履帶式液壓挖掘機的畢業設計論文(已修改)

　

【正文】 畢業論文題 目 挖掘機的設計 學 院 機械工程學院 專 業 機械工程及自動化 班 級 機升0901 學 生 劉長平 學 號 20090404036 指導教師 趙洪華 二〇一一 年五月二十五日1 前言改革開放以來，我國的科學技術、信息技術迅速發展，各行各業都發生了翻天覆地的變化，各行各業都在奮力拼搏、大膽創新，使得工程機械品種不斷增加，產量不斷升高、性能不斷完善、發展勢頭強勁。 液壓挖掘機是工程機械的一個重要品種，是一種廣泛用于建設、鐵路、公路、水利、采礦等建設工程的土方機械。它的發展與應用反應了一個國家施工機械化的水平。 液壓挖掘機是在機械傳動挖掘機的基礎上發展起來的，液壓挖掘機的工作過程是以鏟斗的切割刃切削，鏟斗裝滿后提升回轉至卸載位置，卸空后的鏟斗再回到挖掘位置并開始下一次的作業。所以，液壓挖掘機是一種周期作業的土方機械。 液壓挖掘機在工業與民用建筑、交通運輸、水利施工、漏天采礦及現代化軍事工程中都有著廣泛的應用，是各種土石方施工中不可少的一種重要機械設備。 在建筑工程中，可用來挖掘基坑、拆除舊有建筑物、平整場地等。更換工作裝置后，可進行裝卸、打樁和拔除樹根等作業。 在水利中，可用來開挖水庫、運河、水電站堤壩的基坑、排水或灌溉的溝渠，疏浚原有的河道等。 在鐵路公路建設中，用來挖掘土方、建筑路基、平整地面和開挖路旁排水溝。 在漏天采礦上，可用來剝離表面、采掘礦石和煤，也可用來進行裝載和鉆孔等作業。 在軍事工程中，可用來筑路、挖壕溝和掩體、建造各種軍事建筑物。所以，液壓挖掘機作為工程機械的一個重要品種，對于減輕工人繁重的體力勞動，提高施工機械化水平，加快施工速度，促進各項事業的發展，都起著很大的作用。 液壓挖掘機的工作特點和基本類型 1）液壓挖掘機在動力裝置和工作裝置之間采用容積式液壓靜壓傳動，即靠液體的壓力能進行工作，液壓傳動與機械傳動相比有許多優點 2）液壓傳動的各種元件，可以根據需要方便、靈活地來布置。 3）重量輕、體積小、運動慣性小、反應速度快。 4）操縱控制方便，可實現大范圍的無級調速（調速范圍達2000：1）。 5）可自動實現過載保護。 6）一般采用礦物油作為工作介質，相對運動面可自行潤滑，使用壽命長； 7）很容易實現直線運動/8) 很容易實現機器的自動化，當采用電液聯合控制后，不僅可實現更高程度的自動控制過程，而且可以實現遙控。 基于液壓傳動的上述特點，液壓挖掘機與機械傳動挖掘機相比，具有以下主要特點： 1)大大的改善了挖掘機的性能，挖掘力大、牽引力大、機器重量輕、傳動平穩，作業效率高，結構緊湊。 2)液壓挖掘機的液壓系統有防止過載的能力，所以使用安全可靠，操縱簡便，由于可采用液壓先導控制，無論驅動功率多大，操作均很靈活，司機的工作條件得到了改善。更換工作裝置時，由于不牽連狀態上不的其他機構，一次更換工作裝置容易，而機械式挖掘機則受到提升機構和推壓機構的牽連和限制 3)由于液壓傳動易于實現自動控制，因此現在挖掘機普遍采用了以微處理器為核心的電子控制單元，使發動機、液壓泵、控制閥和執行元件在最佳匹配狀態下工作，以實現節能和提高作業效率，同時還可以實現整機狀態參數的電子控制和故障診斷。 4)液壓元件易于實現標準化、系列化、通用化，便于組織大規模專業化生產，進一步提高了效率和降低成本。 （1）根據行走機構的類型來劃分 根據行走機構的不同，可分為履帶式、輪胎式、汽車式、懸掛式和拖式。履帶式液壓挖掘機應用最廣，在任何路面行走都具有良好的通過性，對土壤有足夠的附著力，接地比壓小，作業時不需設支腿，使用范圍較大，在土質松軟或沼澤地帶作業的液壓挖掘機，還可以通過加寬履帶來降低接地比壓 輪胎式液壓式液壓挖掘機具有行走速度快，機動性好，可在多種路面上行走的特點。這種挖掘機都是四支點，目前輪胎式液壓挖掘機的行走部分斗數采用機械傳動和單獨液壓馬達的集中傳動。 懸掛式液壓挖掘機式將工作裝置安裝在輪胎式拖拉機上，可以達到一機多用的目的，拆卸方便，成本低廉。 拖式挖掘機沒有傳動機構，行走時由拖拉機牽引。 （2）根據工作裝置劃分 根據工作裝置的不同可分為鉸鏈式和伸縮臂式挖掘機鉸鏈式工作裝置應用較為普遍。這種挖掘機的工作裝置靠個構件繞絞點轉動來完成作業。