單斗液壓挖掘機的作業(yè)過程包括下列幾個間歇動作：動臂升降、斗桿收放、鏟斗裝卸、轉臺回轉、整機行走，以及其他輔助動作。除輔助動作(包括輪式挖掘機的支腿收放、整機轉向等)不需全功率驅動以外，其他都是挖掘機的主要動作，要考慮全功率驅動。

　　單斗挖掘機的動作繁復，主要機構經(jīng)常啟動、制動，換向，外負荷變化很大，沖擊和振動多，而且野外工作，溫度和環(huán)境變化大，所以對液壓系統(tǒng)的要求是多方面的。對挖掘機的工況進行仔細分析，掌握其運動規(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，對集成塊、集成塊裝配、液壓站進行設計，才能保證所設計出的液壓系統(tǒng)性能可靠，實現(xiàn)預期功能。

　　1單斗液壓挖掘機的作業(yè)過程

　　單斗液壓挖掘機一個作業(yè)循環(huán)的組成和動作的復合，包括：挖掘、滿斗回轉、卸載、返回。

　　2液壓系統(tǒng)原理圖設計

　　挖掘機的液壓系統(tǒng)也是由許多基本回路構成，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)流調速和節(jié)流限速、回轉優(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，就能構成復雜的挖掘機液壓系統(tǒng)。

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

　　2.1.1 限制系統(tǒng)的最大壓力，通常用安全閥來實現(xiàn)，安全閥設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，通常用溢流閥來實現(xiàn)。

　　如圖1所示先導溢流閥設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執(zhí)行元件的進油和回油回路上也成對地并聯(lián)限壓閥，即二次溢流閥。二次溢流閥有效的限制了液壓缸、液壓馬達在閉鎖狀態(tài)下的最大閉鎖壓力，這種限壓閥實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行空轉的卸荷方式。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。

　　本設計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，當換向閥未得到動作信號時，液壓油經(jīng)中心旁路，再經(jīng)過回油過濾器流回油箱;當換向閥得到動作信號時，中心旁路被阻斷，另外兩個常閉的管路導通，液壓油流入執(zhí)行元件，執(zhí)行元件動作。

　　2.3 緩沖回路單斗液壓挖掘機滿斗回轉時，由于上車轉動慣量很大，再啟動、制動和突然換向時，引起很大的液壓沖擊，尤其是回轉過程中遇到障礙突然停車，液壓沖擊極大，所以在挖掘機回轉機構的回路上通常設有緩沖閥。回轉機構的緩沖回路就是利用緩沖閥使液壓馬達高壓腔的油液超過一定壓力時獲得出路。回轉緩沖回路如圖2所示。

　　2.4 節(jié)流調速和節(jié)流限速回路節(jié)流調速是利用節(jié)流閥的可變通流截面來改變流量，進行調速，這種調速方式結構簡單，能獲得穩(wěn)定的低速。根據(jù)其安裝位置，有進油節(jié)流調速和回油節(jié)流調速兩種。

　　單斗液壓挖掘機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，為防止動臂因自重降落速度太快而有危險，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下坡行駛時因自重加速，可能導致超速溜坡事故，發(fā)生危險，此時，行走馬達超速運轉，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的限速和補油，使馬達轉速控制在安全容許范圍以內。

　　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，高壓油路的部分由經(jīng)閥一流去，同時也使閥一的閥芯向下移動，部分高壓油經(jīng)閥一流入液壓缸，使行走馬達開啟，挖掘機開始行走，若挖掘機出現(xiàn)超速溜坡現(xiàn)象將導致原來的高壓油道產生吸空，壓力減小，出現(xiàn)回油腔壓力大于壓力油腔的現(xiàn)象，此時閥二的閥芯在彈簧力的作用下將向下運動，恢復至中位，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動，使行走馬達制動，同時閥三的閥芯向下運動，回油腔的液壓油沿管路1、2、3、4、5向壓力油腔補油。消除吸空現(xiàn)象。

　　3液壓裝置結構設計

　　3.1 集成塊的設計集成塊的空隙結構復雜，設計者經(jīng)驗的多寡對于設計的成敗及質量的優(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計：

　　3.1.1 確定公用油道孔的數(shù)目。設計的公用油道數(shù)目為兩條，一條為總進油管，另一條為總回油管。

　　3.1.2 制作液壓元件樣板。可按照液壓閥的輪廓尺寸及油口位置預先制作元件樣本，放在集成塊的有關視圖上，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模型來實現(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，應與液壓閥的油口直徑相同，制作過程中出現(xiàn)的工藝孔應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 油箱的設計液壓系統(tǒng)設置有冷卻器時，液壓油箱的設計，可按下述方法進行，其中：Vmin為下游位時油箱容量：Vmax為上油位時油箱容量，Vt為液壓油箱總容量，如圖6所示。