第一篇：液压基本回路电子教案
【课题编号】
26—11.5 【课题名称】
液压基本回路 【教学目标与要求】
一、知识目标
了解组成液压传动系统的四大基本回路的结构、运动特点和应用场合。
二、能力目标
能够将液压传动系统分成几个基本回路，以便分析运动分析。
三、素质目标
能分析液压系统的传动过程。
四、教学要求.能够认识四个基本回路的组成，即各回路中不同类型的特点。2.能够把液压传动系统图分成相应的基本回路，分析各个回路在传动中的作用。【教学重点】
各典型回路的运动特点分析。【难点分析】
1.换向阀不同中位机能的作用。2.进油节流调速与回油节流调速比较。3.二次进给回路的应用。【分析学生】
由于传动系统的图形符号不复杂，比较直观，难度不大，只要各种阀的动作机理清楚，各个典型回路应当比较容易理解。方向控制阀的各中位机能的作用对执行元件运动的影响，估计学生缺少感性认识，可能理解不深。【教学思路设计】
重点是分析各种典型回路的特点，比较各回路对执行件的影响，所以要注意采用比较法来记住各种回路的特点。【教学安排】
2学时（90分钟）【教学过程】
对于任何一种液压传动系统，无论其结构有多么的复杂，总归是由一些基本回路组成的，只要熟悉这些基本回路，就能比较容易地分析传动的过程，正如分析机器时，先将它拆成各个机构一样。
一、方向控制回路
1． 换向 如图11—35的换向回路由手动三位四通阀来控制工作台的左右运动，图示位置换向阀处于左位，油液进入油缸左腔，执行元件右移；当换向改换成为右位时，油液进入油缸右腔，执行元件左移，实现左右移动。而换向阀处于中位时，由于进油口与回油口相通，油液全部流回油箱，油缸左右两腔油液被封闭，执行元件固定不动。图中溢流阀、压力表、液压泵和配件为基本配置元件。.锁紧 将执行元件锁紧在某个位置上不得左右窜动。常用的回路有换向阀锁紧和单向阀锁紧两种。
1）换向阀锁紧回路 如图11—36所示，换向阀的中位机能为O型，即进、出油口全部封闭不相通，油泵的油液由溢流阀流回油箱。此时液压泵作无用功，易发热，相比之下图11—35的中位机能较图11-36要好。
2）单向阀锁紧回路 如图11—37所示,A、B两单向阀只允许油液流入活塞缸，只有在液控油路顶开单向阀时，活塞缸的油液才能流出来，保证活塞处于锁紧状态。该图换向阀的中位机能使油管内的油液全部排空，流回油箱。油泵工作压力小，节约电能且不易发热。
二、压力控制回路
用于调节整个液压系统或部分油路的压力。.调压回路 如图11—38所示的溢流阀控制整个传动系统的压力；图11—39所示，两个溢流阀组成，溢流阀1用于控制整个系统的总压力；溢流阀2是用于控制立式活塞缸的活塞下降的压力，防止下降速度过快而出现事故，保证活塞具有一定的背压。该背压回路适用于立式油缸，对于卧式油缸，由于活塞杆处于水平位置，不会出现由于重力而引起的活塞杆突然下降的现象。
2.减压回路 如图11—40所示，由于系统中各位置的工作压力要求不一样，需要用减压阀调低部分油路的压力。如数控铣床刀具夹紧压力必须调高，保证加工中刀具的安全，而工作台的移动速度很慢，其压力可以调低，这就需要用减压阀来减压。.增压回路 某些工作执行需要的工作压力比油泵所能达到的最大工作压力还要大，这就需要对油路的压力进行增压。如图11—41所示为用增压缸的增压回路，靠改变通油面积大小来提高油的压力。在推力相同情况下，面积小的压强必定升高，以此增加输出口的油液压力，达到用小压力油泵产生大压力的效果。.卸载回路 当执行件停止工作时，降低油液的压力可以节约电能并减少机器发热，所以可应用换向阀的中位机能或用单独二位二通单向阀，将油液卸回油箱，如图11—42所示。相比之下a图结构较为简单。
三、速度控制回路 改变执行元件的运动速度
1.节流调速回路 将节流阀分别安装在活塞缸的进、出油口，用于控制进出油速度达到调节速度的作用。相比之下回油调节回路执行件运动较平稳，不会出现突然的冲击，适用于运动平稳性要求较高的系统中。
2.容积调速回路 如图11—45所示，将定量泵改成变量泵，按油缸的用油量多少调整油泵的供油量大小，结构简单，但油泵造价高。
3.容积节流调速回路 将上述两种回路组合起来调整执行元件的运动速度，如图11—46所示。特点是速度稳定。
4.速度换接回路 如图11—47所示位置，回油经调速阀控制回油速度，当1YA接通左位时，回油直接流回油箱，起到快速返回效果，该油路应用较多。
如图11—48所示的油路，用两个调速阀并联或串联来控制活塞缸的进油量大小。a）图中如果3YA接通，调节阀4不起作用，油液经调速阀和3YA的左位直接进入活塞缸的左腔；如图3YA不通电，油液需经过调速阀4作第二次调速。b）图的两个调速阀并联连接，通过3YA的开与关，分别启用调速阀3或4，使活塞缸的进油口分别得到两种不同的进油速度。
四、顺序动作回路
该回路按各活塞缸的先后运动顺序依次工作，其控制的方法有用行程控制和用压力控制两种。
1.用行程阀控制 如图11—49所示，当电磁阀1通电时，活塞B左移，当挡块3左移压下行程阀2的开关时，行程阀的上位工作，活塞A左移，完成动件①和②；反之完成动作③和④。该回路工作可靠，但改变顺序较困难。
如图11—50所示，用行程开关代替行程阀完成上述①②③④的动作。
2.用压力控制阀控制 利用压力的变化来控制元件的顺序动作，如图11—51所示的2和3阀是由单向阀和顺序阀构成的组合阀，由换向阀1的左、右位来控制A、B缸的4个动作。
1YA通电 油路方向：A左腔→完成①动作→压力升高→3中的顺序阀打开→B左腔→完成②动作。
2YA通电 油路方向：B右腔→完成③的动作→压力升高→2中的顺序阀打开→A右腔→完成④的动作。
如图11—52是用压力继电器控制顺序动作的，代替上图中的顺序阀，其油路过程相当。但为防止误发信号，A缸的油压要比B缸低0.4Mpa左右。
五、小结
基本回路是组成液压传动系统的基础，正如机器中的机构一样。基本回路分为换向回路、压力控制回路、速度控制回路和顺序动作回路四种，研究基本回路的构成和运动特点是本次课的注意内容。
六、作业
P235 11—18、19、20、21
第二篇：液压基本回路试题
液压基本回路试题
一、选择题
1、卸荷回路（A）。
A.可节省动力消耗，减少系统发热，延长液压泵寿命
B.可使液压系统获得较低压力
C.不能用换向阀实现卸荷
D.只能用滑阀机能为中间开启型的换向阀
2、速度控制回路一般通过改变进入执行元件的（B）来实现对液压缸运动速度的控制。
A.压力
B.流量
C.功率
3、将单活塞杆式液压缸的左、右两腔接通，同时引入压力油，可以使活塞获得（C）
A.慢速移动
B.停止不动
C.快速移动
二、判断题
1、换向回路、卸荷回路都属于速度控制回路。（×）
2、压力调定回路主要由溢流阀等组成。（√）
3、当液压系统中的执行元件停止工作时，一般应使液压泵卸荷。（√）
第三篇：液压回路实验指导书
篇一：液压基本回路综合实验实验指导书
液 压 基 本 回 路 综 合 实 验
实 验 指 导 书
济南大学机械工程学院 液压传动课程组 2010年3月 前言
液压传动课程是基础理论、液压元件、液压系统三部分组成,而液压系统回路设计
既重要又灵活。学生在学了液压元件有关知识后,通过液压元件的装拆实验,在加深对液压元件实物形体、内部结构及功用理解的基础上,使用《qcs014液压系统拼装实验台》,根据在书本中学到的知识,参照本实验指导书选做(或由教师指定)若干个实验回路:自己拟定实验方案进行液压回路设计即元件及液压附件的选用,然后亲自动手安装元件、接油管、联导线、组成电液实际系统。
实验台所备有的插接式液压元件有：①溢流阀（3个，1个带遥控口）、②减压阀（2个）、③单向减压阀（1个）、④单向顺序阀（1个）、⑤压力继电器（1个）、⑥节流阀（2个）、⑦单向节流阀（1个）、⑧调速阀（1个）、⑨单向调速阀（1个）、⑩单向阀（1个）、⑾液控单向阀（2个）、⑿二位二通电磁换向阀（1个）、⒀二位三通电磁换向阀（2个）、⒁二位四通电磁换向阀（2个）、⒃三位四通电磁换向阀（2个）、⒄三位四通电液换向阀（1个）、⒅行程开关（4个）、⒆蓄能器（1个）、⒇液压缸（2个）、(21)流量计（1台）、(22)叶片泵（2个）。
为了使液压回路拆装方便迅速,安全可靠,故实验台油路的连接采用了快速接头, 电路电源及信号采用了24v驱动联接。
本实验指导书的编写,考虑到实验台的灵活性和可创造性,所以没对实验内容、步 骤、方法等作硬性规定,只按液压传动系统课程要求,给出了一些基本的实验内容,并通过详细举例,使操作者懂得如何使用实验台。学生在受到启发后, 能准确地选用元件和进行设计,能够分析和解释使用中既定的规划和出现的问题, 并进一步探索解决问题的途径。故本实验指导书中所列实验项目及实验步骤,甚至液压回路,均仅供参考。目 录
