液压挖掘机自动控制系统的设计和实现
液压机液压传动与控制系统设计手册
液压机液压传动与控制系统设计手册液压传动与控制系统是现代工程技术中不可或缺的一部分，广泛应用于各类工程机械、自动化设备等领域。
本文将从以下几个方面详细介绍液压传动与控制系统的设计、组成、应用及维护等方面的内容。
一、液压传动与控制系统的基本概念液压传动与控制系统是以液体为工作介质，利用压力传递能量的一种传动方式。
它具有传动比固定、输出力大、响应速度快、易于控制等优点，因此在工程领域得到了广泛应用。
二、液压传动与控制系统的设计原则和方法在设计液压传动与控制系统时，应遵循以下原则：1.确保系统工作安全、可靠；2.优化结构，降低成本；3.提高系统效率，降低能耗；4.易于维护和故障排除。
设计方法主要包括：1.确定系统的工作原理和性能要求；2.选择合适的液压元件；3.设计合理的系统结构；4.进行系统性能分析和优化；5.编制设计计算说明书。
三、液压传动与控制系统的组成及功能液压传动与控制系统主要由以下几部分组成：1.动力元件：如液压泵、电动机等；2.执行元件：如液压缸、液压马达等；3.控制元件：如阀门、压力开关等；4.辅助元件：如油箱、管路、接头等；5.传感器：如压力、流量、温度传感器等。
各部分功能如下：1.动力元件：为系统提供压力油；2.执行元件：将压力油转换为线性或旋转运动；3.控制元件：调节系统油液的流量、压力、流向等；4.辅助元件：保证系统油液的清洁、冷却、密封等；5.传感器：实时监测系统工作状态，为控制系统提供反馈信号。
四、液压传动与控制系统的设计步骤1.确定设计任务和要求；2.选择合适的液压元件；3.设计系统原理图；4.进行系统性能计算和分析；5.编制设计计算说明书；6.绘制设计图纸；7.审核和验收。
五、液压传动与控制系统的应用领域液压传动与控制系统在以下领域得到广泛应用：1.工程机械：如挖掘机、推土机等；2.自动化设备：如机器人、生产线等；3.交通运输：如汽车、船舶等；4.航空航天：如飞行器、卫星等；5.军事领域：如装甲车辆、舰艇等。
《2024年液压挖掘机工作装置与液压系统设计的研究》范文
《液压挖掘机工作装置与液压系统设计的研究》篇一一、引言随着工程机械技术的不断进步，液压挖掘机已经成为现代工程施工中不可或缺的重要设备。
液压挖掘机以其高效率、大功率及灵活的操作方式，在建筑、采矿、道路建设等工程领域中得到了广泛应用。
液压挖掘机的工作性能及工作效率在很大程度上取决于其工作装置与液压系统的设计。
因此，对液压挖掘机工作装置与液压系统设计的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、液压挖掘机工作装置设计液压挖掘机的工作装置主要包括动臂、斗杆和铲斗等部分，其设计直接关系到挖掘机的作业效率和作业质量。
1. 动臂设计：动臂是液压挖掘机的主要承重部件之一，其设计需考虑强度、刚度及重量等因素。
在设计中，应采用合理的截面形状和尺寸，以保证动臂在承受较大载荷时仍能保持足够的强度和刚度。
同时，动臂的设计还需考虑其重量的减轻，以降低整机的能耗。
2. 斗杆设计：斗杆是连接动臂和铲斗的部件，其设计需考虑与动臂和铲斗的配合精度及运动灵活性。
斗杆的设计应保证在各种工况下都能与动臂和铲斗协调工作，以实现高效的挖掘作业。
3. 铲斗设计：铲斗是直接与土壤或其他物料接触的部件，其设计需考虑斗体的形状、容积及开口大小等因素。
合理的铲斗设计可以提高挖掘作业的效率和质量，减少物料遗漏和浪费。
三、液压系统设计液压系统是液压挖掘机的核心部分，其设计直接影响到挖掘机的整体性能。
1. 液压系统组成：液压系统主要由液压泵、液压缸、阀组和控制装置等部分组成。
其中，液压泵提供动力，液压缸实现工作装置的运动，阀组和控制装置则负责控制和调节液压系统的压力、流量和方向。
2. 液压系统设计要点：在液压系统设计中，需考虑系统的稳定性、可靠性和经济性。
首先，要合理选择液压泵的类型和规格，以保证系统具有足够的动力和压力。
其次，要设计合理的阀组和控制装置，以实现对系统压力、流量和方向的精确控制。
此外，还需考虑系统的散热、过滤和防泄漏等问题，以保证系统的稳定性和可靠性。
液压挖掘机中的电控系统
液压挖掘机中的电控系统液压挖掘机是一种常见的工程机械，具有挖掘能力强、运行平稳、作业范围广等优点。
其中，电控系统是液压挖掘机中重要的组成部分之一，对整个工作系统的稳定性、精度、效率等方面均有重要影响。
本文将从以下三个方面介绍液压挖掘机中的电控系统：基本组成、主要作用、常见故障及处理方法。
基本组成液压挖掘机的电控系统由多个部分组成，包括控制器、传感器、执行机构等，主要组成如下：1. 控制器控制器是液压挖掘机电控系统的核心部件之一，主要用于控制锁止阀、换向阀、液压马达等执行机构的工作状态。
目前常用的控制器有电液控制器和电子控制器两种。
2. 传感器传感器主要用于感知液压挖掘机的各种状态信息，如液压油温、油位、压力、转速等。
传感器将这些信息反馈给控制器，控制器通过对这些信息的处理，调节执行机构的状态，实现液压挖掘机的自动控制。
3. 执行机构执行机构是液压挖掘机电控系统的主要输出部件，包括液压马达、锁止阀、换向阀等。
通过控制执行机构的状态，液压挖掘机能够完成各种动作，如挖掘、装载、转向、提升等。
主要作用液压挖掘机中的电控系统具有以下主要作用：1. 实现自动化控制液压挖掘机中的电控系统能够自动感知和处理挖掘机各个部位的状态信息，进而实现各种自动化控制。
例如，通过控制液压马达的工作状态，能够实现挖掘机的前后移动和旋转；通过控制锁止阀和换向阀的状态，能够实现挖掘机的装载和提升等。
2. 提高工作精度通过控制液压挖掘机的各个执行机构的状态，能够实现各种精确的操作，例如在狭小的工作空间中实现精细挖掘、准确地抓取物品等。
液压挖掘机中的电控系统能够自动化地控制这些动作，从而提高操作的精度和准确度。
3. 增强安全性能液压挖掘机中的电控系统能够自动监测液压系统的各项参数，并对异常情况进行预警和处理。
在发生系统故障时，电控系统能够自动停机，保障操作人员的安全。
常见故障及处理方法液压挖掘机中的电控系统常见故障主要包括以下几种：1. 控制器故障控制器是液压挖掘机中电控系统的核心部件之一。
小议液压挖掘机的控制系统及设计
