履帶式液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)【含說明書+CAD圖紙】

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D. Kochan gave a very fitting definition for CAM, with its diversity and wide range of use, in his book, “CAM can be defined as computer-aided preparation of manufacturing including decision-making, process and operational planning, software design techniques, and artificial intelligence, and manufacturing with different types of automation (NC machine, NC machine centers, NC machining cells, NC flexible manufacturing systems ), and different types of realization (CNC single unit technology, DNC group technology ).”Since CAM has such a wide range of uses, a better way to look at CAM is through CAM technologies. The CAM technologies covered are group technology, manufacturing database, automated and tolerancing. The essential role of the computer in the production function is to capture and process the data relating to a large number of transactions which continuously take place in different departments of the company. The initial research activity for CAM was Numerical Control (NC) for machine tools at the Massachusetts Institute of Technology in 1953. The first programming language was Automatically Programming Tools (APT) created at MIT, and it was the pattern for many further developments. Currently, many manufacturing functions have been addressed by CAM including the following :Numerical Control (NC)Computer numerical control (CNC)Direct numerical control (DNC)Computer controlled conveyor systems Computer controlled machining processComputer aided process monitoring Computer aided fixturing design Computer aided tooling design Computer aided tolerancing analysis Computer aided cost estimatingMaterial requirement planning Computer aided process planning Computerized machinability data systems Manufacturing resources planning Computer aided decision support systemsDevelopment of work standards Computer aided line balancing Production and inventory planning Computer aided scheduling Computer aided quality control Computer aided inspectionComputer Numerical Control. Numerical control (NC) is a form of programmable automation in which the processing equipment is controlled by means of numbers, letters , and other symbols. The numbers, letters, and symbols are coded in an appropriate format to define a program is of instructions for the particular workpiece or job. When the job changes, the program is what makes NC suitable for low-volume and medium-volume production, and it is much easier to write new programs than to make major alterations to the processing equipment.The principle of numerical control was first applied to the milling process, and then later to the turning process, flame cutting, drilling, and grinding. NC technology is now used more and more for other manufacturing processes, such as forming (fine forging, rolling, etc.) engraving, and laser cutting.The current NC equipment is relatively more mature. Many machines possess multiple processing functions, such as milling centers which can perform vertical and horizontal milling, drilling, boring, reaming, slotting, shaping, and turning processes. Of course, with a high capacity automated tooling library, CNC machinesfunctions can be considerably more abundant.Programmable Logic Controller . Programmable logic controller are widely used in computer aided manufacturing. Actually , PLCs are used in virtually every segment of industry where automation is required. PLCs represent one of the faster growing segments of the electronics industry. Since their inception, PLCs have proved to be the salvation of many manufacturing plans which previously relied on electro-mechanical control system. A PLC is a solid-state device designed to perform logic functions previously accomplished by electro-mechanical relays. The design of most PLCs is similar to that of a computer . Basically, the PLC is an assembly of solid-state digital logic elements designed to make logical decisions and provide outputs. Programmable logic controllers are used for the control and operation of manufacturing process equipment and machinery. Computer sided material handling. Material handling is a very important factor in how efficiently a workshop or company can be operated. An efficient MH system will help reduce waiting time, and it may even help increase safety or the effectiveness of the entire manufacturing process.Cabbert and Brown indicated that as much as 60% of the total production