液压挖掘机设计开题报告

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液压挖掘机工作装置结构特性分析与仿真的开题报告

液压挖掘机工作装置结构特性分析与仿真的开题报告

液压挖掘机工作装置结构特性分析与仿真的开题报告一、选题背景液压挖掘机作为一种常见的工程机械,广泛应用于工程建筑、矿山开采、交通建设等领域。

液压挖掘机的主要工作装置包括斗杆、斗杆缸、斗杆油缸、斗杆液控阀等部件,其结构和工作特性直接影响到挖掘机的工作效率和质量。

本文旨在通过对液压挖掘机工作装置的结构特性分析与仿真,深入了解挖掘机工作原理和技术特点,为挖掘机的设计、生产和维护提供理论支持。

二、研究内容本文的研究内容主要包括以下几个方面:1. 液压挖掘机的工作原理和结构特点分析,包括挖掘机的主要工作部件、液压系统工作原理等。

2. 液压挖掘机工作装置的三维建模,以SolidWorks软件为基础,建立液压挖掘机工作装置的三维模型。

3. 基于ADAMS仿真软件,进行液压挖掘机工作装置的运动仿真和力学分析,包括液压缸的运动特性、液压元件的工作负载等。

4. 根据仿真分析结果,对液压挖掘机的结构进行优化设计,提升其工作效率和质量。

三、研究方法本文的研究方法主要包括理论分析和仿真分析两种方法。

1. 理论分析:对液压挖掘机的工作原理和结构特点进行深入研究,以解析的方式分析其工作原理和工作特点。

2. 仿真分析:采用SolidWorks和ADAMS等软件,建立液压挖掘机的三维模型,并进行运动仿真和力学分析,获取液压缸的运动特性和液压元件的工作负载等。

四、研究意义液压挖掘机是工程机械行业中应用最广泛的一种设备,其结构和工作原理的研究对于提高工程机械的生产效率和质量具有重要意义。

本文的研究具有以下几个方面的意义:1. 深入了解液压挖掘机的结构特点和工作原理,为工程机械的设计和生产提供理论基础。

2. 通过仿真分析,对液压挖掘机的结构进行优化设计,提升其工作效率和质量。

3. 为工程机械的安全使用和维护提供技术支持和指导。

五、进度计划本文的研究进度计划如下:第一周:查阅相关文献,了解液压挖掘机的工作原理和结构特点。

第二周:使用SolidWorks建立液压挖掘机工作装置的三维模型。

工作报告之挖掘机开题报告

工作报告之挖掘机开题报告

挖掘机开题报告【篇一:挖掘机开题报告】二○ 一三届毕业设计开题报告学院:专业:机械设计制造及其自动化姓名:学号:2504090114 指导教师:马志奇完成时间: 2013年 3 月29 日长安大学毕业设计(论文)开题报告表【篇二:挖掘机毕业设计开题报告】附表2:毕业设计开题报告【篇三:液压挖掘机开题报告】目录目录 ....................................................................................................... .. (1)一、选题的目的和意义: (2)二、国内外研究现状(文献综述) (2)2.1挖掘机的机器人化 (2)2.2 遥控挖掘机的研究 (3)2.3 挖掘机节能技术的研究 (4)2.4 振动挖掘机理研究 (5)三、市场发展状况(市场分析) (6)3.1挖掘机的多功能化 (6)3.2挖掘机的智能化 (7)3.3挖掘机的实用型设计 (8)四、选题研究的内容: (8)五、选题研究的技术路线、研究方法和要解决的主要问题: (8)六、研究工作进度: (9)七、参考文献: (9)1一、选题的目的和意义:挖掘机械是一种集土方挖掘、装载、平整、拆除、抢险等作业的工程机械,广泛应用于各类土石方工程施工、民用建筑、道路建设和市政工程场所。

近年来伴随着我国经济的快速增长,大规模的基础设施建设对挖掘机提出了强劲的市场需求,我国挖掘机械的产销量每年均有15%~30%的爆炸式增长,2011年更是达到了70%,另一方面,挖掘机作为技术复杂的终端机械产品,其开发和制造涉及机械、液压传动、冶金、石油化工、电气等众多行业,已经形成了一个庞大的产业集群。

