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1、河南科技大学毕业论文第一章 概述1.1挖掘机的功能及作业程序 液压挖掘机是工程机械中主要的机械，它广泛应用于工程建筑、施工筑路、水利工程、国防工事等土石方施工以及矿山采掘作业。按传动形式可分为机械式和液压式两类挖掘机。目前中小型挖掘机几乎都采用了液压传动。液压挖掘机较之机械式挖掘机具有体积小、重量轻、操作灵活方便、挖掘力大、易于实现过载保护等特点，小型挖掘机由于其小巧、灵活、多功能和高效率等特点，极受用户的欢迎。主要用于小型土石方工程、市政工程、路面修复、混凝土破碎、埋设电缆、自来水管道的铺设、园林栽培及河道河沟清淤工程。小型挖掘机具有中型挖掘机的多项功能，又具有运输、能耗、灵活性、适应等方面
2、的优势，非常适用于空间狭小的施工场地作业，而且价格低、质量轻、保养维修方便等优点采用很功率变量泵还可以充分的利用发动机功率。近年发展起来的负载传感控制技术在挖掘机液压系统中的应用，使机器在满足控制机各种功能的前提下，更加节省功率、提高效率，有更佳的经济效性、可靠性和先进性。 单斗液压挖掘机工作过程由动臂升降、斗杆收放、铲斗转动、平台回转、整机行走等动作组成。为了提高作业效率，在一个循环中可以组成符合动作。1.挖掘作业，铲斗和斗杆符合进行工作；2.回转作业，动臂提升同时平台回转；3.卸料作业，斗杆干和铲斗工作同时大臂可调整位置高度；4.返回，平台回转、动臂和斗杆配合回到挖掘开始位置，进入下一个挖
3、掘循环，在挖掘过程中应避免平台回转；图1-1所示位单斗轮式挖掘机的示意图，而作业程序见表1-1。 图1-1 单斗轮式挖掘机示意图1-铲斗 2-铲斗缸 3-斗缸 4-斗杆缸 5-动臂 6-动臂缸 7-回转机械 8-行走机构表1-1 单斗挖掘机作业程序1.2近年来挖掘机的发展状况1.2.1 国内外市场形势 国外主要挖掘机制造商几乎全部进入中国，而外资进入中国挖掘机行业，并经过十几年发展后，国企改制、中外合资等新兴一批合资国企、民营、股份、个体企业风起云涌地进入中国挖掘机市场，说明挖掘机行业发展前景远大，经济效益可观。与此同时，小型和微型挖掘机生产企业（包括外资企业）也在不断增多。小型挖掘机主要由结
4、构件总成、覆盖件总成、行走装置、回转装置、液压系统、动力系统、电器系统和空调装置等8大部分构成,其中最为关键核心的是液压系统和动力系统。小型挖掘机的工作性能和作业可靠性主要取决于液压和动力这两大系统的设计和品质，其他零部件的技术相对较低。目前小型挖掘机零部件国产化率达到70%，占采购成本的50%。 各大挖掘机制造商背后都有世界知名的零部件商作技术支撑，零部件技术的进步带动整机性能和可靠性的提高。小型挖掘机的液压系统中泵、阀、马达等关键技术、工艺和知识产权基本掌握在日本、德国等少数国家的厂商手中，采购成本约占据了整机成本的40%。与挖掘机相配套的小型发动机技术也掌握在日本、美国、德国等发达国家手
5、中。目前，我国挖掘机的关键部件必须依赖进口，通过国际化采购提高了整机性能和可靠性。随着国内小挖市场的持续升温，国产小挖关键配套件缺失的矛盾进一步升级，无奈选择进口国外关键零部件的小挖生产企业，同时面临采购“瓶颈”。据了解，多数小挖企业目前都面临供不应求的局面，市场持续升温让生产企业们不断调整生产计划，但关键零部件的缺失，令这些企业不得以而为之。众所周知，制约我国工程机械品质提升的一个重要因素，就是基础配套件的落后以及上游供应链的薄弱。迫于竞争的加剧，挖掘机制造企业对配套件质量的要求越来越高，国产小挖企业几乎都选择进口外国的关键零部件。 不仅如此，国产小挖企业选择国外进口关键零部件还面临着种种困
