【正文】 ...................... 46 油箱的設計與計算 ................................... 47 過濾器 ............................................. 48 放油塞 ............................................. 48 原動機的選擇 ....................................... 49 聯(lián)軸器 ............................................. 49 空氣濾清器的選擇 ................................... 49 壓力表的選擇 ....................................... 49 液壓泵站總圖 ....................................... 49 7 液壓系統(tǒng)性能驗算 ................................................50 液壓系統(tǒng)壓力損失 .......................................... 50 沿程壓力損失 ....................................... 50 局部壓力損失 ....................................... 51 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率 ........................................ 51 液壓系統(tǒng)的散熱功率 .........................................52 8 液壓系統(tǒng)的安裝和維護 ............................................54 V 液壓元件的安裝 ............................................ 54 液壓元件的維護 ............................................ 55 9 挖掘機操作規(guī)程 ..................................................56 作業(yè)前的技術準備 .......................................... 56 作業(yè)與行駛中的技術要求 .................................... 56 作業(yè)后的技術工作 .......................................... 56 液壓挖掘機行走操作及注意事項 .............................. 57 總 結 ............................................................ 58 參考文獻 .......................................................... 59 致 謝 ............................................................ 60 1 1 緒 論 隨著社會建設的不斷發(fā)展和需要，液壓挖掘機在國土建設、大自然改造事業(yè)、許多大型基礎工程的建設中得到廣泛應用 ，它在減輕繁重的體力勞動，保證工程質量，加快建設速度以及提高勞動生產率方面起著十分重要的作用，稱為一種萬能機械。一臺 1 m3液壓挖掘機挖掘 I IV級土壤時，每班生產率大約相當于 300^400 工人一天的勞動生產率〔 2]。由于液壓挖掘機具有多品種，多功能，高質量及高效率等特點，因此受到了廣大施工作業(yè)單位的青睞。液壓挖掘機的生產制造業(yè)也日益蓬勃發(fā)展。 工作裝置是液壓挖掘機主要組成部分之一，是直接完成挖掘任務的裝置。工作裝置的作業(yè)由三個油缸的復合動作和土壤的相互作用來實現(xiàn)，不借助計算機技術無可實現(xiàn)液壓挖掘機工作 裝置設計及其性能分析。因此，基于計算機全面仿真的液壓挖掘機工作裝置設計方法的研究成為推動挖掘機發(fā)展中的重要一環(huán)。 挖掘機與液壓傳動緊密地聯(lián)系在一起，其發(fā)展主要以液壓技術的應用為基礎。由于挖掘機的工作條件惡劣，要求實現(xiàn)的動作很復雜，于是它對液壓系統(tǒng)的設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)中最為復雜的。