因此,大力开展对液压挖掘机的研究和探索,对于提升国家整体工业水平和加速国民经济的发展具有重大的促进意义。

二、国内外研究现状(文献综述)2.1挖掘机的机器人化为延伸人类在复杂、恶劣、危险环境中的作业,世界各国对机器人化挖掘机的研发工作非常重视,国外在这方面研究比较早,较为典型的有:②国内机器人化挖掘机的研究国内在这方面研究相对较迟,浙江大学冯培恩教授从上世纪80年代开始率先着手研究挖掘机机电一体化技术,首先实现挖掘机器人作业过程的分级规划和局部自主控制圈。

小型液压挖掘机工作装置与液压系统的分析研究的开题报告

小型液压挖掘机工作装置与液压系统的分析研究的开题报告

小型液压挖掘机工作装置与液压系统的分析研究的
开题报告
一、研究背景
随着工业化进程的推进,挖掘机已经成为各个领域必不可少的一种
工程机械。

其中,小型液压挖掘机由于其体积小、操作简便、适用范围
广泛,受到了越来越多消费者和企业的青睐。

小型液压挖掘机工作装置
和液压系统的研究,对提高其工作效率、降低成本和延长寿命具有非常
重要的意义。

二、研究内容
本研究主要包括小型液压挖掘机工作装置和液压系统的分析研究,
具体分为以下方面:
1.分析小型液压挖掘机工作装置的结构和工作原理,探讨其各个部
件的作用,包括液压泵、油缸、液压管路等等。

2.对小型液压挖掘机液压系统进行系统分析,包括研究其工作原理、工作过程、控制方式等等,以及对其故障排除和维护保养进行深入研究。

3.针对小型液压挖掘机的现状和市场需求,探讨如何提高其工作效率、降低成本和延长使用寿命,研究可能的改进措施和解决方案。

三、研究目标
本研究的目标是开展小型液压挖掘机工作装置和液压系统的分析研究,包括结构和工作原理的详细分析、系统分析以及维修保养方案的制定。

同时,我们的研究将采用一系列先进的技术手段和工程实践来实现
我们的目标,包括仿真分析、实验测试和现场调试等。

通过本研究,我们希望能够为小型液压挖掘机的设计、研发和生产提供技术支持和数据支撑。

同时,也希望通过我们的研究成果,为各行各业提高工作效率、降低成本和延长使用寿命提供参考和借鉴。

全液压挖掘机控制系统研究的开题报告

全液压挖掘机控制系统研究的开题报告

全液压挖掘机控制系统研究的开题报告一、选题背景及意义全液压挖掘机是一种广泛应用于建筑、矿山、道路、水利等领域的工程机械。

其以液压油为能源,通过液压系统实现机械运动和工作装置的控制。

随着科技的不断发展,液压控制技术和电子控制技术不断进步,全液压挖掘机控制系统也在不断改进和完善,以提高机械的效率和精度,满足不同工作环境和需求的要求。

本文旨在研究全液压挖掘机控制系统,并探讨其技术原理、应用及发展趋势,有助于深入了解现代工程机械控制技术的发展,为工程师提供设计和实现全液压挖掘机控制系统的参考。

二、研究内容与方法本文研究内容主要包括以下三个方面:1. 全液压挖掘机控制系统的组成和原理介绍全液压挖掘机控制系统的机构和组成部件、液压系统和电气控制系统的原理,探讨其工作原理和关键技术。

2. 全液压挖掘机控制系统的应用详细阐述全液压挖掘机控制系统在建筑、矿山、道路、水利等领域的应用及其实际效果,分析其优点和缺点,为工程师选型和应用提供参考。

3. 全液压挖掘机控制系统的发展趋势通过对国内外现有研究成果的分析,探讨全液压挖掘机控制系统未来的发展趋势和创新方向。

本文研究采用文献资料法和实验室实验法相结合,通过查阅相关文献资料,深入了解全液压挖掘机控制系统的原理和发展状况,同时在实验室中开展针对全液压挖掘机控制系统的相关实验,以验证理论结论的正确性。

