小型挖掘机机电系统的优化与设计

小型挖掘机机电系统的优化与设计

周奇

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摘要

由于体积紧凑和重量轻便，小型挖掘机主要应用于都市繁忙区域和狭窄场所，有效替代了繁重的人力工作。它的主要功能包括开挖、运输和土地平整，广泛用于旧城改造、城市管道维修、道路建设、住宅建筑、基础设施建设以及园林工程等。不仅体积小巧，其机动速度也相当快捷，作为一种多功能的建筑设备，它在减轻劳动强度、确保工程质量、提高项目执行效率以及提升生活质量等方面都有着不可或缺的作用。随着国家基础设施建设的稳步增长，对小型挖掘机的需求迅速上升，其在支撑我国经济持续发展中的角色日益凸显。

同时，随着科技的飞速进步以及高度工业化的生产需求，挖掘机技术也亟待进一步革新。机电一体化的技术不仅满足了这一需求，而且已成为挖掘机发展的必然方向。目前，关于机电一体化的研究重点主要集中在挖掘机的集成控制系统上。

关键词：小型挖掘机；机电一体化；运动分析；力学分析；强度校核

第1章绪论

1.1课题研究背景与意义

据估计，通常工程共约60%的土石量，露天矿山中八成的分离量和开采量都是用挖掘机完成的。小型挖掘机由于其使用方便，多半应用于城乡建设、细长狭小地区，代替我们人为的劳动，其用途之多。突出工作是挖土掘沙、装卸载物、整改土地，用于城市的管道、道路、住宅建设、基础工程设施和园林作业等。不光身材小而且机动，安装了各种各样的管理工作开关，属于多功能建设机械。通过采用小型挖掘机大幅减少人力劳动，减短开挖时间。为了节约劳动力，减轻繁重的体力劳动，提高劳动生产率，加快建设速度，保证工程质量和成本降低，采用机械化工程是根本措施。早期发挥建设投资效果，对促进国名经济高速发展起到很大作用。随着我们国家土木工程施工的大型化、现代科学化，工程施工机械也转向大型化、专业化、自动化，进一步实现了动态化、无人化工作，各种机械、电力、液体等控制技术广泛应用于工程施工机械得到了飞速发展[1]。

1.2技术方面现状分析

1.2.1国内研究现状

因为我们国家之前经济发展缓慢的原因从1954年在抚顺挖掘机厂生产的第一架斗容量为1立方米的机械式单斗挖掘机。到目前为止，我国大致经历了测量后制图、自主研究开发、发展再提高等三个阶段。

40年春风化雨40砥砺前行，我国积极引进国门外先进机械技术，消化吸收，不断飞速发展，促进我国挖掘机行业水平稳步提升。其中贵阳矿山的机械厂、上海建筑机械厂、合肥矿山的机械厂、长江挖掘机厂等分别引进了德国莱布海尔（Liebher）公司的A912、R912、R942、A922、R922、R962、R972、R982型油压挖掘机的制造技术。几年后，杭州重机械厂引进了德国德马克（Demag）公司的h55和h85型油压挖掘机的生产技术。北京建筑机械厂引进了德国奥加凯（0&K）公司的Rh6和Mh6型液压挖掘机的制造技术。这是由于不断增长的需求，在中国开采和产品结构调整的国有企业。大型和中型机械制造商的影响。中国建筑机械市场起步较晚。尽管近年来小字号挖掘机的迅猛发展，国内市场上的大厂家还是有几十家。虽然有高增长率却仍处于起步阶段。

1.2.2国外研究现状

国外发展历史非常的漫长。随着工业革命的推进液压挖掘机技术日渐展露，这里我们不约而同的想起了工业技术顶级的德国他在世界各国之前领先了一步，1954年和1955年德国德马克和利渤海尔两家公司不约而同的先后开发了全油压挖掘机。美国也是跟随者挖掘机发展的脚步，通过以自身数量、品种和突飞猛涨技术水平领先的国家。伴随而来的是日本也将其纳入视野在第二次世界大战后发也紧跟大时代的浪潮。其主要手法是通过学习各个国家所长，消化吸收后，展开钻研。韩国是油压挖掘机生产的后起之家，从1970年代开始引进技术。为了支持产业政策，进入了国际市场，挤进了国际油压挖掘机的主要生产国之一。在六十年代挖掘，领导能力，挖掘，和其他技术相结合，使产品快速发展。

