液压挖掘机挖掘性能分析与挖掘力分析计算

液压挖掘机挖掘性能分析与挖掘力分析计算

朱红妹3

(同济大学机械工程学院)

摘　要　通过对液压挖掘机挖掘力计算方法的探讨,进行了在挖掘机整个作业区域基于计算机辅助设计方法的挖掘性能分析和挖掘力变化特性分析计算,开发了相应的软件。利用该软件,对各种能力的挖掘机能够进行其挖掘性能的分析、挖掘力计算和挖掘力变化特性分析。

关键词　液压挖掘机　挖掘力　性能分析

0　引言

液压挖掘机主要用于土方作业,挖掘机的挖掘力是反映其挖掘性能的重要指标。在设计计算液压挖掘机工作装置的时候,最关心的是所设计的挖掘机其挖掘力有怎样的变化特性。虽然众多的研究者对挖掘力的分析计算都很重视,因为这是挖掘机工作装置设计计算的最重要部分之一,但因挖掘机工作装置是一个复杂机构且其工况变化多样,在挖掘机整个作业范围内,在不同的位置和不同的工况下能够充分描述出挖掘力的变化特性是很难的。

液压挖掘机工作装置的设计研究已有较久的历史,在国内有关液压挖掘机工作装置设计计算的论文也不少,但在液压挖掘机整个挖掘区域进行分析挖掘力变化特性的研究很少。

本文在现有众多研究成果的基础上,利用计算机辅助设计方法(即同济大学的“工程机械工作装置T JG MA计算机辅助设计软件”),在挖掘机整个挖掘范围内,在不同的作业位置和不同的工况下进行了挖掘性能分析和挖掘力分析计算。

1　液压挖掘机挖掘力分析计算

挖掘力是指挖掘机在挖掘作业时,在铲斗斗尖(或切削刃)产生的切向力。挖掘力的大小与挖掘工况(铲斗挖掘、斗杆挖掘、复合挖掘)、工作装置姿态(L

1

、L

2

、L

3

)、液压系统参数和传动效率等有关。

分析评价挖掘力时,挖掘力可分成工作油缸挖掘力(铲斗油缸挖掘力、斗杆油缸挖掘力)和整机理论挖掘力。工作油缸挖掘力指在工作油缸额定油压下能够产生的理论挖掘力。整机理论挖掘力指按整机考虑在不同姿态下能够产生的理论挖掘力。

挖掘过程中挖掘机主要以铲斗油缸或斗杆油缸分别单独进行挖掘,或者两者复合动作,必要时配以动臂油缸的动作,即液压挖掘机工作装置的挖掘作业由三个油缸(动臂油缸、斗杆油缸和铲斗油缸)的动作来实现。

一般油缸的推力可用如下的公式来计算,即

3朱红妹,女,1969年8月生,硕士研究生。上海市,200092。

T =T 0+(T 1-T 0)W

式中:T 0为挖掘阻力等于0时工作油缸的推

力;T 1为单位挖掘阻力(W =1kN )时工作油缸的推力;W 为相应的挖掘阻力。 工作油缸的许用压力[P ]已知时,油缸大腔和小腔的推力分别为

T max =S 0[P ]

和T m in =-S 1[P ]

式中:S 0为油缸大腔的截面积;S 1为油缸小腔的截面积。

T 1-T 0=0时,挖掘机的挖掘力无穷大。

T 1>T 0意味着油缸的大腔受力,此时能产生的

挖掘力为

W =max (

T max -T 0T 1-T 0

,0)

T 1

挖掘力为

W =max (

T 0-T m in T 0-T 1

,0)

111　铲斗工作油缸的理论挖掘力

当单独采用铲斗油缸进行挖掘时,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油缸的行程。以铲斗油缸进行挖掘时其挖掘行程较短,为了能够装满铲斗,需要有较大的挖掘力以保证能挖掘较大厚度的土壤,所以一般挖掘机的斗尖最大挖掘力都在采用铲斗油缸挖掘时实现。采用铲斗油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。

图1　铲斗工作油缸理论挖掘力及其变化特性

计算铲斗工作油缸理论挖掘力时,不考虑非工作油缸闭锁能力等因素,不计重力、液压系统和连杆机构的效率、液压系统工作背压等影响因素。 例如,铲斗油缸的最小和最大的长度分别为1150mm 和2050mm ,铲斗工作油缸理论挖掘力的变化特性如图1所示。当使用铲斗工作油缸挖掘时,挖掘回转角范围为180°左右,最大的铲斗工作油缸挖掘力为从铲斗起始位置回转57°角时被发挥,此时铲斗工作油缸的长度为148719mm ,最大铲斗工作油缸挖掘力的大小为24213k N 。112　斗杆工作油缸的理论挖掘力 当单独采用斗杆油缸进行挖掘时,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油缸的行程。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油缸进行挖掘。

图2　斗杆工作油缸理论挖掘力及其变化特性

计算斗杆工作油缸理论挖掘力时,不考虑非工作油缸闭锁能力等因素,不计铲斗机构和斗杆机构的重量、液压系统和连杆机构的效率、液压系统工作背压等影响因素。 例如,斗杆油缸的最小和最大的长度分别为1160mm 和2260mm ,斗杆工作油缸理论挖掘力的变化特性如图2所示。当使用斗杆工作油缸挖掘时,挖掘回转角范围为120°左右,

最大的斗杆工作油缸挖掘力为从斗杆起始位置

回转31°角时被发挥,此时斗杆工作油缸的长度为150618mm,最大斗杆工作油缸挖掘力的大小为14518k N。

113　整机理论挖掘力的分析计算

计算整机理论挖掘力时增加考虑的因素:整机及构件重量的影响、整机稳定性和地面附着对挖掘力的限制、非工作油缸闭锁能力的限制等。挖掘力计算不考虑油缸回油腔背压、传动效率和非切向挖掘载荷如惯性力、风载等。11311　铲斗挖掘时整机理论挖掘力