一、实验准备及注意事项„„„„„„„„„„„„.„„3
二、实验回路举例„„„„„„„„„„„„„„„„„.4
三、实验内容(仅供参考)实验(一)调速回路„„„„„„„„„„„„„„.„ 5 实验(二)增速回路„„„„„„„„„„„„„„„ 7 实验(三)速度换接回路„„„„„„„„„„„.„„.9 实验(四)调压回路„„„„„„„„„„„„„.„„10 实验(五)保压泵卸荷回路„„„„„„„„„„„„ 12 实验(六)减压回路„„„„„„„„„„„„„„„ 13 实验(七)多缸顺序控制回路„„„„„„„„„„„.15 实验(八)节流阀特性实验„„„„„„„„„„„„.17
一、实验注意事项
1、预习是做好实验的前提。在实验之前,应仔细阅读实验指导书,了解实验回路的 目的、要求,掌握基本原理和主要实验步骤,视条件可在此实验前先做元件拆装实验。
2、必须熟悉所用液压元件的拼装方法和使用场合,随之安置在实验台面板合适位 置,进行液压元件和电气线路连接,经实验指导教师审定通过,方可进行操作。在操作过程中仔细的观察,如实而有条理地记录,并且不放过可能出现的一些反常现象。操作要胆大心细,培养独立工作能力,克服一有问题就问教师的依赖思想。
3、实验完毕,把所用的液压元件放回原处,经指导教师同意后,方可离开实验台。
4、实验后应进行数据处理,结果分析(包括思考题),写好实验报告。
二、实验回路举例 1 差动回路示例
a.按照差动回路,取出所用的液压元件,检查型号是否正确。
b.将液压元件安装在试验台安装面合理位置,通过软管和快换接头按回路图连接。c.把所用电磁换向阀电磁铁和行程开关任意编号(图示lct、2ct、3ct、1xk、2xk、3xk)和(lct、2ct、3ct、lxk、2xk、3xk)对应编上,以免搞错。
d.把电磁铁lct、2ct、3ct插头线对应插入在面板输入磁铁”插座内。
e.根据差动回路的系统电器控制逻辑表输入信号顺序(工况表示2xk、3xk、lxk), 把行程开关插头线对应插入面板“行程输入”插座内。
f.根据电磁铁动作表输入框选择要求，确定控制的逻辑联接“通”或“断”。g.拧开溢流阀,启动yb-6泵,调节溢流阀压力为2mpa,调节单向调速阀(调至较小开 口)。
h.按选择好的系统动作要求点动系统运行开始,即可实现动作。三 实验内容〈仅供参考〉
实验〈一〉调速回路 实验目的
速度调节回路是液压传动系统的重要组成部分,依靠它来控制工作机构的 运动速度,例如在机床中我们经常需要调节工作台(或刀架)的移动速度,以适应加工工艺要求。液压传动的优点之一就是能够很方便地实现无级调速。液压传动系统速度的调节,一般有三种,即节流调速,容积调速,节流——容积调速。通过实验要求达到以下目的:
1、通过亲自拼装实验系统,了解进口节流调速回路的组成及性能,绘制速度——负 载特性曲线,并与其它节流调速进行比较。
2、通过该回路实验,加深理解q=catδpm关系,式中at、δpm分别由什么决定,如何保 证q=const。
3、利用现有液压元件拟定其它方案,进行比较。单向调速阀或单向节流阀进油路调速回路图(见图)。实验步骤
1、按照实验回路图的要求,取出所要用的液压元件,检查型号是否正确。
2、将检查完毕性能完好的液压元件安装在实验台面板合理位置。通过快换接头和 液压软管按回路要求连接。
4、安装完毕,定出两只行程开关之间距离,拧开溢流阀(i)(ii),启动ybx-16,yb-6 泵，调节溢流阀（ⅰ）压力为3mpa,溢流阀（ⅱ）压力为0.5mpa,调节单向调速阀或单向节流阀开口。
5、按电磁铁动作表输入框的选定、启动系统,使两个液压缸动作。在运行中记 录单向调速阀或单向节流阀进出口和负载缸进口压力,以及液压缸的运行时间。
6、根据回路记录表,调节溢流阀门﹝i﹞压力(即调节负载压力),记录相应时间 和压力,填入表中,绘制v-f曲线。思考题
1、该回路是否可使用不带单向阀的调速阀(节流阀),在出口或旁路中是否可行, 为什么?
2、单向调速阀进口调速为什么能保证工作液压缸速度基本不变?篇二：液压实验指导书
液压传动综合实验台
液压传动实验指导书
浙江大学城市学院工程分院 二○○五年九月 目录
(一)液压传动综合实验台基本操作指南 2-3(二)实验一 液压传动基础实验指导书 4-7(三)实验二 液压基本回路动作实验(四)实验三 小孔—压力流量特性实验(五)实验四 变量叶片泵静、动态特性实验(六)实验五 溢流阀特性实验(七)实验六 换向阀特性测试(八)实验七 调速阀特性实验(九)实验八 液压缸特性实验
(十)实验九 液压系统节流调速实验 附图1-1液压系统图
附图1-2液压试验台面板示意图
附图1-3台架背面各换向阀及压力表接口位置图
8-9 10-11 12-14 15-17 18 19-20 21 22-23 24 25 26(一)液压传动综合实验台 基本操作指南
一、微机控制液压综合实验台液压系统
图1-1是微机检测液压综合实验液压系统图，整个实验台液压系统由a、b、c、d、e等5个液压模块组成。试验台的控制有手动和微机控制。
二、实验选择及选择液压模块组成实验系统 a、微机控制操作液压系统图
参照图1-1实验者每次可选择其中若干个液压模块组成自己所需同的实验系统。一共可组成四个实验系统。它们分别是：
1、液压传动基础实验
2、液压系统节流调速实验
3、溢流阀静、动态特性实验
4、变量叶片泵静、动态特性实验
开启计算机，根据屏幕提示，选择您想做的实验（代号为1、2、3、4）。然后选择若干液压模块（a、b、c、d、e）组成所需的实验系统。选择正确，可进入下一步的实验程序。如果选择不正确请重新选择一次，若三次错误，计算机提示“请您再仔细阅读实验指导书”（计算机使用方法参阅另一说明书）。b、手动操作
参照图1-1液压系统图及图1-2液压传动综合试验台面板示意图，试验台能完成的实验项目有：
1、液压传动基础实验；
2、液压基本回路实验；
3、小孔（薄壁孔和细长孔）流量—压力特性实验；
4、叶片泵特性实验；
5、溢流阀特性实验；
6、换向阀特性实验；
7、调速阀的流量—压力特性实验；
8、液压缸的运转试验及负载效率测定；
9、节流调速特性实验。
三、液压系统基本操作图1-2为面板及操作板布置示意图。对照图1-1与图1-2，实验系统共同的基本操作如下：
1、阀6为系统卸荷阀，启动液压泵8时所有电磁铁均失电，泵8启动后ad1得 电，系统加载建立压力；
2、旋紧节流阀a3，泵出口封闭，溢流阀溢流，旋松安全阀6，旋紧溢流阀1，再 将安全阀调至所需额定压力（6mpa）后锁紧，然后松开溢流阀1；
3、各个不同的实验操作请参阅相应的实验指导书。
四、液压系统基本参数 ◆ 液压系统最高压力：6.3 mpa ◆ 液压系统最大流量16 l/min（调定）◆ 电机功率：3 kw ◆ 电机转速：1000rpm ◆ 液压缸活塞直径：50mm ◆ 液压缸活塞杆直径：28mm ◆ 液压缸有效工作行程：250mm
五、实验注意事项
1、安全阀6调好后，在做实验时，严禁调节安全阀6的调压旋纽。
2、实验时，如有异常声音或系统漏油，运行不正常，应停电机检查。
3、当实验停顿时间较长时，应使液压泵卸荷（ad1失电），以免油温过高。
4、油箱的液压油位应随时观察，保持在油标中间液面位置。
5、电机风扇为顺时针方向转动。开机后没有压力，首先观察泵的转向（电机反 转极易损坏泵，绝对不允许）。
6、图1-2电磁铁ad1-ed13处于失电，通过按纽，油缸可以向左向右运动。椭圆 齿轮流量计4，转一圈为10升。
7、每项实验按指导书说明，参阅系统图1-1和图1-
2、操作面板说明，如动作不
对，请核对模块控制阀和电磁铁控制旋纽位置，进行检查。压力油进入b模块或e模块工作时，a模块阀a3必须旋紧，否则泵分流，导致实验误差。
8、溢流阀a1、b4、e6，节流阀a3、e7、e8为顺时针关小，调速阀a2为顺时 针开大。
9、保持液压油清洁度是系统正常运行的关键，在拆换液压阀时必须注意阀油口 的密封，不允许杂质进入，若系统有故障，在排除电路故障外，一般为液压阀卡死，请拆下阀用煤油清洗，再使用。
六、位置示意图
图1-3为各换向阀及电磁铁在阀块上安装位置和各压力表接口布置简图（从试验台背面看阀块），以便拆换向阀后，重装换向阀及插电磁铁插头参考。
