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挖掘机液压系统设计说明书
第一章绪论
1.1选择该课题的意义
随着近年来我国国民经济的快速发展以及实施西部大开发战略的机遇,工程机械在各种工程建设领域中所起的作用越来越明显,液压挖掘机作为主流的工程机械产品,以其应用广泛、使用灵活、工作效率高而愈来愈被人们所重视。
液压挖掘机是目前土方开挖的最主要施工机械,在交通、建筑、能源、矿山、水利、港口等工程领域发挥重要作用,一台1m3液压挖掘机挖掘I~Ⅳ级土壤时,每班生产率大约相当于300-400工人一天的劳动生产率[1]。
由于液压挖掘机具有多品种,多功能。
最近几年的统计表明,液压挖掘机是整个工程机械行业中产销量最大、增长率最高的产品之一。
到2006年国内挖掘机生产企业包括合资和外资企业销量总和接近5万台,同时我国进口挖掘机数量也极为庞大,据统计,2006年1~11月,仅广州口岸就累计进口挖掘机17,000台(近几年挖掘机销量统计见表1.1)
年份
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
销量(台)
6114
8111
12397
19710
33982
33614
33862
49625
68791
76898
表1.1挖掘机年销售统计
虽然目前中国已经成为世界上最大的挖掘机市场和产地之一,但是同时我国挖掘机行业整体水平相对落后,制造工艺水平较低,技术条件差,没有形成关键国产元件的配套体系,目前国内挖掘机行业,从产品技术水平、可靠性、寿命、制造质量与国外挖掘机有较大差距,配套件的质量和可靠性差、使用寿命短,液压元件极少、没有关键元件,系统不能配套。
特别是液压元件,还远远没有达到国产配套水平。
液压挖掘机技术的发展是和液压技术的发展相辅相成的,其一是液压系统是液压挖掘机的技术基础和重要的关键组成部分,其二是挖掘机技术的发展要求又液压技术的进步和提高。
液压挖掘机是结构复杂、功能强大、用途广泛的工程机械,它的典型工作过程基本是模仿人类动作,其铲斗、斗杆、动臂和回转动作,极象人的手腕、小臂、大臂和扭腰动作。
如此复杂的机械手式的动作的实现是和液压传动的技术密切相关的,现代挖掘机的液压系统非常复杂,除了基本传递功率的功能外,还负责很多的操纵控制。
液压系统性能的优劣决定着挖掘工作性能的高低,目前液压传动与控制的许多先进技术都体现在挖掘机上。
因此对其液压系统的设计既可以学习到更先进的液压技术巩固所学的知识,又符合时代的步伐。
1.2挖掘机液压技术的发展
挖掘机的发展史可追溯到19世纪三四十年代,但在随后的一百多年中,挖掘机并没有得到很大发展,从20世纪50年代开始生产第一台液压挖掘机,到60年代液压传动技术成为成熟的传动技术时,液压挖掘机进入了推广和蓬勃发展阶段,世界各国挖掘机制造厂纷纷采用各种高新技术和研究开发新的挖掘机品种,来提高自己在挖掘机市场的竞争力。
可以说迄今为止挖掘机己经发展到了相当成熟的阶段[2]。
世纪30年代它才较普遍地用于起重机、机床及工程机械。
在第一次世界大战期间,液压传动技术得到长足发展。
第二次世界大战结束后,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。
液压传动真正的发展也只是近三四十年的事。
当前液压技术正向迅速、高压、大功率、高效、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(CAD)、计算机辅助测试(CAT)、计算机直接控制(CDC)、机电一体化技术、自动控制技术、可靠性技术、标准化、多样化液压传动是挖掘机的重要组成部分之一,目前常用的传动方式有机械传动、电力传动和流体传动。
流体传动包括液体传动和气体传动,液体传动又分为液压传动和液力传动。
所谓液压传动是指在密闭的回路中,利用液体的压力能来进行能量的转换、传递和分配的液体传动。