三、预期成果及意义通过本文的研究,可以全面了解全液压挖掘机控制系统的组成原理和应用,为工程机械制造企业提供相关技术指导,帮助其在产品开发中更好地应用液压控制技术和电子控制技术,提高产品的竞争力和市场占有率。

同时,还可以为相关行业工程师提供有益的参考和指导。

液压挖掘机开题报告

液压挖掘机开题报告

液压挖掘机开题报告福州大学本科生毕业设计(论文)开题报告机械设计制造及其自动姓名张玉辉学号 020800239 专业化题目小型液压挖掘机工作装置的设计一、研究背景、概况及意义这次的毕业设计是在我们学完了大学的全部基础课程、技术基础课程以及全部专业课程之后进行的。

这是我们对所有课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论结合实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。

就我个人而言,这次毕业设计是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会,它能让我综合运用各科专业课程的基本理论,并结合生产实习和课程设计中学到的实践知识,独立地分析和解决问题,为未来从事的工作打下良好的基础。

挖掘机是用来开挖土嚷的施工机械。

它是用铲斗上的斗齿切削土嚷并装入斗内,装满后提升铲斗并回转到卸土地点卸土,然后再使回转台回转、铲斗下降到挖掘面、进行下一次挖掘。

挖掘机在工业与民用建筑、道路建设、农田水利、油田矿山、市政工程、机场港口等部门土石施工中占有重要位置。

与发达国家相比,我国重矿机械行业还存在着不小的差距,主要表现为我们国家科技和新产品开发能力薄弱,缺乏市场竞争力,现代重要技术装备仍依靠进口,而从20世纪后期开始,国际上挖掘机的生产向大型化、微型化、多功能化、专用化和自动化的方向发展。

因此开发新品种、多功能、高质量及高效率的挖掘机具有重要的现实意义。

液压挖掘机的工作装置的性能是决定挖掘机能效高低的关键因素,它的设计好坏直接决定了挖掘机的性能水平。

因此,研究小型液压挖掘机工作装置的设计具有十分重要的理论意义和现实意义。

1二、研究主要内容本次设计研究主要内容包含工作装置的整体方案拟定、对比、确定,对挖掘机工况分析,各主要零件的主要结构参数计算、结构分析和结构设计,并绘制出液压挖掘机工作装置的装配图及各主要零件的零件图,对动臂三维建模、强度分析、提出完善意见,查阅相关科技外文资料然后对其翻译,最后编写设计说明书。

