1、第 1 页 共 23 页目 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-4 1.4 液压传动的优缺点-51.3.1 液压传动的主要优点-51.3.2 液压传动的主要缺点-51.5 液压技术的发展应用-61.4.1、液压传动在各类机械中的应用-61.4.2、液压传动技术的发展概况-7第 1 章 挖掘机的液压系统-82.1 挖掘机的工作循环及对液压系统的要求-82.2 WY100 挖掘机液压系统的工作原理-9第 3 章 液压系统的设计-123.1 明确设计要求进行工况分析-123.2 确定液压系统的主要参数-133.2.1 液压缸的载荷组成计算
2、-133.2.2 液压马达的负载-153.3 计算液压缸的主要结构尺寸和液压马达的排-153.3.1 液压缸的设计计算-153.3.2 液压马达的设计计算-163.4 液压泵的确定与所需功率的计算-173.4.1 液压泵的确定-173.4.2 选择液压泵的规格-183.5 阀类元件的选择-183.5.1.选择依据-18第 2 页 共 23 页3.5.2.选择阀类元件应注意的问题-183.6 管道的选择-193.6.1 油管类型的选择-193.6.2 油管尺寸的确定-193.7 油箱的设计-203.7.1 油箱设计要点-203.7.2 油箱容量-203.8 滤油器的选择-203.9 液压系统的性
3、能验算-213.9.1 回路压力损失验算-213.9.2 发热温升验算-22体会与感受 -23参考资料-24第 3 页 共 23 页绪 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
4、、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
5、展状况第 4 页 共 23 页12 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
6、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。13 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
7、器和指示仪表。13 液压传动的优缺点1.3.1 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第 5 页 共 23 页高的压力（一般已达 30MP，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
8、一个中等功率的电动机起动需要几秒钟，而液压马达只需 0.1s。（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。1.3.2 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
9、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1.4.1、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；有的设备第 6 页 共 23 页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行业名称 应用场所举例工
10、程机械 挖掘机、装载机、推土机、压路机、铲运机等起重运输机械汽车吊、港口龙门吊、叉车、装卸机械、皮带运输机等矿山机械 凿岩机、开掘机、开采机、破碎机、提升机、液压支架等建筑机械 打桩机、液压千斤顶、平地机等农业机械 联合收割机、拖拉机、农具悬挂系统等冶金机械 电炉炉顶及电极升降机、轧钢机、压力机等轻工机械 打包机、注塑机、校直机、橡胶硫化机、造纸机等汽车工业 自卸式汽车、平板车、高空作业车、汽车中的转向器、减振器等智能机械 折臂式小汽车装卸器、数字式体育锻炼机、模拟驾驶舱、机器人等1.4.2、液压传动技术的发展概况：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
11、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、低第 7 页 共 23 页噪声、经久耐用、高度集成化的方向发展。同时，
12、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、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，
13、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。第 8 页 共 23 页液压挖掘机的组成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
14、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（1225s） ，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
15、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。2.2 WY100 挖掘机液压系统的工作原理第 9 页 共 23 页WY100 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 WY100 型挖掘机的液压系统图。此挖掘机铲斗容量为 1 立方米。液压系
16、统是双泵双回路变量系统，即两台恒功率变量泵 1、2 分别向两组执行元件供油；液压泵 1 向回转马达 6、铲斗缸 21、左行走马达 8 供油；液压泵 2 向动臂缸 19、斗杆缸 20、右行走马达 9 供油。每个执行元件由三联多路换向阀控制，并构成串联连接，即前一个执行元件的回油是后一执行元件的进油。这样可实现任意两个（或两个以上）执行元件的复合动作。每个执行元件的进、回油路均配有过载阀 17。液压系统工作原理按回路说明：（1） 一般操作回路 单个执行元件动作时，操纵某一手动换向阀，切断卸荷回路，使压力油经多路换向阀进入相应的执行元件，回油经多路换向阀、限速阀 12回到总回油管 B。第 10 页
17、共 23 页要同时操纵两个执行元件的动作时，可同时操纵相应的手动换向阀，实现两个执行元件的复合运动。（2） 合流回路 合流阀 16 断电状态下，两液压泵分别向各自的多路换向阀组供油；需要合流时，电磁合流阀 16 通电，液压泵 1 输出的油液经阀组 15 中的合流阀 16 进入阀组 13，使两泵合流，从而提高阀组 13 所控制的执行元件的工作速度。（3） 限速回路 阀组 15、13 的回油经限速阀 12 到总回油管 B，限速阀 12 是一个液控节流阀，其控制压力油经梭阀 14 取自两多路换向阀组 13 和 15 的进油口，当两个回路的进油压力均低于 0.81.5Ma（即出现超越负载）时，限速阀
18、12自动对回油进行节流，增加回油阻力，实现自动限速作用。由于梭阀的选择作用，当两个回路中有一个压力高于 0.81.5MPa 时，限速阀不起节流作用。因此，限速阀可以在整机下坡行走时起限速作用。另外，动臂缸 19 活塞杆回缩、铲斗缸 21 活塞杆回缩和斗杆缸 20 活塞杆外伸的回油路上均设计有单向节流阀，也起限速作用。（4） 调速回路 由于此系统采用手动换向阀控制执行元件的动作，可以实现利用手动控制换向阀的开口大小来实现进、出口同时节流调速。左右行走马达 8和 9 为双排内曲线径向柱塞马达，双排柱塞采用串、并联连接（用电磁阀 7控制） 。电磁阀 7 断电为并联，马达排量大，为低速档；电磁饭 7 通电为串联，马达排量是并联时的一半，为高速挡。（5） 背压回路 总回油管 B 上设置背压阀 3，形成 0.81MPa 的回油背压，保证内曲线马达的柱塞滚轮始终不脱离滚道。由背压油路引出的管路 C 和 A，分别经补油阀 10 和 4 给行走马达和回转马达补油（这是在马达制动时，为避免马达某一侧可能出现的吸空现象而设置的） 。（6） 循环及加热回路 从背压油路引出的低压热油，经阻尼孔节流减压后，通向液压马达的壳体，使马达壳体内保持一定的循环热油。其
