WY-200型挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 【8張CAD圖紙全套】

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購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 題 目： 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書 論文（設(shè)計(jì)）題目： 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)號： 姓名： 專業(yè)： 指導(dǎo)教師： 系主任： 一、主要內(nèi)容及基本要求 : 設(shè)計(jì)要求： 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)方面的技術(shù)多種多樣，本文主要通過國外幾種知名品牌的挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)為參考對象，對其現(xiàn)有的關(guān)鍵技術(shù)和控制方式進(jìn)行比較研究，為挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)提供一定的參考信息。 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本要求： 對挖掘機(jī)一個工作循環(huán)的四種工況：挖掘工況；滿斗舉升工況；卸載工況和卸載返還工況進(jìn)行分析，總結(jié)了每個工況下各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要復(fù)合動作。根據(jù)液壓挖掘機(jī)的主要工作特點(diǎn)，系統(tǒng)地總結(jié)了挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，動力性要求和操作性要求 1、完成 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)和選型論證 2、 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制鏟斗缸裝配圖和主要零件圖，圖紙總量折合成 少于 2 張 3、撰寫設(shè)計(jì)說明書，關(guān)鍵零件應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度和剛度計(jì)算，說明書字?jǐn)?shù)不少于 1~5 萬 4、完成資料查閱和 3000 字的文獻(xiàn)翻譯 二、重點(diǎn)研究的問題 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 三、進(jìn)度安排 序號 各階段完成的內(nèi)容 完成時(shí)間 1 查閱資料、調(diào)研 第 1， 2 周 2 制訂設(shè)計(jì)方案 第 3， 4 周 3 分析與計(jì)算 第 5， 6 周 4 繪部件裝配圖 第 7， 8、 9 周 5 繪零件圖 第 10， 11 周 6 撰寫設(shè)計(jì)說明書 第 12， 13 周 7 準(zhǔn)備答辯材料 第 14 周 8 畢業(yè)答辯 第 15 周 四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn) [1] 楊曙東 何存興 M]武漢 :華中科技大學(xué)出版社 ,2008 [2] 隗金文，王慧 M]沈陽：東北大學(xué)出版社， 2001 [3] 陳 嘉上主編 實(shí)用液壓氣動技術(shù)手冊 國知識出版社 2006； [4] 成大先主編 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2002； [5] 周世昌主編，液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖集，北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ,2004； [6] 周涌明等，液壓傳動設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，武漢：華中工學(xué)院出版社， 1987； [7] 朱龍根主編，簡單機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊，北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2003； [8] 980; [9] 胡邦喜主編，設(shè)備潤滑基礎(chǔ)，北京，冶金工業(yè)出版社， 2002； [10] 李壯云主編 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2005； 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評閱表 學(xué)號 姓名 專業(yè) 評價(jià)項(xiàng)目 評 價(jià) 內(nèi) 容 選題 現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)計(jì)劃的基本要求，達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的； 量是否適當(dāng)； 研、社會等實(shí)際相結(jié)合。 能力 合歸納資料的能力； 究方法和手段的運(yùn) 用能力； 論文 （設(shè)計(jì)）質(zhì)量 述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)是否正確，設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析處理是否科學(xué)；技術(shù)用語是否準(zhǔn)確，符號是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范； 無觀點(diǎn)提煉，綜合概括能力如何； 無創(chuàng)新之處。 綜 合 評 價(jià) 作者的畢業(yè)設(shè)計(jì)為 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，論文選題符合培養(yǎng)目標(biāo)要求，能體現(xiàn)學(xué)科專業(yè)特點(diǎn) ，達(dá)到了綜合訓(xùn)練的目的。