液壓挖掘機(jī)正鏟工作裝置仿真設(shè)計(jì)【說明書+CAD+PROE+仿真】
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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
題目: 液壓挖掘機(jī)正鏟工作裝置設(shè)計(jì)
系 別 航空工程工程系
專業(yè)名稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
班級學(xué)號 088105409
學(xué)生姓名 付鵬達(dá)
指導(dǎo)教師 邢普
二O一二 年 四 月
1、 選題的依據(jù)及意義:
與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比,我國重礦機(jī)械行業(yè)還存在不小的差距,主要表現(xiàn)為:產(chǎn)品總量供大于求,生產(chǎn)能力過剩;供需關(guān)系失衡,低檔產(chǎn)品積壓,現(xiàn)代重要技術(shù)裝備仍依靠進(jìn)口;科技和新產(chǎn)品開發(fā)能力薄弱,缺乏市場競爭力;企業(yè)多而散,經(jīng)濟(jì)效益低;經(jīng)營機(jī)制不適應(yīng)國際市場要求等。為此,國家將重礦機(jī)械行業(yè)“十五”發(fā)展規(guī)劃的目標(biāo)確定為:提高產(chǎn)品技術(shù)水平和成套能力,提高生產(chǎn)技術(shù)水平和裝備現(xiàn)代化,提高集約化生產(chǎn)程度和管理水平,提高經(jīng)濟(jì)運(yùn)行質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益,使之盡快成為能滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求,并具有參與國際競爭能力的行業(yè)。在這種國內(nèi)外挖掘機(jī)發(fā)展的大情形下,我們進(jìn)行挖掘機(jī)工作裝置的合理性分析是有必要的,這有利于國內(nèi)挖掘機(jī)行業(yè)的發(fā)展,為我國發(fā)挖掘機(jī)行業(yè)在國際競爭中立于不敗之地打好基礎(chǔ)。
二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(含文獻(xiàn)綜述):
從20世紀(jì)后期開始,國際上挖掘機(jī)的生產(chǎn)向大型化、微型化、多功能化、專用化和自動化的方向發(fā)展。
1)開發(fā)多品種、多功能、高質(zhì)量及高效率的挖掘機(jī)。為滿足市政建設(shè)和農(nóng)田建設(shè)的需要,國外發(fā)展了斗容量在0.25m3以下的微型挖掘機(jī),最小的斗容量僅在0.01m3。另外,數(shù)量最的的中、小型挖掘機(jī)趨向于一機(jī)多能,配備了多種工作裝置——除正鏟、反鏟外,還配備了起重、抓斗、平坡斗、裝載斗、耙齒、破碎錐、麻花鉆、電磁吸盤、振搗器、推土板、沖擊鏟、集裝叉、高空作業(yè)架、鉸盤及拉鏟等,以滿足各種施工的需要。與此同時,發(fā)展專門用途的特種挖掘機(jī),如低比壓、低嗓聲、水下專用和水陸兩用挖掘機(jī)等。
2)迅速發(fā)展全液壓挖掘機(jī),不斷改進(jìn)和革新控制方式,使挖掘機(jī)由簡單的杠桿操縱發(fā)展到液壓操縱、氣壓操縱、液壓伺服操縱和電氣控制、無線電遙控、電子計(jì)算機(jī)綜合程序控制。在危險地區(qū)或水下作業(yè)采用無線電操縱,利用電子計(jì)算機(jī)控制接收器和激光導(dǎo)向相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了挖掘機(jī)作業(yè)操縱的完全自動化。所有這一切,挖掘機(jī)的全液壓化為其奠定了基礎(chǔ)和創(chuàng)造了良好的前提。
3)重視采用新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu),加快標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化發(fā)展速度。例如,德國阿特拉斯公司生產(chǎn)的挖掘機(jī)裝有新型的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置,使挖掘機(jī)按最適合其作業(yè)要求的速度來工作;美國林肯貝爾特公司新C系列LS-5800型液壓挖掘機(jī)安裝了全自動控制液壓系統(tǒng),可自動調(diào)節(jié)流量,避免了驅(qū)動功率的浪費(fèi)。還安裝了CAPS(計(jì)算機(jī)輔助功率系統(tǒng)),提高挖掘機(jī)的作業(yè)功率,更好地發(fā)揮液壓系統(tǒng)的功能。
4)更新設(shè)計(jì)理論,提高可靠性,延長使用壽命。美、英、日等國家推廣采用有限壽命設(shè)計(jì)理論,以替代傳統(tǒng)的無限壽命設(shè)計(jì)理論和方法,并將疲勞損傷累積理論、斷裂力學(xué)、有限元法、優(yōu)化設(shè)計(jì)、電子計(jì)算機(jī)控制的電液伺服疲勞試驗(yàn)技術(shù)、疲勞強(qiáng)度分析方法等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于液壓挖掘機(jī)的強(qiáng)度研究方面,促進(jìn)了產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)高效率和競爭力。
