毕业设计基于ADAMS的液压挖掘机工作装置的模拟仿真分析全套

学士毕业论文11绪论1.1液压挖掘机发展现状1.1.1挖掘机的发展概况挖掘机械的最早雏形，远在十六世纪于意大利威尼斯用于运河的疏浚工作。随着工业发展，科学技术的进步，单斗挖掘机也由于新技术、新工艺的采用而不断地发展改进,但它的基本工作原理至今未变。动力装置以及控制方式的不断革新，基本上反映了挖掘机发展的以下几个阶段：1.蒸汽机驱动的挖掘机，从发明到广泛应用，大约经历了100年。当时主要用于开挖运河和修建铁路。结构型式由轨道行走的半回转式，发展到履带行走的全回转式。2.挖掘机传动型式的液压化，是挖掘机由机械传动型式的传统结构发展到现代结构的一次跃进。随着液压传动技术的迅速发展，四十年代至五十年代初挖掘机开始应用于液压传动，并且由半液压发展到全液压传动。产量日益增长，六十年代初期液压挖掘机产量占挖掘机总产量的15%，发展到七十年代初期占总产量90%左右，近年来，西欧市场出售的挖掘机几乎己全部采用液压传动。与此同时，斗轮挖掘机、轮斗挖沟机等工作装置和臂架升降等部分也采用了液压传动。大型矿用挖掘机在基本传动型式不变的情况下，其工作装置也改为液压驱动。3.控制方式的不断革新，使挖掘机由简单的杠杆操纵发展到液压操纵、气压操纵、液压伺服操作和电气控制，无线电遥控。最近又出现了电子计算机综合程序控制，控制人员可在远离施工现场的集中控制室内通过工业电视监视数台挖掘机工作。1.1.2液压挖掘机的发展趋势液压挖掘机在工业与民用建筑、道路建设、水力、矿山、市政工程等土石施工中均占有重要位置。并反映了这些部门的施工机械化水平。是交通运输、能源开发、城镇建设以及国防施工等各项工程建设的重要施工设备，是国民经济建设迫切需要的装备。重视和加速挖掘机改进创新，稳定提高产品质量，满足用户需求，对加速现代化工程建设有着重大的意义。一.液压挖掘机国外发展现状液压挖掘机的生产水平反映机械化施工的水平和能力。国外，特别是西欧几个国家从50年代开始研制液压挖掘机，到60年代中小型液压挖掘机已成批生产;70年代初液压挖掘机斗容己发展到8m3，开始进入矿山开采;80年代大型液压挖掘机技术已学士毕业论文2成熟，生产斗容16-35m3，机重达650t。目前国外已停止斗容在8m3以下机械挖掘机的生产，斗容大于16m3的液压挖掘机是机械挖掘机的强大竞争对手。国外各制造公司正在研制微机控制的智能化液压挖掘机，并有所突破。建筑和矿用液压挖掘机的销售量在机械设备市场上占有显著的地位。据不完全统计，1990年建筑和矿用设备在全球销售额约为450亿美元，而液压挖掘机的销售额以100亿美元高居榜首。据推测，大型和微型液压挖掘机年增长率分别为24%和35%。1990年全世界建筑和矿用液压挖掘机(履带式)的产量已达9.23万台，其中76%是日本生产的，欧洲产量占有17%。近年来，大型液压挖掘机越来越多地占领了机械挖掘机的市场。液压挖掘机逐步取代机械式挖掘机是必然的趋势。二.液压挖掘机国内发展概况我国从1958年开始研制液压挖掘机，逐步形成了1-2.5m3小型液压挖掘机系列，具有一定生产规模，斗容1-7.5m3，的液压挖掘机年产量超过1000台。1983年以后采用引进技术方式进行生产，加快了液压挖掘机的发展，上海建筑机械厂按德国利伯赫尔公司许可证生产了R942，相继又生产了R962、R972、R982等液压挖掘机。杭州重机厂与德国德马克公司合作生产H55和H85等液压挖掘机。