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《液压挖掘机工作装置与液压系统设计的研究》篇一一、引言随着工程机械技术的不断进步，液压挖掘机已经成为现代工程施工中不可或缺的重要设备。
液压挖掘机以其高效率、大功率及灵活的操作方式，在建筑、采矿、道路建设等工程领域中得到了广泛应用。
液压挖掘机的工作性能及工作效率在很大程度上取决于其工作装置与液压系统的设计。
因此，对液压挖掘机工作装置与液压系统设计的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、液压挖掘机工作装置设计液压挖掘机的工作装置主要包括动臂、斗杆和铲斗等部分，其设计直接关系到挖掘机的作业效率和作业质量。
1. 动臂设计：动臂是液压挖掘机的主要承重部件之一，其设计需考虑强度、刚度及重量等因素。
在设计中，应采用合理的截面形状和尺寸，以保证动臂在承受较大载荷时仍能保持足够的强度和刚度。
同时，动臂的设计还需考虑其重量的减轻，以降低整机的能耗。
2. 斗杆设计：斗杆是连接动臂和铲斗的部件，其设计需考虑与动臂和铲斗的配合精度及运动灵活性。
斗杆的设计应保证在各种工况下都能与动臂和铲斗协调工作，以实现高效的挖掘作业。
3. 铲斗设计：铲斗是直接与土壤或其他物料接触的部件，其设计需考虑斗体的形状、容积及开口大小等因素。
合理的铲斗设计可以提高挖掘作业的效率和质量，减少物料遗漏和浪费。
三、液压系统设计液压系统是液压挖掘机的核心部分，其设计直接影响到挖掘机的整体性能。
1. 液压系统组成：液压系统主要由液压泵、液压缸、阀组和控制装置等部分组成。
其中，液压泵提供动力，液压缸实现工作装置的运动，阀组和控制装置则负责控制和调节液压系统的压力、流量和方向。
2. 液压系统设计要点：在液压系统设计中，需考虑系统的稳定性、可靠性和经济性。
首先，要合理选择液压泵的类型和规格，以保证系统具有足够的动力和压力。
其次，要设计合理的阀组和控制装置，以实现对系统压力、流量和方向的精确控制。
此外，还需考虑系统的散热、过滤和防泄漏等问题，以保证系统的稳定性和可靠性。
挖掘机液压油冷却系统分析及优化改造李文琦发布时间：2023-06-22T02:07:23.172Z 来源：《中国建设信息化》2023年7期作者：李文琦[导读] 在常规的挖掘机上，在回到油罐之前，液压系统的回流是由冷凝器来完成的。
在使用液压油冷却时，一般以挖土机整体液压动力的30-50%为标准，依据经验来选取。
在面对各种环境温度和复杂多变的工作环境时，无法对其进行准确的热辐射功率的调控，这就造成了其设计、生产和使用的高油耗。
而且，由于液压系统的回油具有突然性，压力冲击，如果通过冷却器，将会造成冷却器出现裂纹，漏油等问题。
为了解决以上问题，为挖掘机提供一种新型的液压油冷却装置已刻不容缓。
徐州徐工矿业机械有限公司江苏徐州 221000摘要：在常规的挖掘机上，在回到油罐之前，液压系统的回流是由冷凝器来完成的。
在使用液压油冷却时，一般以挖土机整体液压动力的30-50%为标准，依据经验来选取。
在面对各种环境温度和复杂多变的工作环境时，无法对其进行准确的热辐射功率的调控，这就造成了其设计、生产和使用的高油耗。
而且，由于液压系统的回油具有突然性，压力冲击，如果通过冷却器，将会造成冷却器出现裂纹，漏油等问题。
为了解决以上问题，为挖掘机提供一种新型的液压油冷却装置已刻不容缓。
关键词：挖掘机；液压油；冷却系统1问题描述一般的挖掘机用液压油进行冷却，其冷却装置的风机是由柴油机带动的：一是柴油机用皮带带动风机，风机和引擎以一定的速度传递；二是采用带式+角度式变速器来带动风机，风机和引擎的转速可调为3档。
两种方法都有一个共同的缺陷：无法按照实际的冷却能力进行调整，或者调整幅度过窄，从而导致了燃油消耗的增加；柴油机低速运行时，风机速度较慢，导致其散热能力较弱，在高温工况下需要增大散热器体积（10%~30%），导致其设计与生产费用较高。
从结构上看，从挖掘机的液压系统中返回的油是通过冷却装置，然后返回到液压油箱中的，因为系统返回的油是断断续续的，并且有很大的波动性，这就使得对液压油冷却装置的散热能力的计算变得很困难，所以必须要有丰富的经验，进行多次的测试和多次的检验；此外，由于水力流动的剧烈变化，系统会有压力峰值出现，这些峰值可能达到最大压力的数倍，这种水压的变化表现为脉动，只有通过示波器才能观测到。
