履带式液压挖掘机噪声控制解读

第一篇：履带式液压挖掘机噪声控制解读

履带式液压挖掘机的噪声控制

网站首页>>业界动态>>工程机械常识>>履带式液压挖掘机的噪声控制 时间：2009-1-13 9:11:00 文章来自于：(中国建筑机械网)

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随着“中国制造”跨入国际市场，中国工程机械产品开始大批量的出口。当我们的履带式液压挖掘机跨进国际市场时，减振降噪成为挡在我们面前很大的困难，要想冲破这个技术壁垒，必须满足CE欧盟特有的强制性标准。CE是欧盟市场的基本销售条件，以确保使用者的安全、卫生和健康的标准。CE标准规定发动机标定功率为50~160kW范围内的履带式液压挖掘机司机位置处噪声限值85 dB(A)，比国家标准GB1670.1-1996限值92dB(A)低7dB(A)；机外辐射噪声规定值比国家标准低了8~15dB(A)。我们通过降噪技术措施改进，使我们公司内十个品种的履带式液压挖掘机噪声限值都达到了CE欧盟标准。下面结合我们技术改进过程中采用的降噪方法和原理进行探讨。

我们在技术改进中，因发动机是进口英国康明斯发动机，从声源上控制噪声难以实现，只能在噪声传播途径上降低噪声。从噪声传播途径上降低噪声主要采用了减振降噪、隧道式隔声罩、消声降噪从而使噪声达到CE标准，并且在技术上可行、经济上可取，取得了很好的降噪效果。减振降噪

发动机在工作中产生的燃烧激振源和不平衡惯性力是引起挖掘机振动的两个主要激振源，它的振动传给机架，在机架中以弹性波的形式传播，并引起安装在机架上的其他零部件的振动，而这些零部件又向空中辐射出噪声。因此，在发动机与机架之间设计减振器隔绝式衰减振动的传播，以达到降噪的目的。1.1 燃烧激振频率

发动机气缸内混合气燃烧，曲轴输出脉冲转矩，导致发动机上产生反作用倾覆力矩的波动，其振动频率就是发动机的爆发频率，可用下式计算：

式中：f1 为爆发频率（Hz）；n为发动机转速（r/min）；i为气缸数；τ为冲程系数，对二冲程τ=1，四冲程τ=2。1.2 不平衡惯性力激振频率

由曲轴旋转和曲柄连杆构件的往复运动产生的惯性激振力和力矩的激振频率为：

式中：f2 为惯性力激振频率（Hz）；n为发动机转速（r/min）；Q为比例系数，对一级不平衡力或力矩Q=1，二级不平衡力或力矩Q = 2。1.3 减振器的设计

对于燃烧激振频率和不平衡惯性力激振频率，在设计发动机减振器时选择哪一个做计算依据，经试验验证，选择激振频率较小的不平衡惯性力激振频率f2减振效果最好。根据不平衡惯性力激振频率f2确定减振器固有频率f0，起码要求f2 ＞f0否则减振器设计是失败的。减振器设计的一个基本原则是降低振动系统的固有频率，固有频率f0为：

式中：ω0为减振器固有圆频率（Hz）；M为发动机系统重量（kg）；K为减振器刚度(N/mm)；g为重力加速度（9800mm/s2）；δ为减振器在负荷下的静态下沉量（mm）。

从上式可以看出，降低减振器的固有频率的方法有两种：一是增加发动机系统的重量w，二是减小减振器的刚度K，使减振器在单位负荷下下沉量大一点，下沉量大意味着减振器要设计的很柔软，静刚度要很大，相应的体积要很大，并且使发动机系统的稳定性较差，容易摇晃干涉损坏发动机。因此，一般实际采用频率比 f2 / f = 2～3.5之间，对应隔振效率为80%~90%。在履带式液压挖掘机中，减振器通常采用减振橡胶，限制其变形程度也很重要。从耐久性出发，大致可取单位面积的受力范围如下：

对于压缩应力：σ＜20kg/cm2；

对于剪切应力：σ＜4kg/cm2。

在履带式液压挖掘机减振降噪系统中，不仅对发动机进行减振，还要对散热器、驾驶室设计相对应的减振器。液压系统的主阀和管道由于流速过高、空穴、紊流、冲击等现象产生的振动，也会引起噪音。因此，也要设计减振系统。同时选择合适的风扇，使风扇强度、刚度增大，尤其对高速旋转的风扇，可解决风扇高速旋转时风扇叶片振动产生噪声。隧道式隔声罩

履带式液压挖掘机其结构特点决定了自散热器到发动机机体用一个隧道形的隔声罩包围起来。由于检测挖掘机噪声时是在车的两侧设置四个测试点，因而在散热器和发动机输出两端上部开有隔声的百叶窗。隧道式隔声罩主要降低发动机内部的燃烧过程和结构振动所产生的噪声，这些噪声是通过发动机机体外表面及与发动机外表面刚性连接的零件的振动向大气辐射的表面噪声。