行 的各种液压泵 原理图中 ，也都集成有多种功 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 能。 随着 液 压 技术 的发 展 ， 可能 在 泵 上 集成 更 有 的三维造型 ， 如动臂 、 斗杆 、 铲斗 、 回转平 台、 回 多的功能。 １ ． ５可变参数 控制 转支承、 行走机构和行走架等 ， 这些金属结构件 结构较为复杂 。 动 如 为使挖掘机更好地适应各种工况下 的负载 都是由多个零件焊接成形 ， 要求 ， 动力系统内部一些控制元件的设定参数 臂本体 由上板 、 下板 、 侧板、 加强筋板、 连接耳板 静态角度保证设计尺寸的正确性 ，机构运动仿 将不再是 固定值 ， 而是能随着挖掘机具体工作 和轴套等十多个零件焊接而成 ，这些单个零件 真则从运动 角度保证 设计 的合理性 和可靠性 。 状况而改变。 例如 ， 日 在 立建机生产 的 Ｅ Ｘ系列 结构一般 比较简单 。设计者根据零件的具体结 在设计阶段把许多原本要在样机试验时才能发 挖掘机上 ，负荷传感阋上的压力补偿器没定压 构 画出反映零件特征的二维草图 ，草 图一般由 多边形 、 圆弧线和圆等构 成封 闭的图形 。 现的问题 一一加 以解决，从而为企业带来实实 差 就能随工作状 况而改变 ， 增强 了挖掘机工作 直 线 、 在 在 的 技术 经 济 效 益 。 时的适应性。 可以预测 ， 在将来 的挖掘机动力系 将二维截面草图进行拉仲 、 旋转、 放样 、 倒角 ， 生 １ 压 挖 掘 机 的控 制 系统 分 类 液 统 中， 将会有更多的控制参数可 以调节 ， 从而使 成 三 维 图形 。最 后 将这 些 零 件 组 装并 通 过 布 尔 １Ｉ电液比例控制智能化 ． 运算等操作 ， 形成动臂 的三维实体模型。 三维造 挖掘机工作效率更高、 操纵更容易。 型最好采用参数化的草图建模方法 ，这样可以 进入 ２ Ｏ世纪 ９ Ｏ年代后 ， 随着计算 机技术 ：挖 掘机 零 部 件 的三 维 造 型 设 计 的发展 ． 电液比例控制更进一步“ 智能化” 电液 ． 挖掘机三维实体造 型包括所有零件 的三维 方便地实行零件的修改及变形设计 ，只要发现 可以容易地修改。 而且 比例泵和 比例阀的应用 日益增多 ，从而 出现 了 实体造 型， 总成和整机装配仿真。 挖掘机是 由金 某一尺寸和结构不合理 ， “ 能 液压挖掘机” 智 。这种智能化主要体现在 属结构 、 回转机构、 动力装置 、 动操纵机构 、 传 液 可以通过尺寸等修 改形 成其它挖掘机的建模 ， 以下 几个方面。 首先 ， 计算机 能够 自动监测液压 压系统和辅助设备等组成。 、 零 部件共计一千多 无须重新建模 ，为以后其 它挖掘机的设计 建模 系统和柴油机的运行参数 ， 如压力 、 柴油机转速 个 。尽管挖掘机零 、 零件模型不仅包含零 件的几何信息 ， 部件结构形式各不相同 ， 但 打下基础。 等 ，并能根据这些参数 自动控制整个挖掘机动 在计算机上进 行三维 实体造 型有一些 规 律可 还包含材料、 名称 、 精度等物理信息。就可被后 力系统运行在高效节能状态。 其次 ． 能够完成一 循 ， 一般过程如下 ： 创建草图一根据零件的基本 续 的质量特性计算 、动静干涉检查 、有 限元分 些半 自动操作 ， 如平地 、 斜坡 的修整等 ， 司机 特 征 和 附 加特 征 生 成零 件 的三 维 模 型一 依 照装 析 、 对 结构优化 、 系统 动力学 、 图面绘 制及制造等 的熟练程度要求降低 ．但工作质量却能够得到 配关系装 配零部件一形成整机装配仿真。 工 作 所共 用 。 大幅度提高。 第三 ， 够根据监测到的运行参数 能 ２１三维 造 型应 用 软 件和 基 本方 法 ． 挖掘机外观造型设计十分重要 ，是吸引用 进行故障诊断 ， 于挖掘机的维护。 便 这些功能 的 驾驶室 、 配重、 柴油箱 、 无论采用那家的三维 Ｃ Ｄ软件， Ａ 都可 以较 户非常重要的一个方面 。 出现， 使挖掘机性能得以大幅度提高。 好地完成挖掘机零 部件 的三维造型，三维造型 液压油箱和机罩等都采用曲面流线型设计 ， 驾 １ ． ２柴油机电喷控制 时 常用 以下 方法 ： 驶室宽 敞、 视野 良好 ． 造型新颖 。整个外形设计 在传统 的机械调速柴油机上 ， 喷油泵的循 ２１】 ．＿ 对形 状比较规则 的简单零 件 ， 利用三 应 给人一种赏心悦 目的感觉 。 环供油量 、 喷油提前角等都受到转速影响 ， 使柴 维软件 自带的标 准几何体（ ２３ Ｉ挖掘机配套件的三维造型 方形 、 圆柱 、 圆管、 圆 油机性能难以进一步提高 。在柴油机上应用电 锥 和球 、 沟槽 ） ， 库 直接生成零件实体 ， 如方板 、 挖 掘 机 的配 套 件主 要 有 ： 柴油 机 、 压 缸 、 液 喷控制后 ，可以使泵 的循环供油量和喷汕提前 光轴 、 轴套等 。 马达 、 阅组 、 减速 器和回转支承等 ， 由专业配 都 角不再受转速的影响，从而使挖掘机能够一直 ２１ ．． ２绘制最 能反 映零件 基本特征 的几何 套厂制造 ，一般只提供安装与连接尺 寸图纸和 工作在最佳状态 。 而且加快了响应速度。 开发柴 草图 ， 外轮廓简图。 准确 的配套件三维造型无 法构造。 经拉仲、 旋转生成三维实体。 油机电喷控制器是提高挖掘机节能性的一个重 ２１３ ．．沿路径配置的二维几何图形经扫描 ， 般把配套件作为一个整体 ，只对连接与安装 要 环节 。 位置的精确建模 ， 其他部分只作外轮廓造型。 挖 蒙皮生成 曲面形实体。 １ ． ３负荷传感控制将继续发展 ２１ 从草图人手建模。设计者根据设计的 掘机采 用的液压元件外形轮廓 比较规则 ，三维 ．４ ． 负荷传感 控制从 ２ 世纪 ７ Ｏ Ｏ年代开始 兴 要求用手勾画出理想 的结构形状 ，然后赋予每 建模 比较 简单 。 起 ，各工程机械液压件生产厂商纷纷推 出了一 条 曲线 以尺寸约束或几何约束 ，使曲线按照 ２ 挖掘机部件与整机的三维造型 ． ４ 系列有关产 品。这种系统具有 良 的节能性和 设计者的意图去更新交换 ，生成参数化特征的 好 完成 了所有零件 的三 维实体造型之后 ， 就 操纵性， 即使不熟练 的司机也能很快适应。 比例 实体建模。 从草 图人手建模很容易实现参数化 、 可以进行部 件与整机的装配仿真。整个流程先 流量分配 阀的出现进一步推动了负荷传感技术 标准化、 系列化设计 ， 是挖掘机最理想的建模方 从零件到部 件， 再从一级部 件到总成， 再往上直 在挖掘机上的应用 ，使挖掘机操纵性进 一步提 式 。 到整机。 即采用 自 下而上的倒树状层次结构法， 高， 解决了西方 国家 由于熟练司机的缺乏而带 ２ ．利用三维实体间的布尔运算（ 并 、 各级部件通过引用一系列下级零部件模型组装 ．５ １ 交、 来 的问题。 因此 ， 负荷传感控制挖掘机在发达国 补 ）将多个简单零件组合成一体 ， ， 生成新的实 而成 ，它不仅描述一个部件与下级零部件之间 家的需求将会进一步上升 。 体等等，且生成的实体模型均采用参数化特征 的装配从属关系，同时也记 录所属下级零部 件 １ ． ４多功 能 组 合 造型。 之同的装配定位关 系。 为提高挖 掘机性能 ， 各种节能措施的结合 ２ 挖掘机金属结构的三维造型 ． ２ 将更加广泛。 以往的系统 中， 在 液压泵上 已经集 台液压挖掘 机的零 部件有一千 多个 。 全
液压挖掘机液压系统设计说明书样本
前言挖掘机作为一种多功能机械产品，当前被广泛应用于水利工程，交通运送，电力工程和矿山采掘等机械施工中。
它能在减轻繁重体力劳动，保证工程质量，加快工程建设速度以及提高劳动生产率方面起着十分重要作用。
近年从国内状况来看，国内挖土机市场90%被外国独资或合资公司垄断，国内挖土机行业整体发展水平较国外缓慢，在挖土机液压系统方面理论还相对国外比较薄弱。
