液压挖掘机造型设计

液压挖掘机造型设计（共9篇）

液压挖掘机造型设计 篇1

近年来, 我国国产液压挖掘机快速发展, 技术水平不断提高, 为增强产品竞争力, 我们开发了节能型小型液压挖掘机LG660-7。其整机操作质量5 800kg, 铲斗标准容量0.24m3。该机使用基于功率匹配的发动机、泵、阀联合控制节能技术, 能够节约资源, 降低产品故障, 提高产品使用寿命, 也为用户节约了使用成本。

1 发动机节能控制系统

发动机选用日本洋马的4TNV94L型机械全程调速式柴油机, 额定功率39k W, 燃油消耗率231g/k Wh。挖掘机作业复杂, 工况不同, 如挖掘土壤, 破碎岩石或平整作业, 需要功率不同;同一工作循环中挖掘、提升、空载返回时负荷不同需用功率也不同, 靠操作者进行瞬时油门控制易造成疲劳, 而固定在大油门状态, 则造成发动机输出功率富余, 油耗高, 不利于节能。为充分利用柴油机功率, 根据挖掘机作业情况与柴油机特性, 对柴油机功率分级, 设置模式控制、转速控制和自动怠速控制。

1.1 模式控制

在4TNV94L柴油机调速特性中, 如图2, 最大扭矩、最低比油耗和额定功率点转速不重合。按挖掘机作业情况, 将其分为三级功率模式:重负荷 (额定功率) 、标准作业 (经济油耗为主, 80%~85%额定功率) 、轻载作业 (低油耗, 65%~70%额定功率) , 各模式对油门进行初步定位, 通过变量泵功率调节弹簧实现恒功率控制。柴油机在稳定的功率负载下受外载荷变化影响小, 工作性能稳定, 容易按照作业情况实现功率匹配, 完成节能要求。

柴油机输出功率依靠电液比例减压阀控制变量泵排量实现, 为充分利用柴油机的功率, 可设定变量泵最大吸收功率高于柴油机输出功率。柴油机经转速感应与变量泵控制, 当负荷增大柴油机转速下降, 传感器感应柴油机下降转速, 反馈到控制器, 控制器输出电流信号到电液比例减压阀, 减小变量泵斜盘角度, 流量降低, 输出功率下降, 转速提高, 泵的实际吸收功率不大于柴油机输出功率, 不会造成超载熄火现象, 提高了柴油机功率利用率。

1.2 转速控制

转速控制由转速旋钮、控制器、转速传感器、直流伺服电机、油门执行机构和油门位移传感器组成, 完成发动机功率控制。柴油机扭矩特性曲线平, 而挖掘机负荷不稳, 低频波动时, 转速会发生较大变化, 柴油机工况变差, 造成油耗上升。设置转速控制进行电子油门控制时, 当负荷增加, 发动机转速下降时, 传感器感应下降转速, 控制器输出信号控制直流伺服电机增大油门, 转速上升稳定, 输出功率增大, 适应外负荷, 同样有效提高柴油机功率利用率。

1.3 自动怠速

通过对先导操纵的压力进行感应, 挖掘机进入待机状况不作业时, 操纵手柄无动作后5s, 油门自动调整进入怠速, 实现低转速低油耗。先导手柄动作后油门进入上次设定位置。也可手动直接进入怠速。

在以上几种柴油机功率控制方式的联合作用下, 柴油机输出功率得到较高的利用, 柴油机工况稳定, 能够有效节能。

2 LUDV节能液压系统

2.1 闭中心系统

力士乐LUDV液压系统为闭中心控制系统, 换向阀无中位回油路, 如图3所示, 当各油缸、马达等执行器无动作时, 变量泵排量降到最低, 提供系统较小的泄漏量即可, 其余通过先导溢流阀回油箱, 由于执行器无动作, 先导压力为0, 溢流压力为弹簧调定的较小压力, 功率损失为溢流损失, 因流量与溢流压力都小, 因此功率损失小。

2.2 控制原理与效率计算

多路阀并联, 由于挖掘机执行器多, 作业存在复合动作, 如行走、满斗提升回转等。如不进行控制液压油将先流向压力低的执行器, 负荷大的执行器动作变慢或停止, 因此流量需要合理分配, LUDV系统中采用负荷传感压力补偿控制, 如图4。

各执行器的最高负荷压力被梭阀选出后传递到各压力补偿阀与变量泵排量控制的负荷传感阀中。各压力补偿阀设定开启压力相同, 因此最高压力PL控制的各多路换向阀节流口后的压力P1与P2相等, 变量泵出口压力P在负荷传感阀对排量控制的作用下比PL高出一个固定值, 因此在各节流口的压力差:

节流口流量计算公式为:

式中C—流量系数;

A—节流口面积;

∆P—节流口压力差;

ρ—液压油密度。

在C、∆P、ρ参数一定的情况下, 流量只与节流口面积有关, 与各执行器外负载压力无关。因此液压油将按照各操纵滑阀的开度向各执行器按比例分配, 而不会先流向压力低的执行器, 同时泵排出液压油全部流向执行器, 无旁路回油, 操纵精度更高, ∆P可通过手动调整, 在滑阀开度一定的情况下能够改变流量大小, 更好地实现挖掘机作业速度调整, 有利于作业控制。

各执行器单一或复合动作时的功率损耗为多路阀节流压力差∆P造成, 总流量为Q, 假定为复合动作, 任意两执行器的流量为Q1、Q2, 工作压力为P1、P2, 则其效率为

因为P1=P2

所以η=P1/ (P1+∆P)

节流压力差∆P通过比例电磁铁控制, 一般设为系统压力的1%~5%, 所以系统效率非常高, 在95%以上。因此整个液压系统能够很好地实现发动机输出功率的利用, 实现节能。

3 整机工作平台

整机平台为流线型小回转型式。为提高整机质量、舒适性与可靠性, 对其进行了工业造型、仿真、有限元优化等先进设计, 力求实现大挖掘力下整机具备质量最小, 稳定性高, 可靠性好的特点。

车架采用箱体与框架结构, 以有利于传递受力为主。上架工型梁、下架X架、履带盒采用整体焊接, 具有高强度高抗变形能力。动臂、斗杆、铲斗关键位置使用高强度钢板和耐磨板, 重量轻、刚性高, 有效提高了重载时的可靠性。为确保应力合理, 进行有限元分析, 如图5为横向挖掘达倾翻极限时的有限元应力。最大应力181MPa, 对于Q345钢板, 拉伸强度470MPa~630MPa, 安全系数为3左右。

驾驶操纵豪华舒适, 空间宽敞、视野广阔。前窗玻璃可升起。座椅可全方位调整。操作力小, 大大减轻工作疲劳。左手柄操纵台可抬高锁定, 方便驾驶员出入驾驶室, 操纵台下降到原位置前, 操作先导手柄将不产生任何作用, 以保证安全。

履带式行走系统, 可选橡胶履带或钢履带, 接地比压小, 适合对路面要求高的地面施工, 双速行驶系统可根据作业情况进行高低速切换, 提高了挖掘机效率, 提高机动性能。

总之, LG660-7小型全液压挖掘机在成本得到合理控制的情况下, 采用了各种先进应用技术, 做成了国产小型挖掘机中的高端代表, 做到了美观、舒适、可靠与节能, 在广阔的市场前景下具备了很强的市场竞争力。

摘要：介绍了LG660-7小型液压挖掘机的整机设计性能与系统组成, 主要从柴油机工作模式、转速感应控制说明节能原理, 并从闭中心LUDV力士乐系统工作原理进行说明, 分析该液压系统使用效率, 介绍整机其它系统的组成情况。

关键词：液压挖掘机,节能控制,液压系统

参考文献

[1]孔德文, 赵克利.液压挖掘机[M].北京:化学工业出版社, 2007.