cost may be accounted for by material handling. It is also evidenced that most discrete manufacturing products spend 90% of their manufacturing lead time on the duration of material handling and storage. With MH accounting for such a large amount of the total production cost, it is obvious that reducing the amount of time a product is handled will dramatically reduce production costs. One way of helping reduce these costs is by using computers to do some material handling.There is a great variety of material handling equipment available commercially and there are many types of MH approaches used today. One of these approaches is to use a computer database to store listings of MH equipment and the users input of factor values. The computer takes the users required level of, and preferred importance for, each criterion, and the feasible MH equipment for the task at hand, and produces a category of equipment from which the user can choose the proper type or piece of MH equipment.Computer Monitoring and diagnostics for manufacturing process. In a computer monitoring and diagnostic system, the aim of monitoring is to detect failures, while the aim of diagnostics includes fault lacalization and indentification. Both monitoring and diagnostics should appear at all levels of the control-monitoring hierarchy.There are some essential requirements that almost every monitoring and diagnostic system should possess. Some of the requirements for a monitoring system are: (1) the ability to measure and process relatively numerous analogue and digital signals; (2)the capability of profound preprocessing of measured signals, including statistical and frequency based analysis; (3) the ability for complex, multi-parameter decisions; (4)modular, extendable, reconfigurable structure; (5) programmability in all functions; and (6) standardized bi-directional software/hardware interface to the CNC/DNC controllers. Some of the requirements for a diagnostic system are: (1) the system should easily provide knowledge about the causal interrelationship when faults arise, to enable even workers who are not well acquainted with the process to lacalize faults; (2) the consequences of faults should be readily available in the system so that the severity of a given fault for the further production process can be estimated; (3) the user should have the possibility of repairing the fault alone, i.e.repair instructions should be available to the users in a suitable form;(4) the operation of the expert system should be possible by employees who have no previous experience with computers; and (5) after a short training period , the system should be maintained by the employees running the facility so that the presence of expert engineers is no longer necessary.There are three major types of M/D systems that can be classified by their place and function in the manufacturing system. These M/D systems are : (1) autonomous subsystem monitoring, which gets only messages containing environment or condition descriptions from upper levels of control, and supplies all of the elements of the monitoring process with instructions, parameters, or settings needed for measuring, processing, classification, and intervention; (2) complementary subsystem monitoring, which undertakes only the task of measuring and processing and passes classification and intervention to the system level; and (3) semi-autonomous monitoring, which performs only simple, quick monitoring functions autonomously on its own level, and turns to upper levels in the case of sophisticated classification and intervention tasks.The ideal computer monitoring and diagnostic system can be summed up as being a system that can be used during the absence of the human expert, for example, when the expert ins on vacation, during breaks, or if a company wants to have three shifts with few people on the third shift. Selected from design of machine elements edited by M.F. Spotts 5- 外文資料譯文 外文資料譯文 計(jì)算機(jī)輔助制造計(jì)算機(jī)輔助制造一詞涵蓋了信息處理、生產(chǎn)決策、及生產(chǎn)加工等諸多領(lǐng)域，給CAM下一個(gè)簡單的定義極為困難。D. Kochan 在他的著作中，針對(duì)CAM的多樣性和廣泛的應(yīng)用范圍，給CAM可定義為計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)準(zhǔn)備，包括決策、工藝和作業(yè)計(jì)劃、軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、人工智能、用不同的類型的自動(dòng)機(jī)床（如數(shù)控機(jī)床、數(shù)控加工中心、數(shù)控加工單元、數(shù)控柔性制造系統(tǒng)），以及不同種類的實(shí)現(xiàn)方法（CNC-計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)，DNC-群控技術(shù)）。由于CAM有如此廣泛的使用范圍。認(rèn)識(shí)CAM更好的方法是通過CAM技術(shù)。