液压机开题报告

液压机开题报告

液压机开题报告1. 引言液压机作为一种重要的工业设备,在各个领域都有广泛的应用。

它利用压缩液体的作用力来产生动力,并将其传递到执行部件上,以完成各种工作任务。

液压机具有高效、稳定、可靠的特点,因此在机械加工、建筑、冶金、航空、船舶等领域都得到了广泛的应用。

本开题报告将对液压机进行分析和研究,探讨其工作原理、结构组成、发展历史以及应用等方面的内容。

通过深入了解液压机的工作原理和特点,可以更好地应用液压技术,提高生产效率和产品质量。

2. 工作原理液压机利用压力传力原理来实现工作。

其基本原理是利用容积不变的液体传递力量,将一定的压力转化为更大的力,并将其传递到工作部件上。

液压机通常由液压系统和执行机构两部分组成。

液压系统由油箱、液压泵、液压阀、液压缸等组成。

当液压泵工作时,将液体从油箱吸入,通过液压阀控制液体的流动方向和压力,最终送到液压缸中。

液压缸内的液体受到压力的作用,将活塞推动,从而实现机械的工作。

执行机构根据具体的工作要求而不同,常见的液压执行机构包括液压千斤顶、液压剪板机、液压模压机等。

执行机构通过液压系统提供的液压力来完成工作任务。

3. 结构组成液压机的结构主要包括机架、液压缸、油泵、控制阀等。

•机架:液压机的机架一般由钢铁材料制成,承担着整个机器的重量和力量。

机架通常具有良好的刚性和稳定性,以保证液压机在工作过程中的稳定性和安全性。

•液压缸:液压缸是液压机的核心部件,由活塞、活塞杆、密封件等组成。

液压缸的作用是将液压系统提供的压力转化为线性运动力,实现工作任务。

•油泵:油泵负责将液体从油箱吸入,并将其压缩送入液压缸中。

常见的油泵有齿轮泵、叶片泵等。

•控制阀:控制阀用于控制液体的流动方向和压力。

根据不同的工作要求,可以采用单向阀、溢流阀、节流阀等。

4. 发展历史液压技术的起源可追溯到十七世纪末。

当时,英国物理学家罗伯特·波义耳通过实验发现了液体的无压缩性,为液压技术的发展奠定了基础。

设计开题报告---液压挖掘机工作装置

设计开题报告---液压挖掘机工作装置

毕业设计(论文)开题报告[12]陈世教,荣洪均,冀满忠,杜波,徐黎萍.液压挖掘机反铲工作装置整机理论复合挖掘力的计算及应用[J].工程机械,2007.4(第38卷):39-43[13]李泉永.机械结构优化设计的回顾与展望[J].桂林电子工业学院学报,2000,20(4):114一 119[14]王国强,马若相,张进平.虚拟样机技术及其在ADAMS上的实践[M].西安:西北工业大学出版社2002:8-17:[15]贾长治,王兴,贵刘海.平基于虚拟样机技术和广义简约梯度算法优化火炮射击稳定性[J].2006 ,1:28-31二、主要研究(设计)内容、研究(设计)思想及工作方法或工作流程1、研究内容:挖掘机工作装置设计是否合理直接影响装载机作业效率、使用寿命及操作人员舒适性和视野。

挖掘机工作装置优化设计的约束条件多,结构复杂。

用虚拟样机软件ADAMS可以很好地对挖掘机工作装置进行优化设计。

因此,本题目以典型的挖掘机工作装置机构—六连杆机构为例运用作图法对挖掘机工作装置机构的各杆的位置和方向对机构各项参数的影响进行定性分析。

在ADAMS中建立和参数化挖掘机模型后用来自OPTDES编码的GRG法(广义简约梯度法)对模型以举升高度为目标函数以各设计要求为约束进行运动学仿真和优化,得到了最优的挖掘角度,获得最小的挖掘力。

同时用 GRG法进行动力学仿真和优化。

减小举升缸的最大驱动力。

以液压挖掘机CAT320D_320DL为例,用ADAMS做出模型,通过动力学和运动学仿真,对各个参数进行最优化。

即在满足铲斗在挖掘时的转角大致为90 °~110°,铲斗总的转角往往要达到 150 °~180°,当铲斗缸全缩时,齿尖K 可能在EJ延长线上,或者,在其上侧0°~30 °处,在个别情况下,为了适应挖掘深沟及垂直侧壁的作业要求,为不使斗底先于斗齿接触土壤,常采用大仰角机构,此时,仰角可达25°~45°。

液压挖掘机毕业设计开题报告

液压挖掘机毕业设计开题报告

毕业设计(开题报告)学院专业班级学号学生指导教师题目基于SOLIDWORKS的液压挖掘机工作装置设计任务规定进行日期自2013 年1月14日起,至2013 年6月25 日止1 绪论1.1 开题的目的和意义:液压挖掘机是一种多功能机械,目前被广泛应用于水利工程,交通运输,电力工程和矿山采掘等机械施工中,它在减轻繁重的体力劳动,保证工程质量。

加快建设速度以及提高劳动生产率方面起着十分重要的作用。

由于液压挖掘机具有多品种,多功能,高质量及高效率等特点,因此受到了广大施工作业单位的青睐。

液压挖掘机的生产制造业也日益蓬勃发展。

挖掘机液压传动紧密地联系在一起,其发展主要以液压技术的应用为基础。

其结构主要是由发动机、液压系统、工作装置、行走装置和电气控制等部分组成(如图1.1所示),由于挖掘机的工作条件恶劣,要求实现的动作很复杂,于是它对液压系统的设计提出了很高的要求,其液压系统也是工程机械液压系统中最为复杂的。