2.1 隔声罩的材料选择和处理

一般履带式液压挖掘机隔声罩由隔声板、阻尼涂料和吸声层构成，隔声板大多选用合适厚度的钢板。但是对于由金属板材构成的隔声板，其共振频率可以分布在很广的听阈范围内，而且其有较高的固有频率，在设计中必须考虑它们的共振频率及其影响。隔声板的共振频率与材料几何尺寸质量（面密度）、刚度和阻尼及安装方式有关。如四边用螺栓固定矩形板材其最小共振频率为：

式中：CL在钢板中纵波传播速度（m/s）

E为扬氏模量（N/m3）；ρ为密度（（kg/m2）；μ为泊松比；t为钢板厚度（m）；la为矩形钢板的长（m）； lb为矩形钢板的宽（m）。

在实际设计中，如果隔声板材的共振频率发生在听觉频率范围内，那么钢板的隔振效果并不显著，为了有效隔噪声，应当努力使钢板和结构共振频率降低到听觉20Hz以下或尽最大可降低共振频率。为了解决这问题，我们采用了以下措施：

（1）增加钢板的刚度。适当增加钢板的厚度；或在钢板上压制加强筋、焊接加强筋，或将钢板牢固的固定在罩体骨架上，抑制钢板面的振动，减少噪声辐射；

（2）增加钢板的阻尼。阻尼技术主要用于降低钢板在共振频率上振动。当板材振动时，与钢板紧紧贴附的阻尼层时而被压缩，时而被拉伸，阻尼材料的分子之间反复产生相对位移变化，消耗了一部分板的振动能量，也就抑制钢板的振动。一般钢板涂以阻尼构成阻尼系统损耗因数为：

式中：η0阻尼材料的损耗因数；E0阻尼材料的弹性模量；E钢板的弹性模量；t0阻尼材料的厚度；t钢板的厚度。

从上式可以看出，为了获得金属板和阻尼材料的最佳匹配组合，不仅要求阻尼材料的损耗因数高，还要求阻尼材料有较大的弹性模量；阻尼层与钢板的厚度比t0/t要大。在实际设计中，一般阻尼层的厚度为钢板厚度的适当倍数之间阻尼减振效果最好，从而降低噪声辐射；（3）增加吸声材料。吸声材料的好坏主要取决材料的吸声系数，吸声系数越大，吸声降噪效果越好。由于吸声系数与发动机辐射噪声的频率有很大关系，在选择吸声材料时，一般以频率的吸声系数来进行计算，一般要求吸声系数要大于0.5。目前应用较多的是聚氨酯泡沫材料。2.2 通风散热

采用隧道式隔声罩，必须慎重处理好发动机的通风散热，否则会造成发动机、液压系统性能下降，甚至引起破坏性事故。因隔声罩不是全封闭的而是两端上部开放的，以便通风散热，在理论计算上只考虑发动机散热器和液压系统散热器达到设计的热平衡温度和液压油温度，可计算出散热所需的通风量，从而估算出开口面积所占总面积的比例。可用下式估计算它的减噪量：

L = 10log(s/s0)

式中：L为减噪量（dB(A)）；s隔声罩的总内面积；s开口总面积。

在实际情况中，在罩内增加了吸声材料和阻尼材料，实际减噪量要大于理论计算减噪量。2.3 孔洞、缝隙处理

尽管孔、缝的面积很小，但是其透声系数等于1，所以透声度较大，成为隔声结构的薄弱环节。如孔缝面积占整个结构面积的1/100时，则该结构隔声量不会超过20 dB(A)；当孔缝面积占1/10时，则隔声量最大也不高于10 dB(A)。

孔洞对隔声的影响主要是高频，随着孔径的加大，高频隔声量继续下降，同时向中、低频方向发展。缝隙对隔声的影响比孔更为严重。

（1）在罩体的进风与排风口处，设计成百叶式消声器。百叶安装角度及间距应保证至少能遮挡水平视线的要求；

（2）对于进、排气管和液压管或电线穿过罩体的孔洞时，应在孔洞内贴上吸声材料，以免漏声；（3）对于上罩，为方便维修开起，应镶以软橡胶条；上罩进气和排气部分隔板要塑料条，闭合后必须压实、扣紧。消声降噪

发动机的排气噪声是履带式液压挖掘机最大的噪声源，排气噪声比发动机整体噪声高10~15 dB(A)，而且是一个宽频带噪声，对发动机排气噪声控制主要采用排气消声器。由于人耳对高频噪声较敏感，因此可借鉴国产发动机的排气噪声倍频频谱作为消声器设计的参考频谱，同时根据消声原理和用途，设计消声器。3.1 排气消声器的基本要求和依据

对于一个好的排气消声器要有三个方面的基本要求：

（1）消声量大。要求具有较高的消声量和较宽的消声频率范围，满足使用条件下的噪声控制CE标准所需要的消声量；

（2）空气动力性能好。气流通过消声器产生的阻力损失要小，安装消声器后所产生的阻力损失要控制在发动机允许的范围内。对于英国康明斯发动机要求排气阻力不大于10.1KPa。否则排气阻力大，就会损失一部分发动机功率；使消声器发热，还会增大排气气流速度；

