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1、1 摘 要 挖掘机作为我国工程机械的主力机种,被广泛应用于各种各样的施工作业 中.挖掘机产品的核心技术就是液压系统设计,由于挖掘机的工作条件恶劣,要 求实现的动作复杂,于是它对液压系统的设计提出了很高的要求,其液压系统也 是工程机械液压系统中最为复杂的.因此,对挖掘机液压系统的分析研究对推动 我国挖掘机发展具有十分重要的意义.在全面搜集了国内外挖掘机液压系统相 关资料的基础上,了解了挖掘机液压系统的发展历史,并对挖掘机液压系统的技 术发展动态进行了分析总结.论文对挖掘机的各种工况进行了分析,系统总结了 挖掘机液压系统的设计要求.文中还以现代、林德、小松等著名品牌的挖掘机 液压系统为研究对象,深
2、入分析了负流量控制系统和负载敏感压力补偿液压系 统的控制原理,并着重对负载敏感压力补偿技术进行了分析研究.根据挖掘机液 压系统的设计要求,论文中还创新地采用通用多路阀,配以专用控制阀和简单的 电子控制系统,设计了一套适合我国生产制造的 关键字：挖掘机，液压系统，负载敏感，压力补偿，系统参数，获得，动态特 性试验，静态，试验台，设计制造，试验方案，依据，参数选择，控制特性， 验证，仿真软件，AMEsim，国际，数学模型，参考，生产制造，电子控制系统 ，控制阀 多路阀 Abstract Chinas construction machinery excavator as the main airc
3、raft types, are widely used in various construction operations. Excavator products core technology is the hydraulic system design, due to poor working conditions and excavators, the action required to achieve complex, so Hydraulic system design made it a high demand, the hydraulic system, hydraulic
4、system is the most complex. Therefore, a systematic analysis of hydraulic excavators in promoting the development of Chinas excavator is of great significance. in full excavator hydraulic system at home and abroad to collect information based on the understanding of the history of development of hyd
5、raulic excavators, 2 Excavator hydraulic system and the technical developments were summarized. Papers on the excavators various work conditions were analyzed, the system summarizes the excavator hydraulic system design requirements. The article also modern, Linde, Komatsu, and other famous brand ex
6、cavator hydraulic system for the study, in-depth analysis of the negative flow control system and load sensing hydraulic system control theory, and focus on the load sensing techniques were analyzed. According to excavator hydraulic system design requirements paper also innovative use of common mult
7、i-way valve, together with the special control valves and a simple electronic control system, design a set for production in China Key words: excavator, hydraulic system, load sensing and pressure compensation, system parameters, access, dynamic test, static, test bed design and manufacture, testing
8、 programs, the basis for parameter selection, control features, verification, simulation software, AMEsim, International, mathematical model, reference, manufacturing, electronic control systems, control valves, multiple valves 3 目 录 前言 2 1 绪论.3 1.1 轮式液压挖掘机的市场分析.3 1.2 轮式液压挖掘机国内外概况.4 2 轮式液压挖掘机的工作原理与总