[2]曹善华.单斗液压挖掘机[M].上海:同济大学, 2001.

[3]吴哓建.液压挖掘机功率控制节能技术研究[D].中南大学, 2005.

液压挖掘机造型设计 篇2

摘要：液压挖掘机行业具有资金密集，人才密集，技术密集的经济特性，在过去的十年中，对于中国工程机械领域来讲，液压挖掘机是发展最快的行业。特别是前些年国内挖掘机综合技术不成熟，市场的90%被国外品牌占据。现在市场发生了变化，中国品牌抗衡国外品牌的势头开始回升。因为市场容量大，技术已逐步被国内企业掌握，国外品牌含金量高但价格难以支撑，未来几年挖掘机市场激烈竞争将难以避免。鉴于以上情况，国内企业要及时调整竞争战略对液压挖掘机营销策略也要进行认真研究，

关键词：液压挖掘机;品牌;营销策略

一、我国液压挖掘机行业SWOT分析

我国液压挖掘机生产企业优势在于：(1)成本优势。国内人工成本较低，零配件及消耗品在国内采购成本优势明显，企业运营成本较低，所以销售费用可以维持在较低的水平。(2)价格优势。国外同等型号的产品价格一般都高于国内产品。由于我国“入世”后关税平均每年降低1.2个百分点，但也抵消不了价格高出的部分。因此，“入世”后国内品牌在价格上还有优势。(3)服务优势。从国外产品进入中国市场的情况来看，国外著名品牌的产品的故障率比国内的少些。但是出问题就需要服务，于是外国品牌的售后服务就要付出高昂的代价。而国内企业由于身处本土，如果我们在服务观念和质量上有大的提高，在为用户服务上赢得竞争优势是可能的。(4)市场优势。长期以来国内品牌已经习惯了国内的配套关系，在采购工作上已经形成了“观念上的惯性”，如果不足非得用进口配套件不可，国内产品大多数还是可以使用的，而且企业和政府都希望以国产件替代进口件。

劣势在于：国外成熟产品对国内新产品而言是一种挑战。因为新产品从研发阶段到成熟阶段需要投入大量的人力、物力，特别是目前资金匾乏，市场经营平淡的企业现状，对于正处于研究开发阶段的配套配件新产品的成长极其不利，而国外这些产品已是成熟产品，很容易长驱直入中国市场。缺乏良好的融资租赁环境。当前社会诚信机制尚未健全。顾客和商家，商家和金融机构在分欺付款和银行按揭中的恶意欠款对代理商和生产商都是严峻考验。售后服务水平较差，目前国内企业从咨询、技术指导、保养跟踪等顾客满意度方面都还有很大差距。液压挖掘机经营中，品牌意识还未真正树立起来，缺乏品牌管理思想。营销组织结构和体系不健全，还停留在过去的老观念上。认为营销就是销售产品。营销信息平台建设远远不够，对合同、客户信息、上下游供应商、售后服务、顾客满意度等等还未建立信息系统。

机会表现在：我国是一个发展中国家，在其辽阔的土地上正在进行大规模的经济建设，这就需要大量的土石方施工机械为其服务，而液压挖掘机是最重要的一类土石方施工机械，因此在中国存在着一个巨大的液压挖掘机现实市场和更为巨大的液压挖掘机潜在市场。中国挖掘机市场需求潜力主要体现在以下几个方面：加快城市基础设施建设的紧迫性。近十年来，我国城市化率约以一年一个百分点的速度增长。这里蕴藏着巨大的对工程机械特别是液压挖掘机需求潜力。对农业、能源等行业的支持将拓展挖掘机需求空间。加大对“农业、高技术产业、交通、能源等薄弱环节和教育、科技、卫生、生态环境等社会事业的支持力度”，其中农业(包括水利)、交通、能源以及生态环境整治都会对挖掘机需求起到积极拉动的作用。

面临威胁有：随着中国经济的快速发展，基础设施的不断完善，对液压挖掘机的需求会很大，可观的市场容量及利润对外资企业同样具有极大的诱惑。随着对外资进入工程机械领域的完全放开，先前中外合资企业已经变为外商独资，国外品牌依靠其雄厚的资金、成熟的技术、先进的渠道建设、完善的售前、售中，售后服务，以及全新的融资租赁销售模式，对国内企业到将构成极大的挑战和威胁。

二、对国内液压挖掘机企业营销策略的建议

1 用价值竞争取代价格竞争

所谓价值竞争就是企业通过价值链的传递让渡顾客价值。而价值竞争的关键是企业如何让渡顾客价值。美国哈佛大学的迈克・波特针对如何让渡顾客价值提出了价值链的观念。所谓价值链就是公司把设计、生产、销售、送货和支持产品运作的各个部门看作是创造价值的各个环节，把为公司创造价值和产生的成本分解到各个部门。公司的任务就是检查每一项价值创造活动的成本和经营情况。价值竞争的目的是公司让渡顾客价值。

价格竞争是因为市场竞争环境迫使企业降价，或企业为了打击竞争对手而采取降价的手段。而价值竞争是使企业生产营销的每一个环节都以降低成本为目的，通过整体性的协调而给顾客一个合理的价格。企业通过薄利多销占领市场，通过规模经营降低成本，通过控制生产销售环节降低费用，使企业产品整体成本下降，最后把物美价廉的终端产品提供给顾客。

国内挖掘机企业树立竞争观念是企业面对残酷国际国内市场竞争的需要：是企业迎接全球经济危机挑战的需要：也是当前企业深入开展节能挖潜增效的需要，更是企业与时俱进、科学发展的.需要。国内企业应尽快转变竞争观念，以长远和务实的观点，练好内功，大胆创新，从而使我们的企业步入良性、健康、长久的发展之路。

2 创造用户满意度为核心的产品服务

产品策略包含产品和产品组合、产品差异化、服务、品牌决策、包装与标签、新产品开发等方面。挖掘机的特点决定了其产品策略在同质化前提下要以服务为重点产品策略。提高以顾客满意度为标准的服务策略将是挖掘机产品策略的重要方面。产品服务体系涵盖了企业在产品转换成商品过程中的服务工作全过程，与产品的销售体系密不可分，其具体工作内容有产品的售前、售中、售后服务及备件支持等。因为液压挖掘机产品经济特性、维修复杂性及产品用户性质决定，其产品服务难度高，投入大，服务体系的建立难度要大得多。笔者认为，除企业领导自身转变观念，加大投入力度外。充分利用社会人力、物力、财力资源，为我服务体系所用，是一条很好的出路，这样可以更好地配置服务资源，更好地为用户服务，更有效地解决服务及时性问题。

顾客满意对企业来讲至关重要的。良好的服务，最大限度地使顾客满意，成为企业在激烈竞争中独占市场、赢得优势的制胜法宝。只有让顾客满意，他们才可能持续购买，成为忠实顾客，企业才能永远生存，财源滚滚。

3 合理运用营销组合策略

促销策略是指厂商使用怎样的传播组合工具与它的用户之间在售前、售中、售后进行交互式沟通。构成促销传播工具有广告、销售促进、公共关系与宣传、人员推销、直接营销。挖掘机的促销传播工具里广告手段主要达广告牌、销售点陈列、展览会、电视广告近些年运用较少。销售促进里则多用交易会、低息融资、款待等。公共关系中有研讨会、慈善捐款、公司杂志、事件、出版物等。人员推销则有推销陈说、交易会等。而在液压挖掘机促销组合中渠道管理策略是国内企业应该高度关注的。

渠道策略包含渠道设计、渠道管理和批发商、零售商。分销渠道作为营销管理的一部分，应该与公司产品研发设计、产品价格制定、信息系统开发等其它部分相适应，在企业营销管理中，渠道战略也要与企业的竞争地位和市场营销策略相适应。以美国卡特彼勒公司为代表的世界液压挖掘机跨国公司充分利用成熟的市场营销手段和高明的分销渠道战略给中国液压挖掘机行业带来了巨大的机遇与挑战，值得我们国内企业认真学习。中国挖掘机市场复杂的分销渠道显然也是国内企业要加以研究和适应的。