铲斗挖掘时,首先要求在整个挖掘过程中铲斗工作油缸能够克服挖掘阻力。此时,动臂油缸受拉,斗杆油缸受压。只有在动臂和斗杆油缸同时能够满足闭锁条件下,挖掘机才能进行正常的铲斗挖掘。在考虑各油缸的闭锁能力的同时,还要考虑整机稳定性和地面附着条件的影响。

铲斗挖掘时,动臂和斗杆油缸的闭锁能力足以克服铲斗挖掘阻力。动臂和斗杆油缸的闭锁压力P

bs

已知时,动臂和斗杆油缸的推力为

T max=S0P bs

T m in=-S1P bs

T

1

>T0时,动臂和斗杆油缸的大腔许用受力为

W i=max(T max-T0

T1-T0

,0),i=1,2

式中:i=1表示动臂油缸受力;i=2表示斗杆油缸受力。

T

1

W i=max(T m in-T0

T1-T0

,0),i=1,2

铲斗挖掘时铲斗油缸的主动力足以克服铲斗挖掘阻力。铲斗油缸的工作压力P

gz

已知时,铲斗油缸的推力为

T max=S0P gz

T m in=-S1P gz

T

1>T0时,铲斗油缸大腔能产生的挖掘力

为

W3=max(

T max-T0

T1-T0

,0)

T

1

为

W3=max(

T m in-T0

T1-T0

,0)

设F

1y

为地面对机身的作用力(向上为

正),F

1y1

为单位挖掘阻力(W=1k N)时地面对

机身的作用力,F

1y0

为挖掘阻力等于0时地面

对机身的作用力,此时地面对机身的作用力为

F1y=F1y0+(F1y1-F1y0)W

式中:F

1y1

-F1y0>0时,由整机对前倾翻点的

稳定性限制的铲斗挖掘力为无限大;F

1y1

-

F1y0<0时,由整机对前倾翻点的稳定性限制

的铲斗挖掘力为

W4≤-

F1y0

F1y1-F1y0

设F

2y

为地面对机身的作用力(向上为

正),F

2y1

为单位挖掘阻力(W=1k N)时地面对

机身的作用力,F

2y0

为挖掘阻力等于0时地面

对机身的作用力,此时地面对机身的作用力为

F2y=F2y0+(F2y1-F2y0)W

式中:F

2y1

-F2y0>0时,由整机对后倾翻点的

稳定性限制的铲斗挖掘力为无限大;F

2y1

-

F2y0<0时,由整机对后倾翻点的稳定性限制

的铲斗挖掘力为

W5≤-

F2y0

F2y1-F2y0

计算由整机与地面附着的稳定性限制的铲

斗挖掘力时,需要考虑挖掘机处在的地面的倾

斜角度。因为挖掘机处在的地面倾斜角度大小

不一样(整机在不同姿态下),由不滑移附着

条件限制的挖掘力的大小也会不一样。

在整机与地面附着的稳定性条件下|F

0x

+

WΔF x|=μ(F0y+WΔF y),由整机与地面附着

的稳定性限制的铲斗挖掘力如下:

|α|>φ时,W

6

=0

|β+90°|<φ时,W 6=∞

β+90°>0时,W 6=

-μF 0y -F 0x

ΔF x +μF y β+90°<0时,W 6=

-μF 0y +F 0x

-ΔF x +μF y

式中:α为挖掘机处在的地面的倾斜角;φ=tg -1

μ为摩擦角;β为挖掘方向角;F x 、F y 分别为单位挖掘阻力(等于1kN )时机器对地面的作用力的X 和Y 方向力;F 0x 、F 0y 为挖掘阻力等于0时机器对地面的作用力的X 和Y 方向力;Δ F = F 1- F 0。 综上所述,铲斗挖掘时整机理论挖掘力为

W cd =m in (W 1,W 2,W 3,W 4,W 5,W 6) 铲斗挖掘时,整机理论挖掘力的变化特性和各条件下的挖掘力变化特性如图3所示,此时三个油缸的长度变化范围分别如下:动臂油

缸的长度变化范围为L 1=1380～2030mm ,斗杆油缸的长度变化范围为L 2=1160～2020mm ,铲斗油缸的变化范围为L 3=1150～1850mm ,循环计算次数为300。挖掘机斗尖的挖掘轨迹如图3(a )所示。图3(a )中曲线1为液压挖掘机的作业范围线图,曲线2为挖掘轨迹线图。图3(b )中曲线1、2、3、4、5和6分别为由动臂油缸闭锁条件限制的铲斗挖掘力、由斗杆油缸闭锁条件限制的铲斗挖掘力、由铲斗油缸工作条件限制的铲斗挖掘力、由前倾翻稳定条件限制的铲斗挖掘力、由后倾翻稳定条件限制的铲斗挖掘力和由不滑移附着条件限制的铲斗挖掘力,图中曲线0为铲斗挖掘时整机理论挖掘力。由图3可清楚地知道铲斗挖掘时各条件下的挖掘力和整机理论挖掘力的变化特性

。

(a )铲斗挖掘轨迹 (b )铲斗挖掘力变化特性

图3　铲斗挖掘时整机理论挖掘力变化特性

11312　斗杆挖掘时整机理论挖掘力

斗杆挖掘时,也要求在整个挖掘过程中斗杆工作油缸能够克服挖掘阻力。此时,动臂油缸受拉,铲斗油缸受压。只有在动臂和铲斗油缸同时能满足闭锁的条件下,挖掘机才能进行正常的斗杆挖掘。在考虑各油缸的闭锁能力的同时,还要考虑整机稳定性和地面附着条件的影响。斗杆挖掘力计算过程与铲斗挖掘力计算

过程一样。因此,斗杆挖掘时整机理论挖掘力

为

W dg =m in (W 1,W 2,W 3,W 4,W 5,W 6) 斗杆挖掘时整机理论挖掘力的变化特性和各条件下的挖掘力变化特性如图4所示,此时三个油缸的长度变化范围分别如下:动臂油缸的长度变化范围为L 1=1380～2030mm ,斗杆油缸的长度变化范围为L 2=1160～2020mm ,

