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1 前言

对于那些工作环境狭窄且复杂的作业环境，中大型挖掘机活动很受限。这时就需要一种高效而且紧凑的挖掘机！而小型挖掘机能够解决工程上复杂地段的大部分问题。大多数小型挖掘机的构件要比中大型的挖掘机还要坚固，污染还要低。而在挖掘力方面，当然了，小型挖掘机的挖掘力和其他挖掘机的挖掘力没得比，但这样的挖掘力足以在大部分的情况下作业。在中大型挖掘机不能进行作业的区域中，所有的小型挖掘机都可以进行高效的作业。根据一些测试者的多年测试经验发现，小型挖掘机的作业效率和中大型挖掘机几近相等，有的能力甚至超过了中大型挖掘机。这样的测试结果是因为，设计人员早在设计之初就把中大型挖掘机的标准运用到小型挖掘机中，所以才有这样的作业能力。

小型挖掘机的工作是进行泥土的挖掘和装载，还能进行一些土地的平整、修复坡断、吊起装载、破碎石块、拆迁等其他作用。而小型履带挖掘机主要是在那些路况很差，其他工具比较难弄，而且大型挖掘机不好进入的地方起作用。给人们减轻了很多的负担和压力。近几年来小型挖掘机市场发展得越来越好，最主要是该类的产品多样性，高质量，高效率，能在中大型挖掘机无法作业的地方进行工作。

三一小型挖掘机系列包括： SY55系列、SY60系列、SY65系列、SY75系列、SY95系列、SY135系列等等。小型挖掘机小巧灵活，能在很多复杂的地方工作，而且节省了劳动力，受到了广大用户青睐。小型履带挖掘机能够那么小，而且灵活，最主要的是挖掘机的“零空间”回转。什么叫“零空间”回转呢，其实是指挖掘机在工作时，车的尾巴旋转轨迹不超过这台挖掘机履带的轨迹。

小型挖掘机操作室的和大型挖掘机一样，做得都很舒适。因为，操纵者在恶劣环境中施工，工作状态容易受到影响，所以挖掘机要考虑到驾驶员工作的效率、工程的质量甚至其周围人群和设备的安全。因此，小型挖掘机配备一个安全和舒适的驾驶室是很重要的，绝大多数的小型挖掘机都是可以装配上独立的封闭的驾驶室。小型挖掘机的属具也是十分丰富的。早起挖掘机会在尾部装个推土板，这不是用来推土的，其实是用来配重用的。在近些年来“零回转”技术的逐渐成熟和车身结构的优化，这样的推土板拿来当推土用。根据专家统计，一台斗量为0.5m3的液压挖掘机挖掘时，每回的生产率大概相当于150-200个普通工人一天的工作量。

1.1 国内外发展状况

1.1.1 国外发展状况

挖掘机已经经历了130多年的历史了，最起初的挖掘机都是人为手动式，经历了水蒸汽驱动，电能力驱动，和内燃机驱动等多种方式驱动。而履带挖掘机是在20世纪被发明出来的。

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说到目前最大的挖掘机，那就是RH400了，而O＆K于1997年推出了第一台样机（工作重量830吨），最新的RH400由两台Cummins QSK60-C型柴油机（16缸）提供动力，铲斗的容量有50立方米。然而，大型挖掘机的活动限制也是一个很大的问题。所以，小型挖掘机的应用在国外也迅速地发展起来。早在10年前，北美工程机械市场中大约只有8个品牌的48种型号的小型挖掘机，到了今天，已经迅速增长到20多个品牌超过了100多个型号的小型挖掘机。 1.1.2 国内发展状况

随着我国国民经济的迅速发展起来，小型的工程机械市场逐渐的升温。很多设施进入了保养期，而且城市化的推进和农业的迅速发展起来，都使得小型工程机械的使用频率有所提到，小型工程机械正在向着又好又快发展。目前国外有20多家公司专门批量生产小型的挖掘机。而国内的生产商主要有三一、山河、玉柴、福田、柳工和山重建机等企业。小型挖掘机是说那些整台机械重量小于或者等于13t的挖掘机，要是小于6t的就叫做微型挖掘机。小型挖掘机具有功能多样性，又具有输送、低能耗、灵活、适应性高、高作业效率等方面的优势，所以小型挖掘机采用那么广泛用在狭小的空间。跟着我们国家基础建设的不断改善，使得小型工程机械也有了越来越大的应用和发展空间。再加上中国新农村建设的不断深入，因此小型设备在农村和小城镇建设用得越来越多了。面对我国国民经济的发展水平不断地提高，而且尤其是面对劳动力成本的不断上升，用小型挖掘机来减轻劳动力是一个很明智的选择。

中国挖掘机发展短短20多年来，现在有了一些知名的品牌，像三一、柳工、玉柴、山河智能、福田，徐挖、雷沃等品牌挖掘机。他们的产品各具特色，而且受到越来越多用户的认可。根据2005年挖掘机械协会统计国内的13家主要企业挖掘机的销量在2005年比2004年增幅达到了85%，总量占到了整个挖掘机市场将近三分之一，而销量的话已经占据到全球市场销量的十分之一。在2007年，协会又对21家挖掘机主要厂家的销售进行统计，在两千零七年挖掘机销量达到六万多台，而内资品牌的占有量又有了提升，已经提升至五分之一，达到了13376台。 1.2 本课题研究内容及意义

