輪式挖掘機工作裝置及液壓系統設計

① 液壓挖掘機的簡介

挖掘機液壓傳動緊密地聯系在一起，其發展主要以液壓技術的應用為基礎。其結構主要是由發動機、液壓系統、工作裝置、行走裝置和電氣控制等部分組成，由於挖掘機的工作條件惡劣，要求實現的動作很復雜，於是它對液壓系統的設計提出了很高的要求，其液壓系統也是工程機械液壓系統中最為復雜的。因此，對挖掘機液壓系統的分析設計已經成為推動挖掘機的重要一環。
單斗液壓挖拓機是一種周期作業的機械設備，它由工作裝置、回轉裝置和行走裝置三部分組成。工作裝置包括動有、斗桿以及根據工作需要可更換的各種換裝設備，如正鏟、反鏟、裝載斗和抓鬥等，其典型工作循環如下:
(1)挖掘在堅硬土城中挖掘時一般以斗桿動作為主，用鏟斗缸調整切削角度，配合挖掘;在松軟土坡中挖翻時，則以鏟斗缸動作為主;在由特殊要求的挖掘動作中，則使鏟斗缸、斗桿缸和動臂缸三者復合動作.以保證鏟斗按特定軌跡運動。
(2)滿斗提升及回轉挖掘結束，鏟斗缸推出，動仲缸升起，滿斗提升;同時回轉馬達啟動，轉台向卸土方向回轉。
(3)卸載轉台轉到卸載地點.轉台制動斗桿缸調整卸料半徑.鏟斗缸收回，轉斗卸載。當對卸載位工及高度有嚴格要求時.還需動臂kr配合動作。
(4)卸載結束後.轉台向反向回轉，同時動臂缸與斗桿缸配合動作，使空斗下放到新的挖掘位里。
單斗液壓挖掘機在建築、交通運輸、水利施工、露天采礦及現代化軍事工程中都有十分廣泛的應用，是各種土石方施工中不可缺少的主要機械設備。

② 輪式裝載機的結構及工作原理

如圖所示為輪式裝載機總體結構示意圖，裝載機一般由車架、動力傳動系統、行走裝置、工作裝置、轉向制動裝置、液壓系統和操縱系統等組成。發動機1的動力經變矩器2傳給變速箱14，再由變速箱把動力經傳動軸13及16分別傳到前後橋10，以驅動車輪轉動。內燃機動力還經過分動箱驅動液壓泵3工作。工作裝置由動臂6、搖臂7、連桿8、鏟斗9、動臂液壓缸12和搖臂液壓缸5組成。動臂一端鉸接在車架上，另一端安裝了鏟斗，動臂的升降由動臂液壓缸來帶動，鏟斗的翻轉由轉斗液壓缸通過搖臂和連桿來實現。車架11由前後兩部分組成，中間用鉸銷4連接，依靠轉向液壓缸可以使前後車架繞鉸銷相對轉動，以實現轉向。從裝載機的總體結構圖可以看出，裝載機可分為：動力系統、機械繫統、液壓系統、控制系統。裝載機作為一個有機整體，其性能的優劣不僅與工作裝置機械零部件性能有關，還與液壓系統、控制系統性能有關。動力系統：裝載機原動力一般由柴油機提供，柴油機具有工作可靠、功率特性曲線硬、燃油經濟等特點，符合裝載機工作條件惡劣，負載多變的要求。機械繫統：主要包括行走裝置、轉向機構和工作裝置。液壓系統：該系統的功能是把發動機的機械能以燃油為介質，利用油泵轉變為液壓能，再傳送給油缸、油馬達等轉變為機械能。控制系統：控制系統是對發動機、液壓泵、多路換向閥和執行元件進行控制的系統。液壓控制驅動機構是在液壓控制系統中，將微小功率的電能或機械能轉換為強大功率的液壓能和機械能的裝置。它由液壓功率放大元件、液壓執行元件和負載組成，是液壓系統中進行靜態和動態分析的核心。

