挖掘機(jī)工作裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

邵 陽 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課 題 名 稱 挖掘機(jī)工作裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號 系 、專 業(yè) 指 導(dǎo) 教 師 職 稱 20*年6月8日邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書專業(yè)班級學(xué)生姓名學(xué) 號課題名稱挖掘機(jī)工作裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)(論文)起止時間20*年 3月26日至20*年6月8日課題類型工程設(shè)計(jì)課題性質(zhì)真實(shí)一、課題研究的目的與主要內(nèi)容研究目的：設(shè)計(jì)多功能液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)，驅(qū)動挖掘機(jī)完成多功能作業(yè)。與山河智能機(jī)械股份有限公司校企合作。學(xué)生在生產(chǎn)現(xiàn)場做畢業(yè)設(shè)計(jì)，全面提高綜合設(shè)計(jì)能力，工程實(shí)踐能力。主要內(nèi)容： 1、對挖掘機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。2、設(shè)計(jì)挖掘機(jī)工作裝置的液壓系統(tǒng)。3、繪制挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)原理圖。二、基本要求1、必須獨(dú)立完成畢業(yè)設(shè)計(jì)工作。2、按制圖標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)多功能液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)圖和有關(guān)零件的零件圖，圖紙比例11，畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙總工作量不少于2張零號圖紙。3、按學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)的書寫格式要求，撰寫設(shè)計(jì)說明書，畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書不少于20000字。4、每個學(xué)生應(yīng)完成與畢業(yè)設(shè)計(jì)有關(guān)的3000-5000個文字的外文資料翻譯, 譯文要求準(zhǔn)確,文字流暢。 注：1、此表由指導(dǎo)教師填寫，經(jīng)各系、教研室主任審批生效； 2、此表1式3份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、教研室各1份。三、課題研究已具備的條件（包括實(shí)驗(yàn)室、主要儀器設(shè)備、參考資料）1、邵陽學(xué)院的實(shí)習(xí)工廠。2、機(jī)械與能源工程系機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室，數(shù)控加工中心實(shí)驗(yàn)室，主要儀器設(shè)備有：線切割加工機(jī)床，電火花成形加工機(jī)床，數(shù)控加工中心，類型較多的機(jī)械設(shè)計(jì)零件等。3、邵陽學(xué)院圖書館。3、主要參考資料：機(jī)械工程設(shè)計(jì)手冊，期刊雜志工程機(jī)械。4、山河智能有限公司挖掘機(jī)裝配車間實(shí)習(xí)、技術(shù)部資料查閱。四、設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度表1、20*.3.2620*.3.28 確定課題。1、20*.3.2920*.4.4 搜集資料，完成開題報告。2、20*.4.520*.5.6 挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)的確定。 3、20*.4.2620*.5.10 繪制多功能液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)圖。4、20*.5.11220*.5.25 外文資料翻譯，撰寫設(shè)計(jì)說明書。5、20*.5.2620*.6.8 畢業(yè)設(shè)計(jì)文件打印、撰寫答辯提綱準(zhǔn)備答辯。五、教研室審批意見教研室主任（簽名） 年 月 日六、院（系）審批意見院（系）負(fù)責(zé)人（簽名） 單位（公章） 年 月 日指導(dǎo)教師（簽名） 學(xué)生（簽名）邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度考核表設(shè)計(jì)（論文）課題 挖掘機(jī)工作裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系 年級專業(yè) 學(xué)生姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師 起止日期畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）各階段工作任務(wù)完成情況指導(dǎo)教師簽字20*.3.263.28確定課題良好20*.3.294.4搜集資料，完成開題報告良好20*.4.54.25挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)的確定良好20*.4.265.10繪制挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)圖良好20*.5.115.25外文資料翻譯，撰寫設(shè)計(jì)說明書良好20*.5.266.8畢業(yè)設(shè)計(jì)打印，撰寫答辯提綱準(zhǔn)備答辯良好備注注：本表用于考核學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的進(jìn)度及完成情況，是學(xué)生畢業(yè)答辯資格認(rèn)定和成績評定的依據(jù)之一。