【正文】 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。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。加快建設速度以及提高勞動生產(chǎn)率方面起著十分重要的作用。翻譯較準確，圖紙較齊 全，圖面質(zhì)量符合國家標準。 6 指導教師評語 該生基本上能按時獨立完成任務書中規(guī)定的任務，基本滿足教學要求。 本次 畢業(yè)設計課題是 WY200 型液壓挖掘機 ， 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。因此，對挖掘機液壓系統(tǒng)的分析設計對推動我國挖掘機發(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)構尚可；設計與計算比較科學，技術用語比較準確，圖紙比較完備，但圖表不是十分準確，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用能力； ； 。北京：理工大學出版。北京：工業(yè)機械出版社， 2021 [2]楊培元，等，液壓系統(tǒng)設計簡明手冊 [M].。 (2) 挖掘機液壓系統(tǒng)設計要求。 基本要求： 必須獨立完成畢業(yè)設計工作 按制圖標準設計多功能液壓系統(tǒng)圖和有關零件的零件圖，圖紙為 1:1， 畢業(yè)設計圖紙總工作量不少于 2 張零號圖紙 按學院畢業(yè)設計的書寫嚴格要求，撰寫設計說明書，畢業(yè)設計說明書 不少于 2021 字。 1 湘潭大學興湘學院 畢業(yè)設計說明書 題 目： 挖掘機液壓系統(tǒng)設計及工作裝置 學 院： 興 湘 學 院 專 業(yè)： 08 機械設計制造及其自動化 學 號： 姓 名： 指導教師： 完成日期： 2021530 2 湘 潭 大 學 興 湘 學 院 畢業(yè)論文（設計）任務書 論文（設計）題目： 挖掘機液壓系統(tǒng)設計及工作裝置 學號： 2021963023 姓名： 全 小 張 專業(yè)： 機械設計制造及其自動化 指導教師： 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： 對挖掘機進行結(jié)構分析。 每個學生應完成與畢業(yè)設計有關的 30005000 個文字 的外文翻譯，澤文 要求準確、文字流暢。 (3) 挖掘機液壓系統(tǒng)的設計。北京：工業(yè)機械版本社， 1993 [3]官忠范，液壓傳動系統(tǒng) [M]。 1998 [13]徐 灝，機械設計手冊 (第四卷 )。 論文 （設計）質(zhì)量 ，論述是否充分，結(jié)構是否嚴謹合理；實驗是否正確，設計、計算、分析處理是否科學；技術用語是否準確，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； ，有無觀點提煉，綜合概括能力如何； 價值或?qū)嶋H應用價值，有無創(chuàng)新之處。論文文字尚算通順，但觀點提煉不足，綜合概括能力一般， 論文用一定的實際應用價值，但創(chuàng)新能力不是很強。在搜集了國內(nèi)外挖掘機液壓系統(tǒng)相關資料的基礎上，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)的技術發(fā)展動態(tài)進行了分析總結(jié)。本人的設計 主 要致力于分析和設計小型液壓挖掘機 工作裝置的 液壓系統(tǒng)。工作量飽滿。設計說明書內(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。因此，對挖掘機液壓系統(tǒng)的分析設計已經(jīng)成為推動挖掘機發(fā)展中的重要一環(huán) [1]。 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。同時，工程建設和施工形式也發(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)和負載敏感系統(tǒng) L。所有這一切，挖掘機的全液壓化為其奠定了堅實的基礎，創(chuàng)造了良好的前提 [3]。隨著科學技術的發(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進步，技術創(chuàng)新是液壓挖掘機行業(yè)所面臨的新挑戰(zhàn)。如德國 Orenstteinamp。美國提出了考核動強度的動態(tài)設計分析方法。 (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動速度只與操縱閥的閥桿行程有關，與負載壓力無關，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。即負載敏感技術和負流量控制技術，目前液壓挖掘機都選用其中一種控制技術來實現(xiàn)節(jié)能要求。其最大的特點就是可以根據(jù)負載大小和調(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△ P控制在很小的固定值，從而達到節(jié)能的目的行調(diào)節(jié)的技術。目前，國際上先進的挖掘機產(chǎn)品的額定壓力大都在 30MPa以上，并且隨著材料科學技術的進步，有朝著更高的壓力甚至采用超高壓液壓技術方向發(fā)展的趨勢 。Koppe制造的型全液壓挖掘機，鏟斗容量達 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/min，原動機為 2臺 QSK60柴油發(fā) 動機，總功率高達 2021kW,由于液壓挖掘機經(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。日本制定了液壓挖掘機構件的強度評定程序，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%95%，使用壽命超過 1萬小時。 (5) 電子一液壓集成控制成為當前主要研究目標 電子控制技術與液壓控制技術相結(jié)合的電子一液壓集成控制技術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用，使液壓技術和電子控制有 機結(jié)合， 12 開發(fā)和研制出了許多新型電液自動控制系統(tǒng)，提高了挖掘機的自動化程度，推動著挖掘機的迅猛發(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 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。 本設計的研究內(nèi)容 挖掘機液壓系統(tǒng)方面的技術多種多樣，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)有的關鍵技術和控制方式進行比較和研究，為挖掘機的液壓系統(tǒng)設計提供一定的參考信息。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)設計要求 :動力性要求 13 和操縱性要求。因此液壓挖掘機逐步取代機械式挖掘機是必然的趨勢?；剞D(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。液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，還與液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)性能有關 [9]。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 ?；剞D(zhuǎn)機構使挖掘機上車圍繞 中央回轉(zhuǎn)軸作 360度的回轉(zhuǎn)的機構，包括驅(qū)動裝置和回轉(zhuǎn)支撐。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。液壓系統(tǒng)設計得合理與否，對挖掘機的性能起著決定性的作用。電子技術和計算機技術的飛速進步，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。可細分為行走裝置、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 反鏟裝置主要用于挖掘停機面以下的土壤。剛度相同時，其重量比組合動臂輕，是目前應用最廣泛的液壓挖掘機工作裝置結(jié)構形式。鉸點轉(zhuǎn)動實現(xiàn)動臂的升降。為增大鏟斗的轉(zhuǎn)角，通常采用搖臂連桿機構來和鏟斗聯(lián)。 液壓挖掘機傳動原理 液壓挖掘機采用三組液 壓缸使工作裝置具有三個自由度，鏟斗可實現(xiàn)有限的平面轉(zhuǎn)動，加上液壓馬達驅(qū)動回轉(zhuǎn)運動，使鏟斗運動擴大到有限的空間，再通過行走馬達驅(qū)動行走 (移位 )，使挖掘空間可沿水平方向得到間歇地擴大，從而滿足挖掘作業(yè)的要求。動臂下鉸點 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 18 轉(zhuǎn)動。動臂下降至鏟斗觸地后再操縱斗桿缸或鏟斗缸，液壓缸大腔進油而伸長，使鏟斗進行挖掘和裝載工作。 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 液壓挖掘機傳動示意圖 總之，液壓挖掘機是由多學科、多系統(tǒng)組成的有機整體，只有在系統(tǒng)層面上的各系統(tǒng)、各學科協(xié)同優(yōu)化才能獲取挖掘機整機的最佳性 能。 動臂升降 斗桿收放 鏟斗裝卸 4 、平臺臺回轉(zhuǎn) 整機行走 圖 液壓挖掘機的運動圖 由于液壓挖掘機的作業(yè)對象和工作條件變化較大，主機的工作有兩項特殊要求 :(1)實現(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的壓力和流量也能相應變化 。 (3) 卸載 :轉(zhuǎn)到卸土點時，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動，如圖 ， 。單獨采用鏟斗挖掘時，也有采用雙泵合流的情況。當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 。 當進行溝槽側(cè)壁掘削和斜坡切削時，為了有效地進行垂直掘削，還要求向回轉(zhuǎn)馬達提供壓力油，產(chǎn)生回轉(zhuǎn)力，保持鏟斗貼緊側(cè)壁進行切削，因此需要同時向回轉(zhuǎn)馬達和斗桿供油，兩者復合動作，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、動臂和斗桿復合動作。在雙泵系統(tǒng)中，一個油泵為左行走馬達供油、另一個油泵為右行走馬達供油，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，特別是當挖掘機進行裝車運輸或上下卡車行走時，行駛偏斜會造成事故 [19]。 24 圖 行走復合動作時的幾種供油情況 挖掘機液壓系統(tǒng)的設計要求 液壓挖掘機的動作繁復，且具有多種機構，如行走機構、回轉(zhuǎn)機構、動臂、斗桿和鏟斗等，是一種具有多自由度的工程機械。例如，當外負載較小時，往往希望增大油泵的輸出流量，提高執(zhí)行元件的運動速度。 (2) 復合操縱性要求 挖掘機在作業(yè)過程中需要各個執(zhí)行元件單獨動作，但是在更多情況下要求各個執(zhí)行元件能夠相互配合實現(xiàn)復雜的復合動作，因此如何實現(xiàn)多執(zhí)行元件的復合動作也是挖掘機液壓系統(tǒng)操縱性要求的一方面。 另外，當多執(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 實現(xiàn)零部件的標準化、組件化和通用化，降低挖掘機的制造成本 :液壓挖掘機作業(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 。它的設計決定了能否更好地滿足挖掘機的作業(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計。與各個液壓作用元件的連接口 AL1, BLl, AL2, BL2, AU, BL3, AL4, BL