液压挖掘机毕业设计

摘要
液压挖掘机是一种多功能的工程机械，通常用于挖掘、倾倒、表面处理、提升及其他工作。

然而，液压挖掘机的驾驶者必须有多年训练经验才能工作起来又快又娴熟。

每个液压挖掘机有三个铰接件：动臂、斗杆和铲斗。

操纵者只有两只手，所以，对于初学习者来说同时精确控制三个铰接件并不是一件容易的事。

此外，驾驶者必须在各种危险的环境下，有时甚至得在尘土非常多的环境下工作，这对于他们的健康将有非常大的危害。

因为这些原因，研究液压挖掘机的自动化对于提高生产力，生产效率和安全是很有必要的，目前，挖掘机的自动化研究已在各地广泛进行。

在所有的被用作发展复杂多变任务的基础的基本元素中，挖掘机动力臂控制目前是最重要最基本方面，挖掘机自动化过程中存在以下问题：机械结构中的变量参数、各种非线性液压执行机构和地面的扰动。

为了解决这些问题，已经进行了许多研究，这些研究要么按照基于规则的研究分类要么按照基于研究的模型分类。

本设计提出了一种不连续检验，它是基于接近非线性增益系数的自适应鲁棒控制器以及整个系统的非线性，误差处理是通过鲁棒控制器的反馈和鲁棒控制器的设计，最后，臂的运动控制实验被用来证明此方案的可行性。

目录
一、项目实施的目的与要求 (4)
二、项目报告的内容 (5)
（一）项目背景及其意义 (5)
（二）项目国内发展现状 (6)
（三）项目分析及其技术要求 (6)
1、项目原理分析 (7)
2、项目方案制定 (8)
四、项目设计步骤 (10)
五、项目成果实物图 (13)
六、设计课题收获及感受 (14)
一、项目实施的目的与要求
目的：
液压传动课程作业是本课程的一个综合实践教学环节，通过该教学环节，要求达到以下三个目的：
（1）巩固和深化液压的理论知识，掌握液压系统设计计算的一般方法和步
骤；
（2）能正确合理地确定执行元件，选用标准液压元件；能熟练地运用液压基本回路组合成满足基本性能要求的、高效率的液压系统；
（3）熟悉并会运用有关的国家标准、部颁标准、设计手册和产品样本等技术资料。

要求：
（1）设计时必须从实际出发，总和考虑实用性、经济性、安全性及操作方便和结构简单。

多设想几个方案进行分析对比后确定最理想的一个；
（2）独立完成作业。

设计时可以参考同类机械，但必须在深入理解和消化后借鉴，不要简单地抄袭；
（3）在完成课程作业的过程中，要随时复习液压元件的工作原理、基本回路几典型液压系统的实例，积极思考，认真完成；
（4）在完成课程作业的过程中，希望大家注意深化和扩大自己的知识面，培养独立的工作能力，使自己解决工程问题的能力有所提高。

二、项目报告的内容
（一）项目背景及其意义
（1）背景
最初挖掘机是手动的，从发明到2013年已经有一百三十多年了，期间经历了由蒸汽驱动斗回转挖掘机到电力驱动和内燃机驱动回转挖掘机、应用机电液一体化技术的全自动液压挖掘机的逐步发展过程。

第一台液压挖掘机由法国波克兰工厂发明成功。

由于液压技术的应用，20世纪40年代有了在拖拉机上配装液压反铲地悬挂式挖掘机。

1951 年，第一台全液压反铲挖掘机由位于法国的 Poclain( 波克兰 ) 工厂推出，从而在挖掘机的技术发展领域开创了全新空间，20世纪50年代初期和中期相继研制出拖式全回转液压挖掘机和履带式全液压挖掘机。

初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，制造质量不够稳定，配套件也不齐全。

从20世纪60年代起，液压挖掘机进入推广和蓬勃发展阶段，各国挖掘机制造厂和品种增加很快，产量猛增。

1968-1970年间，液压挖掘机产量已占挖掘机总产量的83%，已接近100%。

（2）设计意义
以下是常见挖掘机的分类：
挖掘机分类一：常见的挖掘机按驱动方式有内燃机驱动挖掘机和电力驱动挖掘机两种。

其中电动挖掘机主要应用在高原缺氧与地下矿井和其它一些易燃易爆的场所。

挖掘机分类二：按照行走方式的不同，挖掘机可分为履带式挖掘机和轮式挖掘机。

挖掘机分类三：按照传动方式的不同，挖掘机可分为液压挖掘机和机械挖掘机。

机械挖掘机主要用在一些大型矿山上。

挖掘机分类四：按照用途来分，挖掘机又可以分为通用挖掘机，矿用挖掘机，船用挖掘机，特种挖掘机等不同的类别
（二）国内发展现状
国内骨干企业：贵矿、长挖、上建、抚挖、合矿、北建
独资、合资企业：烟台大宇、合肥日立、常州现代、小松三推、卡特徐州、成都神钢、小松常林、贵州詹阳、厦门雪孚
（三）项目及其技术要求
本文通过对挖掘机的机械手臂观察和了解，对挖掘机机械手臂的液压系统进行了研究，对挖掘机的动力臂进行了液压回路设计，以实现挖掘机机械臂的运动与循环工作。

