液压挖掘机液压系统设计
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挖掘机装配图.dwg
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液压挖掘机系统原理图.dwg
液压缸装配图.dwg
缸底.dwg
缸盖.dwg
摘要
液压挖掘机主要用于城市等狭窄地区，代替人力劳动，在世界工程机械市场，属于销量最大的工程机械产品之一。考虑到小挖的工作空间小、作业地形复杂、方便操作、可控性要求高，就要求小挖具有良好的复合动作、精简的液压系统以及优越的精细作业能力。博世力士乐公司开发的独立流量分配系统(LUDV)为单回路系统，具有装配费用低、占用空间小、系统紧凑等特点，仅用1台变量泵即满足了所有作业功能要求，同时小挖复合动作时各负载相近，LUDV系统引起的能量损失较少。
本文从整机液压系统的设计入手，详细地分析了该液压系统各组成部分的工作原理，并以此为基础，分析了挖掘机节能控制系统的控制特性。本机所采用的液压系统即为博世力士乐的LUDV控制系统。本文对挖掘机的液压控制系统进行研究，对负流量控制系统、正流量控制系统、LS控制系统与LUDV控制系统进行了详细的比较，得出在流量供应充足的情况下，LS系统与LUDV系统都具有良好的控制特性以及在流量供应不能满足需求时LUDV系统特有的优点。
此外，作为控制系统的核心部分之一的多路阀液压系统，对挖掘机的控制特性及节能起着至关重要的作用，本文分析了博世力士乐多路阀液压系统的组成、工作原理及各个部分的作用，确定了多路阀的结构。
通过分析国际知名品牌挖掘机液压系统的工作原理，并比较其优缺点，最后提出了一种挖掘机液压系统方案。
目录
第一章 前言 1
1.1课题的来源及意义 1
1.2 挖掘机技术现状及发展趋势 1
1.3 课题内容 2
第二章 挖掘机液压系统分析 3
2.1 挖掘机液压系统的基本组成及其基本要求 3
2.2 挖掘机液压系统的基本回路分析 4
2.2.1 限压回路 4
2.2.2 节流回路 5
2.2.3 再生回路 6
2.2.4 闭锁回路 8
2.2.5 回转液压回路分析 8
2.2.6 行走液压回路分析 13
第三章 挖掘机控制系统分析 16
3.1 挖掘机功率损失分析 16
3.2 液压系统节能控制技术 17
3.2.1 负流量控制系统 17
3.2.2 正流量控制系统 19
3.2.3 LUDV负荷传感系统 20
第四章 液压挖掘机多路阀 30
4.1 多路阀液压系统分析 30
4.2 力士乐M7多路阀 32
4.2.1 进油联 32
4.2.2 换向联 33
4.2.3 回转联 34
4.3 力士乐SX14型多路阀 35
4.3.1 进油联 36
4.3.2 换向联 37
4.3.3 尾联 37
4.3.4 多路阀结构 38
第五章 挖掘机液压系统原理图及主要元件 39
5.1 挖掘机液压系统原理图 39
5.2 主要液压元件 39
5.2.1 液压泵 39
5.2.2 主控制阀 40
5.2.3 回转和行走驱动 40
第六章 总结与展望 41
6.1 完成的工作 41
6.2 挖掘机技术的发展展望 41
致 谢 42
参考文献 45
第一章 引言
1.1课题的来源及意义
挖掘机是一种重要的土方工程机械，由工作装置、回转机构和行走装置组成，已广泛应用于工业与民用建筑、交通运输、水力电力工程、农田改造、矿山采掘以及现代军事工程等机械化施工中。液压挖掘机虽然能进行大功率、高灵敏度的各种作业，但其能量的总利用率仅为２０％左右，因此液压挖掘机的节能一直成为人们追求的目标，对劳动生产率和工程质量的提高以及体力劳动的减轻有着重大的现实意义。全世界各种施工作业场所有６５％至７Ｏ％的土方工作量是由挖掘机来完成的。近年来，液压挖掘机的销售量增长迅速。液压挖掘机在西部大开发建设中具有极为重要的作用，随着西部各省市建设项目特别是基础设施工程的不断开工，液压挖掘机的需求量将越来越大，这是一个长期的、不断发展的市场，须花更多的精力去开拓。
挖掘机的技术发展顺应全球多样化施工现场的需求，经历了三十多年的历史演变过程，经过不断的改进完善，在技术性能、作业功能、作业效率、安全、环保、节能和维护保养等方面有了大幅度的提高，形成了比较一致的技术标准和作业规范。现在，国外几乎所有的挖掘机制造商都涵盖了挖掘机的所有型号，具有性能优越、多功能化的显著特点。随着挖掘机市场的慢慢兴起，国内生产挖掘机的企业逐年增多，产量的不断增加，挖掘机市场的竞争将会愈演愈烈。
