混合动力挖掘机

基于混合动力技术的液压挖掘机节能方案研究

王冬云,潘双夏,林 潇,管 成

(浙江大学 机械与能源工程学院，浙江 杭州 310027)

摘要:为了进一步提高液压挖掘机的节能效果，提出了以混合动力源代替传统单一柴油机动力系

统的新型节能方法。通过分析液压挖掘机的工况特点和发动机工作点波动情况，证明了混合动

力技术在液压挖掘机节能中的必要性和可行性。建立了5t级串、并联混合动力挖掘机的仿真模

型，并以采集的同等级动力配置的液压挖掘机工作负载作为仿真的载荷谱。以模型仿真和试验

测试为研究手段，对比分析了原型系统、串/并联混合动力系统的节能效果、系统成本和动力性

能，提出了并联式混合动力系统是目前最适合液压挖掘机的节能方案的结论。仿真和试验结果

表明该方案能进一步提高液压挖掘机的节能效果。

关键词:混合动力;串联/并联;液压挖掘机;节能

中图分类号:TH137 文献标识码：A

Research on the energy saving scheme of hydraulic excavator based on hybrid technology

WANG Dong-yun,PAN Shuang-xia,LIN Xiao,GUAN Cheng

(Mechanical and Energy Engineering School, Zhejiang University, Hangzhou, 310027,China)

Abstract: In order to further improve fuel efficiency of hydraulic excavators, a new energy saving scheme that the hybrid power source replaces the conventional single diesel engine is proposed. After the load condition of the hydraulic excavators and the distribution of the engine working point were studied, the necessity and feasibility of hybrid technology for hydraulic excavator are demonstrated. The matlab/Simulink Models of the two kinds of hybrid excavators are developed which use the load data collected from a real 5t excavator as the load input. Based on the simulation and experiment methods , the energy saving effect ,manufacture cost and power performance of the three kinds of power train systems are compared. The results show that the parallel configuration is the most suitable technology for hydraulic excavator energy saving. It can achieve the goal of higher fuel efficiency and better system performance.

Key words: hybrid power train; series and parallel; hydraulic excavator; energy saving

0引言

伴随温室效应带来的全球升温现象，节能减排已经成为工程机械领域研究的迫切问题。传统的节能方法主要集中于液压系统的改进和发动机与负载的功率匹配两个方面。其中液压系统改进主要通过电液比例控制技术，提高液压系统性能实现节能目标。前后出现过正流量控制系统，负流量控制系统，负荷传感控制系统等。日本小松用于其著名的PC系列挖掘机上的OLSS[1](open center load sensing system)系统即是负流量控制系统的典型应用。负荷传感控制系统的典型产品有Linde公司的VW系列同步阀[2]和Rexroth公司的LUDV阀[3]。随着电液比例控制技术的进步，液压挖掘机的节能效果得到了显著的提高，目前液压系统效率已经高达80%。但是其整机效率仍然处于瓶颈之中，并且已

很难通过调整液压系统来进一步提升工作效率。发动机与负载的率匹配研究[4]是很有前景的研究方向，主要是通过调节发动机油门和液压泵排量来实现功率匹配，从而实现节能。然而由于传统挖掘机的固有动力结构很难实现全局功率匹配，要进一步大幅提高整机燃油效率，必须对挖掘机的动力结构做重新审视。

近年来，汽车节能控制领域兴起了采用混合动力的设计方法，并已经生产出了民用化的混合动力汽车。其典型代表有本田的insight，丰田的prius。尤其是本田insight，其手动五档变速车创造了3L 汽油行驶105km的纪录。混合动力技术在汽车上的成功应用给各个领域的节能和环保研究注入了新的生机。尤其在工程机械领域，传统的液压挖掘机节能技术遇到瓶颈，应用传统的节能方法已很难在节能效果上取得突破。国外多家大型挖掘机研究机构和制造厂商已经开展了一系列有关混合动力液压挖掘机的研究，并在系统结构、控制策略、整机配置上取得了一定的进展[8-12]。而国内由于受到相关技术的制约，基于混合动力设计方法研究液压挖掘机的节能控制尚处于起步阶段[11]。本文重点研究混合动力技术在液压挖掘机上的适用性，提出了串/并联混合动力结构，并对其节能效果、系统成本以及动力性能进行了深入对比研究。文章第2部分研究了混合动力技术在挖掘机上的适应性，第3部分研究了混合动力结构，第4部分以台架试验和仿真研究为基础对串、并联混合动力结构与普通挖掘机三者进行了对比研究，第5部分是结论。

1液压挖掘机工况分析及混合动力技术适用性研究

1.1 液压挖掘机工况分析

本节重点阐述混合动力技术在液压挖掘机上的适用性。液压挖掘机由行走机构、回转平台、动臂、抖杆、铲抖、行走马达等工作装置组成，是一种集机、电、液和控制于一体的复杂系统。原型系统连接结构如图1所示。挖掘机工作呈现循环往复的周期性特点，如挖掘过程由挖掘、动臂提升、满抖回转、卸料、动臂下降，空抖回转等动作组成，每个动作又由多个关节复合完成。表 1所示为挖掘机一个典型工作循环作业过程，其中黑色阴影表示关节处于工作状态，白色表示处于停止状态，它不仅给出了一个挖掘循环中的时间分配，而且反映表了各关节复合工作的全过程。由于各关节工作所需的功率相差很大，且挖掘时土壤情况复杂，所以挖掘机工作时泵的出口压力波动剧烈，导致柴油发动机输出的功率波动范围很大，如图 2所示，为采集的5t液压挖掘机在挖掘和平整两种工况下泵出口压力的波动曲线。由于发动机与液压泵直接机械联接，泵出口压力的波动将直接导致发动机供工作点的变化，如图 3 所示为两种工况对应的发动机输出功率波动曲线，图 4为普通 5 t 挖掘机发动机转速波动曲线，重载挖掘时设置发动机在重载工作模式，场地平整时设置发动机工作在中载模式。图 5 为ZN485Q柴油发动机的万有特性曲线，其中的调速曲线AA’, BB’ CC’,DD’分别对应普通挖掘机的重载,中载,轻载和怠速四种工作模式，‘ge’为柴油机的最经济油耗曲线，a,b,c三点分别对应相应工作模式下的最经济油耗点。以重载模式为例，重载挖掘时，由于发动机本身的调速特性，其工作点分布于AA’上，从图3(a)中发动机输出功率波动情况和图4(a)中发动机转速波动