邵 陽 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報告書課題名稱 挖掘機(jī)工作裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué) 號 院（系）、專業(yè) 指導(dǎo)教師 謝謝朋友對我文章的賞識，充值后就可以下載說明書，我這里還有一個壓縮包，里面有相應(yīng)的word說明書（任務(wù)書、開題報告、中英文翻譯、實(shí)習(xí)報告、進(jìn)度考核表、評閱表）和cad圖紙。下載后請聯(lián)系qq：1459919609。我可以將壓縮包免費(fèi)送給你。需要其他設(shè)計(jì)題目直接聯(lián)系！（注：注冊賬號時最好用你的qq號，以方便我將壓縮包發(fā)給你）20*年4月7日一、研究目的、國內(nèi)外現(xiàn)狀及水平 研究目的: 設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng),驅(qū)動挖掘機(jī)完成多功能作業(yè)。 國內(nèi)外現(xiàn)狀及水平：履帶式全液壓挖掘機(jī)問世至今已有50多年的歷史。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。從上世紀(jì)70年代開始，發(fā)達(dá)的工業(yè)國家相繼開發(fā)了取代人力挖掘作業(yè)的小型挖掘機(jī)，由于小巧、靈活、多功能和高效率等許多特點(diǎn)，極受用戶歡迎。具體到挖掘機(jī)的發(fā)展，國內(nèi)外的情況分別如下： 目前，國外幾乎所有的挖掘機(jī)制造商對小型挖掘機(jī)的生產(chǎn)都有涉獵，型號齊全、性能優(yōu)越、多功能化是其最顯著的特點(diǎn)。世界上專業(yè)批量生產(chǎn)小型挖掘機(jī)的著名企業(yè)有20多家，主要分布在日本、美國、歐洲等發(fā)達(dá)地區(qū)。處于前列的有日本的小松、久保田、石川島、洋馬、美國的凱斯、山貓、德國的阿特拉斯、雪孚、韓國的現(xiàn)代、大宇等公司。從技術(shù)上看，有如下技術(shù)特點(diǎn)： 型號齊全、性能優(yōu)越、多功能化是其最顯著的特點(diǎn)；液壓履帶式伸縮底盤，保證了整機(jī)穩(wěn)定性及良好的機(jī)動性能；具有卓越的挖掘性能，采用久經(jīng)考驗(yàn)的優(yōu)質(zhì)動力系統(tǒng)，平衡性和穩(wěn)定性出眾，挖掘力強(qiáng)勁及駕駛室內(nèi)液控開關(guān)等安全保護(hù)裝置；應(yīng)用人機(jī)工程原理設(shè)計(jì)了新型操縱室，布置了冷暖空調(diào)，提高了操作舒適性。我國開發(fā)液壓挖掘機(jī)的時間是從1967年開始的(這與日本開發(fā)液壓挖掘機(jī)的時間差不多是相同的),七十年代末八十年代初出現(xiàn)了長江挖掘機(jī)廠的wy160等液壓挖掘機(jī)產(chǎn)品。目前國內(nèi)主要的挖掘機(jī)生產(chǎn)廠家有湖南山河智能、三一重工、中聯(lián)重科、煙工、柳工、廈工、常林、徐工等。這些廠家挖掘裝載機(jī)的生產(chǎn)能力很強(qiáng)，縱觀我國液壓挖掘機(jī)近40年的發(fā)展歷史,大致可以分成以下幾個階段: (1)開發(fā)階段(19671977年)；(2)液壓挖掘機(jī)發(fā)展、提高并全面替代機(jī)械挖掘機(jī)階段(19781986年)；(3)液壓挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量增加,以技貿(mào)結(jié)合、合作生產(chǎn)方式聯(lián)合引進(jìn)國外挖掘機(jī)制造技術(shù)(19871993年)；4)國內(nèi)液壓挖掘機(jī)供需矛盾日益擴(kuò)大,國外制造廠商前來創(chuàng)辦合資、獨(dú)資挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)(1994年至今)。 但是由于我國的挖掘機(jī)起步晚，不論在產(chǎn)品品種、性能參數(shù)以及使用可靠性、售后服務(wù)等方面，與國外相比均存在著相當(dāng)大的差距。因此，其發(fā)展趨勢是引進(jìn)國外的先進(jìn)技術(shù)，開發(fā)高質(zhì)量、多功能、多品種、多規(guī)格的系列產(chǎn)品，加強(qiáng)基礎(chǔ)元件、部件的生產(chǎn)，尤其是提高液壓元件的質(zhì)量，以達(dá)到在滿足產(chǎn)品可靠性的前提下，降低產(chǎn)品成本，并提高產(chǎn)品的售后服務(wù)水平。二、課題研究的主要內(nèi)容、研究方法或工程技術(shù)方案和準(zhǔn)備采取的措施 主要內(nèi)容： 基于湖南山河智能機(jī)械股份有限公司挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、加工與裝配過程，該設(shè)計(jì)研究的是挖掘機(jī)上工作裝置動作的液壓系統(tǒng)原理、接線布管、以及動作執(zhí)行等。