国内大某些挖土机公司在挖土机液压系统老式技术方面研究具备一定基本，但由于采用老式液压系统挖土机产品在性能、质量、作业效率、可靠性等方面均较差，因而采用老式液压系统挖土机在国内市场上基本失去了竞争力。
液压系统是挖土机核心某些，通过挖土机液压系统设计计算优化能有效提高挖土机性能，本挖土机具备工作可靠、构造简朴、性能好、成本低、效率高等特点。
国内是一种发展中华人民共和国家，在辽阔国土上正在进行大规模经济建设，这就需要大量土石方施工机械为其服务，而液压挖掘机是最重要一类土石方施工机械。
因而，可以必定液压挖掘机发展空间很大。
可以预见，随着国家经济建设不断发展，液压挖掘机需求量将逐年大幅度增长。
此后几年国内液压挖掘机行业将会有一种很大发展，液压挖掘机年产量将会以高于20％速度增长。
本设计依照给定工作规定进行工况分析，以拟定系统重要参数，对液压系统基本回路方案进行分析，拟订液压系统原理图；选取液压元件并进行液压系统性能验算，最后完毕工作图，编制技术文献。
但愿本设计能为从事液压工作人员献上微薄之力！摘要液压挖掘机是工程机械一种重要品种，是一种广泛用于建筑、铁路、公路、水利、采矿等建设工程土方机械。
液压挖掘机运用液压元件（液压泵、液压马达、液压缸等）带动各种构件动作，具备许多长处。
它对液压系统设计提出很高规定，其液压系统也是工程机械液压系统中最为复杂。
因而，对挖掘机液压系统分析设计对推动国内挖掘机发展具备十分重要意义。
在收集了国内外挖掘机液压系统有关资料基本上，理解了挖掘机液压系统发展历史，并对挖掘机液压系统技术发展动态进行了分析总结。
挖掘机自动控制系统原理
挖掘机自动控制系统原理
挖掘机自动控制系统主要基于传感器、执行器和控制器三个基本组成部分来实现。
1. 传感器：传感器用于感知挖掘机的工作状态和环境信息，如位置、速度、力量、姿态等。
常见的传感器包括位移传感器、速度传感器、力传感器、陀螺仪等。
2. 执行器：执行器用于控制挖掘机的运动和动作，包括马达、液压缸、电机等。
通过控制执行器的运动来驱动挖掘机进行挖掘、转向、提升等操作。
3. 控制器：控制器是系统的中枢，接收传感器的信号并进行处理，然后输出控制信号给执行器。
控制器可以采用单片机、PLC、电脑等实现。
控制器根据预设的算法和控制策略，对传
感器信号进行处理和分析，然后根据结果生成相应的控制信号。
整个系统的工作原理可以简单描述为：传感器感知挖掘机的状态和环境信息，传输给控制器；控制器根据预设的算法和策略对传感器信号进行处理和分析，生成相应的控制信号；控制信号通过执行器驱动挖掘机的运动和动作，从而实现自动控制。
随着科技的发展，挖掘机自动控制系统采用了越来越先进的技术，如机器学习、人工智能等，以提高挖掘机的精度、效率和安全性。
挖掘机液压系统的设计与研究
山东农业大学毕业论文题目：挖掘机液压系统的设计与研究院部机械电子与工程学院专业班级届次学生姓名学号指导教师目录引言 (i)1挖掘机发展的历史和现状及发展 (3)1.1国内挖掘机发展的历史和现状 (3)1.2 国外挖掘机发展的历史和现状及发展 (2)2 挖掘机液压系统的基本组成及其基本要求 (2)3 挖掘机液压系统的基本动作分析 (2)4 挖掘机液压系统的基本回路分析 (2)4.1限压回路 (2)4.2缓冲回路 (3)4.3节流回路 (2)4.4行走限速回路 (2)4.5合流回路 (2)4.6闭锁回路 (2)4.7再生回路 (2)5 负载敏感压力补偿液压系统的设计 (2)5.1负载敏感压力补偿液压系统控制回路设计 (2)5.1.1降低系统溢流损失 (2)5.1.2液压系统的最高压力限制 (2)5.1.3防止系统压力冲击 (3)5.1.4二次压力反馈式LS控制系统 (3)5.1.5发动机扭矩控制 (2)5.2负载敏感压力补偿液压系统的基本回路 (2)5.2.1回转回路 (2)5.2.2行走回路 (3)5.2.3动臂、斗杆、铲斗回路 (3)致谢词 (2)参考文献 (2)ContentsIntroduction (i)1 Development and present of excavator (3)1.1 Development and present of excavator internal (3)1.2 Development and present of excavator overseas (2)2 The basic compose and requirment of hydraulic system of excavator 23 The basic motion analysis of hydraulic system of excavator (2)4 The basic circuit analysis hydraulic system of excavator (2)4.1Pressure limiting circuit (2)4.2Buffer circuit (3)4.3Cuttingloop (2)4.4Walking speed limit of loop (2)4.5 Combined Loop (2)4.6 Closed loop (2)4.7 Regeneration circuit (2)5 The design of pressure compensated load sensing hydraulic system 25.1The design of load sensing hydraulic system pressure compensationcontrol loop (2)5.1.1 Overflow losses reduce system (2)5.1.2Limit the maximum pressure hydraulic system (2)5.1.3 To prevent the system pressure shock (3)5.1.4LS secondary pressure feedback control system (3)5.1.5Engine torque contro (2)5.2Pressure compensated load sensing hydraulic system of the basiccircuit (2)5.2.1Turn loop (2)5.2.2Walking Loop (3)5.2.3The boom；Stick；Bucket Loop (3)Acknowledgement (2)References (2)挖掘机液压系统的设计与研究【摘要】本次设计主要是对挖掘机的液压系统进行设计和研究。
挖掘机液压系统设计
摘要液压挖掘机是工程机械的一个重要品种，是一种广泛用于建筑、铁路、公路、水利、采矿等建设工程的土方机械。
液压挖掘机利用液压元件（液压泵、液压马达、液压缸等）带动各种构件动作，具有许多优点，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较为复杂的。
因此，对挖掘机液压系统的分析设计对推动我国挖掘机发展具有十分重要的意义。
