液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)論

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1、1前言1.1液壓挖掘機(jī)簡(jiǎn)介?以液壓技術(shù)應(yīng)用為基礎(chǔ)的挖掘機(jī)是工程機(jī)械領(lǐng)域中一種典型的土石方施工設(shè)備，其結(jié)構(gòu)主要是由發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)、工作裝置、行走裝置和電氣控制等部分組成（如圖1.1所示），液壓挖掘機(jī)與機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)一樣，在工業(yè)與民用建筑、道路建設(shè)、農(nóng)田水利、油田礦山、市政工程、機(jī)場(chǎng)港口等部門的土石方施工中起到十分重要的作用。在建筑工程中，可用來挖掘基坑、排水溝，拆除舊建筑物，平整場(chǎng)地等。更換工作裝置后，可進(jìn)行裝卸、安裝、打樁等工作。在水利施工中，可用來開挖水庫(kù)、運(yùn)河、水電站堤壩的基坑、排水或灌溉的溝渠、挖

2、深原有河道等。在鐵路、公路建設(shè)中，用來挖掘土方、建筑路基和開挖路旁排水溝等。在石油、電力、通信業(yè)的基礎(chǔ)建設(shè)及市政建設(shè)中，用來挖掘管道溝等。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(jī)作為工程機(jī)械的一個(gè)重要品種，對(duì)于減輕工人繁重的體力勞動(dòng)，提高施工機(jī)械化水平，加快施工進(jìn)度，促進(jìn)各項(xiàng)建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，都起著很大的作用，因此，大力發(fā)展液壓挖掘機(jī)，對(duì)于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和加速國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要意義[1]。1.鏟斗缸2.斗桿缸3.動(dòng)臂缸4.回轉(zhuǎn)馬達(dá)5.冷卻器6.濾油器7.磁濾器8.油箱

3、9.液壓泵10.背壓閥11.后組合閥12.前組合閥13.中央回轉(zhuǎn)接頭14.回轉(zhuǎn)制動(dòng)閥15.限速閥16.行走馬達(dá)圖1.1液壓挖掘機(jī)整體系統(tǒng)圖1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)1.2.1國(guó)外研究狀況及發(fā)展動(dòng)態(tài)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的挖掘機(jī)生產(chǎn)較早，法國(guó)、德國(guó)、美國(guó)、俄羅斯、日本是斗容量3.5-40m3單斗液壓挖掘機(jī)的主要生產(chǎn)國(guó)，從20世紀(jì)80年代開始生產(chǎn)特大型挖掘機(jī)。例如，美國(guó)馬利昂公司生產(chǎn)的斗容量50-150m3剝離用挖掘機(jī)，斗容量132m3的步行式拉鏟挖掘機(jī)；B-E（布比賽路斯-伊利）公司生產(chǎn)的斗容量168.2m3的步

4、行式拉鏟挖掘機(jī)，斗容量107m3的剝離用挖掘機(jī)等，是世界上目前最大的挖掘機(jī)。從20世紀(jì)后期開始，國(guó)際上挖掘機(jī)的生產(chǎn)向大型化、微型化、多功能化、專用化和自動(dòng)化的方向發(fā)展。(1)開發(fā)多品種、多功能、高質(zhì)量及高效率的挖掘機(jī)。為滿足市政建設(shè)和農(nóng)田建設(shè)的需要，國(guó)外發(fā)展了斗容量在0.25m3以下的微型挖掘機(jī)，最小的斗容量?jī)H在0.01m3。另外，數(shù)量最的的中、小型挖掘機(jī)趨向于一機(jī)多能，配備了多種工作裝置——除正鏟、反鏟外，還配備了起重、抓斗、平坡斗、裝載斗、耙齒、破碎錐、麻花鉆、電磁吸盤、振搗器、推土板、沖擊鏟、集裝叉

5、、高空作業(yè)架、鉸盤及拉鏟等，以滿足各種施工的需要。(2)迅速發(fā)展全液壓挖掘機(jī)，不斷改進(jìn)和革新控制方式，使挖掘機(jī)由簡(jiǎn)單的杠桿操縱發(fā)展到液壓操縱、氣壓操縱、液壓伺服操縱和電氣控制、無線電遙控、電子計(jì)算機(jī)綜合程序控制(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，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。(4)更新設(shè)計(jì)理論。提高可靠性，延長(zhǎng)使用壽命。美、英、日等國(guó)家推廣采用有限壽命設(shè)計(jì)理論，以替代傳統(tǒng)的無限壽命設(shè)計(jì)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(jì)、電

6、子計(jì)算機(jī)控制的電液伺服疲勞試驗(yàn)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(jìng)爭(zhēng)力。???(5)加強(qiáng)對(duì)駕駛員的勞動(dòng)保護(hù)，改善駕駛員的勞動(dòng)條件。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)。中、小型液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)有向變量系統(tǒng)轉(zhuǎn)變的明顯趨勢(shì)。液壓技術(shù)在挖掘機(jī)上普遍使用，為電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)在挖掘機(jī)的應(yīng)用與推廣創(chuàng)造了條件。(7)迅速拓展電子化、自動(dòng)化技術(shù)在挖掘機(jī)上的應(yīng)用。20

7、世紀(jì)80年代，以微電子技術(shù)為核心的高新技術(shù)，特別是微機(jī)、微處理器、傳感器和檢測(cè)儀表在挖掘機(jī)上的應(yīng)用，推動(dòng)了電子控制技術(shù)在挖掘機(jī)上應(yīng)用和推廣，并已成為挖掘機(jī)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志[2]。1.2.2國(guó)內(nèi)研究情況及發(fā)展動(dòng)態(tài)早在1954年我國(guó)就已開始生產(chǎn)機(jī)械式挖掘機(jī),當(dāng)時(shí)的撫順重型機(jī)器廠(撫順挖掘機(jī)廠前身)引進(jìn)前蘇聯(lián)的機(jī)械式挖掘機(jī)W10012和W5012等國(guó)際20世紀(jì)30－40年代的產(chǎn)品。由于國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要,后又發(fā)展10余家廠生產(chǎn),到1966年12年全國(guó)共生產(chǎn)了機(jī)械式挖掘機(jī)3000余臺(tái),后又延續(xù)生產(chǎn)到八十年代初。在

8、80年代初引進(jìn)德國(guó)系列液壓挖掘機(jī)制造技術(shù)（例如有德國(guó)Liebherr公司、Demag公司和O&P公司），浙江大學(xué)的馮培恩教授開始率先著手研究挖掘機(jī)機(jī)電一體化技術(shù)，首先實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)器人作業(yè)過程的分級(jí)規(guī)劃和局部自主控制。但是他們?cè)谌蝿?wù)規(guī)劃層面上只停留在仿真階段，還沒有提出顯著的實(shí)現(xiàn)方案。20世紀(jì)90年代初國(guó)內(nèi)幾家新進(jìn)入挖掘機(jī)待業(yè)的企業(yè)以“技貿(mào)結(jié)合，合作生產(chǎn)”的方式聯(lián)合引進(jìn)日本小松制作所的PC系列挖掘機(jī)制造技術(shù)，由于中國(guó)建設(shè)事業(yè)的發(fā)展