通過查閱相關(guān)資料，進(jìn)行大量的設(shè)計(jì)計(jì)算，得出相應(yīng)數(shù)據(jù)，根據(jù)所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，擬訂液壓系統(tǒng)原理圖、確定液壓元件、驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能、最后得出液壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、完成設(shè)計(jì)論文。畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙和說明書符合學(xué)校規(guī)定的基本要求。 工程技術(shù)方案： 理論與實(shí)踐相結(jié)合，通過設(shè)計(jì)與計(jì)算確定最終液壓結(jié)構(gòu)，并且進(jìn)行現(xiàn)場裝配。具體如下： 1、對液壓傳動與氣壓傳動、電工學(xué)與電子技術(shù)、可編程控制plc等課程進(jìn)行全面的復(fù)習(xí)，掌握相關(guān)的基本理論；、該設(shè)計(jì)主要是改善旋挖鉆機(jī)的使用性能，因此在設(shè)計(jì)過程中采取持續(xù)改進(jìn)的方法，在現(xiàn)場裝配中尋找問題；、通過設(shè)計(jì)中心的支持，分析研究了大量圖紙。準(zhǔn)備采取的措施：、查閱相關(guān)資料，并對相關(guān)液壓與機(jī)械設(shè)計(jì)課程進(jìn)行全面復(fù)習(xí)；、在工廠進(jìn)行現(xiàn)場裝配實(shí)習(xí)，獲取所需要的原始數(shù)據(jù)；、通過設(shè)計(jì)計(jì)算，得出壓力損失、扭矩、流量等重要數(shù)據(jù)，確定主要參數(shù)；4、擬訂液壓系統(tǒng)原理圖；5、根據(jù)數(shù)據(jù)，進(jìn)行液壓元件的計(jì)算與選擇；6、液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算；7、進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，編寫技術(shù)文件。三、現(xiàn)有基礎(chǔ)和具備的條件 現(xiàn)有基礎(chǔ)： 在大學(xué)四年的學(xué)習(xí)中，我們比較系統(tǒng)的學(xué)習(xí)了液壓傳動、機(jī)械制圖、控制工程和金屬工藝學(xué)等課程，已經(jīng)掌握了基本的專業(yè)知識， 同時對相關(guān)文獻(xiàn)的檢索也閱讀，使我對本課題有了一定的了解，這就為我進(jìn)行這一項(xiàng)研究工作打下了基礎(chǔ)。經(jīng)過幾個學(xué)期的間的一系列的設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)，錘煉了我們綜合多門課程知識進(jìn)行創(chuàng)新的能力。與此同時，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日新月異與高速發(fā)展，更是為我們的研究提供了廣闊的平臺，諸如：國期刊網(wǎng)、維普網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)庫、超星數(shù)字圖書館等網(wǎng)站能為我們提供所需的資料。同時學(xué)校圖書館也是我們查找資料的去處，諸如各學(xué)校的學(xué)報、各種期刊也是或多或少地有所記載。特別是課題承擔(dān)單位湖南山河智能機(jī)械股份有限公司對此課題進(jìn)行了大量的前期研究工作。 具體的條件： 1、湖南山河智能機(jī)械股份有限公司的生產(chǎn)加工裝配車間； 2、輔導(dǎo)老師提供的一定學(xué)術(shù)論文和學(xué)生自找的有關(guān)參考文獻(xiàn)；3、通過圖書館查閱文獻(xiàn)資料、相關(guān)刊物以及設(shè)計(jì)等方面的書籍依照設(shè)計(jì)方案查詢資料；4、學(xué)生自備的有關(guān)學(xué)習(xí)教材；5、學(xué)生自備的計(jì)算機(jī)。四、總的工作任務(wù)，進(jìn)度安排以及預(yù)期結(jié)果 工作任務(wù)： 1、裝配車間考察，收集所需要的原始數(shù)據(jù)； 2、全面復(fù)習(xí)有關(guān)的基礎(chǔ)理論； 3、通過分析計(jì)算，獲得數(shù)據(jù)； 4、編寫說明書，選擇與設(shè)計(jì)相關(guān)的英文資料（符合基本要求）。進(jìn)度安排：20*.3.2620*.3.28 確定開題報告20*.3.2920*.4.4 收集相關(guān)資料,完成開題報告；20*.4.520*.4.25 挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)確定；20*.4.2620*.5.10 繪制液壓系統(tǒng)圖；20*.5.1120*.5.25 外文資料翻譯,撰寫設(shè)計(jì)說明書；20*.5.2620*.6.8 畢業(yè)設(shè)計(jì)打印,撰寫答辯提綱準(zhǔn)備答辯；論文目的：通過分析計(jì)算，完成挖掘機(jī)上工作裝置挖土動作的液壓系統(tǒng)原理、接線布管、動作執(zhí)行以及液壓系統(tǒng)驗(yàn)算等。