小型挖掘机液压控制系统设计 篇3

单斗挖掘机的动作繁复,主要机构经常启动、制动,换向,外负荷变化很大,冲击和振动多,而且野外工作,温度和环境变化大,所以对液压系统的要求是多方面的。对挖掘机的工况进行仔细分析,掌握其运动规律,从液压系统的基本回路着手,初步绘制系统原理图,对集成块、集成块装配、液压站进行设计,才能保证所设计出的液压系统性能可靠,实现预期功能。

1 单斗液压挖掘机的作业过程

单斗液压挖掘机的作业过程包括下列几个间歇动作:动臂升降、斗杆收放、铲斗装卸、转台回转、整机行走,以及其他辅助动作。除辅助动作(包括轮式挖掘机的支腿收放、整机转向等)不需全功率驱动以外,其他都是挖掘机的主要动作,要考虑全功率驱动。

单斗液压挖掘机一个作业循环的组成和动作的复合,包括:挖掘、满斗回转、卸载、返回。

2 液压系统原理图设计

挖掘机的液压系统也是由许多基本回路构成,包括限压回路、卸荷回路、缓冲回路、行走限速回路、直线行走回路、节流调速和节流限速、回转优先回路等。将这些回路通过串并联,再添加一些辅助回路,就能构成复杂的挖掘机液压系统。

2.1 限压回路限压回路用来限制系统的工作压力,使其不超过某一调定值。限压的目的是:

2.1.1 限制系统的最大压力,通常用安全阀来实现,安全阀设置在主油泵出油口附近;

2.1.2 根据工作需要,使系统中某部分压力保持在定值,或不超过某值,通常用溢流阀来实现。

如图1所示先导溢流阀设置在主油泵出油口附近,溢流阀限制了系统的最高工作压力。另外单斗液压挖掘机执行元件的进油和回油回路上也成对地并联限压阀,即二次溢流阀。二次溢流阀有效的限制了液压缸、液压马达在闭锁状态下的最大闭锁压力,这种限压阀实际上起了卸荷阀的作用。

2.2 卸荷回路

卸荷回路常采用液压泵以最低压力进行空转的卸荷方式。根据回路组合形式,有换向阀中位卸荷和穿越换向阀卸荷两种方式。

本设计采用穿越换向阀卸荷方式卸荷,如图1所示,液压泵输出流量流经三位六通阀的中心旁路,当换向阀未得到动作信号时,液压油经中心旁路,再经过回油过滤器流回油箱;当换向阀得到动作信号时,中心旁路被阻断,另外两个常闭的管路导通,液压油流入执行元件,执行元件动作。

2.3 缓冲回路

单斗液压挖掘机满斗回转时,由于上车转动惯量很大,再启动、制动和突然换向时,引起很大的液压冲击,尤其是回转过程中遇到障碍突然停车,液压冲击极大,所以在挖掘机回转机构的回路上通常设有缓冲阀。回转机构的缓冲回路就是利用缓冲阀使液压马达高压腔的油液超过一定压力时获得出路。回转缓冲回路如图2所示。

2.4 节流调速和节流限速回路

节流调速是利用节流阀的可变通流截面来改变流量,进行调速,这种调速方式结构简单,能获得稳定的低速。根据其安装位置,有进油节流调速和回油节流调速两种。

单斗液压挖掘机的工作装置为了作业安全,常在液压缸的回油回路上装上单向节流阀,形成节流限速回路。例如,为防止动臂因自重降落速度太快而有危险,其大腔回路上装由单向阀和节流阀组成的单向节流阀,使动臂下降速度受节流控制。如图3所示。

2.5 行走限速回路

履带式液压挖掘机下坡行驶时因自重加速,可能导致超速溜坡事故,发生危险,此时,行走马达超速运转,发生吸空现象,甚至损坏。因此,履带行走装置必须考虑行走液压马达的限速和补油,使马达转速控制在安全容许范围以内。

行走限速回路的工作原理为:按图4假定,通入高压油后阀二在高压油的作用下,阀芯二向上移动,高压油路的部分由经阀一流去,同时也使阀一的阀芯向下移动,部分高压油经阀一流入液压缸,使行走马达开启,挖掘机开始行走,若挖掘机出现超速溜坡现象将导致原来的高压油道产生吸空,压力减小,出现回油腔压力大于压力油腔的现象,此时阀二的阀芯在弹簧力的作用下将向下运动,恢复至中位,阀一也将因此闭合,失去压力油的液压缸也在弹簧力的作用下活塞向左运动,使行走马达制动,同时阀三的阀芯向下运动,回油腔的液压油沿管路1、2、3、4、5向压力油腔补油。消除吸空现象。

3 液压装置结构设计

3.1 集成块的设计

集成块的空隙结构复杂,设计者经验的多寡对于设计的成败及质量的优劣有很大影响,在综合了大量参考资料后,按照如下步骤完成了集成块的设计:

3.1.1 确定公用油道孔的数目。设计的公用油道数目为两条,一条为总进油管,另一条为总回油管。

3.1.2 制作液压元件样板。可按照液压阀的轮廓尺寸及油口位置预先制作元件样本,放在集成块的有关视图上,安排合适的位置。但由于条件的限制,采用catia三维制图软件做出液压元件的3D模型来实现。

3.1.3 确定孔道直径及通油孔间壁厚。与阀的油口相通孔道的直径,应与液压阀的油口直径相同,制作过程中出现的工艺孔应用螺塞或球胀堵堵死,固定液压阀的定位销孔的直径和螺钉孔的直径,应与所选定液压阀的定位销直径及配合要求与螺钉孔的螺纹直径相同。

需要集成的液压元件原理图,如图5所示。

3.2 油箱的设计

液压系统设置有冷却器时,液压油箱的设计,可按下述方法进行,其中:Vmin为下游位时油箱容量:Vmax为上油位时油箱容量,Vt为液压油箱总容量,如图6所示。

摘要：小型液压挖掘机主要用于城市等狭窄地区,代替人力劳动。由于小型挖掘机的工作空间小、作业地形复杂、操作方便、可控性要求高,这就要求小型挖掘机具有良好的复合动作、精简的液压系统以及可靠的系统性能。

关键词：挖掘机,液压系统,集成块,液压站

参考文献

[1]田利芳,杜永举.国产挖掘机产品展示[J].建筑机械,2008,(6):76-78.

[2]姜继海.液驱及电动混合动力在挖掘机的运用.建筑机械技术与管理,2010,(10):72-74.