情况可知发动机的大部分工作点位于油耗率较低的A’附近(油耗率为300-350g/kwh 之间)。如果发动机工作点被控制在a 点附近，油耗率为230g/kwh

左右，燃油效率将明显提升。

图1 传统液压挖掘机结构图

表1 挖掘机作业循环过程

50 1001502002500 5

10

15 20

P /M P a t/s

(b)场地平整 50 1001502002503003500 5

10

15

20

t/s

P /M P a (a) 重载挖掘

图2 5t 液压挖掘机泵输出压力变化谱

0 50 100150

2000

10

20 30

t/s

(a) 重载挖掘 N /k w 0 50 100150200

2500 10

20

30

t/s N /k w (b) 场地平整

图3 不同工况下液压挖掘机输出功率

（a ） 重载挖掘

0 50100150200

25030035018001900

2000

2100

t/s s p e e d /(r .m i n -1)

(b) 场地平整

图4 普通5t 挖掘机重载挖掘工况下发动机的转速波动曲线

图5 ZN485Q柴油发动机万有特性曲线

1.2 混合动力技术在挖掘机节能应用适应性研究

采用何种节能控制方法提高发动机实时工作点与最经济油耗线的拟合度，是液压挖掘机节能研究的一个重要方向。混合动力技术是否适用于液压挖掘机主要从以下几个方面衡量：(1)是节能效果，(2)是是否影响挖掘机的动力性能，(3)是成本增加幅度。这里首先对混合动力挖掘机节能的可行性进行初探。由上一节对挖掘机的工况分析可知，普通挖掘机的燃油效率低主要是因为负载的频繁剧烈波动导致发动机工作点不稳定且大部分分布于高油耗区域。混合动力技术通过多动力源组合，特性不同的各个动力源相互弥补，实现高效的整体工作特性。混合动力挖掘机采用柴油发动机、电动机和NIMH电池组三者作为动力源。采用电动机与动力NIMH电池组的辅助动力源具有功率密度高、速度特性好的优点，能弥补柴油发动机速度剧烈波动时效率低、动力特性欠佳的缺点，在发动机与负载之间起削峰填谷作用，从而缓和发动机负载的波动，稳定其转速。图6为试验台采集的5t串、并联混合动力挖掘机在重载挖掘工况下发动机的速度波动曲线。可见采用混合动力技术使发动机的转速波动限制在很小的范围，在较大的程度上稳定了发动机的工作点，发动机工作点的稳定以及转速波动的减少将大幅度提高发动机的燃油效率。另外需要说明的是由于混合动力系统增加了电动机和动力电池组的能量转换环节，这将影响整机燃油经济性，但是随着材料科学以及电力电子技术的进步电池组和电机的能量转换效率都达到很高的水平，根据合作单位提供测试数据动力NIMH电池的充电效率达到72%，而电机的效率更在90%以上。所以只要发动机的燃油效率提高幅度大于因增加能量转换环节而减少的幅度，整机效率就能得到提高。

050100150200

25030035021002125

215021752200

t/s

s p e e m (r .m i n -1

)

(a) 串联系统

(b) 并联系统

图6 串、并联混合动力挖掘机重载挖掘时发动机转速曲线

混合动力源通常配置比普通动力系统小的发动机作为主动力源，这不但可以降低成本还可以方便结构布置，这对挖掘机的动力性能影响如何是一个需要深入研究的课题。从图 3可知，即使在重载挖掘，发动机也只有少部分时间工作在额定功率下，普通挖掘机为了满足动力性能，必须配置额定功率大于负载最大需求的的发动机。采用混合动力技术后，由于动力电池组的储能特性和电动机动力辅助作用，只要双动力源组合能够满足负载需求最大功率需求即可。因此混合动力挖掘机只需配置满足负载平均功率需求的发动机即可。因此只要双动力源合理配置，减少发动机的装机额定功率不会影响其动力性能。综合节能效果和动力性能两方面的分析，混合动力在挖掘机上的具有很好的适用性。

通过对混合动力挖掘机的节能可行性和动力性能分析表明混合动力技术在液压挖掘机应用是合适的，然而采用何种混合动力结构以及实现方案将对混合动力的效果产生很大影响。本文接下来将讨论适合挖掘机的混合动力方案并对其性能进行深入研究。

2 混合动力挖掘机结构研究

混合动力系统是指配置两个或两个以上动力源的系统[5]，在液压挖掘机中特指配置柴油发动机和电动机的系统。目前研究的混合动力主要有三种结构：串联系统、并联系统和混联系统。串联系

