挖掘机动臂机构液压系统

挖掘机动臂机构液压系统

1、设计背景

液压挖掘机是一种多功能机械，目前被广泛应用于水利工程，交通运输，电力工程和矿山采掘等机械施工中，它在减轻繁重的体力劳动，保证工程质量。加快建设速度以及提高劳动生产率方面起着十分重要的作用。由于液压挖掘机具有多品种，多功能，高质量及高效率等特点，因此受到了广大施工作业单位的青睐。液压挖掘机的生产制造业也日益蓬勃发展。

挖掘机液压传动紧密地联系在一起，其发展主要以液压技术的应用为基础。其结构主要是由发动机、液压系统、工作装置、行走装置和电气控制等部分组成（如图所示），由于挖掘机的工作条件恶劣，要求实现的动作很复杂，于是它对液压系统的设计提出了很高的要求，其液压系统也是工程机械液压系统中最为复杂的。因此，对挖掘机液压系统的分析设计已经成为推动挖掘机发展中的重要一环。

2、设计要求

2.1使用要求

小型挖掘机主要用于城市、狭窄地区，代替人力劳动。主要作业是挖掘、装载、整地、起重等，用于城市管道工程、道路、住宅建设、基础工程和园林作业等。小型挖掘机体积小，机动灵活，并趋向于一机多能，配备多种工作装置，除正铲、反铲外，还配备了起重、抓斗、平坡斗、装载斗、耙齿、破碎锥、麻花钻、电磁吸盘、推土板、冲击铲、集装叉、高空作业架、铰盘及拉铲等，以满足各种施工的需要。与此同时，发展专门用途的特种挖掘机，如低比压、低嗓声、水下专用和水陆两用挖掘机等。总之它是一种多用途万能型的城市建设机械。由于这种机械的特点很靠近人，因此在设计上除了要求耐久性、可靠性和作业效率等，还需着重考虑人、机、环境的协调，特别要注意以下几点：

(1)安全性即机械作业过程中不要与周围的人和物相碰撞，防倾翻稳定性好。

(2)低公害即排放要求高、低震动、低噪音，声音要比较悦耳。

(3)与周围环境能调和，形象要美观，形体和色彩不要引起人们不愉快感，对人有亲和感。

(4)尽量扩大其使用功能，可装多种附属装置，应成为城市万能型工程机械。

(5)操纵简便，任何人一学就会，都能操纵。

2.2 性能要求

小型挖掘机具有中型挖掘机的多项功能，又具有便于运输、能耗低、灵活、适应性强等优势，非常适用于空间狭小的施工场地作业，而且价格低、质量轻、保养维修方便，所以在小型土石方工程、市政工程、路面修复、混凝土破碎、电缆埋设、自来水管道的铺设、园林栽培等工程中得到了广泛的应用。由于满足基本的挖掘、装载、

整地、起重等功能外，必须考虑到工作空间小(人力所不能至)、地形复杂、方便操作、可控，目前市场对小型挖掘机性能要求如下]2[：

(1)改进挖掘机可控性和控制精确性以及复合动作。

(2)简化液压系统、降低成本，达到大作业量与低油耗的动态平衡。

(3)改进工作可靠性。

(4)改进驾驶操作舒适性及降低劳动强度，提高单位生产率。

(5)改进操作安全性。

(6)低振动、低噪音适用生活区工作。

2.3 总体图

液压挖掘机作为工程机械的一个重要品种，对于减轻工人繁重的体力劳动，提高施工机械化水平，加快施工进度，促进各项建设事业的发展，都起着很大的作用，因此，大力发展液压挖掘机，对于提高劳动生产率和加速国民经济的发展具有重要意义。

1.铲斗缸

2.斗杆缸

3.动臂缸

4.回转马达

5.冷却器

6.滤油器

7. 磁滤器

8.油箱

9.液压泵

10.背压阀11. 后组合阀 12.前组合阀 13.中央回转接头14.回转制动阀 15.限速阀16.行走马达

图1.1 液压挖掘机整体系统图

3、液压系统的设计

液压系统设计作为机电一体化挖掘机设计的重要组成部分，设计时必须满足挖掘机工作循环所需的全部技术要求，且静动态性能好、效率高、结构简单、工作安全可靠、寿命长、经济性好、使用维护方便。其中液压系统的设计作为挖掘机总体设计的一部分，必须要满足整机工作要求，并要求进行相关参数的计算与分析验证，选取合适的各液压元件。

3.1 液压挖掘机的工况分析

液压挖掘机的主要功能运动包括以下几个动作(如图3.1所示):动臂升降、斗杆

收放、铲斗装卸、转台回转、整机行走以及其它辅助动作。除了辅助动作 (例如整机转向等)不需全功率驱动以外，其它都是液压挖掘机的主要动作，要考虑全功率驱动。

3.1.1．挖掘机的典型作业流程:

(1) 整机移动至合适的工作位置

(2) 回转平台，使用工作装置处于挖掘位置

(3) 动臂下降，并调整斗杆、铲斗至合适位置

(4) 斗杆、铲斗挖掘作业

(5) 动臂升起

(6) 回转工作装置至卸载位置

(7) 操纵斗杆、铲斗卸载

1一动臂升降;2一斗杆收放:3一铲斗装卸;4一转台回转:5一整机行走

图3. 1液压挖掘机的工作运动

3.1.2．工况分析

(1) 铲斗挖掘工况:由铲斗液压缸单独动作进行挖掘的工况。采用铲斗液压缸进行挖掘常用于清除障碍，挖掘较松软的土壤以提高生产率，因此，在一般土方工程挖掘中(III级土以下土壤的挖掘)铲斗挖掘最常用。

(2) 斗杆挖掘工况:由斗杆液压缸单独动作进行挖掘的工况。在较坚硬的土质条件下工作时，为了能够装满铲斗，中小型液压挖掘机在实际工作中常以斗杆液压缸进行挖掘。

(3) 联合挖掘工况:由铲斗、斗杆液压缸复合动作进行挖掘的工况，必要时还需配以动臂液压缸的动作。主要用于需要轨迹控制的情况。

当单独采用斗杆液压缸进行挖掘时，挖掘轨迹以动臂与斗杆的铰点为中心，铲斗斗尖所作的圆弧线的长度决定于斗杆液压缸的行程。当动臂液压缸位于最小长度并以斗杆液压缸进行挖掘时，可以得到最大挖掘深度尺寸，并且也有较大的挖掘行程。

(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，把空斗放到新的挖掘点，此时是回转和动臂或斗杆的复合动作。

(5) 整机移动工况:将整机移动至合适的工作位置。

(6) 姿态调整与保持工况:满足停放、运输、检修等需要。

(7) 其他辅助作业工况:辅助工作装置作业工况。

在实际挖掘工作中，往往需要采用各液压缸的复合工作。如在平整土地或切削斜坡时，需要同时操纵动臂和斗杆，以使斗尖能沿直线运动，见图3.2所示。此时斗杆收回，动臂抬起，需要保证彼此动作独立，相互之间无干扰。如果需要铲斗保持一定切削角度并按照一定的轨迹进行切削时，或者需要用铲斗斗底压整地面时，就需要铲斗、斗杆、动臂三者同时作用完成复合动作]5[，见图3.3所示。这些动作决定于液压系统的设计。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，还要求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，因此需要回转机构和斗杆机构复合动作。

a-水平地面的切削和压整b-斜坡地面的切削和压整

a一水平地面的挖削b一坡地面的挖削

图3.3地面的切削和压整

单独采用斗杆挖掘时，为了提高掘削速度，一般采用双泵合流，个别也有采用三泵合流。单独采用铲斗挖掘时，也有采用双泵合流的情况。

当动臂、斗杆和铲斗复合运动时，为了防止同一油泵向多个液压作用元件供油时动作的相互干扰，一般三泵系统中，每个油泵单独对一个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出现相互干扰的可能性大，因此需要采用节流等措施进行流量分配，其流量分配要求和三泵系统相同。

挖掘过程中还有可能碰到石块、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，希望液压系统能暂时增压，能提高主压力阀的压力。