（二）实验一 液压传动基础实验指导书 液压传动是机械能转化为压力能，再由压力能转化为机械能而做功的能量转换传动机构。油泵产生的压力大小，取决于负载的大小，而执行元件油缸（油马达）按工作需要通过控制元件的调节提供不同的压力，速度及方向，理解液压传动的基本工作原理和基本概念，是学习本课程的关键。
本实验通过油缸的往复运动，了解压力控制、速度控制和方向控制的相关控制阀的作用及进一步理解液压传动基本工作原理和基本概念。
实验可分为二部分：
1、示范实验：边演示、边讲解、边提出问题；
2、学生自行实验：观察现象、记录数据、解答问题。可选一或均做。第一部分：液压传动基本示范实验
一、实验目的
通过教师边实验演示，边讲解，边提出问题，使学生进一步熟悉液压传动，掌握液压实验的基本操作，了解各种液压控制元件及在系统中的作用。理解液压传动基本工作原理和基本概念。
二、实验装置
实验台的液压系统如图1-1所示，它由a、e二个液压模块组成。
三、实验操作
1、熟悉元件：针对液压系统中相关元件的液压职能符号和实物，对照介绍，使学生有初步印象。
2、压力控制动作：
(1)调压：开泵、阀a3关紧，p1没有压力，ad1得电，p1开始有压力，顺时针
方向旋紧溢流阀a1，p1逐渐上升，松a1，p1逐渐下降，说明溢流阀1可调节系统压力。(2)卸荷：p1为某压力时，ad1失电，p1值降为零，何故?(3)过载保护（限压）：ad1得电，p1上升，旋紧a1，p1显示到6mpa后不再升 压。（安全阀6已调好6mpa）何故?如没有阀6将出现什么情况?(4)压力大小取决于负载大小：调a1到5mpa，旋松a3，p1下降，旋紧a3，p1 上升。（节流阀a3为外负载）
3、方向控制:关紧a3，调a1使p1=2mpa。(1)按右行按钮（ed9得电），油缸18向右运动，到底后，按左行按钮（ed8得电），油缸18向左运动到底。往复几次，中途可按“停止”按钮，换向阀置于中位（ed9、ed8均失电），油缸停止运动。说明方向阀能改变油缸运动方篇三：液压与气动实验指导书
液 压 与 气 动 实 验 指 导 书 实验一 气压调速回路
一、实验目的
1.理解调速回路的顺序过程，了解各种元件的特性。2.掌握根据单向节流阀控制气缸速度方法。
二、实验设备 1．双作用气缸（两个）、气泵 2．单向节流阀（两个）、气控二位五通换向阀（两个）
三、实验原理
图a，图示位置时，当机控换向阀不换向时，进入气缸左腔的气流流经节流阀，右腔排出的气体直接经换向阀快排。当节流阀开度较小时，由于进入左腔的流量较小，压力缓慢上升。当气压达到能克服负载时，活塞前进，此时左腔容积增大，结果使压缩空气膨胀，压力下降，使作用在活塞上的力小于负载，因而活塞停止前进。
图b，图示位置时，当机控换向阀不换向时，从气源来的压缩空气经机控换向阀直接进入气缸的a腔，而b腔排出的气体必须经节流阀到机控换向阀而排入大气，因而b腔中的气体具有一定的压力，此时活塞在a腔和b腔的压力差作用下前进，而减少爬行发生的可能。图c，图示位置时，机控换向阀无论处于左右位时，从气源来的压缩空气经机控换向阀流经节流阀进入气缸的a腔，而b腔排出的气体也经节流阀到机控换向阀而排入大气，减小活塞的爬行的可能性。
四、实验步骤： 1．根据原理回路图组建气动回路
已知回路图，根据图中给出的连接顺序，连接气动回路。
图a 图b 图c 2．根据回路图检查气动回路 3．试运行回路，调整单向节流阀 注意事项：（1）气泵的压力值不得随意调整。
（2）各个元件连接顺序严格按照回路图连接。
（3）注意单向节流阀的调整。
五、实验报告要求： 1．分析回路图，写出三个回路的工作过程。
2．观察实验，随时记录三个气动回路中的现象。3．通过实验，分析气动回路并列表比较。
一、实验目的
1.理解双手操作回路的顺序过程。
2.掌握根据机械两位三通换向阀和气控两位四通换向阀控制气缸方法。
二、实验设备 1．双作用气缸（两个）、气泵 2．机械两位三通换向阀（两个）、气控二位四通换向阀（一个）
三、实验原理
如图所示，使用逻辑“与”回路，为使气控二位换向阀换向，必须使压缩空气信号进入气控二位换向阀左侧，为此必须使用两只三通手阀同时换向，而且，这两个阀必须安装在单手不能同时操作的位置上。在操作时，如任何一只手离开时则控制信号消失，气控二位换向阀控制信号消失，换向阀复位，则活塞杆后退。
四、实验步骤： 1．根据原理回路图组建气动回路
已知回路图，根据图中给出的连接顺序，连接气动回路。
2．根据回路图检查气动回路 3．试运行回路，调整单向节流阀 注意事项：（1）气泵的压力值不得随意调整。
（2）各个元件连接顺序严格按照回路图连接。
（3）注意单向节流阀的调整。
五、实验报告要求： 1．分析气压回路图，写出双手操作回路工作过程。
2．通过实验，举一反三设计出一种双手操作回路。
一、实验目的 1.理解单往复动作的顺序过程。
2.掌握根据行程阀控制往复回路的方法。
二、实验设备 1．双作用气缸（两个）、气泵 2．气控二位四通换向阀（两个）、机械二位三通换向阀（两个）、行程阀（一个）、单向阀（一个）和直动溢流阀（一个）
三、实验原理 如图所示，行程阀控制的单往复回路，当按下左侧手动换向阀的手动按钮后，压缩空气使二位四通换向阀换向，活塞杆向前伸出，当活塞杆上的挡铁碰到右侧二位三通行程阀，二位四通换向阀复位，活塞杆返回。
四、实验步骤： 1．根据原理回路图组建气动回路
已知回路图，根据图中给出的连接顺序，连接气动回路。2．根据回路图检查气动回路
3．试运行回路，调整行程阀的位置 注意事项：（1）气泵的压力值不得随意调整。
（2）各个元件连接顺序严格按照回路图连接。
（3）注意行程阀的位置调整。
五、实验报告要求： 1．分析气压回路图，写出单往复动作回路工作过程。2．通过实验，举一反三设计出一种单往复动作回路。篇四：液压实验指导书
节流调速回路性能实验指导书
课程名称：液压传动与控制技术指导老师：
商执亿
节流调速回路性能实验
节流调速回路是由定量泵、流量控制阀、溢流阀和执行元件等组成，它通过改变流量控制阀口的开度，即通流截面积来调节和控制流入或流出执行元件的流量，以调节其运动速度。节流调速回路按照其流量控制阀安装位置的不同，有进口节流调速出口节流调速和旁路节流调速三种。流量控制阀采用节流阀或调速阀时，其调速性能各有自己的特点，同是节流阀，调速方式不同，它们的调速性能也有差别。
一、实验目的：
1、通过节流阀的进口、调速阀进口、节流阀旁路三个节流调速回路的实验，得出各自的调速回路特性曲线（速度—负载特性）。并分析比较它们的调速性能（速度—负载特性和功率特性）。
2、学习、掌握液压传动节流调速系统的基本调试方法
3、初步掌握比例溢流阀的特性（压力－信号特性）
二、实验内容：
1、节流阀的进口节流调速回路的调速性能
2、调速阀的进口节流调速回路的调速性能
3、节流阀的旁路节流调速回路的调速性能
4、比例溢流阀的压力－信号性能测试
三、实验结构及参数
实验台采用插件板及带有连接插头的各种液压元件，可以在不使用其他工具条件下，快速、灵活、方便的插接成所需要的实验回路。主要由插件板、电机、泵站（带油箱）、抽屉、油管、电控元件、液压元器件等构成。插件板为带“t”沟槽形式的铝合金型材结构，可以方便地安装液压元件，搭接实验回路。
工作台尺寸：长×宽×高=2160mm×1050mm×1860mm 液压泵额定工作压力：6.3mpa，额定流量： 4 l/min 电源电压：220伏 22 液压缸无杆腔面积：256mm，液压缸有杆腔面积：156mm，液压缸有效行程：200mm
四、注意事项
1、操作人员在使用本实验台前必须详细阅读本实验台说明书，指导教师必须向学生介绍本实验台的使用方法。
2、请不要带负载启动（要将溢流阀旋松），以免损坏压力表。
3、必须先实验液压系统原理图，按图进行连接。连接胶管两端带有自闭式快速接头，将胶管接头与各元件接头连接时，需用力将接头的外套往后拨，插接后再往前推。用一只手压住元件底座，一只手往外拉胶管，以确认连接是否可靠。
4、搭接液压回路前，先停泵，以免带压操作；确认连接正确后，松开回路溢流阀的旋钮，启动电机，然后通过调节溢流阀调整系统压力，调整过程中速度不得太快，一边调整一边观察压力表的显示值。
5、学生做实验时不应将压力调的太高(一般为4-6mpa)。
6、实验结束后，首先要松开溢流阀，先将液压回路中的压力卸掉，以免油管中的压力过高，给插接带来困难，即必须卸压后再关电机。
7、油管及元件用后要放回原处，以备后用。
五、实验原理
实验原理图如下图所示：1y1 a、节流阀进口节流调速回路 b、调速阀进口节流调速回路 c、节流阀旁路节流调速回路 液压控制回路 4 25 2 46 电气控制回路 比例溢流阀控制回路
