（优秀毕业全套设计）SWDM20旋挖钻机液压系统设计（整套下载）

图动力头阀内合流.主卷扬工作原理主卷扬用以提升和下放钻杆，由液压马达驱动，可实现双速控制如图，控制方式为液压先导控制，主副卷扬配有压绳器。

工作时，操纵先导阀控制主卷扬换向，当马达腔进油腔回油时，主卷扬正常上升反之腔进油腔回油时，主卷扬下降。

为了防止主卷扬失速下降，间装有平衡阀。

主卷扬下降时，只有当腔进油压力达到定的数值时，才能打开平衡阀使回油返回油箱，实现主卷扬平稳下降。

当主阀合流时可实现主卷扬的快速上升和下降。

回转工作原理回转运动有精度要求，同时为了防止制动时的高压对回路造成损害，因此需要个比例阀精确控制，同时要有个制动阀进行制动。

由两个单向阀组成补油回路。

系统有节能要求，因此选用定压式容积节流调速回路，此回路由限压式变量叶片泵和调速阀组成，如图。

马达运动速度由调速阀中的节流阀开口来控制，变量泵输出流量则和进入马达的流量自相适应当时，泵的供油压力上升，使限压式变量叶片泵的流量自动减小到反之，当时，泵的供油压力下降，该泵又自动使。

因此，此调速回路使泵的供油量基本恒定。

由于泵可按负载压力自动调节流量，有利于节能，减小油液发热。

图动力头液压原理.图主卷扬液压原理.图回转液压系统.变幅机构液压原理变幅机构用液控单向阀双向锁紧的回路。

用两个液控单向阀可实现对液压缸的双向锁紧。

液压泵卸荷，两个液控单向阀均为关闭，活塞被所在不动。

活塞可以在任意位置被锁紧如图。

考虑桅杆的功能要求由于桅杆自身重力的作用，举身过程要比较平稳，而且在任意位置要能被锁定，所以背压阀的压力值要设得比较小工作是也要很好的被锁住前倾是也要平稳和能被锁住，所以背压阀值要设得比较大。

再考虑到平衡和锁紧的功能，可以使用液控平衡阀来同时实现这两个作用，举身过程中，开始时桅杆自重对液压缸的压力比较大，进油路压力很大，所以回油路上的背压值很小，随着举身过程的图变幅机构液压原理.进行桅杆自重对缸的压力减小，回油路上的背压值也随着增加。

前倾过程中，进油路上压力值很小，所以回油路上的背压值特别大，收回过程和此分析相反。

要锁紧时可以可以用换向阀切断进油路，从而靠平衡阀直接锁住。

图中两个执行元件中的最高压力，可以通过单向阀选出，作为负荷传感压力分别引到负荷传感阀和各压力补偿阀的弹簧腔。

为保证桅杆工作时的垂直度，选用种倾角传感器，将检查到的角度偏差信号转换成电信号，控制电液比例方向流量控制阀，从而调节桅杆的垂直度。

.液压系统动力设计设计要求设计要求是进行每项工程设计的依据。

在制定基本方案并进步着手进行液压系统各部分设计之前，必须把设计要求以及与设计内容有关的其他方面的情况了解清楚。

动力性要求所谓动力性要求，就是在保证发动机不过载的前提下，尽量充分地利用发动机的功率，提高旋挖机的生产效率。

尤其是当负载变化时，要求液压系统与发动机的良好匹配，尽量提高发动机的输出功率。

例如，当外负载较小时，往往希望增大油泵的输出流量，提高执行元件的运动速度。

双泵液压系统中就常常采用合流的方式来提高发动机的功率利用率。

操纵性要求旋挖机对调速操纵控制性能的要求很高，如何按照驾驶员的操纵意图方便地实现调速操纵控制，对各个执行元件的调速操纵是否稳定可靠，成为旋挖机液压系统设计十分重要的方面。

旋挖机在工作过程中作业阻力变化大，各种不同的作业工况要求功率变化大，因此要求对各个执行元件的调速性要好。

旋挖机在作业过程中需要各个执行元件单独动作，但是在更多情况下要求各个执行元件能够相互配合实现复杂的复合动作，因此如何实现多执行元件的复合动作也是旋挖机液压系统操纵性要求的方面。

