礦山機(jī)電1301畢業(yè)設(shè)計挖掘機(jī)潘世林

1、 內(nèi)蒙古機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院2015屆畢業(yè)生畢業(yè)綜合實訓(xùn)報告題 目： 系部名稱： 機(jī)電工程系 專業(yè)班級： 礦山機(jī)電1301 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 1011213106 指導(dǎo)教師： 陳小江 孟超平 二一五 年 七 月 日摘 要液壓挖掘機(jī)是一種多功能的工程機(jī)械，通常用于挖掘、傾倒、表面處理、提升及其他工作。然而，液壓挖掘機(jī)的駕駛者必須有多年訓(xùn)練經(jīng)驗才能工作起來又快又嫻熟。每個液壓挖掘機(jī)有三個鉸接件：動臂、斗桿和鏟斗。操縱者只有兩只手，所以，對于初學(xué)習(xí)者來說同時精確控制三個鉸接件并不是一件容易的事。此外，駕駛者必須在各種危險的環(huán)境下，有時甚至得在塵土非常多的環(huán)境下工作，這對于他們的健康將有非常大的危害。

2、因為這些原因，研究液壓挖掘機(jī)的自動化對于提高生產(chǎn)力，生產(chǎn)效率和安全是很有必要的，目前，挖掘機(jī)的自動化研究已在各地廣泛進(jìn)行。在所有的被用作發(fā)展復(fù)雜多變?nèi)蝿?wù)的基礎(chǔ)的基本元素中，挖掘機(jī)動力臂控制目前是最重要最基本方面，挖掘機(jī)自動化過程中存在以下問題：機(jī)械結(jié)構(gòu)中的變量參數(shù)、各種非線性液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)和地面的擾動。為了解決這些問題，已經(jīng)進(jìn)行了許多研究，這些研究要么按照基于規(guī)則的研究分類要么按照基于研究的模型分類。本設(shè)計提出了一種不連續(xù)檢驗，它是基于接近非線性增益系數(shù)的自適應(yīng)魯棒控制器以及整個系統(tǒng)的非線性，誤差處理是通過魯棒控制器的反饋和魯棒控制器的設(shè)計，最后，臂的運(yùn)動控制實驗被用來證明此方案的可行性。目 錄

3、一、項目實施的目的與要求 4二、項目報告的內(nèi)容 5（一）項目背景及其意義 5（二）項目國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 6（三）項目分析及其技術(shù)要求 61、項目原理分析 72、項目方案制定 8四、項目設(shè)計步驟 10五、項目成果實物圖 13六、設(shè)計課題收獲及感受 14一、 項目實施的目的與要求目的：液壓傳動課程作業(yè)是本課程的一個綜合實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，通過該教學(xué)環(huán)節(jié)，要求達(dá)到以下三個目的： （1）鞏固和深化液壓的理論知識，掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計計算的一般方法和步驟； （2）能正確合理地確定執(zhí)行元件，選用標(biāo)準(zhǔn)液壓元件；能熟練地運(yùn)用液壓基本回路組合成滿足基本性能要求的、高效率的液壓系統(tǒng)； （3）熟悉并會運(yùn)用有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)

4、、設(shè)計手冊和產(chǎn)品樣本等技術(shù)資料。 要求： （1）設(shè)計時必須從實際出發(fā)，總和考慮實用性、經(jīng)濟(jì)性、安全性及操作方便和結(jié)構(gòu)簡單。多設(shè)想幾個方案進(jìn)行分析對比后確定最理想的一個； （2）獨(dú)立完成作業(yè)。設(shè)計時可以參考同類機(jī)械，但必須在深入理解和消化后借鑒，不要簡單地抄襲； （3）在完成課程作業(yè)的過程中，要隨時復(fù)習(xí)液壓元件的工作原理、基本回路幾典型液壓系統(tǒng)的實例，積極思考，認(rèn)真完成； （4）在完成課程作業(yè)的過程中，希望大家注意深化和擴(kuò)大自己的知識面，培養(yǎng)獨(dú)立的工作能力，使自己解決工程問題的能力有所提高。二、 項目報告的內(nèi)容（一）項目背景及其意義（1）背景最初挖掘機(jī)是手動的，從發(fā)明到2013年已經(jīng)有一百三十多