3.2 液压系统的主要参数确定

液压挖掘机的主要参数表明了液压挖掘机的规格和主要技术性能，液压挖掘机的主要参数分为发动机参数、液压系统参数、主要性能参数、尺寸参数四大类，发动机参数包括发动机额定功率、转速等，液压系统参数包换主泵的流量、压力等，主要性能参数包括整机工作质量、主要部件质量、铲斗容量范围或标称铲斗容量、挖掘力、牵引力等，尺寸参数包括工作尺寸、机体外形尺寸和工作装置尺寸等，其中液压挖掘机主要参数中最重要的参数有三个，即斗容量、整机质量和发动机功率，因为通过这三个参数可以从使用要求、机械本身的技术性能和技术经济指标、动力装置的配套、国际上统一的标准以及传统习惯等方面反映液压挖掘机的级别，故有主参数之称。所以有时采用挖掘机的斗容量作为主参数。例如，机械式挖掘机一般就以斗容量作为挖掘机的主参数并作为主要分级指标。但液压挖掘机可更换的工作装置多，而且同一机型可以根据作业对象或工作尺寸的要求换装不同斗容的铲斗。由于不同厂家的挖掘机采用不同的液压系统，辅助设备能耗及功率储备也有所不同，而且同一型挖掘机在后续改进时，也会改变发动机功率，所以液压挖掘机以功率分级不十分合理。整机质量则直接反映了液压挖掘机本身的重量等级，对其他技术参数影响较大，如挖掘能力的发挥、发动机功率的充分利用、作业的稳定性等要以一定的整机质量来保证，因此整机质量反映了挖掘机的实际工作能力，目前已被广泛用作液压挖掘机的分级指标。

比较其他同类型挖掘机，可得SWE50H的主要参数（如下表3.1，表3.2所示），其中图3.4为液压挖掘机的外观尺寸图，作业参数表3.2是根据图3.4所示。

图3.4 SWE50H型液压挖掘机的外观尺寸图

3.3 负载分析

动臂油缸一般布置在动臂前下方，下端与回转平台铰接。常见的有两种具体布置方式。

油缸前倾布置方案，如图3.5A所示，动臂油缸与动臂铰接于E点。当动臂油臂全伸出，将动臂举升至上极限时，动臂油缸轴线向转台前方倾斜。

油缸后倾布置方案，如图3.5B所示，当动臂油缸全伸出，将动臂举升至上极限位置时，动臂油缸轴线向转台后方倾斜当两方案的动臂油缸安装尺寸DE1、铲斗最大挖掘H和地面

最大挖掘半径R相等时，后倾方案的最大挖掘深度比前倾方案小，即h1

下铰点C 与动臂油缸下铰点D 的距离CD 比前倾方案的大，则动臂在上下两极限位置时，动臂油

缸的作用力臂也就比较大。因

此，在动臂油缸作用力相同时，

后倾方案能得到较大的动臂作

用矩，这就是其优

点。

图3.5 动臂机构油缸布置方案

为了增大后倾方案的挖掘深度，有的挖掘将长动臂CEF 改成CE1F1（图3.5B ），并配以长斗杆，在最大深度处挖掘时，采用铲斗挖掘而不是斗杆挖掘，这样得到的最大挖掘深度为h1

显然，不论是动臂油缸前倾还是后

倾方案，当C 、D 两铰点位置和CE 长

度不变时，通过加大动臂油缸长度可以

增大动臂仰角，从而增大最大挖掘高度，

但会影响到最大挖掘深度。所以，在布

置动臂油缸时，应综合考虑动臂的结构、

工作装置的作业尺寸及动臂举升力和挖

掘力等因素。

动臂油缸的作用力，即最大提升力，以能提升铲斗内装满土壤的工作装置至最 大卸载距离位置进行卸载来确定，其 图3.6 动臂油缸作用力分析 设计简图3.6所示，此时动臂油缸作用力(N )为：

g 3

1(l )b d t d A g A b b A F G l G G l l =++ (3.1) 式中 dA l －铲斗质心到动臂下铰点A 的水平距离(m)

bA l －动臂质心到动臂下铰点A 的水平距离(m)

g A l －斗杆质心动臂下铰点A 的水平距离(m)

3l －动臂油缸作用力对铰点的力臂(m)

g G －斗杆所受重力(N) b G －动臂所受重力(N)

dt G －铲斗及其装载土壤的重力(N)

查阅相关资料，选取dt G ＝31.510?N+mg ，

g G ＝34.310?N ，b G ＝35.1410?N ，dA l ＝3.8m ，g A l =2.8m, bA l =1.2m, 3l =0.55m. 其中铲斗的重力为31.510?N ，根据公式

S m V ρ= (3.2)

R S V V k = (3.3) S s

k ρρ= (3.4) 式中 m －装载土壤的质量（kg ） V －平均有效斗容量（3m ）

δ－铲斗充满系数（3m ），根据工作环境，选择充满系数为1

ρ－自然情况下土壤的密度，根据工作环境，选择31750kg m ρ-=?

S

ρ－疏松后的土壤密度 S k －土壤的松散系数，根据工作环境，取 1.35S

k = 代入数据，求得：

31296.3s kg m ρ-=? 233.3m kg =

33(14.3912.04 6.17)100.556010b F x N

=++÷=?

3.4 机电一体化液压挖掘机工作原理

机电一体化液压挖掘机采用三组液压缸使工作装置具有三个自由度，铲斗可实现有限的平面转动，加上液压马达驱动回转运动，使铲斗运动扩大到有限的空间，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，从而满足挖掘作业的要求。

3.5 机电一体化液压挖掘机工作技术要求

采用了柴油机-液压泵复合控制。操作者根据工况，利用作业模式选择开关（功率预选开关）选择合理的功率模式：重载高速、正常工作、轻载低速。通过电子调节器调节发动机油门和液压泵的排量，使供给功率与负载需要功率相匹配。

采用了电液比例控制技术，通过改变34B-R6/H6型带阀芯位移反馈的电液比例方向阀的比例电磁铁的输入电流，不但可以改变阀的工作液流方向，而且可以改变阀口大小实现流量控制，是一种较为理想的电、液转换和功率放大元件，与伺服控制相比具有成本低、抗干扰性好、能量损失小、对油液清洁度无特殊要求等优点。

工况在线监测系统包括单片主处理器模块、面板控制系统、模拟信号调理模块、A/D 转换及光电隔离模块、电源模块及传感器等部分。其中单片主处理器模块是系

统的核心部分，主要功能有面板的控制管理，A/D 转换部分的控制管理、模拟量、开关量和转换信号的输入、处理和存储。面板控制模块是整个系统的入机接口，它包括键盘、声光报警电路和点阵式液晶显示器。模拟信号调理电路的任务是实现各路模拟量信号的输入和调整，将传感器和敏感元件的输出电信号转变为满足A/D 转换输入要求的标准电平信号。A/D 转换及光电隔离模块的功能是将所有的被检测转变成为单片机所接受的数字量，具体包括开关量、转换信号的整形、模拟量的A/D 转换和输入输出信号的光电隔离等。电源模块将液压挖掘机上的蓄电池或发电机输出的+24V 直流电转换成系统各模块以及系统配备的传感器所需的各种类型的电平电压。传感器处于液压挖掘机与监测系统的接口位置，是一个能量变换器，它直接从液压挖掘机中提取被除数检测的工况特征参数，感受状态的变化并转换成便于测量的物理量。

计算机控制系统将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集中、储存、分析加工，根据信息处理结果，按照一定的程序和节奏发出相应的指令控制整个系统有目的的运行。如利用压力传感器可实现过载情况下的路径自主校正；利用超阶级声波测距传感器能实现 回转过程中的自动避障。

3.6 液压缸主要几何尺寸的计算

挖掘机各驱动和传动系统包括：发动机、液压泵、液压马达、电液比例换向阀、动臂缸、斗杆缸及齿轮传动。本设计主要对动臂缸进行相关设计。

3.6.1 动臂液压缸内径尺寸与活塞杆直径的确定

由表3.1、表3.3、表3.4可知，小挖掘机液压系统在最大负载约为36010b F N

=?时宜取液压缸的工作压力P ＝13×

610a P ，液压缸选用单杆式，并在工作时进行差动连接。此时液压缸无杆腔工作面积1A 应为有杆腔工作面积2A 的两倍。由于液压缸回

油路上必须具有背压力存在，以防止挖掘机卸土后突然前冲，可取1P ＝8×

510a P . 由于是差动式单杆连接，所以活塞杆直径d 与缸筒直径D 的关系为d=0.707D 。根据公式

116600000.8(13)1022

F A P P ==--?=47.622cm (3.5) 故有

，d=0.707D=55.07mm (3.6) 当按GB/T2348－1993将这些直径圆整理成就近标准值时得：D=80mm , d =63mm ，由此求得液压缸两腔的实际有效面积为

22/450.24A D cm π== 2222()/419.08A D d cm π=-= (3.7)

3.6.2 液压缸行程的确定

液压缸行程主要依据机构的运动要求而定。但为了简化工艺和降低成本，应尽量采用GB/T2348-1993标准的液压缸行程，则根据技术要求，取行程为630mm 。

3.7 液压缸结构参数的计算

3.7.1 缸筒壁厚的计算

对于低压系统或/D δ≥16时，液压缸缸筒厚度一般按薄壁筒计算，公式如下：

2[]

y P D δσ≥ (3.8) 式中 δ－液压缸缸筒厚度

y P －试验压力(Mpa)，当工作压力P ≤16 Mpa 时，y P =1.5P ，当工作压力31.5≥P ≥16 Mpa 时，y P =1.25P ，当工作压力P ≤31.5Mpa 时，y P =1.15P,这里应取y P =1.5P =19.5Mpa 。

D －液压缸内径(m)

σ－缸体材料的许用应力（Mpa ），可通过下面公式求得：

[]b

n σσ= (3.9)

b σ－缸体材料的抗拉强度(Mpa)

n －安全系数，n =3.5～5，一般取n =5

但对于锻钢45的许用应力[]σ一般都取[]σ=110(Mpa) 则19.5807.0912110

mm δ?≥=? 根据《机械设计手册》，取液压缸外直径为1D =100mm .

