[工学]WY200挖掘机工作装置液压系统设计.doc

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[工学]WY200挖掘机工作装置液压系统设计

1 前言 随着全球经济的高速发展基本建设范围的持续拓宽, 液压挖掘机的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,于是它对液压系统的设计提出了很高的要求,其液压系统也是工程机械液压系统中最为复杂的。因此,挖掘机液压系统的分析设计对推动挖掘机的发展具有重要的意义[1]。 1.1 工程机械的发展概况 在十八世纪以后,英国、美国相继完成工业革命。随着城市及城市工业的发展,需要大量的劳动力,因此,农村大批劳动力向城市转移,这就促进了拖拉机、播种机、收割机等农业机械、城市施工机械的大发展。 综观工程机械的发展过程,从其结构、控制系统以及性能来看:经历了动力技术革命、传统技术革命、钢结构技术革命、控制技术革命几个阶段,也所谓经历了几次飞跃和更新换代。 首先是动力技术革命:随着体积小、重量轻、强有力的内燃机技术的出现,解决了工程机械移动的动力源,促使工程机械的诞生和发展。 其次是传动技术革命:移动性动力源的问题解决之后,主要矛盾转移到如何有效地传递动力、完成作业的焦点上。20世纪50年代出现了液体传动(液压和液力),由于液压传动具有功率密度高、结构紧凑、容易实现各种运动形式的转换以满足复杂的 作业要求,速度刚性大、便于冷却散热,配置灵活、组装方便、可靠耐用等独到特点,以最小的空间、最灵便的途径、传递最大的动力,而且动力特性好,具有许多优良的传动性能,传动平稳、自动防止过载,容易实现无极变速,操纵简单轻便、控制性能好。因此,液压技术作为机械传动的一中有力的补充,以成功地用语一切需要中等以上功率输出,以及需要对运动工程进行灵活控制和调节的地方,在工程机械中得到广泛的应用[2-3]。 1.2 挖掘机简介 1840年美国西部开发,进行铁路建设,产生了模仿人体构造,有大臂、小臂和手腕,能行走和扭腰类似机械手的挖掘机,它采用蒸汽机作为动力在轨道上行走。但是此后的很长时间挖掘机没有得到很大的发展,应用范围也只局限于矿山作业中。 导致挖掘机发展缓慢的主要原因是:其作业装置动作复杂,运动范围大,需要采用多自由度机构,古老的机械传动对它不太适合。而且当时的工程建设主要是国土开发,大规模的筑路和整修场地等,大多是大面积的水平作业,因此对挖掘机的应用相对较少,在一定程度上也限制了挖掘机的发展。 二十世纪四十年代有了在拖拉机上配装液压反铲的悬挂式挖掘机。随着液压传动技术迅速发展成为一种成熟的传动技术,挖掘机有了适合它的传动装置,为挖掘机的发展建立了强有力的技术支撑,是挖掘机技术上的一个飞跃 。同时,工程建设和施工形式也发生了很大变化。在进行大规模国土开发的同时,也开始进行城市型土木施工,这样,具有较长的臂和杆,能装上各种各样的工作装置,能行走、回转,实现多自由动作,可以切削高的垂直壁面,挖掘深的基坑和沟槽的挖掘机得到了广泛应用。 1950年在意大利北部生产了第一台液压挖掘机。第一台液压挖掘机采用定量齿轮泵,中位开式多路阀,工作压力为9Mpa,所有执行元件互相并联连结。由单泵向6个执行元件供油。由于早期液压挖掘机主要采用了定量齿轮泵,不能按需改变供油流量,无法充分利用发动机的功率,因此其能量损失很大,不能满足挖掘机复合动作的复杂要求,且可操纵性差。另外,早期试制的液压挖掘机是采用飞机和机床的液压技术,缺少适用于挖掘机各种工况的液压元件,配套件也不齐全,制造质量不够稳定。从二十世纪六十年代到八十年代中期,液压挖掘机进入了推广和蓬勃发展的阶段,各国挖掘机制造厂和品种增加很快,产量猛增。 自第一台手动挖掘机诞生以来的160多年当中,挖掘机一直在不断地飞跃发展,其技术已经发展到相对成熟稳定的阶段。目前国际上迅速发展全液压挖掘机,对其控制方式不断改进和革新,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。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坚实的基础,创造了良好的前提。 据有关专家估算,全世界各种施工作业场约有65%至70%的土石方工程都是由挖掘机完成的。挖掘机是一种万能型工程机械,目前已经无可争议地成为工程机械的第一主力机种,在世界工程机械市场上己占据首位,并且仍在发展扩大。挖掘机的发展主要以液压技术的应用为基础,其液压系统已成为工程机械液压系统的主流形式。随着科学技术的发展和建筑施工现代化生产的需要,液压挖掘机需要大幅度的技术进步,技术创新是液压挖掘机行业所面临的新挑战。在技术方面,挖掘机产品的核心技术就是液压系统设计,所以对其液压系统的分析研究具有十分重要的现实意义[4]。 1.3 国内外研究现状及发展动态 1.3.1 国外研究状况及发展动态 从20世纪60年代

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