第九章挖掘机技术讲解_液压传动系统的设计计算
挖掘机液压缸设计计算结构设计
挖掘机液压缸设计计算结构设计1 绪论1.1 小型挖掘机的概述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。
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：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。
挖掘机的液压系统设计与仿真计算说明书
摘要液压系统是目前挖掘机必不可少的组成部分，液压系统通过改变压强增大作用力来工作。
完整的液压系统包括：动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油。
挖掘机的工作环境复杂多变，所以对于液压系统提出了很高的设计要求。
在搜集国内外液压系统相关资料的基础上，了解其发展过程，分析总结了液压挖掘机的技术发展动态,了解液压挖掘机液压系统的结构。
液压挖掘机由多个系统组成，包括液压系统、传动系统、操纵系统、发动机、油箱、转台等等。
本设计从分析液压挖掘机的基本原理出发，分析了液压挖掘机的结构，工作原理，油路控制，从而确定了液压挖掘液压系统的设计方案，并对所设计的液压系统进行了模型建立，到模型仿真，以确保所设计的液压系统的安全可靠，结构优良，价格经济。
本设计还细致分析了液压挖掘机的液压元件的选型，与设计计算，采用的CAD设计出了液压挖掘机的原理图，运用了simulationx进行的模型建立与仿真，确保了所建立的模型的正确性。
运用simulationx建立系统模型的与仿真这是本设计的一大特点。
关键词：液压系统液压挖掘机液压元件SummaryThe hydraulic system is an integral part of excavator， hydraulic system is to work by changing the pressure to increase the force. The intact hydraulic system is including: power components, the implementation of components, control components, auxiliary components and hydraulic oil. The excavator working environment is complex and changeable, so it is very high requirement of design to hydraulic system.In the collection of domestic and foreign hydraulic system on the basis of relevant information, understanding of its development process, analyzed and summarized the technology development of hydraulic excavator. Understand hydraulic excavator hydraulic system structure. Hydraulic excavator is composed of a plurality of system components, including the hydraulic system, drive system, control system, engine, fuel tank, table and so on. My design focused on the design of hydraulic system of excavator. Keywords: hydraulic system excavatory目录第一章绪论 (1)1.1 挖掘机的简介 (1)1.2 国内外的发展趋势 (2)1.2.1 国内发展趋势 (2)1.2.2 国外发展趋势 (2)1.3 本设计的主要内容 (3)1.3.1 了解液压挖掘机液压系统的结构 (3)1.3.2 挖掘机液压系统设计要求 (3)第二章液压挖掘机结构与工作原理 (5)2.1 液压挖掘机的系统组成 (5)2.1.1 动力系统 (5)2.1.2 液压系统 (5)2.1.3 机械系统 (5)2.1.4 控制系统 (6)2.2 液压挖掘机传动原理 (6)第三章挖掘机工况分析以及液压系统设计方案的的确定 (7)3.1 液压系统的工况分析 (7)3.1.1 挖掘工况分析 (8)3.2 挖掘机液压系统的设计要求 (8)3.2.1 满斗举升回斗工况分析 (10)3.2.2 卸载工况分析 (10)3.2.3 空斗返回工况分析 (11)3.3 挖掘机液压系统的设计要求 (11)3.3.1 动力性要求 (11)3.3.2 操纵性要求 (11)3.3.3 节能性要求 (12)3.3.4 安全性要求 (12)3.3.5 其它性能要求 (12)3.4 液压系统方案拟订 (13)第四章液压系统的设计 (14)4.1 确定油缸所受的作用力 (14)4.1.1 铲斗油缸作用力的分析 (14)4.1.2 斗杆油缸作用的确定 (16)4.1.3 动臂油缸作用力分析 (18)4.2 各油缸尺寸的确定 (19)4.2.1 铲斗油缸工作压力的确定 (19)4.2.2 缸径D和油塞杠直径d的确定 (19)4.2.3 缸壁厚和外径的计算 (20)4.3 斗杆油缸尺寸的计算 (21)4.3.1 由铲斗油缸计算步骤知斗杆缸受力平衡 (21)4.3.2 缸壁厚和外径的计算 (21)4.4 动臂缸的尺寸计算 (21)4.4.1 由铲斗油缸计算步骤知动臂油缸受力平衡 (21)4.4.2 缸壁厚和外径的计算 (21)4.6 各液压缸和马达流量的确定 (23)4.6.1 每个缸的流量计算 (23)4.6.2 回转马达的流量的计算及选型 (23)4.6.3 行走马达的选用 (24)4.6.4 主回路液压泵的选择 (25)4.7 管路油管的选择 (25)4.7.1 油管内径的确定 (25)4.7.2 管接头的选择 (26)4.7.3 螺塞的选用 (26)4.8 液压油箱的确定 (26)4.8.1 液压系统的发热和升温的验算 (27)4.9 液压装置的结构设计 (27)4.9.1 阀集成款 (28)第五章挖掘机液压系统模型的建立与仿真 (29)5.1 关于仿真软件Simulationx (29)5.1.1 Simulationx的简介 (29)5.1.2 S在液压系统中的应用 (30)5.2在Simulationx中选取液压元器件 (30)5.2.1 液压元器件的选取 (30)5.2.2其他各种元件的选取 (34)5.3 挖掘机液压系统仿真模型的建立 (36)5.3.1草图的绘制 (37)5.3.2元器件参数的设置 (37)5.3.3仿真模式 (42)5.4 仿真的结果 (42)5.4.1液压泵的仿真曲线 (42)5.4.2内燃机的仿真曲线 (43)5.4.3控制铲斗缸的三位四通换向阀的仿真曲线 (43)5.4.4液压缸的仿真曲线 (44)5.4.5控制液压马达的三位四通阀的仿真曲线 (44)5.4.5回转马达的仿真曲线 (45)5.5挖掘臂的局部仿真 (45)5.5.1元件的参数设置 (46)结论 (48)参考文献 (49)致谢 (50)第一章绪论作为具有多功能这一特性的机械，液压挖掘机被广泛使用于交通运输，矿山采掘和电力工程等施工中，挖掘机减轻了作业难度，提高作业效率，加快建设速度以及提高劳动生产率方面表现出十分显著的作用。
液压系统设计计算与应用实例
自动化焊接设备中液压驱动方案设计
焊接机器人
采用液压驱动可实现高精 度、高速度的焊接作业， 提高生产效率和焊接质量。
焊接变位机
通过液压缸和马达的驱动， 实现工件的快速翻转和精 确定位，方便焊接操作。
焊接夹具
利用液压缸的夹紧力，保 证工件在焊接过程中的稳 定性和精度。
总装线上举升、翻转机构实现方式
举升机构
环保型液压油
使用生物可降解液压油，减少 对环境的影响和污染。
能量回收技术
利用液压蓄能器等元件回收系 统中的能量，提高能量利用率 。
智能化节能控制系统
通过传感器和控制系统实时监 测和调整液压系统的运行状态
，实现智能化节能控制。
06 故障诊断与维护保养策略
常见故障类型及诊断方法
液压泵故障
检查泵的运转声音、温度和输出压力，判断 是否需要更换或维修。
定期清洗液压油箱和滤网，保持油液的清 洁度。
检查液压泵和马达
校验压力和流量
定期检查液压泵和马达的运转情况，及时 发现并处理异常。
定期校验系统的压力和流量，确保系统工作 正常。
应急处理措施和备件库存管理建议
应急处理措施
制定针对不同故障的应急处理预案， 包括临时替代方案、现场快速维修方 法等。
备件库存管理建议
液压油缸故障
检查油缸的密封件是否损坏，活塞杆是否弯 曲或磨损。
液压阀故障
观察阀的工作状态和油液流动情况，检查阀 芯是否卡滞或磨损。
液压管路故障
检查管路的连接是否松动或泄漏，判断是否 需要更换或紧固。
预防性维护保养计划制定
定期更换液压油
清洗液压油箱和滤网