3.7.2 液压缸油口直径的计算

液压缸油口直径应根据活塞最高运动速度v 和油口最高液流速度0v 而定，公式如下：

00.13d = (3.10) 式中 0d －液压缸油口直径(m)

D －液压缸内径(m)

v －液压缸最大输出速度(m/min)

0v －油口液流速度(m/min)，根据《机械设计手册》，取0v =7m/min 同时对于单杆油塞式液压差动联接时，活塞的外伸速度为:

3

60v Q v A = (3.11) 式中 v －液压缸差动联接时，活塞外伸的速度，可视为油口液流的速度(m/min)

v Q －液压泵流量(3m /s)，v Q ＝245.837128.6/L min ?+= 3A －活塞杆面积，其公式如下:

234A d π

= (3.12)

式中 d －活塞杆直径(m) 所以2230.312104A d π-=

=?代入数据，解析以上公

式得：2200.13810

2.510d m --=??=?，

故取025d mm =

3.7.3 缸头厚度计算 本设计采用的是螺钉联接法兰缸头，其厚度的计算公式为：

h = (3.13)

式中 h －法兰厚度(m)

cp d －法兰内径(m)，根据《机械设计手册》，取cp d =9mm

0D －螺钉孔分布圆直径(m)，根据《机械设计手册》，取0D =12.5mm

[]σ－法兰材料的许用应力(Mpa)，取45钢，[]σ＝120 Mpa

F －法兰受力总和(N)，其计算公式为：

222()44

H F d P d d q ππ=+- (3.14) d －密封环内径(m)，根据《机械设计手册》，取

6d mm =

H d －密封环外径(m)，根据《机械设计手册》，取8H d mm =

P －系统工作压力(pa)， 61310P =?pa q －附加密封力(pa)，若采用金属材料时，q 值取屈服点，此处取材料为45钢，则q =110Mpa

代入数据，求出得：

22.4610h m

-==?

故取30h mm

4、 液压系统原理图的制定

4.1 制定基本方案

(1) 制定调速方案

液压执行元件确定之后，其运动方向和运动速度的控制是拟定液压回路的核心问题。方向控制用换向阀或逻辑控制单元来实现。对于一般中小流量的液压系统，大多通过换向阀的有机组合实现所要求的动作。对高压大流量的液压系统，现多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。速度控制通过改变液压执行元件输入或输出的流量或者利用密封空间的容积变化来实现。相应的调整方式有节流调速、容积调速以及二者的结合——容积节流调速。节流调速一般采用定量泵供油，用流量控制阀改变输入或输出液压执行元件的流量来调节速度。此种调速方式结构简单，由于这种系统必须用闪流阀，故效率低，发热量大，多用于功率不大的场合。容积调速是靠改变液压泵或液压马达的排量来达到调速的目的。其优点是没有溢流损失和节流损失，效率较高。但为了散热和补充泄漏，需要有辅助泵。此种调速方式适用于功率大、运动速度高的液压系统。容积节流调速一般是用变量泵供油，用流量控制阀调节输入或输出液压执行元件的流量，并使其供油量与需油量相适应。此种调速回路效率也较高，速度稳定性较好，但其结构比较复杂。节流调速又分别有进油节流、回油节流和旁路节流三种形式。进油节流起动冲击较小，回油节流常用于有负载荷的场合，旁路节流多用于高速。调速回路一经确定，回路的循环形式也就随之确定了。节流调速一般采用开式循环形式。在开式系统中，液压泵从油箱吸油，压力油流经系统释放能量后，再排回油箱。开式回路结构简单，散热性好，但油箱体积大，容易混入空气。容积调速大多采用闭式循环形式。闭式系统中，液压泵的吸油口直接与执行元件的排油口相通，形成一个封闭的循环回路。其结构紧凑，但散热条件差。经过上述分析此方案选用 容积节流调速。

(2) 制定压力控制方案

液压执行元件工作时，要求系统保持一定的工作压力或在一定压力范围内工作，也有的需要多级或无级连续地调节压力，一般在节流调速系统中，通常由定量泵供油，用溢流阀调节所需压力，并保持恒定。在容积调速系统中，用变量泵供油，用安全阀起安全保护作用。在液压系统中，需要流量不大的高压油时可考虑用增压回路得到高压，而不用单设高压泵。液压执行元件在工作循环中，某段时间不需要供油，而又不便停泵的情况下，需考虑选择卸荷回路。 在系统的某个局部，工作压力需低于主油源压力时，要考虑采用减压回路来获得所需的工作压力。基于以上控制系统方案分析本次设计选用闭式中心负荷传感系统(CLSS)；采用的是双泵双回路恒功率控制液压系统。

(3) 指定顺序动作方案

主机各执行机构的顺序动作，根据设备类型不同，有的按固定程序运行，有的则是随机的或人为的。工程机械工作环境状况复杂，补丁因数多，故操纵机构多为手动，

一般用手动的多路换向阀控制。加工机械的各执行机构的顺序动作多采用行程控制，当工作部件移动到一定位置时，通过电气行程开关发出电信号给电磁铁推动电磁阀或直接压下行程阀来控制接续的动作。行程开关安装比较方便，而用行程阀需连接相应的油路，因此只适用于管路联接比较方便的场合。另外还有时间控制、压力控制等。例如液压泵无载启动，经过一段时间，当泵正常运转后，延时继电器发出电信号使卸荷阀关闭，建立起正常的工作压力。压力控制多用在带有液压夹具的机床、挤压机压力机等场合。当某一执行元件完成预定动作时，回路中的压力达到一定的数值，通过压力继电器发出电信号或打开顺序阀使压力油通过，来启动下一个动作。本设计主要采用手动控制，另根据压力控制CLSS系统可进行自动操作，在计算机的直接操纵下自动完成给定的挖掘任务，并具有一定得局部自主能力。即当阻力过大挖掘过程中断时，能自主修正挖掘路径，直接完成挖掘过程。在回转过程中，能自动识别和避开障碍物，达到原定的卸料位置。

(4)选择液压动力源

液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵。节流调速系统一般用定量泵供油，在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需油量，多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。容积调速系统多数是用变量泵供油，用安全阀限定系统的最高压力。为节省能源提高效率，液压泵的供油量要尽量与系统所需流量相匹配。对在工作循环各阶段中系统所需油量相差较大的情况，一般采用多泵供油或变量泵供油。对长时间所需流量较小的情况，可增设蓄能器做辅助油源。油液的净化装置是液压源中不可缺少的。一般泵的入口要装有粗过滤器，进入系统的油液根据被保护元件的要求，通过相应的精过滤器再次过滤。为防止系统中杂质流回油箱，可在回油路上设置磁性过滤器或其他型式的过滤器。根据液压设备所处环境及对温升的要求，还要考虑加热、冷却等措施。再根据调速方案及工程机械选用原则，主泵采用变量柱塞泵，辅助油泵采用齿轮泵。

4.2确定回路方式

本液压系统采用开式回路。液压系统回路中泵—缸回路系统为开式，泵—马达系统为闭式。开式系统利用油箱可以散热、沉淀杂质的特点，并且油液循环大，敝热条件好，结构简单，因此为大多数工程机械所采用。闭式回路系统结构较为紧凑，泵的自吸性好，系统与空气接触的机会较少，空气不易渗入系统，故传动的平稳性较好，且工作机构的变速和换向靠调节泵或马达的变量机构实现，避免了在开式系统换向过程中所出现的液压冲击和能量损失。但闭式系统较开式系统相对复杂，并且由于闭式系统本身没有油箱，油液的散热和过滤条件较开式系统差。

4.3 选用液压油液

在任何液压系统中，液压油是一至关重要的组成部分。它的功能是：有效地传递能量、润滑部件和作为一种散热介质。液压系统能否可靠、灵敏、准确、有效而且经

济地工作，与所选用的液压油的品种及性能密切相关。因此，正确选用液压油是确保液压系统正常和长期工作的前提。当液压系统发生故障时，及时找出原因，采取正确的解决办法是保护设备、避免造成重大损失的重要措施。