在现代工业中液压传动技术几乎应用于所有机械设备的驱动、传动和控制,如操纵车辆转向和制动,控制和驱动飞机、机床、工程机械、食品机械和医疗机械等[3][4]。
自18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起,液压传动技术已有二三百年的历史。
直到20、高安全性和环境保护等方面也是当前液压传动及控制技术发展和研究的方向。
此外,液压系统设计理论、系统性能分析及系统的仿真研究等也逐渐成为主流研究方向之一。
1.3国内外挖掘机液压技术发展现状
国外挖掘机生产历史较长,液压技术的不断成熟使挖掘机得到全面发展。
近几年来,国外液压挖掘机产量急剧上升,结构逐步完善,在工程建设和施工行业中占有很重要的位置。
液压挖掘机迅速发展的根本原因,在于机械本身的优越性(重量轻、挖掘能力大、生产率高)、通用性好、操纵轻便,也由于下述几个因素:
随着挖掘机市场的扩大,适用于挖掘机的动力元件和液压元件及系统受到制造商的日益重视,整个配套体系已经成熟;
整机制造商和元件供应商重视试验研究工作,研发重点除了保证机械技术性能以外,十分重视挖掘机的使用经济性和工作可靠性,研制过程中,进行各种性能试验和可靠性试验,包括构件强度试验、系统试验、操纵试验、耐久性试验等等,要通过严格的科学试验和用户评价,才进行定型生产;
从各国液压挖掘机技术的发展来看,德国是世界上较早开发研制挖掘机的国家,19世纪50年代德马克和利渤海尔两家公司先后开发了全液压挖掘机;美国是继德国以后生产挖掘机数量大、品种多和技术水平处于领先地位的国家;日本挖掘机制造业是在二次大战后发展起来的,其主要特点是在引进、消化先进技术的基础上,通过大胆创新发展起来的,目前其对挖掘机技术的研究已经处于国际领先位置;韩国是液压挖掘机生产的后起之秀,20世纪70年代开始引进技术,由于产业政策支持,其技术发展以日本为目标发展很快,并且产品很快进入国际市场,现在已成为国际液压挖掘机的主要生产国之一。
当前液压挖掘机的研制和改进主要着眼于:
(1)发动机功率的充分有效利用,通过各种途径使机械多做有效的功,其中包括动力装置与液压系统的最佳匹配,传动效率的提高,回转机构功率的回收,高效液压系统的研究等。
(2)铲斗挖掘力的充分发挥,挖掘力大小和有效作用范围是衡量各种液压挖掘机工作能力的重要指标。
(3)注重人机工程学的研究,将操控性能的提升和操作舒适性提升作为重要发展目标。
(4)重视安全和环保,随着各国法规的不断要求,噪音、排放、安全等指标也越来越重要。
此外,加快换装置的多功能化如吊、夹、推、刮、松、挖、装、铣削、拆除、清除和压实等作业也成为方向发展方向。
国内挖掘机行业整体发展水平较国外缓慢,在挖掘机液压技术方面的理论还比较薄弱。
我国从20世纪60年代开始研制液压挖掘机,但到70年代末,大部分产品与发达国家相比性能仍较落后。
在这种情况下,我国通过引进技术(主要是德国和日本挖掘机制造技术)[5],使我国挖掘机产品性能得到了一定的提高。
但经过将近20年的发展,与国外相比在技术上仍然落后,产品质量也不稳定,影响了整机的可靠性。
进入90年代以来,国内一些科研院所、大专院校纷纷与挖掘机厂家合作研究机电一体化挖掘机[6][7][8],如天津工程机械研究所,同济大学浙江大学等分别与合肥矿山机器厂、长江挖掘机厂、广西玉林柴油机厂合作,取得了一些成果。
但随着国外先进的挖掘机越来越多地进入国内市场,国产挖掘机与进口挖掘机的性能差别越来越明显。
在这种情况下,国内一些挖掘机生产厂除了采取与国外合资的形式外,还积极引进国外先进的液压元件,使国内生产的一些挖掘机技术水平迅速得到提高,但在最新技术研究和应用上与国外相比还存在较大的差距。
与国外挖掘机生产商相比较,国内生产厂家技术和研究开发实力还处于弱势地位,为了尽快适应国内挖掘机市场的发展形势,国内挖掘机液压的开发应重点。
考虑以下几个方面:
1、加快专用液压元件的设计开发,形成自己的配套体系。