根据设备使用情况和厂家建议，制定合理 的液压油更换周期。
挖掘机液压系统_百度文库解读
课程:流体传动与控制课题:挖掘机液压系统班级:指导教师:组员:1概述挖掘机的液压系统是挖掘机上重要的组成部分, 它是挖掘机工作循环的的动力系统。
挖掘机的工作条件恶劣, 且动臂和底盘动作非常频繁, 因此要求液压系统工作稳定, 平均无故障时间长。
因此, 液压系统的性能优劣决定着挖掘机工作性能的高低。
液压技术的发展直接关系挖掘机的发展, 挖掘机与液压技术密不可分, 二者相互促进。
液压技术是现代挖掘机的技术基础, 挖掘机的发展又促进了液压技术的提高。
挖掘机的液压系统复杂, 可以说目前液压传动的许多先进技术都体现在挖掘机上。
挖掘机的液压系统都是由一些基本回路和辅助回路组成, 它们包括限压回路、卸荷回路、缓冲回路、节流调速和节流限速回路、行走限速回路、支腿顺序回路、支腿锁止回路和先导阀操纵回路等, 由它们构成具有各种功能的液压系统。
随着科技的进步, 挖掘机的液压系统将更加复杂, 功能更加多样且便于操作控制, 工作效率高, 耗能少, 先进的液压系统会使挖掘机在工程领域发挥更大的作用。
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。
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 挖掘机液压系统概述2.1 挖掘机液压系统的基本组成及其基本要求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就组成一个挖掘机液压系统。
挖掘机液压系统设计
摘要液压挖掘机是工程机械的一个重要品种，是一种广泛用于建筑、铁路、公路、水利、采矿等建设工程的土方机械。
液压挖掘机利用液压元件（液压泵、液压马达、液压缸等）带动各种构件动作，具有许多优点，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较为复杂的。
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。
在搜集了国内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。
本次毕业设计课题是液压挖掘机。
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中型液压挖掘机液压系统的液压元件。
以液压元件和液压回路为主。
关键词：挖掘机液压系统液压泵AbstractConstruction machinery hydraulic excavator is an important species, is a widely used in construction, railway, highway, water conservancy, mining and other construction projects of Earthmoving Machinery. The use of hydraulic excavator hydraulic components (hydraulic pumps, hydraulic motors, hydraulic cylinders, etc.) bring a variety of component movement, has many advantages, so it is the design of the hydraulic system of the high demands, and its hydraulic system engineering machinery hydraulic system is the most complex. Therefore, the analysis of excavator hydraulic system design in promoting the development of China's excavator of great significance.At home and abroad in gathering relevant information excavator hydraulic system on the basis of the understanding of the excavators of the historical development of the hydraulic system, hydraulic