由于液压传动具有元件体积小、重量轻、传动平稳、工作可靠、操作方便、易于实现无级变速等优点，因此在许多工业部门的传动系统被采用。不同工业部门由于使用要求、操作条件、应用环境的差异，所用的液压传动系统差别也很大。正确选用液压油品种，确保液压系统长期平稳、安全运行，是保证连续生产、节省材料消耗和提高经济效益的有效措施。

4.4 绘制液压系统原理图

该挖掘机液压系统采用双泵双向回路定量系统，由两个独立的回路组成。所用的油泵1为双联泵，分为A、B两泵。八联多路换向阀分为两组，每组中的四联换向阀组为串联油路。油泵A输的压力进入第一组多路换向阀，驱动回转马达、铲斗油缸、辅助油缸，并经中央回转接头驱动右行走马达7。该组执行元件不工作时油泵A 输出的压力油经第一组多路换向阀中的合流阀进入第二组多路换向阀，以加快动臂或斗杆的工作速度。油泵B输出的压力油进入第二组多路换向阀，驱动动臂油缸、斗杆油缸，并经中央回转接头驱动左行走马达8和推土板油缸6。

该液压系统中两组多种换向阀均采用串联油路，其回油路并联，油液通过第二组多路换向阀中的限速阀5流向油箱。限速阀的液控口作用着由梭阀提供的A、B两油泵的最大压力，当挖掘机下坡行走出现超速情况时，油泵出口压力降低，限速阀自动对回油进行节流，防止溜坡现象，保证挖掘机行驶安全。

在左、右行走马达内部除设有补油阀外，还设有双速电磁阀9，当双速电磁阀在图示位置时马达内部的两排柱塞构成串联油路，此时为高速；当双速电磁阀通电后，马达内部的两排柱塞呈并联状态，马达排量大、转速降低，使挖掘机的驱动力增大。

为了防止动臂、斗杆、铲斗等因自重而超速降落，其回路中均设有单向节流阀。另外，两组多路换向阀的进油路中设有安全阀，以限制系统的最大压力，在各执行元件的分支油路中均设有过载阀，吸收工作装置的冲击；油路中还设有单向阀，以防止油液的倒流、阻断执行元件的冲击振动向油泵的传递。

SWE50H型单斗液压挖掘机除了主油路外，还有如下低压油路]9[：

(1) 排灌油路

将背压油路中的低压油，经节流降压后供给液压马达壳体内部，使其保持一定的循环油量，及时冲洗磨损产物。同时回油温度较高，可对液压马达进行预热，避免环境温度较低时工作液体对液压马达形成“热冲击”。

(2) 泄油回路

将多路换向阀和液压马达的泄漏油液用油管集中起来，通过五通接头和滤油器流回油箱。该回路无背压以减少外漏。液压系统出现故障时可通过检查泄漏油路滤油器，判定是否属于液压马达磨损引起的故障。

(3) 补油油路

该液压系统中的回油经背压阀流回油箱，并产生0.8~1.0MPa的补油压力，形成背压油路，以便在液压马达制动或出现超速时，背压油路中的油液经补油阀向液压马达补油，以防止液压马达内部的柱塞滚轮脱离导轨表面。

该液压系统采用定量泵，效率较低、发热量大，为了防止液压系统过大的温升，在回油路中设置强制风冷式散热器，将油温控制在80℃以下。

整机的液压系统图（如图4.1所示）由拟定好的控制回路及液压源组合而成，从中分离出动臂机构液压系统的简明工作原理图（如图4.2所示）。机电一体化挖掘机的控制系统是半自动的，所设计的液压系统是建立在WY100型挖掘机液压系统基础上，改进工作装置的自动化控制，保证工作负载合理，防止在过量的情况下导致小挖掘机破坏。各液压元件尽量采用国产标准件，在图中要按国家标准规定的液压元件职能符号的常态位置绘制。对于自行设计的非标准元件可用结构原理图绘制。系统图中应注明各液压执行元件的名称和动作，注明各液压元件的序号以及各电磁铁的代号，并附有电磁铁、行程阀。

分析比较动臂机构系统图与整机系统图，可以总结出：动臂机构系统可以作为一个单独的液压系统，并可以进行半自动化控制，其液压元件选择的合理与否直接影响着机电一体化液压系统的快速控制能力。

1 BM PC

2 PCT－812 3—D/A接口 4－液压阀驱动放大 5—油泵 6—冷却器7－滤油器8—背压阀 9—节流阀10—回转液压马达11—行走马达12—双速电磁阀缸13—补油单向阀 14－缓冲补油阀组 15中央回转接头16－限速阀 17－冷却器 18－位移传感器 19－溢流阀20－梭阀 21－合流阀22－电液比例方向阀23－斗杆油缸24－铲斗油缸 25－单向节流阀26－动臂油缸图

4.1 液压原理图

1－TBM PC 2－PCT－812 3－D/A接口 4－液压阀驱动放大器5－油泵 6－冷却器 7－滤油器 8－背压阀 9－限速阀10－溢流阀 11－梭阀 12－电液比例方向阀 13－冷却阀14－单向节流阀 15－位移传感器 16－动臂油缸

图4.2 动臂机构液压系统原理图

6、绘制总体设计图及编写设计文件

对液压系统的液压原理、操作进行了说明，其中主要是对液压缸进行分析计算，并绘画相关的CAD二维图纸，实现设计零件的可制造性。

挖掘机动臂有限元分析

挖掘机动臂结构设计及仿真分析 学生姓名：杨鹏 专业：机械设计制造及其自动化指导老师：何孔德副教授

挖掘机介绍 挖掘机，又称挖掘机械（excavating machinery)，是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。挖掘机挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及经过预松后的土壤和岩石。哥弟官方旗舰店 https://www.wendangku.net/doc/6411983197.html,,从近几来工程机械的发展来看，挖掘机的发展相对较快，挖掘机已经成为工程建设中最主要的工程机械之一。挖掘机最重要的三个参数：操作重量（质量），发动机功率和铲斗斗容。

本课题的主要任务： 1.对挖掘机动臂进行简化处 理，并用Pro ENGINEER建 立三维。 2.将三维模型导入ansys中 ，并对三维模型加载，得出 应力云图。 3.针对挖掘机动臂应力云图，结合动臂结构，进行改变，以改善动臂的应力集中情况。

对挖掘机动臂结构进行简化处理 在ansys有限元 分析中是不允 许有缝隙出现 的，所以将动 臂的一些地方 进行简化处理， 然后建立三维 模型

挖掘机动臂的二维图形挖掘机动臂的三维图形

挖掘机受力分析及动臂应力计算 （1）、挖掘机阻力均布在铲斗的切削板上，此时可等效为集中载荷 Fa作用在铲斗切削板中部。 （2）、挖掘机阻力Fb作用于铲斗的边齿，作用于铲斗的最外侧。 (3)、挖掘机阻力Fb作用于铲斗的边齿，同时受到横向力Fc的作用。 工作装置的受力分析 （1）、挖掘机阻力均布在铲斗的切削板上，此时可等效为集中载荷Fa作用在铲斗切削板中部。 （2）、挖掘机阻力Fb作用于铲斗的边齿，作用于铲斗的最外侧。 (3)、挖掘机阻力Fb作用于铲斗的边齿，同时受到横向力Fc的作用。

挖掘机节能液压控制系统分析与应用解读

挖掘机节能液压控制系统分析与应用? 李艳杰 1,2于安才 2姜继海 2 (1. 沈阳理工大学机械工程学院沈阳 110159; 2. 哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨 150001 摘要 :深入分析了现代液压挖掘机中三种主流的节能液压系统——负流量控制、正流量控制和负载敏感系统的基本工作原理, 重点分析了它们在不同系列挖掘机中的应用;介绍了两种新型挖掘机液压系统的基本原理;分析表明三种典型挖掘节能液压系统都具有一定的节能效果,但工作原理各有不同;新型的挖掘机液压系统虽然还在研发阶段,但具有更好的节能效果及应 用前景。 关键词:液压挖掘机负流量控制正流量控制负载敏感系统 中图分类号 TU621 Analyses and Application of Energy-Saving Hydraulic Control System of Excavator LI Yan-jie1,2YU an-cai2JIANG Ji-hai2 (1. School of Mechanical Engineering, Shenyang Ligong University, Shenyang 110159; 2. School of Mechatronics Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001 Abstract : Negative flow control, positive flow control and load sensing are the general energy-saving hydraulic systems of modern hydraulic excavator. The basic principles of the three typical hydraulic control systems were analyzed deeply. Their application in different kind of excavators is mainly analyzed. The principles of two new