本課題研究內(nèi)容具有較強(qiáng)的實(shí)用性，可用于生產(chǎn)實(shí)際和科學(xué)研究。五、指導(dǎo)教師審查意見指導(dǎo)教師（簽名） 年 月 日 六、教研室審查意見教研室主任（簽名） 年 月 日 七、院（系）審查意見院（系）主任（簽名） 年 月 日 備 注內(nèi)容提要挖掘機(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ls恒功率控制單斗挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是wy200型液壓挖掘機(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1620t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auto cad二維軟件繪圖。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。summarythe excavator is a main consrtuctional machine，which is now widely used in various construction sites.the core technique of excavator is hydrau1ic technique. becauseofthe bad working condition and conmplicated working movements of the excavatot，it has high requitements for its hydraulic system.since the excavators hydraulic system is the most complicated one in all constructional machines ,the analysis and research of its hydrau1ic system make very important sens.on the basis of comprehensive co11ection of re1ated information about the excavators hydraulic system at home and abroad，the main working conditions of the excavator are studied and the design requitments of its hydraulic system are systematically summarized. according to the design pressure compensated hydraulic system is creatively designed using general multiple until value equipped with special contol valve and electronic contor systems,which has useful reference value for the future research and development of the excavators hydraulic system in our country.the name of this graduated task is “wy200 medium type hydraulic excavator”.this task is requested by company. my task is to analyze and design the hydraulic system of the medium type hydraulic excavator. this task choose 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 drawn by the soft of autocad. the strongpoint of this hydraulic excavator is used servo forerunner control system. it has beautiful sculpt. beijing provided with the fuction of excavating, grappling, drilling, pushing, cleaning channel and crashing etc. 360swwing plat roof,good quality, controlling comfortable, be widely used in construction,supply and city planning.目 錄1 前言11.1 挖掘機(jī)間介11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)21.3 本設(shè)計(jì)的研究內(nèi)容52 液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理72.1 液壓挖掘機(jī)整機(jī)性能72.2 液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)82.3 液壓挖掘機(jī)傳動原理103 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123.1 液壓挖掘機(jī)的工況123.2 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求173.3 