在搜集了国内外挖掘机液压系统相关资料的基础上，了解了挖掘机液压系统的发展历史，并对挖掘机液压系统的技术发展动态进行了分析总结。
本次毕业设计课题是液压挖掘机。
挖掘机由多个系统组成，包括液压系统，传动系统，操纵系统，工作装置，底架，转台，油箱，发动机安装等。
本人的设计主要致力于分析和设计中型液压挖掘机液压系统的液压元件。
以液压元件和液压回路为主。
关键词：挖掘机液压系统液压泵AbstractConstruction machinery hydraulic excavator is an important species, is a widely used in construction, railway, highway, water conservancy, mining and other construction projects of Earthmoving Machinery. The use of hydraulic excavator hydraulic components (hydraulic pumps, hydraulic motors, hydraulic cylinders, etc.) bring a variety of component movement, has many advantages, so it is the design of the hydraulic system of the high demands, and its hydraulic system engineering machinery hydraulic system is the most complex. Therefore, the analysis of excavator hydraulic system design in promoting the development of China's excavator of great significance.At home and abroad in gathering relevant information excavator hydraulic system on the basis of the understanding of the excavators of the historical development of the hydraulic system, hydraulic excavators and technical developments have been analyzed and summarized. The graduation project is the subject of hydraulic excavators YW160. Mini-excavator from multiple systems, including hydraulic system, transmission system, control system, the working devices, chassis, turntable, fuel tanks, engine installation. I focused on the design of the analysis and design of medium-sized hydraulic excavator hydraulic system hydraulic components. Hydraulic components and the main hydraulic circuit.Keywords: hydraulic pump hydraulic system of excavator目录第1章概论 (5)1.1挖掘机的简介 (5)1.2液压挖掘机的发展概况 (6)1.2.1 国外液压挖掘机目前水平及发展趋势 (7)1.2.2 国内液压挖掘机的发展概况 (10)1.3设计的内容和设计内容的意义 (10)1.4 设计内容的安排 (12)第2章挖掘机液压系统的计算 (12)2.1液压挖掘机的基本系统 (12)2.1.1 挖掘机液压系统的简介 (12)2.1.2YW-160型单斗液压挖掘机液压系统 (13)2.2液压挖掘机工作装置油缸作用力的确定 (16)2.2.1 动臂油缸作用力分析 (16)2.2.2 铲斗油缸工作受力分析 (17)2.2.3 斗杆油缸作用力分析 (18)2.3液压元件的计算 (20)2.3.1 液压缸内径 (20)2.3.2 缸筒壁厚 (20)2.3.3 缸筒壁厚验算 (20)2.3.4 活塞杆计算 (21)2.3.5 活塞杆强度计算 (21)2.3.6 确定液压系统的工作压力 (21)2.3.7 确定液压缸的主要参数和工作压力 (21)2.3.8 确定液压马达的排量和工作压力 (22)2.3.9 计算液压缸与液压马达的流量 (22)第3章液压元件的选择 (23)3.1液压缸的选择 (23)3.2 液压泵的选择 (23)3.3液压马达的选择 (23)3.4发动机的选择 (23)第4章液压系统回路的设计 (24)4.1液压缸控制回路 (24)4.2液压马达控制回路 (25)4.3计算系统所需的最大流量 (26)4.4压力损失的计算 (26)4.5拟定液压源控制回路 (27)第5章液压系统性能验算 (28)5.1液压系统功率损失 (28)5.2液压油油温过高的原因及预防措施 (29)第6章结论和展望 (31)6.1结论 (31)6.2展望 (32)致谢 (33)参考文献 (34)第1章概论液压挖掘机是工程机械的一个重要品种，是一种广泛用于建筑、铁路、公路、水利、采矿等建设工程的突发机械。
基于PLC和液压控制挖掘机教学模型的系统设计
基于PLC和液压控制挖掘机教学模型的系统设计【摘要】本文针对YZ-01基本型液压传动试验台自带液压挖掘机模型进行控制系统的设计，采用型号为FX1S20MR的三菱PLC及液压延迟回路进行液压挖掘机模型的硬件和软件设计，经过验证本文设计的PLC和液压控制系统可以较好并可靠的实现该模型的手动和自动控制，具有重要的借鉴意义。
【关键词】三菱PLC；液压；挖掘机1.引言挖掘机是一种使用比较广泛的大型工程机械[1]，目前，我国正处在各方面基础设施建设的高峰期，挖掘机市场已成为世界用量最大的市场之一。
然而我国的挖掘机市场主要由国外品牌占据，国内只占有较小的份额，所以对于挖掘机的教学和研究显得十分重要。
最初挖掘机是手动的，经过了一百三十年的发展，经历了由蒸汽驱动到电力驱动及内燃机驱动挖掘机逐渐发展到机电一体化的液压挖掘机。
现在主要使用的挖掘机包括两类液压挖掘机和机械挖掘机[3]，液压挖掘机的产量占据了大部分[3]，我院作为教学单位进行液压挖掘机教学模型的教学研究就显得非常重要[2]。
传统的挖掘机控制大多采用电气控制[1]，电气控制对于简单的控制系统比较方便简单易于理解，但是对于复杂的挖掘机控制系统，电气控制就暴露了比较多的缺点比如接线比较复杂，维修比较困难等缺点。
可编程控制器（PLC）产生于60年代，由于具有体积小、重量轻、功能强、耗能低、可靠性高、安装方便、编程简单等特点，在我国已有30年的发展历史[3]，广泛应用于各个经济领域，是新一代应用比较广泛的工业控制装置。