因此,对挖掘机液压系统的分析设计已经成为推动挖掘机发展中的重要一环。

所以,液压挖掘机作为工程机械的一个重要品种,对于减轻工人繁重的体力劳动,提高施工机械化水平,加快施工进度,促进各项建设事业的发展,都起着很大的作用,因此,大力发展液压挖掘机,对于提高劳动生产率和加速国民经济的发展具有重要意义。

图1.1 液压挖掘机整体系统图通过本次毕业设计,我能将所学的基础理论应用于实际,从而使知识系统化、综合化。

并结合本次毕业设计培养独立获取新知识的能力,提高其运用SOLIDWORKS完成总体装配结构图设计,并将三维图转换为二维CAD图纸的能力,学会一些机械绘图基本要求。

使自己树立起具有符合国情和生产实际的正确的设计思想和观点;树立起严谨、负责、实事求是、刻苦钻研、勇于探索并与建筑、高等级公路、桥梁,水坝和矿业的发展息息相关,使用也越来越广。

1.2液压挖掘机的类型挖掘机械的类型与构造型式繁多,可按照挖掘工作原理与过程、用途、构造特征等进行划分。

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目录目录 (1)一、选题的目的和意义: (2)二、国内外研究现状(文献综述) (2)2.1挖掘机的机器人化 (2)2.2遥控挖掘机的研究 (3)2.3挖掘机节能技术的研究 (4)2.4振动挖掘机理研究 (5)三、市场发展状况(市场分析) (6)3.1挖掘机的多功能化 (6)3.2挖掘机的智能化 (7)3.3挖掘机的实用型设计 (8)四、选题研究的内容: (8)五、选题研究的技术路线、研究方法和要解决的主要问题: (8)六、研究工作进度: (9)七、参考文献: (9)1一、选题的目的和意义:挖掘机械是一种集土方挖掘、装载、平整、拆除、抢险等作业的工程机械,广泛应用于各类土石方工程施工、民用建筑、道路建设和市政工程场所。

近年来伴随着我国经济的快速增长,大规模的基础设施建设对挖掘机提出了强劲的市场需求,我国挖掘机械的产销量每年均有15%~30%的爆炸式增长,2011年更是达到了70%,另一方面,挖掘机作为技术复杂的终端机械产品,其开发和制造涉及机械、液压传动、冶金、石油化工、电气等众多行业,已经形成了一个庞大的产业集群。

因此,大力开展对液压挖掘机的研究和探索,对于提升国家整体工业水平和加速国民经济的发展具有重大的促进意义。

二、国内外研究现状(文献综述)2.1挖掘机的机器人化为延伸人类在复杂、恶劣、危险环境中的作业,世界各国对机器人化挖掘机的研发工作非常重视,国外在这方面研究比较早,较为典型的有:①Carnegie Mellon大学的自主装载系统(Au—tonomous Loading System,ALS)t'Jt~ALS系统使用两个激光扫描测距仪,对车辆进行确认和准确定位、观测土壤表面情况、识别障碍物等。

该系统还提出一种用于实时轨迹规划和执行复杂挖掘机器人运动的参数化控制方法。

相同情况下,普通挖掘机熟练的操作手装满一卡车需要120S,而使用该系统也不超过150S,完成一个装载循环的时间小于1min,与熟练的操作手的操作速度基本相当。

因此该系统能满足连续重复挖掘装载的工况要求。

关于该系统的具体说明见于下面两篇论文:Peyret F,Jurasz J.The Compu~r Integrated Road Construction pmject[J].Automation in Construction,2000(9)Singh S,Cannon H_Multi-Resolution Planning for Earthmoving.Proceedings International Conference on Robotics and Automation[C].Leuven,Belgium,1998②国内机器人化挖掘机的研究国内在这方面研究相对较迟,浙江大学冯培恩教授从上世纪80年代开始率先着手研究挖掘机机电一体化技术,首先实现挖掘机器人作业过程的分级规划和局部自主控制圈。

但是他们在任务2规划层面上只停留在仿真阶段,还没有提出显著的实现方案。

20世纪末由戴炬负责的863计划项目“挖掘机器人工作装置控制系统研究与开发”,以挖掘臂轨迹和工作循环的自动/半自动控制为目标,开发研制相应的控制装置,安装在挖掘机上形成挖掘机器人产品,研制出台挖掘机器人功能样机。