CAM技術(shù)覆蓋了群控技術(shù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫、自動(dòng)化、公差等。生產(chǎn)中計(jì)算機(jī)的基本職能就是獲取和處理與大量業(yè)務(wù)有關(guān)的數(shù)據(jù)，這些業(yè)務(wù)在企業(yè)內(nèi)各個(gè)部門中連續(xù)不斷地發(fā)生。CAM最初的研究是1953年麻省理工學(xué)院對(duì)機(jī)床數(shù)字控制的研究。在MIT，出現(xiàn)了最初的編程語言即自動(dòng)化編程工具（APT），它是后來進(jìn)一步發(fā)展的基本工具。當(dāng)前CAM涉及到的功能有如下內(nèi)容：-數(shù)控（NC）-計(jì)算機(jī)數(shù)字控制（CNC）-直接數(shù)字控制（DNC）-計(jì)算機(jī)控制輸送系統(tǒng)-計(jì)算機(jī)控制加工過程-計(jì)算機(jī)輔助工藝過程監(jiān)控-計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)-計(jì)算機(jī)輔助刀具設(shè)計(jì)-計(jì)算機(jī)輔助公差分析-計(jì)算機(jī)輔助成本估算-物料需求規(guī)劃（MRP）-計(jì)算機(jī)輔助加工工藝（CAPP）-計(jì)算機(jī)化的可加工數(shù)據(jù)系統(tǒng)-加工資源規(guī)劃（MRPII）-計(jì)算機(jī)輔助決策支持系統(tǒng)-工作標(biāo)準(zhǔn)的制定-計(jì)算機(jī)輔助在線動(dòng)態(tài)平衡-產(chǎn)品及庫存規(guī)劃-計(jì)算機(jī)輔助調(diào)度-計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量控制-計(jì)算機(jī)輔助檢測計(jì)算機(jī)控制數(shù)控是可編程自動(dòng)化的一種表現(xiàn)形式，它以數(shù)字、字母和其他符號(hào)來控制加工設(shè)備。這些數(shù)字、字母和符號(hào)按適當(dāng)?shù)母袷骄幋a，形成用于某一工件或任務(wù)的加工程序。當(dāng)任務(wù)改變了，某一工件的加工程序也隨之改變。這種改變程序的能力使得NC適合于小批量的生產(chǎn)，更新程序要比大量改變加工設(shè)備要容易得多。數(shù)控原理首先用于銑削加工中，然后用在車削加工、火焰切割、鉆削和磨削之中，數(shù)控技術(shù)越來越多地用在其他的機(jī)加工過程中，如成型加工（精密鍛造，滾壓等）、雕刻或激光切割。目前數(shù)控技術(shù)相對(duì)成熟，許多數(shù)控設(shè)備具有多種加工功能，如銑削中心可以進(jìn)行垂直和水平銑削、鉆削、鏜削、鉸孔、插削、成形等加工過程，當(dāng)然，在配有大容量的自動(dòng)化刀具庫后，CNC機(jī)床的功能將更加豐富。可編程控制器可編程控制器（PLCs）廣泛地用于計(jì)算機(jī)輔助制造中。事實(shí)上，PLCs用在企業(yè)有自動(dòng)化要求的每個(gè)環(huán)節(jié)上。PLC是電子工業(yè)快速發(fā)展的代表。從PLC誕生之日起，就成為許多生產(chǎn)規(guī)劃中的重要輔助裝備，而以往是依靠機(jī)電控制系統(tǒng)的。PLC是一個(gè)硬件裝置，用來實(shí)現(xiàn)以前繼電器完成的邏輯功能。大多數(shù)PLC的設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)相似。PLC基本上是由固態(tài)數(shù)字邏輯元件組合而成，用于進(jìn)行邏輯判斷和提供輸出?？删幊炭刂破骺捎脕磉\(yùn)行和控制生產(chǎn)加工設(shè)備及其他機(jī)器設(shè)備。計(jì)算機(jī)輔助物料處理物料處理（MH）是體現(xiàn)工廠或公司運(yùn)營效率的非常重要的因素，一個(gè)高效的MH系統(tǒng)有助于減小等待時(shí)間，它甚至有助于提高整個(gè)加工過程的安全性或效率。Cabbert和Brown指出，生產(chǎn)成本的60%用于物料處理。事實(shí)也證明大多數(shù)離散加工的產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中有90%的時(shí)間用于物料處理及儲(chǔ)存。由于MH在產(chǎn)品總成本中占有如此多比例，顯然減少產(chǎn)品的物料處理時(shí)間一定能降低產(chǎn)品成本。幫助降低這些成本的途徑之一是應(yīng)用計(jì)算機(jī)做物料處理的部分工作。目前，有許多物料處理設(shè)備可供購買。并有許多種MH手段可供使用。一種手段就是采用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫來記錄MH設(shè)備清單和輸入使用者因素值。計(jì)算機(jī)獲取使用者的需求水平、輕重緩急、各自的信譽(yù)度及擁有的MH設(shè)備完成任務(wù)的可行性，并且提供設(shè)備的種類，供使用者從中挑選適合的MH設(shè)備品種和模塊。生產(chǎn)過程計(jì)算機(jī)監(jiān)控及故障診斷在計(jì)算機(jī)監(jiān)控和故障診斷系統(tǒng)中，監(jiān)控的目的是發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，而診斷的目標(biāo)包括故障定位和確認(rèn)。監(jiān)控和診都應(yīng)出現(xiàn)在各級(jí)監(jiān)控體系中。幾乎所有監(jiān)控和診斷系統(tǒng)都要達(dá)到如下的基本要求：具有測量和處理相當(dāng)多的模擬和數(shù)字信號(hào)的能力。具有測量信號(hào)并進(jìn)行深層次的預(yù)處理能力，包括統(tǒng)計(jì)分析和頻率分析的能力。具有復(fù)雜多參數(shù)的決策能力。具有模塊化、可延展性和可重組的結(jié)構(gòu)。所有功能的可編程能力。有標(biāo)準(zhǔn)的軟件/硬件雙向接口與CNC/DNC控制器相連。對(duì)診斷系統(tǒng)的要求有：當(dāng)出現(xiàn)差錯(cuò)時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)能方便地提供關(guān)于該隨機(jī)差錯(cuò)的相關(guān)知識(shí)，使得甚至是對(duì)加工過程不熟悉的工人能知道差錯(cuò)發(fā)生在何處。差錯(cuò)的影響結(jié)果在系統(tǒng)中能方便得到，因而能估計(jì)到已知差錯(cuò)對(duì)后續(xù)生產(chǎn)過程影響的嚴(yán)重程度。、用戶應(yīng)該有獨(dú)自修復(fù)差錯(cuò)的可能性，即修復(fù)指令以一種合適的形式讓用戶能夠得到。、該專家系統(tǒng)能由那些先前在計(jì)算機(jī)方面沒有經(jīng)驗(yàn)的雇員來操作。、經(jīng)過短期培訓(xùn)之后，系統(tǒng)可由運(yùn)行設(shè)備的雇員來維護(hù)，這樣，專家工程師就沒有必要時(shí)刻都在現(xiàn)場。根據(jù)在制造系統(tǒng)中所處的地位和具備的功能，監(jiān)控診斷系統(tǒng)可有三種主要類型：、獨(dú)立監(jiān)控子系統(tǒng)：它僅從上級(jí)控制層獲得包含環(huán)境或條件描述的信息，為所有監(jiān)控處理單元提供測量、處理、分類及干預(yù)所需的指令、參數(shù)或配置。、輔助監(jiān)控子系統(tǒng)：僅僅完成測量和處理任務(wù)并向系統(tǒng)控制層傳輸分類和干預(yù)信息。、半獨(dú)立監(jiān)控系統(tǒng)：在同層中表現(xiàn)出獨(dú)立的簡單快捷的監(jiān)控功能，并將復(fù)雜的分類和干預(yù)信息轉(zhuǎn)交給上層。理想的計(jì)算機(jī)監(jiān)控和診斷系統(tǒng)可以概括為是一個(gè)專家不在現(xiàn)場即可使用的系統(tǒng)，例如當(dāng)專家休假、休息，或者公司要求有三班制，其中第三班沒什么人的情況下能使用的系統(tǒng)。-本文節(jié)選于由M.F. Spotts編寫的機(jī)械零件設(shè)計(jì)4大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第1章 緒 論1.1 WY6挖掘機(jī)的功能及主要技術(shù)參數(shù)1.1.1 功能挖掘機(jī)作業(yè)過程是以切削刃切削土壤，實(shí)現(xiàn)破土、裝土、提升回轉(zhuǎn)、卸土，再返回第二次挖掘，挖完一段后,機(jī)械移位繼續(xù)挖掘。為實(shí)現(xiàn)上述周期性作業(yè)動(dòng)作要求，就需要以下組成部分：工作裝置、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置（液壓部分）、操縱裝置、行走裝置等。現(xiàn)通常按結(jié)構(gòu)分為：工作裝置、回轉(zhuǎn)平臺(tái)、行走裝置。根據(jù)其構(gòu)造和用途可以區(qū)分為：履帶式、輪胎式、步履式、全液壓、半液壓、全回轉(zhuǎn)、非全回轉(zhuǎn)、通用型、專用型、鉸接式、伸縮臂式等多種類型。工作裝置是直接完成挖掘任務(wù)的裝置。它由動(dòng)臂、斗桿、鏟斗等三部分鉸接而成。動(dòng)臂起落、斗桿伸縮和鏟斗轉(zhuǎn)動(dòng)都用往復(fù)式雙作用液壓缸控制。為了適應(yīng)各種不同施工作業(yè)的需要，液壓挖掘機(jī)可以配裝多種工作裝置，如挖掘、起重、裝載、平整、夾鉗、推土、沖擊錘等多種作業(yè)機(jī)具?；剞D(zhuǎn)與行走裝置是液壓挖掘機(jī)的機(jī)體，轉(zhuǎn)臺(tái)上部設(shè)有動(dòng)力裝置和傳動(dòng)系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)是液壓挖掘機(jī)的動(dòng)力源，大多采用柴油要在方便的場地， 也可改用電動(dòng)機(jī)。