1.2 挖掘机技术现状及发展趋势
挖掘机的发展史可追溯到19世纪三四十年代。美国实施西部大开发工程催生了以蒸汽机作为动力，模仿人体大臂、小臂和手腕构造，能行走和扭腰的挖掘机。20世纪40年代有了在拖拉机上配装液压铲的悬挂式挖掘机，50年代初期和中期相继研制出拖式全回转液压挖掘机和履带式全液压挖掘机，60年代，当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，各国挖掘机制造厂和品种增加很快，产量猛增。1968～1970年间液压挖掘机产量已占挖掘机总产量的83%，目前已接近100%，所谓挖掘机在现代主要是指液压挖掘机，液压传动技术为挖掘机的发展提供了强有力的技术支撑。
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。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、农业机械、采矿机械、食品机械和医疗机械等。
我国挖掘机生产起步较晚，生产批量小，产品质量不稳定，与国际先进水平相比，差距较大，不论在产品品种、性能参数以及使用可靠性、售后服务等方面，与国外相比均存在着相当大的差距。国产液压元件的技术水平、质量水平和可靠性，特别是可靠性水平达不到液压挖掘机配套的要求。从国外采购配件的弊端已让国内小挖生产企业倍受煎熬，价格高。目前国产的液压挖掘机液压元件基本上节范围。通过功率控制的精确调节，保证了发动机功率的最佳利用。当所需流量较低时，液压泵通过对负荷传感器上的先导压力和比例电磁阀进行压差设定来实现平稳的操作性能，具有不同敏感性的各种操作模式均可实现，加强了精细控制。
5.2.2 主控制阀
主控制阀采用SX闭芯主控制阀。挖掘机的可控性是通过流量控制来实现，可保持工作特性最佳而与负载无关。系统具有防饱和功能，不管运动形式如何，操作者可随时实现必需的流量控制。四通中位闭式滑阀可以在每个运动方向上设定执行元件的不同速度。SX主控制阀简单、紧凑，将流量输入与输出的控制、压力调节、压力补偿、流量再生和臂零泄漏自锁等集于一体，集成了所有必需的功能。
5.2.3 回转和行走驱动
回转装置由A10FD定量马达及2级行星减速机构成组成。它的特点是输出壳体短且带阻尼的溢流阀(防止由于压力峰值带来的液压马达、管路和阀的过载，开启两级溢流阀防止驱动和加速工作时超载)、制动释放阀(开启多片式驻车制动器的释放油压)、防反弹阀(防止减速或停车时的反转)都安装在马达油口接板上，省去了一些管路连接，简化了系统。行走装置采用A10VT的变量马达与GFr7减速机构。它具有以下特点：安装逆向平衡阀辅助溢流阀、高强度轴承、多片式驻车制动器；结构紧凑，节省了空间；运转启动效率高、安装单、换油方便、运转噪音低。
第六章 总结与展望
6.1 完成的工作
在大量收集相关资料，深入学习CAD等相关软件的基础上，采用了循序渐进、分步解决的方法来完成系统设计。本文完成的主要工作为：
（1） 分析了挖掘机常见液压回路、液压泵控制系统和多路阀液压系统以及优缺点。
（2） 确定了挖掘机液压系统整体方案。
（3） 绘制了挖掘机液压系统图。
6.2 挖掘机技术的发展展望
随着科学技术的飞速发展，计算机技术正在逐步应用于挖掘机的控制系统，实现电液控制是挖掘机控制系统的方向。
如日本小松公司的康查士管理系统是利用IT技术为用户体供优质服务的管理系统。利用它可以通过互联网、手机短信或手机上网即时查询设备的各种信息，无论何时何地，只要一部可上网的手机就可方便的查询车辆的作业情况。
致 谢
经过三个多月的学习，毕业设计得以圆满结束。首先我要深深地感谢我的指导老师。老师知识渊博，为人师表，对学生认真负责，无微不至，工作一丝不苟。尤其他严谨的治学态度，让我受到很大感触。
深深地感谢我整个毕业设计期间提供的良好的硬件设施的母校。对此再次表示深深的感谢!
最后，对在百忙中耐心审阅本文的所有专家表示衷心的感谢和敬意！
参考文献
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