挖掘机力士乐液压系统分析解读液压系统概述液压系统是挖掘机中非常重要的一个系统，它主要是利用流体（液体或气体）在传递压力时的性质来实现各种机械运动。
在挖掘机中，液压系统应用广泛，比如液压缸、液压马达、液压泵等等。
其中力士乐是液压系统领域的知名品牌，其液压系统在挖掘机中也常被使用。
液压系统由几个主要组件组成，例如：液压油箱、液压泵、压力控制阀、扭转控制阀、比例控制阀、液压缸、液压马达、油管、滤清器等。
液压系统配备了必要的仪器和仪表（如压力表、热表、流量表、温度计等）来监测系统的运行情况，以保证液压系统在正常情况下运行。
力士乐液压系统力士乐作为液压系统领域的专家，其液压系统在挖掘机中得到广泛应用。
力士乐液压系统由多个组件构成，其中主要包括：液压泵力士乐液压泵是一种可变转速、轴向柱塞机构的过量式泵。
它通过控制分配体的位置和角度来实现输出流量的连续调整，满足挖掘机在不同功率工况下的操作需要。
液压缸液压缸是力士乐液压系统中的重要组成部分，用于实现各种动作，例如：翻转、伸缩、升起、旋转等。
液压缸受到液压系统的压力控制，并且通过各种控制阀的控制来改变各种动作的速度和力度。
液压马达液压马达也是力士乐液压系统中的重要组件，它主要用于将油液转换成转速或扭矩用于实现各种动作。
控制阀液压系统中的控制阀作为控制油液流动的关键元件，可以实现对压力、流量和方向等参数的控制。
常见的控制阀有比例控制阀、分配阀、压力阀、单向阀等。
液压油箱液压油箱是力士乐液压系统中存储液压油的地方。
它可以作为油液的储备，也可以用来散热，从而保证液压系统的稳定运行。
力士乐液压系统的运行原理力士乐液压系统的运行是基于流体力学原理的。
当液压泵工作时，会在液压系统中形成一定的压力，将油液送入各个液压元件中，通过各种控制阀的开启和关闭来实现液压缸、液压马达的运作。
液压泵通过液压油箱中的油液提供能量，而液压缸和液压马达则将这些能量转化成机械动力。
液压缸的作用是将液压能转化为各种机械运动，例如：升起和下降、旋转等。
摘要单斗液压挖掘机作为完成土石方开挖的主要施工机械设备，已广泛用于工业与民用建筑、交通运输、水利电力工程、矿山开掘以及军事工程等机械化施工中。
当今挖掘机的生产向大型化、微型化、多功能化、专用化和自动化的方向发展。
液压系统在挖掘机行业中具有极其重要的作用。
本文对力士德SC330机型液压系统进行了详细的研究。
第一章，介绍挖掘机的概况、国内外挖掘机技术及行业发展、分类以及工作工况，然后又介绍了液压系统的概况。
第二章介绍了系统液压泵，主要介绍了泵功率的调节及泵的变量分析。
第三章、第四章分别对回转系统和行走系统的工作原理及细部动作原理进行分析。
第五章，对挖掘机液压系统进行了工作总结。
关键词：挖掘机，液压系统，变量分析，工作原理AbstractSingle bucket hydraulic excavator as completed earthwork excavation of main construction equipment, has been widely used in industrial and civil construction, transportation, water conservancy and electric power engineering, mine exploitation and military engineering mechanized construction.Current excavator production to large-scale, miniaturization, muti function change, special change and the direction of automation development. The hydraulic system in excavator industry plays an important role in. The book de SC330type hydraulic system