該生具有較強(qiáng)的文獻(xiàn)查閱、資料綜合歸納整理的能力，能在設(shè)計(jì)工作中較熟練運(yùn)用所學(xué)知識，畢業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)方案可行，工作量適當(dāng)，設(shè)計(jì)思路較清晰，研究內(nèi)容具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，論文質(zhì)量較好，同意參加答辯 評閱人： 年 月 日 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）鑒定意見 學(xué)號： 姓名 專業(yè)： 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書） 頁 圖 表 張 論文（設(shè)計(jì)）題目： 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 內(nèi)容提要： 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)方面的技術(shù)多種多樣，本文主要通過國外幾種知名品牌的挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)為參考對象，對其現(xiàn)有的關(guān) 鍵技術(shù)和控制方式進(jìn)行比較研究，為挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)提供一定的參考信息。 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本要求：對挖掘機(jī)一個工作循環(huán)的四種工況：挖掘工況；滿斗舉升工況；卸載工況和卸載返還工況進(jìn)行分析，總結(jié)了每個工況下各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要復(fù)合動作。根據(jù)液壓挖掘機(jī)的主要工作特點(diǎn)，系統(tǒng)地總結(jié)了挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，動力性要求和操作性要求 設(shè)計(jì)要求： 1、完成 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)和選型論證 2、 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制鏟斗缸裝配圖和主要零件圖，圖紙總量折合成 少于 2 張 3、撰寫設(shè)計(jì)說明書，關(guān)鍵零件應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度和剛度計(jì)算，說明書字?jǐn)?shù)不少于 1~5 萬 4、完成資料查閱和 3000 字的文獻(xiàn) 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 指導(dǎo)教師評語 溫夢林同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間態(tài)度比較認(rèn)真，其畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容為 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在認(rèn)真閱讀國內(nèi)外相關(guān)參考文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，基本了解相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀。在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，對 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)機(jī)械部分進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)溫夢林同學(xué)對機(jī)械設(shè)計(jì)的相關(guān)技巧、以及機(jī)械設(shè)制 造相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識的掌握有了較大的進(jìn)步，初步掌握了相關(guān)制圖軟件在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。論文達(dá)到畢業(yè)設(shè)計(jì)要求，同意參加答辯，推薦畢業(yè)設(shè)計(jì)成績?yōu)椤? ”。 指導(dǎo)教師： 簽名 年 月 日 答辯簡要情況及評語 能夠較好的回答老師提出的問題。 根據(jù)答辯情況，答辯小組同意其成績評定為 答辯小組組長： 簽名 年 月 日 答辯委員會意見 經(jīng)答辯委員會討論，同意該畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）成績評定為 答辯委員會主任： 簽名（蓋章） 年 月 日 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 目錄 摘要 ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................. 前言 ...................................................................................................................................................掘機(jī)簡介 .............................................................................................................................內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài) ................................................................................................. 國外研究狀況及發(fā)展動態(tài) ......................................................................................... 國內(nèi)研究情況及發(fā)展動態(tài) .........................................................................................設(shè)計(jì)的研究內(nèi)容 ................................................................................................................. 液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理 .............................................................................................................壓挖掘機(jī)整機(jī)性能 .............................................................................................................壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu) .....................................................................................................................壓挖掘機(jī)傳動原理 .............................................................................................................. 11 3 液壓挖掘機(jī)工況分析及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的確定 .......................................................................壓挖掘機(jī)的工況 ............................................................................................................... 挖掘工況分析 ........................................................................................................... 卸載工況分析 ........................................................................................................... 空斗返回工況分析 ................................................................................................... 行走時(shí)復(fù)合動作 .......................................................................................................掘機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 ............................................................................................... 動力性要求 ............................................................................................................... 操縱性要求 ............................................................................................................... 節(jié)能性要求 ............................................................................................................... 安全性要求 ............................................................................................................... 其它性能要求 ...........................................................................................................掘機(jī)液壓系統(tǒng)的分析 .......................................................................................................壓系統(tǒng)方案擬訂 ............................................................................................................... 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ...............................................................................................................................液壓系統(tǒng)方案及參數(shù)確定 ...................................................................................................行元件液壓缸及系統(tǒng)壓力的初選 ...................................................................................1) 液壓缸參數(shù)的選擇 .........................................................................................................................算工作裝置鏟斗液壓缸的主要尺寸 ...............................................................................壓系統(tǒng)原理圖的制定 ....................................................................................................... 制定基本方案 ........................................................................................................... 繪制液壓系統(tǒng)圖 ....................................................................................................... 結(jié) ...................................................................................................................................................考文獻(xiàn) ................................................................................................................................................. 