挖掘机力士乐液压系统分析

挖掘机力士乐液压系统分析 [主要内容] 介绍了力士乐闭中心负载敏感压力补偿挖掘机液压系统组成及其工作原理、特性。重点分析了多路阀 液压系统、液压泵控制系统、各主要液压作用元件液压回路及多路阀先导操纵系统等。 目前液压挖掘机有两种油路:开中心直通回油六通阀系统和闭中心负载敏感压力补偿系统,我国国产液压挖掘机大多采用“开中心”系统,而国外著名的挖掘机厂家基本上都采用“闭中心”系统。闭中心具有明显的优点,但价格较贵。国内厂家对开中心系统比较熟悉,而对闭中心系统不太了解,因此有必要来介绍一下闭中心系统,本文重点分析力士乐闭中心负载敏感压力补偿(LUDV)挖掘机油路。 LUDV意为与负载无关的分配阀。 LUDV系统 力士乐挖掘机液压系统可以看作由以下4部分组成: ①多路阀液压系统(主油路); ②液压泵控制液压系统(包括与发动机综合控制); ③各液压作用元件液压子系统,包括动臂、斗杆、铲斗、回转和行走液压系统,还包括附属装置液压系统; ④多路阀操纵和控制液压系统。

1多路阀液压系统 多路阀液压系统是液压挖掘机的主油路,它确定了液压泵如何向各液压作用元件的供油方式,决定了液压挖掘机的工作特性。力士乐采用的闭中位负载敏感压力补偿多路阀液压系统的工作原理见图1(因换向阀不影响原理分析,故未画出)。 图1挖掘机力士乐主油路简图 挖掘机力士乐主油路由工装油路和回转油路二个负载敏感压力补偿系统组成。 1.1工装油路 工作装置和行走油路(除回转外)简称工装油路,用阀后补偿分流比负载敏感压力补偿(LUDV)系统,具有抗饱和功能。在每个操纵阀阀杆节流口后,设压力补偿阀,然后通过方向阀向各液压作用元件供油。LUDV多路阀原理符号见图2。

液压挖掘机动臂与斗杆的设计

本科生毕业论文 毕业论文题目液压挖掘机动臂与斗杆的设计学生姓名 所在学院机械工程学院 专业及班级机械制造及自动化 指导教师张江华顾惠斌 完成日期2014年3月31日

摘要 液压挖掘机应用面广，使用量大，在工程机械市场占有很重要的地位，目前已成为工程机械第一主力机种。液压挖掘机模仿人体构造，有大臂、小臂和手腕，能“扭腰”旋转和行走，具有较长的臂和杆，可做空间六自由度动作，配装上各种工作装置能进行立体作业。这种带有类似人类“基因”的挖掘机已成为人类工程建设中的主要伙伴之一，也被称为土建机械手，是建设机器人的代表。正因为液压挖掘机通用性强，作业范围广，所以被认为是多功能的工程机械。 本次设计的题目是液压挖掘机动臂与斗杆的设计。其构造特点是各部件之间的连接全部采用铰接，通过油缸的伸缩来实现挖掘工作中的各种动作。动臂的小铰点与回转平台铰接，并以动臂油缸来支撑和改变动臂的倾角，通过动臂油缸的伸缩可使动臂绕小铰点转动而升降。斗杆铰接于动臂的上端，斗杆与动臂的相对位置由斗杆油缸来控制，当斗杆油缸伸缩时，斗杆便可绕动臂上焦铰点转动。该设计主要是通过对广西玉柴生产的YC-60液压挖掘机进行现场测绘，取得了工作装置的大体结构数据。对YC-60和YC-70液压挖掘机的主要参数进行比较，再结合《液压挖掘机》和《液压与气动传动》，对单斗液压挖掘机的工作装置进行运动学分析和结构参数的计算。根据运动学分析和结构参数的计算结果得到斗杆的基本尺寸和结构尺寸，同时完成斗杆油缸的计算设计。最后用CAD 软件和UG软件进行二维图与三维图受力等绘制。 关键词：液压挖掘机；动臂；斗杆；设计

Hydraulic excavator application widely, usage is big, has very important position in the construction machinery market, at present already became the first major construction machinery model. Hydraulic excavator imitate human body structure, has a big arm, forearm and wrist, walking \"twist a waist\" rotation and with longer arms and rod, can do a space of six degrees of freedom movement, equipped with all kinds of working device on the three-dimensional operations. This is similar to human \"gene\" of excavator has become one of the main partners in the human engineering construction, also known as civil manipulator, is a representative of the construction of the robot. Because of hydraulic excavator versatility, wide scope of operation, it's considered versatile engineering machinery. The topic of this design is the design of the hydraulic mining mechanical arm and arm. Its structure characteristic is the connection between the various components are all made of articulated, through the telescopic cylinder to accomplish all kinds of action of the excavation. Small hinged point and movable arm slewing platform hinged, and the movable arm oil cylinder to support and change of movable arm Angle, through the movable arm oil cylinder expansion can make movable arm around small hinged point rotation and lifting. Bucket rod hinged on the top of the derrick, the relative position of the bucket rod and the movable arm by a bucket rod oil cylinder to control, when the bucket rod oil cylinder telescopic arm can be movable arm around the upper energizer hinged point of rotation. This design is mainly through to the guangxi yuchai YC - 60 hydraulic excavator production field of surveying and mapping, the general structure of equipment data. To YC - 60 and YC - 70 main parameters of hydraulic excavator, coupled with the hydraulic excavator and the hydraulic and pneumatic transmission, the kinematics analysis was carried out on single bucket hydraulic excavator working equipment and structure parameter calculation. According to kinematics analysis and calculation results of the structural parameters, get the basic size and structure size of the arm, at the same time to complete the calculation of bucket rod oil cylinder design. Finally, using the CAD software UG software and 2 d figure and 3 d stress such as mapping. Key words: hydraulic excavator; Movable arm; Arm; design

挖掘机通用液压系统分析

摘要 单斗液压挖掘机作为完成土石方开挖的主要施工机械设备，已广泛用于工业与民用建筑、交通运输、水利电力工程、矿山开掘以及军事工程等机械化施工中。当今挖掘机的生产向大型化、微型化、多功能化、专用化和自动化的方向发展。液压系统在挖掘机行业中具有极其重要的作用。本文对力士德SC330机型液压系统进行了详细的研究。第一章，介绍挖掘机的概况、国内外挖掘机技术及行业发展、分类以及工作工况，然后又介绍了液压系统的概况。第二章介绍了系统液压泵，主要介绍了泵功率的调节及泵的变量分析。第三章、第四章分别对回转系统和行走系统的工作原理及细部动作原理进行分析。第五章，对挖掘机液压系统进行了工作总结。 关键词：挖掘机，液压系统，变量分析，工作原理

Abstract Single bucket hydraulic excavator as completed earthwork excavation of main construction equipment, has been widely used in industrial and civil construction, transportation, water conservancy and electric power engineering, mine exploitation and military engineering mechanized construction.Current excavator production to large-scale, miniaturization, muti function change, special change and the direction of automation development. The hydraulic system in excavator industry plays an important role in. The book de SC330type hydraulic system are studied in detail. The first chapter, introduction of excavator excavator technology at home and abroad, and industry development, the classification as well as the working condition, and then introduced the general situation of hydraulic system. The second chapter introduces the system of hydraulic pump, mainly introduced the pump power regulation and pump variable analysis. The third chapter, the fourth chapter of rotary system and the operating system's principle of work and the detail operation principle anar ysis. The fifth chapter, the full text of a summary of the work. Key words: Excavator, Hydraulic system, Multivariate analysis,Working principle

挖掘机液压系统设计

目录 绪论 --------------------------- 3 1.1 现代液压技术的发展状况------------ 4 1.2 液压传动的研究对象-------------- 4 1.3 液压传动的组成---------------- 4 1.4 液压传动的优缺点----------------- 5 液压传动的主要优点------------- 5 液压传动的主要缺点------------ 5 1.5 液压技术的发展应用-------------- 6 、液压传动在各类机械中的应用- 6 、液压传动技术的发展概况--------- 7 第1章挖掘机的液压系统 ------------------ 8挖掘机的工作循环及对液压系统的要求 ----------------------------------------------------- 8 WY —100 挖掘机液压系统的工作原理------------- 9 第3 章液压系统的设计 ------------------ 12明确设计要求进行工况分析------------------ 12 确定液压系统的主要参数------- 13 液压缸的载荷组成计算-------- 13 液压马达的负载------------- 15 计算液压缸的主要结构尺寸和液压马达的排 -------------------------------------- 15 液压缸的设计计算------------ 15 液压马达的设计计算------------- 16 液压泵的确定与所需功率的计算-- 17 液压泵的确定--------------- 17 选择液压泵的规格------------ 18 阀类元件的选择------------------- 18 选择依据------------------ 18 选择阀类元件应注意的问题---- 18

