【正文】 壓操縱、氣壓操縱、液壓伺服操縱和電氣控制、無線電遙控、電子計算機(jī)綜合程控。所有這一切，挖掘機(jī)的全液壓化為其奠定了堅實的基礎(chǔ)，創(chuàng)造了良好的前提。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。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)。 國外液壓挖掘機(jī)目前水平及發(fā)展趨勢工業(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、179。例如，美國馬利昂公司生產(chǎn)的斗容量50150m179。的步行式拉鏟挖掘機(jī)；BE（布比賽路斯伊利）179。的剝離用挖掘機(jī)等，是世界上目前最大的挖掘機(jī)。1)開發(fā)多品種、多功能、高質(zhì)量及高效率的挖掘機(jī)。以下的微型挖掘機(jī)，179。與此同時，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。在危險地區(qū)或水下作業(yè)采用無線電操縱，利用電子計算機(jī)控制接收器和激光導(dǎo)向相結(jié)合，實現(xiàn)了挖掘機(jī)作業(yè)操縱的完全自動化。 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。還安裝了CAPS（計算機(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系列五種新型號挖掘機(jī)配有與液壓回路連接的計算機(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（Oamp。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)動機(jī)負(fù)荷的變化，自動調(diào)節(jié)液壓泵所吸收的功率，使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速始終保持在額定轉(zhuǎn)速附近，即發(fā)動機(jī)始終以全功率運轉(zhuǎn)，這樣既充分利用了發(fā)動機(jī)的功率、提高挖掘機(jī)的作業(yè)效率，又防止了發(fā)動機(jī)因超載而熄火。美、英、日等國家推廣采用有限壽命設(shè)計理論，以替代傳統(tǒng)的無限壽命設(shè)計理論和方法，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、電子計算機(jī)控制的電液伺服疲勞試驗技術(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。日本制定了液壓挖掘機(jī)構(gòu)件的強(qiáng)度評定程序，研制了可靠性住處處理系統(tǒng)。例如，液壓挖掘機(jī)的運轉(zhuǎn)率達(dá)到85%95%，使用壽命超過1萬小時。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)。因為變量系統(tǒng)在油泵工作過程中，壓力減小時和增大流量來襝，使液壓泵功率保持恒定，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。產(chǎn)生三個互不成影響的獨立工作運動。將第三泵在其它工作運動上接通，成為開式回路第二個獨立的快速成運動。 7）迅速拓展電子化、自動化技術(shù)在挖掘機(jī)上的應(yīng)用。隨著對挖掘機(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。 國內(nèi)液壓挖掘機(jī)的發(fā)展概況近年來，我國的挖掘機(jī)市場90%被外國獨資或合資企業(yè)壟斷，而國產(chǎn)品的價格優(yōu)勢仍然是十分明顯的。挖掘機(jī)在2003年國內(nèi)產(chǎn)銷量達(dá)35000臺，市場總量突破6萬臺，升幅達(dá)80%。小功率、多功能的挖掘機(jī)尤其受到青睞。除了JCB、凱斯等品牌外，德工的WZ 2520型也出現(xiàn)了較好的銷售趨勢。目前我國輪挖的生產(chǎn)企業(yè)大約為10家。長挖的CE600 5型其斗容達(dá)4立方米，而相比之下，德國的利勃海爾生產(chǎn)的600噸級的挖掘機(jī)最大斗容可達(dá) 34 立方米。目前,國內(nèi)外有關(guān)小型挖掘機(jī)的劃分標(biāo)準(zhǔn)并不統(tǒng)一。[4]期望中國挖掘機(jī)市場能夠持續(xù)、穩(wěn)定、健康發(fā)展。 　設(shè)計的內(nèi)容和設(shè)計內(nèi)容的意義⑴設(shè)計的內(nèi)容：A對挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計計算；對液壓系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)性能分析；對液壓系統(tǒng)零部件進(jìn)行設(shè)計計算。其功能是，以油液為工作介質(zhì)，利用液壓泵將發(fā)動機(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)返為機(jī)械能，實現(xiàn)挖掘機(jī)的各種動作。2)工作裝置的動作和轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)既能單獨進(jìn)行，又能作復(fù)合動作，以提高挖掘機(jī)的生產(chǎn)率。4)保證挖掘機(jī)的一切動作可逆，且無級變速。為此，液壓系統(tǒng)應(yīng)做到：1)有高的傳動效率，以充分發(fā)揮發(fā)動機(jī)的動力性和燃料使用經(jīng)濟(jì)性。3)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)工作時液壓油溫不超過80度，或溫升不超過45度。