挖掘机液压系统课程设计

挖掘机液压系统课程设计内容摘要：

预选开关）选择合理的功率模式：重载高速、正常工作、轻载低速。 通过电子调节器调节发动机油门和液压泵的排量，使供给功率与 负载需要功率相匹配。 采用了电液比例控制技术，通过改变 34BR6/H6 型带阀芯位移反馈的电液比例方向阀的比例电磁铁的输入电流，不 但 可以改变阀的工作液流方向，而且可以 改变 阀挖掘机液压系统课程设计 10 口大小实现流量控制，是一种较为理想的电、液转换和功率放大元件，与伺服控制相比具有成本低、抗干扰性好、能量损失小、对油液清洁度无特殊要求等优点。 工况在线监测系统包括单片主处理器模块、面板控制系统、模拟信号调理模块、A/D 转换及光电隔离模块、电源模块及传感器等部分。 其中单片主处理器模块是系统的核心部分，主要功能有面板的控制管理， A/D 转换部 分的控制管理、模拟量、开关量和 转换信号的输入、处理和存储。 面板控制模块是整个系统的入机接口，它包括键盘、声光报警电路和点阵式液晶显示器。 模拟信号调理电路的任务是实现各路模拟量信号的输入和调整，将传感器和敏感元件的输出电信号转变为满足 A/D 转换输入要求的标准电平信号。 A/D 转换及光电隔离模块的功能是将所有的被检测转变成为单片机所接受的数字量，具体包括开关量、转换信号的整形、模拟量的 A/D 转换和输入输出信号的光电隔离等。 电源模块将液压挖掘机上的蓄电池或发电机输出的+24V 直流电转换成系统各模块以及系统配备的传感 器所需的各种类型的电平电压。 传感器处于液压挖掘机与监测系统的接口位置，是一个能量变换器，它直接从液压挖掘机中提取被除数检测的工况特征参数，感受状态的变化并转换成便于测量的物理量。 计算机控制系统将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集中、储存、分析加工，根据信息处理结果，按照一定的程序和节奏发出相应的指令控制整个系统有目的的运行。 如利用压力传感器可实现过载情况下的路径自主校正；利用超阶级声波测距传感器能实现 回转过程中的自动避障。 4 选择各执行元件 液压泵的选择 主泵的压力为 1 Mpa ， 最大流量为 1 4 5 .8 2 / m invqL ； 齿轮泵 的压力为 2 21pP Mpa ， 最大流量为 2 37 / minvqL。 根据机械设计手册，可查阅得：此液压泵可采用 NB3G20F 双联柱塞泵，主泵由 2 个 柱塞式串联 变量柱塞泵 组成。 柴油发动机的选择 取泵的总效率 p =，泵的总驱动功率为： 1 1 2 2p v p vpP q P qw = 挖掘机液压系统课程设计 11 考虑安全系数 ,故取 25KW。 查《机械设计手册》发动机参数表得： 发动机机型号 YANMAR 功率 转速 2200r/min 液压阀的选择 择液压阀主要根据阀的工作压力和通过阀的流量。 液压阀的作用是控制液压系统的油流方向、压力和流量，从而控制整个液压系统。 系统的工作压力，执行机构的动作顺序，工作部件的运动速度、方向，以及变换频率，输选出力和力矩等。 其他液压元件的选择 其他原件的选择包括蓄能器的选择 ,非橡胶管道的选择 ,胶管的选择 等。 5 液压挖掘机系统的应用 液压随动系统在制动器上的应用 滑阀式制动器液压随动系统的作用是，踩下制踏板时经过弹簧来操纵杠杆，使其左端向上压弹簧，将活塞向上移动并推开锥形阀，使进油口与油腔相通。 此时高压油经进油缸 而实施制动。 当高压油作用于活塞上的压力相对于销轴产生的力矩大于由弹簧的压缩力对销轴产生的力矩时，活塞则向下移动，锥形阀即关闭。 如果前者力矩仍高于后者，则活塞将再 下移动，锥形阀便与阀座脱开，油腔与回油口相通。 此时制动系统内的部分油 液流回油箱，活塞回升到将锥形阀关闭时为止。 松开制动踏板时活塞便下降，油液从油腔经油道、油孔流向回油口，由此再流回油箱中，这时制动器开。 液压随动系统在挖掘机操纵系统中的应用 液压随动系统俗称液压放大器，这一方面执行机构能自动地以一定的准确度重复 输入信号的变化规律，另一方面又起着功率的放大作用。 液压随动系统有滑阀式和旋转式之分，其中滑阀式液压随动系统又分为外部型式 内部型式两种。 