当多执行元件共同动作时，要求其相互间不干涉，能够合理分配共同动作时各个执行元件的流盘，实现理想的复合动作。

尤其对行走机构来说，左右行走马达的复合动作问题，即直线行驶性也是设计中需要考虑的重要方面。

如果旋挖机在行使过程中由于液压泵的油分流供应，导致侧行走马达速度降低，形成旋挖机意外跑偏，很容易发生事故。

另外，当多执行元件同时动作时，各个操纵阀都在大开度下工作，往往会出现系统总流量需求超过油泵的最大供油流量，这样高压执行元件就会因压力油优先供给低压执行元件而出现动作速度降低，甚至不动的现象。

因此，如何协调多执行元件复合动作时的流量供应问题也是挖掘机液压系统设计中需要考虑的。

节能性要求旋挖机工作时间长，能量消耗大，要求液压系统的效率高，就要降低各个执行元件和管路的能耗，因此在旋挖机液压系统中要充分考虑各种节能措施。

当对各个执行元件进行调速控制时，系统所需流量大于油泵的输出流量，此时必然会导致部分流量损失掉。

系统要求此部分的能量损失尽量小当旋挖机处于空载不工作的状态下，如何降低泵的输出流量，降低空载回油的压力，也是降低能耗的关键。

安全性要求旋挖机的工作条件恶劣，载荷变化和冲击振动大，对于其液压系统要求有良好的过载保护措施，防止油泵过载和因外负载冲击对各个液压作用元件的损伤。

回转机构和行走装置有可靠的制动和限速防止动力头因自重而快速下降和整机超速溜坡。

其它性能要求实现零部件的标准化组件化和通用化，降低旋挖机的制造成本液压旋挖机作业条件恶劣，各功能部件要求有很高的工作可靠性和耐久性由于旋挖机在城市建设施工中应用越来越多，因此要不断提高旋挖机的作业性能，降低振动和噪声，重视其作业中的环保性。

确定液压系统基本方案按照液流循环方式的不同，静液压传动系统可以分为开式循环系统和闭式循环系统两种。

对于开式循环系统，油泵自油箱吸油，供入油马达后，低压油直接返回油箱。

油马达通过换向阀改变运动方向。

开式循环系统的优缺点为系统比较简单系统散热条件好由于油泵直接从油箱吸油，因此油箱需要较大的容积因为油箱较大，空气和油液及管路接触的机会较多，容易渗入管路，造成管路振动当系统采用不可自吸的油泵时，需要个较大的辅助供油泵。

对于闭式循环系统，油泵的进油管直接与油马达的排油管连通，形成个闭合回路。

为了补偿系统中的泄漏损失，还需要专设个辅助供油泵。

油马达般是通过改变油泵的液流方向来改变运动方向。

因此，在闭式系统中常采用双向变量轴向柱塞泵。

闭式循环系统的优缺点为系统比较复杂系统中的流量基本上都在主管路内循环，与油箱中交换的油量仅为系统中泄漏的那部分，因此系统的散热条件较差，管路容易发热。

为了改善这种情况，可以采用流量较大的辅助泵，增加与油箱交换的油量，成为种半闭式循环系统油箱所需容积较小，比较紧凑无论是高压管路还是低压管路都有定的压力，因此空气进入管路的机会较少，运转比较平稳由于系统中的流量基本上都在主管路内循环，同时在辅助泵的出口管路中可以采用过滤精度较高的滤油器，因此系统比较容易保持干净由于闭式系统中般都采用变量轴向柱塞泵，因此，在般情况下不需要用换向阀来改变油马达的运转方向，减少了换向时的冲击。

般来说，通常车辆的静液压传动系统均为闭式系统，从元件配置上看，技术比较成熟，比较致命的缺陷如下无法实现多执行系统的动作要求，如旋挖钻机包括液压转向系统走行系统动力头回转系统以及立桅定位系统等，为了驱动多个系统，势必要再增加液压泵源，导致成本升高，结构复杂，布置困难。

国内厂家生产的液压泵和液压马达，由于技术性能与国外产品存在较大差距，如果使用国外的进口产品，则价格昂贵，产品开发增加。

因此可见，选用泵多用，能协调工作，节能省功，性能优良，价格较低的开式系统十分必要，山河智能旋挖钻机液压元件主要采用力士乐公司的产品。

执行元件形式有双向定量液压马达，双向变量液压马达，如表，由于变量液压马达可实现变速，因此可减小减速机传动比，同时可以很好地与负载相适应而定量马达只能被动承受负载的变化，寿命较短。

