力應(yīng)低于一定極限值以保證工作安全。

0.35*?s(D1?D2)Pn?D1材料選2G330-450，?S =330 N/mm2 得Pn=30.8Mpa 選定系統(tǒng)工作壓力為28Mpa，可以滿足要求。

24.1.4活塞桿計(jì)算

d?D??1 ?第19頁(yè)

其中數(shù)比由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表選取?＝2再由表得d=150mm。

4.1.5活塞桿強(qiáng)度計(jì)算

P*4*10?6＝105.4N/mm2 ??2?*d式中 P：活塞桿作用力N；

d:活塞桿直徑m,???=100~110N/mm2

4.1.6確定液壓系統(tǒng)的工作壓力

在不考慮能量損耗的情況下，系統(tǒng)的功率為：

P?pQ?10?（KW）

式中 P――液壓泵的出口壓力Pa； Q――液壓泵的輸出流量m3/s。

由上式可知，當(dāng)系統(tǒng)傳遞的功率一定時(shí)，提高系統(tǒng)的工作壓力就可減少系統(tǒng)中通過液壓元件的流量，從而減小相應(yīng)各液壓元件以及整個(gè)液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸和質(zhì)量。因此，目前液壓挖掘機(jī)液壓傳動(dòng)多采用中高壓和高壓系統(tǒng)。根據(jù)以上內(nèi)容對(duì)此液壓系統(tǒng)的工作壓力取P＝28Mpa。

4.1.7確定液壓缸的主要參數(shù)和工作壓力

液壓缸的有效工作壓力Pg是指液壓缸用于克服外載荷所需要的那一部分壓力，其數(shù)值為：

pg?pb???pj?ph?式中

pb――液壓泵出口壓力Mpa；

Ah（Mpa）Aj

??pj――進(jìn)油管路壓力損失Mpa;

ph――回油背壓力Mpa；

Aj,Ah――液壓缸進(jìn)油腔和回油腔有效工作面積m2。

上式中的壓力損失??pj，包括壓力油從液壓泵出口流過管道和各種液壓元件（主要是閥類元件）時(shí)的壓力損失。比較仔細(xì)的計(jì)算要在管路裝配圖畫出之后才能進(jìn)行。

第20頁(yè)

初步計(jì)算時(shí)，可參考同類液壓挖掘機(jī)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定，可取??pj＝3MPa～4Mpa。

4.1.8確定液壓馬達(dá)的排量和工作壓力

液壓馬達(dá)的排量由給定的數(shù)值可知q=140mL/r，液壓馬達(dá)的有效工作壓力pm按下式計(jì)算：

pm＝pb－??pj－ph

式中的壓力損失，可按前面介紹的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定。回油背壓力ph的數(shù)值應(yīng)根據(jù)馬達(dá)所需的背壓力來確定。

根據(jù)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的最大載荷力矩Ｍ、排量q、有效工作壓力pm、最高轉(zhuǎn)速nmax和最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速nmin以及系統(tǒng)工作條件等，即可選擇液壓馬達(dá)的型號(hào)和規(guī)格。

4.1.9計(jì)算液壓缸與液壓馬達(dá)的流量

通常根據(jù)最大移動(dòng)速度和最高轉(zhuǎn)速來計(jì)算液壓缸和液壓馬達(dá)的流量。(1)液壓缸所需流量：

Qmax?Agvmax

（m3/s）

式中 Ag――液壓缸的有效工作面積m2；

vmax――液壓缸的最大速度m/s；

(2)液壓馬達(dá)所需流量：

Qmax?q0?max1?v（m3/s）

式中 q0――馬達(dá)的理論排量mL/L；

?max――馬達(dá)的最高轉(zhuǎn)速rad/s； ?v――馬達(dá)的容積效率。

4.2液壓元件的選用

4.2.1液壓閥的選用

（1）溢流閥.溢流閥的基本功能是限定系統(tǒng)的最高壓力，防止系統(tǒng)過載或維持壓力近似恒定。本系統(tǒng)中選用二級(jí)同心先導(dǎo)式溢流閥，安裝在泵的出油口處，用來恒定系統(tǒng)壓力，防止超壓，保護(hù)系統(tǒng)安全運(yùn)行。

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（2）過載閥.安裝在液壓缸和行走馬達(dá)的管路上，防止超載，用來保護(hù)液壓系統(tǒng)和工作的液壓缸和行走馬達(dá)。

（3）單向閥.系統(tǒng)中多處要用到單向閥，也是必不可少的元件，它用來防止油液倒流，從而使執(zhí)行元件停止運(yùn)動(dòng)，或保持執(zhí)行元件中的油液壓力。還可是保持一定的背壓。

（4）換向閥.在系統(tǒng)中要用到兩組四聯(lián)換向閥，每個(gè)閥為三位四通換想閥。在系統(tǒng)中換向閥的主要作用是改變壓力油進(jìn)入執(zhí)行元件的方向，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)不同的動(dòng)作要求，在三位四通的換向閥中，左右閥位要求能夠進(jìn)回油，中間的閥位要求禁止油液流通，以達(dá)到執(zhí)行元件動(dòng)作達(dá)到要求后停止或懸停在任意位置。

