液压单斗挖掘机及工作原理
日立EX400单斗全液压挖掘机液压系统
冷式冷却器21，以保证油温不超过80℃。
日立EX400单斗全液压挖掘 机液压系统
单斗液压挖掘机的组成及作业程序
单斗液压挖掘机工作工程由动臂升降、斗杆收放、 铲斗转动、平台回转、整机行走等动作组成。为了提 高作业效率，在一个循环作业中可以组成复合动作。
1.挖掘作业 铲斗和斗杆复合进行工作。 2.回转作业 动臂提升同时平台回转。 3.卸料作业 斗杆和铲斗工作同时大臂可调整位
—
度动臂液压配合动作
复 转台回转 斗杆伸出，工作装置
位 下降
—— — ——
回转机构将工作装置转回到工作挖掘面，动 臂和斗杆液压缸配合动作将铲斗降至地面
单斗液压挖掘机及液压系统的主要参数
项目
基本参 数
标准斗容量/m3 0.25 0.4 0.6
1.0
1.6
2.5
4.0
6.0
发动机功率/Kw 26～40 44～59 59～74 96～118 132～176 184～235 294～338 441～514
无干扰动作
多路阀Ⅰ、Ⅱ分别由三个手动换向阀组成串联回路，泵1、2分别向多 路阀Ⅰ、Ⅱ控制的液动机供油，从而是分属于两回路中的任意两机构 ，在轻载及重载下都能实现无干扰的同时动作。
快速动作
一般挖掘机的动臂、斗杆机构常需要快速动作，因此设置了合流阀 13。当阀13左位工作时，两泵并联合流，共同向动臂、斗杆缸16、15 供油。此挖掘机的生产效率机器发动机的功率利用率较高。左、右行 走马达5、6也分别属于两回路，因此，即使左、右行走机构的阻力不 等，也易保证挖掘行走的直线性。
快慢速转换
挖掘机基本构造及工作原理
第一部分：挖掘机第一章挖掘机的基本构造及工作原理第一节概述一、单斗液压挖掘机的总体结构单斗液压挖掘机的总体结构包括①动力装置、②工作装置、③回转机构、④操纵机构、⑤传动系统、⑥行走机构和⑦辅助设备等，如图所示。
常用的全回转式液压挖掘机的动力装置、传动系统的主要部分、回转机构、辅助设备和驾驶室等都安装在可回转的平台上，通常称为上部转台。
因此又可将单斗液压挖掘机概括成工作装置、上部转台和行走机构等三部分。
工作装置——①动臂、②斗杆、③铲斗、④液压油缸、⑤连杆、⑥销轴、⑦管路上部转台——①发动机、②减震器主泵、③主阀、④驾驶室、⑤回转机构、⑥回转支承、⑦回转接头、⑧转台、⑨液压油箱、⑩燃油箱、○11控制油路、○12电器部件、○13配重行走机构——①履带架、②履带、③引导轮、④支重轮、⑤托轮、⑥终传动、⑦张紧装置挖掘机是通过柴油机把柴油的化学能转化为机械能，由液压柱塞泵把机械能转换成液压能，通过液压系统把液压能分配到各执行元件（液压油缸、回转马达+减速机、行走马达+减速机），由各执行元件再把液压能转化为机械能，实现工作装置的运动、回转平台的回转运动、整机的行走运动。
二、挖掘机动力系统1、挖掘机动力传输路线如下１）行走动力传输路线：柴油机——联轴节——液压泵（机械能转化为液压能）——分配阀——中央回转接头——行走马达（液压能转化为机械能）——减速箱——驱动轮——轨链履带——实现行走２）回转运动传输路线：柴油机——联轴节——液压泵（机械能转化为液压能）——分配阀——回转马达（液压能转化为机械能）——减速箱——回转支承——实现回转３）动臂运动传输路线：柴油机——联轴节——液压泵（机械能转化为液压能）——分配阀——动臂油缸（液压能转化为机械能）——实现动臂运动４）斗杆运动传输路线：柴油机——联轴节——液压泵（机械能转化为液压能）——分配阀——斗杆油缸（液压能转化为机械能）——实现斗杆运动５）铲斗运动传输路线：柴油机——联轴节——液压泵（机械能转化为液压能）——分配阀——铲斗油缸（液压能转化为机械能）——实现铲斗运动1、引导轮2、中心回转接头3、控制阀4、终传动5、行走马达6、液压泵7、发动机8、行走速度电磁阀9、回转制动电磁阀10、回转马达11、回转机构12、回转支承2、动力装置单斗液压挖掘机的动力装置，多采用直立多缸式、水冷、一小时功率标定的柴油机。
液压单斗挖掘机及工作原理
