WY100液壓履帶挖掘機總體及工作裝置設計及運動仿真【三維SW】【含CAD高清圖紙和文檔】【GC系列】

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河北建筑工程學院 畢業(yè)設計（論文）開題報告 課題 名稱 WY100液壓履帶挖掘機總體及工作裝置設計及運動仿真 系 別： 機械工程系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 機094 學生姓名： 肖海那 學 號： 2009307402 指導教師： 王少雷 課題來源 導師課題 課題類別 工程設計 一、論文資料的準備 1.履帶式挖掘機機簡介 挖掘機械是工程機械的一種主要類型，是土石方開掘的主要機械設備，包括有各種類型與功能的挖掘機。據統(tǒng)計，采用一臺1.0m3斗容量的單斗挖掘機，挖掘Ⅳ級以下的土壤時，每班生產率大約相當300～400個工人一天的工作量；而一臺日產20萬m3的大型斗輪挖掘機，則可代替5～6萬人的勞動。由此可見，挖掘機在現(xiàn)代化建設工程中的功用，而挖掘機完成各項功能的主要構件又是挖掘機的工作裝置，所以對于挖掘機工作裝置的設計和研究就顯得極為重要了。 工程施工中約有60%以上的土石方量，系有挖掘機來完成的。挖掘機從誕生到現(xiàn)在已經有170多年的歷史，期間經歷了由蒸汽機驅動，利用杠桿原理，有軌式的挖掘機，到電力驅動及內燃機驅動的全回轉挖掘機，最后發(fā)展到現(xiàn)在生產的電控式、半智能化挖掘機。挖掘機械的最早雛形，遠在十六世紀于意大利威尼斯用于運河的疏浚工作。模擬人的掘土工作，以蒸汽機驅動的“動力鏟”誕生于十九世紀（1836年）。挖掘機的發(fā)展經歷了四個階段，第一階段：機械式挖掘機，由蒸汽機或柴油機提供動力利用杠桿原理進行機械傳動，行走方式為有軌式移動，有的可以在小范圍內回轉有的不能回轉。其中由柴油機提供動力的挖掘機是挖掘機發(fā)展史上的飛躍。第二階段：液壓挖掘機，1950年液壓挖掘機在德國開始發(fā)展，液壓技術的運用是挖掘機發(fā)展史的第二次飛躍。第三階段：電控式挖掘機，1970年世界知名廠家開始生產，電控技術應用是挖掘機發(fā)展史的第三次飛躍。第四階段：智能型挖掘機（未來挖掘機的發(fā)展方向）。 2.履帶式挖掘機的發(fā)展現(xiàn)狀 目前市場上應用最廣泛的就是反鏟式單斗液壓挖掘機，也是最常見的。反鏟裝置是液壓挖掘機重要的工作裝置，是一種適用于成批或中小批量生產的、可以改變動作程序的自動搬運和操作設備，它可用于操作環(huán)境惡劣，勞動強度大和操作單調頻繁的生產場合。反鏟式單斗液壓挖掘機工作裝置是一個較復雜的空間結構，挖掘機工作裝置主要有動臂、斗桿和鏟斗，斗桿有整體式和組合式兩種，大多數挖掘機斗采用整體式斗桿，國內外對其運動分析，機構和結構參數優(yōu)化設計方面都做了比較深入的研究，具體的設計特別是中型挖掘機的設計已經趨于成熟。而關于反鏟式單斗液壓挖掘機的相關文獻也很多，這些文獻從不同側面對工作裝置的設計進行了論述。當前，國際上挖掘機的生產正向大型化，微型化，多能化和專業(yè)化的方向發(fā)展。國外挖掘機行業(yè)重視采用新技術、新工藝、新結構和新材料，加快了向標準化、系列化、通用化發(fā)展的步伐。液壓挖掘機由于使用性能、技術指標和經濟指標上的優(yōu)越，因而世界上許多國家，特別是工業(yè)發(fā)達國家，都在大力發(fā)展單斗液壓挖掘機。目前，單斗液壓挖掘機的發(fā)展著眼于動力和傳動系統(tǒng)的改進以達到高效節(jié)能;應用范圍不斷擴大，不斷降低成本，實現(xiàn)標準化、模塊化發(fā)展，以提高零部件、配件的可靠性，從而保證整機的可靠性;電子計算機監(jiān)測與控制，實現(xiàn)機電一體化;提高機械作業(yè)性能，降低噪音，減少停機維修時間，提高適應能力，消除公害，其趨勢為: ①向大型化發(fā)展的同時向微型化發(fā)展。 ②更為普遍地采用節(jié)能技術。 ③不斷提高可靠性和使用壽命。 ④工作裝置結構不斷改進，工作范圍不斷擴大。 ⑤由內燃機驅動向電力驅動發(fā)展。 ⑥液壓系統(tǒng)不斷改進，液壓元件不斷更新。 ⑦應用微電子、氣、液等機電一體化綜合技術。 ⑧增大鏟斗容量，加大功率，提高生產效率。 ⑨在液壓挖掘機產品功能方面，液壓挖掘機工人機工程學在設計中的充分利用。 二、本課題的目的（重點及擬解決的關鍵問題） 本課題針對WY100液壓履帶式挖掘機的總體設計、工作裝置設計及其運動仿真進行了重點研究。目的在于闡明WY100液壓履帶式挖掘機鏟斗挖掘時的受力狀況，總體及工作裝置的設計，根據對挖掘阻力的分析，對挖掘機進行動力學仿真，為進一步分析研究挖掘機工作裝置的強度提供證據。 液壓挖掘機工作裝置是完成液壓挖掘機各項功能的主要構件,其結構的合理性直接影響到液壓挖掘機的工作性能和可靠性。因此，對挖掘機的設計和研究就顯得非常重要。利用CAD對設計的模型進行仿真操作，在模擬真實環(huán)境中的工作狀況并對其進行分析和判斷，讓設計者盡早發(fā)現(xiàn)設計的缺陷和潛在的失敗可能并及時修改與優(yōu)化，這樣既能縮短產品的設計周期、提高產品的可靠性，又能實現(xiàn)產品的優(yōu)化設計，從而減少后期修改付出的昂貴代價。 利用此軟件能夠進行快速正確的分析計算，形象直觀、操作簡單，當改變參數時只要在計算機的有關界面上簡單操作就能達到修改的目的，從而實現(xiàn)減少用戶的工作強度。同時對產品進行運動仿真，能夠形象生動地進行產品的運動模擬，使仿真運動更加清晰地展現(xiàn)在設計人員和用戶面前，對于挖掘機的研究有非常重要意義。 三、主要內容、研究方法、研究思路 主要內容： 1、結合資料進行分析，了解液壓挖掘機工作裝置的工作原理。  2、按一定比例運用CAD繪制液壓挖掘機工作裝置的各零部件。  3、運用所學會的裝配方法將各零部件進行裝配。 4、運用CAD的仿真運動系統(tǒng)實現(xiàn)其運動仿真。 研究方法： 挖掘機工作裝置主要有動臂、斗桿和鏟斗，斗桿有整體式和組合式兩種，大多數挖掘機斗采用整體式斗桿，當需要調節(jié)斗桿長度或杠桿比時采用更換斗桿的辦法，或者在都趕上設置2-4個可供調節(jié)時選擇的與動臂端不鉸接的孔。由于工作半徑、最大高度和最大深度的不同工作裝置都有不同的參數。通過計算算出一個工況的工作參數，再通過編程算出各個工況的工作參數。 首先用已知數據計算出一個工況的合理性之后，再運用軟件CAD模擬出各個工況的工作參數曲線，以驗證所設計的動臂、斗桿和鏟斗的參數都是合理的。在這里主要模擬出斗桿的工作參數在各個工況都是合理的。最后通過合理的設計分析，選擇最優(yōu)的工作參數，使得挖掘機的工作裝置能夠適合多種復雜的工況，低功耗，高功率。特別是通過斗桿挖掘工況挖掘性能的分析，使得挖掘機的斗桿更進一步的優(yōu)化。 研究思路： 1、工作裝置結構形式的選擇。 2、工作裝置運動和受力分析。 3、工作裝置運動仿真。 