实验回路由液压控制回路、电气控制回路、比例溢流阀控制回路组成。当流量控制阀装在液压回路的进油路时，构成进口节流调速回路；当流量控制阀装在液压回路的旁路时，构成旁路节流调速回路。
负载不变时，当改变流量控制阀的通流截面积时，即可使得进入液压缸无杆腔的流量发生变化，液压缸活塞杆的速度相应变化，达到调速的目的。（调速特性）
若流量控制阀的通流截面积给定时，改变负载的大小，不同的节流调速回路其速度负载特性不同。电气控制回路用于控制三位四通换向阀的两个电磁铁的得电失电状态，改变液压油路走向，实现液压缸的前进或退回。
比例溢流阀控制回路由信号源、比例放大器、比例溢流阀组成。信号源可以按照要求给出不同的电压值，经比例放大器放大并进行将电压信号转换为相应电流信号后，供比例溢流阀使用，比例溢流阀则会产生相应的压力值，即比例溢流阀的压力大小与输入其中的电流信号成一定比例。
六、实验方法
１、节流调速回路性能实验
当节流阀的结构形式和液压缸的尺寸大小确定之后，液压缸活塞的工作速度v与节流阀的通流截面积a，溢流阀的调定压力（泵的供油压力）及负载f有关。
调速回路中液压缸活塞杆的工作速度v和负载f之间的关系，称为回路的速度－负载特性，也称为机械特性。若流量控制阀的通流截面积给定时，当每次按不同数值改变负载大小时，测得液压缸活塞杆相应的速度大小，则可得到回路的速度－负载特性。
以速度v为纵坐标，以负载f为横坐标，可根据测得数据按调速方式不同做出各自的一组速度一负载的特性曲线。
2、根据测算数据，按不同的调速回路，作出各自回路的特性曲线（v-f）。
3、根据测算数据，作出比例溢流阀的压力信号特性曲线（p-i）。
七、实验方案
1、工作缸活塞杆的速度ｖ的测量
直接用秒表测量时间t，通过前进路程与测量的时间计算速度ｖ。
2、加载（负载的变化）实验中采用比例溢流阀来模拟外负载（简单的用一个元件来代替完整的加载系统），把溢流阀接在液压系统的回油路上，就等于加上了一个可以调节的液压阻力，造成一个回油压力，起到背压作用，如图中所示。通过改变比例溢流阀的给定信号的大小，即可方便的实现负载的改变。
八、实验数据记录及处理
1、采用节流阀的进口节流调速回路
3、采用节流阀的旁路节流调速回路
4、节流调速回路速度负载特性曲线（3种节流调速回路特性画在同一坐标下）（v-f）
5、比例溢流阀的压力信号特性曲线（p-i）
九、思考题
1、液压系统中直动溢流阀的功用是什么？
2、采用节流阀的进口节流调速回路与采用调速阀的进口节流调速回路特性有什么不同？
3、请解释采用调速阀的进口节流调速回路速度负载特性。
4、在实验中，液压缸活塞杆退回时的速度是否变化？为什么？
5、比例溢流阀与传动的直动溢流阀有什么不同？用在回路中其优点是什么？
第四篇：小型挖掘机液压回路分析 论文1
xxx信息学院
毕业设计说明书(论文)
设计(论文)题目: 小型挖掘机液压回路分析 专 业: 班 级: 学 号: 姓 名: 指导教师: 2015年 11 月 1
日
目 录
第一章 概论.......................................................1 1.1前言......................................................1 1.2 小型液压挖掘机简介........................................3 1.3挖掘机国内外发展趋势及研究现状............................4 1.3.1 国外发展情况........................................4 1.3.2 国内发展情况........................................5 1.4本文拟达到的要求..........................................5 第二章 挖掘机液压基本回路分析.....................................6 2.1 限压回路..................................................6 2.2 卸荷回路..................................................7 2.3 缓冲回路..................................................8 2.4 节流调速回路..............................................9 2.5 节流限速回路.............................................10 2.6 行走限速回路.............................................11 第三章 挖掘机液压系统的设计......................................12 3.1挖掘机的功用和对液压系统的要求...........................12 3.2挖掘机液压系统分析.......................................13 3.2.1挖掘机的液压系统原理图.............................13 3.2.2液压系统工作原理简述...............................15 3.2.3液压系统特殊部件作用...............................17 第四章 液压元件的计算与选择......................................18 4.1 液压元件的计算..........................................18 4.1.1液压缸内径.........................................18 4.1.2缸筒壁厚...........................................19 4.1.3缸筒壁厚验算.......................................19 4.1.4活塞杆计算.........................................19
4.1.5活塞杆强度计算.....................................20 4.1.6确定液压系统的工作压力.............................20 4.1.7确定液压缸的主要参数和工作压力.....................20 4.1.8确定液压马达的排量和工作压力.......................21 4.1.9计算液压缸与液压马达的流量.........................21 4.2液压元件的选用...........................................21 4.2.1液压阀的选用.......................................21 4.2.2辅助元件的选用.....................................22 4.2.3液压缸的选择.......................................23 4.2.4液压泵的选择.......................................23 4.2.5液压马达的选择.....................................23 4.2.6发动机的选择.......................................23 总 结............................................................25 展 望............................................................26 致 谢............................................................27 参考文献.........................................................28
