西安建筑科技大学 毕业设计 (论文) 实习报告
院（系）：专 业：学生姓名：学 号：指导教师：时 间：
机电工程学院 机械设计制造及其自动化
邱砚磊 100710120 李菲
2014 年 3 月 20 日
一、实习时间
2014年3月03日——2014年3月14日
二、实习地点
西安曲江国际会展中心（2014第18届中国西部国际装备制造业博览会） 西安建筑科技大学图书馆
三、实习目的
（一） 通过本次实习，更好的实现理论和实践的结合，进一步加深对理论知识的理解，了解和掌握实际生产中的生产流程、工艺原理和技术要求，为毕业设计打下基础，更为今后学习和实际工作打下良好基础。
（二） 了解目前我国液压系统的发展状况以及市场需求。以保证本次毕业设计的机械产品的先进性和经济适应性。
（三） 收集资料，通过查阅大量相关资料，更深层次地学习与本次毕业设计的课题相关理论知识。
（四） 培养自己善于观察、勤于思考的良好的学习习惯以及严谨的科学态度和实际动手能力，使理论与实践得到很好的结合。
四、实习意义
现代社会高速发展，随着科技水平的提高，人们对生活质量要求和商品需求也越来越细致。当然，在这些细致要求背后是工业发展在支撑着，而工业发展更离不开机械工业的发展，机械工业被称为“工业的心脏”。它是其他经济部门的生产手段，也可以说是一切经济部门发展的基础，它的发展水平是衡量一个国家工业化程度的重要标志。为促进民族地区的现代化，必须加速发展机械工业。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。
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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。因此，液压挖掘机的设计工作，对于我国挖掘机行业的发展以及土建施工的机械化作业有着深刻的研究意义。
根据历史的经验，挖掘机的发展大部分是基于其液压技术的改进，因此，挖掘机和液压传动的发展是紧密相连的。挖掘机通过高难度动作的实现完成工作任务，其所需的条件是极其复杂的，所以，液压系统的设计要求很高，也是最繁杂的。挖掘机液压系统的分析对促进挖掘机发展有着至关重要的作用。
五、实习内容
（一） 液压元器件及相关技术
液压技术：液压泵、液压马达、液压缸、液压控制阀、液压驱动装置、增压器及换能器、液压蓄能器、压力继电器、液压用硬、软管及管接头、液压系统及成套设备、液压试验台、水基液压传动、液力动力元件及各式液压机
泵阀设备： 管道泵、清水离心泵、螺杆泵、齿轮油泵、磁力驱动泵、油泵、球阀
气动技术：气缸、气动阀、气动元件、增压器及气—液作动器、气动工作元件、气动及射流控制系统、气动硬、软管及接头、气动装置及其它、密封件装置和辅助设备
机械传动：齿轮减速机、涡轮减速机、摇摆减变速机、固定设备用齿轮组、车辆用齿轮组、转向器与传动轴、变速器、专用齿轮组、联轴器及离合器、制动器与制动系统、皮带和链传动、专用动力传动设备、动力传动附件、动力传动系统。
过程控制技术与装备：生产及过程自动化 、工业过程控制及监控、工厂自
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动化设备 、计算机集成制造系统及相关技术、计算机技术在工业自动化中的应用及外部设备、工业自动化信息技术及软件、电气系统、仪器仪表类、微系统技术、执行元件、无损检测。
工业机器人展展品主要包括：
工业机器人本体：多自由度机器人、并联机器人、坐标机器人、桁架机械手、助力机械手
工业机器人应用产品与解决方案（专机及集成应用）：面向焊接、喷涂、涂胶、堆垛、搬运、装配、检测、分拣、包装等应用领域的工业机器人产品及解决方案；针对汽车、电子、食品、医药、物流、陶瓷、玻璃、注塑、五金、砖瓦、铸造、化工、纺织、皮革、航空航天、机床的行业解决方案
工业机器人开发平台与软件：操作系统、开发平台、仿真技术、测试技术与设备、应用软件
工业机器人功能部件及零部件：伺服系统、控制器、示教器、电机、减速器、传感器、机器视觉系统 （二） 挖掘机液压系统发展现状
由于液压挖掘机使用范围的扩大和产量的提高，很多世界上著名的挖掘机生产商不断利用液压系统的多种高新技术来提高其产品在国际上的竞争力。
这些高新技术主要表现在六个方面：液压系统向大型化和小型化两极发展；高压化和高可靠性发展趋势日益显著；系统的高操纵特性日趋重要；液压系统从开式系统向闭式系统发展；液压系统与电子精密控制的结合成为很重要的发展方向；节能环保技术成为研究的趋势 1、向大型化和小型化发展
随着工程项目和科技发展的要求越来越高，挖掘机及其液压系统向小型化和大型化的两极发展成为必然。和其他工程机械相比，挖掘机向两极分化的差别是最大的。在施工作业当中，为了提高生产率大型工地和大型矿区需配备超