3)利用工作装置 越过路坎或高地，运移时自行上下运输设备， 自救本领。 总之，由于以上特点，液压挖掘机 在矿山将得到越来越广泛的应用，它的铲斗运 动自如，装满率比机械铲高15%，斗齿寿命提 高1.2倍；灵活的装卸料动作，加上较快的平台 回转速度，缩短了作业周期时间，可得到较高 的生产能力和较低的作业成本。
•
4）、比之机械传动有许多优点：无级调速且调速范围大(最高与 最低速度之比可达1000：1)；能得到较低的稳定转速(采用柱塞 式油马达，稳定转速可低到1r/min)；转动惯量较小，加减速过 程较快；传动平稳，结构简单，吸收冲击和振动；操纵省力，易 实现自动化控制；易实现标准化、通用化、系列化等。
• 由于调速范围大，可增加挖掘力(约30％)；由于结构简单，使机 重减小(约减少30％以上)；由于各元件相互位置无严格要求，可 使结构紧凑、外形美观、布置方便。
2)装设斗齿，以增大铲斗对挖掘物料的线压比，具有较小单位切 屑阻力，便于切入及破碎土壤。斗齿应耐磨、易更换。
3）为使装进铲斗的物料不易掉出，斗宽与物料直径之比应大于4： 1
4）物料易于卸净，缩短装载时间，并提高铲斗有效容积。
主动挖掘力
• 主动挖掘力=工作装置油缸的推力×相应的杠杆比×杠 杆机构效率
挖掘机械—2 单斗液压挖掘机—概述
德国德马格公司：
H255：13m3； H455：28m3； H685：38m3； H740：40m3；
挖掘机械—2 单斗液压挖掘机—概述
德国利勃海尔公司：
R994：20m3； R995：26.5m3； R996：36m3；
美国卡特彼勒公司：
正铲： 5130B：9～11m3； 5230B：12.5～17m3； 反铲： 5130B ME：8.5～18.3m3； 5230B ME：13～27.5m3；
2929_履带式液压单斗挖掘机三维建模与仿真(SW)
履带式液压单斗挖掘机是一种利用单个铲斗挖掘或装载土壤石块的机械,广 泛应用于建筑施工、筑路工程、水电工程建设、港口工程、农田改造、国防工事 的土石方施工和露天矿场的采掘作业，对减轻繁重的体力劳动，实现土方工程机 械化，提高劳动生产率起了很重要作用。
液压挖掘机的出现虽然只有40多年的历史，但是其发展非常迅速。
近年来， 在国外市场上，挖掘机行情普遍看涨，特别是液压挖掘机。
因此这就更需要设计 人员开发新产品并改进旧产品，以适应新的形势来增强市场竞争力。
发展新产品和改进旧产品都需要进行产品设计，产品设计包括从明确设计任 务到确定产品的结构这一系列复杂的工作。
本次毕业设计是在李岚老师的指导下，结合公司实习认识及大学期间的基本 理论学习进行“单一的产品仿型设计”。
这类设计的特点是：在机器的工作原理 与基本结构形式不变的条件下，对已有产品进行仿真造型设计，也就是通过计算 改变已有产品的零部件尺寸及其不合理的某些结构， 使其符合新的设计功能参数 与使用环境等要求。
这类设计目的明确，机器主要性能参数准确，主要结构形式 基本不变，有同类机型但某些参数及尺寸不同的设计资料可以借鉴。
本次设计中，考虑的一般因素有：强度、刚度、可靠性、磨损与润滑、振动 与噪声、效率、加工工艺、经济性、稳定性、腐蚀、起动与控制、装配工艺、尺 寸及重量、外观、安全保护、管理与维修、运输与安装等。
本人根据自己选取的 较为满意的设计方案、分析所设计机械的特点、使用功能及应满足的主要设计等 因素，进行了运动计算、动力计算、强度计算、刚度计算、零件设计、部件设计 及运动仿真， 决定各个部件的相对位置及连接方法， 确定主要零部件的形状尺寸、 材料、制造安装等一系列问题。
在此基础上，绘出机械的总装图、部件装配图、 部分零件图、部件爆炸图及运动仿真工作。
本次设计所绘制的挖掘机工作装置总 装图是先造型动臂、斗杆、铲斗及液压油缸的部件装配图而后绘制成，之后再进 行机器底盘、回转装置、行走装置及驾驶室的设计。
挖机的工作原理
挖机的工作原理挖机，也称为挖掘机，是一种用于挖掘土壤、矿石和其他材料的重型机械设备。
挖机的工作原理是通过液压系统驱动液压缸进行动作，实现挖掘、装载、卸载等操作。
下面将详细介绍挖机的工作原理。
一、液压系统1.1 液压泵：液压泵是挖机液压系统的动力源，通过驱动液压油流动产生高压油液，为液压缸提供动力。
