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WY20液壓挖掘機液壓系統設計

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更新時間：2019-11-12
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WY20液壓挖掘機液壓系統設計摘要院本文介紹了 WY20 液壓挖掘機液壓系統設計方法和思路，對挖掘機工作動作進行分析，確定液壓系統，選取合適的液壓元件及附件，校驗液壓系統性能，設計出性能可靠的挖掘機液壓系統。
關鍵詞院液壓；挖掘機；系統設計

0 引言
我國中國處于工業社會向信息社會過渡的加速轉型期，隨著我國大力發展經濟，將需要大量的液壓設備。本文設計的液壓系統具有工作可靠、成本低、效率高、維護使用方便等特點。
1 挖掘機液壓系統的主要參數
1.1 挖掘機的工作動作分析圖 2
液壓挖掘機的工作流程：動臂升降→斗桿收放→鏟斗

裝卸→轉臺回轉→整機行走，以及其它輔助動作（如圖1
所示）。除了輔助動作不需要全功率驅動，液壓挖掘機的主要動作采用全功率驅動。

p1-液壓缸的工作腔壓力；
p2-液壓缸的回油腔工作壓力；
A1= ∏D -液壓缸無桿腔的有效面積； 4
A2= 1∏（D2-d2）-液壓缸有桿腔的有效面積；
4
D-液壓缸內徑或活塞直徑； d-活塞桿直徑；

液壓缸的最大工作壓力；

1.動臂升降 2.斗桿收放 3.鏟斗裝卸 4 .平臺臺回轉 5.整機行走
圖 1 液壓挖掘機的工作過程圖
1.2 選定系統壓力
表 1 幾類機械常用的系統壓力

在不影響系統使用下，結合考慮系統性能和生產成本。根據表 1，確定本系統壓力為 30MPa，生產成本為最佳。
1.3 計算液壓缸選擇本設計采用雙作用單活塞桿油缸，示意圖如圖 2。
當無桿腔為工作腔時有桿腔為工作腔時

F-液壓缸的最大外負載；
液壓缸的機械效率，一般取 0.9~0.97。根據以上公式，需先選取回油腔壓力，即背壓 P2 和桿徑比 d/D，確定液壓缸尺寸。表 2 所列為根據回路特點選取背壓的經驗數據。
表 2 背壓經驗數據

回路特點背壓（MPA）回路特點背壓（MPA）
回油路上設有節流閥
0.2~0.5
采用補油泵的閉式回路

1~1.5
回油路上有背壓閥或調速閥
0.5~1.5
由表 2 選取 P2 為 0.5。挖掘機液壓缸回程時工作載不大，所以選擇往返速比 i=2 的液壓缸。根據挖掘機挖掘形態如下，可見挖掘時主要是斗桿缸作用，此處選取鏟斗缸計算。

a 壓整地面 b 鏟斗保持一定角度切削
圖 3

l2，lB-力臂，見上圖； Fg-斗桿缸作用力；
Fmax-最大挖掘力（90kN）。
根據資料，先取 lB/l2=3，則 Fg=270kN。
再代入初選系統壓力30MPA，又 i=2，則 A1=2A2，則可計算出
無桿腔面積 A1=0.01253m2 D=127mm
有桿腔面積 A2=0.00627m2
根據機械設計手冊選取工程用缸 HSG L-φ140/100，行程 S=12D=1680mm，尺寸 L1=500+1680=2180mm，其它缸取與此缸相同。
1.4 計算液壓泵排量泵的壓力計算：
設計液壓系統時，泵的壓力高于系統壓力10%-30%
為宜[5]。因此：PB=P（1+30%）取 PB=35MPa。泵所需的流量計算：根據資料定缸的伸縮速度 vmax=4000mm/min Qmax=仔（R2-r2）v=3.14（0.72-0.52）×40=30.14 L/min
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