9、体结构.7 2.1 工作原理.7 2.2 总体结构.9 3 液压系统17 3.1 液压系统的组成17 3.2.液压系统的类型 .18 3.3 挖掘机对液压系统的要求21 4 液压挖掘机的液压控制系统23 4.1 液压泵的控制系统24 4.2 液压控制阀控制系统.1 4.3 执行元件控制系统.3 5 轮式液压挖掘机液压系统设计.3 5.1 技术要求.4 5.2 系统主要参数的确定.7 5.3 系统方案的拟定.7 5.4 液压系统的初步计算.9 5.5 液压系统工作原理17 6 液压技术发展趋势17 7 结论18 9 参考文献23 4 前 言 轮胎式液压挖掘机是一种应用广泛的多功能的建设施工机械，
10、并作为工程 机械的主力机种。由于轮胎式液压挖掘机具有行走速度快，不损坏路面，能远 距离自行转场，可快速更换多种作业装置多品种，高质量及高效率等特点，因 此受到了广大施工作业单位的青睐，其生产制造业也日益蓬勃发展。此型挖掘 机主要有发动机、液压系统、工作装置、回转装置、行走装置和电器控制等部 分组成。本论文由两大部分组成，包括工作装置和液压系统分析。 挖掘机的主要工作就是土壤的挖掘。工作装置是直接完成挖掘任务的装置， 许多挖掘机发达的国家广泛采用新技术、新方法来不断地提高液压挖掘机的作 业性能和生产率。通过通用性及专业的挖掘机工作装置设计方法，进行工作装 置的全面计算机通用性设计研究对推动国内挖
11、掘机发展具有十分重要的意义。 挖掘机产品的核心技术就是液压系统设计，由于挖掘机的工作条件恶劣， 要求实现的动作复杂，于是它对液压系统的设计提出了很高的要求，其液压系 统也是工程机械液压系统中最为复杂的。因此，对挖掘机液压系统的分析研究 对推动国内挖掘机发展同样具有十分重要的意义。 近年来随着我国经济建设步伐的加快和工程机械的发展，轮式液压挖掘机在产 量、品种和技术水平等方面有了一定的发展。从市场需求分析，估计近几年会 有一定的增长，主要品种仍会以中、小吨位产品为主。目前我国生产轮式液压 挖掘机的企业有 10 家左右，其中有 3 家合资公司，如中美合资贵州詹阳机械工 业有限公司(詹阳工业)等。国
12、内市场对工程机械需求量受全社会固定资产投资 影响较大，与投资方向关系更为密切。 本文主要对轮式液压挖掘机的液压系统的设计计算作了具体论述。现代工程 机械几乎都采用了液压系统，并且与电子系统、计算机控制技术结合，成为现 代工程机械的重要组成部分,所以，怎样设计好液压系统,是提高我国机械制造 业水平的一项关键技术。总之，我们要与时俱进，不断创新，依靠科学技术管 理的各项工作，促进我国轮式液压挖掘机行业的发展。 5 1.绪论 1.1 轮式液压挖掘机的市场分析 挖掘机是用来开挖土壤的施工机械，主要用于筑路工程中的堑壕开挖，建 设工程中开挖基础，水利工程中开挖沟渠、运河和疏浚河道，在采矿场、露天 开采等
13、工程中剥离和矿石的挖掘等。它是用铲斗上的斗齿切削土壤并装入斗内， 装满土后提升铲斗并回转到卸土地点卸土，然后再使转台回转、铲斗下降到挖 掘面，进行下一次挖掘。据统计，工程施工中约 60的土石方量是挖掘机来完 成的，此外挖掘机在更换工作装置后还可进行浇筑、起重、安装、打桩、夯土 和拔桩等作业。 轮式液压挖掘机是轮胎行走、周期作业、建筑型的挖掘机，铲土运输机 械中的机种之一。它由于行走速度快、能远距离自行转场及可快速更换多种作 业装置，以其机动、灵活、高效的鲜明特点在机场、港口、油田、矿藏、城乡 建设、农田水利、快速抢修等的物料挖掘、搬移方面得到充分利用。 近年来随着我国经济建设步伐的加快和工程机
14、械的发展，轮式液压挖掘机 在产量、品种和技术水平等方面有了一定的发展。从市场需求分析，估计近几 年会有一定的增长，主要品种仍会以中、小吨位产品为主。目前我国生产轮式 液压挖掘机的企业有 10 家左右，其中有 3 家合资公司，如中美合资贵州詹阳机 械工业有限公司(詹阳工业)等。国内市场对工程机械需求量受全社会固定资产 投资影响较大，与投资方向关系更为密切。2009 年挖掘机销售对比如图 1-1： 2009 年 1 至 11 月挖掘机销量曲线图 6 从图表中可以看到，前两个月挖掘机销量是直线上涨，到 3 月份达到一 个销量高峰（13314） ，之后波动较大，到下半年开始趋向平稳。从 1 月到 11
15、 月 总体曲线看，我国挖掘机市场的大趋势是上涨，中间有些月份有不同程度的波 动。其原因除了金融危机在逐步消退之外，还有我国政府出台的拉动内需的相 关政策，4 万亿投资计划作用最关键。 统计，在全球市场上，中国工程机械产品在包括中国市场在内的国际市场 上的占有率为 14.6%，不包括中国市场的占有率为 1.56%，这表明，我国的工程 机械产业还属于内需型。因此在很多方面都不适应国际市场的要求。2009 年挖 掘机出口销量百分比如图 1-2 所示： 2009 年 1 至 11 月挖掘机出口曲线图 从图表看出，挖掘机出口总体形势是稳中有升，从逐月变化幅度看，6 月 出口量（188）达到一个小高峰，从
16、 6 月到 8 月下降最为厉害，之后开始逐月增 加，从 10 月、11 月数据我们似乎可以预测 2010 年年初的挖掘机出口会有幅度 不小的增长，事实上，很多行业人士对 2010 年出口持乐观的心态。 1.21.2 轮式液压挖掘机国内外概况轮式液压挖掘机国内外概况 随着挖掘机市场的迅猛扩大，轮式液压挖掘机民用市场开始出现起色，合 7 资、外方独资企业纷纷介入，均获得了较好的发展。 1.2.11.2.1 国内概况国内概况 我国挖掘机行业由于政策导向的影响，得到了空前的发展壮大。但生产轮 式液压挖掘机的厂家较生产履带式挖掘机的厂家要少得多。目前国内生产轮式 液压挖掘机的厂家主要有詹阳工业、常州现代、徐挖、小松山推、泰安市嘉和 重工机械有限公司等。 贵州詹阳机械工业有限公司（詹阳工业）由贵阳矿山机器厂和美国詹 森国际有限公司共同投资组建的合资公司。其生产 3.5t50级履带式挖掘机 和 14t30t 级液压轮式液压挖掘机，以及用户需要的特别产品。轮式液压挖掘 机作为詹阳工业的主产业发展产品，技术已基本趋于成熟。其发动机采用康明 斯或道依茨产品，主泵为进口斜盘式轴向柱塞变量