适应目前行业快速发展的需求。
2、提高产品可靠性和寿命,提高整机平均无故障时间,延长维修周期。
3、着眼于液压系统与发动机的动力匹配,提高能源利用率。
4、着眼于整个系统的研究,
5、考虑人机工程学问题,提高操纵舒适性,改善司机工作条件。
各个厂家在这个过程中都有一个共同的原因,那就是整个仿制消化过程简单化,仅仅时拆样机,照抄零件,对引进和仿制的产品缺乏系统的领会,没有真正吃透本质。
无论是整机、系统还是元件引进,都是急于求成的做出仿制品后就轻易满足,缺乏进一步的技术消化吸收,没有能够转化成自己的技术,不能真正组建自己的引进技术平台,然后继续开发和发展。
目前我国的挖掘机企业和其配套元件企业,基本都是低水平的重复生产,基本没有真正的核心技术。
在仿制的基础上系统的开发是我们重点的内容,在选用通用元件,搭建成系统之后的后期测试、调试,整改及提出自己系统对元件的专用要求,甚至形成自己的专用元件是非常重要的环节,它甚至可以整整提高一个技术台阶。
第二章液压挖掘机结构与工作原理
2.1挖掘机的功能结构
单斗液压挖掘机是一种自行式土方工程机械,斗容量从0.25~6.0m3不等,按行走机构不同,有履带式轮胎式两类。
履带式应用较多,其主机结构示意图图2.1所示。
图中铲斗a斗杆b和动臂c统称为工作机构,分别由相应的液压缸f.g.驱动;回转机构d和行走机构e由各自的液压马达(图中未绘出)驱动,整个机构由柴油发动机提供。
b
c
图2.1液压挖掘机的结构及运动示意
a—铲斗;b—斗杆;c—动臂;d—回转机构;e—行走机构;
f—铲斗液压缸;g—斗杆液压缸;h—动臂液压缸;i—连杆;j—摇杆;
l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
2.2挖掘机的工作装置与工作原理
反铲工作装置是液压挖掘机的一种主要工作装置,如图2.1所示。
液压反铲工作装置一般由动臂c.动臂液压缸h.斗杆液压缸g.斗杆b.铲斗液压缸f.铲斗a.连杆i.和摇杆j等组成。
其构造特点是各机构之间全部采用铰链连接,并通过改变各液压缸行程来实现挖掘过程中的各种动作。
动臂1得下铰点与回转回转平台铰接,并以动臂液压缸h来支撑动臂,通过改变动臂液压缸的行程即可改变动臂倾角,实现动臂的升降。
斗杆4铰接于动臂的上端,可绕铰点转动,斗杆与动臂的相对转角由铲斗液压缸f控制,当斗杆液压缸伸缩时,斗杆即可绕动臂上铰点转动。
铲斗a则铰接于斗杆b的末端,通过铲斗液压缸f伸缩来使铲斗绕铰点转动。
为了增大铲斗转角,铲斗液压缸一般通过连杆机构(即连杆i和摇杆j)与铲斗连接。
液压挖掘机反铲工作装置主要应用于挖掘停机面以下的土壤,如挖掘沟壕.基坑等,其挖掘轨迹取决于个液压缸的运动及其组合。
动臂液压缸主要应用于调整工作装置的挖掘位置,一般不单独直接挖掘土壤;斗杆挖掘可挖掘较大的行程,但挖掘力小一些。
转斗挖掘的行程较短为使铲斗在转斗挖掘结束时装满铲斗,需要较大的挖掘力以保证能挖掘较大厚度的土壤,以此挖掘机的最大挖掘力一般是由铲斗液压缸实现的。
由于挖掘力大且挖掘行程短,以此转斗挖掘可用于清除障碍或提高生产率。
在实际工作中,熟练的液压挖掘机操作人员可根据实际情况,合理操作各个液压缸,往往是各个液压缸联合工作,实现最有效的挖掘作业。
例如,挖掘基坑是由于挖掘深度较大,并要求有较陡而平整的基坑壁,则采用动臂和斗杆同时工作;当挖掘基坑底时,挖掘行程将结束,为加速装满铲斗,或挖掘过程中调整切削角时,则需铲斗液压缸和斗杆液压缸同时工作。
第三章液压挖掘机工况及液压系统的分析
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2.1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。
挖掘机的典型作业流程:
●整机移动至合适的工作位置
●回转平台,使用工作装置处于挖掘位置
●动臂下降,并调整斗杆、铲斗至合适位置