行走裝置（也稱下車）由導(dǎo)向輪、驅(qū)動(dòng)輪、支重輪、托帶輪、履帶、組合行走架、行走馬達(dá)減速機(jī)和張緊緩沖裝置等零部件組成。如圖1-1所示。圖1-1行走裝置1、導(dǎo)向輪 2、組合行走架 3、張緊裝置 4、中護(hù)軌板5、托帶輪 6、履帶 7、支重輪 8、驅(qū)動(dòng)輪行走裝置是挖掘機(jī)的支柱，承受挖掘機(jī)的全部質(zhì)量和挖掘機(jī)載荷，提供挖掘機(jī)行走、轉(zhuǎn)彎和爬坡的能力挖掘機(jī)工作時(shí)，行走裝置起到支撐和穩(wěn)定的作用。 1.1.2 主要技術(shù)參數(shù)表1-1型號(hào)WY6型式 履帶式反鏟液壓挖掘機(jī)整機(jī)質(zhì)量 6000kg外形尺寸 長寬高 594519202600標(biāo)準(zhǔn)斗容0.18 m3發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào) 康明斯B3.3-C發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率 45 KW發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速 2200 rpm軌距1520mm軸距 1990 mm 接地長度 2000 mm 履帶板寬度 400 mm 接地比壓 31.7 KPa 最小離地間隙 300 mm爬坡能力 30液壓系統(tǒng)壓力 22MPa液壓系統(tǒng)閉鎖壓力 26MPa行走速度兩擋 0- 2.52/ 0- 4.81 km/h 平臺(tái)回轉(zhuǎn)速度 0-10.7 r/min 回轉(zhuǎn)制動(dòng)壓力 20 MPa伺服系統(tǒng)壓力 3MPa最大挖掘高度 5330mm最大挖掘深度 3890 mm最大挖掘半徑 6900 mm最大卸載高度 3630 mm鏟斗最大挖掘力 40 KN1.2 挖掘機(jī)簡史第一臺(tái)手動(dòng)挖掘機(jī)問世至今已有130多年的歷史，期間經(jīng)歷了由蒸汽驅(qū)動(dòng)斗回轉(zhuǎn)挖掘機(jī)到電力驅(qū)動(dòng)和內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)挖掘機(jī)、應(yīng)用機(jī)電液一體化技術(shù)的全自動(dòng)液壓挖掘機(jī)的逐步發(fā)展過程。 由于液壓技術(shù)的應(yīng)用，20世紀(jì)40年代有了在拖拉機(jī)上配裝液壓反鏟的懸掛式挖掘機(jī)，20世紀(jì)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)。初期試制的液壓挖掘機(jī)是采用飛機(jī)和機(jī)床的液壓技術(shù)，缺少適用于挖掘機(jī)各種工況的液壓元件，制造質(zhì)量不夠穩(wěn)定，配套件也不齊全。從20世紀(jì)60年代起，液壓挖掘機(jī)進(jìn)入推廣和蓬勃發(fā)展階段，各國挖掘機(jī)制造廠和品種增加很快，產(chǎn)量猛增。1968-1970年間，液壓挖掘機(jī)產(chǎn)量已占挖掘機(jī)總產(chǎn)量的83%，目前已接近100%。1.3 國內(nèi)外的情況1.3.1 國外挖掘機(jī)目前水平及發(fā)展動(dòng)向工業(yè)發(fā)達(dá)國家的挖掘機(jī)生產(chǎn)較早，法國、德國、美國、俄羅斯、日本是斗容量3.5-40m單斗液壓挖掘機(jī)的主要生產(chǎn)國，從20世紀(jì)80年代開始生產(chǎn)特大型挖掘機(jī)。例如，美國馬利昂公司生產(chǎn)的斗容量50-150m剝離用挖掘機(jī)，斗容量132m的步行式拉鏟挖掘機(jī)；B-E（布比賽路斯-伊利）公司生產(chǎn)的斗容量168.2m的步行式拉鏟挖掘機(jī)，斗容量107m的剝離用挖掘機(jī)等，是世界上目前最大的挖掘機(jī)。 從20世紀(jì)后期開始，國際上挖掘機(jī)的生產(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。1、開發(fā)多品種、多功能、高質(zhì)量及高效率的挖掘機(jī)。為滿足市政建設(shè)和農(nóng)田建設(shè)的需要，國外發(fā)展了斗容量在0.25m以下的微型挖掘機(jī)，最小的斗容量僅在0.01m。另外，數(shù)量最的中、小型挖掘機(jī)趨向于一機(jī)多能，配備了多種工作裝置除正鏟、反鏟外，還配備了起重、抓斗、平坡斗、裝載斗、耙齒、破碎錐、麻花鉆、電磁吸盤、振搗器、推土板、沖擊鏟、集裝叉、高空作業(yè)架、鉸盤及拉鏟等，以滿足各種施工的需要。與此同時(shí)，發(fā)展專門用途的特種挖掘機(jī)，如低比壓、低嗓聲、水下專用和水陸兩用挖掘機(jī)等。2、迅速發(fā)展全液壓挖掘機(jī)，不斷改進(jìn)和革新控制方式，使挖掘機(jī)由簡單的杠桿操縱發(fā)展到液壓操縱、氣壓操縱、液壓伺服操縱和電氣控制、無線電遙控、電子計(jì)算機(jī)綜合程序控制。在危險(xiǎn)地區(qū)或水下作業(yè)采用無線電操縱，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。所有這一切，挖掘機(jī)的全液壓化為其奠定了基礎(chǔ)和創(chuàng)造了良好的前提。3、重視采用新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)，加快標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化發(fā)展速度。例如，德國阿特拉斯公司生產(chǎn)的挖掘機(jī)裝有新型的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置，使挖掘機(jī)按最適合其作業(yè)要求的速度來工作；美國林肯貝爾特公司新C系列LS-5800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，并處長了零部件的使用壽命；德國奧加凱（O&K)公司生產(chǎn)的挖掘機(jī)的油泵調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有合流特性，使油泵具有最大的工作效率；日本神鋼公司在新型的904、905、907、909型液壓挖掘機(jī)上采用智能型控制系統(tǒng)，即使無經(jīng)驗(yàn)的駕駛員也能進(jìn)行復(fù)雜的作業(yè)操作；德國利勃海爾公司開發(fā)了ECO（電子控制作業(yè)）的操縱裝置，可根據(jù)作業(yè)要求調(diào)節(jié)挖掘機(jī)的作業(yè)性能，取得了高效率、低油耗的效果；美國卡特匹勒公司在新型B系統(tǒng)挖掘機(jī)上采用最新的3114T型柴油機(jī)以及扭矩載荷傳感壓力系統(tǒng)、功率方式選擇器等，進(jìn)一步提高了挖掘機(jī)的作業(yè)效率和穩(wěn)定性。韓國大宇公司在DH280型挖掘機(jī)上采用了EPOS-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)因過載而熄火。4、更新設(shè)計(jì)理論，提高可靠性，延長使用壽命。美、英、日等國家推廣采用有限壽命設(shè)計(jì)理論，以替代傳統(tǒng)的無限壽命設(shè)計(jì)理論和方法，并將疲勞損傷累積理論、斷裂力學(xué)、有限元法、優(yōu)化設(shè)計(jì)、電子計(jì)算機(jī)控制的電液伺服疲勞試驗(yàn)技術(shù)、疲勞強(qiáng)度分析方法等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于液壓挖掘機(jī)的強(qiáng)度研究方面，促進(jìn)了產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)高效率和競爭力。美國提出了考核動(dòng)強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)分析方法，并創(chuàng)立了預(yù)測產(chǎn)品失效和更新的理論。日本制定了液壓挖掘機(jī)構(gòu)件的強(qiáng)度評(píng)定程序，研制了可靠性住處處理系統(tǒng)。在上述基礎(chǔ)理論的指導(dǎo)下，借助于大量試驗(yàn)，縮短了新產(chǎn)品的研究周期，加速了液壓挖掘機(jī)更新?lián)Q代的進(jìn)程，并提高其可靠性和耐久性。例如，液壓挖掘機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)到85%-95%，使用壽命超過1萬小時(shí)。5、加強(qiáng)對(duì)駕駛員的勞動(dòng)保護(hù)，改善駕駛員的勞動(dòng)條件。液壓挖掘機(jī)采用帶有墜物保護(hù)結(jié)構(gòu)和傾翻保護(hù)結(jié)構(gòu)的駕駛室，安裝可調(diào)節(jié)的彈性座椅，用隔音措施降低噪聲干擾。6、進(jìn)一步改進(jìn)液壓系統(tǒng)。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)。因?yàn)樽兞肯到y(tǒng)在油泵工作過程中，壓力減小時(shí)和增大流量來襝，使液壓泵功率保持恒定，亦即裝有變量泵的液壓挖掘機(jī)可經(jīng)常性地充分利用油泵的最大功率。當(dāng)外阻力增大時(shí)則減少流量（降低速度），使挖掘力成倍增長率加；采用三回路液壓系統(tǒng)。產(chǎn)生三個(gè)互不成影響的獨(dú)立工作運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)與回轉(zhuǎn)達(dá)機(jī)械的功率匹配。將第三泵在其他工作運(yùn)動(dòng)上接通，成為開式回路第二個(gè)獨(dú)立的快速成運(yùn)動(dòng)。