液压随动系统在转向机构上的应用 液压随动系统滑阀在向右移动时油液流入转向油缸的大腔，推动活塞向右 移动，使转向轮偏转。 此时转向油缸小腔的油液流入反馈油缸的小腔，实现反馈联系；反之，滑阀向左移动时压力油流入反馈油缸的小腔，其活塞把大腔的油液排向油缸的小腔，使转向轮向相反的方向偏转。 每侧转向油缸活塞行程终了时差单向阀向转向油缸和反馈油缸的小腔 油，以避免吸空现象发生。 挖掘机液压系统课程设计 12 6 液压挖掘机机构方案创新设计 液压挖掘机基本结构及其抽象化表示 液压挖掘机是一种采用液压传动并以一个铲斗进行挖掘作业的机械，它由工作装置上部转台和行走转置五大部分组成。 因用途不同，种类繁多，其中主要有反铲装置、正铲装置 、挖掘机装载装置、起重装置和抓斗装置等这里只研究应用最广泛的反铲装置。 如图 2（ a）所示，液压挖掘机反铲转置由动臂、斗杆、铲斗、以及动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸和连杆机构等组成。 其结构特点是各部件之间的联系全部采用铰链，通过油缸的伸缩来实现挖掘机过程中的各种动作。 挖掘机作业时，将反铲转置转到挖掘地点，操纵斗杆油缸 5 和铲斗油缸 6 使铲斗进行挖掘机工作。 由于油缸可以简化为两个串联在一起的二副杆，这两个二副杆的中间较为驱动福，因此图 2（ a） 中的反铲转置可以转化为图 2（ b）所示的平面运动链型式。 再生运动链和创新运动链 ①反铲装置的工作要求 为了下面讨论方便，先定义几个概念： 挖掘机液压系统课程设计 13 定义 1 分离杆：如果自由度为 F 的平面运动链中存在某个杆，把此杆“切”为两块，该平面运动链则被分解成自由度分别为 F F2 的两个子平面运动链，并且 F=F1 F2，则称此杆为分离杆。 定义 2 分离自由度：如果自由度为 F 的平面运动链中至少存在一个杆，把此杆“切”为两块，该平面运动链则被分解成自由度分别为 F F2 的两个子平面运动 并且 F=F1 F2，那么该平面运动链的自由度类型为分 离自由度。 定义 3 驱动副：作动力源的运动副称为驱动副。 分析图 2(b)中所示的反铲装置的平面运动链，可以发现，该装置是一个自由度为3 的 12 杆机构，其自由度类型为分离自由度，并且具有二个分离杆，即动臂 1 和斗杆 2。 反铲装置的工作要求是，能够控制挖掘高度、卸载高度、挖掘深度和挖掘半径。 为了保证最大的挖掘范围，反铲装置必须具有两个分离杆。 具有两个分离杆的机构，其自由度一定大于或等于 3。 所以反铲装置机构结构的最基本要求是：自由度大于或等于 3，并且具有两个分离杆。 随着自由度和杆数的增加，机构的复杂程度将 大大增加，因此作者只研究能满足基本要求的自由度等于 杆数不大于 12 的反铲装置。 ②满足要求的连杆组合 由于分离杆的副数应大于或等于 4，因此反铲装置至少应有两个副数大于或等于4 的多副杆。 自由度等于 杆数不大于 12，并至少应有两个 4 副以上杆的连杆组合有下列几种。 (1)N=10， N2=8， N3=0， N4=2， N5=0， N6=0 (2)N=12， N2=10， N3=0， N4=1， N5=0， N6=1 (3)N=12， N2=10， N3=0， N4=0， N5=2， N6=0 (4)N=12， N2=9， N3=1， N4=2， N5=0， N6=0 (5)N=12， N2=9， N3=0， N4=3， N5=0， N6=0 (6)N=12， N2=8， N3=2， N4=2， N5=0， N6=0 其中： N 为杆数 NI 为具有 I 个运动副的杆数 ③满足要求的运动链 对于以上六种连杆组合，具有分离自由度的平面运动链数目分别是 4 12 和 103 共 166 种，经计算，其中只有 25 个平面运动链具有两个分离杆。 又自由度为 3 的反铲装置被两个分离杆分解成三个子平面运动链，每个子平面运动链都含有一个驱动副，也就是说，每 个子平面运动链中都得有一个油缸。 又因为在平面运动链中油缸可用两个串联的二副杆来代替，因此反铲装置的每个子平面运动链至少应有一串联的二副杆。 如图 3 所示的 12 种运动链为满足上述要求的运动链。 挖掘机液压系统课程设计 14。