單斗液壓挖掘機(jī)的作業(yè)過程包括下列幾個(gè)間歇?jiǎng)幼鳎簞?dòng)臂升降、斗桿收放、鏟斗裝卸、轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)、整機(jī)行走，以及其他輔助動(dòng)作。除輔助動(dòng)作(包括輪式挖掘機(jī)的支腿收放、整機(jī)轉(zhuǎn)向等)不需全功率驅(qū)動(dòng)以外，其他都是挖掘機(jī)的主要?jiǎng)幼鳎紤]全功率驅(qū)動(dòng)。

　　單斗挖掘機(jī)的動(dòng)作繁復(fù)，主要機(jī)構(gòu)經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng)，換向，外負(fù)荷變化很大，沖擊和振動(dòng)多，而且野外工作，溫度和環(huán)境變化大，所以對(duì)液壓系統(tǒng)的要求是多方面的。對(duì)挖掘機(jī)的工況進(jìn)行仔細(xì)分析，掌握其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，從液壓系統(tǒng)的基本回路著手，初步繪制系統(tǒng)原理圖，對(duì)集成塊、集成塊裝配、液壓站進(jìn)行設(shè)計(jì)，才能保證所設(shè)計(jì)出的液壓系統(tǒng)性能可靠，實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能。

　　1單斗液壓挖掘機(jī)的作業(yè)過程

　　單斗液壓挖掘機(jī)一個(gè)作業(yè)循環(huán)的組成和動(dòng)作的復(fù)合，包括：挖掘、滿斗回轉(zhuǎn)、卸載、返回。

　　2液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)

　　挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)也是由許多基本回路構(gòu)成，包括限壓回路、卸荷回路、緩沖回路、行走限速回路、直線行走回路、節(jié)流調(diào)速和節(jié)流限速、回轉(zhuǎn)優(yōu)先回路等。將這些回路通過串并聯(lián)，再添加一些輔助回路，就能構(gòu)成復(fù)雜的挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)。

　　2.1 限壓回路限壓回路用來(lái)限制系統(tǒng)的工作壓力，使其不超過某一調(diào)定值。限壓的目的是：

　　2.1.1 限制系統(tǒng)的最大壓力，通常用安全閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，安全閥設(shè)置在主油泵出油口附近;

　　2.1.2 根據(jù)工作需要，使系統(tǒng)中某部分壓力保持在定值，或不超過某值，通常用溢流閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　如圖1所示先導(dǎo)溢流閥設(shè)置在主油泵出油口附近，溢流閥限制了系統(tǒng)的最高工作壓力。另外單斗液壓挖掘機(jī)執(zhí)行元件的進(jìn)油和回油回路上也成對(duì)地并聯(lián)限壓閥，即二次溢流閥。二次溢流閥有效的限制了液壓缸、液壓馬達(dá)在閉鎖狀態(tài)下的最大閉鎖壓力，這種限壓閥實(shí)際上起了卸荷閥的作用。

　　2.2 卸荷回路卸荷回路常采用液壓泵以最低壓力進(jìn)行空轉(zhuǎn)的卸荷方式。根據(jù)回路組合形式，有換向閥中位卸荷和穿越換向閥卸荷兩種方式。

　　本設(shè)計(jì)采用穿越換向閥卸荷方式卸荷，如圖1所示，液壓泵輸出流量流經(jīng)三位六通閥的中心旁路，當(dāng)換向閥未得到動(dòng)作信號(hào)時(shí)，液壓油經(jīng)中心旁路，再經(jīng)過回油過濾器流回油箱;當(dāng)換向閥得到動(dòng)作信號(hào)時(shí)，中心旁路被阻斷，另外兩個(gè)常閉的管路導(dǎo)通，液壓油流入執(zhí)行元件，執(zhí)行元件動(dòng)作。

　　2.3 緩沖回路單斗液壓挖掘機(jī)滿斗回轉(zhuǎn)時(shí)，由于上車轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大，再啟動(dòng)、制動(dòng)和突然換向時(shí)，引起很大的液壓沖擊，尤其是回轉(zhuǎn)過程中遇到障礙突然停車，液壓沖擊極大，所以在挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回路上通常設(shè)有緩沖閥?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的緩沖回路就是利用緩沖閥使液壓馬達(dá)高壓腔的油液超過一定壓力時(shí)獲得出路?；剞D(zhuǎn)緩沖回路如圖2所示。