1.2 液压缸：液压缸是挖机的执行元件，通过液压油的压力驱动活塞运动，实现挖掘、卸载等操作。
1.3 液压阀：液压阀是控制液压油流向的装置，通过控制液压阀的开关状态，可以实现挖机各种功能的控制。
二、工作装置2.1 铲斗：挖机的主要工作装置是铲斗，通过液压缸的动作，铲斗可以实现挖掘、装载、卸载等操作。
2.2 铲斗杆：铲斗杆是连接铲斗和挖机主体的部件，通过液压缸的伸缩，可以改变铲斗的位置和角度。
2.3 回转机构：挖机的回转机构通过液压马达驱动，实现挖机的回转动作，使铲斗能够在360度范围内作业。
三、动力系统3.1 发动机：挖机的动力来源是内燃机，通过燃油燃烧产生动力，驱动液压泵和其他机械部件运转。
3.2 驱动系统：挖机的驱动系统包括行走和转向系统，通过液压马达驱动履带或者轮胎运动，实现挖机的行走和转向。
3.3 冷却系统：挖机的发动机和液压系统会产生大量热量，在工作过程中需要通过冷却系统散热，保持设备正常运行。
四、控制系统4.1 控制台：挖机的控制台上设有各种控制杆和按钮，操作员可以通过控制台控制挖机的各项功能。
4.2 传感器：挖机上装有各种传感器，可以监测挖机的工作状态和环境情况，确保挖机安全高效地运行。
4.3 控制器：挖机的控制器负责接收传感器信息，并根据预设的程序控制液压系统和其他部件的工作，实现挖机的自动化操作。
五、安全系统5.1 报警系统：挖机上装有各种报警器和指示灯，可以在发生故障或者危（wei）险情况时发出警报，提醒操作员及时处理。
5.2 防护装置：挖机的铲斗和其他部件上装有防护装置，可以保护操作员和周围环境免受意外伤害。
挖掘机液压系统_百度文库解读
课程:流体传动与控制课题:挖掘机液压系统班级:指导教师:组员:1概述挖掘机的液压系统是挖掘机上重要的组成部分, 它是挖掘机工作循环的的动力系统。
挖掘机的工作条件恶劣, 且动臂和底盘动作非常频繁, 因此要求液压系统工作稳定, 平均无故障时间长。
因此, 液压系统的性能优劣决定着挖掘机工作性能的高低。
液压技术的发展直接关系挖掘机的发展, 挖掘机与液压技术密不可分, 二者相互促进。
液压技术是现代挖掘机的技术基础, 挖掘机的发展又促进了液压技术的提高。
挖掘机的液压系统复杂, 可以说目前液压传动的许多先进技术都体现在挖掘机上。
挖掘机的液压系统都是由一些基本回路和辅助回路组成, 它们包括限压回路、卸荷回路、缓冲回路、节流调速和节流限速回路、行走限速回路、支腿顺序回路、支腿锁止回路和先导阀操纵回路等, 由它们构成具有各种功能的液压系统。
随着科技的进步, 挖掘机的液压系统将更加复杂, 功能更加多样且便于操作控制, 工作效率高, 耗能少, 先进的液压系统会使挖掘机在工程领域发挥更大的作用。
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。
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。
2 挖掘机液压系统概述2.1 挖掘机液压系统的基本组成及其基本要求按照挖掘机工作装置和各个机构的传动要求, 把各种液压元件用管路有机地连接起来就组成一个挖掘机液压系统。
液压挖掘机的应用、概述及常见故障诊断
液压挖掘机的应用、概述及常见故障诊断摘要：建筑行业与我国国民经济的发展具有同步性，其既是重要支柱，也是提高国民生活水平的关键动力之一。
在一带一路政策背景下，我国城市化规模逐渐扩大、进程逐渐加快，我国进入了经济发展新时期，为建筑行业提供了广阔的发展前景，也让工程机械的应用更加普遍。
液压挖掘机是建筑机械中非常重要的一个组成部分，其不仅能缩短建设工期，还能保证建设质量，保证建筑工程项目有序开展。
液压挖掘机应用广泛、价格低廉并且实用性非常强，不仅可以根据工程的要求进行改装，还能满足挖掘、钻孔等任务的要求，加快了工程进度。
一、液压挖掘机概述液压挖掘机是一种多功能工程机械，被广泛应用于水利工程，交通运输，电力工程和矿山采掘等施工作业中。
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，是各种土石方施工中不可缺少的主要机械设备。