此外，液壓技術(shù)在挖掘機(jī)上普遍使用，為電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)在挖掘機(jī)的應(yīng)用與推廣創(chuàng)造了條件。7、迅速拓展電子化、自動(dòng)化技術(shù)在挖掘機(jī)上的應(yīng)用。20世紀(jì)70年代，為了節(jié)省能源消耗和減少對(duì)環(huán)境的污染，使挖掘機(jī)的操作輕便和安全作業(yè)，降低挖掘機(jī)口音，改善駕駛員工作條件，逐步在挖掘上應(yīng)用電子和自動(dòng)控制技術(shù)。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，促使了機(jī)電一體化在挖掘機(jī)上的應(yīng)用，并使其各種性能有了質(zhì)的飛躍。20世紀(jì)80年代，以微電子技術(shù)為核心的高新技術(shù)，特別是微機(jī)、微處理器、傳感器和檢測儀表在挖掘機(jī)上的應(yīng)用，推動(dòng)了電子控制技術(shù)在挖掘機(jī)上應(yīng)用和推廣，并已成為挖掘機(jī)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，亦即目前先進(jìn)的挖掘機(jī)上設(shè)有發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)怠速及油門控制系統(tǒng)、功率優(yōu)化系統(tǒng)、工作模式控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等電控系統(tǒng)。1.3.2 內(nèi)挖掘機(jī)目前發(fā)展水平及狀況 2000年來，隨著國家新一輪經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入一個(gè)更深層次的階段，包括基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、新的城鎮(zhèn)化建設(shè)等，刺激挖掘機(jī)行業(yè)進(jìn)一步的發(fā)展。所以在2000年以后形成了一個(gè)高潮期。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年國內(nèi)挖掘機(jī)企業(yè)產(chǎn)量為8111臺(tái)、銷售量為7926臺(tái)，與1999年相比，產(chǎn)銷量均增長30%以上。2000年全國液壓挖掘機(jī)產(chǎn)銷量近8000臺(tái)。 2002年是我國工程機(jī)械行業(yè)歷史上增長速度最快、經(jīng)濟(jì)形勢(shì)最好的一年，堪稱“井噴之年”。挖掘機(jī)全年銷量1.9萬臺(tái)，同比增長58%，挖掘機(jī)成了整個(gè)工程機(jī)械行業(yè)中產(chǎn)、銷量增長最快的機(jī)種之一。 2003年國產(chǎn)挖掘機(jī)的價(jià)格優(yōu)勢(shì)仍然是十分明顯的。以13至14噸級(jí)的輪式挖掘機(jī)為例，雖然其關(guān)鍵零部件系國外配置，但價(jià)格與國外同等機(jī)型相比仍相差25萬至30萬元。小功率、多功能的挖掘機(jī)尤其受到青睞。通過快速換裝不同的工作裝置以完成挖、裝、填、夯、抓、刨、吊鉆、剪等多種作業(yè)，挖掘裝載機(jī)出現(xiàn)了需求不斷上升的勢(shì)頭。除了JCB、凱斯等品牌外，德工的WZ25-20型也出現(xiàn)了較好的銷售趨勢(shì)。輪胎挖掘機(jī)的需求一直在穩(wěn)步增長，如常州現(xiàn)代的輪式挖掘機(jī)從0.25至0.92立方米都可生產(chǎn)，詹工可生產(chǎn)14至30噸級(jí)的輪式挖掘機(jī)，其中20噸級(jí)的輪式挖掘機(jī)的行駛速度可高達(dá)54公里/小時(shí)。目前我國輪式挖掘機(jī)的生產(chǎn)企業(yè)大約為10家。 2003年的大型挖掘機(jī)在我國一直處于薄弱地位，主要依賴進(jìn)口。長挖的CE600-5型斗容達(dá)4立方米，常州現(xiàn)代的R450LC-5型挖掘機(jī)屬于43.53噸級(jí)，而德國的利勃海爾生產(chǎn)的600噸級(jí)的挖掘機(jī)最大斗容可達(dá)34立方米。 2003年小型挖掘機(jī)的需求繼續(xù)旺盛。2003年產(chǎn)銷3000多臺(tái)，而需求量在5000臺(tái)/年左右。久負(fù)盛名的久保田已落戶上海，久保田生產(chǎn)從0.5至5噸的33個(gè)產(chǎn)品系列，年產(chǎn)量在1.2萬臺(tái)左右，久保田先推出無尾超小回轉(zhuǎn)機(jī)型的主導(dǎo)機(jī)型，以后陸續(xù)有其他型號(hào)上市，意欲占領(lǐng)中國20%的小型挖掘機(jī)市場，其產(chǎn)品的數(shù)字化液晶顯示、自動(dòng)怠速功能博得了用戶的贊譽(yù)。凱斯的小型挖掘機(jī)同樣采用無尾回轉(zhuǎn)及動(dòng)臂可回轉(zhuǎn)技術(shù)，采用橡膠履帶用于液壓錘、液壓剪的雙回路輔助輸出液壓回路，同樣受到使用單位的歡迎。 由于2003年以來我國固定資產(chǎn)投資規(guī)模增長過快，中央政府在2004年4月出臺(tái)了一系列宏觀調(diào)控政策，抑制投資過熱的行業(yè)。目前，宏觀調(diào)控已初見成效，經(jīng)濟(jì)開始向“軟著陸”發(fā)展。2004年下半年開始，固定資產(chǎn)投資增速出現(xiàn)較快的下降，挖掘機(jī)械行業(yè)增速隨之下降，并且下降幅度將高于固定資產(chǎn)投資的下滑速度。這必將對(duì)挖掘機(jī)行業(yè)帶來沖擊! 1999年-2004年履帶式挖掘機(jī)進(jìn)出口量：中國挖掘機(jī)近三年增長極為迅速，雖然國內(nèi)產(chǎn)銷量已成為國際上的挖掘機(jī)大國，但歷年仍有大量挖掘機(jī)產(chǎn)品進(jìn)口，進(jìn)出口逆差仍較大。2004年國內(nèi)已形成的局面: 隨著我國挖掘機(jī)行業(yè)持續(xù)高速發(fā)展，尚未引進(jìn)外資的企業(yè)紛紛加快技術(shù)改造，引進(jìn)技術(shù)合作、資產(chǎn)重組、強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，創(chuàng)中國人自己發(fā)展之路。如柳工、玉柴、南特、卓爾、軍聯(lián)、山河智能、山東常林、徐工、臨工、黃工等相繼完成技改，成效顯著，爭創(chuàng)年千臺(tái)目標(biāo)企業(yè)。同時(shí)，一些大型國企改制后也煥發(fā)出極強(qiáng)生命力。如長挖改制后的四川邦立重機(jī)有限公司揚(yáng)長避短搞發(fā)展，2004年目標(biāo)大挖260臺(tái)，銷售收入3億元。2004年上半年研制出中國最大的液壓挖掘機(jī)100t級(jí)強(qiáng)力礦山型全液壓挖掘機(jī)，CE(D)1000-6斗容6m3、373kw。同時(shí)還為中國礦山研制出系列全液壓挖掘機(jī)CE400-6、CE420-6、CE(D)460-5、CE(D) 550-6、CE(D)650-6、CE(D)900-6系列產(chǎn)品供應(yīng)市場，物美價(jià)廉，深受市場歡迎，已成為中國大型挖掘機(jī)研發(fā)基地。玉柴、卓爾、南 特、智能也正在成為中國小挖研發(fā)重要基地。柳工、臨工、三一、徐工、貴礦、力士德等將成為國產(chǎn)中噸位挖掘機(jī)名品與國外品牌抗衡的生產(chǎn)企業(yè)?？v觀我國液壓挖掘機(jī)近40年的發(fā)展歷史,大致可以分成以下幾個(gè)階段:一、開發(fā)階段(19671977年):以測繪仿制為主的開發(fā)。通過多年堅(jiān)持不懈的努力,克服一個(gè)一個(gè)的困難,有少量幾種規(guī)格的液壓挖掘機(jī)終于獲得初步成功,為我國挖掘機(jī)行業(yè)的形成和發(fā)展邁出了重要的一步。 二、液壓挖掘機(jī)發(fā)展、提高并全面替代機(jī)械挖掘機(jī)階段(19781986年)。這個(gè)階段通過各主機(jī)廠引進(jìn)技術(shù)(主要是德國挖掘機(jī)制造技術(shù))的消化、吸收和移植,使我國液壓挖掘機(jī)產(chǎn)品的性能指標(biāo)全面提高到國際70年代末80年代初的水平。全國液壓挖掘機(jī)的平均年產(chǎn)量達(dá)到1230臺(tái)。 三、液壓挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量增加,新加入挖掘機(jī)行業(yè)的國有大、中型企業(yè)以技貿(mào)結(jié)合、合作生產(chǎn)方式聯(lián)合引進(jìn)日本挖掘機(jī)制造技術(shù)(19871993年)。由于國內(nèi)對(duì)挖掘機(jī)的需求量的不斷提高,新加入挖掘機(jī)行業(yè)的企業(yè)通過開發(fā)和引進(jìn)挖掘機(jī)制造技術(shù),其產(chǎn)品批量或小批量的投放國內(nèi)市場或出口,打破了多年來主要由六大家挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)壟斷國內(nèi)挖掘機(jī)市場的局面,形成了有益于提高產(chǎn)品質(zhì)量、性能和產(chǎn)量的良性競爭。這個(gè)期間國內(nèi)液壓挖掘機(jī)的年均產(chǎn)量提高到2000余臺(tái)。 四、國內(nèi)液壓挖掘機(jī)供需矛盾日益擴(kuò)大,國外各著名挖掘機(jī)制造廠商看好中國市場紛紛前來創(chuàng)辦合資、獨(dú)資挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)(1994年至今)。從1994年開始,特別到1995年在我國挖掘機(jī)行業(yè)掀起了一股不小的合資浪潮。