WY6 液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是 WY6 液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。WY6 挖掘機(jī)由多個(gè)系統(tǒng)組成，包括液壓系統(tǒng)，傳動(dòng)系統(tǒng)，操縱系統(tǒng)，工作裝置，底架，轉(zhuǎn)臺(tái)，油箱，發(fā)動(dòng)機(jī)安裝等。本人的設(shè)計(jì)主要致力于分析和設(shè)計(jì) WY6 液壓挖掘機(jī)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 WY6 挖掘機(jī)作為基型，并在此基礎(chǔ)上研究了國內(nèi)和國外的其它先進(jìn)機(jī)型，設(shè)計(jì)出我們挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)方案圖，總體裝配圖以及相應(yīng)的部件圖和零件圖。圖紙基本采用 Auto CAD 二維軟件。本液壓挖掘機(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(tái)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: 液壓挖掘機(jī) ，液壓系統(tǒng)，Auto CAD 繪圖1THE DESIGN OF WY6 HYDRAULIC EXCAVATOR’S HYDRAULIC SYSTEMABSTRACTThe name of this graduated task is “The design of WY6 hydraulic excavator’s hydraulic system”. WY6 hydraulic excavator includes several systems, for example, hydraulic system, transmission system, control system, task equipment, bottom, frame rotate, desk gasoline tank, setting of engine and so on. My task is to analyze and design the hydraulic system of the WY6 hydraulic excavator.This task chooses the domestic excavator whose quality and character is most similar to our request as the basic type, further study the overseas advanced type. Then I designed projects of hydraulic system of our excavator, collectivity assemblage drawing and interrelated parts drawing, accessory drawing. All the blueprints are drawn by AutoCAD. The strong point of this hydraulic excavator is used servo forerunner control system. It has beautiful sculpt. Provided with the function of excavating, grappling, drilling, pushing, cleaning channel and crashing etc. 360°rotatable plat , good quality, controlling comfortable, be widely used in construction, supply water gas and city planning.Key words: Hydraulic excavator，Hydraulic system ，Auto CAD drawing目 錄2前 言 .1第 1 章 挖掘機(jī)簡介 .21.1 WY6 挖掘機(jī)的功能和結(jié)構(gòu) 21.2 WY6 主要技術(shù)參數(shù),整機(jī)技術(shù)要求及主要部件特點(diǎn) .31.2.1 主要技術(shù)參數(shù) 31.2.2 整機(jī)技術(shù)要求 41.2.3 主要部件結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 41.3 挖掘機(jī)簡史及國內(nèi)外發(fā)展情況 .51.3.1 挖掘機(jī)簡史 51.3.2 國外挖掘機(jī)目前水平及發(fā)展動(dòng)向 61.3.3 國內(nèi)挖掘機(jī)目前發(fā)展水平及狀況 8第 2 章 液壓系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì) .122.1 設(shè)計(jì)該挖掘機(jī)的要求和采用的液壓件 .122.2 液壓系統(tǒng)分析 .122.2.1 挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng) 122.2.2 本機(jī)技術(shù)要求 142.2.3 本機(jī)液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 142.2.4 液壓系統(tǒng)圖的擬定 15第 3 章 WY6 液壓系統(tǒng)的計(jì)算 .173.1 液壓系統(tǒng)參數(shù) .173.2 油缸計(jì)算 .1933.2.1 油缸基本參數(shù) 193.2.2 油缸工作能力 203.2.3 油缸運(yùn)動(dòng)計(jì)算 203.2.4 油缸穩(wěn)定性計(jì)算 213.2.5 油缸鉸點(diǎn)比壓 223.3 管路流速計(jì)算 .223.3.1 壓力管路 223.3.2 回油管路 233.3.3 吸油管路 233.4 熱平衡計(jì)算 .233.4.1 發(fā)熱量計(jì)算 233.4.2 散熱計(jì)算 273.4.3 油箱散熱量 H?和所需冷卻器散熱面積 A .283.5 生產(chǎn)率和循環(huán)時(shí)間計(jì)算 .293.5.1 理論生產(chǎn)率計(jì)算 293.5.2 作業(yè)循環(huán)時(shí)間 T 的計(jì)算 .303.6 回轉(zhuǎn)裝置轉(zhuǎn)速度及回轉(zhuǎn)力矩計(jì)算313.7 牽引力及行走速度計(jì)算 .323.8 驅(qū)動(dòng)裝置牽引力計(jì)算 .333.9 功率計(jì)算 .34結(jié) 論 .35謝 辭 .364參考文獻(xiàn) .37附 錄 .37外文資料翻譯 .38WY6 液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是 WY6 液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。WY6 挖掘機(jī)由多個(gè)系統(tǒng)組成，包括液壓系統(tǒng)，傳動(dòng)系統(tǒng)，操縱系統(tǒng)，工作裝置，底架，轉(zhuǎn)臺(tái)，油箱，發(fā)動(dòng)機(jī)安裝等。本人的設(shè)計(jì)主要致力于分析和設(shè)計(jì) WY6 液壓挖掘機(jī)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 WY6 挖掘機(jī)作為基型，并在此基礎(chǔ)上研究了國內(nèi)和國外的其它先進(jìn)機(jī)型，設(shè)計(jì)出我們挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)方案圖，總體裝配圖以及相應(yīng)的部件圖和零件圖。圖紙基本采用 Auto CAD 二維軟件。