（3）结构形状适宜。消声器的外形尺寸应与所配的发动机及空间相匹配，重量轻，结构简易，便于加工制造，并且要可靠耐用使用寿命长。同时要参照同类型消声器结构特点和试验资料，确定消声器的结构参数。3.2 消声器的改进

在欧盟 CE标准中，测试履带式挖掘机有两个测试点为高空测试点，其余四个测试点为高1.5m水平面上测试。在测试统计资料中，我们可以看出，高空噪声值较高，针对这一情况，认真分析了外购专业生产厂家的消声器结构特点，我们做了以下几方面的设计改进：

（1）阻性消声器是利用吸声材料消声的，当声波在多孔性吸声材料中传播时，吸声材料将使一部分声能转换成热能散掉，从而达到消声的目的。吸声材料是决定阻性消声器消声性能的重要因素，在同样长度和横截面积条件下，消声值的大小取决于吸声材料的吸声系数，而吸声系数打大小又与材料的种类、密度和厚度有关。吸声层厚度设计，由于消声器布置空间所限，吸声层可控制在适当厚度，采用耐高温、吸声系数大的材料，以达到吸收高频噪声。吸声材料在高速气流中工作，必须用牢固的护面防护，防止吸声材料被气流吹跑导致消声器的性能下降。穿孔金属板选用适当的孔径，穿孔

第二篇：“十三五”重点项目-履带式液压挖掘机项目可行性研究报告

“十三五”重点项目-履带式液压挖掘机项目可行性研究报告

编制单位：北京智博睿投资咨询有限公司

0 本报告是针对行业投资可行性研究咨询服务的专项研究报告，此报告为个性化定制服务报告，我们将根据不同类型及不同行业的项目提出的具体要求，修订报告目录，并在此目录的基础上重新完善行业数据及分析内容，为企业项目立项、申请资金、融资提供全程指引服务。

可行性研究报告 是在招商引资、投资合作、政府立项、银行贷款等领域常用的专业文档，主要对项目实施的可能性、有效性、如何实施、相关技术方案及财务效果进行具体、深入、细致的技术论证和经济评价，以求确定一个在技术上合理、经济上合算的最优方案和最佳时机而写的书面报告。

可行性研究是确定建设项目前具有决定性意义的工作，是在投资决策之前，对拟建项目进行全面技术经济分析论证的科学方法，在投 资管理中，可行性研究是指对拟建项目有关的自然、社会、经济、技术等进行调研、分析比较以及预测建成后的社会经济效益。在此基础上，综合论证项目建设的必要性，财务的盈利性，经济上的合理性，技术上的先进性和适应性以及建设条件的可能性和可行性，从而为投资决策提供科学依据。

投资可行性报告咨询服务分为政府审批核准用可行性研究报告和融资用可行性研究报告。审批核准用的可行性研究报告侧重关注项目的社会经济效益和影响；融资用报告侧重关注项目在经济上是否可行。具体概括为：政府立项审批，产业扶持，银行贷款，融资投资、投资建设、境外投资、上市融资、中外合作，股份合作、组建公司、征用土地、申请高新技术企业等各类可行性报告。

报告通过对项目的市场需求、资源供应、建设规模、工艺路线、设备选型、环境影响、资金筹措、盈利能力等方面的研究调查，在行业专家研究经验的基础上对项目经济效益及社会效益进行科学预测，从而为客户提供全面的、客观的、可靠的项目投资价值评估及项目建设进程等咨询意见。

报告用途：发改委立项、政府申请资金、申请土地、银行贷款、境内外融资等

关联报告：

履带式液压挖掘机项目建议书 履带式液压挖掘机项目申请报告 履带式液压挖掘机资金申请报告 履带式液压挖掘机节能评估报告 履带式液压挖掘机市场研究报告 履带式液压挖掘机商业计划书 履带式液压挖掘机投资价值分析报告 履带式液压挖掘机投资风险分析报告 履带式液压挖掘机行业发展预测分析报告

