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1、河南科技大学毕业设计（论文）全套设计，联系 153893706第一章 绪论1.1 液压挖掘机的工作特点和基本类型液压挖掘机是由发动机、液压系统、工作装置、行走装置和电气控制等部分组成。液压系统由液压泵、控制阀、液压缸、液压马达、管路、油箱等组成。电气控制系统包括监控盘、发动机控制系统、泵控制系统、各类传感器、电磁阀等。其工作特点是：定转矩控制，能维持液压泵驱动转矩不变，载断控制，可以减少作业时间的卸荷损失；油量控制，可减少空挡和微调控制时液压泵的输出流量，减少功率损失。根据其构造和用途可以区分为：履带式、轮胎式、步履式、全液压、半液压、全回转、非全回转、通用型、专用型、铰接式、伸缩臂式等多种类
2、型。1.1.1 液压挖掘机的主要优点液压挖掘机是重要的工程机械，具有作业灵活方便、适应范围广等优点，具有多项功能,又具有运输、能耗、灵活性、适应性等方面优势,而且价格低、重量轻、保养维修方便等优点得到了广泛的应用。1.2 液压挖掘机的发展概况1.2.1 国外液压挖掘机目前水平及发展趋势工业发达国家的挖掘机生产较早，法国、德国、美国、俄罗斯、日本是斗容量3.5-4.0m单斗液压挖掘机的主要生产国，从20世纪80年代开始生产特大型挖掘机1。例如，美国马利昂公司生产的斗容量50-150m剥离用挖掘机，斗容量132m的步行式拉铲挖掘机；B-E（布比赛路斯-伊利）公司生产的斗容量168.2m的步行式拉铲
3、挖掘机，斗容量107m的剥离用挖掘机等，是世界上目前最大的挖掘机。从20世纪后期开始，国际上挖掘机的生产向大型化、微型化、多功能化、专用化和自动化的方向发展。 一、开发多品种、多功能、高质量及高效率的挖掘机。为满足市政建设和农田建设的需要，国外发展了斗容量在0.25m以下的微型挖掘机，最小的斗容量仅在0.01m。另外，数量最的的中、小型挖掘机趋向于一机多能，配备了多种工作装置除正铲、反铲外，还配备了起重、抓斗、平坡斗、装载斗、耙齿、破碎锥、麻花钻、电磁吸盘、振捣器、推土板、冲击铲、集装叉、高空作业架、铰盘及拉铲等，以满足各种施工的需要。与此同时，发展专门用途的特种挖掘机，如低比压、低嗓声、水下
4、专用和水陆两用挖掘机等。 二、迅速发展全液压挖掘机，不断改进和革新控制方式，使挖掘机由简单的杠杆操纵发展到液压操纵、气压操纵、液压伺服操纵和电气控制、无线电遥控、电子计算机综合程序控制2。在危险地区或水下作业采用无线电操纵，利用电子计算机控制接收器和激光导向相结合，实现了挖掘机作业操纵的完全自动化。所有这一切，挖掘机的全液压化为其奠定了基础和创造了良好的前提。 三、重视采用新技术、新工艺、新结构，加快标准化、系列化、通用化发展速度。例如，德国阿特拉斯公司生产的挖掘机装有新型的发动机转速调节装置，使挖掘机按最适合其作业要求的速度来工作；美国林肯贝尔特公司新C系列LS-5800型液压挖掘机安装了全
5、自动控制液压系统，可自动调节流量，避免了驱动功率的浪费。还安装了CAPS（计算机辅助功率系统），提高挖掘机的作业功率，更好地发挥液压系统的功能；日本住友公司生产的FJ系列五种新型号挖掘机配有与液压回路连接的计算机辅助功率控制系统，利用精控模式选择系统，减少燃油、发动机功率和液压功率的消耗，并处长了零部件的使用寿命；德国奥加凯（O&K)公司生产的挖掘机的油泵调节系统具有合流特性，使油泵具有最大的工作效率；日本神钢公司在新型的904、905、907、909型液压挖掘机上采用智能型控制系统，即使无经验的驾驶员也能进行复杂的作业操作；德国利勃海尔公司开发了ECO（电子控制作业）的操纵装置，可根据作业要