摘 要
本次毕业设计课题是小型液压挖掘机的液压系统和工作装置。设计思路是根据液压挖掘机各部分的动作要求，参照同类型其他液压挖掘机来设计。工作装置结构图和液压系统图采用CAD绘制。
小型液压挖掘机主要由结构件、覆盖件、工作装置、行走装置、回转装置、液压系统、动力系统、电器系统等部分构成,最关键核心的是液压系统和动力系统。本文对小型液压挖掘机做了简要介绍，分析了液压挖掘机的主要动作，并根据动作要求设计了挖掘机的液压系统和工作装置。同时对回转装置、行走装置和各液压缸的参数进行初步估算。此液压系统采用液压先导控制，性能可靠，操纵强度低。
关键词：挖掘机；液压系统 ；液压
第一章 概 论
1.1前言
图1.1 挖掘机液压部分
挖掘机的液压系统是挖掘机上重要的组成部分，它是挖掘机工作循环的动力系统。挖掘机的工作环境恶劣，且动臂和底盘动作非常频繁，因此要求液压系统工作稳定，平均无故障时间长,如图1.1。因此，液压系统的性能优劣决定着挖掘机工作性能的高低。液压技术的发展直接关系挖掘机的发展，挖掘机与液压技术密不可分，二者相互促进。液压技术是现代挖掘机的技术基础，挖掘机的发展又促进了液压技术的提高。挖掘机的液压系统复杂，可以说目前液压传动的许多先进技术都体现在挖掘机上。挖掘机的液压系统都是由一些基本回路和辅助回路组成，它们包括限压回路、卸荷回路、缓冲回路、节流调速和节流限速回路、行走限速回路、支腿顺序回路、支腿锁止回路和先导阀操纵回路等，由它们构成具有各种功能的液压系统。随着科技的进步，挖掘机的液压系统将更加复杂，功能更加多样且便于操作控制，工作效率高，耗能少，先进的液压系统会使挖掘机在工程领域发挥更大的作用。
第1页
液压挖掘机是一种多功能机械，目前被广泛应用于水利工程，交通运输，电力工程和矿山采掘等机械施工中，它在减轻繁重的体力劳动，保证工程质量。加快建设速度以及提高劳动生产率方面起着十分重要的作用。由于液压挖掘机具有多品种，多功能，高质量及高效率等特点，因此受到了广大施工作业单位的青睐。液压挖掘机的生产制造业也日益蓬勃发展。
挖掘机液压传动紧密地联系在一起，其发展主要以液压技术的应用为基础。由于挖掘机的工作条件恶劣，要求实现的动作很复杂，于是它对液压系统的设计提出了很高的要求，其液压系统也是工程机械液压系统中最为复杂的。因此，对挖掘机液压系统的分析设计已经成为推动挖掘机发展中的重要一环。
目前液压技术的研究和发展动向主要体现在以下几个方面：（1）提高效率，降低能耗。（2）提高技术性能和控制性能。
（3）发展集成、复合、小型化、轻量化元件。（4）开展液压系统自动控制技术方面的研究与开发。（5）加强以提高安全性和环境保护为目的研究开发。（6）提高液压元件和系统的工作可靠性。（7）标准化和多样化。
（8）开展液压系统设计理论和系统性能分析研究。
第2页
1.2 小型液压挖掘机简介
图1.2 小型挖掘机
业界对小挖没有比较明确的定义，一般认为标准斗容量在0.25m以下或者整机重在13T以下的挖掘机都是小型挖掘机，如图1.2。在公路养护、园林绿化、小区建设、市政工程及农田建设等土方量分散、作业空间狭窄的工况下，小型挖掘机以其体积小、机动性好等优点受到广大用户的青睐。
近几年来，我国的经济活动建设带动了以挖掘机为代表的工程机械行业的快速发展，小挖作为其中一个重要力量也取得了迅速的发展。小挖以其价格便宜、功能多样、机动灵活、作业效率高等优势，逐渐成为挖掘机这个子行业版块的主力军，受到大家的青睐。
小型液压挖掘机价格低、质量轻、保养维修方便，具有独特优势。小型液压挖掘机体积小，机动灵活，非常适用于城镇的各种管道开挖、基础施工、公用事业以及房屋维修等作业。其紧凑的体积、特殊的设计使其能够在大型挖掘机无法施工的第3页
环境中进行作业。由于有相关的液压动力系统，小挖能够安装许多辅助作业工具。尾部旋转半径为零的设计应用，使得小型挖掘机在作业空间有限的环境下作业时挖掘机操作人员无须考虑施工现场是否有障碍物阻碍挖掘机的转动，从而使操作人员能够更专心于铲斗的操作，这也防止了施工现场周围建筑物以及挖掘机自身的损坏。小型挖掘机的动臂与机身铰接的设计，使其能够在一个很大的范围内进行摆动。使得挖掘机在周围有障碍物时也能避开障碍物进行作业而无需经常移动机身。同时，这也使得挖掘机能够便于在墙壁或是围墙的旁边进行挖掘作业。小型液压挖掘机便于各个施工现场间的转移，无需大型拖车或是重型卡车来进行运输，小型的运输工具就可将其运载。不但能够方便运输，还可以大大降低机器的运输费用。
小型工程机械在市政工程、交通等施工中发挥较大优势并得以迅速发展。小型挖掘机在这些工程中为节省人力、物力做出了较大贡献，满足了城市各种作业要求，在城市狭窄的工作空间内能够最大限度地发挥其生产能力，逐步成为城市施工中具有代表性的施工机械。
从全球范围看，小型挖掘机市场已处于成熟发展期，需求稳定并呈缓慢上升趋势，中国的小型挖掘机产业仍处于市场导入和发展的初级阶段，需求持续快速增长。小型挖掘机的发展主要依赖于城市建设的发展，由于城市的改造、建设施工较多，要求施工时间短、施工机械对周围环境影响小、安全、低污染、回转半径小、便于运输以及具有与城市景色相协调的外观。
1.3挖掘机国内外发展趋势及研究现状
1.3.1 国外发展情况
国外小型挖掘机的生产始于二十世纪70年代，1985年以后，由于技术的不断成熟，这种产品得到了快速发展。目前国外小挖产品在可靠性、操作的流畅性和舒适性等方面已经非常完美，而且其驾驶室里美观的内饰及舒适的质感也可与家用轿车媲美。
国外专业生产小挖的公司主要分布在美国、日本、欧洲等国家，比较有代表性的公司比如日本的久保田、小松、洋马等，美国的凯斯和山猫，德国的英孚和英国的JCB等。
第4页
目前国外的小挖主要向着以一机多用的多功能化、以提高操作性能的智能化、以功率匹配控制的节能化、以有限元分析的可靠性设计、以基于微电子技术的智能监控系统设计和以符合人机工程学的驾驶室设计等方向发展。
1.3.2 国内发展情况
目前国内已形成1.5T至13T全系列规格型号的小型挖掘机，在国内占据了大部分市场份额，而且出口量在逐年攀升，其中国内生产小挖比较著名企业的是玉柴和山河智能。现阶段国内小挖的技术水平相比于国外来说还有很大差距，主要体现在整机的功率匹配、操作的稳定性和精确性、产品质量的可靠性以及人性化设计等方面。
现阶段处于仿制后自主提高阶段，生产的大部分是标准型小挖，缺乏自主创新开发能力，特别是在核心液压元件和动力方面受制于人，大部分配件都需要进口。而且很多技术都来自于较成熟的大中型液压挖掘机，在动力匹配和技术创新方面有待进一步突破，特别是国产液压元件要替代进口液压元件还得不断努力。
1.4本文拟达到的要求
本文设计的小型液压挖掘机斗容量为0.23m，整机重量为6吨。挖掘土壤级别为Ⅲ级以下。本文主要对由动臂、斗杆、铲斗、连杆机构组成的工作装置和液压系统进行设计，设计的工作装置和液压系统要能满足挖掘机基本动作要求，并能完成复杂的复合动作。本文主要的设计内容包括小挖工作装置的总体设计和机构挖掘力分析，液压系统的整体设计和设计完成后对关键液压元件进行设计计算并校核。
第5页
第二章 挖掘机液压基本回路分析
图2.1 挖掘机液压控制回路
基本回路是由一个或几个液压元件组成、能够完成特定的单一功能的典型回路，它是液压系统的组成单元。液压挖掘机液压系统中基本回路有限压回路、卸荷回路、缓冲回路、节流回路、行走回路、合流回路、再生回路等，如图2.1。
液压系统基本回路是由一个或者几个液压元件有机连接而成的、能够完成特定动作的典型液压回路，它是挖掘机液压系统的组成单元。液压系统是由基本回路组成的一个有机整体，主要包括限压回路、卸荷回路、缓冲回路、节流调速回路和节流限速回路、行走限速回路、支腿顺序回路和锁紧回路等。
2.1 限压回路
限压回路是用来限制系统压力的，使压力值不超过其一调定值。限压的目的有两个：
一、限制系统的最高压力，避免液压系统和液压元件因过载而损坏，通常用安全阀来实现限压，安全阀设置在液压泵出油口附近油路上；
二、保证系统中某部分的压力保持定值或不超过特定值，通常用溢流阀来实现。溢流阀在调定系统压力
第6页
时，其多余的流量最终通过此阀流回到油箱，因此溢流阀阀口是常开的。