(a)斗杆挖掘轨迹 (b)斗杆挖掘力变化特性

图4　斗杆挖掘时整机理论挖掘力变化特性

铲斗油缸的变化范围为L

3

=1150～1850mm。因为由整机对前倾翻点的稳定性限制的斗杆挖掘力无限大,故在图4(b)中看不见曲线4(即由整机对前倾翻点的稳定性限制的斗杆挖掘力变化特性曲线)。图4中的其它标记与图3中的标记是一致的。

2　结论

本文在综合了液压挖掘机工作装置众多研究成果的基础上,利用计算机辅助设计方法,建立了各种能力的挖掘机在其挖掘区域能发挥的挖掘力计算模型,并且与已开发的连杆机构运动及力分析软件相结合,完成了挖掘力分析计算及挖掘性能变化特性分析软件的开发。利用该软件,用户很容易了解和掌握自己设计的挖掘机的挖掘能力和特性。该软件具有使用方便、计算精度高、可视化效果和后处理功能良好的优点。该软件已成为挖掘机的挖掘力分布特性分析软件的基础。

参　考　文　献

[1]　同济大学主编.单斗液压挖掘机[M].北京:中国建

筑工业出版社,1986.

[2]　陈育仪.工程机械优化设计[M].北京:中国铁道出

版社,1987.

[3]　何允纪,李滨城,等.液压挖掘机反铲工作装置的优

化设计[J].工程机械,1994(6):6-10.

[4]　王国彪,曹旭阳,等.谈谈反铲液压挖掘机的挖掘力

[J].矿山机械,2003(2):15-18.

(收稿日期:2007205216)

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6．回转应平稳，不得撞击并用于砸实沟槽的侧面。 7．动臂后端的缓冲块应保持完好；如有损坏时，应修复后方可使用。 8．移位时，应将挖掘装置处于中间运输状态，收起支腿，提起提升臂后方可进行。 9．装载作业前，应将挖掘装置的回转机构置于中间位置，并用拉板固定。 10．挖掘作业，应使用低速挡。 11．铲斗提升臂在举升时，不应使用阀的浮动位置。 12．在前四阀工作时，后四阀不得同时进行工作。 13．在行驶或作业中，除驾驶室外，挖掘装载机任何地方均严禁乘坐或站立人员。 14．行驶中，不应高速和急转弯。下坡时不得空挡滑行。 15．行驶时，支腿应完全收回，挖掘装置应固定牢靠，装载装置宜放低，铲斗和斗柄液压活塞杆应保持完全伸张位置。 16．当停放时间超过1h时，应支起支腿，使后轮离地；停放时

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目录 目录 (1) 一、选题的目的和意义： (2) 二、国内外研究现状（文献综述） (2) 2.1挖掘机的机器人化 (2) 2.2遥控挖掘机的研究 (3) 2.3挖掘机节能技术的研究 (4) 2.4振动挖掘机理研究 (5) 三、市场发展状况（市场分析） (6) 3.1挖掘机的多功能化 (6) 3.2挖掘机的智能化 (7) 3.3挖掘机的实用型设计 (8) 四、选题研究的内容： (8) 五、选题研究的技术路线、研究方法和要解决的主要问题： (8) 六、研究工作进度： (9) 七、参考文献： (9) 1

一、选题的目的和意义： 挖掘机械是一种集土方挖掘、装载、平整、拆除、抢险等作业的工程机械，广泛应用于各类土石方工程施工、民用建筑、道路建设和市政工程场所。近年来伴随着我国经济的快速增长，大规模的基础设施建设对挖掘机提出了强劲的市场需求，我国挖掘机械的产销量每年均有15%~30%的爆炸式增长，2011年更是达到了70%，另一方面，挖掘机作为技术复杂的终端机械产品，其开发和制造涉及机械、液压传动、冶金、石油化工、电气等众多行业，已经形成了一个庞大的产业集群。因此，大力开展对液压挖掘机的研究和探索，对于提升国家整体工业水平和加速国民经济的发展具有重大的促进意义。 二、国内外研究现状（文献综述） 2.1挖掘机的机器人化 为延伸人类在复杂、恶劣、危险环境中的作业，世界各国对机器人化挖掘机的研发工作非常重视，国外在这方面研究比较早，较为典型的有： ①Carnegie Mellon大学的自主装载系统(Au—tonomous Loading System，ALS)t'Jt~ALS系统使用两个激光扫描测距仪，对车辆进行确认和准确定位、观测土壤表面情况、识别障碍物等。该系统还提出一种用于实时轨迹规划和执行复杂挖掘机器人运动的参数化控制方法。相同情况下，普通挖掘机熟练的操作手装满一卡车需要120S，而使用该系统也不超过150S，完成一个装载循环的时间小于1min，与熟练的操作手的操作速度基本相当。因此该系统能满足连续重复挖掘装载的工况要求。关于该系统的具体说明见于下面两篇论文：Peyret F，Jurasz J．The Compu~r Integrated Road Construction pmject[J]．Automation in Construction，2000(9)Singh S，Cannon H_Multi-Resolution Planning for Earthmoving．Proceedings International Conference on Robotics and Automation[C]．Leuven，Belgium，1998 ②国内机器人化挖掘机的研究国内在这方面研究相对较迟，浙江大学冯培恩教授从上世纪80年代开始率先着手研究挖掘机机电一体化技术，首先实现挖掘机器人作业过程的分级规划和局部自主控制圈。但是他们在任务 2

