开题报告-卡特306E小型液压挖掘机液压系统设计.doc
卡特306E小型液压挖掘机液压系统设计含开题及6张CAD图
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设计方案 XX设计方案题 目 卡特306E小型液压挖掘机液压系统设计 学 院 (全称，宋体三号，居中) 专 业 (全称，宋体三号，居中) 班 级 (宋体三号，居中) 学 生 (宋体三号，居中) 学 号 (宋体三号，居中) 指导教师 (宋体三号，居中) 二 XX年十二月四日 - 5 -学院 (宋体四号) 专业 (宋体 四号) 学生 (宋体四号) 学号 (宋体四号) 论文题目卡特306E小型液压挖掘机液压系统设计 一、选题背景与意义1.选题的目的及意义随着国民经济的快速发展，液压挖掘机在各种工程建设领域，特别是基础设施建设中所起的作用越来越明显，液压挖掘机作为一类快速、高效的施工机械愈来愈被人们所认识。据统计，国内主要23家主要挖掘机制造公司2009年挖掘机市场总计销售各级别挖掘机约95,000台，同比2008年大幅增长23%，再次创造中国挖掘机年度销量记录。1挖掘机的发展与液压技术密不可分，二者相互促进，一方面，液压技术是现代挖掘机的技术基础，另一方面，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，其性能的优劣决定着挖掘工作性能的高低，可以说目前液压传动的许多先进技术都体现在挖掘机上。近年来，有关挖掘机液压系统方面的文献并不少见，但文献的内容大多针对某一专题进行研究，系统地论述现代液压挖掘机液压系统的论文却较少，因此研究挖掘机液压系统具有重要的现实意义和理论意义。12.国内外研究现状我国挖掘机生产起步较晚，从 1954 年抚顺挖掘机厂生产第一台机械式单斗挖掘机至今，大体经历了测绘仿制、自主研发和发展提高三个阶段。新中国成立初期，以测绘仿制前苏联 20 世纪 3040 年代的机械式单斗挖掘机为主，开始了我国的挖掘机生产历史，由于当时国家经济建设的需要，先后建立起十多家挖掘机生产厂，到 20 世纪 80 年代末，我国的中小型液压挖掘机已形成系列，但总的说来，我国的挖掘机生产批量小，产品质量不稳定，与国际先进水平相比，差距较大。改革开放以来，生产企业积极引进、消化、吸收国外先进技术，促进了我国挖掘机行业的发展，目前国产液压挖掘机的产品性能指标已达到 20 世纪 80 年代的国际水平，部分产品达到了 90 年代的水平。4国外挖掘机生产历史较长，液压技术的不断成熟使挖掘机得到全面发展。德国是世界上较早开发研制挖掘机的国家，1954 年和 1955 年德国的德马克和利渤海尔两家公司分别开发了全液压挖掘机；美国是继德国以后生产挖掘机历史最长、数量最大、品种最多和技术水平处于领先地位的国家；日本挖掘机制造业是在二次大战后发展起来的，其主要特点是在引进、消化先进技术的基础上，通过大胆创新发展起来的；韩国是液压挖掘机生产的后起之秀，20 世纪 70 年代开始引进技术，由于产业政策支持，很快进入国际市场，并已挤入国际液压挖掘机的主要生产国之一。120 世纪 60 年代，挖掘机进入成熟期，各国挖掘机制造商纷纷采用液压技术并与其它技术相结合，使产品的适应性得到较快发展，产品寿命和质量不断提高操纵更加舒适，产品更加节能。例如美国卡特彼勒公司 1995 年以后推出的 300B系列液压挖掘机，采用一种命名为 maestro 的系统，通过载荷传感液压装置，控制发动机的输出功率，实现与液压泵的严格匹配。Maestro 控制面板在机型上安装两种功率模式和四种工况状态，允许用户自行决定功率工况模式。