6、境。据了解，从国外进口零部件，不仅供货期不能保证，导致企业无法进一步提高产量；同时，从国外采购的全套液压系统，占到了整机成本的30%，而且价格没有商量的余地；加上售前、售后服务不到位等因素，大大制约了国产小挖的快速发展。1.2.2 近年来新技术在挖掘机中的应用近年来高新技术的采用，挖掘机的新特点呈现出来。在主机中装有电子控制系统后，能自动检测发动机和液压系统的的全部功能，避免事故发生，安全可靠；液压负载传感系统的采用，可以控制一个或多个执行元件工作，微调性能非常好；液压系统优化后，采用两台变量泵，使执行元件具有高度的独立作业又可使挖掘机进行平稳的复合操作，缩短了工作循环周期；计算机控制的发动机
7、-泵（E-P）系统中使用功率模式选择器、发动机转速传感系统和自动怠速系统，可根据施工现场情况提供最佳的作业模式。 目前采用电子控制负荷传感系统的最新型的液压挖掘机，将液压系统、电子系统和其他机械系统合并成一个集成组件，即机电一体化系统。由于具有先进的智能技术，司机在操纵挖掘机时，可根据作业工况选择合适的功能模式，便可自动进行合适的挖掘作业，并具有极高的工作可靠性，大大提高生产率，减轻了操作人员的劳动强度。1.2 WLY10液压挖掘机的特点根据前面对国内外挖掘机市场及其其发展方向的分析，就可以准确的对WLY10挖掘机做准确的定位。以满足市场的需求。WLY10液压挖掘机选用进口挖掘机专用桥、分动箱
8、。液压系统主泵、主阀、回转机构采用日本东芝进口件。可靠性高，操作舒适，维修方便，使用范围广。该机主要用于城市建设，农田水利建设，小城镇建设，道路施工，管道、管线、光缆铺设等中小型土石方工程。配多种属具，可实现多种功能，拓宽使用范围：该机采用了多项先进技术，整体技术水平国内领先。这种轮式挖掘机采用四轮驱动，环保标准达到非道路2级。产品采用先导操纵负载传感液压系统，动作协调有效，操作轻松简便，可有效降低驾驶员的劳动强度，提高生产效率。另外，东方红WLYl0型轮式液压挖掘机还采用了两挡机械变速和变量泵、变量马达相结合的变速方式，能够满足挖掘机对低速大驱动力和高速行驶的要求。1.3 WLY10液压挖掘
9、机的主要参数（见表1-2）表1-2 WLY10的主要参数型号东方红WLY10型式轮式反铲液压挖掘机外形尺寸(长宽高) mm692024102965整机质量kg10000标准斗容m30.4发动机型号康明斯B4.5T发动机额定功率kW74发动机额定转速 rpm2200液压系统负载传感变量系统液压系统压力MPa28液压系统闭锁压力MPa30液压系统流量L/min120伺服系统压力MPa3.5伺服系统流量L/min18转向/制动系统压力MPa6转向、制动系统流量L/min23行走速度km/h（低速）8行走速度km/h（高速）28平台回转速度r/min12.4爬坡能力30最小地隙 mm263.5轴距mm
10、2480轮距mm1940最大挖掘力kN54.5本文主要是根据这些参数设计WLY10的液压挖掘机的液压系统。第二章 液压系统的分析2.1设计思想 任何一个工程机械的设计都必须以市场位为导向，这样设计出来的产品才可能为企业创造出预期的可观效益。而我国的挖掘机市场是巨大的。近十年来几乎平均每年以30%速度递增，从1995年2503台到2004年48921台，净增19.54倍。2004年全国进口液压挖掘机18670台、出口液压挖掘机2749台，2005年国产挖掘机28812台，同比增长4.3%，进口挖掘机18017台，同比减少3.5%，出口挖掘机3839台，同比增长36.43%（其中6吨及以下小挖出口