太原重型机器厂与德马克公司合作生产H121型液压挖掘机。北京建筑机械厂引进德国0&K公司制造技术生产HR6型液压挖掘机。所有这些与国外合作生产德液压挖掘机比国内现用的液压挖掘机生产效率高25%、机重轻10%。国产化率逐年提高，设备利用率为90%。长江挖掘机厂在引进国外技术的基础上生产斗容1.6~2.5m3的WY160型液压挖掘机，采用Deutz公司柴油机、Mannemsnan公司减速机和液压元件。装有正铲、反铲、梅花抓斗等多种工作装置。天津工程机械研究所与泰安工程机械厂生产的脚32型液压挖掘机，机重32t于1993年8月通过鉴定。该机结构紧凑、机动灵活、生产效率高。能充分利用发动机功率、节能效果好。但目前国产液压挖掘机数量少，多为斗容2.5m3以下的小型设备，中型设备较少，大型设备在我国尚属空白。从品种、规格、数量上满足不了国内市场需要。从产品技术水平、可靠性、制造质量与国外液压挖掘有较大差距。对于大中型液压挖掘机尚处于经验设计阶段。试验研究工作薄弱，短期内难以完成设计开发工作。柴油机、液压和密封元件等配套件的质量和可靠性差，使用寿命短。高强度的原材料缺乏，制造技术落后，装备水平低。计算机技术在液压挖掘机上应用正在研制过程中。需要解决的关键技术较多:如履带行走装置中履带板和链轨节的轧制和模锻技术;支重轮、托轮均采用浮动密封，其制造技术、耐磨技术和密封技术;铲斗设计合理性、耐磨性以及高强度钢板焊接技术;液压系统和元件的设计技术、大尺寸高压油缸的制造技术;电子监控与检测技术;整机性能参数的测试技术，大型结构件加工质量控制与制造技术等基础技术和关键技术靠自行研制和测绘仿制势必旷日持久，满足不了国民经济重点工程发展的需要。纵观我国液压挖掘机30余年的发展历史，学士毕业论文3大致可以分成以下几个阶段:1．开发阶段(1967年~1977年)。以测绘仿制为主的开发，通过多年坚持不懈的努力，克服一个一个的困难，有少量几种规格的液压挖掘机终于获得初步成功，为我国挖掘机行业的形成和发展迈出了重要的一步。2.液压挖掘机发展、提高并全面替代机械挖掘机阶段(1978~1986年)。这个阶段通过各主机生产厂引进技术(主要是德国挖掘机制造技术)的消化、吸收和移植，使我国液压挖掘机产品的性能指标全面提高到国际70年代末80年代初期的水平。全国液压挖掘机平均年产量达到1230台。3.液压挖掘机生产企业数量增加，新加入挖掘机行业的国有大、中型企业以技贸结合，合作生产方式联合引进日本挖掘机制造技术(1987年~1993年)。由于国内对挖掘机需求量的不断提高，新加入挖掘机行业的企业通过开发和引进挖掘机制造技术，其产品批量或小批量的投放国内市场或出口，打破了多年来主要由六大家挖掘机生产企业垄断国内挖掘机市场的局面，引进了有益于提高产品质量、性能和产量的良性竞争。这个期间国内液压挖掘机的年均产量提高到2000余台。4.国内液压挖掘机供需矛盾日益扩大，广大用户为了提高施工质量和按期完成施工任务，对使用高质量、高水平、高效率挖掘机的兴趣日趋浓厚。国外各著名挖掘机制造厂商纷纷前来中国创办合资、独资挖掘机生产企业(1994~至今)。从1994年开始，特别到1995年在我国挖掘机行业掀起了一股不小的合资浪潮。其中美国卡特彼勒公司率先在徐州金山桥开发区建立了生产液压挖掘机的合资企业，随后日本小松制作所、日立建机株式会社、神户制钢所、韩国大宇重工业、现代重工业以及德国利勃海尔公司等都相继在中国建立了合资、独资挖掘机生产企业，生产具有世界先进水平的多种型号和规格的液压挖掘机。