excavators and technical developments have been analyzed and summarized. The graduation project is the subject of hydraulic excavators YW160. Mini-excavator from multiple systems, including hydraulic system, transmission system, control system, the working devices, chassis, turntable, fuel tanks, engine installation. I focused on the design of the analysis and design of medium-sized hydraulic excavator hydraulic system hydraulic components. Hydraulic components and the main hydraulic circuit.Keywords: hydraulic pump hydraulic system of excavator目录第1章概论 (5)1.1挖掘机的简介 (5)1.2液压挖掘机的发展概况 (6)1.2.1 国外液压挖掘机目前水平及发展趋势 (7)1.2.2 国内液压挖掘机的发展概况 (10)1.3设计的内容和设计内容的意义 (10)1.4 设计内容的安排 (12)第2章挖掘机液压系统的计算 (12)2.1液压挖掘机的基本系统 (12)2.1.1 挖掘机液压系统的简介 (12)2.1.2YW-160型单斗液压挖掘机液压系统 (13)2.2液压挖掘机工作装置油缸作用力的确定 (16)2.2.1 动臂油缸作用力分析 (16)2.2.2 铲斗油缸工作受力分析 (17)2.2.3 斗杆油缸作用力分析 (18)2.3液压元件的计算 (20)2.3.1 液压缸内径 (20)2.3.2 缸筒壁厚 (20)2.3.3 缸筒壁厚验算 (20)2.3.4 活塞杆计算 (21)2.3.5 活塞杆强度计算 (21)2.3.6 确定液压系统的工作压力 (21)2.3.7 确定液压缸的主要参数和工作压力 (21)2.3.8 确定液压马达的排量和工作压力 (22)2.3.9 计算液压缸与液压马达的流量 (22)第3章液压元件的选择 (23)3.1液压缸的选择 (23)3.2 液压泵的选择 (23)3.3液压马达的选择 (23)3.4发动机的选择 (23)第4章液压系统回路的设计 (24)4.1液压缸控制回路 (24)4.2液压马达控制回路 (25)4.3计算系统所需的最大流量 (26)4.4压力损失的计算 (26)4.5拟定液压源控制回路 (27)第5章液压系统性能验算 (28)5.1液压系统功率损失 (28)5.2液压油油温过高的原因及预防措施 (29)第6章结论和展望 (31)6.1结论 (31)6.2展望 (32)致谢 (33)参考文献 (34)第1章概论液压挖掘机是工程机械的一个重要品种，是一种广泛用于建筑、铁路、公路、水利、采矿等建设工程的突发机械。
液压传动系统设计与计算-说明书
如果忽略切削力引起的颠覆力矩对导轨摩擦力的影响，并设液压缸的机械效率=0.9，根据上述负载力计算结果，可得出液压缸在各个工况下所受到的负载力和液压缸所需推力情况，如表1所示。
表1 液压缸总运动阶段负载表〔单位：N〕3 负载图和速度图的绘制根据负载计算结果和的个阶段的速度，可绘制出工作循环图如图1〔a〕所示，所设计组合机床动力滑台液压系统的速度循环图可根据的设计参数进行绘制，快进和快退速度3.5快进行程L1=100mm、工进行程L2=200mm、快退行程L3=300mm，工进速度80-300mm/min 快进、工进和快退的时间可由下式分析求出。
快进工进快退根据上述数据绘制组合机床动力滑台液压系统绘制负载图〔F-t〕b图,速度循环图c图.ab c在此处键入公式。
4 确定液压系统主要参数4.1确定液压缸工作压力由表2和表3可知，组合机床液压系统在最大负载约为16000时宜取3MPa。
表2按负载选择工作压力表3 各种机械常用的系统工作压力4.2计算液压缸主要结构参数根据参数，液压缸无杆腔的有效作用面积可计算为A1=Fmas/P1-0.5P2=16000/3X10^6那么活塞直径为mm根据经验公式，因此活塞杆直径为d=58.3mm，根据GB/T2348—1993对液压缸缸筒内径尺寸和液压缸活塞杆外径尺寸的规定，圆整后取液压缸缸筒直径为D=80mm，活塞杆直径为d=56mm。