挖掘机操作手册 修改

一、目的 为规范挖掘机的操作，特制定本操作手册。 二、适用范围 适用于公司所有施工项目挖掘机操作人员管理。 三、岗位职责 1、负责挖掘机的操作； 2、负责挖掘机的维护保养和修理； 3、负责根据生产任务完成采装任务； 4、负责本岗位存在的危险源以及管控措施。 四、上岗准备 1、劳保用品的配备 佩戴安全帽，穿工作服，戴防尘口罩，夜班作业人员要穿反光衣、佩戴手电筒、和对讲机 2、检查对讲机工作状态是否正常，每班下班后要将对讲机进行充电； 3、携带上岗证、特种作业操作证。 五、管理内容 1.挖掘机的操作及安全注意事项 .操作之前 1.1.1启动发动机前必须做到：检查燃油、机油和润滑油，检修或调整机械，铲斗必须搁在地面上，轻轻摇晃控制杆以释放液压系统中的压力，将所有控制杆置于中位； 操作过程中： 1.2.1严禁在铲斗支起机身时进入机身下面； 1.2.2当人离开司机室时，铲斗必须搁至地面； 1.2.3当暂时停车于斜坡时，需放下铲斗，在履带下垫斜块，各控制杆置于中位。 1.2.4当挖掘机行驶或工作时，禁止上下车； 1.2.5不得借助铲斗顶住地面以推动挖掘机或利用挖掘机自重来挖掘； 1.2.6当铲斗在地面上受到阻力的时候不要进行行走或回转； 1.2.7不要利用设备的自重增加设备的挖掘力；

1.2.8当在靠近悬崖边作业时，确保机械所处的地面坚固，应使行走马达在设备的后方； 1.2.9机械与空中的供电线间应保持足够的距离； 1.2.10在高速行走挡内，不要快速操作行走杆，①避免突然的启动；②在倒车以前，必须先使前进方向的动作完全停止，前后操作行走杆时，不要使挖掘机受到冲击；③避免突然的制动手动控制杆回至中位不要让其自动弹回中位。 1.2.6不要用回转力来刮平地面或撞击物体，也不要将铲斗作为锤子或打桩器使用，如此操作将损坏挖掘机或缩短其寿命。 1.2.7不要使液压油缸连续全部伸出，如果油缸完全地伸缩会使机器发生损坏。 2.挖掘机的维护保养和修理； 维护保养的主要内容： 2.1.1清洁：随时擦洗，清除机器上的油污和尘土，保持外观清洁；同时定期清洗滤清器； 检查：在挖掘机作业前、中、后进行常规性的看、听、摸和试操作，判断各部分是否工作正常； 紧固：挖掘机工作过程中产生振动，使联接螺栓、销等松动，甚至出现扭断、分离、失控等事故。一旦发现联接松动，必须及时拧紧； 调整：各零部件配合有关间隙要及时进行调节和修整，使其保持灵活可靠。如履带的张紧度、机罩门盖等； 润滑：根据挖掘机各润滑点的要求，按时加注或更换润滑油，使零件运行摩擦最小； 防腐：做到防水、防酸、防潮和防火等，防止机器各部分遭到腐蚀； 更换：液压挖掘机的易损零件，一旦失效应马上更换。如滤清器的纸质滤芯、铲斗斗齿、O型圈、胶管等易损件。 维护保养的类型 液压挖掘机的维护保养分为例行保养、定期保养和特定保养三种。 例行保养：也叫日常保养，是在工作前、中、后进行的保养，以外部清洁、检查、紧固为重点；

液压挖掘机安全操作规程实用版

YF-ED-J9252 可按资料类型定义编号 液压挖掘机安全操作规程 实用版 In Order To Ensure The Effective And Safe Operation Of The Department Work Or Production, Relevant Personnel Shall Follow The Procedures In Handling Business Or Operating Equipment. （示范文稿） 二零XX年XX月XX日

液压挖掘机安全操作规程实用版 提示：该操作规程文档适合使用于工作中为保证本部门的工作或生产能够有效、安全、稳定地运转而制定的，相关人员在办理业务或操作设备时必须遵循的程序或步骤。下载后可以对文件进行定制修改，请根据实际需要调整使用。 1 岗位安全职责 1.1 负责维护保养工作，对液压挖掘机进行检查、维修、润滑，并做好维护保养记录。 1.2 严格按照安全技术交底和操作规程实施作业。 2 岗位任职条件 2.1 操作人员必须熟悉液压挖掘机的构造和性能，经专门培训，并经考试合格，方可单独进行操作。 2.2 操作人员必须取得相关部门颁发的操作证，并持证上岗。

3 上岗作业前准备 3.1 运转人员工作时必须穿好工作服，做好防护。 3.2 夜间工作时，需有充分的照明设备。 3.3 工作前应对发动机、传动部分、作业部分、制动部分、各种仪表等进行检查，确认情况正常后方得开始工作。 4 安全操作规程 4.1 基本规定 (1)加油时禁止吸烟或接近明火；着火时，应用泡沫灭火器或用砂扑火，不得用水冲洗。 (2)新机械或大修后的挖掘机，应按试运转规定的程序和要求进行试车，并按磨合期规定进行作业。 (3)严禁酒后操作；非本机人员不准随意登

挖掘机行走装置-开题报告

设计（论文） 题目 履带式挖掘机行走装置的设计 设计（论文）类型（划“√”）工程设计应用研究开发研究基础研究其它 √ 一、本课题的发展现状 履带式挖掘机属于工程机械，而工程机械是国民经济建设及国防工程施工中使用的重要技术装备，在国民经济建设中，尤其是城市建设、民用建筑、水利建设、道路构筑、机场修建、矿山开采、码头建造、农田改良中，工程机械起着越来越重要的作用。我国的工程机械行业目前进入了一个高速发展阶段，推、挖、装、起重、铲土运输、筑路、农用机械等各种品种齐全并形成了系列化，各种工程机械虽然品种很多但基本上可划分为动力装置、行走装置和工作装置。行走装置是全机的基础。 二、本课题的国内外发展趋势 由于传统履带式挖掘机具有很多的不足之处（如跨越障碍物的能力弱，摩擦阻力损失大，性价比高，稳定性差等），因此未来挖掘机的结构逐渐向着实用化的方向发展，从而呈现出新的发展趋势。 1）挖掘机的各个零部件趋于系列化，利于机械的维修。 2）新型的液压式挖掘机的稳定性得到进一步的改善。 三、本课题的主要研究内容（提纲） 1、履带式挖掘机的发展趋势 2、托链轮体及轮架的制造过程 3、传动方案的总体设计 4、履带张紧装置的设计 5、履带式行走装置的总体方案设计 6、驱动轮设计 7、导向轮设计 8、支重轮的设计