因此，對挖掘機液壓系統(tǒng)的分析研究也己經成為推動挖掘機發(fā)展中的重要一環(huán)。 液壓挖掘機工作裝置與液壓系統(tǒng)研究的必要性 挖掘機行業(yè)的發(fā)展歷史久遠，可以追溯到 1840 年。當時美國西部開發(fā)，進行鐵 路建設，產生了模仿人體構造，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，應用范圍也只局限于礦山作業(yè)中。 導致挖掘機發(fā)展緩慢的主要原因是 :其作業(yè)裝置動作復雜，運動范圍大，需要采用多自由度機構，古老的機械傳動對它不太適合。而且當時的工程建設主要是國土開發(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。 由于液壓技術的應用，二十世紀四十年代有了在拖拉機上配裝液壓反 鏟的懸掛式挖掘機。隨著液壓傳動技術迅速發(fā)展成為一種成熟的傳動技術，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支撐，是挖掘機技術上的一個飛躍。同時，工程建設和施工形式也發(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，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用。 1950 年在意大利北部生產了第一臺液壓挖掘機。當時液壓挖掘機主要配置反鏟工作裝置。在早年，許多液壓挖掘機都配組合 動臂。這種組合動臂可以調節(jié)動臂的長度，現(xiàn)在大多數(shù)液壓挖掘機都采用整體動臂。優(yōu)點是重量輕，制造方便，成本低。從 20世紀 60 年代到 80 年代中期，液壓挖掘機進入了推廣和蓬勃發(fā)展的階段，各國挖掘機制造廠和品種增加很快，產量猛增。 19681970 年間，液壓挖掘機產量已經達到挖掘機總產量的 83%, 90 年代初工作裝置的結構有所改進。大多數(shù)制造廠家借助計算機技術設計制 2 造更輕便的動臂和斗桿，而不削弱其強度，其時對挖掘機工作裝置的研究也已經十分成熟。 自第一臺手動挖掘機誕生以來的 160 多年當中，挖掘機一直在不斷地飛躍發(fā)展， 其技術己經發(fā)展到相對成熟穩(wěn)定的階段。經過幾十年的研究，被成為土建機械手，成為建設機器人的代表，據(jù)有關專家估算，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。挖掘機工作裝置設計參數(shù)直接影響作業(yè)范圍、功率利用、挖掘力發(fā)揮等。該參數(shù)的設計與挖掘機性能的好壞有關。 目前商品化的液壓挖掘機工作裝置設計軟件還沒有，都采用各自開發(fā)的軟件。隨著科學技術的發(fā)展和建筑施工現(xiàn)代化生產的 需要，液壓挖掘機需要大度的技術進步，技術創(chuàng)新是液壓挖掘機行業(yè)所面臨的新挑戰(zhàn)。通過開發(fā)通用性及專業(yè)的液壓挖掘機工作裝置設計軟件，能夠實現(xiàn)工作裝置設計的自動化，提高挖掘機設計水平。因此，進行挖掘機工作裝置設計的自主研究非常必要。 挖掘機的發(fā)展主要以液壓技術的應用為基礎，其液壓系統(tǒng)已成為工程機械液壓系統(tǒng)的主流形式。隨著科學技術的發(fā)展和建筑施工現(xiàn)代化生產的需要，液壓挖掘機需要大幅度的技術進步，技術創(chuàng)新是液壓挖掘機行業(yè)所面臨的新挑戰(zhàn)。在技術方面，挖掘機產品的核心技術就是液壓系統(tǒng)設計，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。 國內外液壓挖掘機工作裝置的發(fā)展動態(tài)及研究現(xiàn)狀 最早在液壓挖掘機工作裝置設計時，設計人員通過類比、查表、理論計算初步確定性能參數(shù)以后，還需要花大量的時間對設計的合理性進行分析，計算量大，而且在設計過程中，大都選取幾個特殊位置進行檢討計算，其精度當然較低。當今計算機廣泛應用于機械設計中，挖掘機工作裝置設計得到了很快發(fā)展。針對液壓挖掘機工作裝置的 CAD軟件也已經有了不少的研究。 國外發(fā)展動態(tài)及研究狀況 從 20 世紀 50年代開始生產第一臺液壓挖掘機至今，挖掘機工作裝置己經發(fā)展 到了相當成熟的階段〔 9]。隨著液壓挖掘機產量的提高和使用范圍的擴大，世界著名的挖掘機生產商紛紛采用各種高新技術，來提高自己挖掘機在國際上的競爭力。 近幾年來，國外液壓挖掘機產量急劇上升，結構逐步完善，在工程建設和施工行業(yè)中占有很重要的位置。