四、總體安排和進度（包括階段性工作內容及完成日期） 2013.3.21-2013.3.31 英文資料翻譯 2013.4.1-2013.4.10 寫開題報告 2013.4.11-2013.4.25 方案選擇及總體設計 2013.4.26-2013.5.9 繪制總圖 2013.5.10-2013.5.23 工作裝置設計 2013.5.24-2013.6.13 工作裝置運動及受力分析計算 2013.6.14-2013.6.22 繪制零件圖紙 2013.6.23-2013.6.27 準備論文及答辯 五、主要參考文獻 [1] 吳永平等.工程機械設計機 北京 化學工業(yè)出版社 2007. [2] 李宏、張欽良. 卡特挖掘機設計技術.北京,化學工業(yè)出版社,2007. [3] 吳慶鳴 何小新 工程機械設計 武漢 武漢大學出版社 2006. [4] 楊國平 現(xiàn)代工程機械技術 北京 機械工業(yè)出版社 2006. [5] 高佳宏,王琳,朱梅玲.液壓挖掘機工作裝置的三維設計.西安,西安工業(yè)大學, 1986 [6] 戴群亮 計算機科學與技術系 北京清華大學 章二平 蔡登生 廣西柳工機械股份有限公司 智能化液壓挖掘機的研究與應用 [7] 工程機械設計 [8] 楊彥龍 液壓挖掘機工作裝置的虛擬樣機仿真分析 [9] 楊武成 液壓挖掘機工作裝置的虛擬樣機研究 [10] 張衛(wèi)國 液壓挖掘機工作裝置動力學仿真分析及研究 [11] 張仁敬 基于ANSYS和Proe的WY22挖掘機工作裝置的分析 [12] 吳宗澤、羅圣國．機械設計課程設計手冊．高等教育出版社，2006.5 [13] 濮良貴、紀名剛．機械設計．高等教育出版社，2000.12 [14] 吳宗澤主編. 機械設計師手冊機械工業(yè)出版社，2002 [15] 周四新和青芳著.Pro/ENGINGEER Wildfire 3.0基礎設計[M].北京電子工業(yè)出版社2007.1 [16] 秦長海夏素民白喬等.Pro/ENGINGEER Wildfire 3.0 中文版 范例教[M].北京清華大學出版社,2007.10 [17] 梁玲趙春章.中文版Pro/ENGINGEER Wildfire 4.0 實用教程[M].北京清華大學出版社2008.2 [18] 孔德文等.液壓挖掘機--工程機械設計與維修叢書[M].北京化學工業(yè)出版社2007.1 [19] 陳軍科.液壓挖掘機行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向.中小企業(yè)管理與科技2009.5:139 指導教師意見： 、 指導教師簽名： 日期： 教研室意見： 教研室主任簽名： 日期： 系意見： 系領導簽名： 日期： 系蓋章 課題來源：導師課題、社會實踐、自選、其他 課題類別：工程設計、施工技術、新品開發(fā)、軟件開發(fā)、科學實驗、畢業(yè)論文。 河北建筑工程學院 畢業(yè)實習報告 系 別 機械工程系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 機094 姓 名 肖海那 學 號 2009307402 指導教師 王少雷 實習成績 畢業(yè)實習報告 2013年3月底，王少雷老師帶領我們去北京參加動力機械展覽會的畢業(yè)實習，對于本次實習其主要目的在于通過實習使我們獲得對基本生產的感性認識，理論聯(lián)系實際，擴大知識面；同時專業(yè)實習又是鍛煉和培養(yǎng)學生業(yè)務能力和素質的重要渠道，培養(yǎng)當代大學生具有吃苦耐勞的精神，也是學生接觸社會、了解產業(yè)狀況、了解國情的一個重要途徑，逐步實現(xiàn)由學生到社會的轉變，培養(yǎng)我們初步擔任技術工作的能力，初步了解企業(yè)管理的基本方法和技能；體驗企業(yè)工作的內容和方法。這些實際知識，對我們學習后面的課程及至以后的工作，都是十分必要的基礎。 參加展出的有： 吉林宏力機械設備有限公司生產的柴油機移動式螺桿空壓機 780RH、780VH、850RH高壓系列柴油機移動式螺桿空壓機，特別適應高海拔地區(qū)作業(yè)，可保證在海拔4876米正常作業(yè)。全球唯一主機5年或10000小時保固，性能卓越的壽力螺桿壓縮機主機。美國壽力原廠主機，轉子的運動部件僅有兩個非對稱線型轉子，通過油膜接觸，不磨損，極大地延長了使用壽命。完全美國壽力原裝進口；全球公認最高效率、最可靠、最耐用；唯一提供5年或10000小時壓縮機本體保固。超長的使用壽命，設計獨到的BFR（潤滑油貯存槽）系統(tǒng)采用壓力溢流式潤滑，確保軸承及螺桿轉子的良好潤滑，延長使用壽命。極低的操作費用，優(yōu)良的排氣口設計使容積壓縮比和壓力配合適當，效率提升而減少了操作費用。軸流式進氣口降低壓差，避免預熱進氣，進一步降低了操作成本。 康明斯QSM11工業(yè)用柴油機，康明斯發(fā)動機因其耐久性、優(yōu)越性和低廉的運行費用而聞名世界。康明斯工業(yè)用柴油機不僅品質優(yōu)良、可靠耐用，而且采用新一代電控技術，具有最優(yōu)的馬力重量比。發(fā)動機電子控制模塊（ECM)采用雙重微處理器，利用多個傳感器不斷監(jiān)測發(fā)動機并自動進行調整，以確保發(fā)動機表現(xiàn)出最佳性能。ECM可以儲存診斷數據，供維修人員隨時調用，維修人員可以利用這些數據做出一個全面的故障診斷。精確計量所需的噴油量能夠提高功率密度，減小振動；更高的噴油壓力能改進燃燒，降低油耗，減少碳煙和顆粒物的排放；靈活而精確的噴油正時控制，可減少HC和NOx的排放，提高燃油經濟性；最佳的噴射率曲線可以降低噪聲。 豪華的儀表盤設計，多功能顯示儀表的特點：全中文顯示，實時顯示發(fā)動機狀態(tài)，實時顯示主機排氣溫度，提供服務周期提醒功能，顯示屏支持-40-85℃工作，安裝、接線簡潔方便。報警指示燈：發(fā)動機停機，發(fā)動機維護，發(fā)動機報警，排氣高溫，啟動罐壓高，冷卻水位低。專用壓縮機潤滑油（AWF）可以在人和氣候和溫度環(huán)境下（-39℃-49℃）正常運行。保護裝置：對于主機排氣溫度過高，高起動罐壓，冷卻液位過低等均有保護裝置。大容量干式重載式空氣濾清器：延長空氣濾芯壽命，減少維護機器的費用，延長發(fā)動機的使用壽命。低噪音：全封閉靜音型設計，符合中、美標準工作噪音。易全面維護的設計，性能可靠：寬敞的維修門，前門和邊門使保養(yǎng)空氣過濾器、壓縮機方便容易。需維修的零部件都在可及范圍內，方便容易。降低了停機時間及維修費用。 濟南大有建筑機械的建筑機械 機器人自動焊接系統(tǒng)：公司在國內同行業(yè)首家采用標準節(jié)主弦桿機器人自動焊接系統(tǒng)，性能穩(wěn)定，工作效率高，自動化程度高，一人可看多臺焊接系統(tǒng)，焊接質量和焊接效率較使用前有大幅提高，產品在主要受力結構件焊接質量方面達到國際同行業(yè)先進水平。