（一）用途及结构分析单斗式液压挖掘机其主要由液压传动系统、动力装置、工作装置、回转装置、行走装置等部分构成，主要部分基本都设置在能回转的平台上，其被称呼为上车架。
相比于传统机械挖掘机，液压挖掘机的优势非常明显，其体积小、工作范围大并且在相同质量下挖掘力更强，能够提高施工效率。
除此之外，液压挖掘机的操控更加简单、功能稳定，在不同环境下还能动态安装其它辅助设备。
但是此种挖掘机的缺点也比较鲜明，其核心是液压系统，整个传动结构更加复杂，各个部件精度要求更高，出现故障不易查明原因；操作及维护人员必须要有较强的专业知识及技能，才能正确操作机械，有效避免设备故障的发生；另外，液压式挖掘机对温度的要求相对更高。
（二）基本工作原理分析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。
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及应用的重要一环。
单斗挖掘机正铲的工作原理
单斗挖掘机正铲的工作原理
单斗挖掘机是一种常见的工程机械设备，广泛应用于建筑、道路施工和矿山开采等领域。
其工作原理主要涉及铲斗的工作机构和液压系统。
1. 铲斗工作机构：
单斗挖掘机的铲斗工作机构主要包括斗杆、斗臂、铲斗等部分。
斗杆通过连接设备的主机和斗臂之间，可以实现对斗臂的升降和旋转。
斗臂则可实现对铲斗的伸缩和翻斗。
铲斗的设计使其具备捡取、挖掘和卸载物料的功能。
2. 液压系统：
单斗挖掘机的液压系统为其提供动力，主要包括液压泵、液压缸、液压阀等部分。
液压泵通过泵送液体（常为油）为整个液压系统提供所需的动力。
液压泵将液体压力转化为机械能，驱动液压缸实现铲斗的升降、旋转、伸缩和翻斗等功能。
液压阀则负责控制液压系统中的液体流动方向、流量和压力等参数。
工作原理概括为：通过液压泵将液体压力转化为机械能，并通过液压系统将这种机械能传递到铲斗工作机构，使其实现升降、旋转、伸缩和翻斗等动作，从而实现挖掘、装载和装卸物料的功能。
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挖掘机械—2 单斗液压挖掘机—概述
德国德马格公司：
H255：13m3； H455：28m3； H685：38m3； H740：40m3；
挖掘机械—2 单斗液压挖掘机—概述
德国利勃海尔公司：
R994：20m3； R995：26.5m3； R996：36m3；
美国卡特彼勒公司：
正铲： 5130B：9～11m3； 5230B：12.5～17m3； 反铲： 5130B ME：8.5～18.3m3； 5230B ME：13～27.5m3；
液压挖掘机的挖土动作，主要靠挖掘机动 臂、斗杆、铲斗的自重和各工作液压缸的 推动力，因此，它的切削力较大。
反铲工作装置
挖掘机械—2 单斗液压挖掘机—R994B型单斗液压挖掘机
工作装置
铰接式反铲单斗液压挖掘机最常用的结构形式 动臂、斗杆和铲斗等主要部件彼此铰接形成四连杆机构或六连杆机构 （铲斗与油缸的连接方式），在液压缸的作用下各部件绕铰接点摆动， 挖成挖掘机提升和卸土等动作。
液压单斗挖掘机
国特雷克斯-O&K公司：
RH40-E：102～106t， 477KW， 7.0m3； RH70： 122t， 522KW， 7.2m3， 反铲； RH90-C： 170t， 760KW， 10.0m3； RH120-E： 283t，1008KW， 15.0m3； RH170： 374t，1492KW， 18.0m3； RH200： 525t，1880KW， 26.0m3；
4）、比之机械传动有许多优点：无级调速且调速范围大(最高与最低 速度之比可达1000：1)；能得到较低的稳定转速(采用柱塞式油马达， 稳定转速可低到1r/min)；转动惯量较小，加减速过程较快；传动平 稳，结构简单，吸收冲击和振动；操纵省力，易实现自动化控制；易 实现标准化、通用化、系列化等。