故选用变量液压马达。

液压执行元件运动控制回路调速回路有三种节流调速回路，容积调速回路，容积节流调速回路。

表液压泵马达.名称注解图形符号液压泵单向双向把机械能转换为液压能定排量变排量液压马达单向双向把液压能转换为转动形式的机械能节流调速回路节流调速回路通过改变流量控制阀阀口的通流面积来控制流进或流出执行元件的流量，以调节其运动速度。

节流调速回路的特点效率较低，机械特性较软，变载下的运动平稳性较差，只适合在负载小低速小功率的场合在负载变化较大，稳定性要求较高的场合，则用调速阀替代节流阀，当，不随而变化，所以速度刚性明显优于节流阀调速。

虽解决了速度稳定性问题，但因既有溢，又有节，还有减，所以，更大，般用于较小，但变化较大而稳定性要求较高的场合。

容积调速回路通过改变泵和马达的工作容积从而调节速度。

容积调速回路的特点没有溢流损失和节流损失，且工作压力随负载而变化，因此效率高，发热少。

容积节流调速回路既可改变，又可改变。

因此选用容积节流调速回路。

由于定压式容积节流调速回路大多用在负载变化不大的中小功率场合，而变压式容积节流调速回路用在负载变化大速度较低的中小功率场合，故选用定压式容积节流调速回路。

对于泵来说是容积调速，对于阀来说是节流调速。

绘制动力液压系统图液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵。

节流调速系统般用定量泵供油，在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需油量，多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。

容积调速系统多数是用变量泵供油，用安全阀限定系统的最高压力。

为节省能源提高效率，液压泵的供油量要尽量与系统所需流量相匹配。

对在工作循环各阶段中系统所需油量相差较大的情况，般采用多泵供油或变量泵供油。

对长时间所需流量较小的情况，可增设蓄能器做辅助油源。

油液的净化装置是液压源中不可缺少的。

般泵的入口要装有粗过滤器，进入系统的油液根据被保护元件的要求，通过相应的精过滤器再次过滤。

为防止系统中杂质流回油箱，可在回油路上设置磁性过滤器或其他型式的过滤器。

根据液压设备所处环境及对温升的要求，还要考虑加热冷却等措施。

动力液压原理图如图所示。

动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。

液压泵的结构形式般有齿轮泵叶片泵和柱塞泵。

液压缸选择设计图动力液压原理.分析液压缸所受外负载包括三种类型式中工作负载运动部件速度变化时的惯性负载摩擦阻力负载，启动时为静摩檫阻力，启动后动摩擦阻力，由下式求取执行部件重力，设其为活塞与活塞缸有过盈配合产生的弹性变形后的弹力，与活塞缸作用。

取其为。

输送缸壁摩擦系数，这里取静摩擦系数为．，动摩擦系数为．。

可求上式中为静摩擦阻力，为动摩擦阻力。

式中重力加速度时间内的速度变化量。

加速或减速时间，般，取．，其中当泵车在低压大排量泵送时，换向次数为次。

即油缸在.完成次吸料和送料过程，个循环。

由公司参数算出活塞的平均速度液压缸主要尺寸的确定油缸采用活塞式液压缸。

油缸内径的确定计算液压缸内径和活塞杆直径。

最大负载为.已求出，由于设计的高压系统为，按照液压工具手册可取为，为。

考虑到快进快退速度相等，取为.。

将上述数据代入公式根据液压工具手册，将液压缸内径圆整为标准系列直径活塞杆直径，按及活塞杆直径系列取。

油缸壁厚的选择和较核设计考虑到采用板式连接代替油管，需在油缸两端加工出两安装版而出来，应而采用厚壁式油缸。

即，因，取根据其中为缸筒内径。

为缸筒许用应力为材料的抗拉强度，为安全系数，。

因为该设计采用厚壁式油缸假设，则可求出，得出该材料的。

查常用工程材料表，选用合金钢铸造，材料为镍锰锑，。

最后选择壁厚。

带入数据验算满足公式，进而满足要求。

活塞杆直径和较核以上确定，其中活塞杆材料为高强度的，。

为许用应力