自動化拋丸噴涂流水線：采用世界一流全自動噴涂流水線，大型結構件表面涂裝前采用拋丸除銹處理，有效的去除鋼材表面氧化物及焊接飛濺物，消除工件在焊接過程中產生的內應力，增加工件抗疲勞強度及鋼材表面硬度，并增加漆膜附著力，延長了產品的使用壽命經，發(fā)揮最大效能，同時節(jié)能降耗。 6m×12m數控等離子切割機：采用等離子切割機進行板類件的下料，不僅切割速度快，而且切割面光潔，熱變形小。精密機床加工設備：塔帽，起重臂插頭等銷軸和孔配合的關鍵部位，全部采用拉床式處理，提高了孔的加工精度。 雙面銑加工端面：每四節(jié)一組，進行兩端面的加工，從而保證了每節(jié)標準節(jié)的平面度。安全性的保證：精良的制造工藝來自引進和自主研發(fā)的高科技制造設備。原材料是保障質量的要關，公司直接從大鋼廠訂單式批量采購，保障了原材料安全性能。電器機構：選用法國施耐德接觸器，斷相與相序保護、電機過載保護齊全，保證電氣系統(tǒng)安全正常運轉。起升機構：制動輪采用鑄鋼材料，表面淬火處理，外圓磨削加工并嚴格控制其跳動度，進行動平衡試驗，每臺起升機構均進行空載、靜載、動載等試驗，保證剎車可靠、安全、耐用。變幅機構：變幅采用免維護行星減速機，電動錐制動，結構合理緊湊，跑車平穩(wěn)有力，耐久性高?；剞D機構：回轉電機采用繞線電機，液力傳動，回轉平穩(wěn)有力。操控裝置：駕駛室操控裝置采用人性化設計，保證舒適，便于安全駕駛。 中國重汽集團海斗工程機械 此外還有中國工程機械的重點工程項目中國重汽集團海斗工程機械。中國重汽海斗工程機械挖掘機項目于2009年9月立項，2010年11月19日，中國重汽集團公司成立中國重汽海斗工程機械事業(yè)部正式進軍工程機械領域，并將還斗工程機械挖掘機項目列入重汽集團十二五規(guī)劃重點發(fā)展板塊之一。 中國重汽集團海斗工程機械事業(yè)部位于美麗的海濱城市—青島，在青島高新區(qū)建成了中國重汽青島工業(yè)園。目前，挖掘機項目已完成一期工程3.5萬平方米聯(lián)合廠房、年產5000臺的中大型挖掘機生產線建設，二期工程計劃于2013年完成建設，屆時產能將實現(xiàn)翻番。 中國重汽進軍工程機械領域有著特有的自身優(yōu)勢，海斗挖掘機必在工程機械領域占有重要地位。中國重汽集團海斗工程機械事業(yè)部將堅持“用人品打造精品，用精品奉獻社會”的核心價值觀，堅持“科學、誠信、和諧、共贏”的經營理念，開始新的創(chuàng)業(yè)發(fā)展，力爭實現(xiàn)“十二五”末產銷挖掘機1萬臺、銷售收入過百億，企業(yè)綜合實力進入行業(yè)前列的目標，為中國重汽實現(xiàn)十二五發(fā)展目標發(fā)揮重要支撐作用。 強大的動力，卓越的性能和經濟性：原裝進口世界知名品牌發(fā)動機，三級進氣過濾，渦輪增壓和空空中冷等先進配置，是挖掘機動力持續(xù)強勁的保證。 液壓系統(tǒng)：采用國際一流的液壓系統(tǒng)，提高了挖掘機的精確控制能力和可靠性，科學的雙泵交叉功率控制系統(tǒng)使功率分配更加合理，隨心所欲，一切盡在掌握中。 電控系統(tǒng)：智能全功率電控系統(tǒng)使發(fā)動機和液壓系統(tǒng)渾然一體，完美匹配，最大限度提高作業(yè)效率，降低燃油消耗。行走馬達：原裝進口馬達，安全可靠，RV減速機速比高，輸出力矩大，運行平穩(wěn)。開闊的作業(yè)視野：低噪音、低振動、寬敞舒適的駕駛環(huán)境，讓駕駛員無疲勞輕松作業(yè)。 通過這次參觀實習，極大地開拓了視野，增長了見識，學到了很多實在的東西。盡管時間很短，但這次生產實習使我受益匪淺，收獲豐富，感受很深。實習，顧名思義，在實踐中學習。在經過了一段時間的學習之后，或者說當學習告一段落的時候，我們需要了解自己的所學需要或應當如何應用在實踐之中。因為任何知識都源于實踐，歸于實踐，所以要將所學付諸實踐來檢驗所學。然而，我們當然不希望實習僅止于此，那太狹隘了。實習是發(fā)揮和應用專業(yè)知識，查漏補缺，認真學習，鞏固不足的重要一環(huán)，因為它畢竟與社會相掛鉤，是檢驗在校學習成果的好時機，因為即使在校學得再好，一旦到了社會，也許所有的一切都會變得一文不值。因為社會畢竟不同于學校，所以如果不好好的檢驗、經歷這一過程，怎么會知道究竟自己的分量有多重，究竟自己真正懂得多少呢？所以實習是每一個大學生必須擁有的一段經歷，它也使我們在實踐中了解社會，讓我們學到了很多在課堂上根本就學不到的知識，也使我們打開了視野，長了見識，為我們以后進一步走向社會打下堅實的基礎。實習時，把自己所學到的理論知識應用于實踐，讓理論知識更好的與實踐相結合，在這結合的時候就是我們學以致用的時候，并且是我們擴展自己充實自己的時候。理論知識往往過于標準化，僅僅靠掌握理論，一點實際操作經驗都沒有的話，事實上是沒有實際效應的，現(xiàn)實中的事情往往是千變萬化的，運用起來解決具體情況多半是教條的。無數事實證明：只有將理論知識與實踐很好的結合起來，才能將知識運用到最高境界，為了學有所長，學有所用，為了將知識轉化為自己所真正擁有的能力，面對充滿競爭與壓力的社會環(huán)境，結合自己所學的專業(yè)知識都有極大的好處。 畢業(yè)實習報告寫作要求 畢業(yè)實習報告是對實習內容全面,系統(tǒng)的總結回顧.內容包括實習目的,實習內容,實習結果,實習總結或體會四個部分,全文字數不得少于3000字。 1.實習目的:介紹實習的目的,意義,實習單位的概況及發(fā)展情況,實習要求等內容.這部分內容通常以前言或引言形式,不單列標題及序號. 2.實習內容:先介紹實習安排概況,包括時間,內容,地點等.然后按照安排順序逐項介紹具體內容.以記敘或白描手法為基調,在完整介紹實習內容基礎上,對自己認為有重要意義或需要研究解決的問題重點介紹,其它一般內容則簡述. 3.實習結果:圍繞實習目的要求,重點介紹對實習中發(fā)現(xiàn)的問題的分析,思考,提出解決問題的對策,建議等.分析,討論及對策,建議要有依據,有參考文獻,并在正文后附錄.分析討論的內容及推理過程是實習報告的重要內容之一,包括所提出的對策,建議,是反映或評價實習報告水平的重要依據. 4.實習總結或體會:用自己的語言對實習的效果進行評價,著重介紹自己的收獲,體會.內容較多時可列出小標題,逐一匯報.總結或體會的最后部分,應針對實習中發(fā)現(xiàn)的自身不足之處,簡要地提出今后學習,鍛煉的努力方向.  河北建筑工程學院 畢業(yè)實習報告 系 別 機械工程系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 姓 名 學 號 指導教師 實習成績 畢業(yè)實習正文文本格式要求 紙型：A4紙，單面打??； 頁面設置：左右上下邊距2.5cm； 字體：正文全部宋體小四；標題宋體小二加粗；小標題宋體小四加粗； 行距：固定值20磅。 河北建筑工程學院 畢業(yè)設計（論文）外文資料翻譯 系別： （用三號宋體，下同） 專業(yè)： 班級： 姓名： 學號： 外文出處： （用外文寫） 附 件：1、外文原文；2、外文資料翻譯譯文。 