限压回路不仅能限制系统压力，对系统进行卸荷，还能保证挖掘机正常工作。如图2.2所示来说明限压回路的工作原理，当换向阀l处在中位时，液压泵与主回路断开，处于不工作位置；若换向阀处于左位时，液压泵与主回路接通，液压缸上有负载W，则液压缸无杆腔会受到很大的闭锁压力，当此压力很大的话，就有可能损坏管路和液压元件，因此，液压缸的进出油路处都要安装溢流阀2和3。当闭锁压力大于溢流阀的调定压力时，溢流阀2和3就都打开，液压油流回油箱，从而实现卸荷；换向阀处于右位同理。溢流阀的调定压力与液压系统的压力无关，通常溢流阀的调定压力越大，液压缸的闭锁力就越大，对挖掘机的作业就越有利，但过高的压力则会损坏管路和元件，所以一般情况下，高压系统限压阀的压力调定值通常为系统压力的125%上下，若是中高压系统的话比125%还要高。
1.换向阀 2、3.溢流阀 4.液压缸
图2.2 限压回路
2.2 卸荷回路
卸荷回路是设计是为了让挖掘机在不工作时液压泵能以最低的功率运行，从而
第7页
减少发动机的燃料消耗。液压挖掘机卸荷回路通常有换向阀中位卸荷回路（2.2(a)）和穿越换向阀卸荷回路图2.3(b)两种。
在换向阀中位卸荷回路中，通常采用中位机能是M型的三位四通换向阀，当挖掘机不工作时，换向阀处于中位，进油口和出油口联通，油液经过系统能各个换向阀后流回油箱，实现卸荷功能。这种回路通常用于高压的串联液压系统，结构简单，但受系统冲击影响大而且操作很不稳定。
在穿越换向阀卸荷回路中，换向阀采用的是带有过油通路三位六通换向阀，当挖掘机不工作时，换向阀处于中位，液压油液依次经过换向阀通路以最低压力流回油箱，最终实现卸荷。这种回路常用于高压并联系统，受液压换向冲击小，操作时比较平稳而且工作可靠。
（a）换向阀中位卸荷（b）穿越换向阀卸荷
图2.3 卸荷回路
2.3 缓冲回路
当挖掘机的上转台在满斗情况下回转或者在启动、突然间换向和制动时会对液压系统产生很大的液压冲击，从而产生振动和噪音，损坏液压元件。挖掘机的缓冲回路就是为了解决这个液压冲击问题而设置在回转回路中的，原理是挖掘机液压系
第8页
统中回转马达中的高压油压力过大时和低压油路连通，而且还能对马达进行补油。如下图2.4所示为几种比较常见的缓冲回路。
（a）直动缓冲阀式（b）并联缓冲阀式（c）成对单向阀式
1.高压油路 2.低压油路 3、4.缓冲阀 5、6、8、9.单向阀 7.换向阀
图2.4缓冲回路
如图（a）中所示，缓冲阀3和4安装在回转马达的两个油路1和2上，正常工作状态下缓冲阀处于关闭状态。当出现马达停转这种情况时，在高压油路1上的压力油油压会升高，压力油则会打开缓冲阀3流回油箱，实现卸载和消除液压冲击；若马达反转时，不仅缓冲阀3会卸载和消除液压冲击，同时单向阀6打开从油箱吸油对马达进行补油，而且补油量很大。通常缓冲阀的调定压力要低于系统工作的最高压力。
如图（b）中所示，两个缓冲阀是并联在高低压油路1和2之间的，当回转马达停止转动或者反转时，高压油路的高压油就会经过缓冲阀留到低压油路，实现卸荷和消除液压冲击，同时在发转时还能通过单向阀进行补油，但补油量较少。
如图（c）中所示，由四个单向阀5、6和8、9成对的并联在回路里，只有一个缓冲阀3，当马达停转时，高压油先经单向阀5留到缓冲阀3把3打开实现卸荷和消除液压冲击，若马达反转时还可经过单向阀9补油。
2.4 节流调速回路
在定量系统中为了改变执行元件的流量通常是利用带有可变截面的节流阀来实现节流调速的，按照节流阀安装位置不同，节流调速回路一般分为两种：进油节流调速回路，如图2.5（a）和回油节流调速回路，如图2.5（b）。
第9页
（a）进油节流调速回路（b）回油节流调速回路 1.定量泵 2.液压缸 3.节流阀 4.溢流阀 5.换向阀 6.滤油器
图2.5节流调速回路
（a）进油节流调速回路。液压泵前面有过滤,6，液压泵后面安装有溢流阀4和节流阀3，节流阀3和液压泵串联安装在高压油路上，液压油先经节流阀和换向阀再进入液压缸左侧，然后液压缸往右移。如果外负载变大，导致液压缸大腔压力变大，节流阀两端压差减小，流过节流阀的压力油减少，最后液压缸右移速度变慢；若外负载变小，同理可知，活塞缸移动速度变快。这种回路由于油液先经过节流阀，油温会升高，发热量大，泄露会增大，而且工作不稳定，效率低。
（b）回油节流调速回路。与进油节流调速回路想比，主要是节流阀安装在了回油路上，其他工作原理相同。由于节流阀安在了回油路上，油液经过节流阀后直接流回油箱，冷却效果好，而且工作较稳定，效率高。
2.5 节流限速回路
节流限速回路是在液压挖掘机的回油路上安装单向节流阀，从而来保证挖掘机
第10页
工作装置安全作业的，如图2.6所示。动臂缸、斗杆缸和铲斗缸三个液压缸的回油路上都有单向节流阀，可以防止动臂等因自重而下降速度过快而导致危险的发生。
图2.6 节流限速回路
2.6 行走限速回路
为了防止履带式液压挖掘机下坡时因自重而加速行走导致溜车和行走马达吸空，常在液压系统加入行走限速回路，对行走马达进行限速和补油，如图2.7所示。
第11页
1.换向阀 2、3.压力阀 4、5、6、7.单向阀 8、9.安全阀 10.行走马达
图2.7 行走限速回路
当换向阀处于左位1时，行走马达10顺时针转动。若履带式挖掘机下坡时，挖掘机超速行走马达超速旋转，则马达左边油路油压将下降，从而使压力阀3的截面开口变小，经过压力阀3的油液流量将减少，从而实现回油节流，达到限制挖掘机速度的目的；挖掘机行走马达吸空时，进油侧油路上的压力油不够，单向阀7将打开，从油箱里吸油进行补油。若行走马达发生故障停转时，进油侧的油液压力过高，安全阀9将打开，高压油经过安全阀9流回油箱，实现卸荷。当换向阀处于2位时，同理。
第三章 挖掘机液压系统的设计
3.1 挖掘机的功用和对液压系统的要求
挖掘机主要用来开挖堑壕，基坑，河道与沟渠以及用来进行剥土和挖掘矿石。他在筑路，建筑，水利施工，露天开采矿作业中都有广泛的应用。
液压挖掘机的液压系统是由动力元件(各种液压泵),执行元件(液压缸.液压马达),控制元件(各种阀)以及辅助装置(冷却器.过滤器)用油管按一定方式连接起来组合而成。它将发动机的机械能,以油液作为介质,经动力元件转变为液压能,进行传递,然后再经过执行元件转返为机械能,实现主机的各种动作。由于液压系统的功能是传递,分配和控制机械动力,因此是液压挖掘机的关键部分。，液压挖掘机的液压系统都是由一些基本回路和辅助回路组成，它们包括限压回路、卸荷回路、缓冲回路、节流调速和节流限速回路、行走限速回路、支腿顺序回路、支腿锁止回路和先导阀操纵回路等，由它们构成具有各种功能的液压系统。
液压挖掘机的工作过程,包括作业循环和整机移动两项主要动作。
挖掘机一般工作在施工场合,因此工作环境恶劣,这就要求挖掘机的液压系统和执行元件要有足够的强度和非常好的密封性能。由于挖掘机的动作频繁,因此,液压
第12页
元件和管路要能够承受频繁的液压冲击,以保证挖掘机能够长时间安全稳定的工作。设计出便于操作，更加人性化，工作效率高，耗能少的挖掘机，才会在工程领域发挥更大的作用。
3.2 挖掘机液压系统分析
要了解和设计挖掘机的液压系统，首先要分析液压挖掘机的工作过程及其作业要求，掌握各种液压作用元件动作时的流量、力和功率要求以及液压作用元件相互配合的复合动作要求和复合动作时油泵对同时作用的各液压作用元件的流量分配和功率分配。
3.2.1 挖掘机的液压系统原理图
挖掘机的液压系统原理图如下：
第13页
图3.1 液压原理图
Ⅰ、Ⅱ.多路阀组 Ⅲ.先导控制阀组
1.斗杆液压缸 2.动臂液压缸 3、4.左右行走马达 5.铲斗液压缸 6.回转马达 7.限速阀 8、9、10.多路阀组 11.梭阀 12—合流阀 13、14、15.多路阀组 16.压力表 17、18.液压泵 19.冷却器 20.滤油器 21.蓄能器 22.齿轮泵 23.节流阀 24、25、26、27、28、29.先导控制阀
第14页
3.2.2液压系统工作原理简述
如图3.1所示，图中Ⅲ是低压控制回路，Ⅰ和Ⅱ是高压控制回路。通过低压回路对高压回路进行控制，这样能使操作者更安全便捷的控制挖掘机动作。
主机启动后，当先导控制阀组Ⅲ不工作时，液压泵17、18提供的压力油分别通过多路换向阀组Ⅰ、Ⅱ以及限速阀7返回油箱。齿轮泵22为先导控制油路供压，压力过大时则压力油通过溢流阀流回油箱。
先导控制阀26、27中的电磁铁6Y、7Y同时通电，来自齿轮泵22的压力油控制多路换向阀组Ⅱ中的10、13换向阀，液压挖掘机左右行走马达开始工作，使挖掘机移动到工作位置（先导阀26、27单独控制时液压挖掘机单侧行走）。
到达工作地点后，通过控制先导控制阀24、25、28中的电磁铁调整液压挖掘机斗杆、动臂和铲斗液压缸，使铲斗调整到合适的切削角度。
调整好铲斗工作位置后，先导控制阀24中的电磁铁1Y通电，斗杆液压缸伸出，完成挖掘动作。
挖掘完成后，先导控制阀25中的电磁铁4Y通电，动臂油缸伸出，使动臂提升到指定位置。