再如韩国现代公司生产的 ROBEX450-3 型液压挖掘机，有四种功率模式，通过集成化的电子控制系统自动确定最佳的发动机转速和液压泵的输出参数，使得发动机、液压泵的速度及液压系统压力与实际工况相适应，从而获得最高的生产率和最佳的燃油消耗。此种技术在日本小松、日立建机、神钢、韩国大宇重工、德国的利渤海尔、英国的 JCB等公司均得到普遍应用，代表了当代液压挖掘机的最高水平。43.挖掘机液压系统发展方向随着国外先进的挖掘机越来越多地进入国内市场，国产挖掘机与进口挖掘机的性能差别越来越明显。在这种情况下，国内一些挖掘机生产厂除了采取与国外合资的形式外，还积极引进国外先进的液压元件，使国内生产的一些挖掘机技术水平迅速得到提高，但在最新技术研究和应用上与国外相比还存在较大的差距。与国外挖掘机生产商相比较，国内生产厂家技术和研究开发实力还处于弱势地位，为了尽快适应国内挖掘机市场的发展形势，国内挖掘机液压的开发应重点考虑以下几个方面：7（1）加快专用液压元件的设计开发，形成自己的配套体系。适应目前行业快速发展的需求。（2）提高产品可靠性和寿命，提高整机平均无故障时间，延长维修周期。（3）着眼于液压系统与发动机的动力匹配，提高能源利用率。（4）着眼于整个系统的研究，（5）考虑人机工程学问题，提高操纵舒适性，改善司机工作条件。5各个厂家在这个过程中都有一个共同的原因，那就是整个仿制消化过程简单化，仅仅时拆样机，照抄零件，对引进和仿制的产品缺乏系统的领会，没有真正吃透本质。无论是整机、系统还是元件引进，都是急于求成的做出仿制品后就轻易满足，缺乏进一步的技术消化吸收，没有能够转化成自己的技术，不能真正组建自己的引进技术平台，然后继续开发和发展。目前我国的挖掘机企业和其配套元件企业，基本都是低水平的重复生产，基本没有真正的核心技术。在仿制的基础上系统的开发是我们重点的内容，在选用通用元件，搭建成系统之后的后期测试、调试，整改及提出自己系统对元件的专用要求，甚至形成自己的专用元件是非常重要的环节，它甚至可以整整提高一个技术台阶。5目前液压技术的研究和发展动向主要体现在以下几个方面：（1）提高效率，降低能耗。（2）提高技术性能和控制性能。（3）发展集成、复合、小型化、轻量化元件。（4）开展液压系统自动控制技术方面的研究与开发。（5）加强以提高安全性和环境保护为目的研究开发。（6）提高液压元件和系统的工作可靠性。（7）标准化和多样化。（8）开展液压系统设计理论和系统性能分析研究。6二、研究内容与目标1.设计内容根据任务要求，本次设计卡特306E小型液压挖掘机液压系统设计，要求完成（1）了解国内外小型液压挖掘机的相关现状；（2）卡特306E挖掘机的设计方案及主要参数；（3）306E挖掘机液压系统设计；（4）液压执行元件设计；（5）拟定液压系统原理图.其设计步骤大致如下：（1）根据设计要求，进行动作分析、工况分析，并根据动作要求对基本回路进行分析；（2）初定液压系统的主要参数，制动液压系统方案；（3）拟定液压系统原理图；（4）计算和选择液压元件；（5）估算液压系统性能；（6）绘制工作图和编写技术文件。液压挖掘机的动作复杂，凡要机构经常启动、制动、换向、负载变化大，冲击和振动频繁，而且野外作业，温度和地理位置变化大，因此根据挖掘机的工作特点和环境特点，液压系统应满足如下要求：（1）要保证挖掘机动臂、斗杆和铲斗可以各自单独动作，也可以互相配合实现复合动作。（2）工作装置的动作和转台的回转既能单独进行，又能作复合动作，以提高挖掘机的生产率。（3）履带式挖掘机的左、右履带分别驱动，使挖掘机行走方便、转向灵活，并且可就地转向，以提高挖掘机的灵活性。（4）保证挖掘机的一切动作可逆，且无级变速。