挖掘机转向液压系统分析与改进设计(附件)
本文以W4-60型轮式挖掘机为主要研究对象，首先对国内外挖掘机上所应用的转向液压系统的发展状况进行阐述，在确定了转向液压系统的基本结构之后，分析转向液压系统的工作原理，利用CAD制图工具绘制改进前后的液压原理图，然后对在W4-60型挖掘机的转向方面出现的转向迟缓和转向反向问题提出改进的方案，从转向泵的选型出发，使用恒流阀替代溢流阀，使用齿轮泵替代叶片泵，可以有效的解决转向迟缓的问题，增加一个电磁换向阀可以改变油路的方向有效解决转向反向的问题。最后探讨未来液压系统设计。关键词 轮式挖掘机，全液压转向系统，油路走向，改进设计
目 录
1 引言 1
1.1 课题选择的意义 1
1.2 国内外挖掘机的发展 1
2 挖掘机液压系统的概述 2
2.1 挖掘机液压系统的要求和组成 2
2.2 挖掘机液压系统的功用 3
3 W460型轮式挖掘机的分析 4
3.1 W460型轮式挖掘机的全液压转向系统组成 4
3.2 W460型轮式挖掘机出现的问题 5
4 对W460型轮式挖掘机全液压转向系统的改进设计 6
4.1 W460型液压挖掘机转向的特点 6
4.2 选择转向泵解决转向迟缓的问题 7
4.3 W460型挖掘机转向反向的解决 10
5 挖掘机液压设计未来发展趋势 11
5.1 机电一体化 11
5.2 液压集成控制 13
5.3 传感器技术研究 14
5.4 虚拟现实技术（VR）的研究与发展 14
结论 15
致谢 16
参考文献 17
1 引言
1.1 课题选择的意义
伴随着国民经济的发展，工程机械在投入生产使用上已经占据了不可或缺的重要地位，很多大型的工程开发，水利开发，道路建设都离不开工程机械的帮助，挖掘机作为工程机械的一种，在近年来已经开始全面的发展，根据2017年中国工程机械工业协会挖掘机械分会披露统计数据，某个月的挖掘机销售记录为10838台，相比之前来说增长了百分之80左右。国外 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
挖掘机发展比起中国要略微迅速，但是中国在2003年已经成功突破6万台，从那一刻起，中国便不再落寞，成功跻身挖掘机市场前列。挖掘机的液压系统结构很繁琐。已经有很多先进的液压传动技术运用在了挖掘机上。目前轮式挖掘机的全液压转向系统得到了很深入的研究并且投入使用也取得了辉煌的成果，如何改进液压转向系统也成为了当今十分重要的研究话题。
1.2 国内外挖掘机的发展
1.2.1 挖掘机的发展
挖掘机从19世纪30年代和40年代开始发展，第一台时史克挖掘机便由此诞生。西方发展项目在美国的实施刺激了蒸汽机的使用，作为模仿人体手臂，小型手臂和手腕结构的动力。在20世纪40年代，液压式的挖掘机在一台拖拉机上使用。在50年代初期，发明了履带式挖掘机还有牵引式的全液压挖掘机。在60年代，当传动技术发展起来，液压系统也变得成熟，在这之后挖掘机发展十分迅速，总产值迅速增加。在20世纪30年代左右，世界上出现了步行行走装置。这个发明是一次壮举，在这之后轮胎式的挖掘机便横空出世，进入了全新的革命阶段[1]。
1.2.2 轮式挖掘机的概述
轮式挖掘机用于建设，是一种多功能，可以快速移动的机械。由于轮式挖掘机是以轮胎为行走装置的机械，和履带式挖掘机相比虽然上部几乎相同但是底盘缺截然不同。轮式挖掘机的转向由转向轮实现，履带式挖掘机的驱动和转向由底盘系统中左右的履带的转动实现。轮式挖掘机在挖掘时，由于是轮胎支撑并不能很好的控制稳定性。因此，轮式挖掘机的底盘系统一般装有铲或腿机构，在工作状态下由铲或腿支撑在地面上，以提高整机的稳定性[2]。
轮式挖掘机既要保证整机重心的合理分布，又要保证整机在挖掘状态下的平衡。后置式推土机铲是挖掘机常用的底盘装置。行车条件与驾驶室、前桥方向相同，开挖与后驱动桥相同。这是轮式挖掘机和履带式挖掘机的主要区别。