本液壓挖掘機(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(tái)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: 液壓挖掘機(jī) ，液壓系統(tǒng)，Auto CAD 繪圖洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）ITHE DESIGN OF WY6 HYDRAULIC EXCAVATOR’S HYDRAULIC SYSTEMABSTRACTThe name of this graduated task is “The design of WY6 hydraulic excavator’s hydraulic system”. WY6 hydraulic excavator includes several systems, for example, hydraulic system, transmission system, control system, task equipment, bottom, frame rotate, desk gasoline tank, setting of engine and so on. My task is to analyze and design the hydraulic system of the WY6 hydraulic excavator.This task chooses the domestic excavator whose quality and character is most similar to our request as the basic type, further study the overseas advanced type. Then I designed projects of hydraulic system of our excavator, collectivity assemblage drawing and interrelated parts drawing, accessory drawing. All the blueprints are drawn by AutoCAD. The strong point of this hydraulic excavator is used servo forerunner control system. It has beautiful sculpt. Provided with the function of excavating, grappling, drilling, pushing, cleaning channel and crashing etc. 360°rotatable plat , good quality, controlling comfortable, be widely used in construction, supply water gas and city planning.Key words: Hydraulic excavator，Hydraulic system ，Auto CAD drawing目 錄洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）II前 言 .1第 1 章 挖掘機(jī)簡介 .21.1 WY6 挖掘機(jī)的功能和結(jié)構(gòu) 21.2 WY6 主要技術(shù)參數(shù),整機(jī)技術(shù)要求及主要部件特點(diǎn) .31.2.1 主要技術(shù)參數(shù) 31.2.2 整機(jī)技術(shù)要求 41.2.3 主要部件結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 41.3 挖掘機(jī)簡史及國內(nèi)外發(fā)展情況 .51.3.1 挖掘機(jī)簡史 51.3.2 國外挖掘機(jī)目前水平及發(fā)展動(dòng)向 61.3.3 國內(nèi)挖掘機(jī)目前發(fā)展水平及狀況 8第 2 章 液壓系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì) .122.1 設(shè)計(jì)該挖掘機(jī)的要求和采用的液壓件 .122.2 液壓系統(tǒng)分析 .122.2.1 挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng) 122.2.2 本機(jī)技術(shù)要求 142.2.3 本機(jī)液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 142.2.4 液壓系統(tǒng)圖的擬定 15第 3 章 WY6 液壓系統(tǒng)的計(jì)算 .173.1 液壓系統(tǒng)參數(shù) .173.2 油缸計(jì)算 .193.2.1 油缸基本參數(shù) 193.2.2 油缸工作能力 203.2.3 油缸運(yùn)動(dòng)計(jì)算 203.2.4 油缸穩(wěn)定性計(jì)算 213.2.5 油缸鉸點(diǎn)比壓 223.3 管路流速計(jì)算 .223.3.1 壓力管路 223.3.2 回油管路 23洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）III3.3.3 吸油管路 233.4 熱平衡計(jì)算 .233.4.1 發(fā)熱量計(jì)算 233.4.2 散熱計(jì)算 273.4.3 油箱散熱量 和所需冷卻器散熱面積 A .28H?3.5 生產(chǎn)率和循環(huán)時(shí)間計(jì)算 .293.5.1 理論生產(chǎn)率計(jì)算 293.5.2 作業(yè)循環(huán)時(shí)間 T 的計(jì)算 .303.6 回轉(zhuǎn)裝置轉(zhuǎn)速度及回轉(zhuǎn)力矩計(jì)算313.7 牽引力及行走速度計(jì)算 .323.8 驅(qū)動(dòng)裝置牽引力計(jì)算 .333.9 功率計(jì)算 .34結(jié) 論 .35謝 辭 .36參考文獻(xiàn) .37附 錄 .37外文資料翻譯 .38洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）0前 言由于 2004 年我國經(jīng)濟(jì)實(shí)行宏觀調(diào)控后，國內(nèi)固定資產(chǎn)投資比例減小，嚴(yán)重影響了挖掘機(jī)的銷售市場(chǎng)。 2003 年 13 家企業(yè)共銷售挖掘機(jī) 30139 臺(tái)，其中 15噸以下挖掘機(jī)銷售了 2957 臺(tái)，占銷售總量的 9.8%；2004 年 13 家企業(yè)共銷售挖掘機(jī) 27641 臺(tái)，下降了 9%。其中 15 噸以下挖掘機(jī)銷售了 4631 臺(tái)，占銷售總量的 16.75%。增量為 6.77%。2004 年 15 噸以下的挖掘機(jī)比 2003 年增長 56.58%。這說明宏觀調(diào)控對(duì) 15 噸以下小挖不但沒有影響，反而銷量增加，預(yù)計(jì)以后每年需要 5000～7000 臺(tái)的量。市場(chǎng)發(fā)展很快。目前生產(chǎn)小挖的企業(yè)有玉柴、山河、柳工、現(xiàn)代京城、大宇、日立等企業(yè)。國內(nèi)應(yīng)快速開發(fā) 15 噸以下挖掘機(jī)，以適應(yīng)市場(chǎng)的需要。2003 以來國家對(duì)農(nóng)業(yè)的投資力度正在加大，另外我國西部開發(fā)建設(shè)，南水北調(diào)工程的啟動(dòng)，將需要大量的工程機(jī)械產(chǎn)品，尤其是對(duì)中小型號(hào)的液壓挖掘機(jī)的需求量必將持續(xù)增長。經(jīng)過調(diào)研，6－10 噸級(jí)液壓挖掘機(jī)在農(nóng)業(yè)、農(nóng)村、農(nóng)民以及城鄉(xiāng)個(gè)體、私營、集體企業(yè)中具有較好市場(chǎng)。本產(chǎn)品主要用于民用建設(shè)、市政工程、農(nóng)田水利、修筑道路、房產(chǎn)開發(fā)等土石方施工等。洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1第 1 章 挖掘機(jī)簡介1.1 WY6 挖掘機(jī)的功能和結(jié)構(gòu)挖掘機(jī)作業(yè)過程是以切削刃切削土壤，實(shí)現(xiàn)破土、裝土、提升回轉(zhuǎn)、卸土，再返回第二次挖掘，挖完一段后,機(jī)械移位繼續(xù)挖掘。為實(shí)現(xiàn)上述周期性作業(yè)動(dòng)作要求，就需要以下組成部分：工作裝置、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置（液壓部分） 、操縱裝置、行走裝置等。現(xiàn)通常按結(jié)構(gòu)分為：工作裝置、回轉(zhuǎn)平臺(tái)、行走裝置。根據(jù)其構(gòu)造和用途可以區(qū)分為：履帶式、輪胎式、步履式、全液壓、半液壓、全回轉(zhuǎn)、非全回轉(zhuǎn)、通用型、專用型、鉸接式、伸縮臂式等多種類型。工作裝置是直接完成挖掘任務(wù)的裝置。它由動(dòng)臂、斗桿、鏟斗等三部分鉸接而成。動(dòng)臂起落、斗桿伸縮和鏟斗轉(zhuǎn)動(dòng)都用往復(fù)式雙作用液壓缸控制。為了適應(yīng)各種不同施工作業(yè)的需要，液壓挖掘機(jī)可以配裝多種工作裝置，如挖掘、起重、裝載、平整、夾鉗、推土、沖擊錘等多種作業(yè)機(jī)具?；剞D(zhuǎn)與行走裝置是液壓挖掘機(jī)的機(jī)體，轉(zhuǎn)臺(tái)上部設(shè)有動(dòng)力裝置和傳動(dòng)系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)是液壓挖掘機(jī)的動(dòng)力源，大多采用柴油要在方便的場(chǎng)地， 也可改用電動(dòng)機(jī)。行走裝置（也稱下車）由導(dǎo)向輪、驅(qū)動(dòng)輪、支重輪、托帶輪、履帶、組合行走架、行走馬達(dá)減速機(jī)和張緊緩沖裝置等零部件組成。