可行性研究报告大纲（具体可根据客户要求进行调整）第一章 履带式液压挖掘机项目总论

第一节 履带式液压挖掘机项目概况

1.1.1履带式液压挖掘机项目名称 1.1.2履带式液压挖掘机项目建设单位

1.1.3履带式液压挖掘机项目拟建设地点 1.1.4履带式液压挖掘机项目建设内容与规模

1.1.5履带式液压挖掘机项目性质

1.1.6履带式液压挖掘机项目总投资及资金筹措 1.1.7履带式液压挖掘机项目建设期

第二节 履带式液压挖掘机项目编制依据和原则 1.2.1履带式液压挖掘机项目编辑依据

1.2.2履带式液压挖掘机项目编制原则

1.3履带式液压挖掘机项目主要技术经济指标

1.4履带式液压挖掘机项目可行性研究结论

第二章 履带式液压挖掘机项目背景及必要性分析

第一节 履带式液压挖掘机项目背景

2.1.1履带式液压挖掘机项目产品背景

2.1.2履带式液压挖掘机项目提出理由

第二节 履带式液压挖掘机项目必要性

2.2.1履带式液压挖掘机项目是国家战略意义的需要

2.2.2履带式液压挖掘机项目是企业获得可持续发展、增强市场竞争力的需要

2.2.3履带式液压挖掘机项目是当地人民脱贫致富和增加就业的需要 第三章 履带式液压挖掘机项目市场分析与预测

第一节 产品市场现状

第二节 市场形势分析预测

第三节 行业未来发展前景分析

第四章 履带式液压挖掘机项目建设规模与产品方案

第一节 履带式液压挖掘机项目建设规模 第二节 履带式液压挖掘机项目产品方案

第三节 履带式液压挖掘机项目设计产能及产值预测

第五章 履带式液压挖掘机项目选址及建设条件 第一节 履带式液压挖掘机项目选址

5.1.1履带式液压挖掘机项目建设地点

5.1.2履带式液压挖掘机项目用地性质及权属

5.1.3土地现状

5.1.4履带式液压挖掘机项目选址意见

第二节 履带式液压挖掘机项目建设条件分析

5.2.1交通、能源供应条件 5.2.2政策及用工条件

5.2.3施工条件

5.2.4公用设施条件

第三节 原材料及燃动力供应

5.3.1原材料 5.3.2燃动力供应

第六章 技术方案、设备方案与工程方案 第一节 项目技术方案

6.1.1项目工艺设计原则

6.1.2生产工艺

第二节 设备方案

6.2.1主要设备选型的原则 6.2.2主要生产设备 6.2.3设备配置方案 6.2.4设备采购方式 第三节 工程方案

6.3.1工程设计原则

6.3.2履带式液压挖掘机项目主要建、构筑物工程方案 6.3.3建筑功能布局

6.3.4建筑结构

第七章 总图运输与公用辅助工程 第一节 总图布置

7.1.1总平面布置原则

7.1.2总平面布置

7.1.3竖向布置

7.1.4规划用地规模与建设指标

第二节 给排水系统 7.2.1给水情况

7.2.2排水情况

第三节 供电系统

第四节 空调采暖

第五节 通风采光系统

第六节 总图运输

第八章 资源利用与节能措施

第一节 资源利用分析

8.1.1土地资源利用分析

8.1.2水资源利用分析

8.1.3电能源利用分析

第二节 能耗指标及分析

第三节 节能措施分析

8.3.1土地资源节约措施

8.3.2水资源节约措施

8.3.3电能源节约措施

第九章 生态与环境影响分析

第一节 项目自然环境

9.1.1基本概况

9.1.2气候特点

9.1.3矿产资源

第二节 社会环境现状

9.2.1行政划区及人口构成 9.2.2经济建设

第三节 项目主要污染物及污染源分析

9.3.1施工期 9.3.2使用期

第四节 拟采取的环境保护标准

9.4.1国家环保法律法规

9.4.2地方环保法律法规

9.4.3技术规范

第五节 环境保护措施

9.5.1施工期污染减缓措施 9.5.2使用期污染减缓措施

9.5.3其它污染控制和环境管理措施

第六节 环境影响结论 第十章 履带式液压挖掘机项目劳动安全卫生及消防

第一节 劳动保护与安全卫生

10.1.1安全防护 10.1.2劳动保护 10.1.3安全卫生 第二节 消防

10.2.1建筑防火设计依据

10.2.2总面积布置与建筑消防设计

10.2.3消防给水及灭火设备

10.2.4消防电气

第三节 地震安全

第十一章 组织机构与人力资源配置

第一节 组织机构

11.1.1组织机构设置因素分析 11.1.2项目组织管理模式

11.1.3组织机构图

第二节 人员配置

11.2.1人力资源配置因素分析 11.2.2生产班制 11.2.3劳动定员

表11-1劳动定员一览表

11.2.4职工工资及福利成本分析 表11-2工资及福利估算表 第三节 人员来源与培训

第十二章 履带式液压挖掘机项目招投标方式及内容

第十三章 履带式液压挖掘机项目实施进度方案 第一节 履带式液压挖掘机项目工程总进度

第二节 履带式液压挖掘机项目实施进度表

第十四章 投资估算与资金筹措

第一节 投资估算依据

第二节 履带式液压挖掘机项目总投资估算

表14-1履带式液压挖掘机项目总投资估算表单位：万元