6、求调节挖掘机的作业性能，取得了高效率、低油耗的效果；美国卡特匹勒公司在新型B系统挖掘机上采用最新的3114T型柴油机以及扭矩载荷传感压力系统、功率方式选择器等，进一步提高了挖掘机的作业效率和稳定性。韩国大宇公司在DH280型挖掘机上采用了EPOS-电子功率优化系统，根据发动机负荷的变化，自动调节液压泵所吸收的功率，使发动机转速始终保持在额定转速附近，即发动机始终以全功率运转，这样既充分利用了发动机的功率、提高挖掘机的作业效率，又防止了发动机因过载而熄火3。 四、更新设计理论，提高可靠性，延长使用寿命。美、英、日等国家推广采用有限寿命设计理论，以替代传统的无限寿命设计理论和方法，并将疲劳损伤累积
7、理论、断裂力学、有限元法、优化设计、电子计算机控制的电液伺服疲劳试验技术、疲劳强度分析方法等先进技术应用于液压挖掘机的强度研究方面，促进了产品的优质高效率和竞争力4。美国提出了考核动强度的动态设计分析方法，并创立了预测产品失效和更新的的理论。日本制定了液压挖掘机构件的强度评定程序，研制了可靠性住处处理系统。在上述基础理论的指导下，借助于大量试验，缩短了新产品的研究周期，加速了液压挖掘机更新换代的进程，并提高其可靠性和耐久性。例如，液压挖掘机的运转率达到85%-95%，使用寿命超过1万小时。 五、加强对驾驶员的劳动保护，改善驾驶员的劳动条件。液压挖掘机采用带有坠物保护结构和倾翻保护结构的驾驶室，
8、安装可调节的弹性座椅，用隔音措施降低噪声干扰。 六、进一步改进液压系统。中、小型液压挖掘机的液压系统有向变量系统转变的明显趋势。因为变量系统在油泵工作过程中，压力减小时和增大流量来裣，使液压泵功率保持恒定，亦即装有变量泵的液压挖掘机可经常性地充分利用油泵的最大功率5。当外阻力增大时则减少流量（降低速度），使挖掘力成倍增长率加；采用三回路液压系统。产生三个互不成影响的独立工作运动。实现与回转达机械的功率匹配。将第三泵在其他工作运动上接通，成为开式回路第二个独立的快速成运动。此外，液压技术在挖掘机上普遍使用，为电子技术、自动控制技术在挖掘机的应用与推广创造了条件。 七、迅速拓展电子化、自动化技术在
9、挖掘机上的应用。20世纪70年代，为了节省能源消耗和减少对环境的污染，使挖掘机的操作轻便和安全作业，降低挖掘机口音，改善驾驶员工作条件，逐步在挖掘上应用电子和自动控制技术6。随着对挖掘机的工作效率、节能环保、操作轻便、安全舒适、可靠耐用等方面性能要求的提高，促使了机电一体化在挖掘机上的应用，并使其各种性能有了质的飞跃。20世纪80年代，以微电子技术为核心的高新技术，特别是微机、微处理器、传感器和检测仪表在挖掘机上的应用，推动了电子控制技术在挖掘机上应用和推广，并已成为挖掘机现代化的重要标志，亦即目前先进的挖掘机上设有发动机自动怠速及油门控制系统、功率优化系统、工作模式控制系统、监控系统等电控系
10、统。1.2.2 国内液压挖掘机的发展概况纵观我国液压挖掘机近40年的发展历史,大致可以分成以下几个阶段:一、开发阶段(19671977年):以测绘仿制为主的开发。通过多年坚持不懈的努力,克服一个一个的困难,有少量几种规格的液压挖掘机终于获得初步成功,为我国挖掘机行业的形成和发展迈出了重要的一步。 二、液压挖掘机发展、提高并全面替代机械挖掘机阶段(19781986年)。这个阶段通过各主机厂引进技术(主要是德国挖掘机制造技术)的消化、吸收和移植,使我国液压挖掘机产品的性能指标全面提高到国际70年代末80年代初的水平。全国液压挖掘机的平均年产量达到1230台。 三、液压挖掘机生产企业数量增加,新加入