⑵設(shè)計內(nèi)容的意義： 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。液壓系統(tǒng)是挖掘機(jī)的核心部分，對挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計計算能有效的提高挖掘機(jī)性能。 設(shè)計內(nèi)容的安排本次設(shè)計共分6章。第五章對液壓系統(tǒng)的驗算，計算壓力損失；第六章為結(jié)論和展望。為了合理的選擇液壓組件，對這些液壓組件進(jìn)行分析計算，得到理論的數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)選擇液壓組件?！　∫唬簤和诰驒C(jī)液壓系統(tǒng)的基本類型液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)大致上有定量系統(tǒng)、變量系統(tǒng)和定量、變量復(fù)合系統(tǒng)等三種類型。根據(jù)定量系統(tǒng)中油泵和回路的數(shù)量及組合形式，分為單泵單回路定量系統(tǒng)、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。單斗液壓挖掘機(jī)的變量系統(tǒng)多采用變量泵－定量馬達(dá)的組合方式實現(xiàn)無極變量，且都是雙泵雙回路。其中的分功率變量系統(tǒng)的每個油泵各有一個功率調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，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)，即兩個回路的油泵各自獨立地進(jìn)行恒功率調(diào)節(jié)變量，兩個油泵各自擁有一半發(fā)動機(jī)輸出功率；全功率變量系統(tǒng)中的兩個油泵由一個總功率調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)，使兩個油泵的擺角始終相同。決定流量變化的是系統(tǒng)的總壓力，兩個油泵的功率在變量范圍內(nèi)是不相同的?！?YW160型單斗液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)國產(chǎn)YW160型履帶式單斗液壓挖掘機(jī)的工作裝置、行走機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)裝置等均采用液壓驅(qū)動，其液壓系統(tǒng)如圖1所示。所用的油泵1為雙聯(lián)泵，分為A、B兩泵。油泵A輸?shù)膲毫M(jìn)入第一組多路換向閥，驅(qū)動回轉(zhuǎn)馬達(dá)、鏟斗油缸、輔助油缸，并經(jīng)中央回轉(zhuǎn)接頭驅(qū)動右行走馬達(dá)7。油泵B輸出的壓力油進(jìn)入第二組多路換向閥，驅(qū)動動臂油缸、斗桿油缸，并經(jīng)中央回轉(zhuǎn)接頭驅(qū)動左行走馬達(dá)8和推土板油缸6。限速閥的液控口作用著由梭閥提供的A、B兩油泵的最大壓力，當(dāng)挖掘機(jī)下坡行走出現(xiàn)超速情況時，油泵出口壓力降低，限速閥自動對回油進(jìn)行節(jié)流，防止溜坡現(xiàn)象，保證挖掘機(jī)行駛安全。為了防止動臂、斗桿、鏟斗等因自重而超速降落，其回路中均設(shè)有單向節(jié)流閥。YW160型單斗液壓挖掘機(jī)除了主油路外，還有如下低壓油路：將背壓油路中的低壓油，經(jīng)節(jié)流降壓后供給液壓馬達(dá)殼體內(nèi)部，使其保持一定的循環(huán)油量，及時沖洗磨損產(chǎn)物。2．泄油回路。該回路無背壓以減少外漏。3．補油油路。該液壓系統(tǒng)采用定量泵，效率較低、發(fā)熱量大，為了防止液壓系統(tǒng)過大的溫升，在回油路中設(shè)置強(qiáng)制風(fēng)冷式散熱器，將油溫控制在80℃以下。 　動臂油缸作用力分析動臂油缸作用力，即最大提升力，以能提升鏟斗內(nèi)裝滿土壤的工作裝置至最大卸載距離位置進(jìn)行卸載來確定，其計算簡圖如下圖所示。因為動臂油缸只承受大臂、斗桿、鏟斗及各液壓缸的自重，而不進(jìn)行挖掘動作，但是要承受很大的彎曲力矩，要考慮液壓缸的抗彎能力，所以如果計算出動臂油缸所需過載壓力太大，只要采取增加動臂油缸徑和活塞桿徑的措施即可解決。反鏟最重要的工作位置―――最大挖掘深度時能保證具有最大挖掘力來分析確定鏟斗油缸的作用力。由圖計算鏟斗油缸作用力為： 式中——鏟斗油缸作用力對搖臂與斗桿鉸點的力臂（此位置為要比長度）對鏟斗與斗桿鉸點C的力臂這時斗桿及動臂油缸處于封閉狀態(tài)，斗桿油缸封閉力應(yīng)滿足： 式中——斗桿油缸閉鎖力對斗桿與動臂鉸點B的力臂對斗桿與動臂鉸點B的力臂對斗桿與動臂鉸點B的力臂——挖掘阻力的法向分力，動臂油缸閉鎖力應(yīng)滿足　　　　　　　　　　　　　　　　式中——動臂油缸閉鎖力對鉸點Ａ的力臂對動臂下鉸點Ａ的力臂對鉸點Ａ的力臂此外，最大鏟斗挖掘力在其工作位置能否實現(xiàn)，還受到挖掘機(jī)穩(wěn)定性的限制，因為有可能挖掘力尚未達(dá)到最大值時，挖掘機(jī)已經(jīng)失去穩(wěn)定。 　斗桿油缸作用力分析當(dāng)挖掘機(jī)以鏟斗挖掘時，其最大挖掘力則由斗桿油缸來保證。與前面推導(dǎo)斗桿油缸作用力一樣，此時斗桿油缸作用力為：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　而鏟斗油缸及動臂油缸處于閉鎖狀態(tài)，所以鏟斗油缸閉鎖力應(yīng)滿足：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　動臂油缸閉鎖力應(yīng)滿足：　　　　　　　　　　　　　　　　　斗桿最大挖掘力也受到挖掘機(jī)穩(wěn)定性條件的限制?！∫簤涸挠嬎阋簤涸?