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購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 畢業(yè)設(shè)計說明書 題 目： 挖掘機液壓系統(tǒng)設(shè)計 專 業(yè)： 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書 論文（設(shè)計）題目： 挖掘機液壓系統(tǒng)設(shè)計 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)計要求： 挖掘機液壓系統(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)和控制方式進行比較研究，為挖掘機液壓系統(tǒng)提供一定的參考信息。 挖掘機液壓系統(tǒng)設(shè)計基本要求： 對挖掘機一個工作循環(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行分析，總結(jié)了每個工況下各執(zhí)行機構(gòu)的主要復(fù)合動作。根據(jù)液壓挖掘機的主要工作特點，系統(tǒng)地總結(jié)了挖掘機液壓系統(tǒng)設(shè)計要求，動力性要求和操作性要求 1、完成 挖掘機液壓系統(tǒng)的方案設(shè)計和選型論證 2、 挖掘機液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，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)計說明書，關(guān)鍵零件應(yīng)進行強度和剛度計算，說明書字?jǐn)?shù)不少于 1~5 萬 4、完成資料查閱和 3000 字的文獻翻譯 二、重點研究的問題 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 三、進度安排 序號 各階段完成的內(nèi)容 完成時間 1 查閱資料、調(diào)研 第 1， 2 周 2 制訂設(shè)計方案 第 3， 4 周 3 分析與計算 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 [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)計圖集，北京：機械工業(yè)出版社 ,2004； [6] 周涌明等，液壓傳動設(shè)計指導(dǎo)書，武漢：華中工學(xué)院出版社， 1987； [7] 朱龍根主編，簡單機械零件設(shè)計手冊，北京：機械工業(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：機械工業(yè)出版社， 2005； 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 畢業(yè)論文（設(shè)計）評閱表 學(xué)號 姓名 專業(yè) 評價項目 評 價 內(nèi) 容 選題 現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點和教學(xué)計劃的基本要求，達到綜合訓(xùn)練的目的； 量是否適當(dāng)； 研、社會等實際相結(jié)合。 能力 合歸納資料的能力； 究方法和手段的運 用能力； 論文 （設(shè)計）質(zhì)量 述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴(yán)謹(jǐn)合理；實驗是否正確，設(shè)計、計算、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； 無觀點提煉，綜合概括能力如何； 無創(chuàng)新之處。 綜 合 評 價 作者的畢業(yè)設(shè)計為 挖掘機液壓系統(tǒng)的設(shè)計，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 ，達到了綜合訓(xùn)練的目的。該生具有較強的文獻查閱、資料綜合歸納整理的能力，能在設(shè)計工作中較熟練運用所學(xué)知識，畢業(yè)設(shè)計技術(shù)方案可行，工作量適當(dāng)，設(shè)計思路較清晰，研究內(nèi)容具有一定的實際應(yīng)用價值，論文質(zhì)量較好，同意參加答辯 評閱人： 年 月 日 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 畢業(yè)論文（設(shè)計）鑒定意見 學(xué)號： 姓名 專業(yè)： 畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 頁 圖 表 張 論文（設(shè)計）題目： 挖掘機液壓系統(tǒng)設(shè)計 內(nèi)容提要： 挖掘機液壓系統(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)和控制方式進行比較研究，為挖掘機液壓系統(tǒng)提供一定的參考信息。 挖掘機液壓系統(tǒng)設(shè)計基本要求：對挖掘機一個工作循環(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行分析，總結(jié)了每個工況下各執(zhí)行機構(gòu)的主要復(fù)合動作。根據(jù)液壓挖掘機的主要工作特點，系統(tǒng)地總結(jié)了挖掘機液壓系統(tǒng)設(shè)計要求，動力性要求和操作性要求 設(shè)計要求： 1、完成 挖掘機液壓系統(tǒng)的方案設(shè)計和選型論證 2、 挖掘機液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，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)計說明書，關(guān)鍵零件應(yīng)進行強度和剛度計算，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 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 指導(dǎo)教師評語 溫夢林同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計期間態(tài)度比較認(rèn)真，其畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容為 挖掘機液壓系統(tǒng)的設(shè)計，在認(rèn)真閱讀國內(nèi)外相關(guān)參考文獻基礎(chǔ)上，基本了解相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀。在畢業(yè)設(shè)計期間，對 挖掘機液壓系統(tǒng)機械部分進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計及相關(guān)的設(shè)計計算。