立井液壓挖掘機(jī)畢業(yè)論文


摘  要
將液壓挖掘機(jī)引入凍結(jié)法立井施工領(lǐng)域，可以加快施工速度、降低工人的勞動強(qiáng)度，具有廣闊的應(yīng)用前景。本文采用現(xiàn)代設(shè)計理論和方法對立井施工新型液壓挖掘機(jī)進(jìn)行設(shè)計研究，以期能研制出滿足市場需求、高性能的產(chǎn)品，提高立井井筒凍結(jié)表土段掘進(jìn)的機(jī)械化程度。
本文首先進(jìn)行方案論證，決定采用電力驅(qū)動，從根本上消除了柴油機(jī)廢氣的危害；以日本小松PC50UU-Ⅱ小型柴油驅(qū)動挖掘機(jī)作為研制的母機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，明確了本文的研究重點(diǎn)為工作裝置優(yōu)化和液壓系統(tǒng)重新設(shè)計兩方面。
通過對立井施工新型液壓挖掘機(jī)反鏟裝置運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析，得到了動臂、斗桿、鏟斗及其連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動方程和幾種典型工況下的挖掘力計算方法。在此基礎(chǔ)上本文根據(jù)立井施工新型液壓挖掘機(jī)反鏟工作裝置的工作特點(diǎn)和性能要求，將確定工作裝置各鉸點(diǎn)的幾何參數(shù)作為優(yōu)化設(shè)計變量，用反鏟工作裝置的挖掘能力作為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，對反鏟工作裝置實(shí)施優(yōu)化設(shè)計。采用博世力士樂的LUDV技術(shù)，本文重新設(shè)計了立井施工新型液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)。
本文進(jìn)一步建立了挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)中電動機(jī)、泵、閥、缸和馬達(dá)的數(shù)學(xué)模型，研究工作機(jī)構(gòu)與其液壓回路數(shù)學(xué)模型之間的耦合，然后利用AMESim仿真軟件對新型挖掘機(jī)定點(diǎn)挖掘過程中工作裝置的液壓系統(tǒng)和機(jī)構(gòu)動力學(xué)進(jìn)行綜合仿真，運(yùn)動學(xué)仿真結(jié)果表明工作裝置能很好的實(shí)現(xiàn)挖掘范圍要求，機(jī)構(gòu)無干涉；力學(xué)仿真結(jié)果表明液壓系統(tǒng)穩(wěn)定，整個工作過程中挖掘力很好的逼近其挖掘阻力曲線要求，挖掘性能優(yōu)異。
最后進(jìn)行了樣機(jī)試制和工業(yè)性試驗(yàn)，實(shí)踐檢驗(yàn)證明了立井施工新型液壓挖掘的設(shè)計是正確和可靠的，完全能滿足現(xiàn)場施工要求。
關(guān)鍵詞：電動液壓挖掘機(jī) 立井施工 工作裝置 液壓系統(tǒng) 優(yōu)化設(shè)計與仿真

 
目  錄
1  緒   論 1
1.1 課題的提出 1
1.2 液壓挖掘機(jī)概述 2
1.2.1 液壓挖掘機(jī)主要組成 2
1.2.2 液壓挖掘機(jī)工作循環(huán)過程 3
1.2.3 電動液壓挖掘機(jī) 3
1.3 液壓挖掘機(jī)的發(fā)展和研究現(xiàn)狀 4
1.3.1 國外發(fā)展與研究現(xiàn)狀 4
1.3.2 國內(nèi)發(fā)展與研究現(xiàn)狀 7
1.4 虛擬樣機(jī)技術(shù)在本課題中的應(yīng)用 7
1.5 課題主要研究內(nèi)容 9
1.6 本章小結(jié) 9
2  新型液壓挖掘機(jī)工作裝置優(yōu)化設(shè)計研究 11
2.1 新型液壓挖掘機(jī)反鏟工作裝置的運(yùn)動學(xué)分析 11
2.1.1 動臂運(yùn)動分析 11
2.1.2 斗桿運(yùn)動分析 12
2.1.3 鏟斗運(yùn)動分析 13
2.1.4 斗齒尖運(yùn)動分析 14
2.1.5 特殊工作尺寸 15
2.2新型液壓挖掘機(jī)反鏟工作裝置受力分析 16
2.2.1 挖掘阻力 16
2.2.2 挖掘力的分析 18
2.3 新型液壓挖掘機(jī)反鏟工作裝置優(yōu)化設(shè)計 23
2.3.1 設(shè)計變量的確定 24
2.3.2 目標(biāo)函數(shù)的建立 24
2.3.3 約束條件的確定 25
2.3.4 優(yōu)化設(shè)計及結(jié)果分析 29
2.4 本章小結(jié) 31
3  新型液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計研究 33
3.1新型液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)概述 33
3.1.1 基本組成及其設(shè)計要求 33
3.1.2 液壓系統(tǒng)形式分析選擇 34
3.1.3 負(fù)荷敏感液壓系統(tǒng)技術(shù) 37
3.2 立井施工新型液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計 39
3.2.1 多路閥液壓系統(tǒng) 39
3.2.2 液壓泵控制系統(tǒng) 41
3.2.3 各液壓作業(yè)元件子系統(tǒng) 42
3.2.4 多路閥先導(dǎo)操縱系統(tǒng) 45
3.2.5 系統(tǒng)其它功能閥 45
3.3 元件選型 46
3.4 本章小結(jié) 46
4  新型液壓挖掘機(jī)工作裝置仿真研究 49
4.1 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)建模仿真理論 49
4.1.1 建模步驟和仿真基本方程 49
4.1.2 液壓系統(tǒng)建模 51
4.1.3 負(fù)荷傳感控制系統(tǒng)建模 56
4.1.4 液壓系統(tǒng)模型與機(jī)械系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)集成 56
4.2 工作裝置AMEsim仿真 58
4.2.1 AMEsim仿真軟件簡介 58
4.2.2 工作裝置仿真模型的建立 60
4.2.3 系統(tǒng)仿真參數(shù)的確定 61
4.2.4 仿真結(jié)果分析 63
4.3 本章小結(jié) 68
6  結(jié)論 79