其中美國卡特彼勒公司和日本神戶制鋼所率先在徐州金山橋開發(fā)區(qū)和與成都工程集團(tuán)公司合作在成都相繼建立了生產(chǎn)液壓挖掘機(jī)的中外合資企業(yè),隨后日本小松制作所、日立建機(jī)株式會(huì)社、韓國大宇重工、韓國現(xiàn)代重工業(yè)以及德國利勃海爾、德國雪孚、德國Atlas、瑞典Volvo公司等都先后在中國建立了中外合資、外商獨(dú)資挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè),生產(chǎn)具有世界先進(jìn)水平的多種型號(hào)和規(guī)格的液壓挖掘機(jī)產(chǎn)品。近幾年這些企業(yè)運(yùn)營情況良好，發(fā)展速度很快。- 9 -河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第2章 液壓系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)思想2.1.1 產(chǎn)品開發(fā)目的與適用范圍由于2004年我國經(jīng)濟(jì)實(shí)行宏觀調(diào)控后，國內(nèi)固定資產(chǎn)投資比例減小，嚴(yán)重影響了挖掘機(jī)的銷售市場。2003年13家企業(yè)共銷售挖掘機(jī)30139臺(tái)，其中15噸以下挖掘機(jī)銷售了2957臺(tái)，占銷售總量的9.8%；2004年13家企業(yè)共銷售挖掘機(jī)2764臺(tái)，下降了9%。其中15噸以下挖掘機(jī)銷售了4631臺(tái)，占銷售總量的16.75%。增量為6.77%。2004年15噸以下的挖掘機(jī)比2003年增長56.58%。這說明宏觀調(diào)控對(duì)15噸以下小挖不但沒有影響，反而銷量增加，預(yù)計(jì)以后每年需要50007000臺(tái)的量。市場發(fā)展很快。目前生產(chǎn)小挖的企業(yè)有玉柴、山河、柳工、現(xiàn)代京城、大宇、日立等企業(yè)?？焖匍_發(fā)15噸以下挖掘機(jī)，以適應(yīng)市場的需要。2003以來國家對(duì)農(nóng)業(yè)的投資力度正在加大，另外我國西部開發(fā)建設(shè)，南水北調(diào)工程的啟動(dòng)，將需要大量的工程機(jī)械產(chǎn)品，尤其是對(duì)中小型號(hào)的液壓挖掘機(jī)的需求量必將持續(xù)增長。經(jīng)過調(diào)研，610噸級(jí)液壓挖掘機(jī)在農(nóng)業(yè)、農(nóng)村、農(nóng)民以及城鄉(xiāng)個(gè)體、私營、集體企業(yè)中具有較好市場。本產(chǎn)品主要用于民用建設(shè)、市政工程、農(nóng)田水利、修筑道路、房產(chǎn)開發(fā)等土石方施工。2.1.2 設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想一、貫徹“質(zhì)量第一”的方針，力求結(jié)構(gòu)合理，可靠性高。二、要貫徹“三化”原則，盡量考慮零部件的通用性，要投資少，見效快（標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化）。三、外協(xié)件應(yīng)立足于國內(nèi)，但液壓件盡量選國外產(chǎn)品，并有一定的先進(jìn)性和可靠性。四、產(chǎn)品應(yīng)符合國家、有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并學(xué)習(xí)引用國外先進(jìn)技術(shù)。2.2 液壓系統(tǒng)分析2.2.1 本機(jī)要求一、發(fā)動(dòng)機(jī)采用康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)，油耗低，噪音小，性能可靠。也可根據(jù)用戶需求，選裝不同品牌的發(fā)動(dòng)機(jī)。二、液壓系統(tǒng)采用全功率調(diào)節(jié)變量的負(fù)載傳感開式液壓系統(tǒng)，技術(shù)成熟，作業(yè)性能優(yōu)良，可靠性高。伺服系統(tǒng)采用先導(dǎo)閥控制，操縱輕便，控制準(zhǔn)確；回轉(zhuǎn)裝置及液壓系統(tǒng)系統(tǒng)主要部件選用韓國第一油壓的產(chǎn)品，性能優(yōu)良；密封件選用派克芬尼公司及國內(nèi)知名品牌產(chǎn)品。三、行走系統(tǒng)采用全剛性底盤，“H”型車架，強(qiáng)度高，安全可靠?？筛鶕?jù)用戶需要可裝整體式橡膠履帶和鋼履帶四、造型美觀，具備挖掘，抓物，鉆孔，推土，清溝和破碎等功能。平臺(tái)可360旋轉(zhuǎn)，性能可靠，操作舒適，可廣泛應(yīng)用于建筑，市政，供水，供氣，供電農(nóng)林建設(shè)等工程。2.2.2 挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)按照挖掘機(jī)工作裝置和各個(gè)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)要求，把各種液壓元件用管路有機(jī)地連接起來的組合體，稱為挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)。其功能是，以油液為工作介質(zhì)，利用液壓泵將發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗懿⑦M(jìn)行傳送，然后通過液壓缸和液壓馬達(dá)等將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)的各種動(dòng)作。一、基本要求： 液壓挖掘機(jī)的動(dòng)作復(fù)雜，凡要機(jī)構(gòu)經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng)、換向、負(fù)載變化大，沖擊和振動(dòng)頻繁，而且野外作業(yè)，溫度和地理位置變化大，因此根據(jù)挖掘機(jī)的工作特點(diǎn)和環(huán)境特點(diǎn)，液壓系統(tǒng)應(yīng)滿足如下要求： 1、要保證挖掘機(jī)動(dòng)臂、斗桿和鏟斗可以各自單獨(dú)動(dòng)作，也可以互相配合實(shí)現(xiàn)復(fù)合動(dòng)作。 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，又能作復(fù)合動(dòng)作，以提高挖掘機(jī)的生產(chǎn)率。 3、履帶式挖掘機(jī)的左、右履帶分別驅(qū)動(dòng)，使挖掘機(jī)行走方便、轉(zhuǎn)向靈活，并且可就地轉(zhuǎn)向，以提高挖掘機(jī)的靈活性。 4、保證挖掘機(jī)的一切動(dòng)作可逆，且無級(jí)變速。 5、保證挖掘機(jī)工作安全可靠，且各執(zhí)行元件（液壓缸、液壓馬達(dá)等）有良好的過載保護(hù)；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和行走裝置有可靠的制動(dòng)和限速；防止動(dòng)臂因自重而快速下降和整機(jī)超速溜坡。 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。 （2）液壓系統(tǒng)和液壓元件在負(fù)載變化大、急劇的振動(dòng)沖擊作用下，具有足夠的可靠性。 （3）調(diào)協(xié)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)液壓油溫不超過80度，或溫升不超過45度。 （4）由于挖掘機(jī)作業(yè)現(xiàn)場塵土多，液壓油容易被污染，因此液壓系統(tǒng)的密封性能要好，液壓元件對(duì)油液污染的敏感性低，整個(gè)液壓系統(tǒng)要設(shè)置濾油器和防塵裝置。 （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。二、類型： 按液壓泵特性，液壓挖掘機(jī)采用的液壓系統(tǒng)大致上有定量系統(tǒng)、變量系統(tǒng)和定量、變量系統(tǒng)等三種類型。 1、定量系統(tǒng) 在液壓挖掘機(jī)采用的定量系統(tǒng)中，其流量不變，即流量不隨負(fù)載而變化，通常依靠節(jié)流來調(diào)節(jié)速度。根據(jù)定量系統(tǒng)中油泵和回路的數(shù)量及組合形式，分為單泵單回路、雙泵單回路定量系統(tǒng)、雙泵雙回路定量系統(tǒng)及多泵多回路定量系統(tǒng)等。 2、變量系統(tǒng) 在液壓挖掘機(jī)采用的變量系統(tǒng)中，是通過容積變量來實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速的，其調(diào)節(jié)方式有三種：變量泵-定量馬達(dá)調(diào)速、定量泵-變量馬達(dá)調(diào)速、變量泵-變量馬達(dá)調(diào)速。 液壓挖掘機(jī)采用的變量系統(tǒng)多采用變量泵-定量馬達(dá)的組合方式實(shí)現(xiàn)無級(jí)變量，且都是雙泵雙回路。根據(jù)兩個(gè)回路的變量有無關(guān)聯(lián)，分為分功率變量系統(tǒng)和全功率變量系統(tǒng)兩種。其中的分功率變量系統(tǒng)的每個(gè)油泵各有一個(gè)功率調(diào)節(jié)機(jī)械，油泵的流量變化只受自身所在回路壓力變化的影響，與另一回路的壓力變化無關(guān)，即兩個(gè)回路的油泵各自獨(dú)立地進(jìn)行恒功率調(diào)節(jié)變量，兩個(gè)油泵各擁有一發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率；全功率變量系統(tǒng)中的兩個(gè)油泵由一個(gè)總功率調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)，使兩個(gè)油泵的擺角始終相同，同步變量、流量相等。決定流量變化的是系統(tǒng)的總壓力，兩個(gè)油泵的功率在變量范圍內(nèi)是不相同的。