通過畢業(yè)設(shè)計溫夢林同學(xué)對機械設(shè)計的相關(guān)技巧、以及機械設(shè)制 造相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識的掌握有了較大的進步，初步掌握了相關(guān)制圖軟件在機械設(shè)計中的應(yīng)用。論文達到畢業(yè)設(shè)計要求，同意參加答辯，推薦畢業(yè)設(shè)計成績?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）成績評定為 答辯委員會主任： 簽名（蓋章） 年 月 日 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 目錄 摘要 ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................. 前言 ...................................................................................................................................................掘機簡介 .............................................................................................................................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)計的研究內(nèi)容 ................................................................................................................. 液壓挖掘機結(jié)構(gòu)與工作原理 .............................................................................................................壓挖掘機整機性能 .............................................................................................................壓挖掘機結(jié)構(gòu) .....................................................................................................................壓挖掘機傳動原理 .............................................................................................................. 11 3 液壓挖掘機工況分析及液壓系統(tǒng)設(shè)計方案的確定 .......................................................................壓挖掘機的工況 ............................................................................................................... 挖掘工況分析 ........................................................................................................... 卸載工況分析 ........................................................................................................... 空斗返回工況分析 ................................................................................................... 行走時復(fù)合動作 .......................................................................................................掘機液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求 ............................................................................................... 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 ...............................................................................................................................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 ................................................................................................................................................. 謝 .....................................................................................................................................................錄 .........................................................................................................................................................1 摘要 挖掘機作為我國工程機械的主力機種，被廣泛應(yīng)用于各種各樣的施工作業(yè)中。挖掘機產(chǎn)品的核心技術(shù)就是液壓系統(tǒng)設(shè)計，由于挖掘機的工作條件惡劣，要求實現(xiàn)的動作復(fù)雜，于 是它對液壓系統(tǒng)的設(shè)計提出了很高的要求，其液壓系統(tǒng)也是工程機械液壓系統(tǒng)中最為復(fù)雜的。因此，對挖掘機液壓系統(tǒng)的分析設(shè)計對推動我國挖掘機發(fā)展具有十分重要的意義。 在搜集了國內(nèi)外挖掘機液壓系統(tǒng)相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，了解了挖掘機液壓系統(tǒng)的發(fā)展歷史，并對挖掘機液壓系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展動態(tài)進行了分析總結(jié)。