四、文献综述（国内外研究情况及其发展） 从国内情况来看，我国挖掘机行业整体发展水平较国外缓慢，在挖掘机液压系统方面的理论还比较薄弱。国内大部分挖掘机企业在挖掘机液压系统传统技术方面的研究具有一定基础，但由于采用传统液压系统的挖掘机产品在性能、质量、作业效率、可靠性等方面均较差，因此采用传统液压系统的挖掘机在国内市场上基本失去了竞争力，取而代之的是采用各种高新技术的国外挖掘机产品。先进的挖掘机液压系统都被国际上一流的生产企业垄断，国内企业在该领域的研究几乎是空白，这样国内的挖掘机生产厂家就无法独立制造出性能优异的挖掘机，绝大部分的市场份额都被国外各种品牌的挖掘机所占据。以20t级的中型液压挖掘机为例，国产20t级挖掘机大多数是欧洲80年代初的技术”，同90年代初以来在国内形成批量的日本小松、日立、神钢以及韩国大宇、现代等机型相比，其主要差距柴油机功率偏低，液压系统流量偏小，液压系统特性差，导致平台回转速度低，行走速度低，各种性能参数均偏小，整机性能和作业效率较国外偏低。研究挖掘机的节能控制处于非常关键的地位，决定了国内挖掘机今后的竞争力。尽管国外挖掘机节能控制已经发展到了非常成熟的地步，但并不意味着我们没有一点机会，混合动力汽车的发展为我们挖掘机等工程机械的的节能提供了很好的借鉴，说明挖掘机节能还有很大的潜力可挖，乐观估计的话应该还有50%的节能潜力。 中国工程机械行业从形成、发展到壮大，成为世界工程机械大国，经历了短短的40余年，特别是改革开放30年来，发展尤为迅速，以液压挖掘机为例，1993年我国液压挖掘机总销量为2349台，15年后的2008年我国液压挖掘机的总销量高达83000台，15年增长35倍。而2010年我国液压挖掘机的总销量已超过一万台，挖掘机行业在中国机械行业中占据了不可替代的地位。

轮式液压挖掘机操作规程

轮式液压挖掘机操作规程 （一）启动前检查 第一条清理设备上的泥土杂物；检查设备外观是否完好，有无变形、裂纹等异常损坏。 第二条检查转向连杆机构有无异常。 第三条检查轮胎有无损伤，气压是否正常，螺栓有无松动和丢失，轮辋、轮胎压圈及压圈锁是否正常。 第四条检查车架有无变形、裂纹现象，各驱动桥有无开焊或裂纹。 第五条检查制动系统和管路有无异常。 第六条检查各部铰接点润滑是否良好。 第七条检查回转齿圈啮合情况和润滑情况是否良好。 第八条检查各工作油缸、动臂、斗杆、铲斗、斗齿、销轴、螺栓等有无变形、裂纹等异常和磨损过限。 第九条检查设备各部有无渗漏现象，各部联结螺栓有无松动、断裂、丢失；附件是否齐全。 第十条检查燃油位、发动机油位、液压油位、变速箱油和差速器油位、蓄电池电解液液位等。 第十一条检查空气滤清器，必要时清理空气滤清器外滤芯。 第十二条检查清理发动机周围和散热器上的杂物和尘土，检查发动机有无渗漏、联结螺栓有无松动丢失；检查进气管、排气管接口处密封状况，是否有泄漏。 第十三条检查发动机风扇皮带、发电机皮带张紧度以及皮带有无损坏。 第十四条检查油管、电气线路有无异常磨损、老化、破裂等现象。 第十五条检查并使主泵吸油管路上的球阀在接通位置。 第十六条检查照明、喇叭、雨刷器、倒车镜、灭火器、通讯设备是否齐全有效。 第十七条检查仪表、指示器和指示灯是否齐全完好。

（二）启动 第十八条检查一切正常并确认周围无障碍物及人员后，将各操纵杆放到空位，停车制动在锁止位置。 第十九条将驾驶室左控制箱向上翻起（或操纵手动控制阀）切断先导控制回路。 第二十条将油门放在中间3/4位置上（即小油门）。 第二十一条将钥匙旋转到接通（“ON”）位置，鸣笛发出启动信号。将钥匙旋转到启动（“START”）位置，启动发动机。如果发动机启动困难，钥匙在启动位置的时间一次不准超过20秒，两次启动间隔时间不准少于2分钟，如果连续 3次不能启动，应检查发动机。 第二十二条当发动机启动后，立即松开钥匙。 第二十三条发动机启动后，观察各仪表指示是否正常，机油压力如果在6秒后仍不正常，应立即熄火检查。 第二十四条发动机启动后应怠速运转3～5分钟，检查发动机等有无异响、异味、异常振动和渗漏，观察发动机排气颜色是否正常。 第二十五条逐渐增大发动机油门，使转速至中速，以使发动机升温。 第二十六条在冬季停放时间较长的车应先进行预热，方可启动。 第二十七条如果使用启动液辅助启动，必须遵守有关启动液使用规定。（三）运行 第二十八条冷车启动后不准立即行驶和作业，发动机水温低于60摄氏度前不准满负荷工作。 第二十九条起步前检查空气压力表，表针指示在绿色区域内方准起步。 第三十条行走前应将平台锁紧销插入销孔，作业前应拨出。 第三十一条起步前检查车辆前后左右是否有人和障碍物，鸣笛示意。 第三十二条起步前必须先将铲斗提起离开地面0.5米左右，解除停车制动。 第三十三条起步后，检查制动系统和转向系统的可靠性。 第三十四条不准发动机熄火或空档滑行。 第三十五条不准用高速起步，起步时不准高于二档，起步后按道路情况升