　　2.4 節(jié)流調(diào)速和節(jié)流限速回路節(jié)流調(diào)速是利用節(jié)流閥的可變通流截面來(lái)改變流量，進(jìn)行調(diào)速，這種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能獲得穩(wěn)定的低速。根據(jù)其安裝位置，有進(jìn)油節(jié)流調(diào)速和回油節(jié)流調(diào)速兩種。

　　單斗液壓挖掘機(jī)的工作裝置為了作業(yè)安全，常在液壓缸的回油回路上裝上單向節(jié)流閥，形成節(jié)流限速回路。例如，為防止動(dòng)臂因自重降落速度太快而有危險(xiǎn)，其大腔回路上裝由單向閥和節(jié)流閥組成的單向節(jié)流閥，使動(dòng)臂下降速度受節(jié)流控制。如圖3所示。

　　2.5 行走限速回路履帶式液壓挖掘機(jī)下坡行駛時(shí)因自重加速，可能導(dǎo)致超速溜坡事故，發(fā)生危險(xiǎn)，此時(shí)，行走馬達(dá)超速運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)生吸空現(xiàn)象，甚至損壞。因此，履帶行走裝置必須考慮行走液壓馬達(dá)的限速和補(bǔ)油，使馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制在安全容許范圍以內(nèi)。

　　行走限速回路的工作原理為：按圖4假定，通入高壓油后閥二在高壓油的作用下，閥芯二向上移動(dòng)，高壓油路的部分由經(jīng)閥一流去，同時(shí)也使閥一的閥芯向下移動(dòng)，部分高壓油經(jīng)閥一流入液壓缸，使行走馬達(dá)開啟，挖掘機(jī)開始行走，若挖掘機(jī)出現(xiàn)超速溜坡現(xiàn)象將導(dǎo)致原來(lái)的高壓油道產(chǎn)生吸空，壓力減小，出現(xiàn)回油腔壓力大于壓力油腔的現(xiàn)象，此時(shí)閥二的閥芯在彈簧力的作用下將向下運(yùn)動(dòng)，恢復(fù)至中位，閥一也將因此閉合，失去壓力油的液壓缸也在彈簧力的作用下活塞向左運(yùn)動(dòng)，使行走馬達(dá)制動(dòng)，同時(shí)閥三的閥芯向下運(yùn)動(dòng)，回油腔的液壓油沿管路1、2、3、4、5向壓力油腔補(bǔ)油。消除吸空現(xiàn)象。

　　3液壓裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　3.1 集成塊的設(shè)計(jì)集成塊的空隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)者經(jīng)驗(yàn)的多寡對(duì)于設(shè)計(jì)的成敗及質(zhì)量的優(yōu)劣有很大影響，在綜合了大量參考資料后，按照如下步驟完成了集成塊的設(shè)計(jì)：

　　3.1.1 確定公用油道孔的數(shù)目。設(shè)計(jì)的公用油道數(shù)目為兩條，一條為總進(jìn)油管，另一條為總回油管。

　　3.1.2 制作液壓元件樣板?？砂凑找簤洪y的輪廓尺寸及油口位置預(yù)先制作元件樣本，放在集成塊的有關(guān)視圖上，安排合適的位置。但由于條件的限制，采用catia三維制圖軟件做出液壓元件的3D模型來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　3.1.3 確定孔道直徑及通油孔間壁厚。與閥的油口相通孔道的直徑，應(yīng)與液壓閥的油口直徑相同，制作過程中出現(xiàn)的工藝孔應(yīng)用螺塞或球脹堵堵死，固定液壓閥的定位銷孔的直徑和螺釘孔的直徑，應(yīng)與所選定液壓閥的定位銷直徑及配合要求與螺釘孔的螺紋直徑相同。

　　需要集成的液壓元件原理圖，如圖5所示。

　　3.2 油箱的設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)設(shè)置有冷卻器時(shí)，液壓油箱的設(shè)計(jì)，可按下述方法進(jìn)行，其中：Vmin為下游位時(shí)油箱容量：Vmax為上油位時(shí)油箱容量，Vt為液壓油箱總?cè)萘?，如圖6所示。