論文對挖掘機的各種工況進行了分析，系統(tǒng)總結(jié)了挖掘機液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求。根據(jù)挖掘機液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求，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)計了一套適合我國生產(chǎn)制造的 本次畢業(yè) 設(shè)計課題是 液壓挖掘機。課題 以 企業(yè) 為依 托。小型挖掘機由多個系統(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)動機安裝等。本人的設(shè)計主要致力于分析和設(shè)計小型液壓挖掘機 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)計要求的 16~20t 挖掘機作為基型，并在此基礎(chǔ)上研究了國外的先進機型，設(shè)計出我們挖掘機的液壓系統(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 液壓挖掘機的優(yōu)點是采用伺服先導(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 液壓挖掘機是一種多功能機械，目前被廣泛應(yīng)用于水利工程，交通運輸，電力工程和礦山采掘等機械施工中，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。由于液壓挖掘機具有多品種，多功能，高質(zhì)量及高效率等特點，因此受到了廣大 施工作業(yè)單位的青睞。液壓挖掘機的生產(chǎn)制造業(yè)也日益蓬勃發(fā)展。 挖掘機液壓傳動緊密地聯(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)。由于挖掘機的工作條件惡劣，要求實現(xiàn)的動作很復(fù)雜，于是它對液壓系統(tǒng)的設(shè)計提出了很高的要求，其液壓系統(tǒng)也是工程機械液壓系統(tǒng)中最為復(fù)雜的。因此，對挖掘機液壓系統(tǒng)的分析設(shè)計已經(jīng)成為推動挖掘機發(fā)展中的重要一環(huán) [1]。 掘機簡介 挖掘機行業(yè)的發(fā)展歷史久遠(yuǎn)，可以追溯到 1840年。當(dāng)時美國西部開發(fā)，進行鐵路建設(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械手的挖掘機，它采用 蒸汽機作為動力在軌道上行走。但是此后的很長時間挖掘機沒有得到很大的發(fā)展，應(yīng)用范圍也只局限于礦山作業(yè)中。 導(dǎo)致挖掘機發(fā)展緩慢的主要原因是 :其作業(yè)裝置動作復(fù)雜，運動范圍大，需要采用多自由度機構(gòu)，古老的機械傳動對它不太適合。而且當(dāng)時的工程建設(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)，因此對挖掘機的應(yīng)用相對較少，在一定程度上也限制了挖掘機的發(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上配裝液壓反鏟的懸掛式挖掘機。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)，挖掘機有了適合它的傳 動裝置，為挖掘機的發(fā)展建立了強有力的技術(shù)支撐，是挖掘機技術(shù)上的一個飛躍 。同時，工程建設(shè)和施工形式也發(fā)生了很大變化。在進行大規(guī)模國土開發(fā)的同時，也開始進行城市型土木施工，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。第一臺液壓挖掘機采用定量齒輪泵，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)動機的功率，因此其能量損失很大，不能滿足挖掘機復(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是采用飛機和機床的液壓技術(shù)，缺少適用于挖掘機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，液壓挖掘機進入了推廣和蓬勃發(fā)展的階段，各國挖 4 掘機制造廠和品種增加很快，產(chǎn)量猛增。 1968壓挖掘機產(chǎn)量己經(jīng)達到挖掘機總產(chǎn)量的 83%，其時對挖掘機液壓系統(tǒng)的研究也已經(jīng)十分成熟，液壓挖掘機已經(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誕生以來的 160多年當(dāng)中，挖掘機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，對其控制方式不斷改進和革新，使挖掘機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、電子計算機綜合程序控制。在危險地區(qū)或水下作業(yè)采用無線電操縱，利用電子計算機控制接收器和激光導(dǎo)向相結(jié)合，實現(xiàn)了挖掘機作業(yè)操縱的完全自動化。所有這一切，挖掘機的全液壓化為其奠定了堅實的基礎(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完成的。挖掘機是一種萬能型工程機械，目前已經(jīng)無可爭議地成為工程機械的第一主力機種，在世界工程機械市場上己占據(jù)首位，并且仍在發(fā)展擴大。挖掘機的發(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，液壓挖掘機需要大幅度的技術(shù)進步，技術(shù)創(chuàng)新是液壓挖掘機行業(yè)所面臨的新挑戰(zhàn)。在技術(shù)方面，挖掘機產(chǎn)品的核心技術(shù)就是液壓系統(tǒng)設(shè)計，所以對其液壓系統(tǒng)的分析研究具有十分重要的現(xiàn)實意義。 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)用在挖掘機上至今，挖掘機液壓系統(tǒng)己經(jīng)發(fā)展到了相當(dāng)成熟的階段。目前國際上先進的挖掘機產(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，鏟斗容量達 42壓油源為 18臺變量軸向柱塞泵，總流量高達 10200L/動機為 2臺 功率高達 2014于液壓挖掘機經(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)計理論，以替代傳統(tǒng)的無限壽命設(shè)計理論和方法，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、電子計算機控制的電液伺服疲勞試驗技術(shù)、疲勞強度分析方法等先進技術(shù)應(yīng)用于液壓挖掘機強度研究方面，不斷提高設(shè)備的可靠性。美國提出了考核動強度的動態(tài)設(shè)計分析方法。