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立井液压挖掘机毕业论文


摘  要
将液压挖掘机引入冻结法立井施工领域，可以加快施工速度、降低工人的劳动强度，具有广阔的应用前景。本文采用现代设计理论和方法对立井施工新型液压挖掘机进行设计研究，以期能研制出满足市场需求、高性能的产品，提高立井井筒冻结表土段掘进的机械化程度。
本文首先进行方案论证，决定采用电力驱动，从根本上消除了柴油机废气的危害；以日本小松PC50UU-Ⅱ小型柴油驱动挖掘机作为研制的母机进行技术改造，明确了本文的研究重点为工作装置优化和液压系统重新设计两方面。
通过对立井施工新型液压挖掘机反铲装置运动学和动力学分析，得到了动臂、斗杆、铲斗及其连杆机构的运动方程和几种典型工况下的挖掘力计算方法。在此基础上本文根据立井施工新型液压挖掘机反铲工作装置的工作特点和性能要求，将确定工作装置各铰点的几何参数作为优化设计变量，用反铲工作装置的挖掘能力作为优化目标函数，对反铲工作装置实施优化设计。采用博世力士乐的LUDV技术，本文重新设计了立井施工新型液压挖掘机液压系统。
本文进一步建立了挖掘机液压系统中电动机、泵、阀、缸和马达的数学模型，研究工作机构与其液压回路数学模型之间的耦合，然后利用AMESim仿真软件对新型挖掘机定点挖掘过程中工作装置的液压系统和机构动力学进行综合仿真，运动学仿真结果表明工作装置能很好的实现挖掘范围要求，机构无干涉；力学仿真结果表明液压系统稳定，整个工作过程中挖掘力很好的逼近其挖掘阻力曲线要求，挖掘性能优异。
最后进行了样机试制和工业性试验，实践检验证明了立井施工新型液压挖掘的设计是正确和可靠的，完全能满足现场施工要求。
关键词：电动液压挖掘机 立井施工 工作装置 液压系统 优化设计与仿真

 
目  录
1  绪   论 1
1.1 课题的提出 1
1.2 液压挖掘机概述 2
1.2.1 液压挖掘机主要组成 2
1.2.2 液压挖掘机工作循环过程 3
1.2.3 电动液压挖掘机 3
1.3 液压挖掘机的发展和研究现状 4
1.3.1 国外发展与研究现状 4
1.3.2 国内发展与研究现状 7
1.4 虚拟样机技术在本课题中的应用 7
1.5 课题主要研究内容 9
1.6 本章小结 9
2  新型液压挖掘机工作装置优化设计研究 11
2.1 新型液压挖掘机反铲工作装置的运动学分析 11
2.1.1 动臂运动分析 11
2.1.2 斗杆运动分析 12
2.1.3 铲斗运动分析 13
2.1.4 斗齿尖运动分析 14
2.1.5 特殊工作尺寸 15
2.2新型液压挖掘机反铲工作装置受力分析 16
2.2.1 挖掘阻力 16
2.2.2 挖掘力的分析 18
2.3 新型液压挖掘机反铲工作装置优化设计 23
2.3.1 设计变量的确定 24
2.3.2 目标函数的建立 24
2.3.3 约束条件的确定 25
2.3.4 优化设计及结果分析 29
2.4 本章小结 31
3  新型液压挖掘机液压系统的设计研究 33
3.1新型液压挖掘机液压系统概述 33
3.1.1 基本组成及其设计要求 33
3.1.2 液压系统形式分析选择 34
3.1.3 负荷敏感液压系统技术 37
3.2 立井施工新型液压挖掘机液压系统设计 39
3.2.1 多路阀液压系统 39
3.2.2 液压泵控制系统 41
3.2.3 各液压作业元件子系统 42
3.2.4 多路阀先导操纵系统 45
3.2.5 系统其它功能阀 45
3.3 元件选型 46
3.4 本章小结 46
4  新型液压挖掘机工作装置仿真研究 49
4.1 挖掘机液压系统建模仿真理论 49
4.1.1 建模步骤和仿真基本方程 49
4.1.2 液压系统建模 51
4.1.3 负荷传感控制系统建模 56
4.1.4 液压系统模型与机械系统的关联集成 56
4.2 工作装置AMEsim仿真 58
4.2.1 AMEsim仿真软件简介 58
4.2.2 工作装置仿真模型的建立 60
4.2.3 系统仿真参数的确定 61
4.2.4 仿真结果分析 63
4.3 本章小结 68
6  结论 79