我国挖掘机生产起步较晚，50年代才开始生产机械式挖掘机，PLC的产生给我国赶超外国挖掘机技术带来了新的契机。
本文采用三菱最基础的PLC芯片FX1S20MR作为控制器，设计了液压挖掘机模型的控制系统，具有较高的性价比和可靠性，最终取得了比较理想的效果，对于教学及实际应用具有较高的借鉴意义。
2.硬件系统设计2.1 液压硬件系统设计本文针对的YZ-01基本型液压传动试验台所带的液压挖掘机模型具有8根油管，分成4对油缸，分别是液压挖掘机模型的旋转油缸，动臂油缸，斗杆油缸，铲斗油缸。
完整_挖掘机的液压系统设计
摘要挖掘机作为我国工程机械的主力种机，被广泛应用于各种各样的施工作业中。
挖掘机产品核心技术就是液压系统设计，由于挖掘机的工作条件恶劣，其性能的优劣决定挖掘机工作性能的高低，要求实现的动作复杂，于是他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，对挖掘机液压系统的分析设计对推动我国挖掘机的发展具有十分重要意义。
关键词：液压挖掘机液压系统回路目录前言 (4)1 绪论 (5)1.1选题的意义 (5)1.2挖掘机的发展趋势 (5)1.3挖掘机的设计方案 (5)1.3.1挖掘机液压系统技术发展动态的分析研究 (5)1.3.2挖掘机液压系统总体设计 (6)1.3.3挖掘机液压系统设计 (6)2 挖掘机液压系统概述 (7)2.1挖掘机液压系统的基本组成及其要求 (7)2.2挖掘机液压系统的基本动作分析 (8)2.3挖掘机液压系统的基本回路分析 (9)2.3.1限压回路 (9)2.3.2缓冲回路 (10)2.3.3 节流回路 (11)2.3.4 行走限速回路 (12)2.3.5闭锁回路 (13)2.3.6再生回路 (13)3 挖掘机液压系统设计 (14)3.1 挖掘机的功用和对液压系统的要求 (14)3.2挖掘机液压系统分析 (15)3.2.1挖掘机的液压系统原理图如下图 (15)3.2.2系统工作循环分析 (15)3.2.4液压系统中几种低压回路作用 (17)3.3液压元件的选用 (17)3.3.1泵、马达的选用 (17)3.3.2液压阀的选用 (18)4液压缸的设计计算和泵的参数计算 (19)4.1 液压的计算设计 (19)4.1.1外负载计算 (19)4.1.2液压缸结构尺寸计算 (19)4.1.3油缸强度计算 (21)4.2泵的参数计算 (23)4.2.1泵的压力计算 (23)4.2.2计算所需要的泵的流量 (24)5溢流阀的作用和设计计算 (25)5.1溢流阀的作用 (25)5.2溢流阀的设计计算 (25)5.2.1设计要求 (25)5.2.2几何尺寸确定 (26)5.2.3静态特性计算 (28)6 致谢 (33)参考文献 (34)前言挖掘机的液压系统是挖掘机上最重要的组成部分，它是挖掘机工作循环的动力系统。
2024年液压课设总结(2篇)
2024年液压课设总结____年液压课设总结一、引言液压技术作为一种重要的动力传输和控制方式，广泛应用于各个领域。
经过对液压课程的学习和实践，我对液压技术的原理、应用以及实验操作都有了更深入的了解。
在____年的液压课设中，我选择了设计一个液压挖掘机的液压系统，并成功完成了设计和实施。
二、液压挖掘机液压系统设计1. 系统需求和功能根据实际需求，液压挖掘机的液压系统需要具备以下功能：（1）提供足够的功率和扭矩以驱动挖掘机的各个运动部件；（2）具备精确的控制能力，使挖掘机能够准确执行各种操作；（3）保证系统的稳定性和可靠性，确保挖掘机在工作过程中的安全性。
2. 液压系统设计步骤（1）系统参数计算：根据液压挖掘机的设计要求和使用环境，确定液压系统的工作压力、流量、功率等参数，以及液压元件的型号和数量。
（2）液压元件的选型：根据系统参数计算的结果，选择适合的液压元件，包括液压泵、液压阀、液压缸等。
（3）液压系统布局设计：将各个液压元件按照一定的布局组合，确保液压系统的紧凑性和高效性。
（4）液压系统管路设计：设计液压系统的管路，包括主回路和辅助回路，保证液压油的流动畅通，并设置相应的安全阀和溢流阀。
（5）液压系统控制设计：设计液压系统的控制方式，可以采用手动操纵、电控操纵或者自动控制等方式。
（6）系统组装和测试：按照设计要求进行液压系统的组装，进行测试和调试，确保系统的正常运行和安全性。
三、液压挖掘机液压系统实施1. 液压元件的选择与采购根据设计的液压系统参数和功能要求，我选择了某品牌的液压泵、液压阀、液压缸等液压元件，并与供应商进行沟通和采购。
2. 液压系统的组装和调试在实施阶段，我首先将液压元件按照设计要求进行布置，并进行管路连接。
然后，我进行了系统的调试和测试，包括液压泵的启动、液压阀的控制、液压缸的运动等。
经过反复的调试和优化，最终使液压系统能够正常运行。
3. 系统性能测试和评估为了评估液压系统的性能，我进行了系统的性能测试。
液压挖掘机的控制系统
无线遥控发射机对遥控系统的控制指令信号进 行编码、载波调制以及信号放大，然后通过其 自身的发射天线以无线电波的形式进行发射； 无线遥控接收机将接收到的无线电信号放大、 解调、译码、驱动后送给输出电路。工程车辆 上的各种机械转换元件在输出电路的控制下分 别驱动相应的执行元件及其传动机构，最终完 成各功能部件的预定动作，这些预定动作应能 够满足工程车辆正常工作要求。
液压挖掘机整机控制系统
1）液压油温度控制系统 2）液压挖掘机工况监测与故障查找系统 3）自动挖掘控制系统 4）无线遥控挖掘机
液压油温度控制系统
必要性：液压系统功率损失大部分转变为热量， 引起油温升高。其结果不仅使液压系统效率下 降，也加速油质恶化。据资料介绍，液压油温 度超过55度每升高9度，油液的使用寿命将缩 短一半。因此，应尽量避免液压油温度过高。
发动机的启动、熄火与油门控制、各工作装 置的控制、挡位控制、转向与制动控制等。
EPEC它是芬兰EPEC OY公司开发的一种控制系 统模块，是基于长期恶劣环境如高振动、大 温度变化和潮湿等条件下仍能正常可靠地工 作而开发的，具有高可靠性和安全性，目前 已广泛应用于工程机械、农业机械、工业设 备等诸多领域。
ห้องสมุดไป่ตู้
现代先进工况监测与故障查找系统列举
德国 德马克公司 ETM 、 ECS 德国 O&K公司 BCS 日本 日立建机公司 Dr.EX故障诊断系统
德马克公司
中小型挖掘机采用ETM系统。优势：数字显示 向司机显示设备主要运行状况 大型矿用挖掘机采用ECS（电子监测）系统。 优势：①能使司机坐在驾驶室就能对设备所有 性能进行彻底检查。②允许维修人员进入系统 将上次维修后的故障信息记录打印分析
液压系统设计说明书
液压系统设计说明书一、设计概述液压系统是一种将动力转换为机械能的传动系统，广泛应用于各种工业设备和机器中。
本次设计的液压系统主要应用于挖掘机的操作，该系统需要具备高效率、高可靠性、低能耗和易于维护的特点。
二、系统组成1. 液压泵：液压泵是液压系统的核心部件，负责提供压力油。
本设计选用柱塞泵，其具有高压力、高效率、长寿命等优点。