11、1345台，同比增长77.9%）。中国成为名副其实的世界最大的市场之一。虽然市场巨大，但控制权掌握在在外国的手上，欧、美、日、韩为代表的外资企业的几大品牌，其产量约占78%的市场份额，处于较高的质量水平。但是其价格相对国内产品来讲来说比较高，鉴于上述情况，本文的任务就是设计出先进的液压系统，以突破外国产品独霸天下的局面。2.2 WLY10液压挖掘机液压系统的设计要求一.整机结构布置与液压管路布置应合理可行，外形美观，操作方便舒适，设计时应考虑制造工艺，拆装维修等；二. 底盘部分按标准轮挖底盘设计，带推土铲或支腿，车架采用整体箱型变截面设计，结构简单，安全可靠。行走、制动、变速、换挡全部采用液压
12、控制。轮胎选用工程机械轮胎。三.液压系统的主泵、主阀、回转减速机选用外国产品，以保证产品质量。行走驱动采用变量马达，可根据行驶阻力大小自动改变排量，使挖掘机自动改变速度；四.挖掘机制动系统采用全动力液压制动系统，并且使之具有一定的先进性，工作可靠。五.伺服系统采用先导阀控制，操纵轻便，控制准确；六. 工作装置动臂采用双油缸支撑，动臂油缸小腔缓冲，斗杆油缸双腔缓冲；2.3 液压系统的分析2.3.1 挖掘机液压系统简介液压挖掘机的液压系统都是由一些基本回路和辅助回路组成，它们包括限压回路、卸荷回路、缓冲回路、节流调速和节流限速回路、行走限速回路、支腿顺序回路、支腿锁止回路和先导阀操纵回路等，由它们
13、构成具有各种功能的液压系统。液压挖掘机液压系统大致上有定量系统、变量系统和定量、变量复合系统等三种类型。定量系统：在液压挖掘机采用的定量系统中，其流量不变，即流量不随外载荷而变化，通常依靠节流来调节速度。根据定量系统中油泵和回路的数量及组合形式，分为单泵单回路定量系统、双泵单回路定量系统、双泵双回路定量系统及多泵多回路定量系统等。变量系统：在液压挖掘机采用的变量系统中，是通过容积变量来实现无级调速的，其调速方式有三种：变量泵定量马达调速、定量泵变量马达调速和变量泵变量马达调速。单斗液压挖掘机的变量系统多采用双泵双回路。根据两个回路的变量有无关连，分为功率变量系统和全功率变量系统两种。其中的分功
14、率变量系统的每个油泵各有一个功率调节机构，油泵的流量变化只受自身所在回路压力变化的影响，与另一回路的压力变化无关，即两个回路的油泵各自独立地进行恒功率调节变量，两个油泵各自拥有一半发动机输出功率；全功率变量系统中的两个油泵由一个总功率调节机构进行平衡调节，使两个油泵的摆角始终相同。同步变量、流量相等。决定流量变化的是系统的总压力，两个油泵的功率在变量范围内是不相同的。其调节机构有机械联动式和液压联动式两种形式。2.3.2 WLY10挖掘机液压系统的拟定 WLY10的挖掘机液压系统采用双泵双回路总功率调节变量系统，并采用了负载传感控制系统，使用两挡机械变速和变量泵、变量马达相结合的变速方式进行变
15、速，工作装置动臂采用双油缸支撑，动臂油缸小腔缓冲，斗杆油缸双腔缓冲。根据这些对液压系统的要求，现拟定其液压原理图如图2-1所示，其负载感应系统框图如图2-2所示：图2-1 WLY10液压挖掘机液压原理图1-油箱 2-滤油器 3-旋转阀门 4-柱塞泵 5-多路阀 6-回转装置 7-斗杆油缸 8-动臂油箱 9-中央回转接头 10-行走马达 11-铲斗油缸 12-推土油缸 13-手柄式先导阀 14-手柄先导阀 15-脚踏式先导阀 16-手柄式先导阀 17-蓄能器 18-湿式电磁阀 19-单向阀 20-散热器 21-单向阀 22-板式滤油器 23-溢流阀 24-主油路滤清器 25-左旋挂缸 26-右悬挂缸 双联泵采用斜轴式柱塞变量泵，通过感应器来控制两泵的输出功率，左泵输出的压力油通过多路阀，除了向回转装置、斗杆油缸、动臂油缸、铲斗油缸供油外，还向行走马达供油。右油泵输出的压力油一路与蓄能器相连，作为应急能源，使发动机不工作或出现故障时仍能操纵工作机构，另一路的压力油通过先导阀进入换向阀的远程操控口，来控制换向阀的换位；在每个液压