液压挖掘机造型设计 篇4

液压挖掘机一般在运转2000h以后就需要更换液压油，否则将使系统污染，造成液压系统故障。据统计，液压系统的故障中90％左右是由于系统污染所造成的。本文介绍挖掘机换油的工艺步骤和注意事项。

一、准备工作

1、熟悉液压系统的工作原理、操作规程、维修及使用要求，做到心中有数，不盲目蛮干。

2、按说明书上规定的油品准备新油，新油使用前要沉淀48h以下。

3、准备好拆卸各管接头用的工具、加注新油用的滤油机、液压系统滤芯等。

4、准备清洗液、刷子和擦拭用的绸布等。

5、准备盛废油的油捅。

6、选择平整、坚实的场地，保证机器在铲斗、斗杆臂完全外展的工况下能回转无障碍，动臂完全举升后不碰任何障碍物，离电线的距离应＞2m以上。

7、准备4块枕木，以便能前后挡住履带。

8、作业人员至少需4人，其中：驾驶员、现场指挥各一人，换油人员2人。

二、换油方法及步骤

1、将动臂朝履带方向平行放置，并在向左转45°位置后停止，使铲斗缸活塞杆完全伸出，斗杆缸活塞杆完全缩回，慢慢地下落动臂，使铲斗放到地面上，然后将发动机熄火，打开油箱放气阀，来回扳动各操作手柄、踩踏板数次，以释放自重等造成的系统余压。

2、用汽油彻底清洗各管接头、泵与马达的接头、放油塞、油箱顶部加油盖和底部放油塞处及其周围。

3、打开放油阀和油箱底部的放油塞，使旧油全部流进盛废油的油桶中。

4、打开油箱的加油盖，取出加油滤芯、检查油箱底部及其边、角处的残留油品中是否含有金属粉末或其他杂质。彻底清洗油箱，先用柴油清洗两次，然后用压缩空气吹干油箱内部。检查内部边角处是否还有残留的油泥、杂质等，直至清理干净为止，最后再用新油冲洗一遍。

5、拆卸以下各油管：

①、拆下回油路中的各油管，如主控制阀至全流滤清器、回油滤清器的油管，滤清器至油箱、油冷却器之间的油管等。

②、拆开回转控制阀至滤清器的回油管及回转马达的补油管。③、拆下液压泵的进油管路。④、拆开先导系统回油路油管。

⑤、拆开主泵、马达的泄油管。彻底清洗其油管。钢管用柴油清洗两遍，软管用清洗液清洗两遍，然后用压缩空气吹干，再用新油冲洗一遍。各接头用尼龙堵、盖堵住，或用于净的塑料布包扎好，以防灰尘、水分等进入而污染系统。

6、拆下系统内所有滤清器的滤芯。更换滤芯时，要仔细地检查滤芯上有无金属粉末或其他杂质，这样可以了解系统中零件的磨损情况。

7、放掉主液压泵、回转马达、行走马达腔内的旧油，并注满新油。

8、安装曾拆卸过的油管。安装各油管前，一定要重新清洗管接头，并用绸布擦干净，严禁用棉纱、毛巾等纤维织物擦拭管接头。安装螺纹接头时应使用密封胶带，粘贴时应与螺纹的旋转方向相反。应按次序、按规定的扭矩依次安装和连接好各管接头。

9、从加油口给油箱加油。先将加油滤芯安装好，再打开新油油桶，用滤油机将新油注人油箱内，将油加至油标的上限处为止，盖好加油盖。

10、更换下列各动作回路中的旧油。各回路换油前，机器均应处在铲斗缸活塞杆完全伸出、斗杆缸活塞杆完全缩回和铲斗自由地放于地面上这三种状态下。①、先导控制系统回路

拆开左、右行走马达停车制动器的控制油管接头，使选择阀处于中位，用启动马达带动发动机空转数圈，从而使先导系统供油路中的旧油排出，然后清洗管接头，再将其连接好；启动发动机，怠速运转5min，再分别松开控制阀上的先导油管接头，并分别来回操作各动作，直至有新油排出为止，再清洗各管接头并连接好。②、动臂回路

将铲斗放于地面，来回扳动各手柄数次，拆开动臂缸无杆腔的油管接头，放掉液压缸无杆腔中的旧油，再操作动臂手柄，向举升方向慢慢地扳动手柄，待接头排出新油为止，然后清洗管接头并连接好；松开动臂缸有杆腔的油管接头，操作动臂手柄，向降落方向慢慢地扳动手柄，直至油管排出新油为止；操作动臂手柄，向举升方向慢慢地扳动手柄，以排出有杆腔中的旧油，清洗管接头并连接；操作动臂使之升、降数次，以排出系统中的空气。③、铲斗回路

松开铲斗缸有杆腔的油管，操作手柄，向铲斗外转方向慢慢地扳动手柄，到管接头排出新油为止，清洗管接头并连接之；拆开无杆腔油管接头，慢慢地举升动臂，使铲斗离地约1.5m，然后慢慢地操作铲斗手柄，使之外转至顶端，下落动臂，使铲斗一着地；操作铲斗手柄，向铲斗内转方向慢慢地扳动手柄，从而排出油管中的旧

油，清洗管接头并连接之；举升动臂，使铲斗离地2.5m，向内、外方向转铲斗数次，以排出残存于回路中的空气。④、斗杆回路

拆开斗杆缸无杆腔的油管接头，操作手柄，向斗杆内转方向慢慢地扳动手柄，排出油管中的旧油，直至流出新油为止，清洗管接头并连接之；松开斗杆缸的有杆腔管接头，放出有杆腔中的旧油，向斗杆外转方向慢慢地扳动手柄，顶出管中的旧油至排出新油为止，清洗管接头并连接之；举升动臂，向内、外力向转斗杆数次。⑤、回转系统

拆开回转控制阀上的右（后）端油管接头，操作回转手柄，使之慢慢地向右回转一圈后再插上回转锁销，待无旧油排出时清洗管接头并连接之。用同样的方法排出左回转缓冲制动阀中的旧油 ⑥、行走系统

单边支起左履带，要以铲斗的圆面部分接触地面，并使动臂与牛杆之间的夹角为90°～110°；拆开左行走控制阀上的前端油管接头，踩下左行走踏板，使左边履带慢慢地向前行走，直至管接头排出新油为止，清洗管接头并连接之。以同样方法排出右行走管路中的旧油。

11、当全部油换完并接好各管接头后，还须再一次排放系统中的残存空气，因为此残存空气会引起润滑不良、振动、噪声及性能下降等。因此，换完油后应使发动机至少运转5min，再来回数次慢慢地操作动臂、斗杆、铲斗及回转动作；行走系统若处于单边支起履带的状态下，可使液压油充满整个系统，残存的空气经运动后便会自动经油箱排放掉。最后关闭好放气阀。

12、复检油箱油位。将铲斗缸活塞杆完全伸出、斗杆缸活塞杆完全缩回，降落动臂使铲斗着地；查看油箱油位是否在油位计的上限与下限之间，如油面低于下限，）、应将油添加到油面接近上限为止。

三、注意事项

1、在换油过程中，当油箱未加油，以及液压泵和马达的腔内未注满油时，严禁启动发动机。

2、换油过程中，履带前、后必须放置挡块，回转机构插上锁销；铲斗、斗杆和动臂等动作时，严禁其下方或动作范围内站人。

3、拆卸各管接头时，一定要使该系统自由地放置在地面上，确认该管路无压力时方可拆卸。拆卸时，人要尽量避开接头泄油的方向；工作时，要戴防护眼镜。

4、挖掘机上部回转或行走时，驾驶员一定要按喇叭，做出警示。严禁上部站人，以及履带和回转范围内站人。

5、拆装时，不要损伤液压系统各管接头的结合面和螺纹等处。

6、作业现场，严禁吸烟和有明火。

小议液压挖掘机的控制系统及设计 篇5

关键词：液压挖掘机,控制技术,三维造型设计

挖掘机设计不仅需要产品设计尺寸正确无误, 还需要设计合理、结构性能好, 以保证挖掘机在运动过程中不发生干涉, 使用安全可靠。利用已完成的挖掘机三维模型, 给出液压缸运动的约束条件, 并施加作用力, 进行二维或三维运动分析, 可以分析机构最小距离、每个挖掘位置的挖掘力、位移、速度、加速度和和功率等参数。绘制运动轨迹包络图, 从而分析工作范围的大小和挖掘性能的好坏。装配仿真技术可以从静态角度保证设计尺寸的正确性, 机构运动仿真则从运动角度保证设计的合理性和可靠性。在设计阶段把许多原本要在样机试验时才能发现的问题一一加以解决, 从而为企业带来实实在在的技术经济效益。

