肥矿山机器厂长江挖掘 机厂广西玉林柴油机厂合作，取得了些成果。但随着国外先进的挖掘机越来 越多地进入国内市场，国产挖掘机与进口挖掘机的性能差别越来越明显。在这种 情况下，国内些挖掘机生产厂除了采取与国外合资的形式外，还积极引进国外 先进的液压元件，使国内生产的些挖掘机技术水平迅速得到提高，但在最新技 术研究和应用上与国外相比还存在较大的差距。与国外挖掘机生产商相比较，国 内生产厂家技术和研究开发实力还处于弱势地位，为了尽快适应国内挖掘机市场 的发展形势，国内挖掘机液压的开发应重点。 考虑以下几个方面 加快专用液压元件的设计开发，形成自己的配套体系。适应目前行业快 速发展的需求。 提高产品可靠性和寿命，提高整机平均无故障时间，延长维修周期。 着眼于液压系统与发动机的动力匹配，提高能源利用率。 着眼于整个系统的研究， 考虑人机工程学问题，提高操纵舒适性，改善司机工作条件。 各个厂家在这个过程中都有个共同的原因，那就是整个仿制消化过程简 单化，仅仅时拆样机，照抄零件，对引进和仿制的产品缺乏系统的领会，没有 真正吃透本质。无论是整机系统还是元件引进，都是急于求成的做出仿制品 后就轻易满足，缺乏进步的技术消化吸收，没有能够转化成自己的技术，不 能真正组建自己的引进技术平台，然后继续开发和发展。目前我国的挖掘机企 业和其配套元件企业，基本都是低水平的重复生产，基本没有真正的核心技术。 在仿制的基础上系统的开发是我们重点的内容，在选用通用元件，搭建成系统 之后的后期测试调试，整改及提出自己系统对元件的专用要求，甚至形成自 己的专用元件是非常重要的环节，它甚至可以整整提高个技术台阶。 第二章液压挖掘机结构与工作原理 挖掘机的功能结构 单斗液压挖掘机是种自行式土方工程机械，斗容量从不等， 按行走机构不同，有履带式轮胎式两类。履带式应用较多，其主机结构示意图图 所示。图中铲斗斗杆和动臂统位置，般不单独直接挖掘土壤斗杆挖掘可挖掘较大的行程， 但挖掘力小些。转斗挖掘的行程较短为使铲斗在转斗挖掘结束时装满铲斗，需 要较大的挖掘力以保证能挖掘较大厚度的土壤，以此挖掘机的最大挖掘力般是 由铲斗液压缸实现的。由于挖掘力大且挖掘行程短，以此转斗挖掘可用于清除障 碍或提高生产率。在实际工作中，熟练的液压挖掘机操作人员可根据实际情况， 合理操作各个液压缸，往往是各个液压缸联合工作，实现最有效的挖掘作业。例 如，挖掘基坑是由于挖掘深度较大，并要求有较陡而平整的基坑壁，则采用动臂 和斗杆同时工作当挖掘基坑底时，挖掘行程将结束，为加速装满铲斗，或挖掘 过程中调整切削角时，则需铲斗液压缸和斗杆液压缸同时工作。 第三章液压挖掘机工况及液压系统的分析 液压挖掘机的工况分析 液压挖掘机的主要功能运动包括以下几个动作如图所示动臂升降 斗杆收放铲斗装卸转台回转整机行走以及其它辅助动作。除了辅助动作例 如整机转向等不需全功率驱动以外，其它都是液压挖掘机的主要动作，要考虑 全功率驱动。 挖掘机的典型作业流程 整机移动至合适的工作位置 回转平台，使用工作装置处于挖掘位置 动臂下降，并调整斗杆铲斗至合适位置 斗杆铲斗挖掘作业 动臂升起 回转工作装置至卸载位置 操纵斗杆铲斗卸载 由于液压挖掘机的作业对象和工作条件变化较大，主机的工作有两项特殊要求 实现各种主要动作时，阻力与作业速度随时变化，因此，要求液压缸和 液压马达的压力和流量也能相应变化 为了充分利用发动机功率和缩短作业循环时间，工作过程中往往要求有 两个主要动作例如挖掘与动臂提升与回转同时进行复合动作。 液压挖掘机个作业循环的组成和动作的复合主要包括 挖掘通常以铲斗液压缸或斗杆液压缸进行挖掘，或者两者配合进行挖 掘，因此，在此过程中主要是铲斗和斗杆的复合动作，必要时，配以动 臂动作。 满斗举升回转挖掘结束，动臂液压缸将动臂顶起，满斗提升，同时回 转液压马达使转台转向卸土处，此时主要是动臂和回转的复合动作。 卸载转到卸土点时，转台制动，用斗杆液压缸调节卸载半径，然后铲 斗液压缸回缩，铲斗卸载。为了调整卸载位置，还要有动臂液压缸的配 合，此时是斗杆和铲斗的复合动作，间以动臂动作。 空斗返回卸载结束，转台反向回转，动臂液压缸和斗杆液压缸配合，把 空斗放到新的挖掘点，此时是回转和动臂或斗杆的复合动作。 整机移动工况将整机移动至合适的工作位置。 姿态调整与保持工况满足停放运输检修等需要。 其他辅助作业工况辅助工作装置作业工况。 挖掘工况分析 典型挖掘工况 铲斗挖掘工况由铲斗液压缸单独动作进行挖掘的工况。采用铲斗液压缸 进行挖掘常用于清除障碍，挖掘较松软的土壤以提高生产率，因此，在般土 方工程挖掘中级土下土壤的挖掘铲斗挖掘最常用。 