第三节 建设投资估算

表14-2建设投资估算表单位：万元

第四节 基础建设投资估算

表14-3基建总投资估算表单位：万元

第五节 设备投资估算

表14-4设备总投资估算单位：万元

第六节 流动资金估算

表14-5计算期内流动资金估算表单位：万元

第七节 资金筹措

第八节 资产形成第十五章 财务分析

第一节 基础数据与参数选取 第二节 营业收入、经营税金及附加估算

表15-1营业收入、营业税金及附加估算表单位：万元 第三节 总成本费用估算

表15-2总成本费用估算表单位：万元

第四节 利润、利润分配及纳税总额预测

表15-3利润、利润分配及纳税总额估算表单位：万元 第五节 现金流量预测

表15-4现金流量表单位:万元 第六节 赢利能力分析

15.6.1动态盈利能力分析

16.6.2静态盈利能力分析

第七节 盈亏平衡分析

第八节 财务评价

表15-5财务指标汇总表

第十六章 履带式液压挖掘机项目风险分析

第一节 风险影响因素

16.1.1可能面临的风险因素

16.1.2主要风险因素识别

第二节 风险影响程度及规避措施 16.2.1风险影响程度评价

16.2.2风险规避措施

第十七章 结论与建议

第一节 履带式液压挖掘机项目结论

第二节 履带式液压挖掘机项目建议

第三篇：第三版液压挖掘机培训教材

一书采用全彩页印刷，全书共150页分为四个章节：

一、挖掘机基本构造与原理；

二、挖掘机操作与技巧；

三、安全基础知识；

四、挖掘机的保养与维护；附：理论考试模拟试卷。本书重点针对挖掘机驾驶员的培训，要求在短期内掌握挖掘机驾驶作业的基本技能，包括基本结构及原理、安全知识、操作与驾驶作业、保养等内容。全书内容采用彩色印刷、图文并茂、通俗易懂、容易掌握，是职业技能培训学校及广大挖掘机驾驶员不可或缺的专业培训书籍之一。

同时配合挖掘机视频教学录像及幻灯片格式的理论教学资料，彻底解决了培训学校理论教学资料匮乏、教学流程不规范、教学内容复杂难懂学员厌学等客观问题，此套资料涵盖了工程机械培训的常见设备挖掘机、装载机、叉车的操作、控制、保养、维护等资料，可以起到帮助学校规范教学流程、提高教学质量、减轻培训老师工作压力等作用，是工程机械培训学校必备的教学资料。全套资料包括：40盘录像教学资料+2383张幻灯片教学资料+全彩页第2版《液压挖掘机培训教材

第四篇：国内外超大型液压挖掘机发展概况及展望解读

国内外超大型液压挖掘机发展概况及展望

导读：国外大型液压挖掘机的开发大约从上世纪70年代开始。如日本日立建机公司在1972-1976年间开发的UH12型正铲大型液压挖掘机，其斗容量为 2.2m³,工作重量36t;UH20型斗容量3.2m³，工作重量50t;UH30型斗容量4.4m³，工作重量75t。1979年，国外大型液压挖掘机的开发大约从上世纪70年代开始。如日本日立建机公司在1972-1976年间开发的UH12型正铲大型液压挖掘机，其斗容量为 2.2m³,工作重量36t;UH20型斗容量3.2m³，工作重量50t;UH30型斗容量4.4m³，工作重量75t。1979年，日立建机成功开发了UH50型正铲超大型液压挖掘机，斗容量达8.2m³，工作重量175t。经过30多年的发展，目前超大型液压挖掘机的最大工作重量已突破900t级，铲斗斗容达50m³。由于具有结构紧凑、操作方便、运动灵活及易于维护保养等优点，超大型液压挖掘机已形成逐步代替钢索机械式或电动式挖掘机(俗称电铲)的趋势。

超大型液压挖掘机主要用于各种大规模露天矿山的开采及大型基础建设，同时还被用于填海造地工程及港湾河道疏通工程，其中正铲式挖掘机占大部分。目前生产超大型挖掘机的厂商主要分布在美国、日本、德国等工程机械制造强国，著名的生产企业有利勃海尔、卡特彼勒、日立、小松、特雷克斯(O&K)等公司。

1987年，当时世界最大的日立EX3500型正铲超大型挖掘机(斗容量18.8m³,工作重量330t)在日本开发成功，并在这一年又开发了斗容量 22m³，工作重量420t的EX4200型正铲超大型挖掘机。此时世界其他公司也相继开发生产出超大型液压挖掘机，如小松PC1600型、卡特彼勒 5130型，利勃海尔R992型、R994型，特雷克斯(O&K)RH20C型、RH90C型等。

1990年以后，超大型液压挖掘机的斗容量不断增加，达到了50m³以上;机重不断加大，达800t以上，目前已经形成超大型矿山型与土方型液压挖掘机系列。

日立建机于2004年成功研发面向矿山用户的EX8000超大型液压挖掘机，铲斗容量为40m³，大约相当于6辆11吨翻斗车的容量，最大工作重量 780t，是目前日本制造的最大级别的液压挖掘机。该超大型液压挖掘机不仅可顺应为降低采掘运输成本而不断加大矿山自卸车载荷的趋势，而且与钢索式电动挖掘机相比，超大型液压挖掘机具有更好的机动机和操作性，在降低运营成本方面也极具优势。至今，日立建机公司已经向北美、澳大利亚、亚洲和南非等大型矿山交付了大约700台多种型号的超大型液压挖掘机，在该级别中占据了全球最大的市场份额。