统结构原理如图7。柴油发动机ICE是系统的主动力源，其通过离合器和发电机直接机械连接，输出的机械能全部转换为电能，采用电动机直接驱动下级的液压系统。由于电动机具有良好的调速性能，因而可以直接驱动定量泵实现液压系统高性能的调速。所选的调速电机具有发电功能，可以由动力总成控制器HCU(Hybrid Control Unit) 发送指令给电机控制器PCU(Power Control Unit)实现其功能切换。动力电池组辅助主动力源输出功率满足负载需求，当负载需求功率大于主动力源的输出功率时释放能量，此时电池组的荷电状态值SOC(State Of Charge)下降，反之则利用主动力源多余的能量进行充,电，SOC值上升。图8是一种并联结构原理图，在此结构中柴油发动机、电动/发电机和液压泵直接机械连接。电动/发电的功能切换方式和串联系统相同,由HCU发送功能切换命令给PCU控制电机实现功能切换。

图7 串联混合动力挖掘机结构

图8 并联混合动力挖掘机结构

并联系统和串联系统的最大区别在于主动力源、辅助动力源和负载液压泵之间的连接方式不同。这将直接决定动力源的控制策略以及负载所需动力在两个动力源之间的分配方式。混联系统属于并联系统的一种特殊情况，如图8所示并联结构中若把回转系统单独由电动机驱动，则成为一种混联结构。考虑到系统设计的复杂性以及系统成本、性价比，本文对混联系统结构不作重点研究。下一节将通过模型仿真研究，将各种混合动力结构的性能进行深入的对比分析。

3混合动力模型仿真及性能评价

目前混合动力挖掘机的研究主要集中在串、并联两种结构，这两种结构都有其优缺点。以下就原型系统、串联式混合系统和并联式混合系统在节能效果、系统成本、电池寿命以及动力性能作综

合评价分析。

为了评价串联和并联混合动力系统的综合性能，以合作企业目前生产的5t液压挖掘机为原型，将两台5t级挖掘机的动力系统改造为串联和并联系统，其它配置不变,从而保证了挖掘机工作技术参数的一致性,能实现三种不同动力系统的液压挖掘机的可比性。首先，建立了三种系统相应的Matlab/simulink模型，并以实际采集的5t液压挖掘机的载荷谱作为模型的负载输入。串/并联系统的仿真结构模型分别如图 9，图10。

图9 串联混合动力挖掘机模型

图10 并联混合动力挖掘机模型

其次，动力总成控制策略是影响混合动力挖掘机各项性能的关键因素之一，但控制策略不是本文的研究重点，所以这里只简单阐述相关的控制策略。 串联系统采用应用于串联式混合动力汽车上的电力辅助控制策略EACS[13] (Electric Assist Control Strategy),电动机的控制采用PID算法，电池管理系统中的中的SOC估算方法采用笔者在文献[6]中所述的基于能量守恒和四线法的估算策略。并联系统采用EACS、FLCS[14](Fuzzy Logic Control Strategy)等控制策略，其电机控制方法和SOC估算方法和串联系统相似。这几种控制方法在混合动力汽车上均已实现成熟应用，虽然挖掘机和汽车的工况不同，不能简单的将混合动力汽车的控制策略移植到液压挖掘机中，但经试验研究所述的EACS、FLCS控制策略经过相应修正后在混合动力挖掘机控制中仍具有其适用性。

3.1关键动力部件参数设计

为了得到三个动力系统性能的可靠对比结果，还必须合理设计和选择关键动力部件。5t普通液压挖掘机动力配置柴油发动机功率

P为32kw/2200rpm，5t液压挖掘机需要达到的动力性能如表

ICE_C

2：

表2 5t 液压挖掘机性能参数

参数

数值 斗容（m 3） 0.18 最大挖掘半径(mm)

5700 最大挖掘深度(mm)

3600 铲斗最大挖掘力(kN)

32 抖杆最大挖掘力(kN)

26 挖掘循环周期(s)

15 回转速度（rpm ）

13.4 行走速度（km/h ） 3.84/2.46 爬坡度 (°)

30 由于上述５t 挖掘机的性能只描述了其最大工作能力，不能据此设计混和动力挖掘机的动力参数为此我们以满足重载挖掘工况的动力需求作为两个混合动力系统的参数设计的要求。如1.2节所述，混合动力系统由于其双动力源结构，主动力源只需提供负载需求的平均功率。对重载工况的载荷数据按式(1)进行积分运算得到其平均功率L P =16.3kw。

L 0

1()d 16.3T L P P t t kw T ==∫－(1) 对于串联系统，发动机输出的全部能量都经过发电机、电动机的能量转换，效率分别为EG η和EM η。其中部分比例为x 的能量还需经历电池组的充放电，效率为BAT η。因此串联系统的主动力源选择需

要满足式(2)：

ICE_S EG EM BAT EG EM

(1)(L L x P x P P ηηηηη???>+???－(2) 根据合作单位提供的数据取EG 91%η=和EM 92%η=BAT 72%η=，另根据载荷波动统计情况取ｘ=0.22.则可得ICE_S P =21.05kw.因此选择发动机额定功率22kw/2200rpm.发电机额定功率22kw/rpm.因

为液压系统最终由电动机驱动，所以选择电动机功率与普通挖掘机发动机功率一致，为32kw/2200rpm.需要说明的是上述计算结果没有考虑发动机效率的提高，所以选择时忽略了发动机的裕量系数。

并联动力系统采用和串联系统相同的设计计算方法，不同的是，并联系统发动机输出的能量不用全部转换为电能，控制策略可以更灵活的控制双动力源的功率输出比率。选择的关键部件能量效率为：电动/发电机电动工作模式时EM 90%η=，发电模式时为EG 89%η=(因为并联系统转速仍有所波动，所以电动/发电机效率相对串联系统较低)，电池组效率仍然为65%。发动机输出能量经历电能转换的比例x=0.2(因为并列系统发动机的工作点会随负载作一定波动，所以该比例比串联系统低。计算公式如(3)(4)所示，根据计算结果我们选择发动机额定功率20kw/2200rpm.电动发电机功率为15kw/2200rpm.