斗杆挖掘工况由斗杆液压缸单独动作进行挖掘的工况。在较坚硬的土 质条件下工作时，为了能够装满铲斗，中小型液压挖掘机在实际工作中常以斗 杆液压缸进行挖掘。 联合挖掘工况由铲斗斗杆液压缸复合动作进行挖掘的工况，必要时 还需配以动臂液压缸的动作。主要用于需要轨迹控制的情况。 当单独采用铲斗液压缸进行挖掘时，挖掘轨迹以铲斗与斗杆的铰点为中心， 铲斗斗尖所作的圆弧线的长度决定于铲斗液压缸的行程。以铲斗液压缸进行挖 掘时的挖掘行程较短，为了能够装满铲斗，较大厚度的土壤，所以般挖掘机 的斗尖最时实现。 当单独采用斗杆液压缸进行挖掘时，挖掘轨迹以动臂与斗杆的铰点为中心， 铲斗斗尖所作的圆弧线的长度决定于斗杆液压缸的行程。当动臂液压缸位于最 小长度并以斗杆液压缸进行挖掘时，可以得到最大挖掘深度尺寸，并且也有较 大的挖掘行程。 般认为斗容量小于或在土质松软时以转斗挖掘为主，反之则以斗 杆挖掘为主。这两种情况的挖掘阻力不同。 在实际挖掘工作中，往往需要采用各液压缸的复合工作。如在平整土地或 切削斜坡时，需要同时操纵动臂和斗杆，以使斗尖能沿直线运动，见图所 示。此时斗杆收回，动臂抬起，需要保证彼此动作，相互之间无干扰。如 果需要铲斗保持定切削角度并按照定的轨迹进行切削时，或者需要用铲斗 斗底压整地面时，就需要铲斗斗杆动臂三者同时作用完成复合动作， 见图所示。这些动作决定于液压系统的设计。当进行沟槽侧壁掘削和斜坡 切削时，为了有效地进行垂直掘削，还要求向回转马达提供压力油，产生回转 力，保持铲斗贴紧侧 壁进行切削，因此需要回转机构和斗杆机构复合动作。 图斗尖沿直线挖削 水平地面的挖削斜坡地面的挖削 图地面的切削和压整 水平地面的切削和压整斜坡地面的切削和压整 单独采用斗杆挖掘时，为了提高掘削速度，般采用双泵合流，个别也有 采用三泵合流。单独采用铲斗挖掘时，也有采用双泵合流的情况。 当动臂斗杆和铲斗复合运动时，为了防止同油泵向多个液压作用元件 供油时动作的相互干扰，般三泵系统中，每个油泵单独对个液压作用元件 供油较好。对于双泵系统，其复合动作时各液压作用元件间出现相互干扰的可 能性大，因此需要采用节流等措施进行流量分配，其流量分配要求和三泵系统 相同。 挖掘过程中还有可能碰到石块树根等坚硬障碍物，往往由于挖不动而需 要短时间增大挖掘力，希望液压系统能暂时增压，能提高主压力阀的压力。 铲斗挖掘工况的挖掘阻力 铲斗挖掘时，土壤切削阻力随挖掘深度改变而有明显变化，切削阻力与切 削深度基本上成正比，前半过程切削阻力较后半过程高，因前半过程的切削角 不利，产生了较大的切削阻力，其切削阻力的切向分力可以用下列公式表达   式中表示土壤硬度的系数，对级土壤宜取,对级土壤 宜取,对级别土壤宜取 铲斗与斗杆铰点至斗齿尖距离，即转斗切削半径，单位为 挖掘过程中铲斗总转角的半 铲斗瞬时转角，，为铲斗斗杆转角，为挖掘起始 位置的铲斗相对斗杆的初始转角 切削刃宽度影响系数其中为铲斗平均宽度，单位为 切削角变化影响系数，取 斗齿系数，带有斗齿时取，无斗齿时取 斗侧壁厚度影响系数其中为侧壁厚度，单位为, 初步设计时可取 切削刃挤压土壤的力，根据斗容量大小在范围内选 取。当斗容量时应小于 图铲斗挖掘阻力分析图 第章绪论 选择该课题的意义 随着近年来我国国民经济的快速发展以及实施西部大开发战略的机遇，工程 机械在各种工程建设领域中所起的作用越来越明显，液压挖掘机作为主流的工程 机械产品，以其应用广泛使用灵活工作效率高而愈来愈被人们所重视。液压 挖掘机是目前土方开挖的最主要施工机械，在交通建筑能源矿山水利 港口等工程领域发挥重要作用，台液压挖掘机挖掘Ⅳ级土壤时，每班 生产率大约相当于工人天的劳动生产率。由于液压挖掘机具有多 品种，多功能。最近几年的统计表明，液压挖掘机是整个工程机械行业中产销量 最大增长率最高的产品之。到年国内挖掘机生产企业包括合资和外资 企业销量总和接近万台，同时我国进口挖掘机数量也极为庞大，据统计， 年月，仅广州口岸就累计进口挖掘机，台近几年挖掘机销量统计 见表 年份 销量 台 表挖掘机年销售统计 虽然目前中国已经成为世界上最大的挖掘机市场和产地之，但是同时我国 挖掘机行业整体水平相对落后，制造工艺水平较低，技术条件差，没有形成关键 国产元件的配套体系，目前国内挖掘机行业，从产品技术水平可靠性寿命 制造质量与国外挖掘机有较大差距，配套件的质量和可靠性差使用寿命短，液 压元件极少没有关键元件，系统不能配套。特别是液压元件，还远远没有达到 国产配套水平。