超大型液压挖掘机的快速发展与应用主要得益于其具有良好的工作性能和耐久性、可靠性，极大地提高了挖掘机工作效率和经济效益。

优越的操纵控制性及作业性能是超大型液压挖掘机的显著特点。超大型液压挖掘机采用发动机—油泵电气控制系统，可以最大限度地发挥发动机的性能、降低油耗，使机械高效地工作。大部分超大型挖掘机采用故障检测系统，利用装设在驾驶室的显示器为驾驶员提供各主要部件、系统及整机的工作，机械操作的自动化程度及适应性大大提高。

另外，超大型液压挖掘机的工作装置也有了极大的改进，在斗杆与铲斗之间采用了平行伸缩机构，使铲斗的工作范围加大，作业性能提高。为使驾驶员容易观察到大型自卸车的装卸，许多超大型挖掘机驾驶室的前窗采用了前倾的形式，以使之具有良好的观察视野。

为改善驾驶员的工作条件，驾驶室内均采用了大容量空气调节器，使驾驶员可以长时间工作而不致感到疲劳。在一些超大型挖掘机上采用履带接地长度可伸缩机构，按需改变挖掘机的接地面积，大大提高挖掘机的作业性能。

近年来，国内外大型矿山及水利工程建设用的非公路自卸汽车在不断向大型化方向发展，目前使用的多是120t-220t级及更大吨位的自卸汽车。为了适应自卸汽车大型化的趋势，保证在联合作业中与自卸汽车相匹配，超大型挖掘机势必提高斗容量，使单位时间内的工作量增加，从而有较高的生产效率。

对于超大型液压挖掘机，良好的维修及保养性与提高生产率、降低成本有着直接的关系，也是其重要的性能之一。目前，超大型挖掘机根据机械结构及部件均设立多个监测项目，驾驶员可以通过设置在驾驶室里的显示器了解各部分的状态，如机械结构、液压系统、行走及回转部分及铲斗等工作。为了易于进行日常维修保养，超大型挖掘机装有许多自动润滑装置，如日立EX3500液压挖掘机设有31个检测项目、55个自动润滑装置，5000L的燃料箱分成了13个部分，利用集中给排油系统向油箱内注油，保证燃油的正常供给。

近年来，随着液压挖掘机技术的发展，超大型反铲液压挖掘机开发与市场需求增加引起了行业的关注。超大型挖掘机为了获得最大装载能力，大部分采用的是大容量正铲斗。与正铲挖掘机相比，反铲挖掘机由于反铲挖掘力稳定，可进行强有力的挖掘，因此具有较高的生产效率。如日立EX3500-3型超大型反铲挖掘机，其斗容量为20.6m³,挖掘高度可达11m。

我国超大型液压挖掘机的研发起步较晚，目前国产大型及超大型液压挖掘机超过60t级的极少。四川邦立重机有限责任公司是我国较早开发大型和超大型液压挖掘机的企业，近几年，该公司相继成功开发出拥有自主知识产权的65t级、75t级、100t级、125t级和185t级矿用型和土方型大型和超大型液压挖掘机，填补了国内空白。

此外，三一重工继今年年初研制成功65t级大型液压挖掘机之后，据悉200t级超大型液压挖掘机也即将下线，可望参加今年11月份在上海举行的工程机械“宝马展”。

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第五篇：小型液压挖掘机液压系统的设计解读

独创性声明

本毕业设计（论文）是我个人在导师指导下完成的。文中引用他人研究成果的部分已在标注中说明；其他同志对本设计（论文）的启发和贡献均已在谢辞中体现；其它内容及成果为本人独立完成。特此声明。

论文作者签名： 日期： 关于论文使用授权的说明

本人完全了解福州大学至诚学院有关保留、使用学位论文的规定，即：学院有权保留送交论文的印刷本、复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅；学院可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印、数字化或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后应遵守此规定。

论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 小型液压挖掘机液压系统的设计 摘要

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，因此研究和设计液压挖掘机液压系统具有重要的现实意义和理论意义。

本论文主要概述挖掘机液压技术的发展史及其目前在国内的外发展情况，简述了液压挖掘机发展趋势，本文对液压挖掘机的常用液压回路进行了简单阐述和分析，对课题要求设计的小型液压挖掘机液压系统进行了方案设计及分析，并通过进一步计算确定了需要的液压元件完成选型。运用AutoCAD 绘制液压系统原理图、工作油箱总成、液压布置图、油箱零件图。最后通过验算证明了本设计的可行性。