●斗杆、铲斗挖掘作业
●动臂升起
●回转工作装置至卸载位置
●操纵斗杆、铲斗卸载
由于液压挖掘机的作业对象和工作条件变化较大,主机的工作有两项特殊要求:
①实现各种主要动作时,阻力与作业速度随时变化,因此,要求液压缸和液压马达的压力和流量也能相应变化;
②为了充分利用发动机功率和缩短作业循环时间,工作过程中往往要求有两个主要动作(例如挖掘与动臂、提升与回转)同时进行复合动作。
液压挖掘机一个作业循环的组成和动作的复合主要包括:
(1)挖掘:
通常以铲斗液压缸或斗杆液压缸进行挖掘,或者两者配合进行挖掘,因此,在此过程中主要是铲斗和斗杆的复合动作,必要时,配以动臂动作。
(2)满斗举升回转:
挖掘结束,动臂液压缸将动臂顶起,满斗提升,同时回转液压马达使转台转向卸土处,此时主要是动臂和回转的复合动作。
(3)卸载:
转到卸土点时,转台制动,用斗杆液压缸调节卸载半径,然后铲斗液压缸回缩,铲斗卸载。
为了调整卸载位置,还要有动臂液压缸的配合,此时是斗杆和铲斗的复合动作,间以动臂动作。
(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。
3.1.1挖掘工况分析
(1).典型挖掘工况
●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级土一下土壤的挖掘)铲斗挖掘最常用[1]。
●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。
●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。
当单独采用铲斗液压缸进行挖掘时,挖掘轨迹以铲斗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铲斗液压缸的行程。
以铲斗液压缸进行挖掘时的挖掘行程较短,为了能够装满铲斗,较大厚度的土壤,所以一般挖掘机的斗尖最时实现。
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。
一般认为斗容量小于0.5m3或在土质松软时以转斗挖掘为主,反之则以斗杆挖掘为主。
这两种情况的挖掘阻力不同。
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[1.6],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。
图3.2斗尖沿直线挖削
a一水平地面的挖削;b一斜坡地面的挖削
图3.3地面的切削和压整
a-水平地面的切削和压整:
b-斜坡地面的切削和压整
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。
(2).铲斗挖掘工况的挖掘阻力
铲斗挖掘时,土壤切削阻力随挖掘深度改变而有明显变化,切削阻力与切削深度基本上成正比,前半过程切削阻力较后半过程高,因前半过程的切削角不利,产生了较大的切削阻力,其切削阻力的切向分力可以用下列公式表达:
式中:
C-表示土壤硬度的系数,对II级土壤宜取C=50-80,对III级土壤宜取C=90-150,对IV级别土壤宜取C=160-320;
R-铲斗与斗杆铰点至斗齿尖距离,即转斗切削半径,单位为cm;
-挖掘过程中铲斗总转角的一半;
-铲斗瞬时转角,
,
为铲斗斗杆转角,
为挖掘起始位置的铲斗相对斗杆的初始转角;
B-切削刃宽度影响系数,B=1+2.6b,其中b为铲斗平均宽度,单位为m;
A-切削角变化影响系数,取A=1.3;
Z-斗齿系数,带有斗齿时取Z=0.75,无斗齿时取Z=1;
X-斗侧壁厚度影响系数,X=1+0.03s,其中s为侧壁厚度,单位为cm,初步设计时可取X=1.15;
D-切削刃挤压土壤的力,根据斗容量大小在D=10000-17000范围内选取。
当斗容量q<0.25m3时D应小于10000N.