如圖 1-1 所示。圖 1-1行走裝置1、導(dǎo)向輪 2、組合行走架 3、張緊裝置 4、中護(hù)軌板5、托帶輪 6、履帶 7、支重輪 8、驅(qū)動(dòng)輪洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2行走裝置是挖掘機(jī)的支柱，承受挖掘機(jī)的全部質(zhì)量和挖掘機(jī)載荷，提供挖掘機(jī)行走、轉(zhuǎn)彎和爬坡的能力挖掘機(jī)工作時(shí)，行走裝置起到支撐和穩(wěn)定的作用。 1.2 WY6 主要技術(shù)參數(shù),整機(jī)技術(shù)要求及主要部件特點(diǎn)1.2.1 主要技術(shù)參數(shù)表 1-1 主要技術(shù)參數(shù)型號(hào) WY6型式 履帶式反鏟液壓挖掘機(jī)整機(jī)質(zhì)量 6000kg ?外形尺寸 長×寬×高 5945×1920×2600標(biāo)準(zhǔn)斗容 0.18 m3 發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào) 康明斯 B3.3-C發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率 45 KW 發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速 2200 rpm 軌距 1520mm軸距 1990 mm 接地長度 2000 mm 履帶板寬度 400 mm 接地比壓 31.7 KPa 最小離地間隙 300 mm爬坡能力 30°液壓系統(tǒng)壓力 22MPa液壓系統(tǒng)閉鎖壓力 26MPa行走速度兩擋 0- 2.52/ 0- 4.81 km/h 平臺(tái)回轉(zhuǎn)速度 0-10.7 r/min 回轉(zhuǎn)制動(dòng)壓力 20 MPa伺服系統(tǒng)壓力 3MPa最大挖掘高度 5330mm洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3最大挖掘深度 3890 mm最大挖掘半徑 6900 mm最大卸載高度 3630 mm鏟斗最大挖掘力 40 KN1.2.2 整機(jī)技術(shù)要求1. 整機(jī)結(jié)構(gòu)布置與液壓管路布置應(yīng)合理可行，外形美觀，操作簡便舒適，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮制造工藝，拆裝維修等。2. 整機(jī)運(yùn)輸、停放時(shí)應(yīng)有合理的姿態(tài)，行駛穩(wěn)定性好，保證安全可靠。3. 液壓系統(tǒng)裝韓國第一油壓的三泵變量系統(tǒng)。4. 總體參數(shù)應(yīng)符合 GB/T9139.1－1988《液壓挖掘機(jī) 分類》的規(guī)定，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)貫徹 GB/T9139.2－1996《液壓挖掘機(jī) 技術(shù)條件 》 ；GB/T9140－1996《液壓挖掘機(jī) 結(jié)構(gòu)和性能》 ；JB6030－200《工程機(jī)械 通用安全技術(shù)條件》 ；GB16710.1－1996《工程機(jī)械 噪聲限值》等有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。5. 配套件選用力求合理、可靠、先進(jìn)。設(shè)計(jì)應(yīng)考慮“三化” ，采用系列參數(shù)。1.2.3 主要部件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1. 底盤行走部分部件采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。車架用 “H”型車架，強(qiáng)度高，安全可靠。前帶推土鏟，鏟刀高度為 400，鏟刀提升油缸的尺寸Ф110xФ60，行程按運(yùn)動(dòng)圖定，鏟刀的入土深度為 350；提升高度為400。底盤輪距為 1520mm，軌距為 1990mm，最小離地間隙為 300mm，驅(qū)動(dòng)裝置 JA2L600 的減速比為 i＝45.568。履帶節(jié)距 T=135mm。根據(jù)用戶需要可裝整體式橡膠履帶和鋼履帶。2. 回轉(zhuǎn)裝置選用韓國第一油壓產(chǎn)的 JMFG-39-01-VBR 型，回轉(zhuǎn)裝置馬達(dá)排量 39.2 cc/rev，額定壓力 20 MPa 傳動(dòng)比 ⅰ=14.36 ，小齒輪參數(shù) Z=13 m=7 X=0.4 a=20°，大齒輪參數(shù) z=85 m=7 X=0.4 a=20°?；剞D(zhuǎn)支承用 014.40.700，回轉(zhuǎn)支承與回轉(zhuǎn)裝置的傳動(dòng)比為 6.5385。平?1485臺(tái)回轉(zhuǎn)速度為 10.7rpm。洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）43. 工作裝置設(shè)計(jì)挖深為 3850mm ，其動(dòng)臂彎角為 125°，動(dòng)臂長度3100mm;斗桿長度 1500mm,斗桿用鋼板彎成槽形后焊成箱形結(jié)構(gòu)。鏟斗容積為 0.18m3，鏟斗寬 530~550mm?？裳b側(cè)齒，便于挖溝。4. 液壓系統(tǒng)的主要部件為韓國第一油壓的產(chǎn)品，主泵為 2x25+16.2+4.5 的三組合泵，閥為 BCV-65/10 型，行走驅(qū)動(dòng)為 JA2L600 型徑向柱塞馬達(dá)。系統(tǒng)額定壓力為 22MPa，主管路通徑 Ф16，管路高壓接頭選用 H 型接頭，O 型密封選用 Parker 的產(chǎn)品，密封圈槽應(yīng)按 Parker 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。5. 伺服系統(tǒng)采用先導(dǎo)閥控制，操縱輕便，控制準(zhǔn)確，行走控制采用推拉杠桿可使挖掘機(jī)前進(jìn)和倒退，伺服管路通徑≥Ф6。6. 發(fā)動(dòng)機(jī)采用康明斯 B3.3-C 四缸增壓水冷發(fā)動(dòng)機(jī)，缸徑為 88mm,標(biāo)定功率可達(dá) 45KW/2200rpm。發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪與主泵聯(lián)接采用彈性聯(lián)接，可減少因不同軸而產(chǎn)生的震動(dòng)。7. 駕駛室流線型應(yīng)視野開闊，寬敞明亮，駕駛室寬 950mm。扶手箱及座椅選購。8. 配重采用圓弧流線鑄件，其總重量為 550~600kg。9. 電器系統(tǒng)電壓為 12V，儀表盤為掌式結(jié)構(gòu)，其它元件根據(jù)電壓選配。1.3 挖掘機(jī)簡史及國內(nèi)外發(fā)展情況1.3.1 挖掘機(jī)簡史第一臺(tái)手動(dòng)挖掘機(jī)問世至今已有 130 多年的歷史，期間經(jīng)歷了由蒸汽驅(qū)動(dòng)斗回轉(zhuǎn)挖掘機(jī)到電力驅(qū)動(dòng)和內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)挖掘機(jī)、應(yīng)用機(jī)電液一體化技術(shù)的全自動(dòng)液壓挖掘機(jī)的逐步發(fā)展過程。由于液壓技術(shù)的應(yīng)用，20 世紀(jì) 40 年代有了在拖拉機(jī)上配裝液壓反鏟的懸掛式挖掘機(jī)，20 世紀(jì) 50 年代初期和中期相繼研制出拖式全回轉(zhuǎn)液壓挖掘機(jī)和履帶式全液壓挖掘機(jī)。初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，制造質(zhì)量不夠穩(wěn)定，配套件也不齊全。從 20世紀(jì) 60 年代起，液壓挖掘機(jī)進(jìn)入推廣和蓬勃發(fā)展階段，各國挖掘機(jī)制造廠和品種增加很快，產(chǎn)量猛增。1968-1970 年間，液壓挖掘機(jī)產(chǎn)量已占挖掘機(jī)總產(chǎn)量的83%，目前已接近 100%。洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）51.3.2 國外挖掘機(jī)目前水平及發(fā)展動(dòng)向工業(yè)發(fā)達(dá)國家的挖掘機(jī)生產(chǎn)較早，法國、德國、美國、俄羅斯、日本是斗容量 3.5-40m3單斗液壓挖掘機(jī)的主要生產(chǎn)國，從 20 世紀(jì) 80 年代開始生產(chǎn)特大型挖掘機(jī)。例如，美國馬利昂公司生產(chǎn)的斗容量 50-150m3剝離用挖掘機(jī)，斗容量132m3的步行式拉鏟挖掘機(jī)； B-E（布比賽路斯-伊利）公司生產(chǎn)的斗容量 168.2m3的步行式拉鏟挖掘機(jī)，斗容量 107m3的剝離用挖掘機(jī)等，是世界上目前最大的挖掘機(jī)。