三.挖掘机开发重点方向当前液压挖掘机的研制和改进，主要着眼于：1．发动机功率的充分有效利用，通过各种途径使机械多做有效的功，其中包括动力装置与液压系统的最佳匹配，传动效率的提高，回转机构功率的回收，高效液压系统(如恒压恒功率调节等)的研究等。2．铲斗挖掘力的充分发挥，挖掘力大小和有效作用范围是衡量各种液压挖掘机工作能力的重要指标，大型矿用反铲挖掘机更为重要，目前是通过工作装置铰点最佳位置，采用高压与超高压技术，提高整机稳定性和采用随动机构使铲斗随动做恒角切削等方面进行研究。根据上述发展要求，新研制的液压挖掘机在整机、工作装置、液压系统与元件、行走装置、操纵系统和材料作用等方面有很多发展动向，下面主要谈一下前两个方面的内容:学士毕业论文4(1)整机液压挖掘机的整机发展，趋向于大型化、微型化、多能化和专用化。大型矿用全液压挖掘机在短短几年内已由100吨发展到420吨级，功率提高到2352马力，斗容达30米，目前发展仍是方兴未艾。大型机的特征是动力源采用两台或多台柴油机联合驱动，采用了节省能源、回收功率和积蓄能等功率有效利用的措施。结合城市建设和农村建筑的需要，国外发展了微型挖掘机，斗容量一般在0.25米以下，最小的达0.01米。微型机的特点是结构简单，轻便灵活，零部件尽量提高标准化程度。数量最庞大的中型机和小型机趋于一机多能的途径，有的国家统计，非建筑用的中、小型机已占30%左右，主要是在冶金工业和林业中作物料装卸和其他用途。中型机和小型机的特点是发展多种专业装置进行不同的作业(也有通过液压接头，带动装在工作装置旁的油马达，驱动另一输送设备)，不断提高性能，贯彻三化和提高单位机重的功率等。发展专门用途的特种挖掘机，可以提高工作效率，解决特殊施工困难，例如，目前发展有步履式、履带低压式、低噪音、水下专用、水陆两用等品种。配合水下资源的开发，对水下专用挖掘机更较重视，开展了无线电遥控、电液遥控和同步显示控制技术在水下挖掘机中应用的研究。(2)工作装置液压工作装置的型式进一步扩大，除了常用的正铲、反铲以外，发展了起重、抓斗、平坡斗、装载斗、耙齿、破碎锥、麻花钻、电磁吸盘、振捣器、推土板、冲击工具、集装叉、高空作业架、绞盘与拉铲等几十种品种。工作装置的更换快速而简便，甚至在司机室内按动电钮，几秒钟即可换好，并且通过挖掘过程的研究，来控制工作装置的挖掘轨迹。目前正在研究连杆式、仿形式、套筒伸缩式、斗杆追随式和具有运算输入装置的轨迹控制装置。展望未来，液压挖掘机的进一步发展，可以设想为:1.提高功率与机重的比率，这是最关键的内容。采用特种高强度钢材，设计重量轻、强度高的挖掘机，并用优化设计方法达到机械各项指标的均衡。2.铲斗和斗齿引用振动技术，不用强力而增大贯入性，加大斗容量。矿用挖掘机具有特种装置，可以直接开挖一般矿石，而毋需爆破。采用功率可调的激光装置进行挖掘。3.用燃气轮机取代活塞式柴油机，燃气轮机直接与高压油泵相连。然而，由于环境保护的原因，燃气轮机最后将被燃料电池所取代，由燃料电池发电驱动液压挖掘机。4.液压系统将会简化，执行元件的运动直接由油泵控制，而不用换向操纵阀。工作装置各铰点装以密封式摆动油马达，取代工作油缸。5.带行走装置增加行驶速度，重新设计行走传动，不用常规的刚性车架。采用气垫行走支承装置代替履带，减少接地比压，便于定位。学士毕业论文51.2液压挖掘机反铲装置的结构及工作特点图1-1反铲装置结构简图