指導教師評語： 簽字： 年 月 日 注：請將該封面與附件裝訂成冊。 1、 外文原文（復印件） 2、外文資料翻譯譯文 譯文標題（3號黑體，居中） ××××××××（小4號宋體，1.5倍行距）××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××…………。（要求不少于3000漢字） 1、外文原文（復印件） null null null nullnull null null null null null nullnullnullnull nullnull null null nullnull nullnullnullnullnullnull null nullnullnull null null null null null nullnull null null null null nullnull null 倒 伽川nullnull 官, null null null null null null耐 , null 塊叫, nullnull時 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nullnullnull null nullnullnull null null nullnullnull null null null null nullnullnull null nullnull nullnullnullnullnull null nullnull null null null null nullnullnull nullnull null null nullnullnull nullnull nullnull ! null? null#? % Fa u lt di a g n o s i s . 1 I n t 】, :心UCtion A s a rna in- strea m Pro duet of eonstruetiona l ma ehinery , h y d r a u l i e e x ca va t o r P l a y s a n i m P o r ta n t ro l e i n e o n s t r u e t i o n o f i n d u s t ri a l a nd e i vi l b u i l di n g s , t r a fi e fa e i l i t i e s , wa t e r e o n s e rv a n e y fa ci l i t i e s , h y d r o e l e e t r i e f a e i l i t i e s a nd 而litar y fa eilities. W itht he sustained developm ent ofthe national eeonomy , t h e d e 幻n a n d s o n e x ca v a to r 側11 inc rea ses by a 側de m argin yea : by ”a產‘〕. In 20 0 4 , t h e p r o d u e t i o n v o l u m e o f e x ca v a t o r i n C h i n a r ea e h e d 2 7 5 0 0 s e t s , a e e o u n t i n g fo r 2 7 . 8 % o f t h e p ro d u e t i o n t h r o u g h o u t t h e wo r l d . A t P r e s e n t , t h e i s s u e s r e l a t i n g t o e n v i r o n m e n t a l P ro t e ct i o n a nd e n e r g y e o n s e r v a t i o n h a v e a r o u s e d a g r e a t d ea l o f p u b l i e e o n e e r n . A s a r e s u l t , h i g h e r r e q u i r e m e n t s a r e p u t f o r w a r d o n r e l i a b i l i t y , e e o n o m i e e f i e i e n cy , f u n e t i o n a n d a u t o rna t i o n o f h y dr a u l i e e xca v a to r . T h e h 州 raulie exca vator Presently avai lable on th e 口進rk et , h o w e v e r , 一 h a s t h e fo l l o 初ng di sa dvanta ges: (1 ) 助w degree of autotna tion: W hen using hydraulie exca va torto leveluP afield ordig a diteh, s i n e e t h e d r i v e r ha s t o e o n t r o l t h e b co m , 日幻的 an d b u ek et sim u lta n eo u sly , t h e i n t e n s i t y o f h i s l a bo ur 1 5 r e l a t i v e l y hi g h , a nd h e 1 5 a l s o r e q u i r e d t o b e w e l l s k i l l e d . ( 2 ) W h e n t h e h y d r a u l i e e x ca v a t o r 15 r u n ni 雌 , i f t h e P o w e r a b so r b e d b y t h e h y d r a u l i e s y s t e m e x e e e d s th e r a t e d po wer o f t h e e n gi n e , th e e ng i n e 側11sta lland even stoP. In sueh ca se, t h e o P e r a t i o na l P e 汀ortr進n ee o f e x ca v ato r ca n , t b e b r o u g h t i n t o f u l l p l a y , a n d t h e f u e l co n s u m p t i o n 誡11also inerea se. (3 ) O w ing to its eom plica ted strueture and the ext rem e oPera