從 20 世紀(jì)后期開始，國際上挖掘機(jī)的生產(chǎn)向大型化、微型化、多功能化、專用化和自動(dòng)化的方向發(fā)展。1. 開發(fā)多品種、多功能、高質(zhì)量及高效率的挖掘機(jī)。為滿足市政建設(shè)和農(nóng)田建設(shè)的需要，國外發(fā)展了斗容量在 0.25m3以下的微型挖掘機(jī)，最小的斗容量僅在 0.01m3。另外，數(shù)量最的中、小型挖掘機(jī)趨向于一機(jī)多能，配備了多種工作裝置——除正鏟、反鏟外，還配備了起重、抓斗、平坡斗、裝載斗、耙齒、破碎錐、麻花鉆、電磁吸盤、振搗器、推土板、沖擊鏟、集裝叉、高空作業(yè)架、鉸盤及拉鏟等，以滿足各種施工的需要。與此同時(shí)，發(fā)展專門用途的特種挖掘機(jī)，如低比壓、低嗓聲、水下專用和水陸兩用挖掘機(jī)等。2. 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(dòng)化。所有這一切，挖掘機(jī)的全液壓化為其奠定了基礎(chǔ)和創(chuàng)造了良好的前提。3. 重視采用新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)，加快標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化發(fā)展速度。例如，德國阿特拉斯公司生產(chǎn)的挖掘機(jī)裝有新型的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置，使挖掘機(jī)按最適合其作業(yè)要求的速度來工作；美國林肯貝爾特公司新 C 系列 LS-5800 型液壓挖掘機(jī)安裝了全自動(dòng)控制液壓系統(tǒng)，可自動(dòng)調(diào)節(jié)流量，避免了驅(qū)動(dòng)功率的浪費(fèi)。還安裝了 CAPS（計(jì)算機(jī)輔助功率系統(tǒng)） ，提高挖掘機(jī)的作業(yè)功率，更好地發(fā)揮液壓系統(tǒng)的功能；日本住友公司生產(chǎn)的 FJ 系列五種新型洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）6號(hào)挖掘機(jī)配有與液壓回路連接的計(jì)算機(jī)輔助功率控制系統(tǒng)，利用精控模式選擇系統(tǒng)，減少燃油、發(fā)動(dòng)機(jī)功率和液壓功率的消耗，并處長了零部件的使用壽命；德國奧加凱（O&K)公司生產(chǎn)的挖掘機(jī)的油泵調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有合流特性，使油泵具有最大的工作效率；日本神鋼公司在新型的904、905、907、909 型液壓挖掘機(jī)上采用智能型控制系統(tǒng)，即使無經(jīng)驗(yàn)的駕駛員也能進(jìn)行復(fù)雜的作業(yè)操作；德國利勃海爾公司開發(fā)了 ECO（電子控制作業(yè)）的操縱裝置，可根據(jù)作業(yè)要求調(diào)節(jié)挖掘機(jī)的作業(yè)性能，取得了高效率、低油耗的效果；美國卡特匹勒公司在新型 B 系統(tǒng)挖掘機(jī)上采用最新的 3114T 型柴油機(jī)以及扭矩載荷傳感壓力系統(tǒng)、功率方式選擇器等，進(jìn)一步提高了挖掘機(jī)的作業(yè)效率和穩(wěn)定性。韓國大宇公司在DH280 型挖掘機(jī)上采用了 EPOS---電子功率優(yōu)化系統(tǒng)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)液壓泵所吸收的功率，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速始終保持在額定轉(zhuǎn)速附近，即發(fā)動(dòng)機(jī)始終以全功率運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣既充分利用了發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、提高挖掘機(jī)的作業(yè)效率，又防止了發(fā)動(dòng)機(jī)因過載而熄火。4. 更新設(shè)計(jì)理論，提高可靠性，延長使用壽命。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)的強(qiáng)度研究方面，促進(jìn)了產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)高效率和競爭力。美國提出了考核動(dòng)強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)分析方法，并創(chuàng)立了預(yù)測(cè)產(chǎn)品失效和更新的理論。日本制定了液壓挖掘機(jī)構(gòu)件的強(qiáng)度評(píng)定程序，研制了可靠性住處處理系統(tǒng)。在上述基礎(chǔ)理論的指導(dǎo)下，借助于大量試驗(yàn)，縮短了新產(chǎn)品的研究周期，加速了液壓挖掘機(jī)更新?lián)Q代的進(jìn)程，并提高其可靠性和耐久性。例如，液壓挖掘機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)到 85%-95%，使用壽命超過 1 萬小時(shí)。5. 加強(qiáng)對(duì)駕駛員的勞動(dòng)保護(hù)，改善駕駛員的勞動(dòng)條件。液壓挖掘機(jī)采用帶有墜物保護(hù)結(jié)構(gòu)和傾翻保護(hù)結(jié)構(gòu)的駕駛室，安裝可調(diào)節(jié)的彈性座椅，用隔音措施降低噪聲干擾。6. 進(jìn)一步改進(jìn)液壓系統(tǒng)。中、小型液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)有向變量系統(tǒng)轉(zhuǎn)變的明顯趨勢(shì)。因?yàn)樽兞肯到y(tǒng)在油泵工作過程中，壓力減小時(shí)和增大流量來襝，使液壓泵功率保持恒洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）7定，亦即裝有變量泵的液壓挖掘機(jī)可經(jīng)常性地充分利用油泵的最大功率。當(dāng)外阻力增大時(shí)則減少流量（降低速度） ，使挖掘力成倍增長率加；采用三回路液壓系統(tǒng)。產(chǎn)生三個(gè)互不成影響的獨(dú)立工作運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)與回轉(zhuǎn)達(dá)機(jī)械的功率匹配。將第三泵在其他工作運(yùn)動(dòng)上接通，成為開式回路第二個(gè)獨(dú)立的快速成運(yùn)動(dòng)。此外，液壓技術(shù)在挖掘機(jī)上普遍使用，為電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)在挖掘機(jī)的應(yīng)用與推廣創(chuàng)造了條件。7. 迅速拓展電子化、自動(dòng)化技術(shù)在挖掘機(jī)上的應(yīng)用。20 世紀(jì) 70 年代，為了節(jié)省能源消耗和減少對(duì)環(huán)境的污染，使挖掘機(jī)的操作輕便和安全作業(yè)，降低挖掘機(jī)口音，改善駕駛員工作條件，逐步在挖掘上應(yīng)用電子和自動(dòng)控制技術(shù)。隨著對(duì)挖掘機(jī)的工作效率、節(jié)能環(huán)保、操作輕便、安全舒適、可靠耐用等方面性能要求的提高，促使了機(jī)電一體化在挖掘機(jī)上的應(yīng)用，并使其各種性能有了質(zhì)的飛躍。20 世紀(jì) 80 年代，以微電子技術(shù)為核心的高新技術(shù)，特別是微機(jī)、微處理器、傳感器和檢測(cè)儀表在挖掘機(jī)上的應(yīng)用，推動(dòng)了電子控制技術(shù)在挖掘機(jī)上應(yīng)用和推廣，并已成為挖掘機(jī)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，亦即目前先進(jìn)的挖掘機(jī)上設(shè)有發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)怠速及油門控制系統(tǒng)、功率優(yōu)化系統(tǒng)、工作模式控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等電控系統(tǒng)。1.3.3 國內(nèi)挖掘機(jī)目前發(fā)展水平及狀況 2000 年來，隨著國家新一輪經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入一個(gè)更深層次的階段，包括基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、新的城鎮(zhèn)化建設(shè)等，刺激挖掘機(jī)行業(yè)進(jìn)一步的發(fā)展。所以在 2000 年以后形成了一個(gè)高潮期。