湖南山河智能机械股份有限公司(以下简称山河智能)研究的机电一体化挖掘机,具有激光高程定位、图形导引、自动轨迹控制阿(水平挖掘、坡度挖掘、挖掘深度控制)等功能,将挖掘机的自动化研究推向实用化,在2005年上海国际工业博览会与2006年巴黎INTERMAT展览会上赢得观众青睐。

具体成果见于以下两篇论文:张强.挖掘机器人规划控制方法与技术的研究.杭州:浙江大学,2002.张大庆,何清华,郝鹏,等.液压挖掘机铲斗轨迹跟踪控制【J】.吉林大学学报(工学版),2005(5).2.2遥控挖掘机的研究世界各国对用于各种场合机器人遥控系统的研发工作都非常重视,并取得了大量遥控机器人的研究成果。

上世纪80年代初,美国KraftTeleRobtics 公司和John Deere公司等都相继成功开发出遥控挖掘机。

其中,比较典型的是John Deere公司的690CR型遥控液压挖掘机,该机无线遥控作业范围达1 525m,也可以用同轴电缆在305m的范围内完成作业。

控制台包括图像/声音接收器,以及为处理输入信号所需要的译码装置,这类挖掘机遥控系统可以对被控车辆的工作状态借助摄像机,将有关图像传递给操作者。

但事实上由于工程车辆工作现场环境恶劣,灰尘量大,摄像头容易被遮挡,故障诊断监控系统的信息却未能真正反馈给操纵人员,从而影响了正常工作效果。

1983年3月,日本小松制作所以PC200—2型液压挖掘机为基本机型进行遥控挖掘机研制,实现了各工作装置的微动控制和复合动作的无线电操纵。

改装成功后的PC200R-2型挖掘机可以进入恶劣环境、救灾工程等危险现场并利用无线遥控操作进行作业。

该系统没有进行双向数据通讯,出现较大意外负载的情况不能及时被遥控操作者所发现,采用伺服电机驱动耗电量较大,本身不具备自调节功能而影响正常工作。

德国HBC公司于1987年研制成功应用于工程。

车辆领域的工业无线电3遥控装置,这种遥控装置采用了先进的数字化通讯技术,传输的比例控制信号安全、可靠、实用。

近年来,HBC对于矿山机械、混凝土泵车、随车起重机和移动式汽车起重机等工程机械提出了一系列无线遥控作业的解决方案。

浙江大学在1996年初研制成了一种结构简单、价格低廉的液压挖掘机近距离无线遥控系统,该系统遥控半径在20m左右,通过目测进行遥控作业完成简单作业。

中南大学与山河智能合作也在无线遥控、GPS/GPRS、无线网络远程监控等方面进行了研究,目前的无线遥控半径为100m左右。

2.3挖掘机节能技术的研究液压挖掘机作为一种灵活的多功能工程机械,节能性一直是其追求的目标。

传统工程机械的能量利用率较低,仅为20%左右。

各大公司均把节能技术作为科技重点发展目标,以提高其产品在世界市场上的竞争力(纪云锋,陈欠根,吴烨,等.挖掘机电子控制新思路【J】建筑机械,2004(1))。

在技术上,一方面对液压系统及液压元件进行改善(栾新立,张建宗.浅谈液压挖掘机的节能技术及发展趋势【J】.矿山机械,2001(8):19—21.);另一方面,从功率链的思想出发,研究分析发动机与泵、液压系统与负载的功率匹配问题,从而达到整机功率的优化设置(Jim Sumitani,Kiyoharu Anzai.Powertrain Control—Sys—tem Development Support【J】.Technical Reports,2001(6):25—27)。

上世纪80年代后,美、13、德等国在液压系统节能的基础上,纷纷开始研制电子节能的液压挖掘机。

如日本小松公司开发研制的新型节能控制器(OLSS系统),可使燃油节省23%;日立公司对UH16型挖掘机的动力系统实施电子控制,生产效率提高20%,使其燃料消耗降低12%~18%;美国卡特彼勒公司采用的卡特电子功率控制系统,能够平衡发动机功率和泵的输出,在大幅度提高生产率的同时能使发动机功率的98%转换为液压能。