11、挖掘机行业的国有大、中型企业以技贸结合、合作生产方式联合引进日本挖掘机制造技术(19871993年)7。由于国内对挖掘机的需求量的不断提高,新加入挖掘机行业的企业通过开发和引进挖掘机制造技术,其产品批量或小批量的投放国内市场或出口,打破了多年来主要由六大家挖掘机生产企业垄断国内挖掘机市场的局面,形成了有益于提高产品质量、性能和产量的良性竞争。这个期间国内液压挖掘机的年均产量提高到2000余台。 四、国内液压挖掘机供需矛盾日益扩大,国外各著名挖掘机制造厂商看好中国市场纷纷前来创办合资、独资挖掘机生产企业(1994年至今)8。从1994年开始,特别到1995年在我国挖掘机行业掀起了一股不小的合资浪
12、潮。其中美国卡特彼勒公司和日本神户制钢所率先在徐州金山桥开发区和与成都工程集团公司合作在成都相继建立了生产液压挖掘机的中外合资企业,随后日本小松制作所、日立建机株式会社、韩国大宇重工、韩国现代重工业以及德国利勃海尔、德国雪孚、德国Atlas、瑞典Volvo公司等都先后在中国建立了中外合资、外商独资挖掘机生产企业,生产具有世界先进水平的多种型号和规格的液压挖掘机产品。近几年这些企业运营情况良好，发展速度很快。1.3 小结 自2000年以来,中国挖掘机市场的销量以超常规的速度增长着。2000年中国国内所有挖掘机生产企业销售量之和为7926台，2003年则达到34800台，三年时间增长了四倍。200
13、1年比2000年增长56.4%，2002年比2001年增长59%，2003年与2002年比较，增长率竟然达到76%，2004年第一季度与2003年第一季度相比较全国挖掘机销售量的增长率又创新高，达到78%。 近年，中国挖掘机的实际销售量屡屡打破人们事先对市场的预计,显然这种过高的增长率对中国挖掘机市场的稳定、健康发展是不利的。谁都知道,中国国土辽阔,经济建设的任务很重,挖掘机市场需求空间很大,将来挖掘机产量发展到八万台、十万台恐怕是不够的。但挖掘机的实际需求量往往是由国家或地方经济建设的规模和任务所决定的,当地市场实际需求量相当大的程度也决定于当地老百姓的经济收入,如果当地老百姓的口袋里没有钱
14、,买挖掘机岂不是空谈!为什么这几年东部沿海地区挖掘机旺销,而西部地区挖掘机销售量远不及东部地区,这不是说西部地区挖掘机不需要,相反西部地区挖掘机需求量更大,而目前还没有条件可将巨大的潜在市场转变为现实市场。业内人士认为,按照我们国家的土地、人口、经济、挖掘机的年均增长率在20%是一种比较正常的发展速度。总之,中国挖掘机市场将持续呈波浪型发展,从科学的发展观来看,要摒弃一切脱离实际的超前。1河南科技大学毕业设计（论文）第二章 液压挖掘机的整机设计 2.1 液压挖掘机主要参数的确定一、整机主要参数9整机使用质量 5800kg斗容 0.18m3发动机 45kW/2200rpm二、液压系统主要参数系统
15、压力 22MPa系统流量 155 L/min工作装置系统压力 22Mpa工作装置系统流量 110L/min回转系统压力 22Mpa回转系统流量 35.6L/min伺服系统压力3MPa伺服系统流量9.9 L/min三、功率计算选用康明斯B3.3发动机（日本产）功率为45kW/2200r/min工作装置油泵排量 225cc/rev回转装置油泵排量 16.2cc/rev先导操纵油泵排量 4.5cc/rev （起调压力10MPa 额定压力22 Mpa） 泵所需功率NPQ/60机械效率0.8工作装置功率: 回转装置功率: 伺服装置功率: 风扇直径=470mm,消耗功率5kW，发电机消耗功率0.75kW，飞轮输出功