通过对本课题的研究，能在了解小型履带式挖掘机的特点及发展趋势的基础上，通过对13吨小型履带式挖掘机工况分析的基础上设计液压控制系统，并进行工作装置参数化分析。通过SYC135小型履带式挖掘机液压打控制系统的分析与元器件选型，以及工作装置铲斗油缸的设计培养学生的科学分析能力、综合能力和解决工程实际问题能力，从而为掌握液压控制系统的设计方法打下基础。

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2 液压系统分析设计

2.1液压系统概述

我们说的挖掘机的液压系统就是几个机构用管路连接起来，成为一体之后能行驶我们要的工作能力的系统。而里面的东西包含了像斗杆、液压主泵、液压主阀、存油的油箱、一些马达用到的部件（像阀之类的）、管路还有几个油缸等。它们都是以油液来作为工作介质，利用液压泵将柴油机产生的机械能转为液压能来供应给那些执行元件，像那些马达还有油缸。这样我们就能实现挖掘机的各种功能了。

2.2工作原理

我们都知道挖掘机液压系统都是由那些我们大二学到的基本回路组成的，还有一些是很关键的辅助回路。像我的学的，用溢流阀，调压阀还有节流阀来组成的调压回路；还有就是用溢流阀还有换向阀所组成的卸荷回路，将油引到油箱里面；还有像我们说的利用溢流阀，减压阀还有单向阀来做到起减压作用的减压回路；还有就是用单向阀和节流阀组成平衡回路；我们挖掘机有时候要保持一些状态，就要用到单向阀来组成的保压回路和锁紧回路；速度控制的像调速；挖掘机用的方向控制回路像换向就要用到了，还有要制动刹车也要用等。

我们说的液压系统的工作，事实上就是将液压油从油箱底部抽出来然后通过滤油器的过滤，然后吸入到液压泵中，等再从油泵出来的时候就有一定压力了。它将那些液压油分配到那些阀路里面。然后驾驶员通过控制那些手柄，脚踏―→先导阀―→工作阀进而实现了我们要的一些动作，在这个系统，为了不让它的压力过大，我们会设置一些像限压阀，安全阀之类的，那些安全阀对系统有保护和补油的作用。

2.3基本要求

我们研究的液压挖掘机它们的运动组成相对其它的液压系统难好多的，因为我们的挖掘机需要经常开关、刹车、变换方向，而且有时候的受力也是在发生变化的，像挖硬土块，突然挖穿遇到松的泥巴一样，这样它受到的冲击还有振动也会比较地频繁，我设计的履带挖掘机通常都是在野外山地工作的，城市走履带不好，影响路面而且跑得慢，通过这些考虑我觉得这样的挖掘机要满足下面的几个要求：

1)需要保证挖掘机的动臂、铲斗和斗杆能够各自单独地动作，并可以互相配合来实现复合的运动。

2)为了使挖掘机具备较高的生产效率，必须将挖掘机那些工作装置的运动和挖掘机转台的回转运动给区分开来。不仅如此，还需要挖掘机可以进行复合运动，比如一边挖掘，一边移动其动臂，这样可以明显的提高其工作效率。

3)由于挖掘机的工作地点一般都是不平坦的地带，因此在对其进行驱动的时候，最好

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能将其左右两边的履带传动轴给区分开来，这样的话就能使其移动更加方便、灵活，也能适应各种复杂地形。

4)挖掘机的动臂经常会因为其自身的重量比较大，在挖掘的时候因为重力的原因，其会迅速的下降，如果是在坡度较陡的情况下还会有滑坡的危险，所以为了避免这种情况的出现，挖掘机上各个元件都需要有过载保护的要求，并且履带行走也要有制动限制。

大部分挖掘机的液压系统都会有如下几点要求限制：：

1)为了提高挖掘机燃料的使用效率，必须保证挖掘机的传动系统要非常的合理，这样才可以提高其传动效率。而且因为良好的传动设计，反过来减少传动浪费，提高发动机的动力性能。

2)挖掘机在工作的时候，会造成很大的冲击或者是振动，这样的话就必须要确保液压系统中的各个液压元件都要有很好的抗震效果。

3)由于液压系统长期处于高功率的工作状态，其散发出来的热量会使得油温升高，当然，油温过高的话就可能会导致爆炸，根据规定，油温的温度不能超过80摄氏度。

4)挖掘机基本上都是在一些尘土比较多的地方工作，这就出现了一个问题，灰尘长期对液压油还有液压元件进行污染，时间久了，就会使挖掘机的性能降低，其使用寿命也会大大受到影响，因此，者就对液压系统有了很高的密封要求。虽然液压元件想比较与液压油，其比较不容易受到污染，但也需要设计一些一些滤油器和防尘装置来保护液压油免受污染。

5)通过采用液压和电液操纵装置，用于挖掘机进行设置自动控制系统，这样就可以大大的提高挖掘机的技术操作性，也可以降低驾驶员的劳动强度，提高工作效率。

2.4基本动作及系统分析

挖掘机的一个作业循环包含了下面动作：

1，挖掘－通过回转铲斗来完成破土还有装土，通过改变斗杆的位置来完成挖土距离和位置的改变。

2，满斗回转－等铲斗装满土之后，动臂提起来，这个时候回转马达工作，挖掘机转向。

3，卸土－等挖掘机的回转马达停了之后，用斗杆来决定在哪里卸土，由铲斗来把土放下。

4，回位－就是等卸完土之后，回到原来的工作地方，准备进行1到4的循环。 整机移动过程中包括：

直线行驶－由于挖掘机左右两边的履带式通过两个传动系统控制的，这样的话，要使其沿着直线行走，，只要保证相关传动轴具备相投的转速就可以达到目的了。

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