【正文】 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。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。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。翻譯較準(zhǔn)確，圖紙較齊 全，圖面質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)。 6 指導(dǎo)教師評語 該生基本上能按時獨(dú)立完成任務(wù)書中規(guī)定的任務(wù)，基本滿足教學(xué)要求。 本次 畢業(yè)設(shè)計課題是 WY200 型液壓挖掘機(jī) ， 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。因此，對挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的分析設(shè)計對推動我國挖掘機(jī)發(fā) 展具有十分重要 的意義。 論文立論正確，論述比較充分，整體結(jié)構(gòu)尚可；設(shè)計與計算比較科學(xué)，技術(shù)用語比較準(zhǔn)確，圖紙比較完備，但圖表不是十分準(zhǔn)確，引文比較規(guī)范。 能力 、綜合歸納資料的能力； ； 、研究方法和手段的運(yùn)用能力； ； 。北京：理工大學(xué)出版。北京：工業(yè)機(jī)械出版社， 2021 [2]楊培元，等，液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊 [M].。 (2) 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計要求。 基本要求： 必須獨(dú)立完成畢業(yè)設(shè)計工作 按制圖標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計多功能液壓系統(tǒng)圖和有關(guān)零件的零件圖，圖紙為 1:1， 畢業(yè)設(shè)計圖紙總工作量不少于 2 張零號圖紙 按學(xué)院畢業(yè)設(shè)計的書寫嚴(yán)格要求，撰寫設(shè)計說明書，畢業(yè)設(shè)計說明書 不少于 2021 字。 1 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計說明書 題 目： 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計及工作裝置 學(xué) 院： 興 湘 學(xué) 院 專 業(yè)： 08 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 2021530 2 湘 潭 大 學(xué) 興 湘 學(xué) 院 畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書 論文（設(shè)計）題目： 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計及工作裝置 學(xué)號： 2021963023 姓名： 全 小 張 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 指導(dǎo)教師： 周 里 群 系主任： 周 友 行 一、主要 內(nèi)容及基本要求 主要內(nèi)容： 對挖掘機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。 每個學(xué)生應(yīng)完成與畢業(yè)設(shè)計有關(guān)的 30005000 個文字 的外文翻譯，澤文 要求準(zhǔn)確、文字流暢。 (3) 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計。北京：工業(yè)機(jī)械版本社， 1993 [3]官忠范，液壓傳動系統(tǒng) [M]。 1998 [13]徐 灝，機(jī)械設(shè)計手冊 (第四卷 )。 論文 （設(shè)計）質(zhì)量 ，論述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)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； ，有無觀點(diǎn)提煉，綜合概括能力如何； 價值或?qū)嶋H應(yīng)用價值，有無創(chuàng)新之處。論文文字尚算通順，但觀點(diǎn)提煉不足，綜合概括能力一般， 論文用一定的實(shí)際應(yīng)用價值，但創(chuàng)新能力不是很強(qiáng)。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)。本人的設(shè)計 主 要致力于分析和設(shè)計小型液壓挖掘機(jī) 工作裝置的 液壓系統(tǒng)。工作量飽滿。設(shè)計說明書內(nèi)容正確，文字通順，格式規(guī)范。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。因此，對挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的分析設(shè)計已經(jīng)成為推動挖掘機(jī)發(fā)展中的重要一環(huán) [1]。 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。同時，工程建設(shè)和施工形式也發(fā)生了很大變化。由單泵向 6個執(zhí)行元件供油。 19681970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。所有這一切，挖掘機(jī)的全液壓化為其奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)，創(chuàng)造了良好的前提 [3]。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)。如德國 Orenstteinamp。美國提出了考核動強(qiáng)度的動態(tài)設(shè)計分析方法。 (3)系統(tǒng)的高壓化和高可靠性發(fā)展趨勢日益凸顯 。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。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)。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。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)能的目的行調(diào)節(jié)的技術(shù)。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 。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) 100200 L/min，原動機(jī)為 2臺 QSK60柴油發(fā) 動機(jī)，總功率高達(dá) 2021kW,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。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。 (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(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， 12 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。 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。 本設(shè)計的研究內(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)計提供一定的參考信息。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)計要求 :動力性要求 13 和操縱性要求。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。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。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]。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 ?；剞D(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。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。液壓系統(tǒng)設(shè)計得合理與否，對挖掘機(jī)的性能起著決定性的作用。電子技術(shù)和計算機(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?？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。 (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。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。鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)動臂的升降。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)。 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擴(kuò)大，從而滿足挖掘作業(yè)的要求。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) 18 轉(zhuǎn)動。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 斗桿 動臂 連桿 液壓油缸 I、挖掘裝置 II、回轉(zhuǎn)裝置 III、行走裝置 圖 液壓挖掘機(jī)傳動示意圖 總之，液壓挖掘機(jī)是由多學(xué)科、多系統(tǒng)組成的有機(jī)整體，只有在系統(tǒng)層面上的各系統(tǒng)、各學(xué)科協(xié)同優(yōu)化才能獲取挖掘機(jī)整機(jī)的最佳性 能。 動臂升降 斗桿收放 鏟斗裝卸 4 、平臺臺回轉(zhuǎn) 整機(jī)行走 圖 液壓挖掘機(jī)的運(yùn)動圖 由于液壓挖掘機(jī)的作業(yè)對象和工作條件變化較大，主機(jī)的工作有兩項(xiàng)特殊要求 :(1)實(shí)現(xiàn)各種主要動作時，阻力與作業(yè)速度隨時變化，因此，要求液壓缸和液壓馬達(dá)的壓力和流量也能相應(yīng)變化 。 (3) 卸載 :轉(zhuǎn)到卸土點(diǎn)時，轉(zhuǎn)臺制動，用斗桿液壓缸調(diào)節(jié)卸載半徑，然后鏟斗液壓缸回縮，鏟斗卸載。 一般在平整土地或切削斜坡時，需要同時操縱動臂和斗桿，以使斗尖能沿直線運(yùn)動，如圖 ， 。單獨(dú)采用鏟斗挖掘時，也有采用雙泵合流的情況。當(dāng)斗桿油壓接近溢流閥的壓力時，原來溢流的油液此時供給鏟斗有效利用 。 當(dāng)進(jìn)行溝槽側(cè)壁掘削和斜坡切削時，為了有效地進(jìn)行垂直掘削，還要求向回轉(zhuǎn)馬達(dá)提供壓力油，產(chǎn)生回轉(zhuǎn)力，保持鏟斗貼緊側(cè)壁進(jìn)行切削，因此需要同時向回轉(zhuǎn)馬達(dá)和斗桿供油，兩者復(fù)合動作，如圖 。因此隨著回轉(zhuǎn)操縱桿行程的增大，回轉(zhuǎn)馬達(dá)油壓增加，回轉(zhuǎn)力增大。卸載回轉(zhuǎn)角度大，則要求回轉(zhuǎn)速度快些，而動臂的提升速度慢些。 由于滿斗提升時動臂油缸壓力高，導(dǎo)致變量泵流量減小，為了使動臂提升和回轉(zhuǎn)、斗桿外放相互配合動作，由一個油泵專門向動臂油缸供油，另一個油泵除了向回轉(zhuǎn)馬達(dá)和斗桿供油外 ，還有部分油供給動臂，如圖 所示。 卸載工況分析 回轉(zhuǎn)至卸載位置時，轉(zhuǎn)臺制動，用斗桿調(diào)節(jié)卸載半徑和卸載高度，用鏟斗油缸卸載。此工況是回轉(zhuǎn)馬達(dá)、動臂和斗桿復(fù)合動作。在雙泵系統(tǒng)中，一個油泵為左行走馬達(dá)供油、另一個油泵為右行走馬達(dá)供油，此時如果某一液壓元件動作，使某一油泵分流供油，就會造成一側(cè)行走速度降低，影響直線行駛性，特別是當(dāng)挖掘機(jī)進(jìn)行裝車運(yùn)輸或上下卡車行走時，行駛偏斜會造成事故 [19]。 24 圖 行走復(fù)合動作時的幾種供油情況 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求 液壓挖掘機(jī)的動作繁復(fù)，且具有多種機(jī)構(gòu)，如行走機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、動臂、斗桿和鏟斗等，是一種具有多自由度的工程機(jī)械。例如，當(dāng)外負(fù)載較小時，往往希望增大油泵的輸出流量，提高執(zhí)行元件的運(yùn)動速度。 (2) 復(fù)合操縱性要求 挖掘機(jī)在作業(yè)過程中需要各個執(zhí)行元件單獨(dú)動作，但是在更多情況下要求各個執(zhí)行元件能夠相互配合實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的復(fù)合動作，因此如何實(shí)現(xiàn)多執(zhí)行元件的復(fù)合動作也是挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)操縱性要求的一方面。 另外，當(dāng)多執(zhí)行元件同時動作時，各個操縱閥都在大開度下工作，往往會出現(xiàn)系統(tǒng)總流量需求超過油泵的最大供油流量，這樣高壓執(zhí)行元件就會因壓力油優(yōu)先供給低壓執(zhí) 25 行元件而出現(xiàn)動作速度降低，甚至不動的現(xiàn)象。系統(tǒng)要求此部分的能量損失盡量小 。 其它性能要求 實(shí)現(xiàn)零部件的標(biāo)準(zhǔn)化、組件化和通用化，降低挖掘機(jī)的制造成本 :液壓挖掘機(jī)作業(yè)條件惡劣，各功能部件要求有很高的工作可靠性和耐久性 。它的設(shè)計決定了能否更好地滿足挖掘機(jī)的作業(yè)要求和工況要求。 (2) 對多路閥液壓系統(tǒng)來說，重要的是供油道的設(shè)計。與各個液壓作用元件的連接口 AL1, BLl, AL2, BL2, AU, BL3, AL4, BL