摘 要

本文在查阅国内外相关资料后，在对挖掘机的发展历史有一定的了解的基础上，为了合理发展液压挖掘机技术，对大型液压挖掘的液压系统进行分析设计及其选型计算。论文主要研究了大型液压挖掘机的工况、实现这些工况所需的液压回路和液压阀要求、整体液压系统原理分析计算等方面的内容。本文的主要思路是依照给定的已有参数计算铲斗液压缸、斗杆液压缸、动臂液压缸、回转马达、行走马达的相关数据，并完成选型；然后计算液压泵的相关数据，并完成选型；接着选择合适的发动机和管路；再根据设计的液压原理图结合实际的工况选择所用阀块；最后就是编写说明书，绘制CAD 图纸。本文设计的大型挖掘机液压系统具有性能可靠、造价低、效率高、操作简便、维修更换便捷的优势。在实际生产生活应用中，大型挖掘机广泛运用于建筑、市政、农林业等方面。

关键词：挖掘机；液压系统；复合挖掘；回转机构

Abstract

In this paper, after consulting the relevant data at home and abroad, on the basis of a certain understanding of the development history of excavators, in order to reasonably develop the technology of hydraulic excavators, the hydraulic system of large hydraulic excavators is analyzed, designed and selected.This paper mainly studies the working conditions of large hydraulic excavators, the requirements of hydraulic circuit and hydraulic valve needed to realize these working conditions, and the principle analysis and calculation of the whole hydraulic system. The main idea of this paper is to calculate the relevant data of bucket hydraulic cylinder, bucket rod hydraulic cylinder, moving arm hydraulic cylinder, rotary motor and walking motor according to the given parameters, and then calculate the relevant data of hydraulic pump and complete the selection. Then select the appropriate engine and pipeline; then select the valve block according to the designed hydraulic schematic diagram combined with the actual working conditions; finally, write instructions and draw CAD drawings. The hydraulic system of large excavator designed in this paper has the advantages of reliable performance, low cost, high efficiency, simple operation and convenient maintenance and replacement. In practical production and life applications, large excavators are widely used in architecture, municipal, agriculture and forestry and so on.

Key Words：excavator；hydraulic pressure system；Compound mining；slewing gear

目录

第1章 绪论 1

1.1 国内外研究情况 1

1.1.1 国内研究情况 1

1.1.2 国外研究情况 1

1.2 课题研究内容、目的及意义 2

第2章 大型挖掘机工况分析 3

2.1 挖掘机工作流程 3

2.2 挖掘工况分析 3

2.3 满斗回转工况分析 4

2.4 卸载工况分析 4

2.5 空斗回转工况分析 4

2.6 挖掘机行走分析 5

第3章 液压系统及液压回路设计 6

3.1 液压系统概述 6

3.2 基本要求 6

3.2.1 动力性要求 6

3.2.2 操作性要求 6

3.2.3 节能性要求 7

3.2.4 安全性要求 7

3.2.5 其它性能要求 7

3.3 大型挖掘机液压系统的基本回路 8

3.3.1 液压回转回路 8

3.3.2 行走液压回路 9

3.3.3 动臂液压操纵回路 10

3.3.4 斗杆液压操纵回路 11

3.3.5 铲斗液压操纵回路 12

3.4 液压系统原理图 13

第4章 液压元件的选择与参数计算 15

4.1 液压系统设计参数 15

4.2 液压缸的选择与计算 15

4.2.1 选择液压缸速度 15

4.2.2 确定液压缸工作压力 16

4.2.3 确定液压缸内径D和活塞杆直径d 16

4.2.4 液压缸壁厚和外径校核 18

4.2.5 校核活塞杆直径 19

4.2.6 计算液压缸油口直径 20

4.2.7 计算液压缸的工作行程 20

4.2.9 确定最小导向长度 21

4.2.8 确定液压缸安装距 22

5.4.2过滤器的选择 35

4.2.10 油缸强度计算 22

4.2.11 油缸稳定性验算 24

4.2.12 液压缸的技术要求 25

4.2.13 液压缸选型 26

4.3马达的计算与选型 27

4.4 泵的计算与选型 28

4.4.1 工作液压泵的计算选型 28

4.4.2 行走液压泵的计算与选型 30

第5章 工作介质及元器件的选择 32

5.1 工作介质的选择 32

5.2 液压阀的选择 32

5.3油箱设计 33

5.4管路与过滤器的选择 34

5.4.1管路的选择 34

第6章 技术经济性 37

第7章 结论 38

参考文献 39

致谢 40

第1章 绪论

1.1 国内外研究情况

1.1.1 国内研究情况

从1967年起，我国开始进行液压挖掘机独立研究。1970年-1980年期间，长江挖掘机厂和杭州重型机械厂分别研发出了WY160和WY250等液压挖掘机产品。^【1】自1994年以来，世界各工业强国的重工业公司陆续在我国组建了很多有外资背景的挖掘机生产企业。这些年来，挖掘机的市场需求渐渐变大，甚至呈现出了供不应求的现象，但是液压挖掘机市场却被中外合资企业和外商独资企业垄断。当然我国也有生产挖掘机的公司，但在生产规模、种类、质量、技术等方面却比不上国外的企业，因此国内一些工程机械行业的上市公司采取合资的方法进军挖掘机产业。想要促使我国挖掘机生产业快速崛起，我们就须要在合理利用国内外优秀资源和结合国内外对挖掘机德需求的基础上，以世界工业强国的领先技术为蓝本进行自主创新研究，踏实掌控挖掘机的重要生产研究科技，并能够运用到实际生产中，以此来增加本国单独研发产品的竞争优势。由于本国民经济水平的升高，大型挖掘机使用量越来越大。尽管我国相当多挖掘机研发生产企业对传统的挖掘机液压系统有着不错的研发基础，然而随着要求的逐渐提高，传统液压系统制造的产品不断地暴露出性能、质量、工作效率的问题，这也造成国内使用传统液压系统设计制造的挖掘机逐渐在市场丧失竞争力，科技改革势在必行。与掌握先进挖掘机液压系统技术的外企相比，我国独立研发产品大致存在行走缓慢、回转速度不够等现象，这就导致设计出来的产品整体性能和功率降低。近些年，国家鼓励重视科技创新，独立研发，掌握重要技术，突破国外技术封锁，做出了巨大的突破，完善了传统液压系统存在的不足，实现了挖掘机液压系统的升级。因此，我国国产液压挖掘机逐步重新夺回市场占比，深受用户喜爱和认可。

近几年，我国挖掘机主要企业销量稳步提升，市场总量占比越来越大，单单就2005年的销量来看，就已经占据全球的十分之一。国内自主研发的不少机型液压挖掘机更是开始出口国外，销量一直良好。^【1】

1.1.2 国外研究情况

从第一部人为手动式挖掘机的诞生到现在各种先进挖掘机的研发耗费了我们130多年的时间。世界工业强国更早的发展液压挖掘机，技术比较先进，产品生产线相当完善。作为液压挖掘机的主要生产国，美国、德国、日本、瑞典占据了比较大的市场。从20世纪80年代起，国外液压挖掘机的研究方向在保证稳定性能和实现工作需要的基础上向大型化、微型化两个极端方向发展。^【2】