4.2.2輔助元件的選用

（1）油管.由于系統(tǒng)工作壓力高，所以在系統(tǒng)中沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的管路中選用無縫鋼管，它能承受高壓，價(jià)格低廉，耐油，抗腐蝕，剛性好，裝拆方便，所以適合用在高壓管道。在系統(tǒng)中有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的壓力管道選用高壓橡膠管。

（2）管接頭.在采用無縫鋼管的管路中，管接頭采用錐密封焊接式管接頭，他除了具有焊接頭的優(yōu)點(diǎn)外，由于它的O形密封圈裝在錐體上，使密封有調(diào)節(jié)的可能，密封更可靠。工作壓力為34.5MP工作溫度為-25到+80攝氏度。在橡膠管的接頭處選用扣壓式膠管接頭，安裝方便，與鋼絲編織膠管配套總成，適合在油溫為-30到+80攝氏度的環(huán)境工作。

（3）密封裝置.在液壓系統(tǒng)中密封裝置非常重要，它是用來防止工作介質(zhì)泄露及外界灰塵和異物的侵入，以保證系統(tǒng)建立起必要的壓力，使其能夠正常工作。密封裝置應(yīng)滿足在一定的壓力.濕度范圍內(nèi)具有良好的密封性能。密封裝置和運(yùn)動(dòng)件之間的摩檫力要小，摩檫系數(shù)要穩(wěn)定，抗腐蝕能力強(qiáng)，不易老化，工作壽命長(zhǎng)，耐磨性好，磨損后在一定程度上能自動(dòng)補(bǔ)償，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維護(hù)方便，價(jià)格低。其于以上幾點(diǎn)，在有相對(duì)運(yùn)動(dòng)且有摩檫的元件上使用Y型密封圈，其截面小，結(jié)構(gòu)緊湊。且Y型密封圈能隨壓力增高而增大，并能自動(dòng)補(bǔ)償磨損。在相對(duì)摩檫不嚴(yán)重或無相對(duì)摩檫的元件上用O型密封圈，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造，密封性能好，摩檫力小，安裝方便。

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（4）濾油器.在液壓系統(tǒng)中，不允許液壓油含有超過限制的固體顆粒和其他不溶性贓物。因?yàn)檫@些雜質(zhì)可以使間隙表面劃傷，造成內(nèi)部泄露量增加，從而降低效率增加發(fā)熱。這些雜質(zhì)還會(huì)使閥芯卡死，小孔或縫隙堵塞，潤(rùn)滑表面破壞，造成液壓系統(tǒng)故障，膠狀物和淤渣等雜質(zhì)，將會(huì)引起元件粘著，酸類還將加速運(yùn)動(dòng)件的腐蝕因此要采用濾油器對(duì)油液進(jìn)行過濾，以保證油液質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。因此選用網(wǎng)式濾油器安裝在泵吸油管上，這種濾油器壓力損失不超過0.04*10五次方MPa，以滿足泵的流量，清洗方便。

4.2.3液壓缸的選擇

液壓缸在液壓系統(tǒng)中有著重要的地位，是整個(gè)液壓系統(tǒng)的起始循環(huán)點(diǎn)，所以對(duì)液壓缸的選擇很重要，根據(jù)以上計(jì)算的結(jié)果，對(duì)液壓缸的選擇就明確了，選擇材料為2G330-450的內(nèi)徑為100mm壁厚為21mm的液壓缸。

4.2.4液壓泵的選擇

液壓泵的選擇時(shí)根據(jù)液壓系統(tǒng)工作壓力（即液壓泵出口壓力）來選定液壓泵的形式，選擇液壓泵的額定壓力要比系統(tǒng)壓力大25％以上，使液壓泵由一定的壓力儲(chǔ)備，在這為了經(jīng)濟(jì)考慮，選擇液壓泵的額定壓力為35Mpa的液壓泵。型號(hào)為：2ZBZ140的液壓泵。

4.2.5液壓馬達(dá)的選擇

根據(jù)關(guān)于液壓馬達(dá)的計(jì)算，計(jì)算所得的液壓馬達(dá)的參數(shù)（液壓馬達(dá)的排量、液壓馬達(dá)的工作壓力、液壓馬達(dá)的流量）來選擇。型號(hào)為：ZM732的液壓馬達(dá)。

4.2.6發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇

發(fā)動(dòng)機(jī)是液壓挖掘機(jī)的核心部件，對(duì)挖掘機(jī)的要求高，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求也就高。選發(fā)動(dòng)機(jī)先確定發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。

液壓挖掘機(jī)用柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)，柴油機(jī)的功率必需能夠充分滿足主機(jī)工作過程中的動(dòng)力要求。發(fā)動(dòng)機(jī)功率Pf根據(jù)系統(tǒng)方案確定，在變量系統(tǒng)中，考慮使用情況的最大限度，可取發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為：