此时液压缸两腔的实际有效面积分别为：根据计算出的液压缸的尺寸，进一步计算液压缸在各个工作阶段中的压力、流量和功率值，如表4所示。
表4 各工况下的主要参数值5 液压系统方案设计根据组合机床液压系统的设计任务和工况分析，所设计机床对调速范围、低速稳定性有一定要求，因此速度控制是该机床要解决的主要问题。
速度的换接、稳定性和调节是该机床液压系统设计的核心。
此外，与所有液压系统的设计要求一样，该组合机床液压系统应尽可能结构简单，本钱低，节约能源，工作可靠5.1确定调速方式及供油形式由表4可知，该组合机床工作时，要求低速运动平稳行性好，速度负载特性好。
液压系统的设计计算步骤和内容
• 最大负载值是初步确定执行元件工作压力和结构尺寸的依据。 • 液压马达的负载力矩分析与液压缸的负载分析相同，只需将上述负载
设计计算
步骤和内容
4～5
＞5～7
18
系统工作压力的确定
表9-3 按主机类型选择系统工作压力
设备 类型
磨床
机床
组合机床 牛头刨床
插床 齿轮加工
机床
车床 铣床 镗床
珩磨 拉床 机 龙门 床 刨床
农业机械 汽车工业 小型工程 机械及辅 助机械
工程机械 重型机械 锻压设备 液压支架
船用 系统
压力 /MPa
摆动缸
单叶片缸转角小于300°，双叶片缸转角小于150°
往复摆动运动
齿轮、叶片马达 轴向柱塞马达 径向柱塞马达
结构简单、体积小、惯性小 运动平稳、转大、转速范围宽 结构复杂、转大、转速低
设计计算
步骤和内容
高速小转矩回转运动 大转矩回转运动 低速大转矩回转运动
7
负载分析
• 负载分析就是通过计算确定各液压执行元件的负载大小和方向，并分 析各执行元件运动过程中的振动、冲击及过载能力等情况。
设计计算
步骤和内容
2
1.1 液压系统的设计依据和工况分析
液压系统的设计依据
• 设计要求是进行工程设计的主要依据。设计前必须把主机对液压系统 的设计要求和与设计相关的情况了解清楚，一般要明确下列主要问题：
第九章挖掘机技术讲解_液压传动系统的设计计算
＜0.8～l
1.6～2
2.5～3
3 ～4
4～5
＞5～7
2019/3/9
19
系统工作压力的确定
表9-3 按主机类型选择系统工作压力
机 床 设备 类型 组合机床 牛头刨床 插床 齿轮加工 机床 车床 铣床 镗床 珩 磨 机 床 拉床 龙门 刨床
磨床
农业机械 汽车工业 小型工程 机械及辅 助机械 10—16
2019/3/9 15
工作负载图
• 对于复杂的液压系统，如有若干个执行元件同时或分别完成不 同的工作循环，则有必要按上述各阶段计算总负载力，并根据 上述各阶段的总负载力和它所经历的工作时间t(或位移s)，按相 同的坐标绘制液压缸的负载时间(F―t)或负载位移(F―s)图。如 图9.l所示为某机床主液压缸的速度图和负载图。 • 最大负载值是初步确定执行元件工作压力和结构尺寸的依据。 • 液压马达的负载力矩分析与液压缸的负载分析相同，只需将上 述负载力的计算变换为负载力矩即可。
2019/3/9
5
液压系统的工况分析
工况分析的目的是明确在工作循环中执行元件的负载和运动 的变化规律，它包括运动分析和负载分析。 • 运动分析 • 负载分析 • 工作负载图
2019/3/9
6
运动分析
定义：
运动分析就是研究工作机构根据工艺要求应以什么样的运动规 律完成工作循环、运动速度的大小、加速度是恒定的还是变化 的、行程大小及循环时间长短等。为此必须确定执行元件的类 型，并绘制位移―时间循环图或速度―时间循环图。
2019/3/9
16
工作负载图
图9.1 某液压缸的速度图和负载图
2019/3/9
17
9.2 液压系统主要参数的确定
液压传动系统的设计与计算
背压阻力
液压缸的外负载力F及液压马达的外负载与转矩T计算公式、
2.本例中计算各阶段的外负载并绘制负载图
①、工件的压制力即为工件的负载力:F1=20000N ②摩擦负载：静摩擦系数取0.2，动摩擦系数取0.1则 静摩擦阻力：Ffj=0.2×20000=4000N 动摩擦阻力：Ffd=0.1×20000=2000N ③惯性负载：Fm＝m(∆v/∆t) ∆t为加速或减速的时间，一般∆t=0.01～0.5s。在这里取∆t=0.2s Fm＝(20000×3)/(9.8×0.2×60)=510N 自重G=20000N 液压缸在各工作阶段的外负载
液压系统设计的一般流程
1.明确对液压传动系统的工作要求（设计要 求） 2.拟定液压传动系统图 3.计算液压系统的主要参数和选择液压元件 4.进行必要的液压系统验算. 5.液压装置的结构设计。 6.绘制正式液压系统工作图，编制技术文件.