日本制定了液壓挖掘機構(gòu)件的強度評定程序，研制了可靠性信息處理系統(tǒng)使液壓挖掘 機的運轉(zhuǎn)率達到 85%使用壽命超過 1萬小時。近幾年來，隨著液壓挖掘機產(chǎn)量的提高和使用范圍的擴大， 5 世界上著名的挖掘機生產(chǎn)商紛紛采用各種高新技術(shù)，來提高自己挖掘機在國際上的競爭力，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 ; (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)速方式是進油節(jié)流調(diào)速和旁路節(jié)流調(diào)速同時起作用，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，相互干擾大，使得復(fù)合動作操縱非常困難。由于挖掘機作業(yè)工程中要求對液壓元件能很好地控制其運動速度和進行微調(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)無法滿足挖掘機的調(diào)速和復(fù)合動作的要求。近年來在國外的挖掘機液壓系統(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 向所有液壓作用元件供油，每一個液壓作用元件的運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動作時相互之間干擾小，因此操縱性好是閉式液壓系統(tǒng)的主要特點。這種系統(tǒng)非常符合挖掘機操作的要求，它操縱簡單，對司機的操縱技巧要求低，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)，目前液壓挖掘機都選用 其中一種控制技術(shù)來實現(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。其最大的特點就是可以根據(jù)負(fù)載大小和調(diào)速要求對油泵進行控制，從而實現(xiàn)在按需供流的同時，使調(diào)速節(jié)流損失△ 而達到節(jié)能的目的 泵的排量進行調(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生產(chǎn)商都在自己的挖掘機液壓系統(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，但在起始點為重負(fù)荷下作業(yè)時，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，國際上先進的挖掘機產(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 42立方米液壓油源為 18臺變量軸向柱塞泵，總流量高達 100200 L/動機為 2臺 功率高達 2014于液壓挖掘機經(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)計理論，以替代傳統(tǒng)的無限壽命設(shè)計理論和方法，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、電子計算機控制的電液伺服疲勞試驗技術(shù)、疲勞強度分析方法等先進技術(shù)應(yīng)用于液壓挖掘機強度研究方面，不斷提高設(shè)備的可靠性。美國提出了考核動強度的動態(tài)設(shè)計分析方法。日本制定了液壓挖掘機構(gòu)件的強度評定程序，研制了可靠性信息處理系統(tǒng)，使液壓挖掘機的運轉(zhuǎn)率達到 85%使用壽命超過 1萬小時。 (4) 重視操縱特性 挖掘機液壓系統(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，不斷改進和革新控制方式，使挖掘機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、電子計算機綜合程序控制。各種高新技術(shù)的應(yīng)用，使得挖掘機液壓系統(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、計算機和檢測儀表的應(yīng)用，使液壓技術(shù)和電子控制有機結(jié)合，開發(fā)和研制出了許多新型電液自動控制系統(tǒng)，提高了挖掘機的自動化程度，推動著挖掘機的迅猛發(fā)展。目前國外先進品牌的挖掘機在電液聯(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。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，我國挖掘機行業(yè)整體發(fā)展水平較國外緩慢，在挖掘機液壓系統(tǒng)方面的理論還比較薄弱。國內(nèi)大部分挖掘機企業(yè)在挖掘機液壓系統(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)的國外挖掘機產(chǎn)品。先進的挖掘機液壓系統(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 機生產(chǎn)廠家就無法獨立制造出性能優(yōu)異的挖掘機，絕大部分的市場份額都被國外各種品牌的挖掘機所占據(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)代等機型相比，其主要差距柴油機功率偏低，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，整機性能和作業(yè)效率較國外偏低 [6]。 設(shè)計的研究內(nèi)容 挖掘機液壓系統(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)和控制方式進行比較和研究，為挖掘機的液壓系統(tǒng)設(shè)計提供一定的參考信息。 (1) 挖掘機液壓系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展動態(tài)的分析研究 大量搜集國內(nèi)外挖掘機液壓系統(tǒng)方面的相關(guān)技術(shù)資料，系統(tǒng)了解挖掘機液壓系統(tǒng)的發(fā)展歷史。分析總結(jié)挖掘機液壓系統(tǒng)方面的研究現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展動態(tài)。 (2) 挖掘機液壓系統(tǒng)設(shè)計要求 對液壓挖掘機一 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行了詳細(xì)的分析，總結(jié)了每個工況下各執(zhí)行機構(gòu)的主要復(fù)合動作。根據(jù)液壓挖掘機的主要工作特點，系統(tǒng)地總結(jié)了挖掘機液壓系統(tǒng)設(shè)計要求 :動力性要求和操縱性要求。 (3) 挖掘機液壓系統(tǒng)的設(shè)計 分析了傳統(tǒng)挖掘機液壓系統(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)點和存在的問題。