1、 1 挖挖掘机掘机动臂机构动臂机构液压系统液压系统 1 1、设计背景、设计背景 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（如图所 示） ，由于挖掘机的工作条件恶劣，要求实现的
2、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。 2 2、设计要求设计要求 2.1 使用要求 小型挖掘机主要用于城市、狭窄地区，代替人力劳动。主要作业是挖掘、装载、 整地、起重等，用于城市管道工程、道路、住宅建设、基础工程和园林作业等。小型 挖掘机体积小，机动灵活，并趋向于一机多能，配备多种工作装置，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、推土板、 冲击铲、集装叉、高空作业架、铰盘及拉铲等，以满足各种施工的需要。与此同时， 发展专
3、门用途的特种挖掘机，如低比压、低嗓声、水下专用和水陆两用挖掘机等。总 之它是一种多用途万能型的城市建设机械。由于这种机械的特点很靠近人，因此在设 计上除了要求耐久性、可靠性和作业效率等，还需着重考虑人、机、环境的协调，特 别要注意以下几点： (1) 安全性即机械作业过程中不要与周围的人和物相碰撞，防倾翻稳定性好。 (2) 低公害即排放要求高、低震动、低噪音，声音要比较悦耳。 (3) 与周围环境能调和，形象要美观，形体和色彩不要引起人们不愉快感，对 人有亲和感。 (4) 尽量扩大其使用功能，可装多种附属装置，应成为城市万能型工程机械。 (5) 操纵简便，任何人一学就会，都能操纵。 2.2 性能要
4、求 小型挖掘机具有中型挖掘机的多项功能，又具有便于运输、能耗低、灵活、适应 性强等优势，非常适用于空间狭小的施工场地作业，而且价格低、质量轻、保养维修 方便，所以在小型土石方工程、市政工程、路面修复、混凝土破碎、电缆埋设、自来 水管道的铺设、园林栽培等工程中得到了广泛的应用。由于满足基本的挖掘、装载、 2 整地、 起重等功能外， 必须考虑到工作空间小(人力所不能至)、 地形复杂、 方便操作、 可控，目前市场对小型挖掘机性能要求如下 2 ： (1) 改进挖掘机可控性和控制精确性以及复合动作。 (2) 简化液压系统、降低成本，达到大作业量与低油耗的动态平衡。 (3) 改进工作可靠性。 (4) 改进
5、驾驶操作舒适性及降低 劳动强度，提高单位生产率。 (5) 改进操作安全性。 (6) 低振动、低噪音适用生活区工作。 2.3 总体图 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。 1.铲斗缸 2.斗杆缸 3.动臂缸 4.回转马达 5.冷却器 6.滤油器 7. 磁滤器 8.油箱 9.液压泵 10.背压阀 11. 后组合阀 12.前组合阀 13.中央回转接头 14.回转制动阀 15.限速阀 16.行走马达 图 1.1
6、液压挖掘机整体系统图 3 3、 液压系统的设计液压系统的设计 液压系统设计作为机电一体化挖掘机设计的重要组成部分， 设计时必须满足挖掘 机工作循环所需的全部技术要求，且静动态性能好、效率高、结构简单、工作安全可 靠、寿命长、经济性好、使用维护方便。其中液压系统的设计作为挖掘机总体设计的 一部分，必须要满足整机工作要求，并要求进行相关参数的计算与分析验证，选取合 适的各液压元件。 3.1 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 3.1 所示):动臂升降、斗杆 3 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。 3.1.1挖掘机的典型作业流程: (1) 整机移动至合适的工作位置 (2) 回转平台，使用工作装置处于挖掘位置 (3) 动臂下降，并调整斗杆、铲斗至合适位置 (4) 斗杆、铲斗挖掘作业 (5) 动臂升起 (6) 回转工作装置至卸载位置 (7) 操纵斗杆、铲斗卸载 1 一动臂升降;2 一斗杆收放:3 一铲斗装卸;4 一
