孫強 曾科 江威波

摘 要：挖掘機作為我國工程機械行業(yè)的主力機種，被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的施工任務(wù)中。由于挖掘機工作條件惡劣，要求實現(xiàn)的動作復(fù)雜，使它對液壓系統(tǒng)的設(shè)計有很高的要求，其液壓系統(tǒng)在工程機械液壓系統(tǒng)中也最為復(fù)雜。因此，對挖掘機液壓系統(tǒng)的分析設(shè)計對推動我國挖掘機發(fā)展具有十分重要的意義。隨著挖掘機的發(fā)展延伸向大型化、微型化、多功能遠(yuǎn)程控制化、專用化，其液壓技術(shù)也在不斷的改進(jìn)與提升。

關(guān)鍵詞：工程機械;挖掘機;液壓系統(tǒng)

一、挖掘機發(fā)展背景

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，液壓挖掘機在各種工程建設(shè)領(lǐng)域，特別是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中起到越來越明顯的作用，液壓挖掘機作為一類快速、高效的施工機械越來越被人們所認(rèn)知。挖掘機的發(fā)展與液壓技術(shù)密不可分，二者互相促進(jìn)。一方面，液壓技術(shù)是現(xiàn)代挖掘機的技術(shù)奠定，另一方面，挖掘機的發(fā)展使液壓技術(shù)得到了提高。近幾年，有關(guān)挖掘機液壓系統(tǒng)方面的文獻(xiàn)很多，論述現(xiàn)代液壓挖掘機液壓系統(tǒng)的論文卻較少，因此研究挖掘機液壓系統(tǒng)具有一定的現(xiàn)實意義和理論意義。

二 、液壓挖掘機液壓系統(tǒng)分析

（一）挖掘機液壓系統(tǒng)的基本組成及其基本要求

液壓挖掘機的動作繁雜，并具有多種機構(gòu)，例如行走機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、動臂、斗桿和鏟斗等，是一種具有多自由度的工程機械。這些主要機構(gòu)經(jīng)常起動、制動和換向，外負(fù)載變化很大，沖擊和振動多，因此挖掘機對液壓系統(tǒng)有很高的設(shè)計要求。根據(jù)液壓挖掘機的工作特征，其液壓系統(tǒng)的設(shè)計需要滿足下面的要求：

1.具有較好的生產(chǎn)能力

挖掘機的生產(chǎn)能力主要取決于它的掘進(jìn)力、運動速度、響應(yīng)速度、斗容量和工作范圍。挖掘機液壓系統(tǒng)總是追求更快的運動速度和響應(yīng)速度更高的系統(tǒng)壓力。

2.具有較高的系統(tǒng)總效率

在發(fā)動機總效率、液壓系統(tǒng)總效率和機械裝置總效率中，液壓系統(tǒng)總效率對挖掘機整機效率影響尤為明顯，并且液壓系統(tǒng)的功率損失大部分會轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，引起油溫升高等不良結(jié)果，較高的液壓系統(tǒng)總效率能使挖掘機在工作時有更低的生產(chǎn)成本，更高的生產(chǎn)能力與可靠性。

3.具有較好的可靠性，便于維修

挖掘機能量消耗大，工作時間長，要求液壓系統(tǒng)的效率高，就得降低各個執(zhí)行件和管路的能耗，所以在挖掘機液壓系統(tǒng)中要充分考慮各種節(jié)能方法。當(dāng)對各個執(zhí)行元件進(jìn)行調(diào)速控制時，油泵的輸出流量小于系統(tǒng)所需流量，此時肯定會導(dǎo)致一部分流量損失。系統(tǒng)要求這部分的能量損失盡量小，當(dāng)挖掘機處于空載不工作的狀態(tài)下，如何降低空載回油的壓力，泵的輸出流量，也是降低能耗的關(guān)鍵。

（二）挖掘機液壓系統(tǒng)的基本動作分析

（1）挖掘。一般以鏟斗液壓缸或斗桿液壓缸分別進(jìn)行單獨挖掘，或者兩者進(jìn)行配合挖掘。在挖掘過程中主要是鏟斗與斗桿有復(fù)合動作，必要時輔以動臂動作。

（2）滿斗舉升回轉(zhuǎn)。挖掘結(jié)束后，動臂缸將動臂頂起、滿斗提升，同時回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)使轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)向卸土處，這種主要是動臂與回轉(zhuǎn)的復(fù)合動作。動臂舉升與鏟斗自動舉升到正確的卸載高度。因為卸載所需回轉(zhuǎn)角度不同，隨挖掘機相對自卸車的位置而變，所以動臂舉升速度與回轉(zhuǎn)速度相對關(guān)系是能調(diào)整的。