关键词：液压系统，挖掘机，Mini Hydraulic Excavator Hydraulic System of Design Abstract.In recent years, the excavator hydraulic systems, the literature is not uncommon, but most of the content documents of a topic for research, systematic exposition of modern hydraulic excavator hydraulic system of the paper is less, so the research and design of hydraulic excavator system has important practical and theoretical significance.Hydraulic excavator of this thesis outlines the history of technology and its current developments in the foreign country, outlines the development trend of hydraulic excavators, hydraulic excavators used this hydraulic circuit for a simple set and analysis, subject to design small hydraulic excavator hydraulic system design and analysis, and by further calculation to determine the need for complete selection of hydraulic components.AutoCAD drawing using hydraulic system diagram, work tank assembly, hydraulic layout, tank parts diagram.Finally, tests prove the feasibility of this design.Keywords ：Hydraulic System，Excavator 目 录 绪论......................................................................1 1.1 选题意义...............................................................................................................................................1 1.2 挖掘机及其液压技术概述...................................................................................................................1

1.3 国内外研究现状...................................................................................................................................2 1.4 挖掘机发展趋势...................................................................................................................................3 2 挖掘机液压系统概述........................................................5 2.1 挖掘机液压系统的基本组成及其基本要求.......................................................................................5 2.2 挖掘机液压系统的基本动作分析.......................................................................................................6 2.3 挖掘机液压系统的基本回路分析.......................................................................................................6 2.3.1 限压回路....................................................................................................................................6 2.3.2 缓冲回路..................................................................................................................................7 2.3.3 节流回路....................................................................................................................................8 2.3.4 行走限速回路............................................................................................................................9 2.3.5 合流回路.................................................................................................................................11

2.3.6 闭锁回路................................................................................................................................12 2.3.7 再生回路..................................................................................................................................12 3 挖掘机液压系统设计.......................................................13 3.1 挖掘机的功用和对液压系统的要求.................................................................................................13 3.2 挖掘机液压系统分析.........................................................................................................................13 3.2.1 挖掘机的液压系统原理图......................................................................................................13 3.2.2 系统工作循环分析..................................................................................................................14 3.2.3 主要液压元件在系统中的作用..............................................................................................15 3.2.4 液压系统中几种低压回路的作用..........................................................................................16 3.3 液压元件的选用.................................................................................................................................16 3.3.2 液压阀的选用..........................................................................................................................16

3.3.4 辅助元件的选用......................................................................................................................17 4参数计算及选择...........................................................18 4.1 计算所需要的泵的流量.....................................................................................................................18 4.2回转台启动力矩和制动力矩..............................................................................................................19 4.2泵的选择..............................................................................................................................................22 4.3油箱容积计算......................................................................................................................................22 4.4油管尺寸计算......................................................................................................................................23 4.5热平衡验算..........................................................................................................................................24 5 结论.....................................................................25 参考文献...................................................................27 致谢.......................................................................27 绪论 1.1 选题意义

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销量记录。

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。

1.2 挖掘机及其液压技术概述

挖掘机的发展史可追溯到 19 世纪三四十年代。美国实施西部大开发工程催生了以蒸汽机作为动力，模仿人体大臂、小臂和手腕构造，能行走和扭腰的挖掘机。随后的一百多年中，挖掘机并没有得到很大发展，其原因一是当时的工程主要是国土开发、大规模的筑路和整修场地等，平面作业较多，使铲土运输机械成为当时的主力机种，二是挖掘机作业装置动作多、运动范围大、采用多自由度机构，机械传动难以适应这些要求，而当时的液压技术还不成熟，不能大规模地应用到实际工业中。随着社会的不断进步，工程建设和施工形式逐渐向土木施工方向发展，同时液压技术也逐步得以完善，这些因素的变化反过来又促进挖掘机的不断更新换代。20 世纪 40 年代有了在拖拉机上配装液压铲的悬挂式挖掘机，50年代初期和中期相继研制出拖式全回转液压挖掘机和履带式全液压挖掘机，60 年代，当液压传动技术成为成熟的传动技术时，液压挖掘机进入了推广和蓬勃发展吉阶段，各国挖掘机制造厂和品种增加很快（见表 1—1），产量猛增。1968～1970年间液压挖掘机产量

已占挖掘机总产量的 83%，目前已接近100%，所谓挖掘机在现代主要是指液压挖掘机，机械式挖掘机已很少见，液压传动技术为挖掘机的发展提供了强有力的技术支撑。

液压传动是挖掘机的重要组成部分之一，目前常用的传动方式有机械传动、电力传动和流体传动。流体传动包括液体传动和气体传动，液体传动又分为液压传动和液力传动。所谓液压传动是指在密闭的回路中，利用液体的压力能来进行能量的转换、传递和分配的

液体传动。在现代工业中液压传动技术几乎应用于所有机械设备的驱动、传动和控制，如操纵车辆转向和制动，控制和驱动飞机、机床、工程机械、农业机械、采矿机械、食品机械和医疗机械等