L ICE_P L EG EM BAT

((1))19.3x P P x P ηηη?>+??=??－(3)

ICE_P EM ICE_C P P P +>－(4)

对于电池组容量的选择主要考虑三个个方面：1)电池组的容量不限制电动机的工作性能；2) 在发电储能模式时能够进行高效率充电；3)是能满足整机对电池的寿命要求，在3.3节成本对比中将对电池组进行进一步的讨论。

3.2 节能效果对比

混合动力挖掘机的节能效果是衡量其性能的关键指标之一。原型系统、串联系统和并联系统均以重载挖掘载荷谱作为载荷输入，油耗仿真结果如图11，从图中可以看出在运行时间内，普通系统油耗为540g,串联系统油耗为362g,并联系统油耗为330g,相比普通系统串、并联系统节能效果分别提高36.1%和40.7%。但是需要说明的是串、并联混合动力挖掘机仿真模型中的油耗模型没有包括由于电池SOC 变化所产生的等效发动机油耗，从图14 中串、并联系统SOC 波动曲线可得油耗统计的300s 时间内串联系统电池组的SOC 由0.6变化到了0.65，而并联系统电池组SOC 由0.6变化到0.64,等效油耗的计算方法如式(5):

fuel_SOC BAT fuel .m SOC Q η=Δ??-(5)

式中fuel_SOC m 为等效油耗；SOC Δ为电池SOC 变换量；BAT Q 为电池组容量，串联系统为2.52kwh,

并联系统为1.96kwh；fuel η为油耗率，可以结合图13发动机工作点分布和图5 万有特性曲线获得，

串联系统取230g/kwh,并联系统取240g/kwh.最终考虑电池soc 波动的综合油耗对比如表 3。

图11 三种系统油耗对比曲线

表3 三种系统综合油耗对比情况

SOC 变化等效油耗/g 发动机

油耗/g

SOC 等效油耗综合节能效果

普通系统

540 串联系统

362 0.6-0.65-29 38.3%并联系统 330 0.6-0.64-18.9 42%

图 12为液压泵的特性曲线图，在液压泵进入起调压力P1前，液压泵吸收的功率随着转速波动而变化，负载的波动直接影响发动机的转速和功率输出。而普通动力系统发动机直接驱动负载液压泵(恒功率变量泵),所以发动机工作点波动频繁，燃料效图率很低，油耗曲线中表现为斜率波动较大

的曲线。串联系统，由于动力源和负载不存在直接机械硬联接，负载的波动不能直接影响发动机的工作点，因而能够较为简单地控制工作点位于经济油耗曲线上，最终系统的油耗低、工作稳定，耗油曲线表现为斜率基本稳定的直线。该直线仿真起始段没有油耗是因为此时负载较低，电池的SOC 较高，所以由电机单独驱动。并联系统，节能效果处于上述两者情况之间，辅助动力源的削峰填谷作用使发动机工作点虽有所波动但始终围绕在经济油耗点附近。另外混合动力系统之所以能改善挖掘机的燃油效率还可以从发动机工作点的改善得到验证，如图13 是试验台采集的三动力系统发动机工作点波动情况，采用混合动力系统后发动机工作点得到了明显的改善。油耗曲线中反映出串联系统耗油比并联系统多，是因为串联系统中所有的能量都经历了发电机和电池的能量转换环节，增加的能量转换环节降低了整机燃油效率。

图12 恒功率液压泵特性曲线图

(a) 普通系统

(b) 串联系统

(c)并联系统

图13 三种动力挖掘机重载挖掘时工作点变化情况

3.3成本对比

在成本控制中，制造成本和使用成本是最直观且容易对比的。在混合动力挖掘机中，制造成本主要是关键零部件的成本，表4是通过仿真和实验获得的满足5t级挖掘机动力性能要求的动力配置情况。可见串联结构相对于普通挖掘机关键零部件增加较多、制造成本较高。在混合动力挖掘机中维护成本主要考虑动力电池组的寿命。动力NIMH电池组的寿命常用动力NIMH电池组在其寿命期内所传递的总能量来衡量，主要受放电深度DOD(Depth Of Discharge)和环境温度的影响[15]。因环境温度(指电池箱的温度)是可控的，所以主要研究放电深度对其寿命的影响。图14 为串/并联系统动力NIMH电池的SOC 变化曲线，图15 为两种系统工作过程中所传递能量的变化曲线。可见串联系统在工作过程中电池的放电深度较深，且传递的能量较多。仿真结果表明，并联混合动力挖掘机比同等级串联系统所用电池组的寿命更长，维护成本更低。

表4 三种挖掘机的主要动力部件参数

并联系统 20/220014/2200 1.96

图14 串、并联系统SOC 变化曲线

图15 串、并联系统中经历电池转换的能量

3.4 动力性能比较

由表4可得，混合动力系统主动力源的装机功率比普通系统低，因而混合动力源持续输出额定功率的能力可能会比普通系统差。实际作业过程中，由于负载本身是变化的，并不要求动力源持续输出额定功率，因此混合动力系统对动力源的要求是能够满足负载最大功率需求且能持续提供负载的平均功率需求。动力源持续输出平均功率的能力主要由混合度HF(Hybridization Factor)决定。混合度是指辅助动力源装机功率与动力源总装机额定功率的比值。图16是配置相同装机总额定功率的混合动力挖掘机能够持续输出的平均功率与HF的归一化曲线，HF为０对应普通挖掘机。图中的直线表示满足挖掘机动力需求的平均功率。可见混合动力挖掘机的HF小于0.39即可满足挖掘机的动力性能。