液壓挖掘機迅速發(fā)展的根本原因，在于機械本身的優(yōu)越性 (重量輕、挖掘能力大、生產率高 )、通用性好、操縱輕便，也由于下述幾個因素 :(1 重視試驗研究工作，液壓挖掘機的研制除了保證機械技術性能以外，十分重視挖掘機的使用經濟性和工作可靠性，研制過程中，進行各種 I it 能試驗和可靠性試 驗，包括構件強度試驗、系統(tǒng)試驗、操縱試驗、耐久性試驗等等，要通過嚴格的科學試驗和用戶評價，才進行定型生產 。(2)重視電子計算機技術的引用，加快了新產品的發(fā)展速度，國外發(fā)展有總體、工作裝置、液壓系統(tǒng)等的設計程序，出現(xiàn)了總體優(yōu)化設計方法和適合于計算機數(shù)據(jù)處理的數(shù)學模型描述液壓系統(tǒng)和元件特性的程序，這樣，就可以利用計算機在很短的時間內進行總體設計，新產品從設計到批量生產的周期縮短到 2v3 年左右。 3 當前液壓挖掘機的研制和改進主要著眼于 :(1)發(fā)動機功率的充分有效利用，通過各種途徑使機械多做有效的功，其中包括動力裝 置與液壓系統(tǒng)的最佳匹配，傳動效率的提高，回轉機構功率的回收，高效液壓系統(tǒng)的研究等 。(2)鏟斗挖掘力的充分發(fā)揮，挖掘力大小和有效作用范圍是衡量各種液壓挖掘機工作能力的重要指標。 隨著建筑施工和資源開發(fā)規(guī)模的擴大，對各種挖掘機需求量迅速增加，因而國際上液壓挖掘機工作裝置的生產向多功能化和專用化的方向發(fā)展。當液壓挖掘機配置不同的作業(yè)裝置時，可以用來吊、夾、推、刮、松、挖、裝、銑削、拆除、清除和壓實等作業(yè)，且大都采用快換裝置。駕駛員在駕駛室內就可以完成作業(yè)裝置的更換，僅用 2 min 時間，就完成了作業(yè)裝置的更換。工作 裝置中，動臂、斗桿結構變化多樣，也擴展了主機的使用功能，這一結構主要表現(xiàn)為動臂、斗桿長度的變化，由動臂、斗桿的兩元件變化為兩節(jié)動臂、斗桿的多元件和伸縮臂。 在 bauma20xx 展會上的液壓挖掘機中，傳統(tǒng)型和通用型產品樣機較少，多是一些有特殊構造的、有特色的產品和多功能的產品，如挖掘機工作裝置的動臂、斗桿和鏟斗三元件構成的通用型產品相對較少，由大臂、中臂、斗桿和快換作業(yè)裝置四元件構成的產品很多，這既體現(xiàn)了各廠家市場差異化的產品發(fā)展戰(zhàn)略，也體現(xiàn)了各自的技術水平和實力。液壓挖掘機多用途工作裝置在展會上應有盡有，這 些多用途作業(yè)裝置大大擴展了液壓挖掘機的功用，提高了產品的施工適用性。只有具有專業(yè)性的挖掘機設計軟件，才能設計出適應于各種各樣建筑施工的挖掘機工作裝置，也能夠滿足市場和用戶的要求。 隨著計算機輔助設計技術的日益推廣，機械設計及制造技術發(fā)生了革命性的變化。液壓挖掘機行業(yè)作為機械行業(yè)的一個重要分支，計算機輔助設計技術的推廣應用勢在必行。計算機輔助設計技術既能縮短產品的設計周期和制造周期，同時又能大大提高產品的質量，相應也就提高了機器整體質量的可靠性和穩(wěn)定性。采用新結構和新材料，利用現(xiàn)代設計技術和先進制造技術，仍是 保證和提高液壓挖掘機性能的一個較重要的途徑。 國外許多有實力的生產廠商有了自己的軟件。在國外很多科研機構和一些大型企業(yè)，都已經對挖掘機工作裝置的設計進行研究，并開發(fā)出了一些專業(yè)軟件，美國卡特匹勒 (Caterpillar)、德國利勃海爾 (Liebherr )、英國 JBC、日本神鋼 (KOBELCO)等公司將疲勞損傷累積理論、斷裂力學、有限元法、結構件優(yōu)化設計、電子計算機控制的電液伺服疲勞試驗技術、疲勞強度分析方法等先進技術應用于液壓挖掘機的強度研究方面，促進了產品的優(yōu)質高效率和競爭力，但目前市場上可供選用的商品 化的成熟的應用軟件卻還是很少。 國內發(fā)展動態(tài)及研究狀況 早在 1958 年國內便開始了液壓挖掘機的研制開發(fā)工作，隨后開發(fā)出一系列比較成熟的產品。當時由于受配件如發(fā)動機、液壓件及企業(yè)自身條件的影響，質量和產量遠未達到應有的水平，與國外同類產品相比也存在較大差距。 到了 80 年代末和 90 年代初，世界各工業(yè)發(fā)達國家液壓挖掘機技術水平得到了迅速的提高，突出表現(xiàn)在追求高效率 (同一機重的挖掘機功率普遍提高，液壓系統(tǒng)流量增大，作業(yè)循環(huán)時間減小，作業(yè)效率大大提高 )。高可靠性和追求司機操作的舒適性。 國內原有的數(shù)家挖 掘機專業(yè)生產廠為了生存和發(fā)展，利用自身的實力和豐富的挖掘機生產經驗，紛紛在工廠的技術改造、試驗研究、新產品開發(fā)方面下大功夫。有的新開發(fā)的產品 (也包括某些已生產多年的老產品 )為了提高作業(yè)的可靠性，干脆采用了進口的液壓件和發(fā)動機，甚至于整個傳動系統(tǒng)都按照采用國外元件來設計，這種經過改型或