（1）、挖掘力
对于挖掘力来说，挖掘力主要分为小臂挖掘力和铲斗挖掘力。

两个挖掘力的作用点均为铲斗的齿根（铲斗的唇边），只是动力不同，小臂挖掘力来自小臂油缸；而铲斗挖掘力来自铲斗油缸。

（2）、包络图
工作装置：（动臂、斗杆、铲斗）
回转装置：（回转机构、回转平台、动力系统）
液压系统：（双泵双回路恒功率控制系统）
电控系统：（采用PLC控制，触摸显示屏）
（1）、挖掘机的动力传递
（2）、液压系统、
SY200、SY220采用双泵双回路恒功
控制液压系统：
(1)、四种功率控制模式；
(2)、中位负流量控制；
(3)、高压切断控制；
(4)、两液压主泵按全功率变量。

全功率变量是指两泵功率之和保持恒定，主要是当执行单泵动作时，此泵可吸收另一不工作的液压泵功率，充分发挥柴油机功率。

（3）、液压系统的基本组成
1）能源装置——液压泵。

它将动力部分（电动机或其它远动机）所输出的机械能转换成液压能，给系统提供压力油液。

2）执行装置——液压机（液压缸、液压马达）。

通过它将液压能转换成机械能，推动负载做功。

3）控制装置——液压阀。

通过它们的控制和调节，使液流的压力、流速和方向得以改变，从而改变执行元件的力（或力矩）、速度和方向，根据控制功能的不同，液压阀可分为村力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。

压力控制阀又分为益流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。

根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。

4）辅助装置——油箱、管路、蓄能器、滤油器、管接头、压力表开关等.通过这些元件把系统联接起来，以实现各种工作循环。

5）工作介质——液压油。

绝大多数液压油采用矿物油，系统用它来传递能量或信息。

(四)项目设计步骤
1、动臂提升合流
2、斗杆大小腔合流
3、斗杆再生回路
当斗杆无负载下落时，斗杆
油缸大腔压力很小，两位两通阀在弹簧的作用下往下运
动，关闭活塞杆腔的回油通道，这样活塞杆腔的油就直
接回到油缸大腔，实现活塞杆的快速伸出。

4、动臂提升优先
当动臂提升与斗杆复合动作时，在斗杆阀前端节流提高其负荷，保证动臂能够提升。

5、回转优先
当回转与斗杆复合动作
时，通过PSP压力信号控制SP阀右移，切断斗杆的供油，保证回转起动，实现回转优先。

（此时斗杆由另一油泵供油）
6、斗杆闭锁
为防止斗杆下掉，阀组内装有斗杆闭锁阀，它由控制阀HV和锥阀组成。

7、回转机构
回转马达采用川崎
M2X120B，最大流量270L/min，液压马达排量121cm/r,减速机速比20.04，齿轮轴输出。

带有停车制动器，制动阀，缓冲阀，延时阀
五、项目成果实物图（作品图）
六、设计课题收获及感受
通过这次对挖掘机的动力臂的液压回路的设计，使我们对液压这门课有了一个更加深刻的了解。

只有自己亲自动手之后你才会发现其中的问题，在解决问题的过程中，学习到的知识才是最牢固的。

通过这次设计，我们明白不管在学校，还是在以后的工作中，学习的重要性。

正所谓，“活到老，学到老。

”
只有你不停的学习你才不会被“淘汰”。

马上就要走上工作的岗位了，这次的课题设计对我们非常重要。

在这次设计中我们不仅明白了学习的重要性。

而且，对挖掘机的工作原理也有了一个详细的了解，我们热爱我们的专业，在生活的环境中，走到哪里都离不开我们的专业知识，对于学校三年来对我们的培养，我们在此由衷的进行感谢：感谢内蒙古机电职业技术学院的每一位老师对我们的教导，感谢三年来校领导对我们的支持与关怀。

从学校走出去以后，不管我们身处何方，不管我们身在何位。

我们都会永远记住这个我们学习生活了三年的母校。

参考文献
1. 李壮云、葛宜远，液压元件与系统。

机械工业出版社，2012
2. 袁广、张勤，液压与气压传动技术。

北京大学出版社，2008
3. 李万莉，工程机械液压系统设计。

同济大学出版社，2011
4. 曹建东，液压与气压传动技术（第2版）。

北京大学出版社，2012
5.时彦林，液压传动。

化学工业出版社，2015
6. 刘军营，液压传动系统设计与应用实例解析。

机械工业出版社，2010
7．王春行，液压控制系统。

机械工业出版社，2011。