1 液压挖掘机的控制系统分类

1.1 电液比例控制智能化

进入20世纪90年代后, 随着计算机技术的发展, 电液比例控制更进一步“智能化”, 电液比例泵和比例阀的应用日益增多, 从而出现了“智能化液压挖掘机”。这种智能化主要体现在以下几个方面。首先, 计算机能够自动监测液压系统和柴油机的运行参数, 如压力、柴油机转速等, 并能根据这些参数自动控制整个挖掘机动力系统运行在高效节能状态。其次, 能够完成一些半自动操作, 如平地、斜坡的修整等, 对司机的熟练程度要求降低, 但工作质量却能够得到大幅度提高。第三, 能够根据监测到的运行参数进行故障诊断, 便于挖掘机的维护。这些功能的出现, 使挖掘机性能得以大幅度提高。

1.2 柴油机电喷控制

在传统的机械调速柴油机上, 喷油泵的循环供油量、喷油提前角等都受到转速影响, 使柴油机性能难以进一步提高。在柴油机上应用电喷控制后, 可以使泵的循环供油量和喷油提前角不再受转速的影响, 从而使挖掘机能够一直工作在最佳状态, 而且加快了响应速度。开发柴油机电喷控制器是提高挖掘机节能性的一个重要环节。

1.3 负荷传感控制将继续发展

负荷传感控制从20世纪70年代开始兴起, 各工程机械液压件生产厂商纷纷推出了一系列有关产品。这种系统具有良好的节能性和操纵性, 即使不熟练的司机也能很快适应。比例流量分配阀的出现进一步推动了负荷传感技术在挖掘机上的应用, 使挖掘机操纵性进一步提高, 解决了西方国家由于熟练司机的缺乏而带来的问题。因此, 负荷传感控制挖掘机在发达国家的需求将会进一步上升。

1.4 多功能组合

为提高挖掘机性能, 各种节能措施的结合将更加广泛。在以往的系统中, 液压泵上已经集成有多种功能, 但由于各种条件的限制, 一般不超过三种。如液压泵中, 就集成有压力切断、正流量控制和功率限制功能, 目前市场上比较流行的各种液压泵原理图中, 也都集成有多种功能。随着液压技术的发展, 有可能在泵上集成更多的功能。

1.5 可变参数控制

为使挖掘机更好地适应各种工况下的负载要求, 动力系统内部一些控制元件的设定参数将不再是固定值, 而是能随着挖掘机具体工作状况而改变。例如, 在日立建机生产的EX系列挖掘机上, 负荷传感阀上的压力补偿器设定压差就能随工作状况而改变, 增强了挖掘机工作时的适应性。可以预测, 在将来的挖掘机动力系统中, 将会有更多的控制参数可以调节, 从而使挖掘机工作效率更高、操纵更容易。

2 挖掘机零部件的三维造型设计

挖掘机三维实体造型包括所有零件的三维实体造型, 总成和整机装配仿真。挖掘机是由金属结构、回转机构、动力装置、传动操纵机构、液压系统和辅助设备等组成。零、部件共计一千多个。尽管挖掘机零、部件结构形式各不相同, 但在计算机上进行三维实体造型有一些规律可循, 一般过程如下:创建草图→根据零件的基本特征和附加特征生成零件的三维模型→依照装配关系装配零部件→形成整机装配仿真。

2.1 三维造型应用软件和基本方法

无论采用那家的三维CAD软件, 都可以较好地完成挖掘机零部件的三维造型, 三维造型时常用以下方法:

2.1.1 对形状比较规则的简单零件, 利用三

维软件自带的标准几何体 (方形、圆柱、圆管、圆锥和球、沟槽) 库, 直接生成零件实体, 如方板、光轴、轴套等。

2.1.2 绘制最能反映零件基本特征的几何草图, 经拉伸、旋转生成三维实体。

2.1.3 沿路径配置的二维几何图形经扫描, 蒙皮生成曲面形实体。

2.1.4 从草图入手建模。设计者根据设计的

要求用手勾画出理想的结构形状, 然后赋予每一条曲线以尺寸约束或几何约束, 使曲线按照设计者的意图去更新交换, 生成参数化特征的实体建模。从草图入手建模很容易实现参数化、标准化、系列化设计, 是挖掘机最理想的建模方式。

2.1.5 利用三维实体间的布尔运算 (交、并、

补) , 将多个简单零件组合成一体, 生成新的实体等等, 且生成的实体模型均采用参数化特征造型。

2.2 挖掘机金属结构的三维造型

一台液压挖掘机的零部件有一千多个, 全部采用三维造型设计工作量很大。实际设计挖掘机时, 也可以只制作与整机外形仿真、运动分析有关和影响主要性能的金属结构件、标准件、司机室和机罩等。

挖掘机三维造型设计的关键是金属结构件的三维造型, 如动臂、斗杆、铲斗、回转平台、回转支承、行走机构和行走架等, 这些金属结构件都是由多个零件焊接成形, 结构较为复杂。如动臂本体由上板、下板、侧板、加强筋板、连接耳板和轴套等十多个零件焊接而成, 这些单个零件结构一般比较简单。设计者根据零件的具体结构画出反映零件特征的二维草图, 草图一般由直线、多边形、圆弧线和圆等构成封闭的图形。将二维截面草图进行拉伸、旋转、放样、倒角, 生成三维图形。最后将这些零件组装并通过布尔运算等操作, 形成动臂的三维实体模型。三维造型最好采用参数化的草图建模方法, 这样可以方便地实行零件的修改及变形设计, 只要发现某一尺寸和结构不合理, 可以容易地修改。而且可以通过尺寸等修改形成其它挖掘机的建模, 无须重新建模, 为以后其它挖掘机的设计建模打下基础。零件模型不仅包含零件的几何信息, 还包含材料、名称、精度等物理信息。就可被后续的质量特性计算、动静干涉检查、有限元分析、结构优化、系统动力学、图面绘制及制造等工作所共用。

挖掘机外观造型设计十分重要, 是吸引用户非常重要的一个方面。驾驶室、配重、柴油箱、液压油箱和机罩等都采用曲面流线型设计, 驾驶室宽敞、视野良好, 造型新颖。整个外形设计应给人一种赏心悦目的感觉。

2.3 挖掘机配套件的三维造型

挖掘机的配套件主要有:柴油机、液压缸、马达、阀组、减速器和回转支承等, 都由专业配套厂制造, 一般只提供安装与连接尺寸图纸和外轮廓简图。准确的配套件三维造型无法构造。一般把配套件作为一个整体, 只对连接与安装位置的精确建模, 其他部分只作外轮廓造型。挖掘机采用的液压元件外形轮廓比较规则, 三维建模比较简单。

2.4 挖掘机部件与整机的三维造型

液压挖掘机造型设计 篇6

关键词：液压挖掘机,GPS/GPRS,控制系统,CAN总线

随着液压挖掘机在中国的应用越来越普遍, 对液压挖掘机的管理、调度和维护方面要求也越来越高。由于G PS/G PR S模块具有G PS定位、网络通讯等功能可以实现成批挖掘机性能监测、调度和管理, 因此目前国内大多数挖掘机主机厂主要通过挖掘机装配G PS/G PR S模块来实现, 而且常用的G PS/G PR S模块主要是R S232串口通讯接口[1,4], C A N通讯接口的G PS/G PR S模块组成的液压挖掘机控制系统研究并不多。由于C A N总线具有高速传输、抗干扰能力强、能够检测出产生的任何错误等特点[5], 因此, 基于C A N总线技术和G PS/G PR S技术设计液压挖掘机远程控制系统具有很大的工程应用意义。