图3.4铲斗挖掘阻力分析图
图3.5挖掘断面形状和载荷曲线
a一挖掘阻力与设计载荷曲线b一铲斗挖掘典型断面
(3).装土阻力(单为N)
式中:
-土壤密实状态密度,单位为kg/m3
-土壤倾斜角(0)
-土壤与钢的摩擦系数
铲斗挖掘装土阻力的切向分力与切削阻力的切向分力w1相比很小,可忽略不计。
试验表明法向挖掘阻力W2的指向是可变的,数值也较小,一般W2=0~0.2W1土质愈均匀,W2愈小。
从随机统计的角度看,取法向分力W2为零来简化计算是允许的。
国外有试验认为平均挖掘阻力为最大挖掘阻力的70%-80%,可作为参考。
铲斗挖掘时,挖掘阻力设计载荷曲线如图3.5所示。
(4).斗杆挖掘时的挖掘阻力
斗杆挖掘时切削行程较长,切土厚度在挖掘过程中可视为常数,见图3.6一般取斗杆在挖掘过程中的总转角为p=500-800,在这转角行程中铲斗被装满。
这时斗齿的挖掘行程为:
式中:
-斗杆挖掘时的切削半径
斗杆挖掘时的切削厚度
可按下式计算
式中:
-土壤松散系数=1.25
斗杆挖掘阻力为
Wlg=
式中:
K0-土壤的挖掘比阻力,由表查得。
当取主要挖掘土壤的K0值时可求得正常挖掘阻力,取要求挖掘的最硬土质K0值时得最大挖掘阻力
斗杆挖掘时,挖掘阻力设计载荷曲线
图3.6斗杆挖掘阻力分析和设计载荷曲线图
一般斗杆挖掘阻力比铲斗挖掘阻力小,主要原因是前者切削厚度较小。
显然,研究挖掘阻力的目的是确定需要的斗齿挖掘力及其变化规律,以便在工作装置设计中给予保证。
挖掘力太小挖掘能力自然降低,但挖掘力太大或者其变化规律与阻力的变化不适应,则功率利用率要降低。
挖掘作业过程中有时即使遇到很大阻力时,可以适当减小切土厚度,使挖掘阻力减小。
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。
3.1.2满斗举升回转工况分析
满斗举升回转的运动约占整个作业循环时间的50%~70%,能量消耗占25%~40%,回转液压回路的发热量占液压系统总发热量的30%~40%,因此要求尽可能地缩短转台的回转时间。
挖掘结束后,动臂油缸将动臂顶起,满斗举升,同时回转液压马达使转台转向卸载处,此时主要是动臂和回转马达的复合动作。
动臂抬升和回转马达同时动作时,要求二者在速度上匹配,即回转到指定卸载位置时,动臂和铲斗自动提升到合适的卸载高度。
由于卸载所需的回转角度不同,随液压挖掘机相对卸载的位置而变,因此动臂提升速度和回转马达的回转速度的相对关系应该是可调整的。
卸载回转角度大,则要求回转速度快些,而动臂的提升速度慢些。
回转起动时,由于惯性较大,油压会升得很高,有可能从溢流阀溢流,此时应该将溢流的油供给动臂。
在回转和动臂提升的同时,斗杆要外放,有时还需要对铲斗进行调整。
这时是回转马达、动臂、斗杆和铲斗进行复合动作。
3.1.3卸载工况分析
回转至卸载位置时,转台制动,用斗杆调节卸载半径和卸载高度,用铲斗油缸卸载。
为了调整卸载位置,还需要动臂配合动作。
卸载时,主要是斗杆和铲斗复合动作,间以动臂动作。
3.1.4空斗返回工况分析
当卸载结束后,转台反向回转,同时动臂油缸和斗杆油缸相互配合动作,把空斗放在新的挖掘点。