5、年了，期間經(jīng)歷了由蒸汽驅(qū)動斗回轉(zhuǎn)挖掘機(jī)到電力驅(qū)動和內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動回轉(zhuǎn)挖掘機(jī)、應(yīng)用機(jī)電液一體化技術(shù)的全自動液壓挖掘機(jī)的逐步發(fā)展過程。第一臺液壓挖掘機(jī)由法國波克蘭工廠發(fā)明成功。由于液壓技術(shù)的應(yīng)用，20世紀(jì)40年代有了在拖拉機(jī)上配裝液壓反鏟地懸掛式挖掘機(jī)。1951 年，第一臺全液壓反鏟挖掘機(jī)由位于法國的 Poclain( 波克蘭 ) 工廠推出，從而在挖掘機(jī)的技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域開創(chuàng)了全新空間，20世紀(jì)50年代初期和中期相繼研制出拖式全回轉(zhuǎn)液壓挖掘機(jī)和履帶式全液壓挖掘機(jī)。初期試制的液壓挖掘機(jī)是采用飛機(jī)和機(jī)床的液壓技術(shù)，缺少適用于挖掘機(jī)各種工況的液壓元件，制造質(zhì)量不夠穩(wěn)定，配套件也不齊全。從20世紀(jì)60年代起，液壓

6、挖掘機(jī)進(jìn)入推廣和蓬勃發(fā)展階段，各國挖掘機(jī)制造廠和品種增加很快，產(chǎn)量猛增。1968-1970年間，液壓挖掘機(jī)產(chǎn)量已占挖掘機(jī)總產(chǎn)量的83%，已接近100%。（2）設(shè)計意義以下是常見挖掘機(jī)的分類：挖掘機(jī)分類一：常見的挖掘機(jī)按驅(qū)動方式有內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動挖掘機(jī)和電力驅(qū)動挖掘機(jī)兩種。其中電動挖掘機(jī)主要應(yīng)用在高原缺氧與地下礦井和其它一些易燃易爆的場所。挖掘機(jī)分類二：按照行走方式的不同，挖掘機(jī)可分為履帶式挖掘機(jī)和輪式挖掘機(jī)。挖掘機(jī)分類三：按照傳動方式的不同，挖掘機(jī)可分為液壓挖掘機(jī)和機(jī)械挖掘機(jī)。機(jī)械挖掘機(jī)主要用在一些大型礦山上。挖掘機(jī)分類四：按照用途來分，挖掘機(jī)又可以分為通用挖掘機(jī)，礦用挖掘機(jī)，船用挖掘機(jī)，特種挖掘機(jī)

7、等不同的類別（二）國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)骨干企業(yè)：貴礦、長挖、上建、撫挖、合礦、北建獨(dú)資、合資企業(yè)：煙臺大宇、合肥日立、常州現(xiàn)代、小松三推、 卡特徐州、成都神鋼、小松常林、貴州詹陽、廈門雪孚 （三）項目及其技術(shù)要求本文通過對挖掘機(jī)的機(jī)械手臂觀察和了解，對挖掘機(jī)機(jī)械手臂的液壓系統(tǒng)進(jìn)行了研究，對挖掘機(jī)的動力臂進(jìn)行了液壓回路設(shè)計，以實現(xiàn)挖掘機(jī)機(jī)械臂的運(yùn)動與循環(huán)工作。1、項目原理分析（1）、挖掘力對于挖掘力來說，挖掘力主要分為小臂挖掘力和鏟斗挖掘力。兩個挖掘力的作用點(diǎn)均為鏟斗的齒根（鏟斗的唇邊），只是動力不同，小臂挖掘力來自小臂油缸；而鏟斗挖掘力來自鏟斗油缸。（2）、包絡(luò)圖工作裝置：（動臂、斗桿、鏟斗）回轉(zhuǎn)

8、裝置：（回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)平臺、動力系統(tǒng)）液壓系統(tǒng)：（雙泵雙回路恒功率控制系統(tǒng)）電控系統(tǒng)：（采用PLC控制，觸摸顯示屏）2、項目方案制定（1）、挖掘機(jī)的動力傳遞（2）、液壓系統(tǒng)、 SY200、SY220采用雙泵雙回路恒功控制液壓系統(tǒng)： (1)、四種功率控制模式； (2)、中位負(fù)流量控制； (3)、高壓切斷控制； (4)、兩液壓主泵按全功率變量。 全功率變量是指兩泵功率之和保持恒定，主要是當(dāng)執(zhí)行單泵動作時，此泵可吸收另一不工作的液壓泵功率，充分發(fā)揮柴油機(jī)功率。（3）、液壓系統(tǒng)的基本組成 1）能源裝置液壓泵。它將動力部分（電動機(jī)或其它遠(yuǎn)動機(jī)）所輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能，給系統(tǒng)提供壓力油液。 2）執(zhí)行裝