挖掘机毕业设计开题报告书

附表2： 毕业设计开题报告

于修筑铁路的繁重工作，被认为是现代挖掘机的先驱，距今已有170多年的历史。1950年，德国研制出世界上第一台全液压挖掘机（图1－2）。由于科学技术的飞速发展，各种新技术、新材料不断在挖掘机上得到应用，尤其是电子技术和信息技术的应用使得液压挖掘机在作业效率、可靠性、安全性和操作舒适性以及节能、环保等方面有了长足的进步。目前液压挖掘机已经在全世界围得到广泛应用，成为土石方施工不可缺少的重要机械装备。 图1－1 蒸汽机驱动的“动力铲”图1－2 早起全液压挖掘机 3.1.1国液压挖掘机的发展概况 我国从1967年开始自行研制液压挖掘机。早期开发成功的产品主要有上海建筑机械厂的WY100、矿山机器厂的W4-60、矿山机器厂的WY60等。到20世纪701年代末80年代初，长江挖掘机厂和重型机械厂分别研制成功了WY160和WY250等液压挖掘机产品。从1994年开始，美国的卡特彼勒公司、日本的神户制钢所、日本的小松制作所、日本的日立建机株式会社、韩国大宇重工、韩国现代重工业以及德国利勃海尔、德国雪孚、德国阿特拉斯、瑞典沃尔沃等公司先后在中国建立了中外合资、外商独资挖掘机生产企业，生产具有世界先进水平的多种型号和规格的液压挖掘机产品。 近年来我国经济增长迅速，液压挖掘机市场需求不断扩大，形成了巨大的挖掘机市场空间，但该行业主要由合资企业和外资企业所垄断。国一些工程机械行业的上市股份公司通过合资的方式介入了挖掘机产业，同时国还有众多的企业也在生产液压挖掘机，但在生产规模、

铲斗挖掘力可达25KN。卡特彼勒公司最小的微型挖掘机为301.5，其整机质量只有1673kg，发动机功率为13KW，斗容量围为0.018～0.056m3。如图1－4为微型挖掘机。 图1－3 超大型液压挖掘机图1－4 微型挖掘机 （2）液压挖掘机的多功能化 中、小型液压挖掘机趋向于一机多能，配备了多种工作装置。除正铲、反铲外，还配备了起重、抓斗、平坡斗、装载斗、耙齿、破碎锥、麻花钻、电磁吸盘、振捣器、推土板、冲击铲、集装叉、高空作业架、绞盘及拉铲等，以满足各种施工的需要。与此同时，发展专门用途的特种挖掘机，如低接地比压、低噪声、水下专用和水路两用液压挖掘机等。 （3）液压挖掘机的电子化和信息化 世界上各大液压挖掘机生产厂商在应用新技术、新工艺、新结构，加快标准化、系列化、通用化发展速度的过程中，重视电子技术、信息技术在挖掘机上的应用，使挖掘机向高效、节能、安全、环保以及操作方便舒适的方向发展。从20世纪80年代开始，以微电子技术为核心的高新技术，特别是微机、微处理器、传感器和检测仪表在挖掘机上的应用，推动了电子控制技术在挖掘机上的应用和推广，并已成为液压挖掘机现代化的重要标志。目前先进的液压挖掘机均装有电子控制单元（ECU），用于发动机和泵阀的电子控制以及工作模式控制和工作状

液压挖掘机毕业设计开题报告

毕业设计（开题报告） 学院 专业 班级学号 学生 指导教师 题目基于SOLIDWORKS的液压挖掘机 工作装置设计 任务规定 进行日期自2013 年1月14日起，至2013 年6月25 日止 1 绪论 1.1 开题的目的和意义： 液压挖掘机是一种多功能机械，目前被广泛应用于水利工程，交通运输，电力工程和矿山采掘等机械施工中，它在减轻繁重的体力劳

动，保证工程质量。加快建设速度以及提高劳动生产率方面起着十分重要的作用。由于液压挖掘机具有多品种，多功能，高质量及高效率等特点，因此受到了广大施工作业单位的青睐。液压挖掘机的生产制造业也日益蓬勃发展。 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。其结构主要是由发动机、液压系统、工作装置、行走装置和电气控制等部分组成（如图1.1所示），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，对挖掘机液压系统的分析设计已经成为推动挖掘机发展中的重要一环。 所以，液压挖掘机作为工程机械的一个重要品种，对于减轻工人繁重的体力劳动，提高施工机械化水平，加快施工进度，促进各项建设事业的发展，都起着很大的作用，因此，大力发展液压挖掘机，对于提高劳动生产率和加速国民经济的发展具有重要意义。

图1.1 液压挖掘机整体系统图 通过本次毕业设计,我能将所学的基础理论应用于实际，从而使知识 系统化、综合化。并结合本次毕业设计培养独立获取新知识的能力，提高其运用SOLIDWORKS完成总体装配结构图设计，并将三维图转换为二维CAD图纸的能力，学会一些机械绘图基本要求。使自己树立起具有符合国情和生产实际的正确的设计思想和观点；树立起严谨、负责、实事求是、刻苦钻研、勇于探索并 与建筑、高等级公路、桥梁，水坝和矿业的发展息息相关，使用也越来越广。 1.2液压挖掘机的类型 挖掘机械的类型与构造型式繁多，可按照挖掘工作原理与过程、用途、构造特征等进行划分。 （1）根据铲斗类型分为正铲和反铲。 （2）按照用途：单斗挖掘机分为 建筑型、采矿型和剥离型等。 建筑型挖掘机一般可装置各种不同的工作装置 进行多种作业 故又称通用式。 （3）按照动力装置 挖掘机有电驱动、内燃机驱动和复合驱动等 以一台发动机带支挖掘机全部机构者为单机驱动式 以若干发动机分别带动各个主要机构者为多机驱动式。 （4）按照传动方式 挖掘机分为机械传动式、液压传动式和混合