其調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)有機(jī)械聯(lián)動(dòng)式和液壓聯(lián)動(dòng)式兩種形式。2.2.3 本機(jī)技術(shù)要求一、整機(jī)結(jié)構(gòu)布置與液壓管路布置應(yīng)合理可行，外形美觀，操作簡便舒適，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮制造工藝，拆裝維修等。二、整機(jī)運(yùn)輸、停放時(shí)應(yīng)有合理的姿態(tài)，行駛穩(wěn)定性好，保證安全可靠。三、 液壓系統(tǒng)裝韓國第一油壓的三泵變量系統(tǒng)。四、 總體參數(shù)應(yīng)符合GB/T9139.11988液壓挖掘機(jī)分類的規(guī)定，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)貫徹GB/T9139.21996液壓挖掘機(jī)技術(shù)條件；GB/T91401996液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)和性能；JB6030200工程機(jī)械通用安全技術(shù)條件；GB16710.11996工程機(jī)械噪聲限值等有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。五、 配套件選用力求合理、可靠、先進(jìn)。設(shè)計(jì)應(yīng)考慮“三化”，采用系列參數(shù)。2.2.4 本機(jī)液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一、 回轉(zhuǎn)裝置選用韓國第一油壓產(chǎn)的JMFG-39-01-VBR型，回轉(zhuǎn)裝置馬達(dá)排量39.2 cc/rev，額定壓力20MPa 。二、液壓系統(tǒng)的主要部件為韓國第一油壓的產(chǎn)品，主泵為2x25+16.2+4.5的三組合泵，閥為BCV-65/10型，行走驅(qū)動(dòng)為JA2L600型徑向柱塞馬達(dá)。系統(tǒng)額定壓力為22MPa，主管路通徑16，管路高壓接頭選用H型接頭，O型密封選用Parker的產(chǎn)品，密封圈槽應(yīng)按Parker標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。三、伺服系統(tǒng)采用先導(dǎo)閥控制，操縱輕便，控制準(zhǔn)確，行走控制采用推拉杠桿可使挖掘機(jī)前進(jìn)和倒退，伺服管路通徑6。2.2.5 液壓系統(tǒng)圖的擬定本機(jī)液壓系統(tǒng)與伺服操作系統(tǒng)原理圖見圖21。原理圖中表明了系統(tǒng)的工作原理和主要部件及限壓要求。本機(jī)采用變量串聯(lián)組合泵組成的開式液壓系統(tǒng)。變量泵最大流量為110L/min，最大工作壓力為22Mpa；回轉(zhuǎn)齒輪泵的最大流量為35L/min，最大工作壓力為18Mpa；伺服齒輪泵的最大流量為10L/min，最大工作壓力為3Mpa。組合泵由柴油機(jī)飛輪經(jīng)彈性聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)，從液壓油箱中吸入液壓油。從泵排出的液壓油經(jīng)多路閥分別進(jìn)入回轉(zhuǎn)馬達(dá)、斗桿油缸、動(dòng)臂油缸、鏟斗油缸和左、右行走馬達(dá)減速機(jī)。挖掘機(jī)可完成斗桿伸縮、平臺(tái)回轉(zhuǎn)和履帶行走等各項(xiàng)動(dòng)作。若挖掘機(jī)不執(zhí)行動(dòng)作時(shí)，則變量泵處于最小排量狀態(tài)，以減小發(fā)動(dòng)機(jī)功率損失。油路上各執(zhí)行元件的安全閥、過載閥和補(bǔ)油閥均設(shè)在多路控制閥各主閥上，以保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)。多路控制閥為分片組合式，閥內(nèi)裝有單向節(jié)流閥，以防止動(dòng)臂和斗桿在自重作用下下降速度過快。回轉(zhuǎn)裝置的制動(dòng)器為液壓常閉式，制動(dòng)平穩(wěn)，操作簡單。兩個(gè)液壓行走馬達(dá)回路中設(shè)有限速閥和常閉式停車制動(dòng)器，能夠保證挖掘機(jī)平穩(wěn)下坡（下坡速度不超過最大行走速度）和平穩(wěn)制動(dòng)且有高、低兩檔車速。液壓油箱為全封閉式，上置預(yù)壓式空氣過濾器,使油箱有一定預(yù)壓力油泵不吸空。油箱內(nèi)設(shè)有隔箱，箱內(nèi)開有回油口和裝有回油濾油器，其出口與油箱相通。伺服操作系統(tǒng)通過五個(gè)先導(dǎo)閥來控制液壓系統(tǒng)中的多路閥，從而實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)的各種動(dòng)作。伺服油路中設(shè)有蓄能器，能保證系統(tǒng)在穩(wěn)定壓力下工作。當(dāng)柴油機(jī)突然熄火時(shí)，工作裝置能平穩(wěn)地降至地面上。 圖12 液壓系統(tǒng)原理圖 1、油箱 2、進(jìn)油濾油器 3、旋轉(zhuǎn)閥門4、串聯(lián)泵5、多路閥 6、鏟斗油缸7、動(dòng)臂油缸8、行走馬達(dá) 9、中央回轉(zhuǎn)接頭10、單向閥 11、斗桿油缸12、推土油缸13、回轉(zhuǎn)裝置14、手柄式先導(dǎo)閥 15、腳踏式先導(dǎo)閥 16、減壓閥 17、截止閥 18、液壓錘19、手柄式先導(dǎo)閥 20、梭閥 21、手柄式先導(dǎo)閥 22、蓄能器 23、單向閥 24、先導(dǎo)過濾器 25、背壓單向閥 26、旁通單向閥 27、散熱器 28、回油濾油器- 15 -河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第3章 WY6液壓系統(tǒng)的計(jì)算3.1 液壓系統(tǒng)參數(shù)一、液壓系統(tǒng)主參數(shù)系統(tǒng)額定工作壓力 22Mpa系統(tǒng)最大工作壓力 26Mpa工作裝置油泵流量 255L/min回轉(zhuǎn)裝置油泵流量 35.6L/min先導(dǎo)操縱油泵流量 9.9L/min 系統(tǒng)流量 155.5L/min 液壓功率 36.11KW 泵轉(zhuǎn)速 2200r/min 液壓油箱容量 90L二、液壓油 名稱牌號(hào) YCN68低溫液壓油 40C 時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度 68Cst 粘度指數(shù) 130 凝點(diǎn) -45C 閃點(diǎn) 180 C三、作油泵1、技術(shù)參數(shù) 型號(hào) 10270-0001-0 排量工作裝置油泵排量 225cc/rev回轉(zhuǎn)裝置油泵排量 16.2cc/rev先導(dǎo)操縱油泵排量 4.5cc/rev 出油口壓力工作裝置 22MPa回轉(zhuǎn)裝置 22MPa先導(dǎo)操縱 3MPa 最高轉(zhuǎn)速： 2500rpm 額定轉(zhuǎn)速： 2200rpm2、本機(jī)使用參數(shù)： 排量 70.0cc/rev出油口壓力 工作裝置 22MPa回轉(zhuǎn)裝置 22MPa先導(dǎo)操縱 3MPa 額定轉(zhuǎn)速 2200r/min 輸出最大流量 155.5L/min 輸入功率 36.11KW四、回轉(zhuǎn)裝置1、技術(shù)參數(shù) 型號(hào) JH4J1000 排量 28.87ml/r 額定工作壓力 16MPa 最高工作壓力 19MPa2、本機(jī)使用參數(shù) 排量： 28.87ml/r 額定工作壓力： 16Mpa 最高轉(zhuǎn)速： 63r/min 輸出扭矩: 1783N.M五、行走馬達(dá)1、技術(shù)參數(shù) 型號(hào) JA3D3000B流量 255L/min 排量 43.7/22.7ml/r 額定工作壓力 22MPa最高工作壓力 26MPa輸出轉(zhuǎn)速 23.4/45.1r/min2、本機(jī)使用參數(shù) 排量 43.7/22.7ml/r 額定工作壓力 22MPa 輸出轉(zhuǎn)速 23.4/45.1r/min 輸出扭矩 7267/2357N.M六、多路閥1、技術(shù)參數(shù) 型號(hào) 1007000550 公稱流量 145.6L/min 公稱壓力 322MPa 最大伺服操縱壓力 3MPa2、本機(jī)使用參數(shù)最大流量 145.6L/min 最高工作壓力 24MPa 最大伺服操縱壓力 3MPa3.2 油缸計(jì)算3.2.1 油缸基本參數(shù)表3-1油缸名稱額定工作壓(MPa)最大壓力(MPa)基本尺寸（m）缸徑活塞桿徑行程銷軸中心距pp1DdhL動(dòng)臂缸21240.110.0550.721.0951.815斗桿缸21240.0850.0550.841.1902.030鏟斗缸21240.0850.0550.600.9251.5253.2.2 油缸工作能力根據(jù)負(fù)荷和工作裝置油缸鉸點(diǎn)布置，以及液壓系統(tǒng)的分析計(jì)算確定本機(jī)油缸所需的推力和支力。 