图16 发动机平均功率输出与混合度的关系

4结论

(1)混合动力挖掘机和传统挖掘机相比，虽然在成本上有所增加，但是在节能效果上具有很大的优势。从仿真结果得出，其节能效果比传统挖掘机提高35%以上。此外由于发动机工作点的改善，混合动力挖掘机的排放指标相比传统挖掘机具有很大提高。同时发动机的转速相对稳定也减少了噪声和抖动，改善了操作环境。

(2)并联系统与串联系统相比，虽然在控制策略实现上难度相对较大，发动机的工作点不如串联系统稳定，但是其节能效果相比更高，且成本增加不多。另外关键零部件动力电池组的充放电工况相比更好，寿命更长。

(3) 由分析仿真和试验对比表明并联混合动力系统是目前最合适挖掘机的节能方案，并联混合动力挖掘机提高了节能效果优化了系统的工作效率。

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挖掘机的基本构造和工作原理

第一部分：挖掘机 第一章挖掘机的基本构造及工作原理 第一节概述 一、单斗液压挖掘机的总体结构 单斗液压挖掘机的总体结构包括①动力装置、②工作装置、③回转机构、④操纵机构、⑤传动系统、⑥行走机构和⑦辅助设备等，如图所示。

常用的全回转式液压挖掘机的动力装置、传动系统的主要部分、回转机构、辅助设备和 驾驶室等都安装在可回转的平台上，通常称为上部转台。因此又可将单斗液压挖掘机概括成 工作装置、上部转台和行走机构等三部分。 工作装置——①动臂、②斗杆、③铲斗、④液 压油缸、⑤连杆、⑥销轴、⑦管路 上部转台——①发动机、② 减震器主泵、③主阀、④驾 驶室、⑤回转机构、⑥回转 支承、⑦回转接头、⑧转台、 ⑨液压油箱、⑩燃油箱、○11 控制油路、○12电器部件、○13 配重 行走机构——①履带架、② 履带、③引导轮、④支重轮、 ⑤托轮、⑥终传动、⑦张紧 装置 挖掘机是通过柴油机把柴油的化学能转化为机械能，由液压柱塞泵把机械能转换成液 压能，通过液压系统把液压能分配到各执行元件（液压油缸、回转马达+减速机、行走马达+ 减速机），由各执行元件再把液压能转化为机械能，实现工作装置的运动、回转平台的回转 运动、整机的行走运动。 二、挖掘机动力系统 1、挖掘机动力传输路线如下 １）行走动力传输路线：柴油机——联轴节——液压泵（机械能转化为液压能）——分配阀 ——中央回转接头——行走马达（液压能转化为机械能）——减速箱——驱动轮——轨链履 带——实现行走 ２）回转运动传输路线：柴油机——联轴节——液压泵（机械能转化为液压能）——分配阀 ——回转马达（液压能转化为机械能）——减速箱——回转支承——实现回转 ３）动臂运动传输路线：柴油机——联轴节——液压泵（机械能转化为液压能）——分配阀 ——动臂油缸（液压能转化为机械能）——实现动臂运动 ４）斗杆运动传输路线：柴油机——联轴节——液压泵（机械能转化为液压能）——分配阀 ——斗杆油缸（液压能转化为机械能）——实现斗杆运动 ５）铲斗运动传输路线：柴油机——联轴节——液压泵（机械能转化为液压能）——分配阀 ——铲斗油缸（液压能转化为机械能）——实现铲斗运动

挖掘机的工作原理

挖掘机的工作原理 液压挖掘机主要由发动机、液压系统、工作装置、行走装置和电气控制等部分组成。液压系统由液压泵、控制阀、液压缸、液压马达、管路、油箱等组成。电气控制系统包括监控盘、发动机控制系统、泵控制系统、各类传感器、电磁阀等。 液压挖掘机一般由工作装置、回转装置和行走装置三大部分组成。根据其构造和用途可以区分为：履带式、轮胎式、步履式、全液压、半液压、全回转、非全回转、通用型、专用型、铰接式、伸缩臂式等多种类型。 工作装置是直接完成挖掘任务的装置。它由动臂、斗杆、铲斗等三部分铰接而成。动臂起落、斗杆伸缩和铲斗转动都用往复式双作用液压缸控制。为了适应各种不同施工作业的需要，液压挖掘机可以配装多种工作装置，如挖掘、起重、装载、平整、夹钳、推土、冲击锤等多种作业机具。 回转与行走装置是液压挖掘机的机体，转台上部设有动力装置和传动系统。发动机是液压挖掘机的动力源，大多采用柴油要在方便的场地，也可改用电动机。