Pf＝（1.0～1.3）P（KW）式中 P――液壓泵的輸出功率KW。

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在定量系統(tǒng)中，由于發(fā)動(dòng)機(jī)功率利用低，一般為60％左右，損失功率全部轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃浚虼?，確定發(fā)動(dòng)機(jī)功率時(shí)可以取得低一些，對(duì)于雙泵雙回路定量系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率可取為：

Pf＝（0.8～1.1）P（KW）

計(jì)算時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率可按以上兩式計(jì)算，或?qū)墒胶喜⒌茫?/p>

Pf＝17.7+92.7q（KW）式中 q――液壓挖掘機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)斗容量m3。得此液壓挖掘機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)功率為：

Pf＝17.7+92.7*1.6＝166.02KW 此時(shí)可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)功率選擇發(fā)動(dòng)機(jī)的型號(hào)。

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總 結(jié)

在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)之中，我對(duì)液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)做了簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，以其主要的液壓元件為研究的對(duì)象，進(jìn)行計(jì)算和分析，然后又根據(jù)這些得出的結(jié)論對(duì)液壓元件分析，總結(jié)之后再對(duì)液壓系統(tǒng)中的液壓元件選型。

從液壓缸的計(jì)算開始，液壓缸的工作壓力，液壓馬達(dá)的排量和工作壓力，液壓缸與液壓馬達(dá)排量，發(fā)動(dòng)機(jī)功率的系統(tǒng)計(jì)算，根據(jù)這些計(jì)算得到的數(shù)據(jù)，對(duì)液壓缸，液壓馬達(dá)，液壓泵等進(jìn)行選擇。

液壓元件的選定是液壓回路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，對(duì)液壓馬達(dá)，液壓泵的回油路的設(shè)計(jì)是根據(jù)所選定的液壓元件來設(shè)計(jì)的。

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展 望

現(xiàn)在挖掘機(jī)的研發(fā)生產(chǎn)向大型化、微型化、多功能化、專用化和自動(dòng)化的方向發(fā)展，這就對(duì)液壓系統(tǒng)的密封性能提出了更高的要求。本次液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)用到了很多液壓領(lǐng)域的知識(shí)，在這個(gè)過程中也學(xué)到了很多辦公軟件和繪圖軟件的知識(shí)。

在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我感覺我做的還有許多需要完善的地方，有些地方的設(shè)計(jì)不夠合理，還有許多沒有做到的部分，例如：發(fā)動(dòng)機(jī)具體型號(hào)的選定，和液壓閥的選擇，因?yàn)槲夷苷业降馁Y料有限，一些具體的原始數(shù)據(jù)無法找到，所有只能做到此。我希望在我以后的工作中能找到這些數(shù)據(jù)和資料來完善我的這個(gè)設(shè)計(jì)。

本次設(shè)計(jì)內(nèi)容中可能會(huì)有一些謬誤和欠缺，希望各位老師指正，也請(qǐng)各位老師見諒。

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致 謝

在設(shè)計(jì)完成之際，我向給予我莫大幫助的老師和同學(xué)，大學(xué)三年一直默默支持和關(guān)心我的親人和朋友，表達(dá)由衷的感謝。

感謝老師，在設(shè)計(jì)上他給予我精心的指導(dǎo)，他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，淵博的學(xué)識(shí)，深邃的思想和遠(yuǎn)見卓識(shí)，引導(dǎo)我一步一步進(jìn)入復(fù)雜的設(shè)計(jì)中去。我的設(shè)計(jì)是在導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的，從設(shè)計(jì)選題、資料收集、設(shè)計(jì)框架、一直到最后定稿，他都傾注了大量的心血，在此謹(jǐn)向?qū)煴硎菊\(chéng)摯的謝意。

同學(xué)的熱情鼓勵(lì)與互相幫助、領(lǐng)導(dǎo)的親切關(guān)懷以及親朋好友的大力支持使我最終完成學(xué)業(yè)，再次向關(guān)心和支持我的所有老師、同學(xué)和領(lǐng)導(dǎo)表示深深的謝意。

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參考文獻(xiàn) 高衡.張全根.液壓挖掘機(jī)；中國(guó)建筑工業(yè)出版社.1981年 2 張利平.現(xiàn)代液壓技術(shù)應(yīng)用；化學(xué)工業(yè)出版社.2004年 孔德文.趙克利.徐寧生.液壓挖掘機(jī)；化學(xué)工業(yè)出版社.2007年 4 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)；化學(xué)工業(yè)出版社.1993年 5 何存興.液壓元件；機(jī)械工業(yè)出版社.1982年 張利平.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)及設(shè)計(jì)；化學(xué)工業(yè)出版社.2005年 7 高衡.張全根.液壓挖掘機(jī)；中國(guó)建筑工業(yè)出版社.1981年 8 張利平.現(xiàn)代液壓技術(shù)應(yīng)用；化學(xué)工業(yè)出版社.2004年

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