ting environm ent, h y d r a u l i e e x ca v a t o r e nj o y s a r e l a t i v e l y hi g h f a u l t r a t e . W h e n e v e r a fa u l t o e e u r s , ma i n t e na n e e p e r s o n n e l h a v e t o ma k e g r ea t e f f o r t s t o i d e n t i f y t h e ca u s e o f fa u l t , w h i e h m ea n s t h e e x ca v a t o r w i l l b e o u t o f s e r v i e e fo r l o n g t i m e a n d t h u s t h e u s e r 誠11ineur huge eeonom ie losses . (4) Sinee the exca va tor ca n, t b e b r o u g h t u n d e r r e mo t e mo n i t o r i n g a nd ma n a g e m e n t , t h e r a t i o n a l d i s p a t e h i n g fo r e x ca v a to r ca n , t b e r ea l i ze d a n d t h e n e e d s o f mo d e r n e o n s t r u e t i o n ca n , t b e s a t i s f i e d . T h a n k s t o t h e e x t e n s i v e a p p l i ca ti o n o f e om p u t e r t e e h n o l o g y an d i n t e l l i g e n t e o n t r o l t e e h no l o g y , co n s t r u e t i o na l rna e h i n e r y h a s d e v e l o p ed f ro m h y d r a u l i ca l l y- co n tro l l e d t y P e t o d i gi ta l i ze d t yP e w h i e h 1 5 o f s i m P l i fi ed s t r u e t u r e , ea s y t o co n t r o l a n d mo r e i n t e l l i g e n t i z e d . Fo r e xa m p l e , t h e P C3 o o h y dr a u l i e e xca v a t o r r 以n u fa etu red b y Ja P an- b a sed K O M A T S U o b 面ns 3一 d im e n si o n t r aj e e t o r y e o n t r o l a b i li t y w it h t h e h e l p o f t h e t il t ed a n g l e s e n s o r s m o u n t e d a t i t s b o m , a rm a n d b u e k e t , o t h e r h y dr a u l ie e xca va t o r s ma n u fa e t u r e d b y V O L V O , C A T , K O 側護LT S U and H IT A C H obtain the rem ote mo ni tori n g ability thanks to the G P S mo u nted. T h e intelligentize d hydraulie exca vator 15 highly intelligentize d , a u t o r n a t e d a n d i n fo rma t i o n i ze d . I t s 一 521 一 醫(yī) 比In ly e m bo d ied in th e fo llo 初眼 aspeets:Itca n ca r y out automa tion;itrea lize s the trajeetory eontrolfo rwor拓叮 叫uipm ent, it rea l iz e s t h e s e lf- a da P t i n g po w e r ma t e hi n g co n t r o l b e t w e n e n gi n e a n d h y d ra u l ie p u m p ; it ca n ca r y o u t r e mo t e d a ta t ran s 而ssion, r e m o t e mo n i t o ri n g a n d r e mo t e ma n a ge m e n t , it ca n ca r r y o u t fa ul t di a g n o s i s a n d m a in t e na n e e . 2 Co m p 哈iti on of ln tel li 羅n吐雙月 E xca va for s te m 瓏.2 反hema tie diagr 田舊 o f co n tro lle r A s ind ica te d in Fi g . l , t h e i nt e l l i g e n ti z ed h 州ra ulie exca va torsys tem 15eom POsed ofaco ntro ller, a G P S ( G l o b a l PO s i t i o n S y s t e m ) , G P R S ( Ge n era l P a e k e t R a d i o Se r v i e e ) , a r e r n o t e s e r ve r , a r n o n i t o r , a 因rta ble faultdi 昭no sis system and etC. 