2. 液压缸：液压缸是将液压能转换为机械能的执行元件。
本设计选用双作用活塞缸，以满足挖掘机在挖掘和提升等不同工况下的需求。
3. 控制阀：控制阀用于控制液压油的流向和流量，从而实现执行元件的运动控制。
本设计选用方向控制阀和压力控制阀，以实现挖掘机的各种动作。
4. 油箱：油箱是液压系统的油液储存部件，具有散热、沉淀杂质等功能。
本设计选用封闭式油箱，以减少油液污染和散热不良等问题。
5. 管路与接头：管路与接头用于连接液压元件，保证液压油的流动畅通。
本设计选用耐高压、耐腐蚀的管路和标准接头，以提高系统的可靠性和安全性。
三、系统特点1. 高效率：本设计采用高效率的柱塞泵，可有效降低能量损失，提高系统效率。
2. 高可靠性：选用高质量的液压元件和管路，采用标准化的连接方式，提高了系统的可靠性和稳定性。
3. 低能耗：通过优化液压元件的参数和系统布局，降低能耗，符合绿色环保要求。
4. 易于维护：采用模块化设计，便于拆卸和维修；同时，选用易于购买的标准件，降低了维护成本。
四、系统控制本设计的液压系统采用手动控制和自动控制相结合的方式。
手动控制主要用于初次的设备调试和应急情况下的操作；自动控制则根据预设的程序，自动完成挖掘机的各种动作。
在自动控制中，还引入了传感器和电液比例阀等智能控制元件，以提高控制的精度和响应速度。
五、系统安全为确保系统的安全运行，采取了以下措施：1. 设置溢流阀和减压阀等安全保护装置，防止过载和压力过高对系统造成损坏；2. 在油箱中设置液位计和温度计，实时监测油液的液位和温度，防止油液不足或温度过高对系统造成影响；3. 在管路中设置过滤器，防止杂质进入系统对元件造成损坏；4. 设置报警装置，当系统出现异常情况时，及时发出报警信号并切断电源，确保设备和人员的安全。
挖掘机的液压系统及控制完整版PPT
充满氮气
液压回路的串联
• 串联：多路换向阀 中上一个阀的回油 为下一个阀的进油 。液压泵的工作压 力是同时工作的执 行元件的总和，这 种油路可以做复合 动作，但是克服外 载荷的能力比较差 。
液压回路的并联
• 并联：多路换向阀中 各换向阀的进油口都 与泵的出油路相连， 各回油口都与油箱相 连。这种油路克服外 载荷的能力比较强， 但是几个执行元件同 时工作时负载小的先 动，负载大的后动， 复合动作不协调。
• 流量Q（单位L/min，升/分钟） 单位时间内输出液压油的体积。 Q=q×n（不考虑单位转换系数，下同） 其中n是泵的转速，单位rpm，转/分钟
• 泵的功率N（单位Kw，千瓦） N=P×Q
液压马达的基本性能参数
• 排量q（单位ml/r，毫升/转） 液压马达每转一周所排出液体的体积。排量不可变 的叫定量马达，排量可变的叫变量马达。
目的：动臂油缸大腔进油。 结果：在重力作用下,换向瞬间 大腔的油流回油箱，造成油缸 先缩回后伸出。
“点头”现象的解决方案
1.采用三位六通
换向阀；
2.在进油道设置
单向阀。
5
注：
1.管路5和12都是
进油道；
2.管路是回油。
12 10
二通插装阀
方 向 控 制 回 路
液压蓄能器
液压油 膜片
原理：气体被压 缩后储存能量。
顺序阀
泵的压力切断控制
Q
无压力切断控制
Q大 Q小
P 压力切断控制
• 泵输出压力在设定值以 上时，使泵的流量自动 减小，进行压力切断控 制（恒压控制），主要 目的是进一步减小高压 溢流损失。
泵的负流量控制
液压挖掘机自动控制系统实现分析
半 自动化的操作 ， 在提高工作质量的同时 ， 使操作者的
劳动 强度得 以降低 。 因此 ， 压 挖掘 机 在 今 后 的 一个 液 主要 的 发 展 趋 势 是 不 断 推 动 操 作 系 统 的 智 能 化 、 自
动化 。
在 电液 比例 的液 压 系 统之 中 ， 联 一 套 电控操 作 并 系统 ， 并联 的前 提是 不改 变 已有 的 手动 杠 杆 的操 作 系
１ 设计 液压 挖掘 机 的液 压 自动控 制 系统
也 因此可以通过电信号进行传递 ， 这不仅提高了挖掘 机 动力 系统 控制 的灵 活 性及 便 利 性 ， 且 还 提高 了系 而
统 的反 应速度 。计 算机 技术从 ２ 纪 的 ９ ０世 ０年代 开始 进 入 了快速发 展 的 阶段 ， 电液 比例 的控 制 在应 用 了计
２１ ０ ２年第 ７期
液压与 气动
２ １
自动 控 制 系统
＿ｌ ｛ Ｈ ．
杨 艳 慈
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ＹＡＮＧ ｎ ｃ Ｙａ — ｉ
一
（ 邯郸职业技术学院 ， 北 邯郸 ０ ６０ ） 河 ５０ １ 掘一 摘 要 ： 文对 型号 为 ＷＹ ． 该 １５的液压挖 造控 制 ， 以期 能够 机～ 自动化 水平 。 尝试 添加 掘机 的液 压 系统进 行 了 电液通比例 的改车辆 的 控制 器的编 改善 液 压 挖掘 机操 纵 系统的 了一 套 自动化 的操 作 系统 （ 过移 动 程 予 以
油缸 、 斗杆油 缸及 动臂 油缸 的 目的。应 当指 出的是 ， 我
挖掘机液压系统设计说明书
第一章绪论1.1 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，一台1m3 液压挖掘机挖掘I ~Ⅳ级土壤时，每班生产率大约相当于300-400 工人一天的劳动生产率［1］。
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一。
到2006 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5 万台，同时我国进口挖掘机数量也极为庞大，据统计，2006 年1～11月，仅广州口岸就累计进口挖掘机17，000 台（近几年挖掘机销量统计见表1.1）表1.1 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一，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。
液压挖掘机技术的发展是和液压技术的发展相辅相成的，其一是液压系统是液压挖掘机的技术基础和重要的关键组成部分，其二是挖掘机技术的发展要求又液压技术的进步和提高。
液压挖掘机是结构复杂、功能强大、用途广泛的工程机械，它的典型工作过程基本是模仿人类动作，其铲斗、斗杆、动臂和回转动作，极象人的手腕、小臂、大臂和扭腰动作。
如此复杂的机械手式的动作的实现是和液压传动的技术密切相关的，现代挖掘机的液压系统非常复杂，除了基本传递功率的功能外，还负责很多的操纵控制。
液压系统性能的优劣决定着挖掘工作性能的高低，目前液压传动与控制的许多先进技术都体现在挖掘机上。
液压挖掘机液压系统的设计要求分析
液压挖掘机液压系统的设计要求分析摘要：本文通过列举单斗大型液压挖掘机的工作原理，来对液压挖掘机液压系统设计的性能要求进行动力系统、机械系统、液压系统、控制系统的分析来进行液压挖掘机液压系统设计的调速性、操作性、节能性、安全性及其其它性能的要求进行分析。