are studied in detail. The first chapter, introduction of excavator excavator technology at home and abroad, and industry development, the classification as well as the working condition, and then introduced the general situation of hydraulic system. The second chapter introduces the system of hydraulic pump, mainly introduced the pump power regulation and pump variable analysis. The third chapter, the fourth chapter of rotary system and the operating system's principle of work and the detail operation principle anar ysis. The fifth chapter, the full text of a summary of the work.Key words: Excavator, Hydraulic system, Multivariate analysis,Working principle目录前言 (1)1 绪论 (1)1.1挖掘机概述 (1)1.1.1 挖掘机的简介 (3)1.1.2 国内挖掘机技术及行业发展 (4)1.1.3 国外挖掘机技术及行业发展 (4)1.2挖掘机的分类 (5)1.3挖掘机的工作循环 (6)1.4液压系统概述 (7)1.4.1液压系统的发展概况 (7)1.4.2液压系统的介绍 (7)2 系统液压泵 (10)2.1先导控制 (10)2.1.1 先导泵 (10)2.1.2 先导系统 (11)2.2主泵系统 (12)2.2.1 调节器 (12)2.2.2主泵及先导泵的变量分析 (15)2.2.2 主泵功率调节 (17)3 主阀 (19)3.1主要阀的介绍 (19)3.1.1 主溢流阀 (19)3.1.2 安全吸油阀 (21)3.1.3 保持阀 (22)3.2主阀涉及到的控制功能分析 (24)3.2.1 斗杆再生回路 (24)3.2.2 保持回路 (24)3.2.3 回转优先回路 (25)3.3主阀各工作机能分析 (26)3.3.1 动臂动作 (26)3.3.2 斗杆动作 (27)3.3.3 铲斗动作 (29)3.2.4 回转动作 (31)3.2.5 行走动作 (32)4 回转系统分析 (33)4.1概述 (33)4.2回转马达工作原理 (33)4.3细部动作原理分析 (34)4.3.1 安全吸油阀 (34)4.3.2 回转停车制动及延时阀 (35)4.3.3 防逆转阀 (35)5 行走系统分析 (37)5.1概述 (37)5.2细部动作原理分析 (38)5.2.1 平衡阀 (38)5.2.2 左右安全阀 (39)5.2.3 自动双速切换阀 (40)5.2.4 直线行走功能 (41)5.2.5 停车制动功能 (42)5.2.6 中心回转接头 (44)6 总结分析 (44)结论 (45)致谢 (46)参考文献 (47)前言我国的挖掘机起步比较晚，新中国成立初期，以测绘仿制前苏联20世纪30～40年代W501、W502、W1001、W1002等型号的机械式单斗挖掘机为主，开始了中国挖掘机的生产历史。
到目前，江苏常州、江苏徐州、山东济宁、山东临沂、湖南长沙将成为国内挖掘机主要的产业聚集地。
可改革开放以来，随着中国机械市场的对外开放，越来越多的工程机械进入中国，对中国的机械市场面对的极大的冲击。
长期以来，国内挖掘机生产企业尚未掌握关键部件的核心技术，必须依赖进口。
国内自主品牌一直维持在较低水平上。
国内大中型挖掘机市场，韩、日、欧美等外资企业及合资企业的产品占据了90%的市场份额,其在中国的生产也形成系列化，对国内挖掘机的发展形成了巨大的挑战。