嚨.1 Co m卯sition ofh 州ra ul ic ~ va to r inte】1運entized rsystem 2.1 ( 勸nt洲目】er As i n dica ted in F ig.2 , t h e co n t ro l l e r 1 5 co m 卯 sed of aignal a叫uisition mo dule, 卯w er dri ve mo dule, mo ni to r m od u l e a n d G P s/ G P R S m o d u l e , a nd ta k e s a di gi ta l s i g n a l p roc e s s o r ( D 6 P ) a s i t s e o r e e o n t ro l u 垃t [2〕. Its sig n a l a eq u isitio n m ed u le m ea sur es th e tilted a呢le, p r e s s u r e , s P e e d a n d t em p e ra t u re t hr o 呀h periphera l senso rs, a n d t h es e s i g n a l s are s e n t t o t h e co n tro l l er a ft er g o i ng t h ro u g h a na l o g- di gi t co n v er s i o 幾 In thi s wa y , th e rea 卜tim e in fo n刀a tio n a bo u t th e e x Cav ato r 15 o b tai n ed . T h e mo n ito r 15 u sed to d isp lay th e m ain o 沐rati呢 Pa rame te rs sueh as engi ne speed , t he e 眼ine 011 tem Perature, e n g l n e 0 1 1 P r e s u r e a n d co l i ng wa t e r t e m p er a t u r e , to di sP l a y fa u l t co d e a nd gi ve an a l armo n t h e b a s i s o f t ha o P era t i ng co n d i ti o n s o f th e e xca v a t o r , a n d t o di s p l a y r ea l- t i m e i n f o rma t i o n a bo u t po s i ti o n a n d g e s t u r e o f b u e k e t i n t h e fo rm o f d i gi t o r fi g u r e · Si n e e t h e co n t ro l l e r co rn u ni ca t e s wi th o t h er Pa rt s i n C A N ( 偽 ntrolArea Netwo rk) mo de , a l o t o f 初re has be n dispensed , a nd t h u s t h e 5 1 9 汕1 一 co n tro l 一 522 一 reliability an d anti-interferenee ca Paeity have been im Pro ved . The CAN bus w hieh 15 adaPta ble to the oPera ti飛 enviro nme nt of hyd raulic exca va to r ensures thatthe co ntro lca n be carrled outin a rea l time , fi e 范ble and exPand able w ay and ma k es it ea sy fo r the co ntroller to fo rm a m ult卜co ntroller net、v o r k to g e t h e r 誠th other periPhera l devi ees. Sinee the C A N bus ado pts the m essa 獷based eneoding me thod and the priorit獷based no n destruct ive bus ar bitra tion teeh no logy , i t e nj o y s h i g h a n t i - i n t e 班erenee ca pad ty , h i gh r e l i a b i l i t y a n d r e l a t i v e l y h i g h r ea l- t i me ca p a e i t y . Th e co m u n i ca t i o n p r o t oc l o b s e r v e d b y C A N b u s m e e t s S A E J 1 9 3 9 , th e p h y s i ca l l a y e r o f C A N b u s me e t s S A E J 1 9 3 9 / 1 5 , t h e cornm u ni ca t i o n r a t e o f C A N b u s 1 5 2 5 0 K b i t / s , an d t h e t e rm l n a l re s i s ta n ce o f C A N b u s 1 5 1 2 o n [ 3 〕. Fo r th e p u rpo se o f m eeting th e req u ir em n t o n eo m fo rta b l e o p era tio n , t h e i n t e l l i g e n t h y d r a u l i e e xca va to r 1 5 四uipped 初th a co ntro lhandle designed in aeco rda nee 側th the Princi Ple of huma n engi ne ri ng A s indica ted in Fi g.3, an o p t i ca l t 即 e no n- co ntaet switeh 15 m ount ed on the co ntro l ha nd le. Thro ugh tha CAN bus, t h e s i g na l r e l a t i n g t o t h e di s P l a ce m e n t o f t h e e o n t r o l h a n d l e a n d t h e s i g nal o f t h e o p t i ca l s 誠teh ar e sent to the co ntro ller. T he buttons on the eontro l handle are used to seleet oPerati吧 m od e. If the ma nual oPera ting mo de 15 selec ted , t h e e o n t r o l ha n d l e 1 5 F i g . 