关键词：液压系统；液压挖掘机；工作性能1.引言随着社会经济飞速的发展，各个行业取得显著的进步，各个行业对挖掘机机械的应用逐渐普遍。
[1]挖掘机，作为一种专门用来进行挖掘矿岩用的专用挖掘机械。
它主要用途是用铲斗齿的刀刃来切削整个采场内部的矿岩并将其全部装入铲斗内，整个矿岩装满后即可通过提升回转带动起铲斗并通过回转完成挖掘目的。
而液压动力挖掘机由于在液压动力装置和液压工作传动装置之间分别采用较为容积式的的液压动力传动，靠着对液体的流动压力更加能效地进行液压工作。
2.液压挖掘机作原理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]以一台单斗大型液压液力挖掘机来作为举例，单斗大型液压液力挖掘机主要是一台装有一只液力铲斗并同时采用一台液压液力传动系统进行液力挖掘装卸作业的一种机械。
单斗反铲挖掘机工作装置主要由动臂、斗杆、斗杆油缸、铲斗、铲斗油缸、摇臂、连杆、销轴等组成斗杆铰与动臂的一端连接，斗杆油缸控制斗杆和动臂的运动角度。
斗杆油缸伸缩带动斗杆绕动臂上铰点运动。
铲斗与斗杆一端以铰接方式连接，铲斗油缸伸缩运动时带动铲斗进行转动。
液压传动挖掘机系统可以细分为：机械动力系统、机械系统、液压传动系统、控制传动系统。
液压传动挖掘机系统作为一个有机的整体，其机械性能的整体优劣不仅与内部工作传动装置内部机械以及零部件本身性能优劣有关，还与内部液压传动系统、控制器等系统设备性能优劣有关。
（1）动力系统挖掘机负荷倾斜移动工作的主要运行性能物理特点之一也就是由于工作期和环境物理条件由于温度大和季节移动变化大，灰尘以及其他污物经常堆积的比较多，负荷移动强度季节变化大，经常需要进行各种倾斜大和移动大的工作，维护期和运行环境条件差。
液压挖掘机LUDV控制系统分析
３ 结论
为 了更 好地 适应 企业信 息化 的要 求 ， 特别是 更好 地 为企 业 提供 急需 的应 用 服务 ，根 据 Ａ Ｐ的服务 过 程分 Ｓ 析， 以实 现应 用 服 务 为 核心 ， 构建 ＡＳ Ｐ应 用 服务 平 台 ， 为机 械制造 企业 和用户 搭建 一个 提供 应用 服务 的平 台 ， 对 中小型企 业来 说 ， 有重 大 的实际意 义和应 用价 值 。 具
华 大 学 出 版社 、 普林 格 出版 社 ．０ １ 施 ２０．
３
【】 苗 剑 ， 飞 ， 豫 川 ． 用 服 务 平 台 的 系 统构 成 及 功 能 应 用 ｌＪ ２ 刘 宋 应 Ｊ ．
液 压 气 动 与 密 封 ，０ １年 第 ｌ ２１ ２期
机 进行 复合 动 作 的操 控性 能 和节 能效 果有 了很 大 的提
Ｔ Ｋ ｒ， Ｊ Ｋ ｅｇｒ Ｌ Ｗｉｃｃｓ Ｅ ｐｏ ｎ Ａ Ｐ ｓ ． ｅｎ ． ｒｉ ｅ， ． ｊ ｌ ｏｋ， ｘｌｒ ｇ Ｓ ａ ｌ ｉ
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泵排 量进 行 控制 ，使 泵输 出的 压力 比最 高负 载 压力 高 出一个 固定值 ［ ２ １ 样， 。这 所有 的操 纵 阀 阀 口的压差 就 可
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第23卷第6期2007年6月农业工程学报T ransacti ons of the CSA E V o l .23 N o.6June 2007液压挖掘机自动控制系统的设计和实现常 绿1,2,王国强1,韩云武1(1.吉林大学机械科学与工程学院,长春130025; 2.淮阴工学院交通工程系,淮安223001)摘 要:为了提高液压挖掘机操纵系统自动化程度,对W Y 1.5型液压挖掘机的液压系统进行电液比例控制改造,在不改变原手动操纵系统功能的基础上,增设一套自动操纵系统,基于移动车辆控制器编程实现对挖掘机的自动控制。
对改造后的液压挖掘机自动控制操纵系统进行试验,结果表明改造后自动操纵系统能够完成手动操纵系统的全部控制功能,运行稳定。
关键词:液压挖掘机;移动车辆控制器;自动控制中图分类号:TU 621 文献标识码:A 文章编号:100226819(2007)620140205常 绿,王国强,韩云武.液压挖掘机自动控制系统的设计和实现[J ].农业工程学报,2007,23(6):140-144.Chang L ü,W ang Guoqiang ,H an Yunw u .D esign and realizati on of computer contro lled w o rk ing device system fo r hydraulic excavato r [J ].T ransacti ons of the CSA E ,2007,23(6):140-144.(in Ch inese w ith English abstract )收稿日期:2006205213 修订日期:2006211206基金项目:江苏省高校自然科学研究基金(06KJD 440026)作者简介:常 绿(1971-),男,安徽安庆人,博士生,主要从事工程车辆故障诊断和测试,机械优化设计等。
江苏淮安市枚乘路 淮阴工学院交通工程系,223001。
Em ail :m abingchn @sohu .com0 引 言液压挖掘机的控制大多为逻辑控制,比如挖掘机的前进、后退、转弯、动臂升降、斗杆的伸缩等运动的控制。
操作人员在某一时间段内重复操作一系列动作,劳动强度大,且易感到枯燥乏味。
20世纪80年代电液比例控制开始应用于工程机械,用电信号传递液压参数,不但能加快系统响应,而且使整个挖掘机动力系统控制更方便、灵活,现在已经在液压挖掘机上得到了广泛应用。
进入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,并出现了“智能化液压挖掘机”,主要体现两方面功能,一是计算机能够自动监测液压系统和柴油机的运行参数,如液压系统压力、柴油机转速等,并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,操作人员还可以根据监测到的运行参数进行故障诊断及挖掘机的维护。
二是能够完成一些半自动操作,如平地、斜坡的修整等,不仅提高了工作质量,而且减轻了司机的劳动强度,使得液压挖掘机的操纵性能得以大幅度提高。
液压挖掘机操纵自动化、智能化是液压挖掘机未来的发展趋势。
目前,国内外针对智能挖掘机在多个领域进行了研究,取得一定的进展,但由于液压挖掘机工作环境恶劣、多变,工作任务的不确定性大,研究成果很少能真正投入实际生产。
为此吉林大学将遥控挖掘机试验台列为“211”工程建设项目“工程装备学科群”主要建设内容之一。
为建设遥控挖掘机试验台项目,对W Y 1.5型液压挖掘机的液压系统进行了电液比例控制改造,在移动车辆控制器的基础上,采用计算机编程和人机对话自动控制来替代人的简单重复操作,进行了挖掘机计算机自动控制的设计和试验。
试验结果显示挖掘机的操纵系统能实现自动控制,减轻了操作人员的劳动强度。