液压传动系统通过液压泵将发动机的动力传递给液压马达、液压缸等执行元件，推动工作装置动作，从而完成各种作业。 挖掘机液压系统是怎么工作的? 挖掘机有三个部分的液压缸分别是动臂，斗杆，铲斗。有三个液压马达，左右行走和一个回转。这些都由换向阀控制供油。油液从液压泵出来经换向阀分配到以上各执行元件。挖掘机的换向阀大多是液控的就是用一股压力较小的油推动换向阀的阀芯。一般中型挖掘机用的是三联泵，两个大泵提供工作所需要的压力。一个小齿轮泵给控制油路供油。控制油通过手柄下边的控制阀调节主油路换向阀阀芯的位置从而实现动臂斗杆和铲斗油缸的伸缩。以及液压马达的转与停以及转动方向。主油路设溢流阀，压力超过限定值就会打开，油液直接回油箱。所以系统压力始终保持在一定范围内。同样道理在各油缸的支路也设溢流阀，实现二次调定压力。不光是挖掘机，任何液压系统工作原理都是油箱中油液-泵-控制元件-执行元件-油箱。 液控比例阀换向阀的作用和液控比例阀换向阀串联的先导阀是什么作用 传统换向阀的进出油口控制通过一根阀芯来进行，两油口听开口对应关系早在阀芯设计加工时已确定，在使用过程中不可能修改，从而使得通过两油口的流量或压力不能进行独立控制，互不影响。

PLC在挖掘机电气控制系统中的应用

图1PLC 接线图 1引言 挖掘机是一种广泛使用的大型工程机械，工作时，先启动蜂鸣器，让工作人员离开生产现场；再起动冷却泵电机，对液压电机和钻头电机进行冷却；待冷却泵稳定工作后，起动液压泵电机，再起动钻头电机开始工作.停机顺序与起动顺序正好相反.以前大部分挖掘机采用传统的继电器2接触器控制系统.这种系统的主要缺点是接线复杂、 维修困难，控制触点易烧坏，以及可靠性和抗干扰性较差.可编程逻辑控制器（PLC ）作为新一代的工业控制装置，由于其具有体积小、 安装方便、编程简单、易于使用和修改等特点而获得广泛应用.用PLC 改造挖掘机电气控制系统，取得较理想的效果.2基于PLC 的挖掘机电气控制系统设计 2.1 主电路设计与控制要求 钻头电机功率较大，采用Y-△起动方式由KM 4、 KM 5、KM 6控制：冷却泵电机和液压泵电机功率较小，直接起动即可，分别由KM 2、KM 3控制.接触器KM O 作急停用：当系统出现紧急情况时，断开KM O ，即断开三台电机的电源，同时接触器KM l 控制蜂鸣器HAl 的鸣叫.FRl ～FR3为热继电器，用于对电机进行过载保护：FR4为采用温度传感器，用于准确测量钻头电机的工作温度，当温度超过设定值时，控制HAl 进行声光报警. 根据工艺要求，PLC 控制系统首先必须保证三台电机按指定的顺序起动和停止：其次，系统必须有自动和手动两种工作方式.正常工作时各电机连续自动运转，系统调试与维修时采用手动工作方式.此外，系统还应设置互锁、短路和过载保护.当液压泵电机和冷却泵电机中有一台过载时，系统必须停止工作：钻头电机过载时，只停止其本身的工作，不影响其他电机的工作.当钻头电机超过设定温度时，必须停止运行.系统还应设有急停开关以及必要的抗干扰措施，以确保挖掘机安全可靠地工作. 2.2PLC 控制系统设计 2.2.1 硬件设计 根据上述控制要求，系统实际输入点数为12点，输出点数为8点：考虑到今后扩展和维护的需要，选用三菱公司FX2N 一32M R 可编程控制器.FX2N 系列PLC 编程软元件一览表见日本三菱公司FX 系列编程手册.PLC 的硬件连接线如图1所示，图中SA 为手动／自动 Vol.25No.10 Oct.2009 第25卷第10期2009年10月赤峰学院学报（自然科学版）Journal of Chifeng University （Natural Science Edition ）PLC 在挖掘机电气控制系统中的应用 李增军 （通辽市技工学校，内蒙古 通辽０２８０２１） 摘要：挖掘机是一种广泛使用的大型工程机械，它主要由电气控制系统、液压系统、冷却系统、钻臂、行走机构、扒杂运输机构等组成．挖掘机主要工作的部件是钻头、冷却系统和液压系统，因此控制它们的电气控制系统便成为了问题的关键．挖掘机的电气控制系统主要控制钻头电机、 冷却泵电机、液压泵电机按事先设定的顺序起停，按设定的时间运转，同时当系统温度超过设定值时产生报警．针对挖掘机的工作特点，提出了一种用ＦＸ２Ｎ系列ＰＬＣ改进其电气控制系统的方法．分析了电气系统的控制要求，给出了系统的硬件、软件设计方法． 关键词：挖掘机；电气控制；硬件设计：系统程序中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1673-260X （2009）10-0122-02 输入设备端口号输出设备端口号手动／自动SA XO 急停控制YO 急停SBl Xl 蜂鸣器控制Y1蜂鸣器控制SB2X2冷却泵电机控制Y2冷却泵启动SB3X3 液压泵电机控制 Y3 冷却泵停止SB4X4钻头电机控制Y4液压泵启动SB5X5钻头电机启动 Y6 液压泵停止SB6X6钻头电机三角运行Y5钻头启动SB7X7闪烁报警 Y7 钻头停止SB8钻头过载FR1 X10X11 122--

工程机械租赁合同书 挖掘机

工程机械租赁合同书 甲方：内蒙古中鑫再生资源有限公司（承租方） 乙方：（承租方） 为了国家建设，根据工程需要，明确双方的权利和义务，经双方协商后签定如下租赁承包协议： 一、甲方自2009 年 8 月 27 日至 2009 年 10 月 27 日租赁乙方挖掘机 PC220-7 型 1 台，承包土石方，预期 2 月。 二、付款方式及工作时间： 1、乙方机械进场签合同，工作5日内甲方首付16500.00元整，其余款到月结清，每天租金为1100.00元整，甲方负责单程托运费300.00元整，本租金不含税收票据。工作时间不往下月累计。由于乙方的机械或司机原因造成的工时不足，按时扣费。 2、每月工作时间为 330 小时，每天工作时间 11 小时，超出时间按加班计算，加班费 100 元／小时，如遇下雨或因甲方原因出现停工致使工作时间街接不上照常算作工作日。 3、在租赁期间内，甲方未征的乙方同意，不得擅自在