1.3安全、环保、法律等方面现状分析

1.3.1安全方面现状分析

挖掘机的首要设计目的就是在得到相应准确的数据前提下保证生产安全，在生产安全的前提下保证人身安全问题，有了安全保证才能确保工作的高效性。其次就是设备的安全性，应该考虑设计出的挖掘机是否安全，它的稳定性以及承载能力是否达到了生产标准，能否为生产工人的生命健康安全提供保障，所以安全因素是设计者需要最为重视的一点。

1.3.2环保方面现状分析

随着社会的发展，挖掘机在中国建筑机械工业中越来越重要。一般的挖掘机的工作环境是非常不同的，完成许多困难的工作是很必要的。在我们的建设过程中也会出现资源浪费、灰尘和污染。

污染对环境产生了很大的影响，中国是一个能源生产大国，但污染严重。石油是实现石油公司可持续发展的重要能源之一，我们应该保护环境。有效的发掘是在野外进行的流动作业，对土壤、水、空气有一定程度的污染。因此，提高组织的环境意识和环境的概念是非常重要的。使用各种方法来防止污染。其环保性能主要体现在能耗高、耗油少、发动机清洁等方面。新的汽车将满足EPA和欧洲标准，这将污染环境控制。新引擎有助于减少振动和噪音，有利于环境保护。

1.3.3法律方面现状分析

随着时代发展，挖掘机的安全、使用性能以及相关专利技术方面的知识产权保护越来越重要，设计者要应把社会、法律因素时刻作为设计的重要准则，这是设计者需要考虑的重要因素。为此我们应当遵守以下法规以及规范：《中华人民共和国安全生产法》、《中华人民共和国专利法》、《机械设计手册》、《加工制造规范》等相关法律及规范。

1.4系统结构组成

液压功能性挖掘机主要由发动装置、液压传动系统、行走的装置等和电气化控制装置组成。油压系统由油压泵、控制阀、油压气缸、油压电机、管道、油箱等组成。电控系统包括监视板、发动机控制系统、泵控制系统、各种传感器、电磁阀等。常用的液压挖掘机，传动系统的后端，旋转机构，辅助设备和出租车安装。旋转木马通常被称为道门。因此，一台液压挖掘机可以概括为三部分工作装置，上面的转台和行驶机构。

1.5机构原理分析

挖掘机通过柴油机将柴油的化学能量转化为机械能量，从液压压机将机器转化为液压能量，通过液压系统将油压转化为各执行部件，从各执行部件重新将油压转化为机械能量，实现作业装置的运动，旋转平台的旋转，机器的行驶。挖掘机的传递能量的途径如下：柴油机接头，液压泵，液压介质。柴油机水轮机转辙机液压助力式水轮机实现了其运动。旋转臂柴油机，液力偶合器，液力分布，液压缸，液压能量转化为机械能。

1.6动力系统的设计

柴油机的功率平衡的设计是必要的，满足功率和转矩的要求。

1.6.1牵引力和牵引功率的平衡

此项是更好研究的牵引力和平衡分析牵引力的使用和方法。发动机功率牵引力的平衡和牵引力的平衡，在其工作状态中的任意时刻，其牵引力的平衡能够分析挖掘机的动力性能，通过牵引力的平衡，可以选定挖掘机引擎的力量和牵引力。

参考文献

[1]史汤豪.基于信息化技术的机电设备维修与保养[J].集成电路应用,2022,39(02):252-253.

[2]王亚男.关于机电设备维修与保养的思考[J].中国设备工程,2021,(03):62-63.

[3]马金春.机电机电设备维修及保养必要性探讨[J].内燃机与配件,2020,(12):167-168.

[4]赵卓武.浅析矿山机电设备维修保养技术[J].内燃机与配件,2020,(23):130-131.