③ 挖掘機液壓結構及工作原理

挖掘機主要由發動機、傳動系統、行駛系統、制動系統、工作裝置、液壓系統、電氣系統等組成，如圖2-11所示。

圖2-11 挖掘機的結構

（1）發動機

發動機一般為四沖程、水冷（或風冷）、多缸、直噴式柴油機發動機。少數挖掘機採用電控柴油機。

（2）傳動系統

傳動泵有機械傳動式、半液壓傳動式和全液壓傳動式3種，其中機械傳動式和半液壓傳動式應用較廣。

（3）行駛系統

液壓挖掘機行駛系統是整個機器的支撐部分，承受機器的全部質量和工作裝置的反力，同時能使挖掘機作短距離行駛。按結構不同，行駛系統可分為履帶式和輪胎式兩類。

①履帶式行駛系統。由履帶、支重輪、托鏈輪、驅動輪、導向輪、張緊裝置、行走架、油馬達、減速機等組成。

液壓挖掘機的行駛系統採用液壓驅動。驅動裝置主要包括液壓馬達、減速機和驅動輪，每條履帶有各自的液壓馬達和減速機。由於兩個液壓馬達可獨立操作，因此機器的左右履帶可以同步前進或後退，也可以通過一條履帶制動來實現轉彎，還可以通過兩條履帶朝相反方向驅動來實現原地轉向，其操作十分簡單、方便、靈活。

②輪胎式行駛系統。通常由車架、轉向前橋、後橋、行車機構及支腿等組成。

後橋通過螺栓與機架剛性固定連接。前橋通過懸掛平衡裝置與機架鉸接連接。懸掛平衡裝置的作用是當挖掘機行駛時，利用支承板的擺動和兩懸掛油缸的浮動，保證4個車輪充分著地，減輕機體不平均承載、擺跳、道路沖擊及機架扭曲，提高挖掘機的越野性能；當挖掘機作業時，將兩懸掛油缸閉鎖，保證挖掘作業時整機的穩定性。

（4）轉向系統

輪胎式挖掘機，其轉向系統通常採用全液壓、偏轉前輪式轉向系統，主要由油箱（與工作裝置液壓系統共用）、轉向油泵、轉向器、濾油器、流量控制閥、轉向油缸、油管和轉向盤等組成。

履帶式挖掘機，其轉向系統比較簡單，通過切斷驅動鏈輪動力來實現。其轉向裝置為濕式、多片彈簧壓緊、液壓分離、手動液壓操作方式轉向離合器。

（5）制動系統

腳制動裝置的制動器為凸輪張開蹄式制動器。制動傳動器機構採用氣壓式，主要由空氣壓縮機、氣體控制閥、腳制動閥、儲氣筒、雙向逆止閥、快速放氣閥、手操縱氣開關、制動汽缸及氣壓表等組成。

手制動裝置的制動器為凸輪張開蹄式制動器，傳動機構為機械式。制動底板通過螺釘固定在上傳動箱蓋上；制動鼓用螺栓固定在接盤上，接盤則通過花鍵和上傳動箱的從動軸連接。

當挖掘機作業時，必須解除手制動，否則，將損壞手制動器或回轉液壓馬達。

（6）工作裝置

工作裝置是液壓挖掘機的主要組成部分之一。由於工作性質的不同，工作裝置的種類很多，常用的有反鏟、正鏟、裝載和起重等裝置，而且一種裝置也可以有很多形式。

（7）液壓系統

液壓挖掘機的主要運動有整機行走、轉台回轉、動臂升降、斗桿收放、鏟斗轉動等，根據以上工作要求，把各液壓元件用管路有機地連接起來的組合體叫作液壓挖掘機的液壓系統。液壓系統的功能是把發動機的機械能以油液為介質，利用油泵轉變為液壓能，傳送給油缸、油馬達等，然後轉變為機械能，再傳給各種執行機械，實現各種運動。液壓挖掘機的液壓系統常用的有定量系統、分功率變數系統和總功率變數系統。我國規定，單斗液壓挖掘機重8t以下的，採用定量系統；機重32t以上的，採用變數系統；機重8～32t的，定量和變數系統均可用。