所租设备上增加或拆除任何零部件。 三、甲乙双方责任 1、乙方机械进入甲方工地，甲方负责乙方施工人员的食宿，并共同负责机械的安全，保证工程完工后机械人员安全离场。 2、甲方只供柴油，其余付油由乙方负责。如油料不合格乙方有权拒绝使用，如甲方强行使用油料，造成机械损坏，应由甲方修理。如挖斗破损，由甲方协助乙方焊接好。 3、施工工地如甲方属于证照不健全、出现电缆、光缆、水道、军事设施等影响施工，导致乙方机械人员被有关部门扣留甲方负责协调。 4、如果出现甲方资金不能按合同付款，乙方有权停机，停机期间照算工作日，停机两天再不付款，乙方有权把机械拖走，造成的一切损失由甲方负责。 5、乙方机手应听从甲方工地人员的指挥和安排，认真工作，合理施工，不听甲方指挥人员的指挥，甲方有权解除合同，费用乙方自负。但甲方不得强行机手进行危险作业，否则乙方机手有权拒绝。 6、乙方应确保机械正常作业，圆满完成任务。 7、甲方应确保乙方每月有 2 天的维修保养机械时间。 8、由于乙方机械手违章作业不听指挥造成的事故一切

挖掘机力士乐液压系统分析解读

挖掘机力士乐液压系统分析 [主要内容] 介绍了力士乐闭中心负载敏感压力补偿挖掘机液压系统组成及其工作原理、特性。重点分析了多路阀 液压系统、液压泵控制系统、各主要液压作用元件液压回路及多路阀先导操纵系统等。 目前液压挖掘机有两种油路: 开中心直通回油六通阀系统和闭中心负载敏感压力补偿系统, 我国国产液压挖掘机大多采用“开中心”系统, 而国外著名的挖掘机厂家基本上都采用“闭中心”系统。闭中心具有明显的优点, 但价格较贵。国内厂家对开中心系统比较熟悉, 而对闭中心系统不太了解,因此有必要来介绍一下闭中心系统, 本文重点分析力士乐闭中心负载敏感压力补偿(LUDV) 挖掘机油路。 LUDV意为与负载无关的分配阀。 LUDV系统 力士乐挖掘机液压系统可以看作由以下4 部分组成: ①多路阀液压系统(主油路) ; ②液压泵控制液压系统(包括与发动机综合控制) ; ③各液压作用元件液压子系统, 包括动臂、斗杆、铲斗、回转和行走液压系统, 还包括附属装置液压系统; ④多路阀操纵和控制液压系统。

1 多路阀液压系统 多路阀液压系统是液压挖掘机的主油路, 它确定了液压泵如何向各液压作用元件的供油方式, 决定了液压挖掘机的工作特性。力士乐采用的闭中位负载敏感压力补偿多路阀液压系统的工作原理见图1 (因换向阀不影响原理分析, 故未画出) 。 图1 挖掘机力士乐主油路简图 挖掘机力士乐主油路由工装油路和回转油路二个负载敏感压力补偿系统组成。 1.1 工装油路 工作装置和行走油路(除回转外) 简称工装油路,用阀后补偿分流比负载敏感压力补偿(LUDV)系统, 具有抗饱和功能。在每个操纵阀阀杆节流口后, 设压力补偿阀, 然后通过方向阀向各液压作用元件供油。LUDV 多路阀原理符号见图2 。

挖掘机各部件名称详解word版本

挖掘机各部件名称详 解

[铁甲工程机械网原创] 相信有很多喜爱或是刚刚加入工程机械行业的新手朋友，有时会对机器各部位名称作用存在这困惑，在平时讨论中或是论坛的讨论贴中不知道怎么去参与，不了解或是一知半解，为此，铁甲发起“走进用户，实地了解并试驾”的活动，首轮活动圆满结束后，归纳、汇总小编在活动期间所见所闻所学到的东西，和大家共同学习与探讨。 以论坛版主小松-8的卡特320C为例介绍 发动机是一整套动力输出设备，也被人们俗称机器的“心脏”，随着科技的进步，人们不断地研制出不同用途多种类型的发动机，但是，不管哪种发动机，它的基本前提都是要以某种燃料燃烧来产生动力。用户在选购车辆时第一关心的就是发动机如何，所以，就先从发动机开始介绍。

涡轮系统是增压发动机中最常见的增压系统之一。在相同的单位时间里，能够把更多的空气及燃油的混合气强制挤入汽缸(燃烧室)进行压缩燃爆动作(小排气量的引擎能“吸入”和大排气量相同的空气，提高容积效率)，便能在相同的

转速下产生比自然进气发动机更大的动力输出。涡轮增压利用废气驱动，基本没有额外的能量损耗(对发动机没有额外的负担)，便能轻易地创造出大马力。 外部构造 铭牌就是车的概括信息，主要是品牌、型号、原产地、机器的出厂编号，铭牌上的机器编号和下面车身上的编号相对应，如果一样就证明车子信息没被更改过，在品牌代理商那里，提供机器的出厂编码能在内部网上查询到此机器的更详尽信息。只有cat是这样的，其他品牌都没有那个钢印，只有一个牌子。有一些不法分子，将此标牌作假，蒙骗那些经验不足的购买二手机器的友，套牌、虚假等情况都存在，所以说购买二手机千万要慎重，最好邀请经验丰富的业内人士陪同