挖掘机动臂强度分析

WY10B挖掘机动臂强度分析 （一拖（洛阳）工程机械有限公司洛阳 471003） 摘要：以WY10B液压挖掘机为研究对象，对反铲挖掘机工作装置——动臂建立Pro/E实体模型，并用Pro/MECHANICA模块对挖掘机动臂的设计模型在受最大应力的危险工况下进行有限元强度分析。对实体动臂在危险工况下进行实际应力测试，与有限元分析结果进行对比，分析差异，为挖掘机动臂改进提供理论和实际依据。 关键字：液压挖掘机动臂有限元应力 中图分离号：**** 文献标示码：A 1.概述 液压挖掘机是工程机械的主要产品之一,具有较高的技术含量和工作效率，它被广泛应用于建筑、筑路、水利、电力、采矿、石油、天然气管道铺设和军事工程等基本建设之中。动臂是挖掘机工作装置(铲斗、斗杆、动臂) 3 大部件之一[1],是主要承载件。在挖掘过程中,动臂直接或间接承受很大外力。作业环境的状况也对动臂的强度和变形在一定程度上造成很大影响。目前,在国内液压挖掘机设计中,对动臂的应力进行分析的较多,而对理论与实际结合分析较少。本文结合WY10B挖掘机的实际作业工况,对挖掘机动臂在受力最大的典型工况下挖掘时进行强度分析和实际应力测试,为挖掘机动臂设计提供理论和实际依据。 2.计算工况选择 对挖掘机动臂进行强度分析时,分析采用的工况必须是有限元模型受力最大的危险工况[2]。根据挖掘机的连接情况, 使用Pro/ MECHANICAMOTION 模块对其进行动力学分析,利用Pro/MECHANICA MO TION 模块的运动仿真功能,模拟工作装置的运动情况,求出了动臂受力最大的工况。分析发现,危险断面最大应力发生在采用铲斗挖掘的工况下，因此计算位置可按以下条件确定： 1）、动臂位于动臂油缸作用力臂最大处； 2）、斗杆位于斗杆油缸作用力臂最大处； 3）、铲斗位于发挥最大挖掘力位置。 3载荷计算 工作装置各构件通过销连接，在计算工况中不考虑偏载的影响，可以认为其只承受X、Y向的力，整个结构为静定结构，在计算工况中，铲斗缸产生主动力，大腔半径为27.5mm，压力为28MPa，则最大推力为：F G =R G=πr2P=π×0.02752×28×106=66489.5 N 分别求得动臂各铰点的反力如下：动臂各铰点支反力： 以上求出的力都是合力，在实际结构中，铰点处的受力并非集中力，而其附近的应力分布又是我们所关心的，为模拟实际情况，作如下假定： 1）、载荷在X-Y面内在180°范围内按余弦分布； 2）、分布力的方向为沿销孔表面的法向； 3）、载荷在Z向均布；

挖掘机动臂优先功能失效的原因和排除方法

挖掘机"动臂优先"功能失效的原因和排除方法 2006-7-18 16:34:27 液压挖掘机的主要作业工况是挖掘和装车。对这两种工况，动臂的起升速度是决定工作循环时间的主要因 载，动臂起升速度越快,循环时间就越短，机器的工作效率也就越肓。为提高动臂的起升速度 f 卡特彼勒界OB系列挖遐机除了将动臂起升、斗杆外伸和斗杆内收动作设计由双泵合流完成外f还通过电控方式在机器联合动作需要动臂快速起升时取消斗杆内收的合流功能，进一步加快动臂起升的速度。对动臂的这种控制 方式称为“动皆优先“模式。〃动臂优先“原理和实现的条件挖遐机在进行装车或开沟作业时 f 动皆起升 和斗杆内收一般是同时进行的 f 由于动臂和斗杆都具有双泵合流功能 f 两泵会同时向动皆缸和斗杆缸供 油，在发动机功率允许的条件下，哪个动作需要的油量多 f 就给它多供一些油；而在动臂块速起升时，发动机接近满负荷，此时若想动臂起升更快一些，就不得不减少向斗杆缸的供,即〃动臂优先”工作模式.但"动臂优先”工作模式.井不是动臂一直工作于”优先状态“，只是在需要动臂快速起升时,才让动臂处于"优先状态"。"动臂优先"的液压原。见附虱当动臂起升时,来目动臂起升先导控制阀的先导油使动臂控制阀2动作，将上主泵11的油导向动臂缸大腔；当先导油油压大于2250kPa时，动皆合流阀4动f将下主 泵12的油也导向动臂缸大腔，此时动臂缸处于双泵合流供油状态,使动臂快速上升。在控制系统方面,按 下"动臂优先“按钮 f 当动臂起升先导油油压大于2646±196 kPa后，装于先导油管路上的动臂优先压力开关6闭合，电脑收到闭合的信号后，使辖细控制电磁阀9得电r使斗杆合流阀3的先导控制油路接通系 统的回油路，此时斗杆合流阅处于中位。这样 r 在动臂快速起升过程中即使内收斗杆,也能保证动臂快速升起。"动臂优先"功能失效的原因和排除方法"动臂优先"功能失效的症状一般表现为动臂起升速度变慢，而此时机器的其他动作尚属止箒。1由此表明液压系统中的公共部分没有问题,故I?原11因可缩小在动臂缸的液压主系统、先导控制部分以及“动臂优先"的电控部分。1动臂缸液压主系统^先导控制部分(1)动臂起升先导控制阀工作不良，不能将先导油准确地送到动臂控制阀与动臂合流阀。可通过测量先导油路的油压断定;缓慢操作先导手柄时，先导^掘阀的输出油压应能连续地在294—3727kPa之间变化。如果不能，应拆检动臂起升先导酒阀,检直其元件有无磨损、损坏或卡死，并应检宜计量弹簧是否符合要求。(2)动臂控制阀与其合流阀工作不良检直阀芯运动有无发卡现彖，阀芯、对中弹簧及固定件有无问题，必要时进行修理、更换.(3 ) 动臂缸内漏严重可通过流量测试进行准确的诊断，或直接拆开缸检直，必要时更换有关零件?(4 ) 动臂缸油路压力安全阀有问题用压力表测安全阀的调定压力值，如不在 36800±1470kPa的范围

浅论挖掘机液压系统故障分析及解决措施示范文本

浅论挖掘机液压系统故障分析及解决措施示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月

浅论挖掘机液压系统故障分析及解决措 施示范文本 使用指引：此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 一、引言 液压系统是工程机械中的一个重要部分。液压系统由 于具有体积小、重量轻、易安装、功率密度大、响应快、 可控制性强、工作平稳且可实现大范围的无级调速等优 点。应用日趋广泛。液压挖掘机是目前工程施工中使用较 为广泛的一种工程机械，其行走、回转和举升、挖掘动作 都是通过发动机把机械能转化为液压油的压力能来驱动液 压油缸和马达工作而实现的。对于液压系统。虽然只是作 为挖掘机复杂主系统的子系统，但是其对主系统的功能和 效率产生的影响是巨大的。液压系统的失效将会直接导致 主系统的失效，从而造成严重的经济损失。因此，对液压

挖掘机液压系统的分析及故障诊断尤为重要。 二、挖掘机的液压系统类型 按液压栗特性，液压挖掘饥采用的液压系统大致上有定量系统、变量系统和定量、变量系统等三种类型。 (一)定量系统 在液压挖掘机采用的定量系统中，其流量不变，即流量不随负载而变化，通常依靠节流来调节速度。根据定量系统中油泵和回路的数量及组合形式，分为单泵单回路、双泵单回路定量系统、双泵双回路定量系统及多泵多回路定量系统等。 (二）变量系统 在液压挖掘机采用的变量系统中，是通过容积变量来实现无级调速的，其调节方式有三种：变量泵一定量马达调速、定量泵变量马达调速、变量泵变量马达调速。液压挖掘机采用的变量系统多采用变量泵一定量马达的组合方

案例分析挖掘机液压系统发热故障及预防措施实用版

YF-ED-J8528 可按资料类型定义编号 案例分析挖掘机液压系统发热故障及预防措施实用 版 In Order To Ensure The Effective And Safe Operation Of The Department Work Or Production, Relevant Personnel Shall Follow The Procedures In Handling Business Or Operating Equipment. （示范文稿） 二零XX年XX月XX日