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的分析193.4 液壓系統(tǒng)方案擬訂204 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)214.1 液壓系統(tǒng)方案及參數(shù)確定214.2 執(zhí)行元件液壓缸及系統(tǒng)壓力的初選224.3 計(jì)算工作裝置鏟斗液壓缸的主要尺寸234.4 液壓系統(tǒng)原理圖的制定265 液壓元件的選擇與專用件的設(shè)計(jì)315.1 液壓泵的選擇和泵的參數(shù)的計(jì)算315.2 柴油發(fā)動機(jī)的選擇335.3 液壓閥的選擇335.4 其他液壓元件的選擇365.5 油箱容量的確定386 壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算406.1 液壓系統(tǒng)壓力損失406.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升計(jì)算41總 結(jié)46參考文獻(xiàn)47致 謝49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。1.1挖掘機(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，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，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9mpa，所有執(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)量己經(jīng)達(dá)到挖掘機(jī)總產(chǎn)量的83%，其時對挖掘機(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。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)1.2.1國外研究狀況及發(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30mpa以上，并且隨著材料科學(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orensttein&koppe制造的目前世界上首臺最大的rh40。型全液壓挖掘機(jī)，鏟斗容量達(dá)42m3,液壓油源為18臺變量軸向柱塞泵，總流量高達(dá)10200l/min，原動機(jī)為2臺qsk60柴油發(fā)動機(jī)，總功率高達(dá)2014kw,由于液壓挖掘機(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%-95%，使用壽命超過1萬小時。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，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(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)(clss)。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(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(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(mannesmann)公司研制的一種負(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，使調(diào)速節(jié)流損失p控制在很小的固定值，從而達(dá)到節(jié)能的目的lzs.e57負(fù)流量控制技術(shù)是通過位于主控制閥后面的節(jié)流閥建立的壓力對主泵的排量進(jìn)行調(diào)節(jié)的技術(shù)。日前以韓國現(xiàn)代(hyundai)、日本小松(komatsu)和日本日立(hitachi)為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，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30mpa以上，并且隨著材料科學(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orensttein&koppe制造的型全液壓挖掘機(jī)，鏟斗容量達(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)100200l/min，原動機(jī)為2臺qsk60柴油發(fā)動機(jī)，總功率高達(dá)2014kw,由于液壓挖掘機(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%-95%，使用壽命超過1萬小時。(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c系列l(wèi)s-5800型液壓挖掘機(jī)安裝了全自動控制液壓系統(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fj系列五中新型號挖掘機(jī)配有與液壓回路連接的計(jì)算機(jī)輔助的功率控制系統(tǒng)，利用精控模式選擇系統(tǒng)，減少燃油、發(fā)動機(jī)功率和液壓功率的消耗，并延長了零部件的使用壽命。