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000 年國內(nèi)挖掘機(jī)企業(yè)產(chǎn)量為 8111 臺(tái)、銷售量為 7926 臺(tái)，與 1999 年相比，產(chǎn)銷量均增長 30%以上。2000 年全國液壓挖掘機(jī)產(chǎn)銷量近 8000 臺(tái)。 2002 年是我國工程機(jī)械行業(yè)歷史上增長速度最快、經(jīng)濟(jì)形勢(shì)最好的一年，堪稱“井噴之年 ”。挖掘機(jī)全年銷量 1.9 萬臺(tái)，同比增長 58%，挖掘機(jī)成了整個(gè)工程機(jī)械行業(yè)中產(chǎn)、銷量增長最快的機(jī)種之一。 2003 年國產(chǎn)挖掘機(jī)的價(jià)格優(yōu)勢(shì)仍然是十分明顯的。以 13 至 14 噸級(jí)的輪式挖掘機(jī)為例，雖然其關(guān)鍵零部件系國外配置，但價(jià)格與國外同等機(jī)型相比仍相差 25萬至 30 萬元。小功率、多功能的挖掘機(jī)尤其受到青睞。通過快速換裝不同的工作裝置以完成挖、裝、填、夯、抓、刨、洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）8吊鉆、剪等多種作業(yè)，挖掘裝載機(jī)出現(xiàn)了需求不斷上升的勢(shì)頭。除了 JCB、凱斯等品牌外，德工的 WZ25-20 型也出現(xiàn)了較好的銷售趨勢(shì)。輪胎挖掘機(jī)的需求一直在穩(wěn)步增長，如常州現(xiàn)代的輪式挖掘機(jī)從 0.25 至 0.92 立方米都可生產(chǎn)，詹工可生產(chǎn) 14 至 30 噸級(jí)的輪式挖掘機(jī)，其中 20 噸級(jí)的輪式挖掘機(jī)的行駛速度可高達(dá)54 公里/小時(shí)。目前我國輪式挖掘機(jī)的生產(chǎn)企業(yè)大約為 10 家。 2003 年的大型挖掘機(jī)在我國一直處于薄弱地位，主要依賴進(jìn)口。長挖的CE600-5 型斗容達(dá) 4 立方米，常州現(xiàn)代的 R450LC-5 型挖掘機(jī)屬于 43.53 噸級(jí)，而德國的利勃海爾生產(chǎn)的 600 噸級(jí)的挖掘機(jī)最大斗容可達(dá) 34 立方米。 2003 年小型挖掘機(jī)的需求繼續(xù)旺盛。2003 年產(chǎn)銷 3000 多臺(tái)，而需求量在5000 臺(tái)/年左右。久負(fù)盛名的久保田已落戶上海，久保田生產(chǎn)從 0.5 至 5 噸的 33個(gè)產(chǎn)品系列，年產(chǎn)量在 1.2 萬臺(tái)左右，久保田先推出無尾超小回轉(zhuǎn)機(jī)型的主導(dǎo)機(jī)型，以后陸續(xù)有其他型號(hào)上市，意欲占領(lǐng)中國 20%的小型挖掘機(jī)市場(chǎng)，其產(chǎn)品的數(shù)字化液晶顯示、自動(dòng)怠速功能博得了用戶的贊譽(yù)。凱斯的小型挖掘機(jī)同樣采用無尾回轉(zhuǎn)及動(dòng)臂可回轉(zhuǎn)技術(shù)，采用橡膠履帶用于液壓錘、液壓剪的雙回路輔助輸出液壓回路，同樣受到使用單位的歡迎。 由于 2003 年以來我國固定資產(chǎn)投資規(guī)模增長過快，中央政府在 2004 年 4 月出臺(tái)了一系列宏觀調(diào)控政策，抑制投資過熱的行業(yè)。目前，宏觀調(diào)控已初見成效，經(jīng)濟(jì)開始向“ 軟著陸” 發(fā)展。 2004 年下半年開始，固定資產(chǎn)投資增速出現(xiàn)較快的下降，挖掘機(jī)械行業(yè)增速隨之下降，并且下降幅度將高于固定資產(chǎn)投資的下滑速度。這必將對(duì)挖掘機(jī)行業(yè)帶來沖擊! 1999 年-2004 年履帶式挖掘機(jī)進(jìn)出口量：中國挖掘機(jī)近三年增長極為迅速，雖然國內(nèi)產(chǎn)銷量已成為國際上的挖掘機(jī)大國，但歷年仍有大量挖掘機(jī)產(chǎn)品進(jìn)口，進(jìn)出口逆差仍較大。2004 年國內(nèi)已形成的局面: 隨著我國挖掘機(jī)行業(yè)持續(xù)高速發(fā)展，尚未引進(jìn)外資的企業(yè)紛紛加快技術(shù)改造，引進(jìn)技術(shù)合作、資產(chǎn)重組、強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，創(chuàng)中國人自己發(fā)展之路。如柳工、玉柴、南特、卓爾、軍聯(lián)、山河智能、山東常林、徐工、臨工、黃工等相繼完成技改，成效顯著，爭創(chuàng)年千臺(tái)目標(biāo)企業(yè)。同時(shí)，一些大型國企改制后也煥發(fā)出極強(qiáng)生命力。如長挖改制后的四川邦立重機(jī)有限公司揚(yáng)長避短搞發(fā)展，2004 年目標(biāo)大挖 260 臺(tái)，銷售收入 3 億元。2004 年上半年研制出中國最大的液壓挖掘機(jī)——100t 級(jí)洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）9強(qiáng)力礦山型全液壓挖掘機(jī)，CE(D)1000-6 斗容 6m3、373kw 。同時(shí)還為中國礦山研制出系列全液壓挖掘機(jī) CE400-6、CE420-6、CE(D)460-5、CE(D) 550-6、CE(D)650-6、 CE(D)900-6 系列產(chǎn)品供應(yīng)市場(chǎng)，物美價(jià)廉，深受市場(chǎng)歡迎，已成為中國大型挖掘機(jī)研發(fā)基地。玉柴、卓爾、南 特、智能也正在成為中國小挖研發(fā)重要基地。柳工、臨工、三一、徐工、貴礦、力士德等將成為國產(chǎn)中噸位挖掘機(jī)名品與國外品牌抗衡的生產(chǎn)企業(yè)?？v觀我國液壓挖掘機(jī)近 40 年的發(fā)展歷史,大致可以分成以下幾個(gè)階段:1. 開發(fā)階段(1967－1977 年):以測(cè)繪仿制為主的開發(fā)。通過多年堅(jiān)持不懈的努力,克服一個(gè)一個(gè)的困難,有少量幾種規(guī)格的液壓挖掘機(jī)終于獲得初步成功,為我國挖掘機(jī)行業(yè)的形成和發(fā)展邁出了重要的一步。 2. 壓挖掘機(jī)發(fā)展、提高并全面替代機(jī)械挖掘機(jī)階段(1978－1986 年)。這個(gè)階段通過各主機(jī)廠引進(jìn)技術(shù)(主要是德國挖掘機(jī)制造技術(shù))的消化、吸收和移植,使我國液壓挖掘機(jī)產(chǎn)品的性能指標(biāo)全面提高到國際 70 年代末 80年代初的水平。全國液壓挖掘機(jī)的平均年產(chǎn)量達(dá)到 1230 臺(tái)。 3. 液壓挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量增加,新加入挖掘機(jī)行業(yè)的國有大、中型企業(yè)以技貿(mào)結(jié)合、合作生產(chǎn)方式聯(lián)合引進(jìn)日本挖掘機(jī)制造技術(shù)(1987－1993 年)。由于國內(nèi)對(duì)挖掘機(jī)的需求量的不斷提高,新加入挖掘機(jī)行業(yè)的企業(yè)通過開發(fā)和引進(jìn)挖掘機(jī)制造技術(shù),其產(chǎn)品批量或小批量的投放國內(nèi)市場(chǎng)或出口,打破了多年來主要由六大家挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)壟斷國內(nèi)挖掘機(jī)市場(chǎng)的局面,形成了有益于提高產(chǎn)品質(zhì)量、性能和產(chǎn)量的良性競爭。這個(gè)期間國內(nèi)液壓挖掘機(jī)的年均產(chǎn)量提高到 2000 余臺(tái)。 4. 國內(nèi)液壓挖掘機(jī)供需矛盾日益擴(kuò)大,國外各著名挖掘機(jī)制造廠商看好中國市場(chǎng)紛紛前來創(chuàng)辦合資、獨(dú)資挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)(1994 年－－至今)。從1994 年開始,特別到 1995 年在我國挖掘機(jī)行業(yè)掀起了一股不小的合資浪潮。其中美國卡特彼勒公司和日本神戶制鋼所率先在徐州金山橋開發(fā)區(qū)和與成都工程集團(tuán)公司合作在成都相繼建立了生產(chǎn)液壓挖掘機(jī)的中外合資企業(yè),隨后日本小松制作所、日立建機(jī)株式會(huì)社、韓國大宇重工、韓國現(xiàn)代重工業(yè)以及德國利勃海爾、德國雪孚、德國 Atlas、瑞典 Volvo 公司等都先后在中國建立了中外合資、外商獨(dú)資挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè),生產(chǎn)具有世界先進(jìn)水平的多種型號(hào)和規(guī)格洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）10的液壓挖掘機(jī)產(chǎn)品。近幾年這些企業(yè)運(yùn)營情況良好，發(fā)展速度很快。洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11第 2 章 液壓系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)該挖掘機(jī)的要求和采用的液壓件1. 發(fā)動(dòng)機(jī)采用康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)，油耗低，噪音小，性能可靠。也可根據(jù)用戶需求，選裝不同品牌的發(fā)動(dòng)機(jī)。2. 液壓系統(tǒng)采用全功率調(diào)節(jié)變量的負(fù)載傳感開式液壓系統(tǒng)，技術(shù)成熟，作業(yè)性能優(yōu)良，可靠性高。伺服系統(tǒng)采用先導(dǎo)閥控制，操縱輕便，控制準(zhǔn)確；回轉(zhuǎn)裝置及液壓系統(tǒng)系統(tǒng)主要部件選用韓國第一油壓的產(chǎn)品，性能優(yōu)良；密封件選用派克芬尼公司及國內(nèi)知名品牌產(chǎn)品。3. 行走系統(tǒng)采用全剛性底盤， “H”型車架，強(qiáng)度高，安全可靠。可根據(jù)用戶需要可裝整體式橡膠履帶和鋼履帶4. 造型美觀，具備挖掘，抓物，鉆孔，推土，清溝和破碎等功能。平臺(tái)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。2.2 液壓系統(tǒng)分析2.2.1 挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)按照挖掘機(jī)工作裝置和各個(gè)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)要求，把各種液壓元件用管路有機(jī)地連接起來的組合體，稱為挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)。其功能是，以油液為工作介質(zhì)，利用液壓泵將發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗懿⑦M(jìn)行傳送，然后通過液壓缸和液壓馬達(dá)等將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)的各種動(dòng)作。1. 基本要求：液壓挖掘機(jī)的動(dòng)作復(fù)雜，凡要機(jī)構(gòu)經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng)、換向、負(fù)載變化大，沖擊和振動(dòng)頻繁，而且野外作業(yè)，溫度和地理位置變化大，因此根據(jù)挖掘機(jī)的工作特點(diǎn)和環(huán)境特點(diǎn)，液壓系統(tǒng)應(yīng)滿足如下要求：(1) 要保證挖掘機(jī)動(dòng)臂、斗桿和鏟斗可以各自單獨(dú)動(dòng)作，也可以互相配合實(shí)洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）12現(xiàn)復(fù)合動(dòng)作。(2) 工作裝置的動(dòng)作和轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)既能單獨(dú)進(jìn)行，又能作復(fù)合動(dòng)作，以提高挖掘機(jī)的生產(chǎn)率。(3) 履帶式挖掘機(jī)的左、右履帶分別驅(qū)動(dòng)，使挖掘機(jī)行走方便、轉(zhuǎn)向靈活，并且可就地轉(zhuǎn)向，以提高挖掘機(jī)的靈活性。(4) 保證挖掘機(jī)的一切動(dòng)作可逆，且無級(jí)變速。(5) 保證挖掘機(jī)工作安全可靠，且各執(zhí)行元件（液壓缸、液壓馬達(dá)等）有良好的過載保護(hù)；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和行走裝置有可靠的制動(dòng)和限速；防止動(dòng)臂因自重而快速下降和整機(jī)超速溜坡。為此，液壓系統(tǒng)應(yīng)做到：a. 有高的傳動(dòng)效率，以充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和燃料使用經(jīng)濟(jì)性。b. 液壓系統(tǒng)和液壓元件在負(fù)載變化大、急劇的振動(dòng)沖擊作用下，具有足夠的可靠性。c. 調(diào)協(xié)輕便耐振的冷卻器，減少系統(tǒng)總發(fā)熱量，使主機(jī)持續(xù)工作時(shí)液壓油溫不超過 80 度，或溫升不超過 45 度。d. 由于挖掘機(jī)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)塵土多，液壓油容易被污染，因此液壓系統(tǒng)的密封性能要好，液壓元件對(duì)油液污染的敏感性低，整個(gè)液壓系統(tǒng)要設(shè)置濾油器和防塵裝置。e. 采用液壓或電液伺服操縱裝置，以便挖掘機(jī)設(shè)置自動(dòng)控制系統(tǒng)，進(jìn)而提高挖掘機(jī)技術(shù)性能和減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度。2. 類型：按液壓泵特性，液壓挖掘機(jī)采用的液壓系統(tǒng)大致上有定量系統(tǒng)、變量系統(tǒng)和定量、變量系統(tǒng)等三種類型。(1)定量系統(tǒng)在液壓挖掘機(jī)采用的定量系統(tǒng)中，其流量不變，即流量不隨負(fù)載而變化，通常依靠節(jié)流來調(diào)節(jié)速度。根據(jù)定量系統(tǒng)中油泵和回路的數(shù)量及組合形式，分為單泵單回路、雙泵單回路定量系統(tǒng)、雙泵雙回路定量系統(tǒng)及多泵多回路定量系統(tǒng)等。(2)變量系統(tǒng)在液壓挖掘機(jī)采用的變量系統(tǒng)中，是通過容積變量來實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速的，洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13其調(diào)節(jié)方式有三種：變量泵-定量馬達(dá)調(diào)速、定量泵-變量馬達(dá)調(diào)速、變量泵-變量馬達(dá)調(diào)速。液壓挖掘機(jī)采用的變量系統(tǒng)多采用變量泵-定量馬達(dá)的組合方式實(shí)現(xiàn)無級(jí)變量，且都是雙泵雙回路。根據(jù)兩個(gè)回路的變量有無關(guān)聯(lián)，分為分功率變量系統(tǒng)和全功率變量系統(tǒng)兩種。其中的分功率變量系統(tǒng)的每個(gè)油泵各有一個(gè)功率調(diào)節(jié)機(jī)械，油泵的流量變化只受自身所在回路壓力變化的影響，與另一回路的壓力變化無關(guān)，即兩個(gè)回路的油泵各自獨(dú)立地進(jìn)行恒功率調(diào)節(jié)變量，兩個(gè)油泵各擁有一發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率；全功率變量系統(tǒng)中的兩個(gè)油泵由一個(gè)總功率調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)，使兩個(gè)油泵的擺角始終相同，同步變量、流量相等。決定流量變化的是系統(tǒng)的總壓力，兩個(gè)油泵的功率在變量范圍內(nèi)是不相同的。其調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)有機(jī)械聯(lián)動(dòng)式和液壓聯(lián)動(dòng)式兩種形式。2.2.2 本機(jī)技術(shù)要求1. 整機(jī)結(jié)構(gòu)布置與液壓管路布置應(yīng)合理可行，外形美觀，操作簡便舒適，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮制造工藝，拆裝維修等。2. 整機(jī)運(yùn)輸、停放時(shí)應(yīng)有合理的姿態(tài)，行駛穩(wěn)定性好，保證安全可靠。3. 液壓系統(tǒng)裝韓國第一油壓的三泵變量系統(tǒng)。4. 總體參數(shù)應(yīng)符合 GB/T9139.1－1988《液壓挖掘機(jī) 分類》的規(guī)定，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)貫徹 GB/T9139.2－1996《液壓挖掘機(jī) 技術(shù)條件 》 ；GB/T9140－1996《液壓挖掘機(jī) 結(jié)構(gòu)和性能》 ；JB6030－200《工程機(jī)械 通用安全技術(shù)條件》 ；GB16710.1－1996《工程機(jī)械 噪聲限值》等有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。5. 配套件選用力求合理、可靠、先進(jìn)。設(shè)計(jì)應(yīng)考慮“三化” ，采用系列參數(shù)[10-13]。