案例分析挖掘机液压系统发热故障及预防措施实用版 提示：该解决方案文档适合使用于从目的、要求、方式、方法、进度等都部署具体、周密，并有很强可操作性的计划，在进行中紧扣进度，实现最大程度完成与接近最初目标。下载后可以对文件进行定制修改，请根据实际需要调整使用。 挖掘机液压系统发热是机械故障的一个普 遍现象，我们必须要知道，这一现象会给挖掘 机系统带来怎样的危害，其故障特征表现为那 些。本文将以实例来分析讲解。 在施工现场，工程机械故障的事情是时有 发生，比如：我们正操作挖掘机，发现其液压 系统有发热现象，液压系统发热必须要及时处 理，否则会给挖掘机整个系统带来危害，下面 我们共同来了解一下挖掘机液压系统发热现象 及其危害，并以实例来作以分析。

一、了解挖掘机液压系统发热现象及其危害： 液压系统发热是挖掘机较为普遍的一种故障现象，亦是分析处理较为复杂的软故障。小松PC200/400型挖掘机正常工况下，液压系统油温应在60oC以下，（油泵的温度较之高5-10oC），如果超出较多，则称之为液压系统发热。其故障特征为：挖掘机冷车工作是，各种动作较正常，当机械工作约一小时后，随着液压油温升高，便出现挖掘机各执行机构无力及动作滞缓，特别是挖掘力不够，行走转向困难等。 液压系统出现发热现象如不能及时处理，就会对系统产生极为不利的影响： （1）油液粘度下降，泄漏增加，又使系统

挖掘机液压系统设计

挖掘机液压系统设计 1 液压挖掘机结构与工作原理 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，靠液体的压力能进行工作，相对机械传动具有许多优点:能无极调速且调速范围大，最大速度和最小速度之比可达1000:1能得到较低的稳定转速；快速作用时，液压元件产生的运动惯性较小，并可作高速反转；传动平稳，结构简单，可吸收冲击和振动；操纵省力灵活，易实现自动化控制；易实现标准化、通用化、系列化。因此液压挖掘机逐步取代机械式挖掘机是必然的趋势。 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的机械。它是目前挖掘机械中重要的机种。单斗液压挖掘机的作业过程是以铲斗(一般装有斗齿)的切削刃切削土壤并将土装入斗内，斗满后提升。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。因此单斗液压挖掘机是一种周期作业的自行式上方机械。 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。液压挖掘机作为一个有机整体，其性能的优劣不仅与工作装置机械零部件性能有关，还与液压系统、控制系统性能有关。 (1) 动力系统 挖掘机工作的主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。因此液压挖掘机原动力一般由柴油机提供，柴油机具有工作可靠、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，负荷多变的要求。挖掘机的额定负荷与汽车。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，分钟内的最大功率;挖掘机是指在额定转速下一小时以上的额定功率。挖掘机采用车用柴油机时，最大功率指数降低。 (2) 机械系统

液压挖掘机液压系统介绍

液压挖掘机液压系统介绍 newmaker 按照挖掘机工作装置和各个机构的传动 要求，把各种液压元件用管路有机地连 接起来的组合体，称为挖掘机的液压系统。其功能是，以油液为工作介质，利用液压泵将发动机的机械能转变为液压能并进行传送，然后通过液压缸和液压马达等将液压能转返为机械能，实现挖掘机的各种动作。 基本要求 液压挖掘机的动作复杂，凡要机构经常启动、制动、换向、负载变化大，冲击和振动频繁，而且野外作业，温度和地理位置变化大，因此根据挖掘机的工作特点和环境特点，液压系统应满足如下要求： 1）要保证挖掘机动臂、斗杆和铲斗可以各自单独动作，也可以互相配合实现复合动作。2）工作装置的动作和转台的回转既能单独进行，又能作复合动作，以提高挖掘机的生产率。3）履带式挖掘机的左、右履带分别驱动，使挖掘机行走方便、转向灵活，并且可就地转向，以提高挖掘机的灵活性。 4）保证挖掘机的一切动作可逆，且无级变速。 5）保证挖掘机工作安全可靠，且各执行元件（液压缸、液压马达等）有良好的过载保护；回转机构和行走装置有可靠的制动和限速；防止动臂因自重而快带下降和整机超速溜坡。 为此，液压系统应做到： 1）有高的传动效率，以充分发挥发动机的动力性和燃料使用经济性。 2）液压系统和液压元件在负载变化大、急剧的振动冲击作用下，具有足够的可靠性。 3）调协轻便耐振的冷却器，减少系统总发热量，使主机持续工作时液压油温不超过80度，或温升不超过45度。 4）由于挖掘机作业现场尘土多，液压油容易被污染，因此液压系统的密封性能要好，液压元件对油液污染的敏感性低，整个液压系统要设置滤油器和防尘装置。 5）采用液压或电液伺服操纵装置，以便挖掘机设置自动控制系统，进而提高挖掘机技术性能和减轻驾驶员的劳动强度。

一种挖掘机动臂结构

说明书摘要 本实用新型公开了一种挖掘机动臂结构，包括小动臂（1），转轴（2）， 铲斗气缸（3），大动臂（4），小动臂气缸（5），铲斗（6），连杆（7）， 大动臂气缸（8），驾驶室（9）等。小动臂（1）和大动臂（4）及连杆（7），5 通过转轴（2）连成可绕转轴（2）旋转的连杆体系，在小动臂气缸（5） 和大动臂气缸（8）、铲斗气缸（3）的作用下，实现铲斗（6）的挖掘动 作。

摘要附图 图1

权利要求书 一种挖掘机动臂结构，其特征在于： 1、本实用新型公开了一种挖掘机动臂结构，包括小动臂（1），转轴 （2），铲斗气缸（3），大动臂（4），小动臂气缸（5），铲斗（6），5 连杆（7），大动臂气缸（8），驾驶室（9）等。小动臂（1）和大动臂（4）及连杆（7），通过转轴（2）连成可绕转轴（2）旋转的连杆体系，在小动臂气缸（5）和大动臂气缸（8）、铲斗气缸（3）的作用下，实现铲斗（6）的挖掘动作。 2、根据权利要求1所述，大动臂气缸（8）和大动臂（4）通过转轴10 （2）安装在驾驶室（9）所在的基座上。小动臂气缸（5）安装在大动臂（4）的正上方，伸出轴与大动臂（4）的纵向平行。小动臂（1）根据杠杆的原理，在一端安装小动臂气缸（5），另一端与铲斗（6）安装。中间与大动臂（4）通过转轴（2）连接。 3、根据权利要求1所述，铲斗气缸（3）安装在小动臂（1）的正上15 方，伸出轴与小动臂（1）的纵向平行。连杆（7）的一端安装在小动臂（1）上，另一端安装在铲斗（6）上，铲斗（6）与小动臂（1）的一端通过转轴（2）连接。由此，连杆（7）和铲斗（6）构成三连杆机构。

说明书 一种挖掘机动臂结构 技术领域 5 本实用新型涉及一种挖掘机动臂结构。 背景技术 目前在铁路、公路、矿山、水电建设、工程爆破等作业中都广泛使用挖掘机，但是由于普通挖掘机作业效率较低，无法满足一些大型施工项目10 的需求。当挖掘机进行挖掘作业时，焊接形成的箱体需要频繁的承受挖掘产生的巨大冲击力，箱体内部因冲击力会产生内部应力，并会导致应变产生，而整个动臂是一个焊接而成的非常牢固的箱体，所以因外部冲击力而产生的应力将无处释放，导致应力集中在箱体的薄弱处，如顶板、底板以及侧板的焊接处，使这些部位成为受力最严重的部位，随着挖掘机作业的15 不断进行，这些部位不断的被挤压和扭曲，最终会造成应变开裂。因此，加强动臂的承受力，成为本领域亟待解决的技术问题。 实用新型内容 本实用新型为解决现有技术的不足，提供了一种挖掘机动臂结构。 本实用新型采用的技术方案是：一种挖掘机动臂结构，包括小动臂 20 （1），转轴（2），铲斗气缸（3），大动臂（4），小动臂气缸（5），铲斗（6），连杆（7），大动臂气缸（8），驾驶室（9）等。小动臂（1）和大动臂（4）及连杆（7），通过转轴（2）连成可绕转轴（2）旋转的连杆体系，在小动臂气缸（5）和大动臂气缸（8）、铲斗气缸（3）的作用下，实现铲斗（6）的挖掘动作。 25 大动臂气缸（8）和大动臂（4）通过转轴（2）安装在驾驶室（9）所在的基座上。小动臂气缸（5）安装在大动臂（4）的正上方，伸出轴与大

液压式履带挖掘机液压系统故障分析实用版

YF-ED-J3481 可按资料类型定义编号 液压式履带挖掘机液压系统故障分析实用版 In Order To Ensure The Effective And Safe Operation Of The Department Work Or Production, Relevant Personnel Shall Follow The Procedures In Handling Business Or Operating Equipment. （示范文稿） 二零XX年XX月XX日