控制先导控制阀29使机身回转，令铲斗回转到指定卸载位置。先导控制阀中28中的电磁铁10Y通电，铲斗油缸收回，完成卸载（复杂的卸载动作需要斗杆、动臂和铲斗液压缸的复合动作）。
卸载结束后，控制先导控制阀29使机身反方向回转。同时斗杆、动臂、铲斗液压缸配合动作使空斗置于新的挖掘位置。
第15页
图3.2 小挖操作位置
如图3.2是小挖上的座位，在这里通过操作杆和脚踏板可以对小挖进行控制，对左边的操作杆移动，操作杆向下接通先导控制阀1Y，操作杆向左接通先导控制阀2Y，控制斗杆液压缸，如图3.3。
图3.3 斗杆液压缸控制回路
操作杆向右接通先导控制阀3Y，操作杆向上接通先导控制阀4Y，控制动臂液压缸，如图3.4。
第16页
图3.4 动臂液压缸控制回路
右边的操作杆移动，控制挖掘机的回转马达以及铲斗液压缸，操作杆向下接通先导控制阀9Y，操作杆向左接通先导控制阀10Y，控制挖斗挖掘，如图3.5。
图3.5 铲斗液压缸控制回路
操作杆向右接通先导控制阀11Y，挖掘机工作室向左边旋转，操作杆向上接通先导控制阀12Y，挖掘机工作室向右边旋转，如图3.6。
图3.6 回转马达控制回路
两个踏板分别控制左右履带行走马达，左边踏板向上踩接通5Y，控制左侧履带前行，左边踏板向下踩接通6Y，控制左侧履带后退。右边踏板向上踩接通7Y，控制右边履带前行；右边踏板向下踩接通8Y，控制右边履带后退，如图3.7。
图3.7 左右行走马达控制回路
3.2.3液压系统特殊部件作用
限速阀：两组多路换向阀采用串联油路，其回油路并联。油液经过限速阀7流
第17页
回邮箱。限速阀7的液控作用着由梭阀11提供给的17、18两油泵的最大压力。当挖掘机下坡行走出现超速情况时，油泵出口压力降低，限速阀7自动对回油路进行节流，防止溜坡现象，保证液压挖掘机安全。
合流阀：多路换向阀组Ⅱ不工作时候通过合流阀，液压泵17输出的压力油经过合流阀进入多路换向阀Ⅰ。以加快动臂或斗杆的移动速度。
蓄能器：保持先导油路油压稳定和熄火后提供油压还能完成几个动作的控制。节流阀：防止动臂、斗杆、和铲斗发生因重力超速现象，起限速作用。缓冲阀：用于缓冲惯性负载所引起的压力冲击。
节流阀：进入回转马达6内部和壳体内的液压油温度不同，会造成液压马达各零件热膨胀程度不同，引起密封滑动面卡死的热冲击现象。为此，在液压马达壳体上设有两个油口，一个油口直接接回油箱，另一个油口经节流阀与有背压回路（背压单向阀）相通，使部分回油进入壳体。由于液压马达壳体内经常有循环油流过，带走热量，因此可以防止热冲击的发生。此外，循环油还能冲洗壳体内磨损物。
第四章 液压元件的计算与选择
4.1 液压元件的计算
液压元件的性能分析包括：液压缸内径，缸筒壁厚，活塞杆强度，液压缸的工作压力，液压马达的排量和工作压力，液压缸与液压马达排量。
4.1.1液压缸内径
由《机械设计手册》表知铲斗油缸内直径：
D=式中 F—液压缸负载 P—系统压力
D—液压缸内径 取液压缸负载为：F=231.853KN
第18页
4FgP
代入数据得D=186.4mm。参考液压缸系列尺寸取D=200mm。对斗杆缸:
D=
4FgP= 231.674mm 取D=200mm 4.1.2缸筒壁厚
缸筒的壁厚对于液压系统的稳定性和安全性有很大的影响，所以对它的设计非常重要。查《机械设计手册》得：
0c1c2 0Pmax*D
2*[]其中： Pmax--缸内最高工作压力MPa
[]--缸筒材料许用应力MPa C1--为缸筒外径公差余量m C2--腐蚀余量m 代入数据0=24 由D1:020得，查《机械设计手册》知D1=225mm。
4.1.3缸筒壁厚验算
额定工作压力应低于一定极限值以保证工作安全。
0.35*s(D1D2)PnD1材料选2G330-450，S =330 N/mm2 得Pn=30.8Mpa 选定系统工作压力为28Mpa，可以满足要求。
24.1.4活塞杆计算
dD1 第19页
其中数比由《机械设计手册》表选取＝2再由表得d=150mm。
4.1.5活塞杆强度计算
P*4*106＝105.4N/mm2 2*d式中 P：活塞杆作用力N；
d:活塞杆直径m,=100~110N/mm2
4.1.6确定液压系统的工作压力
在不考虑能量损耗的情况下，系统的功率为：
PpQ10（KW）
式中 P――液压泵的出口压力Pa； Q――液压泵的输出流量m3/s。
由上式可知，当系统传递的功率一定时，提高系统的工作压力就可减少系统中通过液压元件的流量，从而减小相应各液压元件以及整个液压系统的结构尺寸和质量。因此，目前液压挖掘机液压传动多采用中高压和高压系统。根据以上内容对此液压系统的工作压力取P＝28Mpa。
4.1.7确定液压缸的主要参数和工作压力
液压缸的有效工作压力Pg是指液压缸用于克服外载荷所需要的那一部分压力，其数值为：
pgpbpjph式中
pb――液压泵出口压力Mpa；
Ah（Mpa）Aj
pj――进油管路压力损失Mpa;
ph――回油背压力Mpa；
Aj,Ah――液压缸进油腔和回油腔有效工作面积m2。
上式中的压力损失pj，包括压力油从液压泵出口流过管道和各种液压元件（主要是阀类元件）时的压力损失。比较仔细的计算要在管路装配图画出之后才能进行。
第20页
初步计算时，可参考同类液压挖掘机的经验数据来确定，可取pj＝3MPa～4Mpa。
4.1.8确定液压马达的排量和工作压力
液压马达的排量由给定的数值可知q=140mL/r，液压马达的有效工作压力pm按下式计算：
pm＝pb－pj－ph
式中的压力损失，可按前面介绍的经验数据确定。回油背压力ph的数值应根据马达所需的背压力来确定。
根据液压马达驱动的最大载荷力矩Ｍ、排量q、有效工作压力pm、最高转速nmax和最低稳定转速nmin以及系统工作条件等，即可选择液压马达的型号和规格。
4.1.9计算液压缸与液压马达的流量
通常根据最大移动速度和最高转速来计算液压缸和液压马达的流量。(1)液压缸所需流量：
QmaxAgvmax
（m3/s）
式中 Ag――液压缸的有效工作面积m2；
vmax――液压缸的最大速度m/s；
(2)液压马达所需流量：
Qmaxq0max1v（m3/s）
式中 q0――马达的理论排量mL/L；
max――马达的最高转速rad/s； v――马达的容积效率。
4.2液压元件的选用
4.2.1液压阀的选用
（1）溢流阀.溢流阀的基本功能是限定系统的最高压力，防止系统过载或维持压力近似恒定。本系统中选用二级同心先导式溢流阀，安装在泵的出油口处，用来恒定系统压力，防止超压，保护系统安全运行。
第21页
（2）过载阀.安装在液压缸和行走马达的管路上，防止超载，用来保护液压系统和工作的液压缸和行走马达。
（3）单向阀.系统中多处要用到单向阀，也是必不可少的元件，它用来防止油液倒流，从而使执行元件停止运动，或保持执行元件中的油液压力。还可是保持一定的背压。
（4）换向阀.在系统中要用到两组四联换向阀，每个阀为三位四通换想阀。在系统中换向阀的主要作用是改变压力油进入执行元件的方向，进而实现不同的动作要求，在三位四通的换向阀中，左右阀位要求能够进回油，中间的阀位要求禁止油液流通，以达到执行元件动作达到要求后停止或悬停在任意位置。
4.2.2辅助元件的选用
（1）油管.由于系统工作压力高，所以在系统中没有相对运动的管路中选用无缝钢管，它能承受高压，价格低廉，耐油，抗腐蚀，刚性好，装拆方便，所以适合用在高压管道。在系统中有相对运动的压力管道选用高压橡胶管。
（2）管接头.在采用无缝钢管的管路中，管接头采用锥密封焊接式管接头，他除了具有焊接头的优点外，由于它的O形密封圈装在锥体上，使密封有调节的可能，密封更可靠。工作压力为34.5MP工作温度为-25到+80摄氏度。在橡胶管的接头处选用扣压式胶管接头，安装方便，与钢丝编织胶管配套总成，适合在油温为-30到+80摄氏度的环境工作。
（3）密封装置.在液压系统中密封装置非常重要，它是用来防止工作介质泄露及外界灰尘和异物的侵入，以保证系统建立起必要的压力，使其能够正常工作。密封装置应满足在一定的压力.湿度范围内具有良好的密封性能。密封装置和运动件之间的摩檫力要小，摩檫系数要稳定，抗腐蚀能力强，不易老化，工作寿命长，耐磨性好，磨损后在一定程度上能自动补偿，结构简单，使用维护方便，价格低。其于以上几点，在有相对运动且有摩檫的元件上使用Y型密封圈，其截面小，结构紧凑。且Y型密封圈能随压力增高而增大，并能自动补偿磨损。在相对摩檫不严重或无相对摩檫的元件上用O型密封圈，其结构简单，容易制造，密封性能好，摩檫力小，安装方便。