由于调速范围大，可增加挖掘力(约30％)；由于结构简单，使机重减 小(约减少30％以上)；由于各元件相互位置无严格要求，可使结构紧 凑、外形美观、布置方便。
正铲的卸土方式有两种：前卸式和底卸式。用反 铲改成的正铲斗只能用前卸式卸上；底卸式铲斗 靠液压缸打开斗底卸土以降低卸土高度，减少土 对运输车辆的冲击。
在挖掘比较松散的物料时，正铲斗可换装成装载 斗。在整机重量不变的情况下，这种铲斗的斗容 量可以增加到反铲斗容量的1.6～2倍。
2、反铲
反铲是中、小型液压挖掘机的主要工作装 置，主要用于基坑开挖等停机面以下的土 方工程，也可以挖停机面以上的土方工程。
2、履带式单斗液压反铲挖掘机 基本组成
挖掘机
工作装置 回转平台 行走装置
动力装置 液压系统 回转装置
驾驶室
挖掘机工作系统组成：
• 底盘 （四轮一带：驱动轮、导向轮、 支重轮、托链轮、履带）
• 工作装置（动臂、斗杆、铲斗）
• 回转装置（回转机构、回转平台、动力系统）
• 液压系统（双泵双回路恒功率控制系统）
因此，斗容量不大时，单斗液压挖掘机已大量取代了机械传动式单斗 挖掘机
5）主要缺点： 元件的加工精度要求高、装配要求严格、制造困难、维护要求高；
液压油要求高。
第二节、液压挖掘机的工作装置
一、工作装置概述
1-动臂；2-动臂液压缸； 3-斗杆液压缸；4-斗杆； 5-铲斗液压缸；6-铲斗； 7-开斗液压缸；
• 电控系统（采用PLC控制，触摸显示屏）
3、液压挖掘机工作原理
驱动
控制油
操纵
柴油机
先导泵
先导阀
司机
驱动
工作油
工作泵
控制油 工作油
主控阀
马达
实现 工作装置工作
工作油 油缸
实现 旋转、行走
液压铲与机械铲的比较
1)质量轻、生产能力大 斗容相同时，液压挖掘机比机械式质量轻40～60%， 2)挖掘力大 这是由两种挖掘机工作
机构的工作原理决定的： 液压式： 铲斗与斗杆铰接，可相
对转动，强制切入岩层； 机械式： 依靠挠性的钢绳提升铲斗来进行挖掘；
4、液压挖掘机工作的特点
1)良好的运动轨迹
机械式： 近似圆弧形； 液压式： 多自由度作业机械，通过三组油缸能 沿矿层轮廓运动，做各种不同的直 线、折线、曲线运动，可进行分层 开采，铲平、清根、松石时不用辅 助设备； 2)移动性能好 液压独立行走装置，结构简单 紧凑，操作灵活，转弯方便；
3)利用工作装置 越过路坎或高地，运移时自行上下运输设备，自 救本领。 总之，由于以上特点，液压挖掘机在矿 山将得到越来越广泛的应用，它的铲斗运动自如， 装满率比机械铲高15%，斗齿寿命提高1.2倍；灵 活的装卸料动作，加上较快的平台回转速度，缩短 了作业周期时间，可得到较高的生产能力和较低的 作业成本。
挖掘机械—2 单斗液压挖掘机—液压挖掘机主要机构的综合分析
4、生产制造情况
日本日立公司：
EX2500：16.5m3； EX3600：21m3； EX5500：29m3； EX8000：40m3；
日本小松公司：
PC3000：14.9m3； PC4000：21m3； PC5500：28m3； PC8000：38m3；
国内自主品牌挖掘机企业大体上可分为三类： 1）以小型挖掘机为突破口的企业，如玉柴机器和山河智能； 2）由其他产品渗透到挖掘机的大型企业，如柳工、厦工、徐工、临工、福田和福建晋工、 龙工、三一重工等。 3）新兴的民营小企业。
动臂一端铰接在回转平 台上，另一端与斗杆铰接， 斗杆另一端与铲斗后壁铰 接，斗后壁与斗前体铰接；
四组液压缸是工作装置产生四个动作：动臂升降、斗杆升降、铲斗转动、开 斗运动；
铲斗由前体和后壁两部分组成，为底卸式铲斗，卸料时液压缸活塞向里收缩， 打开前体。
1、正铲
主要用于挖掘停机面以上的工作面。由于液压挖 掘机正铲的动臂摆幅能够变化，因此也能挖掘停 机面以下工作面的土壤。
六联杆机构
作用：转角优化、使平均挖掘力大
3、铲斗与液压缸、斗杆的结构型式
铲斗与液压缸、斗杆连接的结构型式有四连 杆机构和六连杆机构。
其中四连杆机构连接方式是铲斗直接铰接于液 压缸，使铲斗转角较小，工作力矩变化较大；六 连杆机构连接方式的特点是，在液压缸活塞杆形 成相同条件下，铲斗可获得较大转角，并改善挖 掘机时动作灵活性，提高了铲土效率。