挖掘机液压系统设计

挖掘机液压系统设计 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】目录绪论----------------------------------------31.1现代液压技术的发展状况---------------41.2液压传动的研究对象-------------------41.3液压传动的组成-----------------------41.4液压传动的优缺点---------------------5------------------5液压传动的主要缺点------------------51.5液压技术的发展应用-------------------6---------6-------------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-----8W Y—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-----------------13-----------------------15计算液压缸的主要结构尺寸和液压马达的排---------------------------------------15 ---------------------15-------------------16液压泵的确定与所需功率的计算-----------17-------------------------17选择液压泵的规格--------------------18阀类元件的选择-------------------------18----------------------------18------------18管道的选择----------------------------19----------------------19----------------------19油箱的设计----------------------------20------------------------20----------------------------20滤油器的选择--------------------------20液压系统的性能验算--------------------21体会与感受---------------------------------23参考资料------------------------------------24绪论随着液压技术的不断发展进步，液压设备的年增长率远远大于其它设备的年增长率，其原因是由于液压传动在许多领域是机械传动无法取代的。

液压传动能实现低速大吨位运动；采用适当的节流技术可使运动机构的速度十分均匀稳定；使用伺服、仿形、调速等机构可使执行元件的运动精度达到很高，可以微米计；液压系统各部分间是用管道连接的，其布局安装有很大的灵活性，而其体积重量比却比机械传动小得多，因此能够成用其它方法难以组成的复杂系统；液压传动可以用很小的功率控制速度、方向；液压元件体积小、重量轻，标准化程度高，便于集中大批量生产。

由于采用集成、叠加、插装技术，使装配容易，造价低，比起机械传动来，它是一种最经济的选择。

近年来微电子技术应用到工程机械中，实现了智能化和自动化，静液压传动装置替代了传统的液压便矩——齿轮箱传动，使传统技术有了新的发展。

总之，液压技术在各行业中得到了广泛的发展和应用。

为适合液压技术的发展，设计完成了这篇论文。

本论文采用液压技术，运用了大学三年所学的综合知识，结合即便从事这项工作的实际，设计了挖掘机的液压系统。

由于自己的实践水平有限，设计过程难免出现纰漏，敬请各位评委老师不吝赐教，提出宝贵的意见。

以便可以改正，并能找到目标和方向。

第1章现代液压技术的发展状况1．2液压传动的研究对象液压传动是以研究有压流体为传动介质来实现各种机械的传动和控制的学科。

液压传动是基于流体力学的帕斯卡原理，主要利用流体的压力能来进行能量传递和控制的传动方式，它实现传动和控制的方法是利用各种元件组成具有所需功能的基本回路，在有若干基本回路有机组合成传递的控制系统，从而实现能量的转换、传递和控制。

因此，了解穿传动介质的基本物理特性及力学特性，研究各类元件的结构、工作原理和性能，以及各种回路的性能和特点，并在此基础上形成对传动及控制系统的分析、设计和使用，这就是本学科研究的对象。