本文在分析研究了挖掘機液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，根據(jù)挖掘機液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求，設(shè)計了一套適合我國生產(chǎn)制造的單斗挖掘機液壓系統(tǒng)。本設(shè)計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 液壓挖掘機結(jié)構(gòu)與工作原理 液壓挖掘機由于在動力裝置和工作裝置之間采用容積式液壓傳動，靠液體的壓力能進行工作，相對機械傳動具有許多優(yōu)點 :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 1000:1能得到較低的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速；快速作用時，液壓元件產(chǎn)生的運動慣性較小，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，易實現(xiàn)自動化控制；易實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化。因此液壓挖掘機逐步取代機械式挖掘機是必然的趨勢。 單斗液壓挖掘機是裝有一只 鏟斗并采用液壓傳動進行挖掘作業(yè)的機械。它是目前挖掘機械中重要的機種。單斗液壓挖掘機的作業(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。回轉(zhuǎn)至卸上位置進行卸土，卸空后鏟斗再轉(zhuǎn)回并下降到地面進行下一次挖掘。當(dāng)挖掘機挖完一段土后，機械移動一段距離，以便繼續(xù)作業(yè)。因此單斗液壓挖掘機是一種周期作業(yè)的自行式上方機械 [8]。 壓挖掘機整機性能 液壓挖掘機可分為 :動力系統(tǒng)、機械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，如圖 壓挖掘機作為一個有機整體，其性能的優(yōu)劣不僅與工作裝置機械零部件性能有 關(guān)，還與液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)性能有關(guān) [9]。 圖 液壓挖掘機整體系統(tǒng)圖 (1) 動力系統(tǒng) 9 挖掘機工作的主要特點是環(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，維護條件差。因此液壓挖掘機原動力一般由柴油機提供，柴油機具有工作可靠、功率特性曲線硬、燃油經(jīng)濟等特點，符號挖掘機工作條件惡劣，負(fù)荷多變的要求。挖掘機的額定負(fù)荷與汽車。拖拉機不同，汽車和拖拉機指在最高轉(zhuǎn)速下、連同機油泵、發(fā)電機等必要附件，巧分鐘內(nèi)的最大功率 ;挖掘機是指在額定轉(zhuǎn)速下一小時以上的額定功率。挖掘機采用車用柴油機時，最大功率指 數(shù)降低。 (2) 機械系統(tǒng) 液壓挖掘機的機械系統(tǒng)部分是完成挖掘機各項基本動作的直接執(zhí)行者，主要包括 :行走裝置是整個機器的支撐部分，承受機器的全部重量和工作裝置的反力，同時能使挖掘機作短途行駛 履帶式和輪胎式?；剞D(zhuǎn)機構(gòu)使挖掘機上車圍繞中央回轉(zhuǎn)軸作 360度的回轉(zhuǎn)的機構(gòu)，包括驅(qū)動裝置和回轉(zhuǎn)支撐。工作裝置是挖掘機完成實際作業(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) 液壓挖掘機的回轉(zhuǎn)、行走和工作裝置的動作 都由液壓傳動系統(tǒng)實現(xiàn)，原動機驅(qū)動雙聯(lián)液壓泵，把壓力油分別送到兩組多路換向閥。通過司機的操縱，將壓力油單獨或同時送往液壓執(zhí)行元件 (液壓馬達和液壓油缸 )驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)工作。液壓挖掘機的主要運動有整機行走、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地連接起來地組合體既是液壓挖掘機地液壓系統(tǒng)。該系統(tǒng)地功能是把發(fā)動機地機械能以油液為介質(zhì)，利用油泵轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗埽瑐魉徒o油缸、油馬達等轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，再傳動各執(zhí)行機構(gòu)，實現(xiàn)各種運動和工作過程。液壓系統(tǒng)設(shè)計得合理與否， 對挖掘機的性能起著決定性的作用。同樣的元件，若系統(tǒng)設(shè)計不同，則挖掘機性能差異很大。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) 液壓挖掘機控制系統(tǒng)是對發(fā)動機、液壓泵、多路換向閥和執(zhí)行元件 (液壓缸、液壓馬達 )等進行控制的系統(tǒng)。電子技術(shù)和計算機技術(shù)的飛速進步，使挖掘機有了越來越先進的控制系統(tǒng)，使液壓挖掘機向高性能、自動化和智能化發(fā)展。目前挖掘機研究重點正逐步向智能化機電液控制系統(tǒng)方向轉(zhuǎn)移 [10]。 壓挖掘機結(jié)構(gòu) (1) 液壓挖掘機組成 為了實現(xiàn)液壓挖掘機的各項功能 ，單斗液壓挖掘機需要兩個基本組成部分，即機 10 體 (或稱主機 )和工作裝置。機體是完成挖掘機基本動作并作為驅(qū)動和操縱挖掘機進行工作的荃礎(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、操縱機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(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 反鏟裝置主要用于挖掘停機面以下的土壤。斗容量小于 的中小型液壓挖掘機通常選用反鏟裝置，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、價格低廉。剛度相同時，其重量比組合動臂輕，是目前應(yīng)用最廣泛的液壓挖掘機工作裝置結(jié)構(gòu)形式。 鉸接式反鏟是單斗液壓挖掘機最常用的結(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。鉸點轉(zhuǎn)動實現(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，斗桿可繞動臂上鉸點轉(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構(gòu)來和鏟斗 聯(lián)。 (3) 液壓挖掘機工作循環(huán)過程 首先液壓挖掘機驅(qū)動行走馬達和配套土方運輸車輛一起進入作業(yè)面，運輸車輛倒車、調(diào)停，停靠在挖掘機的側(cè)方或后方。挖掘機司機扳動操縱手柄，使回轉(zhuǎn)馬達控制閥接通，于是回轉(zhuǎn)馬達轉(zhuǎn)動并帶動上部平臺回轉(zhuǎn)，使工作裝置轉(zhuǎn)向挖掘地點，在執(zhí)行上述過程的同時操縱動臂油缸換向閥