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大型机械，园艺作业（私人小园林）需配备微型机械。
表格1 为目前世界上最大级和最小级挖掘机的对比。使用重量超过100 吨的为超大型机械，使用重量低于6 吨的为微型挖掘机，二者约占挖掘机总量的40％。
表1 世界上最小级和最大级挖掘机的对比
使用重量（t） 发动机功率（kW） 标准斗容量（m3） 日立EX5 0.5 3.5 0.01 日立EX3500 330 1209 15 日立EX5500 518 2×107 29 小松PC800 685 2×107 35 CAT5230 300 2×107 17 LiebberrR966 575 2×107 28 O&KRH400 800 2×107 42 2、提高负载和可靠性 2.1 提高负载
提高挖掘机的负载能力最直接的方法是提高液压系统的流量、工作压力和功率。当今世界上先进的挖掘机产品的额定压力大部分超过30MPa，同时随着材料科学技术的进步，液压技术有朝着更高压力甚至采用超高压力的方向发展的趋势，功率超过几百千瓦，流量一般在每分钟几百升。 2.2 提高可靠性
挖掘机系统的可靠性越来越受到研究和开发人员的重视。因为液压挖掘机的工作环境经常是很恶劣的，各个功能组件在恶劣的环境下能否持续正常的工作就受到了工程使用和维护人员的格外重视。
美、英、德等国家推广采用有限寿命设计理论，以替代传统的无限寿命设计理论的方法，并将断裂力学、疲劳损伤累积理论、疲劳强度分析方法、优化设计、有限元法、电子计算机控制的电液伺服疲劳试验技术等先进技术应用于液压挖掘机可靠性的研究方面，不断提高设备的可靠性。日本提出了液压挖掘机构件的强度评定流程并开发了可靠性信息处理系统；美国提出了考核动强度的动态设计分析方法，使液压挖掘机的使用寿命达到1万小时，运转率超过85％—95％。
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3、操纵特性的提高
目前，国际上迅速发展的全液压挖掘机，通过不断改进和革新控制方式，使挖掘机由简单的杠杆操纵发展到气压操纵、液压操纵、电子计算机综合程序操纵、无线电遥控操纵、液压伺服操作和电气控制。由于各种高新技术的应用，挖掘机液压系统的操纵特性得以迅速提高。 4、闭式液压系统
长期以来，开式液压系统无法满足挖掘机的调速和复合动作的要求，所以近年来在国外的挖掘机液压系统中出现了闭式负载敏感系统(CLSS)。
闭式液压系统可以采用一个油泵同时向全部液压元件供油，每一个液压元件的运动速度与负载压力无关，只与操纵阀的阀杆行程有关，泵的流量按需提供，因此闭式液压系统体现出操纵性好的特点。 5、电子—液压集成控制
电子控制技术与液压控制技术相结合的电子一液压集成控制技术近年来获得了很大发展，开发出大量的新型电液自动控制系统，大大提高了挖掘机的自动化程度。
当今国外先进品牌的挖掘机在电液控制方面已经成熟。全自动控制液压系统在美国林肯·贝尔特公司的新C 系列LS-5800型液压挖掘机上安装并服役。它通过自动调节流量避免了驱动功率的浪费；FJ系列五中新型号挖掘机（日本住友公司生产）配有与液压回路连接的辅助功率控制系统，利用精密控制模式选择系统，减少发动机功率和液压功率的消耗，同时大大延长了零部件的服役寿命。
6、节能技术的应用
在工程机械上采用节能环保的技术最大的意义在于能够降低使用成本。资料显示，工程机械将近40 ％的能耗来自液压系统，15 ％左右的能耗来自发动机。节能技术可以减少液压系统功率损失，提高发动机的利用率，使负载所需
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功率与动力系统更好地匹配，提高设备在使用中的可靠性。
目前液压挖掘机上典型的节能技术基本上有两种，即负载敏感技术和负流量控制技术，目前液压挖掘机都选用其中一种控制技术来实现节能要求。 （三） 挖掘机液压系统的组成和工作原理
液压挖掘机技术的发展和液压技术的发展是相辅相成的。其一，液压系统是液压挖掘机的技术基础和关键的组成部分；其二，挖掘机技术的发展要求液压技术的发展和提高。液压挖掘机是结构复杂、功能强大、用途广泛的工程机械。它的典型工作过程基本是模仿人类动作，其铲斗、斗杆、动臂和回转动作，极像人的手腕、手臂和扭腰动作。如此复杂的机械手式动作的实现和液压技术密切相关。现代挖掘机的液压系统非常复杂，除了基本传递功率的功能，还负责很多的操纵控制。
图1 液压系统