液压传动所用的介质是液体（主要是矿物油）。

液压传递动力大（液体工作压力高），运动平稳，但液体粘性较大，流动过程阻力损失大因而不宜做远距离的传动和控制。

1．3液压传动系统的组成液压传动系统由以下四部分组成：（1）能量装置液压泵（又称动力元件），其功能是将原动机输出的机械能转换成液压能，为系统提供动力。

（2）执行元件液压缸、液压马达，它们的功能是将液体的压力能转换成机械能，以带动负载进行直线运动或旋转运动。

（3）控制元件压力、流量和方向控制阀，它们的作用是控制和调节系统中液体的压力、流量和流动方向，以保证执行元件达到所要求的输出力（或力矩）、运动速度和运动方向。

（4）辅助元件保证系统正常工作所需要的辅助装置，包括管道、管接头、油箱或贮气罐、过滤器和指示仪表。

1．3液压传动的优缺点液压传动的主要优点（1）体积小、重量轻，单位重量输出的功率大。

这是由于液压传动可以采用很高的压力（一般已达30M P，个别场合更高），因此具有体积小、重量轻的特点。

如同功率下，液压马达的外形尺寸和重量为电动机的12%左右。

在中、大功率以及实现直线往复运动时，这一优点尤为突出。

（2）可在大范围内实现无级调速，且调节方便。

调速范围一般可达100：1，甚至高达2000：1。

（3）操纵控制方便，与电子技术结合更易于实现各种自动控制和远距离操纵。

（4）由于体积小、重量轻，因而惯性小，响应速度快，启动、制动和换向迅速。

如一个中等功率的电动机起动需要几秒钟，而液压马达只需。

（5）因执行元件的多样性（如液压缸、液压马达等）和各元件之间仅靠管路连接。

使得机器的结构简化，布置灵活方便。

（6）易于实现过载保护，安全性好；采用矿物油作介质，自润性好。

液压传动的主要缺点（1）液压传动系统中存在的泄漏和油液的压缩性，影响了传动的准确性，不易在温度变化较大的场合工作。

（2）由于油液粘度随温度变化，容易引起工作性能的变化，所以液压传动不宜在温度变化范围较大的场合工作。

（3）由于受液体流动阻力和泄漏的影响，液压传动的效率还不高。

（4）液压传动系统对油液的污染比较敏感，必须有良好的防护和过滤措施。

液压传动的优点是主要的，液压元件已标准化和通用化，便于系统的设计、制造和推广应用。

因此液压传动在现代化的生产中有着广阔的发展前途和应用前景。

1.4液压技术的发展及应用、液压传动在各类机械中的应用液压传动在机械设备中的应用非常广泛。

有的设备是利用其能传递大的动力，且结构简单、体积小、重量轻的优点，如工程机械、矿山机械、冶金机械等；有的设备是利用它操纵控制方便，能较容易地实现较复杂工作循环的优点，如各类金属切削机床、轻工机械、运输机械、军工机械、各类装载机等。

液压传动在其他机械工业部门的应用情况见下表所示：液压传动在各类机械行业中的应用实例液压传动相对于机械传动来说，是一门发展较晚的技术。

自18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，液压传动技术只有二三百年的历史。

直到20世纪30年代它才较普遍地用于起重机、机床及工程机械。

在第二次世界大战期间，由于战争需要，出现了由响应迅速、精度高的液压控制机构所装备的各种军事武器。

第二次世界大战结束后，战后液压技术迅速转向民用工业，液压技术不断应用于各种自动机及自动生产线，从而使它在机械制造、工程机械、农业机械、汽车制造等行业得到推广应用。

20世纪60年代以来，液压技术随着原子能、空间技术、计算机技术的发展而迅速发展，并渗透到各个工业领域中。

液压技术开始向高速、高压、大功率、高效率、低噪声、经久耐用、高度集成化的方向发展。

同时，新型液压元件和液压系统的计算机辅助设计(C A D)、计算机辅助测试(C A T)、计算机直接控制(C D C)、机电一体化技术、可靠性技术等方面也是当前液压传动及控制技术发展和研究的方向。

我国的液压工业开始于20世纪50年代，最初只应用于机床和锻压设备上，后来又用于拖拉机和工程机械。

现在，我国的液压元件随着从国外引进一些液压元件、生产技术以及进行自行设计，现已形成了系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。

尽管如此，我国的液压元件与国外先进的同类产品相比，在性能上，在种类上、在规格上仍存在着较大的差距。

我国已瞄准世界发展主流的液压元件系列型谱，有计划地引进、消化、吸收国外最先进的液压技术和产品，大力开展产品国产化工作。

我国的液压技术在21世纪必将获得更快的发展。

第2章挖掘机液压系统挖掘机在工业和民用建筑、交通运输、水利施工、露天采矿及现代化军事工程中都有广泛的应用，是各种土石方施工中不可缺少的高效率的机械设备。

液压挖掘机的组成1——铲斗2——斗杆3——动臂4——转台5——行走机构上图所为液压挖掘机的组成图。

由柴油机驱动液压泵，向工作装置、转台回转机构和性走机构的执行元件供油。

工作装置由动臂3、斗杆2和铲斗1组成，分别由液压驱动，回转机构4和行走机构5由液压马达驱动。

2.1挖掘机的工作循环及对液压系统的要求挖掘机的每一工作循环的主要动作是：挖掘——以斗杆收回动作为主，用铲斗调整切削角度，配合挖掘；提升回转——动臂升起，满斗提升，转台向卸载方向回转；卸载——斗杆放出，铲斗打开卸载；返回——卸载结束，转台反向回转，动臂下降，使铲斗下放到挖掘位开始下一次作业。

有时为了调整或转移挖掘地点，还要作整机行走。

挖掘机对液压系统的要求是：（1）由工作循环可知，应能实现两个执行机构的复合动作。

（2）工作循环时间短（12~25s），各执行机构起动、制动频繁，负载变化大，因而振动冲击大，要求系统元件耐冲击、抗振动，有足够的可靠性和完善的安全保护措施。

（3）负载变化大，作业时间长，应能充分利用发动机的功率和提高传动效率。

（4）有超越负载工况，应有动臂超速下降、整机超速溜坡的限速措施。

（5）野外作业环境恶劣、温度变化大，应有防尘、过滤和冷却装置。

（6）执行元件多，操作应灵活方便、安全可靠。

W Y—100挖掘机液压系统的工作原理W Y—100型挖掘机液压系统原理图1、2——液压泵3——背压阀4、10——补油阀5——阻尼孔6——回转马达7——双速阀8、9——行走马达11——中心回转接头12——限速阀13、15——多路换向阀组14——梭阀16——合流阀17——过载阀18——单向节流阀19——动臂缸20——斗杆缸21——铲斗缸22——磁性过滤器23——冷却器24——精过滤器25——空气过滤器上图所视为W Y—100型挖掘机的液压系统图。