伸縮臂是挖掘機的動臂由主臂及伸縮臂組成，伸縮臂可以在主臂內伸縮，還可以變幅。 國內外液壓挖掘機研究現狀及發展趨勢 研究現狀國外發展現狀，為了提高挖掘機的作業生產率，自90年代以來，各生產廠商在廣泛采用新技術，相繼研制出許多功能超強的系統。國外挖掘機制造采用的先進技術主要體現在以下幾個方面：(1)改革動力和傳動系統，用“交—直”變流拖動裝置代替發電機組；工作裝置及其過載保護機構采用液壓傳動；行走機構采用液壓傳動或用電動機配以大型減速箱的獨立行走方案。(2)采用脈沖調節交流變頻系統和全功率調節變量系統，使其可承受寬幅電壓波動范圍(+10%—30%),獲得比較理想的挖掘特性；功率因數較高，耗電量較低。同時，使維護工作量減小，設備利用率提高。(3)動力電子控制/管理系統—根據傳動裝置及液壓系統的工作狀態，自動調節發動機輸出功率，以滿足不同作業工況的需要，提高燃料的經濟性。(4)發動機自動控制系統—當挖掘機處于非作業工況時，自動降低發動機轉速，減少燃料消耗及發動機噪音。(5)關鍵信息顯示/管理系統—采用網絡通訊技術，在辦公室的控制中心實時控挖掘機的作業狀態，據此向司機提供基于文字提示的精確的故障診斷信息。(6)轉向變速集成控制系統—取消傳統的方向盤和變速桿，將轉向與變速操縱裝置集成為一個操縱手柄，并采用簡單的觸發式控制開發和選檔用的分裝式加速按鈕。(7)負載感應變速系統—根據負載狀態，自動調節車速及發動機飛輪扭矩，實現高速、小扭矩或低速、大扭矩的動力輸出。(8)監控/管理系統連續監控/管理挖掘機數十項性能指標參數，在遇到突發或緊急情況時很容易通過液晶儀表顯示、聽覺與視覺相結合報警信號，提醒駕駛人員注意。國內發展概況，向我國挖掘機行業的主導產品，基本上都是以柳工70年代初開發的ZL50為基礎發展起來的。進入80年代消化吸收了美國Caterpillar、日本小松等先進技術，逐步開發成功了我國第二代挖掘機產品。它與第一代顯著不同之處，主要是增設了空調系統、緊急制動系統、落物保護裝置等。我國的第二代產品與國際先進水平相比，在機電一體化、操縱舒適性、作業效率等方面有較大差距，差距最大的是產品可靠性。目前我國挖掘機行業已經出現了第三代產品，以柳工、徐工的ZLOG為代表。第三代產品的顯著特點有:(1)工作液壓系統的系統壓力與國際接軌，由原來普遍的16MPa提高到20MPa以上。(2)機電一體化水平大大提高。變速操縱由原來的機械液壓操縱改為電腦集成控制系統(EST17T)控制電液操縱。同時還采用了多種型式的電子監控系統。(3)采用了全密封內藏濕式多片式制動器及制動可靠、性能卓越的全液壓制動系統。(4)采用了當今世界上流行的流線形外觀設計，并采用了前后玻璃分別為一體的更加優美的空調密封駕駛室。 第三代產品的整機性能也有很大的提高，各主要性能指標基本上能與世界先進水平接軌。但在可靠性、舒適性、作業效率及制造水平等方面和國外先進水平還有相當差距。第四代產品在第三代的基礎上也已出現，進一步優化了整機的性能及配置，電控箱、濕式制動器等新技術得到了應用，并形成了各企業的專有技術及專利技術，使產品以嶄新的面目推場。這些都將進一步促進我國挖掘機行業的技術進步。 發展趨勢 工業發達國家的液壓挖掘機生成較早，產品線齊全，技術成熟，美國德國日本式挖掘機的主要生產國，具有較高的市場占有率，從20世紀后期開始，國際上液壓挖掘機的生產從產品規格上看，在穩定和完善主力機型的基礎上向大型化、微型化方向發展，從功能上看，在滿足基本功能的基礎上，向多功能化，專業化方向發展，從產品性能上看，向高效節能化、自動化、信息化、智能化的方向發展。 2 挖掘機的整體設計 設計依據履帶式行走裝置的特點：牽引力大，接地比小，轉彎半徑小，機動靈活。采用液壓傳動，能實現無級調速。每條履帶各自有驅動的液壓馬達及減速裝置。 設計參數：機重 18T 標準斗容量 最大行走速度 35KM\h 發動機功率 80100KW 爬坡能力不低于 40% 履帶式液壓挖掘機的總體構造與組成液壓挖掘機主要有發動機、液壓系統、工作裝置、行走裝置和電器控制等部分組成。液壓系統有液壓泵、控制閥、液壓缸、液壓馬達、管路、油箱等組成。電氣控制系統包括監控盤、發動機控制系統、泵控制系統、各類傳感器、電磁閥等。從系統仿真建模的角度，挖掘機可分為:動力系統、機械系統、液壓系統、控制系統。(