5)加強(qiáng)對駕駛員的勞動保護(hù),改善駕駛員的勞動條件。液壓挖掘機(jī)采用帶有墜物保護(hù)結(jié)構(gòu)和傾翻保護(hù)結(jié)構(gòu)的駕駛室,安裝可調(diào)節(jié)的彈性座椅,用隔音措施降低噪聲干擾。
6)進(jìn)一步改進(jìn)液壓系統(tǒng)。中、小型液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)有向變量系統(tǒng)轉(zhuǎn)變的明顯趨勢。因?yàn)樽兞肯到y(tǒng)在油泵工作過程中,壓力減小時和增大流量來襝,使液壓泵功率保持恒定,亦即裝有變量泵的液壓挖掘機(jī)可經(jīng)常性地充分利用油泵的最大功率。當(dāng)外阻力增大時則減少流量(降低速度),使挖掘力成倍增長率加;采用三回路液壓系統(tǒng)。產(chǎn)生三個互不成影響的獨(dú)立工作運(yùn)動。實(shí)現(xiàn)與回轉(zhuǎn)達(dá)機(jī)械的功率匹配。將第三泵在其他工作運(yùn)動上接通,成為開式回路第二個獨(dú)立的快速成運(yùn)動。此外,液壓技術(shù)在挖掘機(jī)上普遍使用,為電子技術(shù)、自動控制技術(shù)在挖掘機(jī)的應(yīng)用與推廣創(chuàng)造了條件。
7)迅速拓展電子化、自動化技術(shù)在挖掘機(jī)上的應(yīng)用。20世紀(jì)70年代,為了節(jié)省能源消耗和減少對環(huán)境的污染,使挖掘機(jī)的操作輕便和安全作業(yè),降低挖掘機(jī)口音,改善駕駛員工作條件,逐步在挖掘上應(yīng)用電子和自動控制技術(shù)。隨著對挖掘機(jī)的工作效率、節(jié)能環(huán)保、操作輕便、安全舒適、可靠耐用等方面性能要求的提高,促使了機(jī)電一體化在挖掘機(jī)上的應(yīng)用,并使其各種性能有了質(zhì)的飛躍。20世紀(jì)80年代,以微電子技術(shù)為核心的高新技術(shù),特別是微機(jī)、微處理器、傳感器和檢測儀表在挖掘機(jī)上的應(yīng)用,推動了電子控制技術(shù)在挖掘機(jī)上應(yīng)用和推廣,并已成為挖掘機(jī)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志,亦即目前先進(jìn)的挖掘機(jī)上設(shè)有發(fā)動機(jī)自動怠速及油門控制系統(tǒng)、功率優(yōu)化系統(tǒng)、工作模式控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等電控系統(tǒng)。
3、 研究內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案:
主體工作:挖掘機(jī)工作原理分析,動臂油缸、斗桿油缸、鏟斗油缸選型設(shè)計(jì),斗桿挖掘工況挖掘性能分析,斗桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),繪制相關(guān)圖紙。
挖掘機(jī)工作裝置主要有動臂、斗桿和鏟斗,斗桿有整體式和組合式兩種,大多數(shù)挖掘機(jī)斗采用整體式斗桿,當(dāng)需要調(diào)節(jié)斗桿長度或杠桿比時采用更換斗桿的辦法,或者在都趕上設(shè)置2-4個可供調(diào)節(jié)時選擇的與動臂端不鉸接的孔。由于工作半徑、最大高度和最大深度的不同工作裝置都有不同的參數(shù)。通過計(jì)算算出一個工況的工作參數(shù),再通過編程算出各個工況的工作參數(shù)。
首先用已知數(shù)據(jù)計(jì)算出一個工況的合理性之后,再運(yùn)用matlab軟件模擬出各個工況的工作參數(shù)曲線,以驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的動臂、斗桿和鏟斗的參數(shù)都是合理的。在這里主要模擬出斗桿的工作參數(shù)在各個工況都是合理的。
最后通過合理的設(shè)計(jì)分析,選擇最優(yōu)的工作參數(shù),使得挖掘機(jī)的工作裝置能夠適合多種復(fù)雜的工況,低功耗,高功率。特別是通過斗桿挖掘工況挖掘性能的分析,使得挖掘機(jī)的斗桿更進(jìn)一步的優(yōu)化。
四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度
1-2周:搜集資料,熟悉挖掘機(jī)的工作原理,整體結(jié)構(gòu),完成開題報告的寫作,摘要。
3周:完成挖掘機(jī)主體參數(shù)的選擇。
4-6周:完成挖掘機(jī)動臂油缸、斗桿油缸、鏟斗油缸的選型設(shè)計(jì)和斗桿挖掘工況挖掘性能的分析
7-8周:完成工作裝置的繪制。
9周:開始設(shè)計(jì)說明書的整理,各種資料的確定。
10周:細(xì)化設(shè)計(jì)說明書,完成電子版本的說明書。
11周:做最后設(shè)計(jì)的完善。
12-13周:準(zhǔn)備答辯
5、 參考文獻(xiàn)
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[3] 寧高平.建設(shè)長期健康發(fā)展的挖掘機(jī)行業(yè)[J].工程機(jī)械,2010
[4] 李克青.2008年國內(nèi)工程機(jī)械行業(yè)發(fā)展回顧[J].工程建設(shè),2009,(41)
[5] 曹善華.單斗挖掘機(jī)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1989
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