1.2.2國內(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20t級的中型液壓挖掘機(jī)為例，國產(chǎn)20t級挖掘機(jī)大多數(shù)是歐洲80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。1.3本設(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。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，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。回轉(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。2.1液壓挖掘機(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2.1所示。液壓挖掘機(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2.1 液壓挖掘機(jī)整體系統(tǒng)圖(1) 動力系統(tǒng)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)速下一小時以上的額定功率。挖掘機(jī)采用車用柴油機(jī)時，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，同時能使挖掘機(jī)作短途行駛.按照結(jié)構(gòu)的不同，分履帶式和輪胎式。回轉(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。2.2液壓挖掘機(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)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1.6m 3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(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，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)行上述過程的同時操縱動臂油缸換向閥，使動臂油缸上腔進(jìn)油，將動臂下降，直至鏟斗接觸地面，然后司機(jī)操縱斗桿油缸和鏟斗油缸的換向閥，使兩者的大腔進(jìn)油，配合動1、斗桿油缸 2、動臂 3、油管 4、動臂油缸 5、鏟斗 6、斗齒 7、側(cè)齒 8、連桿 9、搖桿 10、鏟斗油缸 11、斗桿圖2.2 反鏟挖掘機(jī)工作裝置作以加快作業(yè)進(jìn)度，進(jìn)行復(fù)合動作的挖掘和裝載:鏟斗裝滿后將斗桿油缸和鏟斗油缸的操縱手柄扳回中位，使鏟斗和斗桿油缸閉鎖，再操縱動臂油缸換向閥，使動臂油缸的下腔進(jìn)油，將動臂提升，舉起裝滿土的鏟斗離開工作面，隨即扳動平臺回轉(zhuǎn)換向閥手柄，使上部平臺回轉(zhuǎn)，帶動鏟斗轉(zhuǎn)至運(yùn)輸車輛上方，再操縱斗桿油缸使鏟斗高度稍降一些，并在適當(dāng)?shù)母叨炔倏v鏟斗油缸使鏟斗卸土。土方卸完后，使平臺反轉(zhuǎn)并降低動臂，直到鏟斗回到作業(yè)點(diǎn)上方，以便進(jìn)行下一工作循環(huán)12。2.3 液壓挖掘機(jī)傳動原理液壓挖掘機(jī)采用三組液壓缸使工作裝置具有三個自由度，鏟斗可實(shí)現(xiàn)有限的平面轉(zhuǎn)動，加上液壓馬達(dá)驅(qū)動回轉(zhuǎn)運(yùn)動，使鏟斗運(yùn)動擴(kuò)大到有限的空間，再通過行走馬達(dá)驅(qū)動行走(移位)，使挖掘空間可沿水平方向得到間歇地?cái)U(kuò)大，從而滿足挖掘作業(yè)的要求。液壓挖掘機(jī)傳動示意圖，如圖2.3所示，柴油機(jī)驅(qū)動液壓泵，操縱分配閥，將高壓油送給各液壓執(zhí)行元件(液壓缸或液壓馬達(dá))驅(qū)動相應(yīng)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作。液壓挖掘機(jī)的工作裝置采用連桿機(jī)構(gòu)原理，各部分的運(yùn)動通過液壓缸的伸縮來實(shí)現(xiàn)。反鏟工作裝置由鏟斗1、斗桿2、動臂3、連桿4及相應(yīng)的三組液壓缸5. 6. 7組成。動臂下鉸點(diǎn)鉸接在轉(zhuǎn)臺上，通過動臂缸的伸縮，使動臂連同整個工作裝置繞動臂下鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動。依靠斗桿缸使斗桿繞動臂的上鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動;而鏟斗鉸接于斗桿前端，通過鏟斗缸和連桿則使鏟斗繞斗桿前鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動。挖掘作業(yè)時，接通回轉(zhuǎn)馬達(dá)，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)臺，使工作裝置轉(zhuǎn)到挖掘位置，同時操縱動臂缸小腔進(jìn)油使液壓缸回縮;動臂下降至鏟斗觸地后再操縱斗桿缸或鏟斗缸，液壓缸大腔進(jìn)油而伸長，使鏟斗進(jìn)行挖掘和裝載工作。鏟斗裝滿后，鏟斗缸和斗桿缸停動并操縱動臂缸大腔進(jìn)油，使動臂抬起，隨即接通回轉(zhuǎn)馬達(dá)，使工作裝置轉(zhuǎn)到卸載位置，再操縱鏟斗缸或斗桿缸回縮，使鏟斗翻轉(zhuǎn)