謝 .....................................................................................................................................................錄 .........................................................................................................................................................1 摘要 挖掘機(jī)作為我國工程機(jī)械的主力機(jī)種，被廣泛應(yīng)用于各種各樣的施工作業(yè)中。挖掘機(jī)產(chǎn)品的核心技術(shù)就是液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由于挖掘機(jī)的工作條件惡劣，要求實(shí)現(xiàn)的動作復(fù)雜，于 是它對液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了很高的要求，其液壓系統(tǒng)也是工程機(jī)械液壓系統(tǒng)中最為復(fù)雜的。因此，對挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)對推動我國挖掘機(jī)發(fā)展具有十分重要的意義。 在搜集了國內(nèi)外挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，了解了挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的發(fā)展歷史，并對挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展動態(tài)進(jìn)行了分析總結(jié)。論文對挖掘機(jī)的各種工況進(jìn)行了分析，系統(tǒng)總結(jié)了挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。根據(jù)挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，論文中采用通用多路閥，配以專用控制閥和簡單的電子控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一套適合我國生產(chǎn)制造的 本次畢業(yè) 設(shè)計(jì)課題是 液壓挖掘機(jī)。課題 以 企業(yè) 為依 托。小型挖掘機(jī)由多個系統(tǒng)組成，包括液壓系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)，操縱系統(tǒng)，工作裝置，底架，轉(zhuǎn)臺，油箱，發(fā)動機(jī)安裝等。本人的設(shè)計(jì)主要致力于分析和設(shè)計(jì)小型液壓挖掘機(jī) 工作裝置的 液壓系統(tǒng)。本課題選擇了國內(nèi)的質(zhì)量和技術(shù)性能都接近設(shè)計(jì)要求的 16~20t 挖掘機(jī)作為基型，并在此基礎(chǔ)上研究了國外的先進(jìn)機(jī)型，設(shè)計(jì)出我們挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)方按圖，總體裝配圖以及相應(yīng)的部件圖和零件圖。圖紙基本采用 液壓挖掘機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是采用伺服先導(dǎo)操縱系統(tǒng)，造型美觀，具備挖掘，抓物，鉆孔 ，推土，清溝和破碎等功能。平臺可 360° 旋轉(zhuǎn)，性能可靠，操作舒適，可廣泛應(yīng)用于建筑，市政，供水，供氣，供電農(nóng)林建設(shè)等工程。 關(guān)鍵詞 ： 掘機(jī)液壓系統(tǒng) 2 he is a is in of is of it s is in of On of of s at of of to is of s in of by My is to of is to as of of by of is It of 360°be in 3 １ 前言 液壓挖掘機(jī)是一種多功能機(jī)械，目前被廣泛應(yīng)用于水利工程，交通運(yùn)輸，電力工程和礦山采掘等機(jī)械施工中，它在減輕繁重的體力勞動，保證工程質(zhì)量。加快建設(shè)速度以及提高勞動生產(chǎn)率方面起著十分重要的作用。由于液壓挖掘機(jī)具有多品種，多功能，高質(zhì)量及高效率等特點(diǎn)，因此受到了廣大 施工作業(yè)單位的青睞。液壓挖掘機(jī)的生產(chǎn)制造業(yè)也日益蓬勃發(fā)展。 挖掘機(jī)液壓傳動緊密地聯(lián)系在一起，其發(fā)展主要以液壓技術(shù)的應(yīng)用為基礎(chǔ)。由于挖掘機(jī)的工作條件惡劣，要求實(shí)現(xiàn)的動作很復(fù)雜，于是它對液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了很高的要求，其液壓系統(tǒng)也是工程機(jī)械液壓系統(tǒng)中最為復(fù)雜的。因此，對挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)已經(jīng)成為推動挖掘機(jī)發(fā)展中的重要一環(huán) [1]。 掘機(jī)簡介 挖掘機(jī)行業(yè)的發(fā)展歷史久遠(yuǎn)，可以追溯到 1840年。當(dāng)時(shí)美國西部開發(fā)，進(jìn)行鐵路建設(shè)，產(chǎn)生了模仿人體構(gòu)造，有大臂、小臂和手腕，能行走和扭腰類似機(jī)械手的挖掘機(jī)，它采用 蒸汽機(jī)作為動力在軌道上行走。但是此后的很長時(shí)間挖掘機(jī)沒有得到很大的發(fā)展，應(yīng)用范圍也只局限于礦山作業(yè)中。 導(dǎo)致挖掘機(jī)發(fā)展緩慢的主要原因是 :其作業(yè)裝置動作復(fù)雜，運(yùn)動范圍大，需要采用多自由度機(jī)構(gòu)，古老的機(jī)械傳動對它不太適合。而且當(dāng)時(shí)的工程建設(shè)主要是國土開發(fā)，大規(guī)模的筑路和整修場地等，大多是大面積的水平作業(yè)，因此對挖掘機(jī)的應(yīng)用相對較少，在一定程度上也限制了挖掘機(jī)的發(fā)展。 由于液壓技術(shù)的應(yīng)用，二十世紀(jì)四十年代有了在拖拉機(jī)上配裝液壓反鏟的懸掛式挖掘機(jī)。隨著液壓傳動技術(shù)迅速發(fā)展成為一種成熟的傳動技術(shù)，挖掘機(jī)有了適合它的傳 動裝置，為挖掘機(jī)的發(fā)展建立了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，是挖掘機(jī)技術(shù)上的一個飛躍 。同時(shí)，工程建設(shè)和施工形式也發(fā)生了很大變化。在進(jìn)行大規(guī)模國土開發(fā)的同時(shí)，也開始進(jìn)行城市型土木施工，這樣，具有較長的臂和桿，能裝上各種各樣的工作裝置，能行走、回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)多自由動作，可以切削高的垂直壁面，挖掘深的基坑和溝槽的挖掘機(jī)得到了廣泛應(yīng)用 [2]。 