此工况是回转马达、动臂和斗杆复合动作。
由于动臂下降有重力作用,压力低、变量泵流量大、下降快,要求回转速度快,因此该工况的供油情况为一个油泵的全部流量供回转马达,另一油泵的大部分油供给动臂,少部分油经节流阀供给斗杆。
发动机在低转速时油泵供油量小,为防止动臂因力作用迅速下降和动臂油缸产生吸空现象,可采用动臂下降再生补油回路,利用重力将动臂油缸无杆腔的油供至有杆腔。
特点与满载回转类似,但转动惯量比满足时减小。
3.1.5整机移动工况分析
挖掘机一般不作长距离行走,只在工地范围行走,作业时用来调整整机位置。
基本要求:
左右履带可独立操纵,可调速,具有直线行走功能,具有一定的行走速度((2-5km/h)和爬坡能力(35度左右),具有制动能力。
在行走的过程有可能要求对作业装置液压元件(如回转机构、动臂、斗杆和铲斗)进行调整。
在双泵系统中,一个油泵为左行走马达供油、另一个油泵为右行走马达供油,此时如果某一液压元件动作,使某一油泵分流供油,就会造成一侧行走速度降低,影响直线行驶性,特别是当挖掘机进行装车运输或上下卡车行走时,行驶偏斜会造成事故。
为了保证挖掘机的直线行驶性,在三泵供油系统中,左右行走马达分别由一个油泵单独供油,另一个油泵向其它液压作用元件(如动臂、斗杆、铲斗和回转)供油。
对于双泵系统,目前采用以下供油方式:
①一个油泵并联向左、右行走马达供油,另一个油泵向其他液压作用元件供油,其多余的油液通过单向阀向行走马达供油;②双泵合流并联向左、右行走马达和作业装置液压作用元件同时供油。
3.1.6姿态调整与保持工况分析
基本要求:
工作装置及其他功能运动的制动与锁定,要满足接地比压要求,保证合适的停放与运输尺寸与姿态和特殊的检查姿态。
图3.7挖掘机姿态调整保持工况图
3.2挖掘机液压系统的特点和设计要求
液压挖掘机具有多种机构,包括动臂机构、斗杆机构和铲斗连杆机构、行走机构、回转机构等,是一种具有多自由度的工程机械。
这些机构经常起动、制动、换向,外负载变化很大,冲击和振动多,因此挖掘机对液压系统提出了很高的设计要求。
3.2.1挖掘机液压系统的特点和基本组成
挖掘机液压系统的特点如下:
·具有多执行部件:
至少包括动臂、斗杆、铲斗、转台、行走;
·动力特性要求高:
要求大功率输出、大输出力(矩)、高速、高变速指标;
·载载变化大:
外负载变化大、多冲击、频繁启制动和换向,功率需求变化剧烈
·执行部件可独立动作:
各部件动作顺序没有预定的规律;
·需要良好的操纵特性:
调速特性、独立操纵特性等;
·特殊功能要求:
锁定、制动、同步等。
挖掘机主液压系统的基本组成如见图3.8(其中没有考虑液压附件及先导控制部分等):
图3.8主系统的基本组成图
3.2.2挖掘机液压系统的设计要求
根据液压挖掘机的工作特点,其液压系统的设计需要满足以下要求:
①动力性要求
动力性要求是指在保证发动机不过载的前提下,尽量充分地利用发动机的功率,提高挖掘机的生产效率。
尤其是当负
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