液压式履带挖掘机液压系统故障 分析实用版 提示：该解决方案文档适合使用于从目的、要求、方式、方法、进度等都部署具体、周密，并有很强可操作性的计划，在进行中紧扣进度，实现最大程度完成与接近最初目标。下载后可以对文件进行定制修改，请根据实际需要调整使用。 结合多年的实践经验，笔者对液压式履带 挖掘机液压系统常见故障进行了分析，主要包 括有液压油温度过高、液压油管爆裂和油管接 头漏油、行走跑偏、整机无动作、整机动作无 力等故障，并给出了排除方法，可供相关专业 技术人员参考。 当前国内大部分的挖掘机都是液压式履 带类型，采用的是液压先导式控制系统。虽然 液压挖掘机生产厂家不同，但是其液压系统却 基本差不多，都是由先导液压系统和主液压系

统两大部分构成。如果回转和行走采用液压马达驱动，工作装置通过油缸执行其动作，这类挖掘机就是全液压挖掘机。全液压挖掘机的液压系统是一个有机的整体，无论哪个元件出了故障，都会影响其正常工作。现以山河智能液压式履带挖掘机为例，分析液压系统常见故障原因及排除方法。 液压油温度过高 当液压油温度过高时，就必须考虑是否出现以下状况。 1.1.发动机皮带松动 这种情况下，挖掘机显示器会显示充电故障及高温。在熄火状态下用手去按动皮带，感受发动机皮带的松紧程度。由于皮带长期处于高速运动中，会逐渐老化，发动机启动

挖掘机液压系统的设计说明

目录 1 前言 (1) 1.1 挖掘机间介 (1) 1.2 国外研究现状及发展动态 (2) 1.3 本设计的研究容 (5) 2 液压挖掘机结构与工作原理 (7) 2.1 液压挖掘机整机性能 (7) 2.2 液压挖掘机结构 (8) 2.3 液压挖掘机传动原理 (10) 3 液压挖掘机工况分析及液压系统设计方案的确定 (12) 3.1 液压挖掘机的工况 (12) 3.2 挖掘机液压系统的设计要求 (17) 3.3 挖掘机液压系统的分析 (19) 3.4 液压系统方案拟订 (20) 4 液压系统的设计 (21) 4.1 液压系统方案及参数确定 (21) 4.2 执行元件液压缸及系统压力的初选 (22) 4.3 计算工作装置铲斗液压缸的主要尺寸 (23) 4.4 液压系统原理图的制定 (26) 5 液压元件的选择与专用件的设计 (31) 5.1 液压泵的选择和泵的参数的计算 (31) 5.2 柴油发动机的选择 (33) 5.3 液压阀的选择 (33) 5.4 其他液压元件的选择 (36) 5.5 油箱容量的确定 (38) 6 压系统性能验算 (40) 6.1 液压系统压力损失 (40) 6.2 液压系统的发热温升计算 (41) 总结 (46) 参考文献 (47) 致 (49)

容提要 挖掘机作为我国工程机械的主力机种，被广泛应用于各种各样的施工作业中。挖掘机产品的核心技术就是液压系统设计，由于挖掘机的工作条件恶劣，要现的动作复杂，于是它对液压系统的设计提出了很高的要求，其液压系统也是工程机械液压系统中最为复杂的。因此，对挖掘机液压系统的分析设计对推动我国挖掘机发展具有十分重要的意义。 在搜集了国外挖掘机液压系统相关资料的基础上，了解了挖掘机液压系统的发展历史，并对挖掘机液压系统的技术发展动态进行了分析总结。论文对挖掘机的各种工况进行了分析，系统总结了挖掘机液压系统的设计要求。根据挖掘机液压系统的设计要求，论文中采用通用多路阀，配以专用控制阀和简单的电子控制系统，设计了一套适合我国生产制造的LS恒功率控制单斗挖掘机液压系统。 本次毕业设计课题是WY200型液压挖掘机。课题以企业为依托。小型挖掘机由多个系统组成，包括液压系统，传动系统，操纵系统，工作装置，底架，转台，油箱，发动机安装等。本人的设计主要致力于分析和设计小型液压挖掘机工作装置的液压系统。本课题选择了国的质量和技术性能都接近设计要求的16~20t挖掘机作为基型，并在此基础上研究了国外的先进机型，设计出我们挖掘机的液压系统方按图，总体装配图以及相应的部件图和零件图。图纸基本采用Auto CAD二维软件绘图。本液压挖掘机的优点是采用伺服先导操纵系统，造型美观，具备挖掘，抓物，钻孔，推土，清沟和破碎等功能。平台可360°旋转，性能可靠，操作舒适，可广泛应用于建筑，市政，供水，供气，供电农林建设等工程。 Summary

液压挖掘机动臂结构的优化设计

产? 结品!构 Ｐｒｏｄｕｃｔｓａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ 第３９卷２００８年７月 工程机械 图３ 活动隔板示意图 （３）将骨料输送设备的输送倾角改为９０°，可对骨料进行垂直输送，节约占地面积、设备投资和土建费用； （４）波状挡边带结构简单，各主要部件可以与普通带式输送机通用，便于使用和维修。 （５）运行可靠，没有刮板运输机经常出现的卡链、飘链、断链等现象和斗式提升机经常出现的打滑、掉斗等现象；同时也避免了普通波状挡边带的粘砂、落砂和除料困难等问题，它的可靠度几乎与通用 带式输送机相等。 参考文献 ［１］宋伟刚，王丹，陈霖．波状挡边带式输送机的发展 ［Ｊ］．煤矿机械，２００４（２）：１－４． ［２］宋伟刚，陈霖．波状挡边带式输送机的结构特点及 其改进设计［Ｊ］．港口装卸，２００３（３）：２５－２７． ［３］姜浩先．波状挡边带式输送机的设计选用［Ｊ］．硫磷 设计与粉体工程，２００１（１）：３９－４３． ［４］ 夏炎．波状挡边输送带横隔板的结构及设计选用 ［Ｊ］．电子学报，１９９８（４）：１５－１７． ［５］方圆集团，山东建筑大学．建设机械设计制造与应 用［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００１． ［６］田奇．混凝土搅拌楼及沥青混凝土搅拌站［Ｍ］．北京：中国建材工业出版社，２００５． ［７］ 陈宜通．混凝土机械［Ｍ］．北京：中国建材工业出版社，２００２． 通信地址：山东济南山东建筑大学机电工程学院（２５０１０１） （收稿日期：２００８－０４－０１） 据相关资料报道，材料强度、断裂或开裂、零件失效等故障现象是机械可靠性不高的主要原因，也是制约我国工程机械出口的最大障碍［１］。现有的优化设计方法，如机械产品的广义优化设计，是面向全系统、全过程和全性能的优化设计。该方法着重考虑自零部件到整机，直至系列化和组合化产品在整个寿命周期中的技术性能、经济性能和社会性能，存在 着优化模型具有相当的复杂性和规模，不能有效地解决材料强度、断裂或开裂、零件失效等问题［２］。相关文献［３－４］分别建立了某液压挖掘机的反铲和正铲工作装置的优化数学模型，对挖掘力进行了优化。然而因各种原因，对液压挖掘机进行结构性能优化方面尚无人做过直接的研究工作［５－８］。因此，本文提出了以应力最小、全局刚度最大为优化目标的优化设计数 ＊基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０２０５０２６）；重庆市自然科学基金资助项目（ＣＳＴＣ，２００５ＢＢ３２２２） 液压挖掘机动臂结构的优化设计＊ 三 一 重 机 有 限 公 司 重庆大学机械传动国家重点实验室 陈健周 鑫 刘 欣 籍庆辉 杨 为 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" !!!!!!!!" !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" !!!!!!!!" 摘 要：针对现有的优化设计方法不能有效地解决工程机械零部件使用寿命低、且存在优化模型复杂 和规模较大等问题，以液压挖掘机工作装置的动臂为研究对象，提出以有限元单元厚度为设计变量，以相同工况下应力最小、 全局刚度最大为优化目标的优化设计数学模型。在求解优化设计模型时，综合考虑刚度灵敏度和应力灵敏度对优化效率的影响，采取对全局灵敏度进行归一化处理的措施，大幅度降低了优化模型的求解规模，并对优化数学模型进行了求解。分析结果表明，利用该优化模型使动臂在相同工况下最 大应力降低了１２．９％，局部刚度提高了２９．８％，有助于延长动臂的使用寿命。工程实践证明，该优化方法减少了设计人员在结构设计中的盲目性，能高效地得到优化结果。 关键词：液压挖掘机 动臂 结构优化设计 数学模型 １９— —