1 系统总体结构

液压挖掘机远程控制系统总体结构如图1所示。

在图1中, 发动机水温传感器用来检测发动机冷却水温, 液压油温传感器用来检测液压油温度, 燃油油位传感器用来检测燃油油位, 机油压力传感器用来检测发动机机油压力值, 前泵压力传感器和后泵压力传感器分别用来检测前泵压力和后泵压力, 转速传感器用来检测发动机转速。工作压力先导开关和行走先导压力开关用来检测工作装置先导手柄的工作状态以及行走先导手柄的工作状态。控制器通过传感器读取液压挖掘机状态参数, 根据油门旋钮设定发动机目标转速控制油门电机转动, 进而带动发动机油门拉杆摆动, 改变发动机转速。控制器通过C A N总线将整车状态信息发送给G PS/G PR S模块进行远程监测, 同时接收远程监控命令控制液压挖掘机执行锁车等命令。

2 系统硬件设计

系统硬件框图如图2所示。在图2中, 根据各个传感器输出不同类型信号, 控制器分别通过电阻输入接口测量发动机水温、液压油温、燃油油位等信号。通过电压输入接口测量前泵压力、后泵压力、油门旋钮值。通过开关量输入接口测量机油压力信号、工作先导压力开关和行走先导压力开关。通过频率输入接口测量发动机转速。油门旋钮用来设定油门电机的目标转速值。控制器通过两路PW M和D O-分别进行油门电机伸长和收缩控制:当控制电机收缩时, PW M 1输出驱动信号, PW M 2不输出驱动信号, D O 1-接通, D O 2-断开;当控制电机伸长时, PW M 2输出驱动信号, PW M 1不输出驱动信号, D O 1断开, D O 2-接通。控制器选择江苏自动化研究所研制的JR C C 300控制器。直线电机选择KEC M-1524发动机自动油门马达。

3 软件设计

软件是基于C o D e Sys (C ontrolled D evelopm ent System) 软件编程的。C o D e Sys是可编程逻辑控制器PLC的完整开发环境。

3.1 主程序软件设计

主程序采用模块化设计, 软件流程图如图3所示。

在图3中, 参数初始化模块主要实现水温传感器、液压油温传感器、燃油油位传感器、转速传感器、前泵压力传感器和后泵压力传感器标定参数的读取和修改等功能。传感器输入模块主要完成水温传感器、液压油温传感器、燃油油位传感器、转速传感器、前泵压力传感器、后泵压力传感器等传感器测量值的读取功能。G PS通信模块主要完成控制器将整车状态信息发送给G PS/G PR S模块进行监测和控制器接收G PS/G PR S模块发送的远程操控命令。油门控制模块主要实现根据油门旋钮设定目标转速值控制发动机转速的功能。

3.2 传感器输入模块

传感器输入模块流程图如图4所示。

在图4中, 发动机转速信号是频率信号, 变动大, 需要滤波处理。发动机水温、燃油油位、液压油温都是电阻信号, 需要将电阻信号和相应的输出信号进行线性化处理。前泵压力和后泵压力是电压信号, 需要将电压信号和相应的输出信号进行线性化处理。机油压力、工作先导压力开关和行走先导压力开关都是开关量信号, 直接读取状态值即可。

3.3 GPS通信模块

G PS通信模块分为G PS发送模块和G PS接收模块。G PS发送模块主要完成控制器发送发动机水温、转速等整车状态信息的功能;G PS接收模块主要完成控制器接收G PS/G PR S模块远程监控命令的功能。

3.3.1 G PS发送模块

G PS发送模块C A N通信协议如表1所示。

表1中, 发动机水温、燃油油位、液压油温都是单字节数据;发动机转速、设定转速、前泵压力和后泵压力都是双字节数据;机油压力、工作先导压力开关和行走先导压力开关是开关量输入信号。

3.3.2 G PS接收模块

G PS接收模块软件流程图如图5所示。

在图5中, 当接收到G PS解锁命令时, 恢复发动机转速为设定转速值;当控制器接收到G PS锁车命令、天线故障命令、电源故障命令时, 锁定发动机转速为自动怠速转速。

3.4 油门控制模块

电子油门控制软件流程图如图6所示。

在图6中, 转动油门旋钮, 并记录下油门旋钮位移的变化范围。将油门旋钮位移的变化范围和空载设定转速范围进行线性化处理, 并以当前油门旋钮位移作为输入, 计算出对应的空载设定转速hand_set_speed。利用PID控制算法, 控制发动机转速为设定转速。

4 试验

将远程控制系统安装到国内某型号挖掘机上, 进行远程监控试验。液压挖掘机整车状态G PS/G PR S远程监测页面如图7所示。液压挖掘机G PS/G PR S远程控制页面如图8所示。液压挖掘机G PS/G PR S远程定位功能如图9所示。

从图7可以看出, 控制系统能够实时准确显示液压挖掘机的状态信息, 包括发动机水温、燃油油位、液压油温、发动机转速等参数, 数据刷新时间小于1s。从图8中可以看出, 控制系统的远程锁车、解锁、数据回传时间等控制命令可以通过页面手动设置, 应用方便。图9中, 液压挖掘机远程G PS定位功能准确、快速。液压挖掘机远程监控系统具备。

5 结束语

基于G PS/G PR S的液压挖掘机远程控制系统, 集成了C A N总线和G PS/G PR S的优点, 具备系统状态远程监测、远程控制、G PS定位等多种控制功能。通过试验证明:控制系统性能稳定、可靠。同时, 控制系统软硬件设计简便, 具有很大的工程应用价值。

参考文献

[1]程驰宇, 冯海隆, 潘双夏.基于GSM/GPS网络的挖掘机远程监控系统[J].机电工程, 2005.

[2]李锋伟, 王彦章, 龚润弘.基于GPRS或3G技术的GPS监控系统在液压挖掘机中的应用[J].建筑机械, 2013.

[3]王剑波, 张军, 司葵卯等.基于Labview的挖掘机串口参数监控系统设计[J].工程机械, 2012.

[4]郑磊, 杨梅, 高见广.挖掘机远程管理系统的研究与应用[J].建筑机械化, 2011.

液压挖掘机造型设计 篇7

记者:第一台“双臂”样机终于在2005年完成,当时的主要用途是什么?

石井:以多用途为主,例如房屋的拆解、废弃、物处理以及救灾等。但随后发现,日常一些房屋的拆解并不需要用到如此高端的机型,这与之前的想法稍微有些不同。

记者:ASTACO的外形设计与传统的液压挖掘机并没有太大的不同。

石井:是的,虽然ASTACO外观设计尽可能的贴近现实,但驾驶室的设计尝试过很多新奇的设计思路,例如采用过鸥翼式车门的设计。因为是早期样机,允许有不同的尝试。

记者:鸥翼式车门的设计确实出现在样机上了吧?

石井:是的。鸥翼式车门设计采用类似战斗机座舱罩的前推式开合方式,对于不少喜欢高达机器人动画的驾驶者来说,进入驾驶室就有种身临其境的感觉,所以笼络了一批爱好者。但这样的驾驶室在安全性测试时暴露出一些不足,后来只能回归到传统的驾驶室设计。驾驶室安全性测试简单地说就是对驾驶室进行回转、侧翻及上部坠物等人为破坏,从而对驾驶室的安全性能进行一个综合检测。其实不少人在提到放弃鸥翼式车门设计时都觉得有些可惜。

记者:鸥翼式车门的设计在别的机型上是否有采用?

石井:是的,生产成本太高也是其中一个主要原因。

记者:其他部件是否也有特殊设计?

石井:增加了液压臂防碰撞装置。通过程序模拟,使双液压臂在保持安全距离的同时,发挥最大工作效能。

记者:从外观上看,两个液压臂有不同之处?

石井:是的,双臂虽为左右对称,但为了应对不同的作业环境、更广泛的作业领域以及双臂输出功率的不同,双臂的垂直高度稍有差别。现在ASTACO定型量产后,双臂的位置差已经变得非常明显。

记者:增加了一个液压臂后是否碰到了一些之前未预料到的问题?