文献综述-马铃薯挖掘机设计

马铃薯挖掘机设计 摘要：马铃薯挖掘机的研究和应用进行介绍和分析，设计了组合分离式马铃薯挖掘机。对该机的主要参数进行了选择，对主要零部件的设计进行了理论计算和结构优化。马铃薯为地下产物，且是块茎繁殖，其收获受季节和天气限制。由于马铃薯的收获费时费力、劳动强度大且季节性强，因此给农民造成极大的困难。为了解决上述问题，本文就国内外马铃薯收获机现状、马铃薯挖掘机的研究和应用进行介绍和分析，设计了组合分离式马铃薯挖掘机。对该机的主要参数进行了选择，对主要零部件的设计进行了理论计算。 关键词：马铃薯；挖掘机；结构优化

Design of Potato Excavator Abstract: Potato is an under ground plant. Its harvest is limited by the crown of the year and weather. Since the potato harvesting process has some difficult problems for farmers such as being strenuous and time consuming, great in labor intensity and urgent in seasonal demand, the paper analyses the present situation of potato harvest, and a combined separation potato digger has been developed through selection of principal parameters and theoretical calculation for the design of essential parts. Key words:potato、excavator、optimize the structure

3.5吨液压挖掘机总体设计

摘要 3.5吨液压挖掘机主要由工作装置和行走装置组成。本设计中主要是对工作 装置进行设计和分析计算。 并对数据进行校核。 我设计的内容包括动力系统设计， 对行驶过程中的受力分析。运输工况时的牵引力和牵引功率的平衡。我对工作装 置的设计主要包括工作装置总体方案的选择。工作装置结构尺寸的确定。液压缸 的设计。以及设计合理性的分析。我对PLC设计的部分包括：介绍PLC设计的背 景，挖掘机节能控制系统的介绍。I/O 点的分配。PLC 程序梯形图和接线图。本 文完成的主要工作有： 1)建立了液压挖掘机主工作装置的数学模型； 2)针对工 作装置的计算工况，建立了相关的力学模型； 3)确定了液压挖掘机的设计方案， 完成了主要参数的设计计算； 4)对主要工作装置的铰点和关键部位进行力学分 析和计算； 5）PLC部分的设计 6）液压回路分析 关键词：3.5吨液压挖掘机，工作装置，设计合理性，可编程序控制器，液压

ABSTRACT 3.5 ton hydraulic excavator is mainly composed of a working device and a walking device. This design mainly is the work of device design and calculation. And data checking. The design includes the design of the power system, the driving force analysis in the. The transport condition when the traction force and the traction power balance. I work on device design mainly includes the choice of the overall program of working device. Determining the size of working device structure. The design of hydraulic cylinder. Design and analysis of rationality. I design to PLC portion includes : an introduction to PLC design background, energy-saving control system introduction. I/O point distribution. PLC programming ladder diagram and wiring diagram. This paper has completed the major work:1) establishment of hydraulic excavator work device of main mathematical model?2) the working device calculation conditions, establishes the mechanics model?3) determine the hydraulic excavator design, completed the design calculation of main parameters?4) the main work of the hinge point and device the key parts of mechanical analysis and calculation?5) PLC6) part of the design of hydraulic circuit analysis Key words:3.5 ton hydraulic excavator, power system, working mechanism, design reasonable, PLC, hydraulic

挖掘机开题报告

本科生毕业设计（论文）开题报告 题目： 姓名：学号 年级：专业： 指导教师：姓名职称 学科 2015年 3 月5 日 说明 一、开题报告前的准备 毕业设计（论文）题目确定后，学生应尽快征求指导教师意见，讨论题

意与整个毕业设计（论文）的工作计划，然后根据课题要求查阅、收集有关资料并编写研究提纲，主要由以下几个部分构成： 1．研究（或设计）的目的与意义。应说明此项研究（或设计）在生产实践上或对某些技术进行改革带来的经济与社会效益。有的课题过去曾进行过，但缺乏研究，现在可以在理论上做些探讨，说明其对科学发展的意义。 2．国内外同类研究（或同类设计）的概况综述。在广泛查阅有关文献后，对该类课题研究（或设计）已取得的成就与尚存在的问题进行简要综述，只对本人所承担的课题或设计部分的已有成果与存在问题有条理地进行阐述，并提出自己对一些问题的看法。 3．课题研究（或设计）的内容。要具体写出将在哪些方面开展研究，要重点突出。研究的主要内容应是物所能及、力所能及、能按时完成的，并要考虑与其它同学的互助、合作。 4．研究（或设计）方法。科学的研究方法或切合实际的具有新意的设计方法，是获得高质量研究成果或高水平设计成就的关键。因此，在开始实践前，学生必须熟悉研究（或设计）方法，以避免蛮干造成返工，或得不到成果，甚至于写不出毕业设计（论文）。 5．实施计划。要在研究提纲中按研究（或设计）内容落实具体时间与地点，有计划地进行工作。 二、开题报告 1．开题报告可在指导教师所在教研室或学院内举行，须适当请有关专家参加，指导教师必须参加。报告最迟在毕业（生产）实习前完成。 2．本表（页面：A4）在开题报告通过论证后填写，一式三份，本人、指导教师、所在学院（要原件）各一份。 三、注意事项 1．开题报告的撰写完成，意味着毕业设计（论文）工作已经开始，学生已对整个毕业设计（论文）工作有了周密的思考，是完成毕业设计（论文）关键的环节。在开题报告的编写中指导教师只可提示，不可包办代替。 2．无开题报告者不准申请答辩。