2.2.3 本機(jī)液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1. 回轉(zhuǎn)裝置選用韓國第一油壓產(chǎn)的 JMFG-39-01-VBR 型，回轉(zhuǎn)裝置馬達(dá)排量 39.2 cc/rev，額定壓力 20MPa 。2. 液壓系統(tǒng)的主要部件為韓國第一油壓的產(chǎn)品，主泵為 2x25+16.2+4.5 的三組合泵，閥為 BCV-65/10 型，行走驅(qū)動(dòng)為 JA2L600 型徑向柱塞馬達(dá)。系統(tǒng)額定壓力為 22MPa，主管路通徑 Ф16，管路高壓接頭選用 H 型接洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）14頭，O 型密封選用 Parker 的產(chǎn)品，密封圈槽應(yīng)按 Parker 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。3. 伺服系統(tǒng)采用先導(dǎo)閥控制，操縱輕便，控制準(zhǔn)確，行走控制采用推拉杠桿可使挖掘機(jī)前進(jìn)和倒退，伺服管路通徑≥Ф6 。2.2.4 液壓系統(tǒng)圖的擬定本機(jī)液壓系統(tǒng)與伺服操作系統(tǒng)原理圖見圖 2—1。原理圖中表明了系統(tǒng)的工作原理和主要部件及限壓要求。本機(jī)采用變量串聯(lián)組合泵組成的開式液壓系統(tǒng)。變量泵最大流量為110L/min，最大工作壓力為 22Mpa；回轉(zhuǎn)齒輪泵的最大流量為 35L/min，最大工作壓力為 18Mpa；伺服齒輪泵的最大流量為 10L/min，最大工作壓力為 3Mpa。組合泵由柴油機(jī)飛輪經(jīng)彈性聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)，從液壓油箱中吸入液壓油。從泵排出的液壓油經(jīng)多路閥分別進(jìn)入回轉(zhuǎn)馬達(dá)、斗桿油缸、動(dòng)臂油缸、鏟斗油缸和左、右行走馬達(dá)減速機(jī)。挖掘機(jī)可完成斗桿伸縮、平臺(tái)回轉(zhuǎn)和履帶行走等各項(xiàng)動(dòng)作。若挖掘機(jī)不執(zhí)行動(dòng)作時(shí)，則變量泵處于最小排量狀態(tài)，以減小發(fā)動(dòng)機(jī)功率損失。油路上各執(zhí)行元件的安全閥、過載閥和補(bǔ)油閥均設(shè)在多路控制閥各主閥上，以保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)。多路控制閥為分片組合式，閥內(nèi)裝有單向節(jié)流閥，以防止動(dòng)臂和斗桿在自重作用下下降速度過快?；剞D(zhuǎn)裝置的制動(dòng)器為液壓常閉式，制動(dòng)平穩(wěn)，操作簡單。兩個(gè)液壓行走馬達(dá)回路中設(shè)有限速閥和常閉式停車制動(dòng)器，能夠保證挖掘機(jī)平穩(wěn)下坡（下坡速度不超過最大行走速度）和平穩(wěn)制動(dòng)且有高、低兩檔車速。液壓油箱為全封閉式，上置預(yù)壓式空氣過濾器,使油箱有一定預(yù)壓力油泵不吸空。油箱內(nèi)設(shè)有隔箱，箱內(nèi)開有回油口和裝有回油濾油器，其出口與油箱相通。伺服操作系統(tǒng)通過五個(gè)先導(dǎo)閥來控制液壓系統(tǒng)中的多路閥，從而實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)的各種動(dòng)作。伺服油路中設(shè)有蓄能器，能保證系統(tǒng)在穩(wěn)定壓力下工作。當(dāng)柴油機(jī)突然熄火時(shí)，工作裝置能平穩(wěn)地降至地面上。液壓系統(tǒng)原理圖如下 [4-7,9]：洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）151、油箱 2、進(jìn)油濾油器 3、旋轉(zhuǎn)閥門 4、串聯(lián)泵 5、多路閥 6、鏟斗油缸 7、動(dòng)臂油缸8、行走馬達(dá) 9、中央回轉(zhuǎn)接頭 10、單向閥 11、斗桿油缸 12、推土油缸 13、回轉(zhuǎn)裝置14、手柄式先導(dǎo)閥 15、腳踏式先導(dǎo)閥 16、減壓閥 17、截止閥 18、液壓錘 19、手柄式先導(dǎo)閥 20、梭閥 21、手柄式先導(dǎo)閥 22、蓄能器 23、單向閥 24、先導(dǎo)過濾器 25、背壓單向閥 26、旁通單向閥 27、散熱器 28、回油濾油器圖 2－1 液壓系統(tǒng)原理洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）16第 3 章 WY6 液壓系統(tǒng)的計(jì)算3.1 液壓系統(tǒng)參數(shù)1. 液壓系統(tǒng)主參數(shù)系統(tǒng)額定工作壓力 22Mpa系統(tǒng)最大工作壓力 26Mpa工作裝置油泵流量 2×55L/min回轉(zhuǎn)裝置油泵流量 35.6L/min先導(dǎo)操縱油泵流量 9.9L/min系統(tǒng)流量 155.5L/min液壓功率 Error! No bookmark name given. 36.11KW泵轉(zhuǎn)速 2200r/min液壓油箱容量 90L2. 液壓油名稱牌號(hào) YC—N68 低溫液壓油40°C 時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度 68Cst粘度指數(shù) 130?凝點(diǎn) -45°C閃點(diǎn) 180 °C3. 作油泵(1)技術(shù)參數(shù)型號(hào) 10270-0001-0排量工作裝置油泵排量 2 25cc/rev?回轉(zhuǎn)裝置油泵排量 16.2cc/rev先導(dǎo)操縱油泵排量 4.5cc/rev出油口壓力洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）17工作裝置 22MPa回轉(zhuǎn)裝置 22MPa先導(dǎo)操縱 3MPa最高轉(zhuǎn)速： 2500rpm額定轉(zhuǎn)速： 2200rpm(2)本機(jī)使用參數(shù)：排量 70.0cc/rev出油口壓力 工作裝置 22MPa回轉(zhuǎn)裝置 22MPa先導(dǎo)操縱 3MPa額定轉(zhuǎn)速 2200r/min輸出最大流量 155.5L/min輸入功率 36.11KW4. 回轉(zhuǎn)裝置(1)技術(shù)參數(shù)型號(hào) JH4J1000排量 28.87ml/r額定工作壓力 16MPa最高工作壓力 19MPa(2)本機(jī)使用參數(shù)排量： 28.87ml/r額定工作壓力： 16Mpa最高轉(zhuǎn)速： 63r/min輸出扭矩: 1783N.M5. 行走馬達(dá)(1)技術(shù)參數(shù)型號(hào) JA3D3000B流量 2 55L/min?排量 43.7/22.7ml/r洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）18額定工作壓力 22MPa最高工作壓力 26MPa輸出轉(zhuǎn)速 23.4/45.1r/min(2)本機(jī)使用參數(shù)排量 43.7/22.7ml/r額定工作壓力 22MPa輸出轉(zhuǎn)速 23.4/45.1r/min輸出扭矩 7267/2357N.M6. 多路閥(1)技術(shù)參數(shù) 型號(hào) 1007000550公稱流量 145.6L/min公稱壓力 3~22MPa最大伺服操縱壓力 3MPa(2)本機(jī)使用參數(shù)最大流量 145.6L/min最高工作壓力 24MPa最大伺服操縱壓力 3MPa3.2 油缸計(jì)算3.2.1 油缸基本參數(shù)表 3-1 油缸計(jì)算 基本尺寸（m）油缸名稱額定工作壓(MPa)最大壓力(MPa)缸徑 活塞桿徑 行程 銷軸中心距p p1 D d h L動(dòng)臂缸 21 24 0.11 0.055 0.72 1.095～1.815斗桿缸 21 24 0.085 0.055 0.84 1.190～2.030洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）19鏟斗缸 21 24 0.085 0.055 0.60 0.925～1.5253.2.2 油缸工作能力根據(jù)負(fù)荷和工作裝置油缸鉸點(diǎn)布置，以及液壓系統(tǒng)的分析計(jì)算確定本機(jī)油缸所需的推力和支力。 計(jì)算公式： 油缸大腔面積 F =??D /4 (cm ) （3-1）122油缸小腔面積 F = ??(D -d )/4 (cm ) （3-2） 額定大腔推力 P =F ?p (N) （3-3）1額定小腔推力 P =F ?p (N) （3-4）2最大大腔支承力 P'=F ? p (N) （3-5 ）1最大小腔支承力 P“=F ? p1 (N) （3-6）2計(jì)算結(jié)果如下表：表 3-2 油缸工作能力計(jì)算結(jié)果 面積 大腔 小腔油缸名稱大 腔F (cm )12小 腔F (cm )2額定推力P (N)1最大支承力P' (N)1額定推力P (N)1最大支承力P' (N)2動(dòng)臂缸 95 71.25 199.5×10 3228×10 3150×10 3171×10 3斗桿缸 56.7 32.95 119.1×10 136×10 69×10 79×10鏟斗缸 56.7 32.95 119.1×10 3136×10 369×10 379×10 33.2.3 油缸運(yùn)動(dòng)計(jì)算 1. 