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液压挖掘机的液压系统都是由一些基本回路和辅助回路组成，它们包括压力设定回路、防冲击回路、节流调速和节流限速回路、平衡阀回路和先导阀操纵回路等。挖掘机液压系统可分为主液压回路和先导液压回路两部分。主液压系统又由液压油泵、主阀和执行元件构成，在主液压回路中，多路阀用来控制液压泵输出到液压执行机构中的流量，多路阀本身则受先导回路中的先导阀控制。挖掘机液压系统的元器件主要由工作泵、补油泵、先导控制阀、分配阀、安全阀、大臂油缸、小臂油缸、铲斗油缸、油箱及相关管路等组成。
根据液压挖掘机对系统的要求，采用双泵双回路定量系统，控制方式为液控换向。液压原理图，如图2。
ⅠⅢⅡ 图2 液压原理图
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Ⅰ、Ⅱ多路阀组 Ⅲ.先导控制阀组
1—斗杆液压缸； 2—动臂液压缸； 3、4—左右行走马达； 5—铲斗液压缸； 6—回转马达；7—限速阀；8、9、10—多路阀组；11—梭阀；12—合流阀； 13、14、15—多路阀组；16—压力表；17、18—液压泵；19—冷却器； 20—滤油器； 21—蓄能器；22—齿轮泵；23—节流阀；24、25、26、27、28、29—先导控制阀
工作原理简述：
主机启动后，当先导控制阀组Ⅲ不工作时，液压泵17、18提供的压力油分别通过多路换向阀组Ⅰ、Ⅱ以及限速阀7返回油箱。齿轮泵22为先导控制油路供压，压力过大时则压力油通过溢流阀流回油箱
先导控制阀26、27中的电磁铁6Y、7Y同时通电，来自齿轮泵22的压力油控制多路换向阀组Ⅱ中的10、13换向阀，液压挖掘机左右行走马达开始工作，使挖掘机移动到工作位置（先导阀26、27单独控制时液压挖掘机单侧行走）。
到达工作地点后，通过控制先导控制阀24、25、28中的电磁铁调整液压挖掘机斗杆、动臂和铲斗液压缸，使铲斗调整到合适的切削角度。
调整好铲斗工作位置后，先导控制阀24中的电磁铁1Y通电，斗杆液压缸伸出，完成挖掘动作。
挖掘完成后，先导控制阀25中的电磁铁4Y通电，动臂油缸伸出，使动臂提升到指定位置。
控制先导控制阀29使机身回转，令铲斗回转到指定卸载位置。先导控制阀中28中的电磁铁10Y通电，铲斗油缸收回，完成卸载（复杂的卸载动作需要斗杆、动臂和铲斗液压缸的复合动作）。
卸载结束后，控制先导控制阀29使机身反方向回转。同时斗杆、动臂、铲斗液压缸配合动作使空斗置于新的挖掘位置。
挖掘机液压系统在工作过程中，液压油自油箱底部通过滤油器被工作泵吸入，从油泵输出具有一定压力的液压油进入一组并联的分配阀。通过手柄→先
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导阀→工作阀组来实现相应的动作，系统通过总油路上的总安全阀限定整个系统的总压力，各组工作油路的安全阀分别对相应油路起过载保护和补油作用。
挖掘机的动作复杂，主要机构经常启动、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。根据液压挖掘机系统的特点，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。它是以油液为工作介质，利用液压泵将发动机的机械能转变为液压能并进行传送，然后通过液压缸和液压马达等执行元件将液压能转变为机械能，进而实现挖掘机的各种动作。 （四） 小型液压挖掘机主要性能参数
表2 小型液压挖掘机主要性能参数
操作质量 标准斗容量 额定功率 额定流量 系统压力 先导压力 5800 kg 0.16 m3 39 kw/2200 rpm 2×55 L/min 22 MPa 3.5 MPa 性能回转速度 行走速度 铲斗挖掘力 斗杆挖掘力 最大牵引力 爬坡能力 9 rpm 2.2/4.2 km/h 39 kN 38.3 kN 57.8 kN 35°
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六、实习体会
本次参观实习，通过实际接触液压元件、查阅图书馆相关资料，我对挖掘机液压系统有了进一步的理解，对液压挖掘机技术的发展有了更为深刻的认识。同时，实习中所涉及的资料检索、与相关专业人员的交流沟通也锻炼了我学习的能力。
挖掘机液压系统的设计是一项非常复杂的任务，作为毕业设计的课题，这对我本人提出了更高的专业要求。为更好地完成该课题的设计任务，在接下来的日子里，我应该更加细致认真，深入实际了解挖掘机液压系统的发展现状，进一步深入学习理论知识，从而将理论知识与实际相结合，设计出合格的机械产品，为毕业以后的实际工作积累经验，增长见识。
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