石井:发生过不少,例如测试液压臂在横倒状态下机体转动时,因受力不均,车身与履带接口发生了错位。

记者:但还是成功的的研制出了样机。

石井:其实在样机演示时仍发生了一些问题,进行液压臂夹住物体左右拉拽演示时,液压臂因负荷过大导致动臂与车身连接处产生形变。最初发现这个问题的是在场的一位市场部同事,当时大家还有点不相信,在想会不会是因为地面坡度的问题而产生的错觉,检查后发现果然是设备的问题。战战兢兢地结束了之后的2h演示,还好没有发生更多的问题,可动臂连接处的形变已经相当明显。而这反倒证明了液压泵的输出功率已满足甚至超过了设计标准。

记者:当时采用了多大的液压泵呢?

石井:通俗地说是压强达到350kg/cm2,从而造成了机体的损坏。今后考虑配装过载传感器也不是没有可能,但操作手的正确操作还是最重要的。

记者:最初的样机是多少吨级的?

石井:7t级,搭配了5t级和3.5t级的液压臂

记者:样机采用7t的设计,是不是受市场主流机型的影响?

石井:其实最受欢迎的还是20t级的,但公司的研究员认为从该机型的功用出发,7t级的设计更能满足市场需要,轻便灵巧的机身能够更好地适应例如住宅拆解的施工环境。

记者:话说回来,1号样机的口碑如何?

石井:ASTACO在2008年获得了东京消防厅的表彰。在展示会上,消防厅看中了ASTACO的救援能力并开始协商引进,之后的2年半时间消防厅陆续引进了几台ASTACO进行试用。2011年新型ASTACO量产后正式成为消防厅的制式装备。

记者:看来消防厅试用的效果不错。

石井:东京消防厅租用1号样机差不多2年半的时间,期间给我们反馈了大量的使用感受和意见,根据这些反馈我们在2010年开发出ZX7(jTF-3型双臂液压挖掘机,这个型号也是7t级,但更加偏重于救援用途。因为有实际数据作参照,个人觉得ZX70F-3无论从整机性能、操作以及维修方面都要比样机出色很多,接近于完美的机型。

记者:ASTACO还有其他型号吗?

石井:是的,当时受某企业委托,开始了45t级ZX450TF-3项目。

记者:45t级?

石井:嗯,一改往日小巧可爱的风格,一下变成了巨汉的形象,哈哈。当然这样的设备在建筑物解体、特别是高层建筑物解体时能够发挥不小的作用,光是液压臂前段的液压钳就重达2t,整机的输出功率是非常可观的。

记者:听说中途你离开了ASTACO NEO (第三代双臂液压挖掘机)的开发工作。

石井:是的,2006年被调到了日立制作所原先的机械研究所,干了一些跟NEO双臂完全不同类型的开发工作。当时为了提高挖掘机在山地等凹凸路面的移动性能,实验研发4足独立式履带液压挖掘机。2年以后又被调回了日立建机,参与ASTACO NEO项目之外的机种研发。

记者:今后如果继续ASTACO开发的话,会更注重于哪些方面的提升?

石井:现在的ASTACO出于节约成本的目的,依托液压挖掘机的基础而研制开发。当ASTACO NEO的作用渐渐为人们所接受,成为一种常用机型时,我想以一个新的平台来研发更加具有独立机型特点的产品。

液压挖掘机液压系统分析 篇8

WLY60型轮胎式液压挖掘机。机重14.5T, 反铲斗容量0.6m3。斗液压缸、支腿液压缸的换向阀与其它换向阀并联, 其余成顺序单动回路。当动劈或斗杆单独动作时, 通过合流阀可以实现双泵合流。所有换向阀均采用三位十通结构。

齿轮泵设有安全隘流阀, 当工作压力超过14MPa时, 安全阀开启, 所有回油都经过阀、滤油器和散热器。回转电动机缓冲制动阀的调定压力为10Ma, 并装有两个单向补油阀, 构成缓冲补油回路, 当回转制动时, 通过单向阀从回油路进行补油。动劈液压缸大腔和斗杆、液压缸大小腔进出油路都装有18MPa的限压阀, 以保证各液压的闭锁力。动臂液压装有单向补油阀, 当动臂快速下降时, 可以回油路补油。

支腿液压缸没有锁紧回路, 液压锁只有在压力油作用下才打开, 挖掘作业时, 支腿液压缸锁定不动, 避免软腿, 保证工作安全。整机行驶时, 又能防止已收起的支腿不会由于颠簸和振动而甩出。

挖掘机的行走机构采用机构传动, 其前桥设有液压悬挂平衡液压缸, 机械行驶时, 通过悬挂平衡阀可以保证四个车轮都着地, 减少车架的扭转, 而当挖掘作业时, 将两腔闭锁, 可以增加其车架的稳定性。挖掘机的行走转向利用转子泵。

2 分功率系统

国产WY250型正铲挖掘机液压系统采用的是双泵分功率变量系统, 该机发动机功率198kw, 机重55t, 正铲斗容量2.5m3。该机的液压系统最大工作压力28MPa, 由两个独立的并联回路组成, 分功率调节, 先导伺服操纵。泵组由两台主泵变量泵组和—台齿轮泵组成, 两台主泵装有各自分开的功率调节器, 由各自的回路反馈到调节器进行变量调节, 两泵彼此不发生压力反馈。空载时, 泵组的压力油经过回组、散热器和滤油器回油箱。当液压系统的压力超过28MPa时, 压力油经过安全溢流阀回油箱。

先导阀用来操纵阀组中的各个换向阀, 实行作业动作和整机行走动作。当扳动先导阀时, 控制油就推功阀组中的动臂缸换向阀和阀组中的合流阀, 实现动臂的双泵合流。若扳动先导阀, 阀组中的斗杆缸换向阀移位, 通过阀组中的斗杆合流阀实现斗杆双泵合流。功臂缸和斗杆缸油路上各装有压力为32MPa的限压阀。先导阀分别操纵开斗液压缸的换向阀和铲斗液压缸的换向阀, 工作原理相同, 相应的油路上各装有压力为32MPa的限压阀。

主机需要行走时, 扳动先导阀, 控制油就推动相应的行走电动机换向阀, 使压力油经过中央回转接头流入行走电动机。

3 全功率变量系统

3.1 WYl60型正铲液压挖掘机

国产WYl60型正铲液压挖掘机液压系统采用全功率变量系统。该机发动机功率128kw, 液压系统工作压力28MPa, 机重38t, 正铲斗容量1.6m3。主泵为双联斜轴式轴向柱塞泵, 双泵有各自的调节器, 两调节器之间采用液压联系, 液压泵工作时两泵的摆角始终保持相等。输出流量也就相等。

液压泵A输出的压力油通过多路换向阀组供给斗杆缸、回转电动机和左行走电动机, 还通过合流阀向动臂缸或铲斗缸供油, 以加快起挖掘速度。液压系B输出的压力油通过多路换向阀组E供给右行走电动机、动臂缸、铲斗缸和开斗缸。多路换向阀采用手动减压式先导阀操纵。手动减压式先导阀的控制油路由齿轮泵单独供油, 组成操纵回路。操纵先导阀手柄的不同方向和位置, 可使其输出压力在0~3MPa压力范围内变化, 以控制液控多路阀的开度和换向, 使驾驶员在操纵先导阀时, 既轻便又有操纵力和位置的感觉。为保证有一定的操纵压力, 并在操纵液压泵不工作或损坏时仍能使工作机构运动, 在操纵回路中设置了节能器, 以调节控制油压。

手柄I前后动作时, 操纵相应的减压式失导阀的接通或断开, 以改变斗杆缸的液控换向阀的开度和位置, 来控制斗杆的升降, 手柄左右动作时, 控制回转电动机的左转和右转。