9、置液壓機(jī)（液壓缸、液壓馬達(dá)）。通過它將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，推動負(fù)載做功。 3）控制裝置液壓閥。通過它們的控制和調(diào)節(jié)，使液流的壓力、流速和方向得以改變，從而改變執(zhí)行元件的力（或力矩）、速度和方向，根據(jù)控制功能的不同，液壓閥可分為村力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為益流閥(安全閥)、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據(jù)控制方式不同，液壓閥可分為開關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。 4）輔助裝置油箱、管路、蓄能器、濾油器、管接頭、壓力表開關(guān)等.通過這些元件把系統(tǒng)聯(lián)接起來，以實現(xiàn)各種工作循環(huán)。

10、 5）工作介質(zhì)液壓油。絕大多數(shù)液壓油采用礦物油，系統(tǒng)用它來傳遞能量或信息。(四)項目設(shè)計步驟1、動臂提升合流 2、斗桿大小腔合流3、斗桿再生回路當(dāng)斗桿無負(fù)載下落時，斗桿油缸大腔壓力很小，兩位兩通閥在彈簧的作用下往下運(yùn)動，關(guān)閉活塞桿腔的回油通道，這樣活塞桿腔的油就直接回到油缸大腔，實現(xiàn)活塞桿的快速伸出。4、動臂提升優(yōu)先 當(dāng)動臂提升與斗桿復(fù)合動作時，在斗桿閥前端節(jié)流提高其負(fù)荷，保證動臂能夠提升。5、回轉(zhuǎn)優(yōu)先當(dāng)回轉(zhuǎn)與斗桿復(fù)合動作時，通過PSP壓力信號控制SP閥右移，切斷斗桿的供油，保證回轉(zhuǎn)起動，實現(xiàn)回轉(zhuǎn)優(yōu)先。（此時斗桿由另一油泵供油）6、斗桿閉鎖為防止斗桿下掉，閥組內(nèi)裝有斗桿閉鎖閥，它由控制閥HV和

11、錐閥組成。7、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)馬達(dá)采用川崎M2X120B，最大流量270L/min，液壓馬達(dá)排量121cm/r,減速機(jī)速比20.04，齒輪軸輸出。帶有停車制動器，制動閥，緩沖閥，延時閥五、 項目成果實物圖（作品圖）六、 設(shè)計課題收獲及感受通過這次對挖掘機(jī)的動力臂的液壓回路的設(shè)計，使我們對液壓這門課有了一個更加深刻的了解。只有自己親自動手之后你才會發(fā)現(xiàn)其中的問題，在解決問題的過程中，學(xué)習(xí)到的知識才是最牢固的。通過這次設(shè)計，我們明白不管在學(xué)校，還是在以后的工作中，學(xué)習(xí)的重要性。正所謂，“活到老，學(xué)到老?！敝挥心悴煌５膶W(xué)習(xí)你才不會被“淘汰”。馬上就要走上工作的崗位了，這次的課題設(shè)計對我們非常重要。在這次設(shè)計中我們不僅明白了學(xué)習(xí)的重要性。而且，對挖掘機(jī)的工作原理也有了一個詳細(xì)的了解，我們熱愛我們的專業(yè)，在生活的環(huán)境中，走到哪里都離不開我們的專業(yè)知識，對于學(xué)校三年來對我們的培養(yǎng)，我們在此由衷的進(jìn)行感謝：感謝內(nèi)蒙古機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院的每一位老師對我們的教導(dǎo)，感謝三年來校領(lǐng)導(dǎo)對我們的支持與關(guān)懷。從學(xué)校走出去以后，不管我們身處何方，不管我們身在何位。我們都會永遠(yuǎn)記住這個我們學(xué)習(xí)生活了三年的母校。參考文獻(xiàn)1. 李壯云、葛宜遠(yuǎn)，液壓元件與系統(tǒng)。機(jī)械工業(yè)出