上世纪80年代末期,3档功率预选模式节能控制系统的出现,使系统平均节能效果提高20%左右。

其后日立公司的电子负载传感ELLE系统,以及德国利勃海尔公司在1990年推出的942型挖掘机,可获得全部的液压功率,起到较好的节能效果。

目前,以微机或微处理器为核心的电子控制系统在国外4液压挖掘机中应用相当普及,并已成为现代高性能液压挖掘机不可缺少的组成部分。

上世纪90年代初,国内开始了工程机械的智能控制和节能理论技术的研究,并取得了一定成果。

浙江大学冯培恩教授在挖掘机器人节能控制器方面做过较为深入的研究。

在动力系统节能控制方面,1994年浙江大学与广西玉林柴油机厂合作开发的20t节能控制液压挖掘机是目前国内机电一体化技术在挖掘机上实施的一个商品化产品,已通过实际挖掘试验。

浙江大学与长江挖掘机厂合作开发的集远程无线遥控、故障监控、节能控制于一体的实用型液压挖掘机,也已经从原理上进行了试验。

目前,浙江大学机械设计研究所自行研制成功一台试验性挖掘机器人,利用挖掘机器人对其节能性和操纵性进行了实际挖掘试验,取得了良好的控制效果(蔺化军.液压挖掘机功率控制系统的研究【D】.长春:吉林工业大学,2000)。

吉林大学在赵丁选教授的带领下,首次将发动机、变量泵和负载作为一个整体进行了研究,采用模糊控制技术实现了发动机与变量泵的全功率匹配,克服了国内外挖掘机节能控制中普遍应用的单纯转速控制或压力控制的不足,并且成功地实现了2级溢流控制,通过台架试验取得了良好的节能效果(国香恩.液压挖掘机节能模糊控制系统的研究.长春:吉林大学.2004)。

2.4振动挖掘机理研究挖掘机挖掘作业中负载变化急剧,突然增加的重载荷对机器产生巨大的冲击力会对机器的结构件及液压元件造成很大的损害,当外界阻力大于最大挖掘力时,挖掘机将无能为力,因此减小挖掘阻力、降低功率消耗以及延长机器的使用寿命是人们追求的目标。

在挖掘过程的切削机理研究上,美国的Mogam和Kubo通过在沙地的试验发现振动会使土壤表层间的摩擦减小,出现振动剪切面,从而更有利于土壤挖掘。

随后各国学者通过建立振动挖掘模型,研究振动参数对挖掘阻力和功率消耗的影响。

1967年Boyd和NMezny模拟铲刃水平振动时的挖掘情况。

试验结果表明,在给定的挖掘速度下铲刃以正弦振动方式对压实沙土进行挖掘时,实际挖掘阻力减小为不振动情况下的25%。

并得出当振动的频5率接近于土壤的固有频率时,能量的利用率最大,即能耗最小。

1976年Yow 和Smith对一维的正弦振动挖掘铲进行了理论和试验研究。

他们得出结论:振动挖掘的总能量大于不振动的总能量,增加部分的能量是用于实现挖掘铲的振动,但最大挖掘阻力减小了4JD%。

Buston和Maclntyre发现,采用振动挖掘时,一般情况下都需要增大总功率消耗,但牵引力最多可减小50%。

日本T.Muro等人针对振动切削凝灰岩石进行了试验研究。

经测定,振动时的水平切削阻力与无振动时的水平切削阻力之比随着振动频率的增加呈双曲线急速下降呈正弦波振动时的挖掘比呈三角波振动的挖掘效率明显提高。

国内吉林工业大学殷涌光、王国强等人研究发现采用二维振动切削土壤不仅可大幅度降低插入阻力,而且可大幅度降低能耗。

在影响功耗的各参数中,插入速度对功耗的影响最为显著,其次是频率,再次是振幅。

中国矿业大学荆元昌、李润成等人,在自行设计的实验室振动截煤试验台上,通过改变振动频率、振幅、振动波形等参数来研究各参数对实际主截割力及单位能耗的影响,结论是在垂直层理截割时的截割力可降低22%左右,截割单位能耗可降低29%左右。

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