1650 年法国帕斯卡提出的封闭静止流体中压力传递的帕斯卡原理成为液压传动的理论基础，此后液压传动理论不断得以丰富和完善，如 1686 年牛顿揭示了粘性流体的内磨擦定律，18 世纪建立了流体力学的两个重要方程：连续性方程和伯努利方程。丰富的理论和实践的需要促进了液体应用技术和成果的不断涌现。1795 年英国人约瑟夫步拉默发明了世界上第一台水压机；随后出现在英国的工业革命促进了液压技术的迅速发展；到 1870 年液压传动技术已经被用来驱动各种液压设备，如液压机、起重机、绞车、挤压机、剪切机和铆接机等； 1900 年，世界上出现了第一台轴向柱塞泵；1910 年及 1922 年海勒.肖及汉斯.托马斯研制出用油作工作介质的径向柱塞泵；1926 第一套由泵﹑控制阀和执行元件组成的集成液压系统在美国诞生；1936 年哈里威克斯又发明了先导式液流阀。第二次世界大战之后，美国麻省理工学院的布莱克本、李诗颖等人对液压伺服控制问题作了深入的研究，于 1958 年制造了喷嘴挡板型电液伺服阀；20 世纪六十年代末，电液比例阀应运而生；70 年代后期，德美等国相继研制成负载敏感泵及大功率电磁阀；近年来，为适应机电一体化、控制柔性化和计算机集中控制的要求，液压系统的研究已由手动控制转向数字控制和信号控制。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。1.3 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 30～40 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。

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。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。

1.4 挖掘机发展趋势

随着液压挖掘机的生产向大型化、微型化、多功能化、专用化和自动化方向发展，挖掘机对液压技术的要求不断提高并呈现如下特点：

（1）迅速发展全液压挖掘机并进一步改进液压系统。中、小型液压挖掘机的液压系统有向变量系统转变的明显趋势。因为变量系统在油泵工作过程中，压力减小时用增大流量来补偿，使液压泵功率保持恒定，亦即装有变量泵的液压挖掘机可经常性地充分利用油泵的最大功率；当外阻力增大时则减少流量（降低速度），使挖掘力成倍增加；采用三回路液压系统，产生三个互不成影响的独立工作运动，实现与回转机构的功率匹配，将第三泵在其他工作运动上接通，成为开式回路第二个独立的快速运动。液压技术在挖掘机上的普遍使用，为电子技术、自动控制技术在挖掘机上的应用与推广创造了条件，液压、电子和自动化技术日益结合，共同促进挖掘机的控制性能不断提高。挖掘机由简单的杠杆操纵发展到液压操纵、气压操纵、液压伺服操纵和电气控制、无线电遥控、电子计算机综合程序控制。在危险地区或水下作业采用无线电操纵，利用电子计算机控制接收器和激光导向相结合，实现了挖掘机作业操纵的完全自动化。20 世纪 70 年代，为了节省能源消耗和减少对环境的污染，使挖掘机的操作更加轻便和安全作业，降低挖掘机噪音，改善驾驶员工作条件，电子和自动控制技术逐步应用在挖掘机上。随着对挖掘机的工作效率、节能环保、操作轻便、安全舒适、可靠耐用等方面性能要求的提高，机电一体化技术在挖掘机上得以广泛应用，并使其各种性能有了质的飞跃。20 世纪 80 年代，以微电子技术为核心 的高新技术，特别是微机、微处理器、传感器和检测仪表在挖掘机上的应用，推动了电子控制技术在挖掘机上应用和推广，并已成为挖掘机现代化的重要标志，亦即目前先进的挖掘机上设有发动机自动怠速及油门控制系统、功率优化系统、工作模式控制系统、监控系统等电控系统。所有这一切，都是挖掘机的全液压化奠定的基础并为挖掘机的全面发展创造了美好的前景。

（2）重视采用新技术、新工艺、新结构，加快标准化、系列化、通用化发展速度。例如美国林肯贝尔特公司新 C 系列 LS-5800 型液压挖掘机安装了全自动控制液压系统，可自动调节流量，避免了驱动功率的浪费，还安装了 CAPS（计算机辅助功率系统），提高了挖掘机的作业功率，更好地发挥液压系统的功能；日本住友公司生产的 FJ 系列五种新型号挖掘机配有与液压回路连接的计算机辅助功率控制系统，利用精控模式选择系统，减少燃油、发动机功率和液压功率的消耗，并延长了零部件的使用寿命；德国奥加凯（O&K）公司生产的挖掘机的油泵调节系统具有合流特性，使油泵具有最大的工作效率；日本神钢公司在新型的 904、905、907、909 型液压挖掘机上采用智能型控制系统，即使无经验的驾驶员也能进行复杂的作业操作；德国利勃海尔公司开发了 ECO（电子控制作业）的操纵装置，可根据作业要求调节挖掘机的作业性能，取得了高效率、低油耗的效果；美国卡特匹勒公司在新型 B系统挖掘机上采用最新的3114T 型柴油机以及扭矩载荷传感压力系统、功率方式选择器等，进一步提高了挖掘机的作业效率和稳定性。韩国大宇公司在 DH280 型挖掘机上采用了 EPOS 即电子功率优化系统，根据发动机负荷的变化，自动调节液压泵所吸收的功率，使发动机转速始终保持在额定转速附近，即发动机始终以全功率运转，这样既充分利用了发动机的功率、提高挖掘机的作业效率，又防止了发动机因过载而熄火。