1 液压挖掘机自动控制液压系统的设计W Y 1.5型液压挖掘机原液压系统图参见文献[1],液压系统由油箱、三联齿轮油泵(流量为一个3L m in 、两个8L m in )、多路换向阀、溢流阀、节流阀、动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸、工作装置偏转油缸、推土铲油缸、左右行走马达、整机回转马达、散热器和滤清器等组成。
推土铲供油由1个流量为3L m in 的齿轮泵单独完成,当推土铲不工作时,其高压油直接返回油箱。
在整机回转马达控制阀后加装一换向阀,实现整机回转马达和工作装置偏转油缸之间的油路切换控制。
1.1 液压系统的改造在不改变原有手动杠杆操纵系统功能的基础上并联一套电液比例电控操纵系统。
在电液比例液压系统中,实现对动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸、左行走马达、右行走马达、回转马达动作的控制。
为安全起见,两套系统设计成不能同时工作,优先级为电控系统工作时杠杆操纵系统无法使用,而电控系统停止工作时杠杆操纵系统自动恢复正常工作。
为实现此功能,选取两位两通的电磁换向阀1、2实现高压油在电控系统和杠杆操纵系统中的切换。
电磁换向阀3实现整个系统不工作时的卸41荷(回流)。
电磁换向阀4用于系统的双泵合流。
原杠杆操纵系统在动臂提升时,发现有短暂下降后再提升的现象。
究其原因,液压系统不工作时所有换向阀处于中位回油位置,泵出口处压力处于低压状态,当换向阀切换到提升位置,这时泵出口与杠杆操纵阀之间的管路内的压力仍为低压,而动臂油缸下腔中的液压油要支撑整个动臂、斗杆、铲斗及其油缸的质量,具有相当的压力,所以在换向阀刚切换到提升位置时,动臂油缸下腔的液压油要流向压力低的管路系统,表现为动臂早期下降;随着系统压力不断升高,动臂停止下降;随后开始提升。
虽然该过程时间很短,动臂下降的幅度也不大,却是一个不可忽视的安全隐患。
新的电控系统中加装了液控单向阀5以保证动臂提升的安全准确。
其它控制系统的设计基本采用了原杠杆操纵系统的方案,工作原理见图1。
图1 液压挖掘机电液比例电控操纵系统F ig.1 E lectrohydraulic p ropo rti onal contro ller of the hydraulic excavato r 电磁换向阀1、2的控制由软件编程实现,响应时间、速度均与操作者的熟练程度无关,电磁换向阀1、2的控制原理及过程见图3。
双泵合流由电磁换向阀4控制。
合流阀的作用是在上下两块阀板中的阀块同时动作时,使上下两块阀分别由不同的油泵供油,以保证同时动作的工作装置不因载荷的不同产生动作的不同步。
而在只有一块阀板中阀块动作时,将上下两块阀板的高压油路接通,使工作装置的动作由两个油泵共同驱动,充分发挥发动机的工作效率。
合流阀的控制需要3个参数即上面阀板中有无阀块工作(合流上)、下面阀板中有无阀块工作(合流下)、是否需要合流(合流)。
电磁换向阀4的控制原理及过程见图3。
1.2 液压系统各元件的选型液压系统各元件的选型过程见文献[2],这里只给出选型结果。
电磁换向阀1、2、3选用6通径,3W E6A-61B CG24N9Z5L型换向阀;换向阀4选用10通径,3W E10A-31B CG24N9Z5L型换向阀。
动臂、斗杆、铲斗油缸的控制选取4W R E10E64-10B 24Z4 M型比例换向阀;左行走、右行走及整机回转马达的控制采用4W R E6E20-10B 24N Z4 M型比例换向阀。
其它溢流阀、节流阀、单向节流阀、液控单向阀的选取均根据与其连接的换向阀和原机设计的工作压力、流量而定[3-8]。
为使结构紧凑、集成化的两块液压阀板能满足电液比例电控操纵系统的需要,详细的设计过程和设计结果见文献[2]。
2 挖掘机自动控制的软件设计控制系统采用德国I N T ER CON TROL公司的E1型移动车辆控制器,挖掘机各执行机构的控制在移动车辆控制器平台上开发软件并调试成功,可近程有线遥控操作,也可按程序自动完成预定动作,实现了原机杠杆操纵系统的全部功能。
实现液压挖掘机的计算机控制,其电控系统主要包括发动机起动的控制;车辆监控系统数据的采集、分析及控制;挖掘机各执行机构的控制[9-11]。
发动机起动控制为,接通起动机控制电路,起动机带动内燃机旋转,发动机达到最低稳定转速后起动。
起动电机连续工作不超过15s;如一次起动不成功,间隔2m in再次起动,如连续3次仍无法起动,应检查故障原141 第6期 常 绿等:液压挖掘机自动控制系统的设计和实现因,排除后再起动。
发动机起动的计算机控制应包括:控制起动电路通断的(数字)输出信号1路,采集发动机是否已经起动的(数字)输入信号1路及相应的控制程序。
其自动控制电路图见文献[2]。
车辆监控系统采集发电机、水温、油压的状态[12-14]。
在电控挖掘机系统中,需要1路数字输入信号采集发电机的工作状态,因为发动机正常工作时发电机也应正常工作,故这里可与监测发动机是否工作共用1路信号;需要2路模拟输入信号分别监控水温和机油压力。
只有水温和机油压力在允许范围内时执行机构才可动作,水温、机油压力低于或高于允许值时,停止执行机构的动作并报警。
从图1可以看出,实现电控挖掘机各执行机构的全部动作共需10组阀的控制。
其中24V 直流、功率30W 的电磁换向阀4块,24V 直流、最大电流1.5A 的电磁比例换向阀6块。
电磁换向阀为两位两通阀,4块电磁换向阀需要数字信号4路;电磁比例换向阀为三位四通阀,6块电磁比例换向阀共需模拟(或PWM ,脉冲宽度调制)信号12路。
4路数字信号可实现计算机自动控制、手动控制两种控制之间的切换以及计算机控制状态下的卸荷、双泵合流。
12路模拟(或PWM )信号则能实现对动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸、左右行走马达、回转马达动作的连续可调节控制。
为实现工作装置动作的实时控制,动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸比例阀的动作设有反馈接口,其反馈信号需6路模拟输入口接收。
2.1 移动车辆控制器接口设计如图1所示,执行机构中6块三位四通电磁比例阀,共需12个PWM 接口控制,接收3个模拟输入口的反馈。
但在同一时间内每块电磁比例阀却只能受1个信号的控制,因此可用1路PWM 加1路控制信号的形式,实现对同一比例阀两个电磁比例线圈的控制。
其控制原理如图2所示。
图2 三位四通电磁比例阀P WM 接口F ig .2 Jo ints of P WM fo r electrom agneticp ropo rti onal valve经过组合,6个PWM 口及数字口的共同作用即可满足挖掘机全部工作装置控制的需要。
3块阀6路反馈信号可与控制器的6个模拟输入口连接。
手动控制与电动控制切换阀有两块,由于其动作具有一致性,故这2块换向阀的动作可以由1路控制信号加电源的方式实现。
移动车辆控制器共有12个数字口,编号为1～12,数字口1～6已在前面使用,可利用数字输出口7驱动小型继电器(开关),实现换向阀电源的通断。