一.明确系统的设计要求
明确对液压传动系统的工作要求，是设计液压传动系统的依 据，由使用部门以技术任务书的形式提出. 1.主机概况：主机的用途、总体布局、主要结构、技术参数与性能要求；
液压元件的选择
1.确定液压泵规格（压力与流量）和驱动电机功率 由前而工况分析，考虑最大压制力和液压主机类型，已初定上液压 泵的工作压力取为25MPa。再考虑到进出油路上阀和回油路的压力损 失为1MPa，则液压泵的最高工作压力为 ： Pp＝(25 + I)=26MPa 另外考虑到一定压力贮备，并确保泵的寿命，正常工作压力只能为泵 的额定压力的80%左右，因此选泵的额定压力只应满 足: P泵＝Pp/0.8≈31.5MPa 液压泵的最大流量 选工况中所需流量最大者+考虑泄漏系数K漏 Q泵＝K漏∑Qmax＝（1.1～1.3）×400＝440L/min
第9章液压系统设计与计算-
• 快进时：
差动系统
p F A1 A2
qv快 (A1A2)
非差动系统
p1
F A1
A2 A1
p2
q v快A1
P pq
•工进时：
p1
A2 A1
F pb A1
q v工A1
P p工q工
• 快退
p1
A2 A1
pb
F A1
qv快退A2
P pq
图9-2 组合机床执行元件工况图
Ff f FN
（9-2）
式中 FN——运动部件及外负载对支撑面的正压力； f——摩擦系数，分 静摩擦系数（ fS≤0.2~0.3）和动摩擦系数（fd ≤0.05~0.1）。
（3）惯性负载 Fa 惯性负载是运动部件的速度变化时，由其惯性而产生的负
载，可用牛顿第二定律计算：
Fa
ma Gv g t
液压缸推力F（N）
F =( Ffs + FL ± Fg) /ηm F =( Ffd + FL +Fa± Fg) /ηm F =( Ffd + FL± Fg) /ηm F =( Ffd + FL — Fa± Fg) /ηm F =( Ffd + FL ± Fg) /ηm F =( Ffd + FL — Fa± Fg) /ηm F =( Ffs + Fa ± Fg) /ηm
来验பைடு நூலகம்，即
A q min v min
（9-5）
qmin—流量阀最小稳定流量。
液压马达：排量的计算式为
2T
V
p Mm
（9-6）
式中 T—液压马达的总负载转矩，N.m； ηMm—液压马达的机械效率； p—液压马达的工作压力，pa； V—所求液压马达的排量，m3/r。
液压传动系统的设计计算
3 )主机对液压系统的工作性能(如调速范围、运动平稳 性、转换精度、传动效率、控制方式及自动化程度等)的要 求； 4 )原动机的类型 (内燃机还是电动机)及其功率、转速 和转矩特性； 5 )工作环境条件，如室内或室外、温度、湿度、尘埃、 冲击振动、易燃易爆及腐蚀情况等； 6 )限制条件，如压力脉动、冲击、振动噪声的允许值 等；
于变量泵或变量马达的最小稳定流量,L/min ；
nmin—— 液压马达最小稳定转速，r/min； vmin—— 液压缸最小稳定速度，m/s。
15
3. 计算液压执行元件所需的流量
(1) 液压缸的流量
q=6Av
(9-3)
式中 q —— 液压缸缸有效作用面积,cm2；
图9-4 液压缸的速度、负载循环图
11
3. 确定液压系统主要参数，绘制液压系统工况图 液压 系统的主要参数包括压力、流量和功率。通常，
首先选择系统工作压力，然后根据对执行元件的速度(或 转速)要求，确定其流量。压力和流量一经确定，即可确 定其功率，并做出液压系统的工况图。
1. 确定系统工作压力 液压系统工作压力由设备类型、载荷大小、结
图9-6 某液压系统的工况图示 例
18
9.2.4 液压系统原理图的拟订 拟定液压系统原理图的一般方法是，根据主机动作和
性能要求先分别选择和拟定基本回路，然后将各个基本回 路组合成一个完整的系统。
1. 液压回路的选择 构成液压系统的回路有主回路( 直接控制液压执行元件的 部分)和辅助回路( 保持液压系统连续稳定地运行的部分)两 大类。 (1) 调速方式的选择 常用的液压调速方式有节流调速、容积调速以及二者 的结合——容积节流调速，三种调速方案的比较见表9-5。
23
(5) 换向方式的选择 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。 1) 对装载机、起重机、挖掘机等工作环境恶劣的液压 系统，主要考虑安全可靠，一般采用手动( 脚踏)换向阀。 2) 若液压设备要求的自动化程度较高，应选用电动换 向，即小流量时选电磁换向阀，大流量时选电液换向阀或 二通插装阀。 3) 采用手动双向变量泵的换向回路，多用于卷扬起重、 车辆马达等闭式回路。
徐工挖掘机液压系统结构原理ppt课件
双向合流 静止保持 再生
寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
再生原理
寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
徐工挖掘机液压系统介绍
Thanks a lot !