3 Co n t ro l ha ndl e d es i, 曰 in aco rd an ee 嫩th hun坦n e側, ne ri 呢 Princ iple , t h e o P e ra t o r i n P u t s o P e r a t i n g p a r a m e t e r s t h r o u g h t h e mo ni to r , a n d t h e n t h e e x ca va t o r w i l l o P e r a t e i n a e co r d a n e e w i t h t h e t r aj ec t o r y w h i e h 1 5 d e t e rm i n e d b y t h e e o n t ro l l e r o n t h e b a s i s o f t h e o p e r a t i n g P a r a m e t e r s , 5 0 t h a t t h e a u t o m a t i e e o n t r o l o n t h e e xc a v a t o r 1 5 r ea l i z e d . s t r u e t u r e , w h i e h e o n n e e t e d t o t h e s i m u l t a n eo u s l y . 】11e s n s s e v e r a l mo d e m s rna y b e s e r v e r fo r d a ts tr a n s m is s io n 、泛、 ~ 1 占2.2Remot七info 川陽tl叨 t. 此sr 川sl on G P R S is a 初reless paeket s側tehing teehnology w hieh ofters end- to- end w ireless IP eonneetion w ithin 誠de area and w hereby data 15 transm itted in Paeket. The strueture of remo te info rm ation transm ission mo dule of intelligentized hydra ulie exeavator15asindieated in Fi g.4. GPRS IP M odem 15eonneeted to the co 爪roller w hieh 15 rnounted on the e xca vator thro ugh R S232 po rt, a n d e x e h a n g e s d a ts w i t h t h e r e r n o t e s e r v e r v i a t h e I n t e r n e t . T h e e o n t ro l l e r 側11 eonvert the da ta aequired into the fo rma t w hieh ca n be trans而tted by the G PRS IP M odem , a n d t h e n t h e d a t a w i l l b e s e n t t o t h e r e mo t e s e r v e r b y t h e G P R S IP M o d e m v i a t h e I n t e r n e t . R e m o t e s e r v e r wi l l a l s o s e n d e o m ma n d t o t h e e o n t r o l l e r . I n t h i s wa y , t h e r e mo t e mo n i t o r i n g o n h y d ra u l i e e x ca v a to r 1 5 r ea l i ze d . Be t w e e n t h e G P R S I P M o d e m a n d t h e re mo t e s e r v e r 1 5 a C/ S 下島m o妞 C on U n陰i偽石On T C P幾Pe 竹OtO 閱! 獷 RS232Port Fig.4Struetureofre比IO te in fo n l犯tio n t獷已n 5 1而”幻n 2 . 3 A P P lica U on of G 玲 GPS 15 a globalwireless na vigation and Po sitioni 雌 system co m po sed of24 artifieialsa tellites an d ear th stations. W ith the help of GPS and G PRS, t h e r e m o t e m o n i t o r i ng , s e r vi e e a n d rna n a g e m e n t o n i n t e l l i g e n t i 名ed e x ca v a to r a r e rea liz e d . Be s id e s t h e in fo rm a t io n a b o u t P o s itio n o f e xca v a to r , t h e e o n t ro l l e r w h i e h 1 5 e q u i p p e d w i t h a G P S/ G P R S m o d u l e a l s o s e n d s t h e o p e r a t i n g P a r a m e t e r s o f t h e e xca v a t o r s u e h a s t e m p e r a t u r e , p r e s s u r e a n d w o r k i呀 hours to the rem ote server . 腸ble l 戶乃司喊.寸 Pl ann ing and 州ual lrl, ”ur 曰 喇ue for excava奴片 in 510診州瀏耐ng o講ra tlon el (’) 氏(.) 