計(jì)算公式： 油缸大腔面積 F=pD/4 (cm) （3-1）油缸小腔面積 F= p(D-d)/4 (cm) （3-2） 額定大腔推力 P=Fp (N)（3-3） 額定小腔推力 P=Fp (N)（3-4） 最大大腔支承力 P=F p (N) （3-5） 最大小腔支承力 P=F p1 (N)（3-6） 計(jì)算結(jié)果如下表：表3-2油缸名稱面積大腔小腔大 腔F(cm)小 腔F(cm)額定推力P(N)最大支承力P(N)額定推力P(N)最大支承力P(N)動(dòng)臂缸9571.25199.510228101501017110斗桿缸56.732.95119.1101361069107910鏟斗缸56.732.95119.11013610691079103.2.3 油缸運(yùn)動(dòng)計(jì)算 1、活塞運(yùn)動(dòng)速度 V=Q/F1 (m/s) V=Q/F2 (m/s)2、全程時(shí)間 t=h/ V (S) t=h/ V (S) 計(jì)算結(jié)果如下表：表3-3油缸名稱油泵流量油缸運(yùn)動(dòng)速度(m/s)全程時(shí)間 (S)Q（L/min）大腔進(jìn)油V小腔進(jìn)油V大腔進(jìn)油t小腔進(jìn)油t動(dòng)臂缸2550.1930.2573.732.80斗桿缸2550.3230.5562.601.51鏟斗缸550.1620.2783.702.163.2.4 油缸穩(wěn)定性計(jì)算活塞桿不產(chǎn)生彎曲時(shí)，活塞桿的推力與極限力的關(guān)系： P=NP（3-7） 式中：P油缸縱向彎曲穩(wěn)定極限力 P 油缸推力(N) N安全系數(shù) N1選用歐拉等截面壓桿穩(wěn)定臨界力公式近似計(jì)算： P=（3-8） 式中：N系數(shù) 本安裝形式N=1 E彈性模數(shù) E= 2.110 (kg/cm) J活塞桿截面的最小慣性矩 J= L計(jì)算長度,如以實(shí)際安裝尺寸代入，則得安全系數(shù)：N.P= （3-9） N= 代入數(shù)值得如下結(jié)果：表3-4油缸名稱活塞桿徑(m)油缸推力(N)安全系數(shù)實(shí)際最大安裝尺寸(m)動(dòng)臂缸0.055199.5101.3881.815斗桿缸0.055119.1101.8592.030鏟斗缸0.055119.1103.2941.525由計(jì)算結(jié)果可見，安全系數(shù)均大于1，油缸在最大安裝位置工作時(shí)是穩(wěn)定的。3.2.5 油缸鉸點(diǎn)比壓 P=P/(dL) （3-10） 式中：P油缸最大支承力（N） d鉸點(diǎn)直徑(m) L鉸點(diǎn)長度(m) 計(jì)算結(jié)果如下：表3-5油缸名稱大腔最大支承力(N)鉸點(diǎn)直徑(m)鉸點(diǎn)長度(m)鉸點(diǎn)比(MPa)動(dòng)臂缸228100.050.06570.15斗桿缸136100.050.06045.33鏟斗缸136100.050.06045.33鉸點(diǎn)的許用比壓P=122.5147 MPa由計(jì)算結(jié)果可見，各油缸的鉸點(diǎn)比壓均在允許范圍。3.3 管路流速計(jì)算3.3.1 壓力管路一、單泵供油 當(dāng)d=0.016m Q=55 l/min時(shí) 二、雙泵合流 當(dāng)d=0.016m Q=255 l/min時(shí) 3.3.2 回油管路一、單泵供油: 當(dāng)d=0.019m Q=55 l/min 時(shí) 二、雙泵合流: 當(dāng)d=0.019m Q=255 l/min時(shí) 3.3.3 吸油管路 當(dāng)d=0.019 m Q=255 l/min時(shí) 3.4 熱平衡計(jì)算3.4.1 發(fā)熱量計(jì)算：一、油泵功率損失熱量H H=N(1-)860K （3-11）式中：N泵的輸入功率 （KW） K工作負(fù)荷滿載系數(shù) K=0.6 總效率 =0.86 H=36.11(1-0.86)8600.6=2608.59 (Kcal/h)二、背壓發(fā)熱量H H2=. （3-12） 式中：P背壓 P=1.5MPa Q流量 Q=155.5 l/min K復(fù)合動(dòng)作系數(shù) K=0.7總效率 =0.98 三、滿斗回轉(zhuǎn)時(shí)，馬達(dá)起動(dòng)，制動(dòng)發(fā)熱量1、起動(dòng)發(fā)熱量 起動(dòng)時(shí)間 (S) 工作循環(huán)時(shí)間 T=20 (S) = （3-13） 式中：P3回轉(zhuǎn)的調(diào)定壓力 P3=20MPa 流量 系數(shù) 滿斗時(shí)：平臺(tái)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 9.15r/min 開始制動(dòng)轉(zhuǎn)速 2.28r/min 2、制動(dòng)發(fā)熱量 滿斗回轉(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)間 1.40(s) （3-14）式中： 總效率 =0.983、空斗回轉(zhuǎn)起動(dòng)、制動(dòng)發(fā)熱量 （1）起動(dòng)發(fā)熱量 空斗起動(dòng)時(shí)間t =1.49(S) 制動(dòng)時(shí)回轉(zhuǎn)速度8.31r/min （2）制動(dòng)發(fā)熱量 空斗回轉(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)間： 4、回轉(zhuǎn)馬達(dá)的機(jī)械和容積損失發(fā)熱量 =N(1-)860K（3-14）式中: N回轉(zhuǎn)馬達(dá)的輸入功率 回轉(zhuǎn)馬達(dá)的總效率 =0.89 K回轉(zhuǎn)馬達(dá)利用率 5、溢流閥發(fā)熱量主要發(fā)生在鏟斗油缸和斗桿油缸,挖掘作業(yè)過程中產(chǎn)生溢流。 （3-15） 式中: 主溢流閥的開啟壓力為22MPa 過載閥的開啟壓力為26MPa 主溢流閥的開啟時(shí)的流量為84ml/min過載閥的開啟時(shí)的流量為42ml/min主溢流閥的開啟時(shí)間(一個(gè)循環(huán)內(nèi))為1s過載閥的開啟時(shí)間(一個(gè)循環(huán)內(nèi))為0.5s 則: 6、動(dòng)臂下降發(fā)熱量 （3-16） 式中：動(dòng)臂缸大腔壓力為7.29Mpa 系數(shù)為0.9 動(dòng)臂下降時(shí)間與工作循環(huán)時(shí)間比為3.73/20 動(dòng)臂缸大腔流量 則： 總發(fā)熱量: =2608.59+2247.3+1529+1050.6+403.6+1681+2521 =12041.09(kc/h)3.4.2 散熱計(jì)算液壓系統(tǒng)的散熱主要依靠冷卻器和油箱一、風(fēng)量計(jì)算 （3-17） 式中: R風(fēng)扇外圓半徑 R=0.470/2m r風(fēng)扇內(nèi)圓半徑 r =0.104/2m b葉片寬度 b=0.054m Z葉片數(shù) Z=7 阻力系數(shù) =0.75 葉片傾角 =30 n風(fēng)扇轉(zhuǎn)數(shù) 則： 二、空氣出口溫度 （3-18） 式中：空氣進(jìn)口溫度 =40 H系統(tǒng)發(fā)熱量 H=12041.09(kc/h) 空氣比熱 =0.24(kc/kg) 空氣比重 =1140kg/ V風(fēng)扇風(fēng)量變化 V=4063/h 代入得： 三、冷卻器進(jìn)口溫度 （3-19） 式中： T油箱油溫 T=80冷卻器通過油液的流量 5520.7=77(l/min) 油比重 =900kg/ C油比熱 C=0.48kc/kg 代入得：四、平均溫度差： =42.9953.4.3 油箱散熱量和所需冷卻器散熱面積A一、油箱散熱量 散熱面積 （3-20） 式中： K 散熱系數(shù) K=20KC/h t 油箱溫度 空氣溫度 代入得： 二、所需冷卻器散熱面積A （3-21） 式中：K 強(qiáng)制風(fēng)扇冷卻時(shí)，K=15KC/hH 系統(tǒng)總發(fā)熱量H 油箱散熱量T 平均溫度差 則 結(jié)論： 選用散熱面積18m2滿足散熱要求。3.5 生產(chǎn)率和循環(huán)時(shí)間計(jì)算理論生產(chǎn)率是指一臺(tái)挖掘機(jī)在“計(jì)算條件”下連續(xù)工作一小時(shí)的生產(chǎn)率計(jì)算條件為：1）司機(jī)操作熟練；2）選擇最經(jīng)常出現(xiàn)的工作條件和平均工作尺寸。3.5.1 理論生產(chǎn)率計(jì)算 Q=60q*n0 =3600*q/T (m3/h)（3-22） q 鏟斗幾何容量 m3 n每分鐘工作循環(huán)次數(shù)的理論值 T 每一工作循環(huán)的延續(xù)時(shí)間(s) T= + + + （3-23）其中 挖掘時(shí)間工作裝置滿斗從挖掘地點(diǎn)轉(zhuǎn)到卸載地點(diǎn)的回轉(zhuǎn)時(shí)間卸載時(shí)間；工作裝置空斗從卸載地點(diǎn)轉(zhuǎn)到挖掘地點(diǎn)的回轉(zhuǎn)時(shí)間3.5.2 作業(yè)循環(huán)時(shí)間T的計(jì)算一、斗桿缸伸、縮時(shí)間t和t的計(jì)算斗桿缸伸出速度(cm/s ) v=2Qhh 1000/F/60=64.62 Q變量泵理論排量 110 l/minh柱塞泵容積效率 0.98 h液壓缸容積效率 0.98 F斗桿缸大腔面積(cm2) F=p8.52/4=56.745 斗桿缸縮回速度(cm/s) v=2Qhh1000/F/60=106.75 F斗桿缸小腔面積(cm2 ) F=p（8.52-5.52）/4=32.987斗桿缸伸出時(shí)間(s) t=L/v=1.30 L斗桿缸工作行程 (cm) L=84斗桿缸縮回時(shí)間(s) t=L/v=0.787二、動(dòng)臂缸伸、縮時(shí)間t和t的計(jì)算動(dòng)臂缸伸出速度(cm/s ) v=2Qhh1000/F/60=37.055 其中：F動(dòng)臂缸大腔面積 (cm2 ) F=p/4=95.033動(dòng)臂缸縮回速度(cm/s) v=2Qhh1000/F/60=49.407 其中：F動(dòng)臂缸小腔面積 (cm2 ) F=p（112-5.52）/4=71.275動(dòng)臂缸伸出時(shí)間(s) t=L/v=1.943 其中：L動(dòng)臂缸工作行程 (cm ) L=72動(dòng)臂缸縮回時(shí)間(s) t=L/v=1.457三、鏟斗缸伸、縮時(shí)間t和t的計(jì)算 鏟斗缸伸出速度(cm/s ) v=Qh h1000/F/60=15.514 其中：F鏟斗缸大腔面積 (cm2 ) F=p8.52/4=56.745 斗缸縮回速度(cm/s) v=(Qhh1000)/(F/60)=26.688 F鏟斗缸小腔面積( cm2 ) F=p（8.52-5.52）/4=32.987 鏟斗缸伸