（5）保证挖掘机工作安全可靠，且各执行元件（液压缸、液压马达等）有良好的过载保护；回转机构和行走装置有可靠的制动和限速；防止动臂因自重而快带下降和整机超速溜坡。为此，液压系统应做到：（1）有高的传动效率，以充分发挥发动机的动力性和燃料使用经济性。（2）液压系统和液压元件在负载变化大、急剧的振动冲击作用下，具有足够的可靠性。（3）调协轻便耐振的冷却器，减少系统总发热量，使主机持续工作时液压油温不超过80度，或温升不超过45度。（4）由于挖掘机作业现场尘土多，液压油容易被污染，因此液压系统的密封性能要好，液压元件对油液污染的敏感性低，整个液压系统要设置滤油器和防尘装置。（5）采用液压或电液伺服操纵装置，以便挖掘机设置自动控制系统，进而提高挖掘机技术性能和减轻驾驶员的劳动强度。2.预期研究结果本次设计是以研究探讨为主，了解液压挖掘机的基本结构和原理，在此基础上对液压挖掘机的液压系统的一些部件进行设计计算，根据所得结果对液压元件（液压泵、液压马达、液压缸等）进行合理配置，使之能提高挖掘机的使用率、生产率适用范围和使用寿命等。对挖掘机液压系统进一步改进，推荐其液压系统设计标准化、系列化、通用化，采用更新设计理论，提高可靠性，延长使用寿命。三、研究方法与手段首先，通过查询、调研国内外挖掘机研究现状及工作原理，并对小型挖掘机进行动作分析、工况分析；随后，根据动作要求对基本回路进行分析，确定各动作最优的基本回路；其次，根据所选基本回路制动液压系统总体方案，并组合拟定液压系统原理图；接着，通过工况参数计算，结合液压系统原理图计算并选择各液压元件，并根据选定的液压元件参数及工况参数校核液压系统性能；最后，采用CAD软件绘制液压系统原理图及主要零件图，并编制设计说明书。主要应用到的方法如下：1.文献研究法：因前期已经对课题的内涵进行了一些研究，并有针对性地收集整理并学习了有关文献资料，但由于对液压挖掘机特别是液压系统的结构和设计原理还了解不深，不熟悉液压系统的具体结构、设计方法及设计途径，需要搜集相关文献资料，通过各种媒体检索查询相关设计文献。同时也需要巩固在校学习过的机械设计、液压传动技术等多门课程的综合知识。简单讲，就是向书本学习。2.调查研究法：深入与液压挖掘机有关的工程现场进行调研，向现场有关人员请教，了解液压挖掘机的结构、使用情况、安全设计、检修保养、寿命、乃至具体操作过程等问题，通过调查，掌握第一手资料信息，然后对这些信息进行统计分析，以便于自己研究课题过程中需要的时候可以采用类比法设计。3.分析计算法：这是本设计主要的设计研究方法，围绕设计任务书给定的主要设计参数和设计要求进行设计计算，设计本课题的主要结构和尺寸。在设计过程中，当遇到困难自己不能解决时，及时与老师进行联系，请教知识，以确保设计过程能够按时完成。四、参考文献1 陈正利.我国液压挖掘机发展的几个重要阶段及其前景展望.建筑机械,1999,1. 7112 秦家升.挖掘机液压系统研究D.吉林大学,2005,19223 李壮云主编.液压元件与系统.北京：机械工业出版社，2005，62654 孙德文、赵克利、徐宁生等编著.液压挖掘机.北京工业出版社,2007年1月，83845 潘天宏.液压挖掘机节能控制系统的研究,排灌机械,1999.2，78816 高峰.液压挖掘机节能控制技术的研究，浙江大学博士学位论文，577 Gregory W. Davis. The Development of an Electro-Hydraulically Controlled, Five-Speed Transmission for a Hybrid
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