1950年在意大利北部生產(chǎn)了第一臺液壓挖掘機(jī)。第一臺液壓挖掘機(jī)采用定量齒輪泵，中位開式多路閥，工作壓力為 9有執(zhí)行元件互相并聯(lián)連結(jié)。由單泵向 6個執(zhí)行元件供油。由于早期液壓挖掘機(jī)主要采 用了定量齒輪泵，不能按需改變供油流量，無法充分利用發(fā)動機(jī)的功率，因此其能量損失很大，不能滿足挖掘機(jī)復(fù)合動作的復(fù)雜要求，且可操縱性差。另外，早期試制的液壓挖掘機(jī)是采用飛機(jī)和機(jī)床的液壓技術(shù)，缺少適用于挖掘機(jī)各種工況的液壓元件，配套件也不齊全，制造質(zhì)量不夠穩(wěn)定。從二十世紀(jì)六十年代到八十年代中期，液壓挖掘機(jī)進(jìn)入了推廣和蓬勃發(fā)展的階段，各國挖 4 掘機(jī)制造廠和品種增加很快，產(chǎn)量猛增。 1968壓挖掘機(jī)產(chǎn)量己經(jīng)達(dá)到挖掘機(jī)總產(chǎn)量的 83%，其時(shí)對挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的研究也已經(jīng)十分成熟，液壓挖掘機(jī)已經(jīng)具有了同步控制系統(tǒng) 和負(fù)載敏感系統(tǒng) L。 自第一臺手動挖掘機(jī)誕生以來的 160多年當(dāng)中，挖掘機(jī)一直在不斷地飛躍發(fā)展，其技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到相對成熟穩(wěn)定的階段。目前國際上迅速發(fā)展全液壓挖掘機(jī)，對其控制方式不斷改進(jìn)和革新，使挖掘機(jī)由簡單的杠桿操縱發(fā)展到液壓操縱、氣壓操縱、液壓伺服操縱和電氣控制、無線電遙控、電子計(jì)算機(jī)綜合程序控制。在危險(xiǎn)地區(qū)或水下作業(yè)采用無線電操縱，利用電子計(jì)算機(jī)控制接收器和激光導(dǎo)向相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了挖掘機(jī)作業(yè)操縱的完全自動化。所有這一切，挖掘機(jī)的全液壓化為其奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，創(chuàng)造了良好的前提 [3]。 據(jù)有關(guān)專家估算，全世界各種 施工作業(yè)場約有 65%至 70%的土石方工程都是由挖掘機(jī)完成的。挖掘機(jī)是一種萬能型工程機(jī)械，目前已經(jīng)無可爭議地成為工程機(jī)械的第一主力機(jī)種，在世界工程機(jī)械市場上己占據(jù)首位，并且仍在發(fā)展擴(kuò)大。挖掘機(jī)的發(fā)展主要以液壓技術(shù)的應(yīng)用為基礎(chǔ)，其液壓系統(tǒng)已成為工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的主流形式。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和建筑施工現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要，液壓挖掘機(jī)需要大幅度的技術(shù)進(jìn)步，技術(shù)創(chuàng)新是液壓挖掘機(jī)行業(yè)所面臨的新挑戰(zhàn)。在技術(shù)方面，挖掘機(jī)產(chǎn)品的核心技術(shù)就是液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，所以對其液壓系統(tǒng)的分析研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。 內(nèi)外研究現(xiàn)狀及 發(fā)展動態(tài) 外研究狀況及發(fā)展動態(tài) 從 20世紀(jì) 60年代液壓傳動技術(shù)開始應(yīng)用在挖掘機(jī)上至今，挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)己經(jīng)發(fā)展到了相當(dāng)成熟的階段。目前國際上先進(jìn)的挖掘機(jī)產(chǎn)品的額定壓力大都在 30且隨著材料科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，有朝著更高的壓力甚至采用超高壓液壓技術(shù)方向發(fā)展的趨勢；流量通常在每分鐘數(shù)百升；功率在數(shù)百千瓦以上。如德國 全液壓挖掘機(jī)，鏟斗容量達(dá) 42壓油源為 18臺變量軸向柱塞泵，總流量高達(dá) 10200L/動機(jī)為 2臺 功率高達(dá) 2014于液壓挖掘機(jī)經(jīng)常在較惡劣環(huán)境下持續(xù)工作，其各個功能部件都會受到惡劣環(huán)境的影響 、英、日等國家推廣采用有限壽命設(shè)計(jì)理論，以替代傳統(tǒng)的無限壽命設(shè)計(jì)理論和方法，并將疲勞損傷累積理論斷裂力學(xué)、有限元法、優(yōu)化設(shè)計(jì)、電子計(jì)算機(jī)控制的電液伺服疲勞試驗(yàn)技術(shù)、疲勞強(qiáng)度分析方法等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于液壓挖掘機(jī)強(qiáng)度研究方面，不斷提高設(shè)備的可靠性。美國提出了考核動強(qiáng)度的動態(tài)設(shè)計(jì)分析方法。日本制定了液壓挖掘機(jī)構(gòu)件的強(qiáng)度評定程序，研制了可靠性信息處理系統(tǒng)使液壓挖掘 機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)到 85%使用壽命超過 1萬小時(shí)。近幾年來，隨著液壓挖掘機(jī)產(chǎn)量的提高和使用范圍的擴(kuò)大， 5 世界上著名的挖掘機(jī)生產(chǎn)商紛紛采用各種高新技術(shù)，來提高自己挖掘機(jī)在國際上的競爭力，主要表現(xiàn)在五個方面 : (1)液壓系統(tǒng)逐漸從開式系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變 ;(2)系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)成為研究的重點(diǎn) ; (3)系統(tǒng)的高壓化和高可靠性發(fā)展趨勢日益凸顯 ; (4)系統(tǒng)的操縱特性上升到很重要的地位 ;(5)液壓系統(tǒng)與電子控制的結(jié)合成為潮流 [4]。 (1) 開式向閉式液壓系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變 采用三位六通閥，其特點(diǎn)是有兩條供油路，其中一條是直通供油路，另 一條是并聯(lián)供油路。由于這種油路調(diào)速方式是進(jìn)油節(jié)流調(diào)速和旁路節(jié)流調(diào)速同時(shí)起作用，其調(diào)速特性受負(fù)載壓力和油泵流量的影響，因此這種系統(tǒng)的操縱性能、調(diào)速性能和微調(diào)性能差。另外，當(dāng)液壓作用元件一起復(fù)合動作時(shí)，相互干擾大，使得復(fù)合動作操縱非常困難。