全功率變數系統是目前液壓挖掘機普遍採用的液壓系統，通常選用恆功率變數雙泵。液壓泵的型號不同，採用的恆功率調節機構也不相同。

液壓系統主要由油路系統、先導控制油路系統和控制系統構成。

（8）電氣系統

液壓挖掘機的電氣系統包括啟動線路、發電線路、照明、儀表以及由感測器和壓力開關、電磁閥組成的控制電路，另外還有附屬電路（如空調、收音機等）。啟動電機按所配套的主機不同，分12V、24V兩種，啟動功率分3kW、3.7kW、4.8kW等。

發電線路主要包括交流發電機、電壓調節器、充電指示燈及啟動開關等。

為了保證安全、高效、節能及正常地工作，根據需要，挖掘機的電氣系統都安裝了各種信號裝置，如機油溫度報警、充電指示燈、機油壓力報警、轉向信號燈等，以警告操作者。為了使操作者隨時掌握機器的運轉情況，駕駛室中安裝了各種儀表，如機油壓力表、機油溫度表、液壓油溫度表、水溫表。現代進口挖掘機都採用了先進的電控裝置，這種設備便於維修人員在挖掘機出現故障時能及時、准確地判斷故障位置，及時修復。

④ 液壓挖掘機液壓系統的詳細介紹

液壓挖掘機液壓系統的詳細介紹

按照挖掘機工作裝置和各個機構的傳動要求，把各種液壓元件用管路有機地連接起來的組合體，稱為挖掘機的液壓系統。其功能是，以油液為工作介質，利用液壓泵將發動機的機械能轉變為液壓能並進行傳送，然後通過液壓缸和液壓馬達等將液壓能轉返為機械能，實現挖掘機的各種動作。

一、基本要求

液壓挖掘機的動作復雜，凡要機構經常啟動、制動、換向、負載變化大，沖擊和振動頻繁，而且野外作業，溫度和地理位置變化大，因此根據挖掘機的`工作特點和環境特點，液壓系統應滿足如下要求：

(1)要保證挖掘機動臂、斗桿和鏟斗可以各自單獨動作，也可以互相配合實現復合動作。

(2)工作裝置的動作和轉台的回轉既能單獨進行，又能作復合動作，以提高挖掘機的生產率。

(3)履帶式挖掘機的左、右履帶分別驅動，使挖掘機行走方便、轉向靈活，並且可就地轉向，以提高挖掘機的靈活性。

(4)保證挖掘機的一切動作可逆，且無級變速。

(5)保證挖掘機工作安全可靠，且各執行元件(液壓缸、液壓馬達等)有良好的過載保護;回轉機構和行走裝置有可靠的制動和限速;防止動臂因自重而快帶下降和整機超速溜坡。

為此，液壓系統應做到：

(1)有高的傳動效率，以充分發揮發動機的動力性和燃料使用經濟性。

(2)液壓系統和液壓元件在負載變化大、急劇的振動沖擊作用下，具有足夠的可靠性。

(3)調協輕便耐振的冷卻器，減少系統總發熱量，使主機持續工作時液壓油溫不超過80度，或溫升不超過45度。

(4)由於挖掘機作業現場塵土多，液壓油容易被污染，因此液壓系統的密封性能要好，液壓元件對油液污染的敏感性低，整個液壓系統要設置濾油器和防塵裝置。

(5)採用液壓或電液伺服操縱裝置，以便挖掘機設置自動控制系統，進而提高挖掘機技術性能和減輕駕駛員的勞動強度。

二、類型

按液壓泵特性，液壓挖掘機採用的液壓系統大致上有定量系統、變數系統和定量、變數系統等三種類型。

(1)定量系統

在液壓挖掘機採用的定量系統中，其流量不變，即流量不隨負載而變化，通常依靠節流來調節速度。根據定量系統中油泵和迴路的數量及組合形式，分為單泵單迴路、雙泵單迴路定量系統、雙泵雙迴路定量系統及多泵多迴路定量系統等。