主泵
总功率控制 负流量控制 电液功率调节
主泵控制原 寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 理
寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
徐工挖掘机液压系统介绍
双泵双回路系统基本构成
寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
液压系统维护 -- 油液维护
液压油的功能 品牌 粘度 杂质含量
防止异物进入 按时更换滤芯 按时更换液压油
油液运行温度 油温过高的危害
油温过高的原因 散热通风不良 环境温度偏高 零件损坏
液压控制系统组 成
齿轮泵 先导阀块 手柄和踏板阀 主阀液控机构
液压传动系统设计计算
液压系统的设计步骤与设计要求液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系统的设计要同主机的总体设计同时进行。
着手设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。
一、设计步骤液压系统的设计步骤并无严格的顺序，各步骤间往往要相互穿插进行。
一般来说，在明确设计要求之后，大致按如下步骤进行。
1）确定液压执行元件的形式；2）进行工况分析，确定系统的主要参数；3）制定基本方案，拟定液压系统原理图；4）选择液压元件；5）液压系统的性能验算；6）绘制工作图，编制技术文件。
1.1 明确设计要求设计要求是进行每项工程设计的依据。
在制定基本方案并进一步着手液压系统各部分设计之前，必须把设计要求以及与该设计内容有关的其他方面了解清楚。
1）主机的概况：用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布局等；2）液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此联锁关系如何；3）液压驱动机构的运动形式，运动速度；4）各动作机构的载荷大小及其性质；5）对调速范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求；6）自动化程序、操作控制方式的要求；7）对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求；8）对效率、成本等方面的要求。
1.2进行工况分析、确定液压系统的主要参数通过工况分析，可以看出液压执行元件在工作过程中速度和载荷变化情况，为确定系统及各执行元件的参数提供依据。
液压系统的主要参数是压力和流量，它们是设计液压系统，选择液压元件的主要依据。
压力决定于外载荷。
流量取决于液压执行元件的运动速度和结构尺寸。
1.3制定基本方案和绘制液压系统图3.1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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
液压传动系统是机械设备动力传动系统，因此，它的设计是 整个机械设备设计的一部分，必须与主机设计联系在一起同时进 行。一般在分析主机的工作循环、性能要求、动作特点等基础上， 经过认真分析比较，在确定全部或局部采用液压传动方案之后才 会提出液压传动系统的设计任务。
液压系统设计必须从实际出发，注重调查研究，吸收国内外 先进技术，采用现代设计思想，在满足工作性能要求、工作可靠 的前提下，力求使系统结构简单、成本低、效率高、操作维护方 便、使用寿命长。
Fw＝f (t)，需根据具体情况分析决定。
2020/4/5
11
液压缸的负载计算
• ② 惯性负载Fm。惯性负载是运动部件在启动加速或减速制动过 程中产生的惯性力，其值可按牛顿第二定律求出
Fm
ma
m
v t
(9.2)
• 式中 m——运动部件总质量；
• a——加速度；
• Δv——Δt时间内速度的变化量；
• Δt——启动或制动时间。一般机械系统取0.1s～0.5s ；行走机 械系统取0.5s～1.5s；机床运动系统取0.25s～0.5s；机床进给 系统取0.05s～0.2s。工作部件较轻或运动速度较低时取小值。
2020/4/5
5
液压系统的工况分析
工况分析的目的是明确在工作循环中执行元件的负载和运动 的变化规律，它包括运动分析和负载分析。 • 运动分析 • 负载分析 • 工作负载图
2020/4/5
6
运动分析
定义：