轮式挖掘机优点是利用轮胎来进行行走的挖掘机。因为是轮胎所以他行走速度较快而且和普通汽车一样不损坏路面，这样可以更快速的进行各种工作。它具有的鲜明特点是高效率而且十分的灵活,轮式挖掘机可以在各种地方进行工作例如农场，机场，油田，以及乡村建设，农田水利等，轮式挖掘机在这些环境工作大放异彩，轮式挖掘机有各种各样的型号，本文着重研究W460型轮式挖掘机的全液压转向系统。
2 挖掘机液压系统的概述
2.1 挖掘机液压系统的要求和组成
因为挖掘机在工作的时候需要各个机构还有工作装置都要符合要求，不同的液压元件会通过管道进行连接，这样形成的系统便叫做液压系统，液压系统流动的关键工作介质是油，利用液压泵进行了一个能量的转化，转化后的能量可以用来进行不同的工作，例如倒车，起动，制动，载荷不同经常变化，还要受到环境的影响，地理位置气温都会影响挖掘机的工作，所以液压系统需要符合以下要求：
1）挖掘机的铲斗拥有单独控制能力，也要求动臂可以单独使用，这两者也要求可以进行组合运作。
2）挖掘机的动臂运动和转台的转动可以分别控制并组合使用来提高生产率。
3）轮式挖掘机要保证有独立的支撑系统保证稳定性。
4）要保证挖掘机的动作是可以变化的而且是可以逆转的。
5）要保证挖掘机的拥有稳定可靠的工作环境，也要进行保护设施，预防吊杆快速下落并超出机器的坡度 [3]。
为了完成以上的要求，挖掘机的液压系统必须：
1）拥有高传动效率，充分发挥燃油经济性。
2）在重载和快速振动下足够可靠。
3）设置便携式防震冷却装置，来降低系统的热量，使得挖掘机系统中的油温小于80摄氏度，并且升温不能高于45摄氏度
4）因为挖掘机的工作环境比较恶劣，容易沾染灰尘，要求密封性好，元件对油污不能太过于敏感，并且最好设置过滤器。
5）让挖掘机自动化，设置液压伺服装置。
2.2 挖掘机转向液压系统研究
了解了液压系统组成和基本要求后，除了上文中所讲述的内容，接下来针对挖掘机的转向液压系统开展研究，挖掘机的转向系统不仅要保持挖掘机直线行走的稳定而且还要保证挖掘机在转向时的灵活性，其转向性能是保证挖掘机的安全，提高生产率的重要因素。
目 录
1 引言 1
1.1 课题选择的意义 1
1.2 国内外挖掘机的发展 1
2 挖掘机液压系统的概述 2
2.1 挖掘机液压系统的要求和组成 2
2.2 挖掘机液压系统的功用 3
3 W460型轮式挖掘机的分析 4
3.1 W460型轮式挖掘机的全液压转向系统组成 4
3.2 W460型轮式挖掘机出现的问题 5
4 对W460型轮式挖掘机全液压转向系统的改进设计 6
4.1 W460型液压挖掘机转向的特点 6
4.2 选择转向泵解决转向迟缓的问题 7
4.3 W460型挖掘机转向反向的解决 10
5 挖掘机液压设计未来发展趋势 11
5.1 机电一体化 11
5.2 液压集成控制 13
5.3 传感器技术研究 14
5.4 虚拟现实技术（VR）的研究与发展 14
结论 15
致谢 16
参考文献 17
1 引言
1.1 课题选择的意义
伴随着国民经济的发展，工程机械在投入生产使用上已经占据了不可或缺的重要地位，很多大型的工程开发，水利开发，道路建设都离不开工程机械的帮助，挖掘机作为工程机械的一种，在近年来已经开始全面的发展，根据2017年中国工程机械工业协会挖掘机械分会披露统计数据，某个月的挖掘机销售记录为10838台，相比之前来说增长了百分之80左右。国外 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
挖掘机发展比起中国要略微迅速，但是中国在2003年已经成功突破6万台，从那一刻起，中国便不再落寞，成功跻身挖掘机市场前列。挖掘机的液压系统结构很繁琐。已经有很多先进的液压传动技术运用在了挖掘机上。目前轮式挖掘机的全液压转向系统得到了很深入的研究并且投入使用也取得了辉煌的成果，如何改进液压转向系统也成为了当今十分重要的研究话题。