么(.) Exp 戈t己 V alue M ea sur 已 V alue Ex戶沈t曰 V alue M ea sur曰 V alue E x戶, t 已 V al ue M ea sur曰 V al ue G ro uP I 45.4844 45.32 一30.8705 一30.65 一 59.6139 一59.87 G ro uP Z 47.6061 47.53 一37.9184 一 38.20 一 54.6877 一54.32 G ro uP 3 49.3361 49.62 一43.4816 一4 3.43 一 50.4445 一50.59 G rouP 4 50.8090 5 1.20 一49.1842 一49.32 一46.6247 一46.31 G rouP S 52.0931 5 1.76 一53.9979 一54.03 一43.0952 一 43.27 G ro uP 6 53.2289 53.52 一58.4522 一58.53 一 39.7766 一39.82 G ro uP 7 54.2421 54.30 一62.6250 一62.32 一 36 6171 一36.33 G ro uP S 55.1501 54.90 一66.5701 一66.87 一 33.5799 一33.81 G ro uP g 55.9694 56.12 一70.3722 一70.56 一30.6382 一30.24 G rouP 10 56.6968 56.32 一73.9259 一74.22 一 27.7708 一28.02 T h e po sitio n co rd in a tes o f th e exc a v ato r are refleeted o n th e m ap b y th e eleetro n ie ma p p i n g sy ste m , 5 0 a s t h a t t h e s a t e l l i t e- b a s e d p o s i t i o n i n g the stoppage ofexca vato r ca used by engine stalling 15 efect ively avo ided , t h e f u e l e o n s u m p t i o n 15 o b v io u s l y r e d u e e d , t h e ca P a e i t y t o di a g no s e a n d e l ear fa u l t 15 g r ea t l y im p r o v e d 5 0 t h a t t h e o u t 一 o f- s e r vi e e d u r a t i o n ca u s ed b y ma i n t e n a n e e a n d r e P a i r 1 5 s ho r t e n ed ; t h e r e mo te m o n it o r i n g a n d ma n a g e m e n t o n e x c a va t o r a r e r ea l i z e d . 一 525 一 色 閱 be aPPlied to eonstruetiona l lr比ch in ery mo re a n d mo re 初dely, a n d i n t e l l i g e n t i z ed co n s tr u e t i o na l ma e hi n e r y wi l l s ur el y b eco m e th e d e v e l o p i呀 direction. Thank s fo r help and assista nee fro m Re search Institute under Gua呢元 M aeh inery Co . , L t d . a nd G u i l i n U r E l e e t ro ni e Te e h no l o 盯 , a nd t h a nk s fo r s - t h e N a t i o n a l 8 6 3 P ro g r a m P r oj ec t N u m b e r : 2 0 0 3 A A 4 3 0 1 9 0 ) . 及chno lo gy Li ugo ng Fi g.9 Fiel小lev lli雌 。沐ration of intel ligen t訪記 h州ra ul ieexca va to r ( A PPro val 5 o m Clus ion Sinee the int elligent ized hy擊aulie exca va tor rea lizes automa tion , g e t s i t s f u e l co ns u m P ti o n r e d u e ed a n d 1 5 br o u gh t u n d er r e mo t e m 耐tori 呀, fa u l t di a g n o si s a n d ma i n t e na nc e , i t r n e e t s t h e n e ed s o f m ed e rn co n s t r u e t i o n , i n c r e a s es t h e t ec h no l og y e o n te n t an d i n t e r na t i o na l co m P e t i t i v e p o w e r o f e n t e 印rise , s P r od u e t s , p u s h es t h e a u t o ma t ed d e g r e a n d i n t e l l i g e n t d e 盯e of ente印rise, 5 p r od u e t s o n t o a n e w s t a g e . Wi t h t h e d e v e l o p m e n t o f sc i e nc e a n d t ec h no l o g y , t h e i n fo rma t i o n t ec h no l o g y , a u to ma t i o n t ec h n o l o g y an d a rt i fi e i a l i n t e l l i g e nt t ec h no l o 盯 誡11 〔1〕 2.L.Ch en, FO rma t i o n , L 地代loPm ent, “ Ac t ua li t y a nd P ro s pe c t o f E xcav to r I nd us try i n Ch ina ” , G 州3tructi傭 加血認iner, 升認加109, & 施皿g翻曰材 , vo l . ( 1 1 ) , 2 5 - 2 9 . ( 2 0 0 4 ) . Y . Z ha n , O S P 腸瓜陽ller a耐 It: APPI藝ca ti流 , 氏刃i昭:China M aehi ne Pr創(chuàng)始 , p p . 1 1 一 3 2 , ( 2 0 0 1 ) . S A E 引叭N D A R D . V ehiele A pplica tion La yer SA E J1939/73 Is u曰 , ( 1 9 9 8 ) . J . x. F 認 R 峨記泊tics . Be 幼ing : C hi na 段ience and 口 1 飛eh nolog y P res s , p p . 1 任5 5 , ( 1 9 8 9 ) . ? IJ工es,,曰八J月啥?IJ1. ‘‘. 一 526 一