挖掘机作为土方工程施工中的主要施工机械，可单独进行挖土或配合运输工具（自卸汽车等）在工程量较大而运输又较远的工地作挖运土方的的作业。
而单斗液压挖掘机作为完成土石方开挖的主要施工机械设备，已广泛用于工业与民用建筑、交通运输、水利电力工程、矿山开掘以及军事工程等机械化施工中。
对于减轻工人繁重的体力劳动，提高机械化施工水平，加快施工进度，保证施工质量都具有很重要的作用。
挖掘机与液压传动紧密的联系在一起，其发展主要是以液压技术的应用为基础。
力士德SC330挖掘机的液压系统主要由以下回路组成：变量泵总功率调节回路、比例减压阀式先导操纵控制回路、回转回路、行走回路、动臂回路、斗杆回路及铲斗回路。
由于挖掘机的工作环境恶劣，要求实现的动作复杂，于是它对液压系统的设计提出了更高的要求。
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液压挖掘机发展的一个重要环节。
我针对力士德SC330机型单斗液压挖掘机的液压系统进行了详细的分析。
主要有主泵的变量分析及先导泵分析、主阀涉及到的控制功能分析、回转系统和行走系统的工作原理及细部动作原理。
山东交通学院工程机械研究所所使用的《液压挖掘机技术手册》教材只是针对国内外挖掘机的液压系统的结构与原理以及电气系统和发动机进行概述，并未与国外的挖掘机进行比较，无法了解到各自的优劣。
但就现在形势而言，国内挖掘机与国外挖掘机相比存在比较大的差距。
国内挖掘机要有大的发展仍需要比较长的时间。
1.绪论1.1挖掘机概述1.1.1 挖掘机的简介[1]工程机械是工程施工所用的机械设备的统称，广泛用于建筑工程、道路交通、矿山等行业。
工程机械大致可分为：挖掘机械、铲土运输机械、工程起重机械、机动工业车辆、压实机械、路面机械、桩工机械、混泥土机械、钢筋加工机械、军用工程机械、凿岩机械与气动工具的类型。
挖掘机作为土方工程施工中的主要施工机械，可单独进行挖土或配合运输工具（自卸汽车等）在工程量较大而运输又较远的工地作挖运土方的的作业，当运距超过1000m 以上而不宜使用铲运机工作时，使用挖掘机最为合适。
单斗液压挖掘机作为完成土石方开挖的主要施工机械设备，已广泛用于工业与民用建筑、交通运输、水利电力工程、矿山开掘以及军事工程等机械化施工中。
对于减轻工人繁重的体力劳动，提高机械化施工水平，加快施工进度，保证施工质量都具有很重要的作用。
全回转式单斗液压挖掘机总体结构组成如下图所示：图1.1 挖掘机总体结构组成Fig 1.1 Excavator overallstructure1.1.2 国内挖掘机技术及行业发展⑴国内挖掘机的发展状况我国的挖掘机起步比较晚，从1954年抚顺挖掘机厂生产第一台斗容量为1 m³机械式单斗挖掘机至今，大体上经历了测绘仿制、自主研制开发和发展提高等三个阶段。
新中国成立初期，以测绘仿制前苏联20世纪30～40年代W501、W502、W1001、W1002等型号的机械式单斗挖掘机为主，开始了中国挖掘机的生产历史。
由于当时国家经济建设的需要，先后建立起了十几家挖掘机生产厂。
1967年开始，中国自主研制液压挖掘机。
早期开发成功的产品主要由上海建筑机械厂的WY100型、贵阳矿山机械厂的W4-60型、合肥矿山机械厂的WY60型挖掘机等。
随后又出现了长江挖掘机厂的WY160型和贵州重型机械厂的WY250挖掘机等。
它们为中国液压挖掘机行业的形成和发展迈出了极其重要的一步。
到20世纪80年代末，我国的挖掘机厂已有30多家，生产机型大40余种。
中、小型的挖掘机已形成系列，斗容有0.1～2.5 m³不等12个等级、20多种型号，还生产0.5～4 m³以及大型矿用的10 m³、12 m³机械传动单斗挖掘机，1 m³隧道挖掘机，4 m³长臂挖掘机，还开发了斗容量0.25 m³船用液压挖掘机，0.4 m³、0.6 m³、0.8 m³水陆两用挖掘机等。
但总的来说，中国生产的挖掘机批量小、分散，生产工艺与产品质量等与世界先进水平相比还有很大差距。
改革开放以来，积极引进、消化、吸收国外先进技术，以促进中国挖掘机行业的发展。
其中贵州矿山机械厂、上海建筑机械厂、合肥矿山机械厂、长江挖掘机厂分别引进德国利勃海尔（Liebherr）公司的A192、R912、R942、A922、R922、R962、R972、R982液压挖掘机制造技术。