运动分析就是研究工作机构根据工艺要求应以什么样的运动规 律完成工作循环、运动速度的大小、加速度是恒定的还是变化 的、行程大小及循环时间长短等。为此必须确定执行元件的类 型，并绘制位移―时间循环图或速度―时间循环图。 液压执行元件的类型可按表9-l进行选择。
2020/4/5
7
运动分析
表9-l：液压执行元件的类型ຫໍສະໝຸດ 名称特点双杆活塞缸
双向输出力、输出速度一样，杆受力状态一样
应用场合 双向工作的往复运动
单杆活塞缸 柱塞缸 摆动缸
双向输出力、输出速度不一样，杆受力状态不同。 差动连接时可实现快速运动
往复不对称直线运动
结构简单
长行程、单向工作
单叶片缸转角小于300°，双叶片缸转角小于150° 往复摆动运动
9.1 液压系统的设计依据和工况分析
液压系统的设计依据
• 设计要求是进行工程设计的主要依据。设计前必须把主机对液 压系统的设计要求和与设计相关的情况了解清楚，一般要明确 下列主要问题：
• (1) 主机用途、总体布局与结构、主要技术参数与性能要求、工 艺流程或工作循环、作业环境与条件等。
• (2) 液压系统应完成哪些动作，各个动作的工作循环及循环时间； 负载大小及性质、运动形式及速度快慢；各动作的顺序要求及 互锁关系，各动作的同步要求及同步精度；液压系统的工作性 能要求，如运动平稳性、调速范围、定位精度、转换精度，自 动化程度、效率与温升、振动与噪声、安全性与可靠性等。
• 作用在执行元件上的负载有约束性负载和动力性负载两类。 • 约束性负载的特征是其方向与执行元件运动方向永远相反，对
执行元件起阻止作用，不会起驱动作用。例如库仑固体摩擦阻 力、粘性摩擦阻力是约束性负载。
2020/4/5
9
负载分析
• 动力性负载的特征是其方向与执行元件的运动方向无关，其数值由外界规律 所决定。执行元件承受动力性负载时可能会出现两种情况：一种情况是动力 性负载方向与执行元件运动方向相反，起着阻止执行元件运动的作用，称为 阻力负载(正负载)；另一种情况是动力性负载方向与执行元件运动方向一致， 称为超越负载(负负载)。超越负载变成驱动执行元件的驱动力，执行元件要 维持匀速运动，其中的流体要产生阻力功，形成足够的阻力来平衡超越负载 产生的驱动力，这就要求系统应具有平衡和制动功能。重力是一种动力性负 载，重力与执行元件运动方向相反时是阻力负载；与执行元件运动方向一致 时是超越负载。对于负载变化规律复杂的系统必须画出负载循环图。不同工 作目的的系统，负载分析的着重点不同。例如，对于工程机械的作业机构， 着重点为重力在各个位置上的情况，负载图以位置为变量；机床工作台的着 重点为负载与各工序的时间关系。
齿轮、叶片马达 轴向柱塞马达 径向柱塞马达
2020/4/5
结构简单、体积小、惯性小 运动平稳、转大、转速范围宽 结构复杂、转大、转速低
高速小转矩回转运动 大转矩回转运动 低速大转矩回转运动
8
负载分析
• 负载分析就是通过计算确定各液压执行元件的负载大小和方向， 并分析各执行元件运动过程中的振动、冲击及过载能力等情况。
2020/4/5
2
目录
• 9.1 液压系统的设计依据和工况分析 • 9.2 液压系统主要参数的确定 • 9.3 液压系统原理图的拟定和方案论证 • 9.4 计算和选择液压元件 • 9.5 液压系统性能验算 • 9.6 绘制正式工作图、编制技术文件 • 9.7 液压系统设计计算举例
2020/4/5
3
2020/4/5
10
负载分析
液压缸的负载计算
一般说来，液压缸承受的动力性负载有工作负载Fw、惯性负 载Fm、重力负载Fg，约束性负载有摩擦阻力Ff、背压负载Fb、 液压缸自身的密封阻力Fsf。即作用在液压缸上的外负载为
F Fw Fm Ff Fg Fb Fsf
(9.1)
① 工作负载Fw。工作负载与主机的工作性质有关，它可能是 定值，也可能是变值。一般工作负载是时间的函数，即
液压传动系统的设计计算
• 液压系统设计步骤如下： • (1) 明确液压系统的设计要求及工况分析； • (2) 主要参数的确定； • (3) 拟定液压系统原理图，进行系统方案论证； • (4) 设计、计算、选择液压元件； • (5) 对液压系统主要性能进行验算； • (6) 设计液压装置，编制液压系统技术文件。
2020/4/5
4
液压系统的设计依据
• (3) 液压系统的工作温度及其变化范围，湿度大小，风沙与粉尘 情况，防火与防爆要求，安装空间的大小、外廓尺寸与质量限 制等。
• (4) 经济性与成本等方面的要求。 • 只有明确了设计要求及工作环境，才能使设计的系统不仅满足
性能要求，且具有较高的可靠性、良好的空间布局及造型。