活塞運(yùn)動(dòng)速度V =Q/F1 (m/s) V =Q/F2 (m/s)℃ ℃2. 全程時(shí)間t =h/ V (S) t =h/ V (S)℃℃ ℃℃計(jì)算結(jié)果如下表洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）20表 3-3 油缸運(yùn)動(dòng)計(jì)算結(jié)果油泵流量 油缸運(yùn)動(dòng)速度(m/s) 全程時(shí)間 (S)油缸名稱 Q（L/min）大腔進(jìn)油V ℃小腔進(jìn)油V ℃大腔進(jìn)油t ℃小腔進(jìn)油t ℃動(dòng)臂缸 2×55 0.193 0.257 3.73 2.80斗桿缸 2×55 0.323 0.556 2.60 1.51鏟斗缸 55 0.162 0.278 3.70 2.163.2.4 油缸穩(wěn)定性計(jì)算活塞桿不產(chǎn)生彎曲時(shí)，活塞桿的推力與極限力的關(guān)系：P =N ·P （3-7）k式中：P ──油缸縱向彎曲穩(wěn)定極限力P── 油缸推力 (N)N ──安全系數(shù) N 1kk選用歐拉等截面壓桿穩(wěn)定臨界力公式近似計(jì)算：P = （3-8）kEJL???2min計(jì)式中：N──系數(shù) 本安裝形式 N=1E ──彈性模數(shù) E = 2.1 10 (kg/cm ) ℃ ℃?62J ──活塞桿截面的最小慣性矩minJ =i??d46()L ──計(jì)算長度,如以實(shí)際安裝尺寸代入，℃則得安全系數(shù)：N .P= （3-9）k2minJE℃???N =k 2432inL6dNPL℃℃ ????洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）21代入數(shù)值得如下結(jié)果：表 3-4 油缸穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果油缸名稱 活塞桿徑(m) 油缸推力(N) 安全系數(shù) 實(shí)際最大安裝尺寸(m)動(dòng)臂缸 0.055 199.5×10 31.388 1.815斗桿缸 0.055 119.1×10 1.859 2.030鏟斗缸 0.055 119.1×10 33.294 1.525由計(jì)算結(jié)果可見，安全系數(shù)均大于 1，油缸在最大安裝位置工作時(shí)是穩(wěn)定的。3.2.5 油缸鉸點(diǎn)比壓P=P/(d L) （3-10）?式中：P —油缸最大支承力（ N）d—鉸點(diǎn)直徑(m)L—鉸點(diǎn)長度(m)計(jì)算結(jié)果如下：表 3-5 油缸鉸點(diǎn)比壓計(jì)算結(jié)果 油缸名稱 大腔最大支承力(N) 鉸點(diǎn)直徑(m)鉸點(diǎn)長度(m)鉸點(diǎn)比(MPa)動(dòng)臂缸 228×10 30.05 0.065 70.15斗桿缸 136×10 0.05 0.060 45.33鏟斗缸 136×10 30.05 0.060 45.33鉸點(diǎn)的許用比壓[P]=122.5 ～147 MPa由計(jì)算結(jié)果可見，各油缸的鉸點(diǎn)比壓均在允許范圍 [13,16-19]。3.3 管路流速計(jì)算3.3.1 壓力管路1. 單泵供油洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）22當(dāng) d=0.016m Q =55 l/min 時(shí)max??smdV/56.401.4/522a3?????2. 雙泵合流當(dāng) d=0.016m Q =2×55 l/min 時(shí)max)/(12.906.4/5223a smV?????3.3.2 回油管路1. 單泵供油:當(dāng) d=0.019m Q =55 l/min 時(shí)max??smdV/2.3019.46/52ax ?????2. 雙泵合流:當(dāng) d=0.019m Q =2×55 l/min 時(shí)max)/(46.019.4/5223a smV?????3.3.3 吸油管路當(dāng) d=0.019 m Q =2 55 l/min 時(shí)max??smV/46.019.4/5223a?????3.4 熱平衡計(jì)算3.4.1 發(fā)熱量計(jì)算：1. 油泵功率損失熱量 H1H =N×(1- )×860×K （3-11 ）1?1洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）23KWPQN57.218.065201 ?????96.35.32? KWPQN8.0.6902?????N1321?總式中：N──泵的輸入功率 （KW）K ──工作負(fù)荷滿載系數(shù) K=0.61──總效率 =0.86??H =36.11×(1-0.86)×860×0.6=2608.59 (Kcal/h)12. 背壓發(fā)熱量 H 2H2= . （3-12）PQK2071?.?式中：P ──背壓 P =1.5MPa2Q ──流量 Q =155.5 l/min2K ──復(fù)合動(dòng)作系數(shù) K =0.72η──總效率 η=0.98??hkcH/3.4798.07012.5???3. 滿斗回轉(zhuǎn)時(shí)，馬達(dá)起動(dòng)，制動(dòng)發(fā)熱量 H3(1) 起動(dòng)發(fā)熱量 3?起動(dòng)時(shí)間 (S).2?起 滿t工作循環(huán)時(shí)間 T=20 (S) = （3-13）H3??? 3 0712.fQP式中：P 3′── 回轉(zhuǎn)的調(diào)定壓力 P3′=20MPa′──流量 min/6.5'L?──系數(shù) ?3f 20'3Ttf起 滿洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）24滿斗時(shí)：平臺(tái)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 9.15r/min開始制動(dòng)轉(zhuǎn)速 2.28r/min )/(2.1798.02071.635hkcH????(2) 制動(dòng)發(fā)熱量 “3滿斗回轉(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)間 1.40(s)（3-14）????3“3“0712.KfQP式中：??min/6.350_40.17.240.1““3LQKsTstfMa???℃℃ ℃℃℃℃η──總效率 η=0.98 ??hkcH/15296.42.17.80.0.2“3'3“ ??????(3) 空斗回轉(zhuǎn)起動(dòng)、制動(dòng)發(fā)熱量 4a. 起動(dòng)發(fā)熱量 '4空斗起動(dòng)時(shí)間 t =1.49(S)℃制動(dòng)時(shí)回轉(zhuǎn)速度 8.31r/min??hkcfQPHTtfL /1.7308.924107.6350712.4.9.'min/6.35'4' 4 ????????則 ： 空 制 動(dòng)b. 制動(dòng)發(fā)熱量 “2“44071.Kf洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）25空斗回轉(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)間： st09.1?℃??min/6.35“4LQ?054.291Ttf℃ K26.??hkcH/6.1054.3.709863“4'4“ ?????(4) 回轉(zhuǎn)馬達(dá)的機(jī)械和容積損失發(fā)熱量 5=N(1- ) 860 K （3-14） 5??式中: N──回轉(zhuǎn)馬達(dá)的輸入功率 NPQ?60?──回轉(zhuǎn)馬達(dá)的總效率 =0.89?K──回轉(zhuǎn)馬達(dá)利用率 32.01.K????hkcH/6.489.60.1.3525 ????(5) 溢流閥發(fā)熱量 6主要發(fā)生在鏟斗油缸和斗桿油缸,挖掘作業(yè)過程中產(chǎn)生溢流。（3-15）“6“6 660712.0712. fQPf??????‘’式中: ──主溢流閥的開啟壓力為 22MPa?P──過載閥的開啟壓力為 26MPa?6──主溢流閥的開啟時(shí)的流量為 84ml/min?Q──過載閥的開啟時(shí)的流量為 42ml/min6──主溢流閥的開啟時(shí)間(一個(gè)循環(huán)內(nèi))為 1s?f──過載閥的開啟時(shí)間(一個(gè)循環(huán)內(nèi))為 0.5s?6則: hkcH/168205.7.462017.84?????(6) 動(dòng)臂下降發(fā)熱量