1.2 国内外挖掘机的发展
1.2.1 挖掘机的发展
挖掘机从19世纪30年代和40年代开始发展，第一台时史克挖掘机便由此诞生。西方发展项目在美国的实施刺激了蒸汽机的使用，作为模仿人体手臂，小型手臂和手腕结构的动力。在20世纪40年代，液压式的挖掘机在一台拖拉机上使用。在50年代初期，发明了履带式挖掘机还有牵引式的全液压挖掘机。在60年代，当传动技术发展起来，液压系统也变得成熟，在这之后挖掘机发展十分迅速，总产值迅速增加。在20世纪30年代左右，世界上出现了步行行走装置。这个发明是一次壮举，在这之后轮胎式的挖掘机便横空出世，进入了全新的革命阶段[1]。
1.2.2 轮式挖掘机的概述
轮式挖掘机用于建设，是一种多功能，可以快速移动的机械。由于轮式挖掘机是以轮胎为行走装置的机械，和履带式挖掘机相比虽然上部几乎相同但是底盘缺截然不同。轮式挖掘机的转向由转向轮实现，履带式挖掘机的驱动和转向由底盘系统中左右的履带的转动实现。轮式挖掘机在挖掘时，由于是轮胎支撑并不能很好的控制稳定性。因此，轮式挖掘机的底盘系统一般装有铲或腿机构，在工作状态下由铲或腿支撑在地面上，以提高整机的稳定性[2]。
轮式挖掘机既要保证整机重心的合理分布，又要保证整机在挖掘状态下的平衡。后置式推土机铲是挖掘机常用的底盘装置。行车条件与驾驶室、前桥方向相同，开挖与后驱动桥相同。这是轮式挖掘机和履带式挖掘机的主要区别。
轮式挖掘机优点是利用轮胎来进行行走的挖掘机。因为是轮胎所以他行走速度较快而且和普通汽车一样不损坏路面，这样可以更快速的进行各种工作。它具有的鲜明特点是高效率而且十分的灵活,轮式挖掘机可以在各种地方进行工作例如农场，机场，油田，以及乡村建设，农田水利等，轮式挖掘机在这些环境工作大放异彩，轮式挖掘机有各种各样的型号，本文着重研究W460型轮式挖掘机的全液压转向系统。
2 挖掘机液压系统的概述
2.1 挖掘机液压系统的要求和组成
因为挖掘机在工作的时候需要各个机构还有工作装置都要符合要求，不同的液压元件会通过管道进行连接，这样形成的系统便叫做液压系统，液压系统流动的关键工作介质是油，利用液压泵进行了一个能量的转化，转化后的能量可以用来进行不同的工作，例如倒车，起动，制动，载荷不同经常变化，还要受到环境的影响，地理位置气温都会影响挖掘机的工作，所以液压系统需要符合以下要求：
1）挖掘机的铲斗拥有单独控制能力，也要求动臂可以单独使用，这两者也要求可以进行组合运作。
2）挖掘机的动臂运动和转台的转动可以分别控制并组合使用来提高生产率。
3）轮式挖掘机要保证有独立的支撑系统保证稳定性。
4）要保证挖掘机的动作是可以变化的而且是可以逆转的。
5）要保证挖掘机的拥有稳定可靠的工作环境，也要进行保护设施，预防吊杆快速下落并超出机器的坡度 [3]。
为了完成以上的要求，挖掘机的液压系统必须：
1）拥有高传动效率，充分发挥燃油经济性。
2）在重载和快速振动下足够可靠。
3）设置便携式防震冷却装置，来降低系统的热量，使得挖掘机系统中的油温小于80摄氏度，并且升温不能高于45摄氏度
4）因为挖掘机的工作环境比较恶劣，容易沾染灰尘，要求密封性好，元件对油污不能太过于敏感，并且最好设置过滤器。
5）让挖掘机自动化，设置液压伺服装置。
2.2 挖掘机转向液压系统研究
了解了液压系统组成和基本要求后，除了上文中所讲述的内容，接下来针对挖掘机的转向液压系统开展研究，挖掘机的转向系统不仅要保持挖掘机直线行走的稳定而且还要保证挖掘机在转向时的灵活性，其转向性能是保证挖掘机的安全，提高生产率的重要因素。
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