挖掘机施工安全操作规程标准版本

文件编号：RHD-QB-K2915 （操作规程范本系列） 编辑：XXXXXX 查核：XXXXXX 时间：XXXXXX 挖掘机施工安全操作规 程标准版本

挖掘机施工安全操作规程标准版本操作指导：该操作规程文件为日常单位或公司为保证的工作、生产能够安全稳定地有效运转而制定的，并由相关人员在办理业务或操作时必须遵循的程序或步骤。，其中条款可根据自己现实基础上调整，请仔细浏览后进行编辑与保存。 一、挖掘机司机，应遵守一般安全技术规程的规定。 二、挖掘机在工作前，应做好下列准备工作： 1、向施工人员了解施工条件和任务。内容包括：深度、边坡及电线高度、地下电缆、各种管道、坑道、墓穴和各种障碍物的情况和位置。挖掘机进入现场后，司机应遵守施工现场的有关安全规则。 2、按照日常例行保养项目，对挖掘机进行检查、保养、调整、紧固。 3、检查燃料、润滑油、冷却水是否充足，不足时应予添加。在添加燃油时严禁吸烟及接近明火，以

免引起火灾。 4、检查电线路绝缘和各开关触点是否良好。 5、检查液压系统各管路及操作阀、工作油缸、油泵等，是否有泄漏，动作是否异常。 6、检查钢丝绳及固定钢丝绳的卡子是否牢固可靠。 7、将主离合器操纵杆放在“空档”位置上，起动发动机。检查各仪表、传动机构、工作装置、制动机构是否正常，确认无误后，方可开始工作。 8、发动机起动后，严禁有人站在铲斗内、臂杆上、履带和机棚上。 三、挖掘机在工作中，应注意下列安全事项： 1、挖掘机工作时，应停放在坚实、平坦的地面上。 2、挖掘机工作时应当处于水平位置，并将走行

机构刹住。若地面泥泞、松软和有沉陷危险时，应用枕木或木板、垫妥。 3、铲斗挖掘时每次吃土不宜过深，提斗不要过猛，以免损坏机械或造成倾覆事故。铲斗下落时，注意不要冲击履带及车架。 4、配合挖掘机作业，进行清底、平地、修整的人员，须在挖掘机回转半径以内工作。若必须在挖掘机回转半径内工作时，挖掘机必须停回转，并将回转机构刹住后，方可进行工作。同时，机上机下人员要彼此照顾，密切配合，确保安全。 5、挖掘机装载活动范围内，不得停留车辆和行人。若往汽车上卸料时，应等汽车停稳，驾驶员离开驾驶室后，方可回转铲斗，向车上卸料。挖掘机回转时，应尽量避免铲斗从驾驶室顶部越过。卸料时，铲斗应尽量放低，但又注意不得碰撞汽车的任何部位。

液压挖掘机结构件制作工艺要求

液压挖掘机结构件制作各工序基本工艺要求 一、结构件下料工序基本工艺要求 1.按制作清单要求进行下料，做好标示； 2.按板厚调整切割参数，校对割具； 3.避免碰砸工件，避免叉车运输刮伤钢板表面； 4.坡口按设计要求切割，尽量选用垂直割嘴的方法切割坡口； 5.清除割渣修磨毛刺，补焊缺陷，打磨焊口； 6.销轴、销套用锯床下料时，按设计尺寸留余量； 7.锯床下料后的毛坯件，要清除毛刺及锯屑； 8.首件必须经检验员确认合格后，方能继续余件下料；检验合格后转 序。 二、结构件工件整形基本工艺要求 1.采用压力机对变形厚板件调平； 2.采用卷板机对变形薄板件调平； 3.整形时防止出现表面压痕； 4.火焰整形时的温度应在700℃～800℃，用中性焰，不能用水冷却。 三、结构件的机加工工序基本工艺要求 1.按图纸、工艺、制作清单要求进行机械加工； 2.动臂、斗杆等结构件先进行抛丸处理，或消除应力处理，涂底漆后 再进行机械加工； 3.未注倒角位置去除毛刺，铁屑； 4.重叠加工的工件如各种耳板镗孔，点焊位置放在不重要位置。加工 后修磨点焊位置，恢复工件原貌； 5.首件必须经检验员确认合格件后，方能继续余件加工，检验合格后 转序。 四、结构件组对（拼装）工序基本工艺要求

1.根据设计要求进行组装，控制主要尺寸，尺寸公差见GB标准要求； 2.各相邻板件之间焊接装配间隙≦2mm; 3.点焊位置合适，不咬边，薄板的点焊焊缝高度为板厚的1/2，长15～ 30㎜，厚度（12㎜以上）点焊高度大于6㎜～10mm，点焊长度20～30㎜，点焊间隔小于300㎜； 4.组装焊接时不能从上往下焊，确认点焊牢固； 5.工艺连杆有足够强度，只点焊一面； 6.组对时：焊接部位要修磨干净（不许有锈蚀），清除割渣（修磨位置 与钢板平齐）割伤的部件补焊修平齐； 7.首件必须经检验员确认合格后，方能继续余件组对。 五、结构件焊接工序的基本工艺要求 1.按设计或作业指导书要求进行焊接； 2.焊接参数与焊缝要求相匹配，地线与工件接实； 3.焊接前均匀涂刷防飞溅剂（或其他防飞溅物），焊缝焊高内不刷，焊 缝外200辐射面均刷。清除焊缝位置的铁锈、油污、水等物质； 4.焊高大于12的焊缝尽量采用船型焊接； 5.未标注的的焊缝高度为板厚的1/2+2mm； 6.动臂、斗杆内部焊缝经检验后再组焊盖板； 7.7.焊缝接头要圆滑过度，不圆滑处要自行用角磨机修磨好。 六、结构件抛丸处理基本工艺要求 1.抛丸前清除工艺连杆，对有缺陷的地方进行修磨； 2.对所有需修磨部位修磨完毕后，再进行抛丸； 3.抛丸吊装时不碰刮，对加工后的零件表面、孔做好保护，不能受到 钢丸的冲击； 4.抛丸后的结构件，清理干净产品上的钢丸； 5.抛丸后的结构件检查员先进行检查并作标示，修磨人员根据检查员 的标示要求先进行补焊（手工电弧焊），再修磨。必须经检查员确认修磨、焊补达到要求后在翻转工件；