第22页
（4）滤油器.在液压系统中，不允许液压油含有超过限制的固体颗粒和其他不溶性赃物。因为这些杂质可以使间隙表面划伤，造成内部泄露量增加，从而降低效率增加发热。这些杂质还会使阀芯卡死，小孔或缝隙堵塞，润滑表面破坏，造成液压系统故障，胶状物和淤渣等杂质，将会引起元件粘着，酸类还将加速运动件的腐蚀因此要采用滤油器对油液进行过滤，以保证油液质量符合标准。因此选用网式滤油器安装在泵吸油管上，这种滤油器压力损失不超过0.04*10五次方MPa，以满足泵的流量，清洗方便。
4.2.3液压缸的选择
液压缸在液压系统中有着重要的地位，是整个液压系统的起始循环点，所以对液压缸的选择很重要，根据以上计算的结果，对液压缸的选择就明确了，选择材料为2G330-450的内径为100mm壁厚为21mm的液压缸。
4.2.4液压泵的选择
液压泵的选择时根据液压系统工作压力（即液压泵出口压力）来选定液压泵的形式，选择液压泵的额定压力要比系统压力大25％以上，使液压泵由一定的压力储备，在这为了经济考虑，选择液压泵的额定压力为35Mpa的液压泵。型号为：2ZBZ140的液压泵。
4.2.5液压马达的选择
根据关于液压马达的计算，计算所得的液压马达的参数（液压马达的排量、液压马达的工作压力、液压马达的流量）来选择。型号为：ZM732的液压马达。
4.2.6发动机的选择
发动机是液压挖掘机的核心部件，对挖掘机的要求高，对发动机的要求也就高。选发动机先确定发动机的功率。
液压挖掘机用柴油机驱动，柴油机的功率必需能够充分满足主机工作过程中的动力要求。发动机功率Pf根据系统方案确定，在变量系统中，考虑使用情况的最大限度，可取发动机的功率为：
Pf＝（1.0～1.3）P（KW）式中 P――液压泵的输出功率KW。
第23页
在定量系统中，由于发动机功率利用低，一般为60％左右，损失功率全部转变为热量，因此，确定发动机功率时可以取得低一些，对于双泵双回路定量系统，发动机功率可取为：
Pf＝（0.8～1.1）P（KW）
计算时，发动机功率可按以上两式计算，或将两式合并得：
Pf＝17.7+92.7q（KW）式中 q――液压挖掘机的标准斗容量m3。得此液压挖掘机的发动机功率为：
Pf＝17.7+92.7*1.6＝166.02KW 此时可根据发动机功率选择发动机的型号。
第24页
总 结
在本次毕业设计之中，我对液压挖掘机的液压系统做了简单的设计，以其主要的液压元件为研究的对象，进行计算和分析，然后又根据这些得出的结论对液压元件分析，总结之后再对液压系统中的液压元件选型。
从液压缸的计算开始，液压缸的工作压力，液压马达的排量和工作压力，液压缸与液压马达排量，发动机功率的系统计算，根据这些计算得到的数据，对液压缸，液压马达，液压泵等进行选择。
液压元件的选定是液压回路设计的基础，对液压马达，液压泵的回油路的设计是根据所选定的液压元件来设计的。
第25页
展 望
现在挖掘机的研发生产向大型化、微型化、多功能化、专用化和自动化的方向发展，这就对液压系统的密封性能提出了更高的要求。本次液压系统的设计用到了很多液压领域的知识，在这个过程中也学到了很多办公软件和绘图软件的知识。
在本次毕业设计中，我感觉我做的还有许多需要完善的地方，有些地方的设计不够合理，还有许多没有做到的部分，例如：发动机具体型号的选定，和液压阀的选择，因为我能找到的资料有限，一些具体的原始数据无法找到，所有只能做到此。我希望在我以后的工作中能找到这些数据和资料来完善我的这个设计。
本次设计内容中可能会有一些谬误和欠缺，希望各位老师指正，也请各位老师见谅。
第26页
致 谢
在设计完成之际，我向给予我莫大帮助的老师和同学，大学三年一直默默支持和关心我的亲人和朋友，表达由衷的感谢。
感谢老师，在设计上他给予我精心的指导，他严谨的治学态度，渊博的学识，深邃的思想和远见卓识，引导我一步一步进入复杂的设计中去。我的设计是在导师的悉心指导下完成的，从设计选题、资料收集、设计框架、一直到最后定稿，他都倾注了大量的心血，在此谨向导师表示诚挚的谢意。
同学的热情鼓励与互相帮助、领导的亲切关怀以及亲朋好友的大力支持使我最终完成学业，再次向关心和支持我的所有老师、同学和领导表示深深的谢意。
第27页
参考文献 高衡.张全根.液压挖掘机；中国建筑工业出版社.1981年 2 张利平.现代液压技术应用；化学工业出版社.2004年 孔德文.赵克利.徐宁生.液压挖掘机；化学工业出版社.2007年 4 成大先.机械设计手册；化学工业出版社.1993年 5 何存兴.液压元件；机械工业出版社.1982年 张利平.液压传动系统及设计；化学工业出版社.2005年 7 高衡.张全根.液压挖掘机；中国建筑工业出版社.1981年 8 张利平.现代液压技术应用；化学工业出版社.2004年
第28页
第五篇：8-1液压传动概述电子教案
机械基础电子教案（33）第8章
液压与气压传动
【课程名称】
液压传动概述 【教材版本】
李世维主编，中等职业教育国家规划教材――机械基础（机械类）。第2版。北京：高等教育出版社，2006。【教学目标与要求】
一．知识目标
1． 了解液压传动的工作原理。
2． 熟悉液压传动的四个组成部份，常用图形符号的含义和主要特点。二．能力目标
能够初步看懂液压传动系统图，认识每一个符号所代表的元件及液压传动过程。三．素质目标
1． 使学生掌握另一种新的传动方式――液压传动的基本组成。
2． 了解图形符号在液压传动系统中的作用及液压传动所具有的主要优点及缺点，使学生能看懂液压传动的工作过程。四．教学要求
1． 掌握液压传动的工作原理和基本组成。
2． 熟悉液压元件图形符号，能够分析液压系统的工作过程，掌握液压传动的主要优缺点。
【教学重点】
1． 能够应用图形符号看懂液压传动的工作过程。2． 了解液压传动的工作原理。【难点分析】
1． 液压传动工作过程。对图形符号的认识。2． 各种阀类控制元件的工作特点。【教学方法】
讲授为主，配合教具或实验来演示，如有课件配合效果更好。【学生分析】
1． 新内容刚开始比较新鲜，如有演示，效果更好，但是由于图形符号较多，可能有些难度。
2． 要培养通过图形的表达想象到工作过程，需要有个认识理解的转换过程。【教学资源】
1． 机械基础网络课程。北京：高等教育出版社，2006。
2． 吴联兴主编。机械基础练习册。北京：高等教育出版社，2006。3． 教具或课件。【教学安排】
2学时（90分钟）【教学过程】 一．导入新课
前面所讲的机械传动是机械零件在力的作用下传递运动和动力，它是靠两零件之间的直接相互作用。机械传动是工程上四大传动的方式之一，除此之外还有电气传动，液压传动和气压传动。今天将学习液压和气压传动，与机械传动相比较，有其独特的优点。
二．讲授新课
1． 液压传动工作原理
液压传动是以液体作为工作介质来传递动力的一种运动方式，元件之间并不接触，而是靠液体压力来产生作用。
图8-2为机床工作台如磨床的液压传动过程。讲解时边讲课边介绍每一个元件符号的含义，特别要注意方向控制阀的阀芯位置的变化给液体流向带来的影响，把图8-2中的b和c图分析清楚。
要边介绍液体流动的路径，边作板书，简明扼要地用箭头和文字表示，达到能够看图叙述说明液压系统的工作工作过程。最后总结出液压传动的四个组成即：（1）动力元件。液压泵。（2）执行元件。液压缸。
（3）控制元件。换向阀，压力阀和流量阀。（4）辅助元件，过滤器，蓄能器和各种管接头。2． 图形符号
重点分析方向控制阀的阀芯的位和通的表示含义。保证学生能初步看懂传动图。其余图形按课程的需要慢慢增加，避免内容过多不易掌握。3．液压传动的特点
液压传动的优点有许多，要着重介绍其独特的优点。如：
（1）速度可无级调速。即可任意变化运动的速度。且运动的速度的方向改变能在很短时间实现。
（2）易于速度和压力的控制与调节，即很方便调节压力的高低和速度的大小。同时便于与电气控制构成“机－电－液－光”的一体化自动传动。这是机械传动所难于实现的。
液压传动特别适合于作直线往返运动的工作场合，如磨床工作台和液压牛头创床，液压起重机的应用鲜见。随着科技的发展，应用液压传动技术的场合越来越多。
当然液压传动也有其不可避免的缺点，即由于制造精度的影响，液压油泄漏为其主要问题，且不能保证精确传动比。
三．小结
1．液压传动是另一种传动方式，它是靠液压油作为介质来传递运动的。2．液压传动由四部份组成，要熟悉液压元件的图形表示符号。3．液压传动的主要优点是可实现无级变速；常用于直线运动的场合。缺点是泄漏，要求制造精度高。
四．布置作业
【课后分析】
点击咨询 