此外, 为了提高液压泵的工作转速, 避免产生吸空、改善自吸性能, 该机采用了压力油箱;除了主油路、泄油路和控制油路外, 还有独立的冷却循环油路, 由齿轮泵供油, 经散热器回油箱。这样可位回油压压小、保护冷却器安全。

3.2 WY 60A液压挖掘机

国产WY60A液压挖掘机的发动机功率58.8kw, 额定转速1800r/min, 泵的最大流量为2×140L/min, 正、反铲斗容量06m3。该机液压系统为双泵双回路全功率变量系统, 它由一对双联轴向柱塞泵、两组三位六通液控多路阀、液压缸、回转和行走液压马达等元件组成。

一个液压泵输出的液压油, 经过多路换向阀组中的换向阀可以分别驱动回转电动机、杆缸和左行走电动机。如这3个执行机构均不动作时, 操纵合流阀, 液压油可以进入动臂缸的, 从而加快动臂提升和铲斗挖掘。另一个液压泵输出的液压油, 进入多路换向阀组。经过换向阀、分别驱动铲斗缸、动臀缸、右行走电动机。操纵合流阀, 液压油进入斗杆缸, 从而实现阀外合流, 使斗杆缸伸出或收缩。

4 多泵多回路复合系统

4.1 主泵三控制系统

该机使用四台主泵, 其形式为斜盘式变量柱塞。每量变化均受到三条油路的压力控制, 故称三控制系统。

4.1.1 三控要素。

a.先导阀压力控制。它可使泵的排量随先导阀操纵杆的行程增大 (减小) 地增大 (减少) , 故称作为泵的排量控制。b回转泵压力控制。它可使主泵的流量随回转泵的压力增大 (减小) 而减小 (增大) , 以保证发动机输出功率恒定, 更有效地利用发动机功率。当回转泵不工作时, 主泵可以使发动机全功率工作;而当回转泵工作时, 主泵又把部分功率自动转移转回转泵, 它称为回转泵的补偿控制。

4.1.2 三控制泵的工作原理。

如不考虑回转泵控制柱塞和导控柱塞的作用, 即回转泵无压力、导控阀压力最大时, 可认为柱塞固定不动、它是一个典型的恒功率控制机构。随着泵出口油压力升高, 推动柱塞和滑阀右移, 滑阀移入右位工作, 使伺服缸大腔回油, 伺服缸活塞杆在导控泵油压力的作用下右移, 泵倾斜角变小 (流量减小) 。这样, 泵流量随负载压力变化而变化, 维持系统恒功率工作。

泵的排量 (流量) 大小受先导阀输出油压控制, 先导阀输口压力的大小和先导阀手柄行程成正比。行程越大, 输出压力也越入。将先导阀输出油压通到栓塞的腔室内, 柱基右移的距离和先导阀位移成正比。

4.2 回转泵特点

回转机构由双泵和双电动机组成一个独立的闭式系统。回转泵主要由两大部分组成:泵和调节器;阀组和接合阀。

摘要：针对液压挖掘机系统进行分析, 为挖掘机液压系统的设计提供了必要的参考和依据。

关键词：液压挖掘机,液压系统,分析

参考文献

[1]李培, 杜永良.液压挖掘机液压控制系统分析[J].建筑机械, 2011 (9) .

液压挖掘机造型设计 篇9

液压挖掘机主要由发动机、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。液压挖掘机一般由工作装置、回转装置和行走装置三大部分组成。工作装置是直接完成挖掘任务的装置。它由动臂、斗杆、铲斗等三部分铰接而成。动臂起落、斗杆伸缩和铲斗转动都用往复式双作用液压缸控制。为了适应各种不同施工作业的需要,液压挖掘机可以配装多种工作装置,如挖掘、起重、装载、平整、夹钳、推土、冲击锤等多种作业机具。回转与行走装置是液压挖掘机的机体,转台上部设有动力装置和传动系统。液压传动系统通过液压泵将发动机的动力传递给液压马达、液压缸等执行元件,推动工作装置动作,从而完成各种作业。

优越的操纵控制性及作业性能是大型矿用液压挖掘机的显著特点。超大型液压挖掘机采用发动机—油泵电气控制系统,可以最大限度地发挥发动机的性能、降低油耗,使机械高效地工作。大部分超大型挖掘机采用故障检测系统,利用装设在驾驶室的显示器为驾驶员提供各主要部件、系统及整机的工作状况,机械操作的自动化程度及适应性大大提高。

2 大型矿用液压挖掘机铲斗及开斗液压控制

2.1 铲斗及开斗工作流程

底卸式铲土是大型矿用液压挖掘机铲斗进行卸土的基本方式,其工作模式是利用开斗液压缸打开斗底卸土,铲斗的后壁内安装开斗液压缸装置,活塞杆在液压缸内伸缩,启动杠杆机构翘起铲斗,从底部把料物进行卸载。这种流程的优势为卸载速度快,铲斗可以靠近自卸车,对车辆的冲击力很小。

2.2 铲斗及开斗液压控制设计

在设计中,有4台主工作泵对矿用挖掘机的行走装置、动臂、铲斗、开斗以及斗杆的液压机构进行液压供油。各液压执行机构均有1台主工作泵通过多路阀进行控制。在四组多路阀中,并联与顺序单动组合控制有两组,供油顺序单动控制的有两组。其流量控制是利用阀外合流对液压执行机构控制。这样,4台主工作泵均可以分别对执行机构组合进行供油。

在设计中,矿用挖掘机液压系统都是通过正流量控制进行工作,先导阀输出的先导压力是利用操纵手柄进行控制。同时对先导阀进行优化,用单独的先导泵进行供油。为达到实流量匹配与降低液压系统的能耗,各个主泵的排量与控制多路阀的开度同时受先导控制压力控制。

液压泵排量为正流量泵,与先导压力值是正比例关系。与此同时,液压泵通过恒功率进行控制,这样可以通过外部控制调整恒功率值的大小。恒功率值大小的调整能够根据施工现场的状况进行控制,这样挖掘机在挖掘中可以通过设置液压泵不同的恒功率值,灵活机动地工作。

在设计中,挖掘机的铲斗和开斗装置由相同型号的液压缸进行控制,工作中,3台主泵可以对铲斗液压缸进行供油,最多可以由1台主泵对开斗液压缸进行供油,液压系统中采用电磁阀和多路阀组合控制。

图中的电液多路阀是系统中主控阀,能够把多路阀简化成三支可变节流口,并且能够进行联动,当驾驶员操作工作装置时,多路阀的A、B口逐渐打开,T口逐渐关闭,阀芯处于中位时,A、B口关闭,T口全开,液压油通过T口卸荷回油箱。其主控阀调速原理如图1所示。

开斗液压缸在缩回(打开斗底)时控制原理与铲斗液压缸相同,开斗液压缸在伸出(关闭斗底)时,控制原理不同,区别在于控制开斗液压缸的主控阀与控制铲斗的不同,开斗液压缸在伸出(关闭斗底)时,主控阀P口与A、B口在内部接通,口封堵,开斗液压缸靠自重伸出,这样液压缸运动速度得到提高,系统的效能大大提升。

3 结语

总之,大型矿用挖掘机液压传动紧密地联系在一起,其发展主要以液压技术的应用为基础。由于挖掘机的工作条件恶劣,要求实现的动作很复杂,对液压系统的设计提出了很高的要求,因此,对挖掘机液压系统的分析设计已经成为推动挖掘机进步的重要一环。本文提出的铲斗及开斗液压控制设计为今后设计和制造更大型的液压挖掘机提供技术参考。

参考文献

[1]陈世教,荣洪均,冀满忠,等.液压挖掘机反铲工作装置整机理论复合挖掘力的计算及应用[J].工程机械,2007(4).

[2]刘鹏虎,张勇,张强.液压挖掘机工作装置的动力学分析及控制[J].中国工程机械学报,2007(1).