由于挖掘機(jī)作業(yè)工程中要求對液壓元件能很好地控制其運(yùn)動速度和進(jìn)行微調(diào)，而且在其工作的許多工況下要求多個執(zhí)行元件完成復(fù)合動作，而長期以來使用的開式液壓系統(tǒng)無法滿足挖掘機(jī)的調(diào)速和復(fù)合動作的要求。近年來在國外的挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)中出現(xiàn)了閉式負(fù)載敏感系統(tǒng) (它可以采用一個油泵同時(shí) 向所有液壓作用元件供油，每一個液壓作用元件的運(yùn)動速度只與操縱閥的閥桿行程有關(guān)，與負(fù)載壓力無關(guān)，泵的流量按需提供，而且多個液壓作用元件同時(shí)動作時(shí)相互之間干擾小，因此操縱性好是閉式液壓系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。這種系統(tǒng)非常符合挖掘機(jī)操作的要求，它操縱簡單，對司機(jī)的操縱技巧要求低，在國際上己經(jīng)獲得較廣泛的使用，是挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。目前日本小松公司已經(jīng)把大量挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)從開式系統(tǒng)改為閉式系統(tǒng)了。 (2) 節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用 目前液壓挖掘機(jī)上典型的節(jié)能技術(shù)基本上有兩種。即負(fù)載敏感技術(shù)和負(fù)流量控制技術(shù)，目前液壓挖掘機(jī)都選用 其中一種控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)節(jié)能要求。負(fù)載敏感技術(shù)是一種利用泵的出口壓力與負(fù)載壓力差值的變化而使系統(tǒng)流量隨之相應(yīng)變化的技術(shù)。德國曼內(nèi)斯曼 (司研制的一種負(fù)載傳感系統(tǒng)，將其安裝在液壓系統(tǒng)中，可以控制一個或幾個液壓作用元件，而與對其施加的載荷無關(guān)。該系統(tǒng)不僅易于操縱，而且微動控制特性很好。其最大的特點(diǎn)就是可以根據(jù)負(fù)載大小和調(diào)速要求對油泵進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)在按需供流的同時(shí)，使調(diào)速節(jié)流損失△ 而達(dá)到節(jié)能的目的 泵的排量進(jìn)行調(diào)節(jié)的技術(shù)。日前以韓國現(xiàn)代 (日本小松 (日本日立 (代表的許多國外著名品牌的挖掘機(jī)生產(chǎn)商都在自己的挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)中使用了負(fù)流量控制技術(shù)。這種控制技術(shù)具有穩(wěn)定性好、響應(yīng)快、可靠性和維修性好等特點(diǎn)，但在起始點(diǎn)為重負(fù)荷下作業(yè)時(shí)，因流量與負(fù)載有關(guān)，所以可控制性較差 [5]。 (3) 提高負(fù)載能力和可靠性 為了提高挖掘機(jī)的負(fù)載能力，直接的方法是提高其液壓系統(tǒng)工作壓力、流量和功 6 率。目前，國際上先進(jìn)的挖掘機(jī)產(chǎn)品的額定壓力大都在 30且隨著材料科學(xué)技 術(shù)的進(jìn)步，有朝著更高的壓力甚至采用超高壓液壓技術(shù)方向發(fā)展的趨勢 ;流量通常在每分鐘數(shù)百升 ;功率在數(shù)百千瓦以上。如德國 斗容量達(dá) 42立方米液壓油源為 18臺變量軸向柱塞泵，總流量高達(dá) 100200 L/動機(jī)為 2臺 功率高達(dá) 2014于液壓挖掘機(jī)經(jīng)常在較惡劣環(huán)境下持續(xù)工作，其各個功能部件都會受到惡劣環(huán)境的影響。系統(tǒng)的可靠性日益受到重視。美、英、日等國家推廣采用有限壽命設(shè)計(jì)理論，以替代傳統(tǒng)的無限壽命設(shè)計(jì)理論和方法，并將疲勞損傷累 積理論、斷裂力學(xué)、有限元法、優(yōu)化設(shè)計(jì)、電子計(jì)算機(jī)控制的電液伺服疲勞試驗(yàn)技術(shù)、疲勞強(qiáng)度分析方法等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于液壓挖掘機(jī)強(qiáng)度研究方面，不斷提高設(shè)備的可靠性。美國提出了考核動強(qiáng)度的動態(tài)設(shè)計(jì)分析方法。日本制定了液壓挖掘機(jī)構(gòu)件的強(qiáng)度評定程序，研制了可靠性信息處理系統(tǒng)，使液壓挖掘機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)到 85%使用壽命超過 1萬小時(shí)。 (4) 重視操縱特性 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的操縱特性越來越受到重視。日前國際上迅速發(fā)展全液壓挖掘機(jī)，不斷改進(jìn)和革新控制方式，使挖掘機(jī)由簡單的杠桿操縱發(fā)展到液壓操縱、氣壓操縱、液壓伺服操作和電氣控 制，無線電遙控、電子計(jì)算機(jī)綜合程序控制。各種高新技術(shù)的應(yīng)用，使得挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)操縱特性大大提高。 (5) 電子一液壓集成控制成為當(dāng)前主要研究目標(biāo) 電子控制技術(shù)與液壓控制技術(shù)相結(jié)合的電子一液壓集成控制技術(shù)近年來獲得了巨大發(fā)展，特別是傳感器、計(jì)算機(jī)和檢測儀表的應(yīng)用，使液壓技術(shù)和電子控制有機(jī)結(jié)合，開發(fā)和研制出了許多新型電液自動控制系統(tǒng)，提高了挖掘機(jī)的自動化程度，推動著挖掘機(jī)的迅猛發(fā)展。目前國外先進(jìn)品牌的挖掘機(jī)在電液聯(lián)合控制方面的研究己趨成熟。美國林肯一貝爾特公司新 系統(tǒng)，可自動調(diào)節(jié)流量，避免了驅(qū)動功率的浪費(fèi)。日本住友公司生產(chǎn)的 用精控模式選擇系統(tǒng)，減少燃油、發(fā)動機(jī)功率和液壓功率的消耗，并延長了零部件的使用壽命。 內(nèi)研究情況及發(fā)展動態(tài) 從國內(nèi)情況來看，我國挖掘機(jī)行業(yè)整體發(fā)展水平較國外緩慢，在挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)方面的理論還比較薄弱。國內(nèi)大部分挖掘機(jī)企業(yè)在挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)傳統(tǒng)技術(shù)方面的研究具有一定基礎(chǔ)，但由于采用傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)的挖掘機(jī)產(chǎn)品在性能、質(zhì)量、作業(yè)效率、可靠性等方面均較差，因此采用傳統(tǒng)液壓 系統(tǒng)的挖掘機(jī)在國內(nèi)市場上基本失去了競爭力，取而代之的是采用各種高新技術(shù)的國外挖掘機(jī)產(chǎn)品。