(2)變數系統

在液壓挖掘機採用的變數系統中，是通過容積變數來實現無級調速的，其調節方式有三種：變數泵-定量馬達調速、定量泵-變數馬達調速、變數泵-變數馬達調速。

液壓挖掘機採用的變數系統多採用變數泵-定量馬達的組合方式實現無級變數，且都是雙泵雙迴路。根據兩個迴路的變數有無關連，分為分功率變數系統和全功率變數系統兩種。其中的分功率變數系統的每個油泵各有一個功率調節機械，油泵的流量變化只受自身所在迴路壓力變化的影響，與另一迴路的壓力變化無關，即兩個迴路的油泵各自獨立地進行恆功率調節變數，兩個油泵各擁有一斗發動機輸出功率;全功率變數系統中的兩個油泵由一個總功率調節機構進行平衡調節，使兩個油泵的擺角始終相同，同步變數、流量相等。決定流量變化的是系統的總壓力，兩個油泵的功率在變數范圍內是不相同的。其調節機構有機械聯動式和液壓聯動式兩種形式。

⑤ 裝載機液壓系統工作原理

原發布者:韓晨
裝載機液壓系統
1裝載機整機液壓系統的應用裝載機整機液壓系統實驗測試的工程背景及意義裝載機是工程機械中重要的機種，是一種集鏟、運、裝、卸作業於一體的自行式機械。今後輪式裝載機仍將是工程機械中最重要的機種之一。一個液壓系統是由多個元件相互連接而成的，每個元件的工作性能往往不能代表整個液壓系統的性能。因此有必要對整機液壓系統進行較全面的分析研究。實驗准備及實驗過程實驗在實驗室、試驗沙場、野外原生土實驗現場等場地進行。具體如下，針對產品特點設計了實驗方案。對裝載機液壓系統如下參數進行了分工況測量，測量參數為：工作泵出口壓力；動臂油缸無桿腔壓力『動臂油缸有桿腔壓力；轉斗油缸無桿腔壓力；轉斗油缸有桿腔壓力I轉向泵出口壓力；轉向器人口壓力；轉向油缸壓力；先導控制減壓閥控制壓力；動臂的角位移。分別在如下工況下進行測試空載工況；①標准載荷工況；②沙場實時裝載工況；③野外原生土實時裝載工況。2裝載機工作裝置液壓系統的實驗分析概述如圖1所示為裝載機工作裝置液壓系統。它由四個部分組成；1轉斗液壓缸；2動臂液壓缸；3動臂液壓缸換向閥；4轉斗液壓缸換向閥；5單向閥；6液壓泵；7濾油器；8溢流閥；9緩沖補油閥；10油箱

⑥ 挖掘機的液壓結構及工作原理是什麼

挖掘機的液壓結構
一個完整的液壓系統由五個部分組成，即動力元件、執行元件、控制元件、無件和液壓油。
動力元件的作用是將原動機的機械能轉換成液體的壓力能，指液壓系統中的油泵，它向整個液壓系統提供動力。液壓泵的結構形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。
執行元件(如液壓缸和液壓馬達)的作用是將液體的壓力能轉換為機械能，驅動負載作直線往復運動或回轉運動。
控制元件(即各種液壓閥)在液壓系統中控制和調節液體的壓力、流量和方向。根據控制功能的不同，液壓閥可分為村力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為益流閥(安全閥)、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節流閥、調整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據控制方式不同，液壓閥可分為開關式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。
輔助元件包括油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、壓力表、油位油溫計等。
液壓油是液壓系統中傳遞能量的工作介質，有各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等幾大類。
工作原理
帕斯卡原理
帕斯卡原理是一個靜力學原理，
對於「理想液體」有：
1、處於密閉容器內的「理想液體」對施加於它表面的壓力向各個方向等值傳遞；
2、速度的傳遞按「容積變化相等」的原則；
3、液體的壓力由外載荷建立。
4、能量守恆。