（3）卸荷?；剞D(zhuǎn)到卸土位置時，轉(zhuǎn)臺制動，用斗桿調(diào)節(jié)卸載高度和卸載半徑，用鏟斗缸卸載。為了調(diào)整卸載位置，還要將動臂配合動作。卸荷時，以斗桿和鏟斗復(fù)合動作為主，動臂動作為輔。

（4）空斗回縮。卸荷結(jié)束后，轉(zhuǎn)臺逆時針回轉(zhuǎn)，動臂缸與斗桿缸互相配合動作，空斗放到新的挖掘點，此時是回轉(zhuǎn)、動臂、和斗桿復(fù)合動作。

三、挖掘機液壓系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

（1）挖掘機的液壓系統(tǒng)的整體化、模塊化、全液壓化方向發(fā)展。目前在中、小型的液壓挖掘機中液壓系統(tǒng)就已經(jīng)有明顯的向變量系統(tǒng)轉(zhuǎn)變的趨勢。這是因為變量系統(tǒng)在液壓系統(tǒng)的運行過程中，油路壓力降低時使用增大其供油流量來進(jìn)行補償，使液壓泵的運行功率保持穩(wěn)定，所以在使用變量泵的挖掘機液壓系統(tǒng)中可保持充分的利用液壓泵的最大功率;在當(dāng)外負(fù)載增大時對應(yīng)使其流量減?。ń档蛨?zhí)行元件速度），使挖斗的挖掘力大大增加;挖掘機逐漸從單一的手柄聯(lián)動操縱發(fā)展到液壓先導(dǎo)操縱、氣壓先導(dǎo)操縱、液壓反饋伺服操縱和比例電氣控制、遠(yuǎn)程無線電遙控、計算機綜合軟件控制。以上的種種控制方式及系統(tǒng)，都是挖掘機的逐漸向全液壓化發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。

（2）更加重視采用新工藝、新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)，加快通用化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展腳步。例如美國的LS-5800 型液壓挖掘機是林肯貝爾特公司新 C 系的代表之作，該挖掘機的液壓系統(tǒng)控制方式是全自動化，不僅可以根據(jù)負(fù)載大小自動調(diào)節(jié)供給流量去優(yōu)化功率的使用，還裝備了 CAPS，即計算機輔助功率系統(tǒng)，zhe套系統(tǒng)的組合不僅提高了挖掘機的日常作業(yè)效率，還更出色的發(fā)揮了液壓系統(tǒng)的優(yōu)勢;諸如此類的應(yīng)用還有韓國的大宇公司研發(fā)的 DH280 型挖掘機，在該挖掘機上采用了 EPOS ，即電子功率優(yōu)化系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以根據(jù)發(fā)動機的負(fù)荷的變化，自動的去調(diào)節(jié)液壓泵所消耗的功率，大大提高挖掘機的作業(yè)效率，又解決了發(fā)動機因過載而熄火的問題。

四、總結(jié)

挖掘機的發(fā)展離不開液壓技術(shù)的支撐，在液壓技術(shù)領(lǐng)域潛心鉆研提升液壓動力，發(fā)展操作控制的舒適性與可靠性，在滿足工況需求的同時節(jié)約能耗，使液壓系統(tǒng)更加簡潔、智能是我們作為液壓從業(yè)人員的努力方向！

參考文獻(xiàn)

[1] 同濟(jì)大學(xué)主編.《單斗液壓挖掘機》.中國建筑工業(yè)出版社.1986

[2] 張鐵.《液壓挖掘機結(jié)構(gòu)原理及使用》.石油大學(xué)出版社.2002

[3] 黃宗益.《液壓挖掘機液壓系統(tǒng)概述》.建筑機械化.2003.9

[4] 李建啟.負(fù)載傳感系統(tǒng)壓力補償方案的分析比較.液壓氣動與密封，

[5] 左健民主編.液壓與氣壓傳動（2版）.北京：機械工業(yè)出版社.1999.5

[6] 黃宗益.液壓挖掘機分析工況控制.建筑機械，1998

作者簡介：孫強（1992-），男，河南信陽人，漢族， 職稱：助理工程師，本科，研究方向：工程機械液壓系統(tǒng)控制設(shè)計。

通訊作者：孫強