先進(jìn)的挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)都被國際上一流的生產(chǎn)企業(yè)壟斷，國內(nèi)企業(yè)在該領(lǐng)域的研究幾乎是空白，這樣國內(nèi)的挖掘 7 機(jī)生產(chǎn)廠家就無法獨(dú)立制造出性能優(yōu)異的挖掘機(jī)，絕大部分的市場份額都被國外各種品牌的挖掘機(jī)所占據(jù)。以 20產(chǎn) 200年代初的技術(shù)，同 90年代初以來在國內(nèi)形成批量的日本小松、日立、神鋼以及韓國大宇、現(xiàn)代等機(jī)型相比，其主要差距柴油機(jī)功率偏低，液壓系統(tǒng)流量偏小，液壓系統(tǒng)特性差，導(dǎo)致平臺回 轉(zhuǎn)速度低，行走速度低，各種性能參數(shù)均偏小，整機(jī)性能和作業(yè)效率較國外偏低 [6]。 設(shè)計(jì)的研究內(nèi)容 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)方面的技術(shù)多種多樣，本文主要通過國外幾種知名品牌的挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)為參考對象，對其現(xiàn)有的關(guān)鍵技術(shù)和控制方式進(jìn)行比較和研究，為挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供一定的參考信息。 (1) 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展動態(tài)的分析研究 大量搜集國內(nèi)外挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)方面的相關(guān)技術(shù)資料，系統(tǒng)了解挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的發(fā)展歷史。分析總結(jié)挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)方面的研究現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展動態(tài)。 (2) 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 對液壓挖掘機(jī)一 個工作循環(huán)中的四種工況一挖掘工況、滿斗舉升回轉(zhuǎn)工況、卸載工況和卸載返回工況進(jìn)行了詳細(xì)的分析，總結(jié)了每個工況下各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要復(fù)合動作。根據(jù)液壓挖掘機(jī)的主要工作特點(diǎn)，系統(tǒng)地總結(jié)了挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 :動力性要求和操縱性要求。 (3) 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 分析了傳統(tǒng)挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)中的單泵定量系統(tǒng)、雙泵定量系統(tǒng)和雙變量泵液壓系統(tǒng)，詳細(xì)分析了其主要優(yōu)點(diǎn)和存在的問題。本文在分析研究了挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，根據(jù)挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)了一套適合我國生產(chǎn)制造的單斗挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)旨在采用通用的多路閥系統(tǒng) ，配以專用控制閥和簡單的伺服控制系統(tǒng)[7]。 8 2 液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理 液壓挖掘機(jī)由于在動力裝置和工作裝置之間采用容積式液壓傳動，靠液體的壓力能進(jìn)行工作，相對機(jī)械傳動具有許多優(yōu)點(diǎn) :能無極調(diào)速且調(diào)速范圍大，最大速度和最小速度之比可達(dá) 1000:1能得到較低的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速；快速作用時(shí)，液壓元件產(chǎn)生的運(yùn)動慣性較小，并可作高速反轉(zhuǎn)；傳動平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單，可吸收沖擊和振動；操縱省力靈活，易實(shí)現(xiàn)自動化控制；易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化。因此液壓挖掘機(jī)逐步取代機(jī)械式挖掘機(jī)是必然的趨勢。 單斗液壓挖掘機(jī)是裝有一只 鏟斗并采用液壓傳動進(jìn)行挖掘作業(yè)的機(jī)械。它是目前挖掘機(jī)械中重要的機(jī)種。單斗液壓挖掘機(jī)的作業(yè)過程是以鏟斗 (一般裝有斗齒 )的切削刃切削土壤并將土裝入斗內(nèi)，斗滿后提升?；剞D(zhuǎn)至卸上位置進(jìn)行卸土，卸空后鏟斗再轉(zhuǎn)回并下降到地面進(jìn)行下一次挖掘。當(dāng)挖掘機(jī)挖完一段土后，機(jī)械移動一段距離，以便繼續(xù)作業(yè)。因此單斗液壓挖掘機(jī)是一種周期作業(yè)的自行式上方機(jī)械 [8]。 壓挖掘機(jī)整機(jī)性能 液壓挖掘機(jī)可分為 :動力系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，如圖 壓挖掘機(jī)作為一個有機(jī)整體，其性能的優(yōu)劣不僅與工作裝置機(jī)械零部件性能有 關(guān)，還與液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)性能有關(guān) [9]。 圖 液壓挖掘機(jī)整體系統(tǒng)圖 (1) 動力系統(tǒng) 9 挖掘機(jī)工作的主要特點(diǎn)是環(huán)境溫度變化大，灰塵污物較多，負(fù)荷變化大，經(jīng)常傾斜工作，維護(hù)條件差。因此液壓挖掘機(jī)原動力一般由柴油機(jī)提供，柴油機(jī)具有工作可靠、功率特性曲線硬、燃油經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，符號挖掘機(jī)工作條件惡劣，負(fù)荷多變的要求。挖掘機(jī)的額定負(fù)荷與汽車。拖拉機(jī)不同，汽車和拖拉機(jī)指在最高轉(zhuǎn)速下、連同機(jī)油泵、發(fā)電機(jī)等必要附件，巧分鐘內(nèi)的最大功率 ;挖掘機(jī)是指在額定轉(zhuǎn)速下一小時(shí)以上的額定功率。挖掘機(jī)采用車用柴油機(jī)時(shí)，最大功率指 數(shù)降低。 (2) 機(jī)械系統(tǒng) 液壓挖掘機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)部分是完成挖掘機(jī)各項(xiàng)基本動作的直接執(zhí)行者，主要包括 :行走裝置是整個機(jī)器的支撐部分，承受機(jī)器的全部重量和工作裝置的反力，同時(shí)能使挖掘機(jī)作短途行駛 履帶式和輪胎式?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使挖掘機(jī)上車圍繞中央回轉(zhuǎn)軸作 360度的回轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)，包括驅(qū)動裝置和回轉(zhuǎn)支撐。工作裝置是挖掘機(jī)完成實(shí)際作業(yè)的主要組成部分，常用的有反鏟、正鏟、裝載、起重等裝置，而同一種裝置可以有多種結(jié)構(gòu)形式，前面所述的反鏟裝置應(yīng)用最為廣泛。 (3) 液壓系統(tǒng) 液壓挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)、行走和工作裝置的動作 都由液壓傳動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，原動機(jī)驅(qū)動雙聯(lián)液壓泵，把壓力油分別送到兩組多路換向閥。通過司機(jī)的操縱，將壓力油單獨(dú)或同時(shí)送往液壓執(zhí)行元件 (液壓馬達(dá)和液壓油缸 )驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。液壓挖掘機(jī)的主要運(yùn)動有整機(jī)行走、轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)、動臂升降、斗桿收放、鏟斗轉(zhuǎn)動等。這些運(yùn)動都靠液壓傳動。根據(jù)以上工作要求，把各液壓元件用油管有機(jī)地連接起來地組合體既是液壓挖掘機(jī)地液壓系統(tǒng)。該系統(tǒng)地功能是把發(fā)動機(jī)地機(jī)械能以油液為介質(zhì)，利用油泵轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗?，傳送給油缸、油馬達(dá)等轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，再傳動各執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動和工作過程。液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)得合理與否， 對挖掘機(jī)的性能起著決定性的作用。同樣的元件，若系統(tǒng)設(shè)計(jì)不同，則挖掘機(jī)性能差異很大。液壓系統(tǒng)習(xí)慣上按主油泵的數(shù)量、功率調(diào)節(jié)方式和回路的數(shù)量來分類。 (4) 控制系統(tǒng) 液壓挖掘機(jī)控制系統(tǒng)是對發(fā)動機(jī)、液壓泵、多路換向閥和執(zhí)行元件 (液壓缸、液壓馬達(dá) )等進(jìn)行控制的系統(tǒng)。電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速進(jìn)步，使挖掘機(jī)有了越來越先進(jìn)的控制系統(tǒng)，使液壓挖掘機(jī)向高性能、自動化和智能化發(fā)展。目前挖掘機(jī)研究重點(diǎn)正逐步向智能化機(jī)電液控制系統(tǒng)方向轉(zhuǎn)移 [10]。 壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu) (1) 液壓挖掘機(jī)組成 為了實(shí)現(xiàn)液壓挖掘機(jī)的各項(xiàng)功能 ，單斗液壓挖掘機(jī)需要兩個基本組成部分，即機(jī) 10 體 (或稱主機(jī) )和工作裝置。機(jī)體是完成挖掘機(jī)基本動作并作為驅(qū)動和操縱挖掘機(jī)進(jìn)行工作的荃礎(chǔ)，可以是履帶牽引車輛或輪式牽引車輛?？杉?xì)分為行走裝置、回轉(zhuǎn)裝置、液壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和動力裝置。其中動力裝置、操縱機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和輔助設(shè)備均可在回轉(zhuǎn)平臺上，總稱上車部分，它與行走機(jī)構(gòu) (又稱下車部分 )用回轉(zhuǎn)支撐相連，平臺可以圍繞中央回轉(zhuǎn)軸作 3600的全回轉(zhuǎn)。工作裝置根據(jù)工作性質(zhì)的不同，可配備反鏟、正鏟、裝載、起重等裝置，分別完成挖掘、裝載、抓取、起重、鉆孔、打樁、破碎、修坡、 清溝等工作。挖掘機(jī)的基本性能決定于各部分的構(gòu)造、性能及其綜合的效果 [11]。 (2) 單斗反鏟液壓挖掘機(jī) 反鏟裝置主要用于挖掘停機(jī)面以下的土壤。斗容量小于 的中小型液壓挖掘機(jī)通常選用反鏟裝置，它分為整體臂式和組合臂式。其中長期作業(yè)條件相似的挖掘機(jī)反鏟裝置大多采用整體鵝頸式動臂結(jié)構(gòu)。采用這種動臂有利于加大挖掘深度，且結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉。剛度相同時(shí)，其重量比組合動臂輕，是目前應(yīng)用最廣泛的液壓挖掘機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)形式。 鉸接式反鏟是單斗液壓挖掘機(jī)最常用的結(jié)構(gòu)型式，動臂、斗桿和鏟斗等主要部件彼此鉸接，在液壓 缸的作用下各部件繞鉸接點(diǎn)擺動，完成挖掘、提升和卸土等動作。如圖 2. 1 所示，整體鵝頸式動臂反鏟挖掘機(jī)工作裝置主要由動臂、動臂油缸、斗桿、斗一桿油缸、鏟斗、鏟斗油缸、搖臂、連桿、銷軸等組成。裝置各運(yùn)動部件之間全部采用銷軸鉸接，以動臂油缸來支撐和改變動臂的傾角，通過動臂油缸的伸縮可使動臂繞下。鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)動臂的升降。斗桿鉸接于動臂的上端，由斗桿油缸控制斗桿與動臂相對角度。當(dāng)斗桿油缸伸縮時(shí)，斗桿可繞動臂上鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動。鏟斗與斗桿前端鉸接，并通過鏟斗油缸伸縮使鏟斗轉(zhuǎn)動。為增大鏟斗的轉(zhuǎn)角，通常采用搖臂連桿機(jī)構(gòu)來和鏟斗 聯(lián)。 (3) 液壓挖掘機(jī)工作循環(huán)過程 首先液壓挖掘機(jī)驅(qū)動行走馬達(dá)和配套土方運(yùn)輸車輛一起進(jìn)入作業(yè)面，運(yùn)輸車輛倒車、調(diào)停，?？吭谕诰驒C(jī)的側(cè)方或后方。挖掘機(jī)司機(jī)扳動操縱手柄，使回轉(zhuǎn)馬達(dá)控制閥接通，于是回轉(zhuǎn)馬達(dá)轉(zhuǎn)動并帶動上部平臺回轉(zhuǎn)，使工作裝置轉(zhuǎn)向挖掘地點(diǎn)，在執(zhí)行上述過程的同時(shí)操縱動臂油缸換向閥