挖掘机电气控制系统

挖掘机电气控制系统 本篇将以SY2XXC5挖掘机为例讲述挖掘机的电气系统基本原理、基本构造、操作说明、故障分析。 一、概述 机电一体化是液压挖掘机的主要发展方向，其最终目的是机器人化，实现全自动运转，这是挖掘机技术的又一次飞跃。作为项目机械主导产品的液压挖掘机，在近几十年的研究和发展中，已逐渐完善，其工作装置、主要结构件和液压系统已基本定型。人们对液压挖掘机的研究，逐步向机电液控制系统方向转移。控制方式不断变革，使挖掘机由简单的杠杆操纵发展到液压操纵、气压操纵、电气操纵、液压伺服操纵、无线电遥控、电液比例操纵和计算机直接控制。所以，对挖掘机机电一体化的研究，主要是集中在液压挖掘机的控制系统上。 液压挖掘机电气控制系统主要是对发动机、液压泵、多路换向阀和执行元件<液压缸、液压马达）的一些温度、压力、速度、开关量的检测并将有关检测数据输入给挖掘机的专用控制器EC-7，EC-7控制器综合各种测量值、设定值和操作信号发出相关控制信息，对发动机、液压泵、液压控制阀和整机进行控制。 <一）电气控制系统具有以下功能： 1：控制功能：负责对发动机、液压泵、液压控制阀和整机的复合控制。 2：检测和保护功能：通过一系列的传感器、油压开关、蜂鸣器、熔断器和触摸屏等对挖机的发动机、液压系统、气压系统和工作状态进行检测和保护。 3：照明功能：主要有司机室厢灯、工作装置作业灯及检修灯。 4：其它功能：主要有刮雨器、喷水器、空调器和收放音机等。 <三）系统组成及原理 SY2XXC5挖掘机电气系统由电源部分、启动部分、照明部分、电气操纵机构、空气调节装置、音响设备、节能控制及故障诊断报警系统等组成。 2.1 电源部分 系统电源为直流24V电压供电、负极搭铁方式；采用2节12V 120AH蓄电池串联作发动机启动电源，由带内置硅整流和电压调节装置的交流发电机充电，以维持蓄电池电量和稳定系统电压；蓄电池输出端装设电源继电器，由钥匙开关控制，以增加电源系统的安全性。 1)蓄电池：采用12V 120AH免维护型蓄电池，2组串联。

挖掘机节能液压控制系统分析与应用解读

挖掘机节能液压控制系统分析与应用? 李艳杰 1,2于安才 2姜继海 2 (1. 沈阳理工大学机械工程学院沈阳 110159; 2. 哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨 150001 摘要 :深入分析了现代液压挖掘机中三种主流的节能液压系统——负流量控制、正流量控制和负载敏感系统的基本工作原理, 重点分析了它们在不同系列挖掘机中的应用;介绍了两种新型挖掘机液压系统的基本原理;分析表明三种典型挖掘节能液压系统都具有一定的节能效果,但工作原理各有不同;新型的挖掘机液压系统虽然还在研发阶段,但具有更好的节能效果及应 用前景。 关键词:液压挖掘机负流量控制正流量控制负载敏感系统 中图分类号 TU621 Analyses and Application of Energy-Saving Hydraulic Control System of Excavator LI Yan-jie1,2YU an-cai2JIANG Ji-hai2 (1. School of Mechanical Engineering, Shenyang Ligong University, Shenyang 110159; 2. School of Mechatronics Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001 Abstract : Negative flow control, positive flow control and load sensing are the general energy-saving hydraulic systems of modern hydraulic excavator. The basic principles of the three typical hydraulic control systems were analyzed deeply. Their application in different kind of excavators is mainly analyzed. The principles of two new

挖掘机各部件的详细图解

挖掘机各部件的详细图解 一．反铲 铰接式反铲是单斗液压挖掘机最常用的结构型式，动臂、斗杆和铲斗等主要部件彼此铰接（见图1），在液压缸的作用下各部件绕铰接点摆动，完成挖掘、提升和卸土等动作。 图1 反铲 1—斗杆油缸；2—动臂；3—油管；4—动臂油缸；5—铲斗；6—斗齿；7—侧齿；8—连杆；9— 摇杆；10—铲斗油缸；11—斗杆 1．动臂 动臂是反铲的主要部件，其结构有整体式和组合式两种。 1）整体式动臂。其优点是结构简单，质量轻而刚度大。缺点是更换的工作装置少，通用性较差。多用于长期作业条件相似的挖掘机上。整体式动臂又可分为直动臂和变动臂两种。其中的直动臂结构简单、质量轻、制造方便，主要用于悬挂式液压挖掘机，但它不能使挖掘机获得较大的挖掘深度，不适用于通用挖掘机；弯动臂是目前应用最广泛的结构型式，与同长度的直动臂相比，可以使挖掘机有较大的挖掘深度。但降低了卸土高度，这正符合挖掘机反铲作业的要求。 2）组合式动臂。如图2所示，组合式动臂用辅助连杆或液压缸3或螺栓连接而成。上、下动臂之间的夹角可用辅助连杆或液压缸来调节，虽然使结构和操作复杂化，但在挖掘机作业中可随时大幅度调整上、下动臂之间的夹角，从而提高挖掘机的作业性能，尤其在用反铲或抓斗挖掘窄而深的基坑时，容易得到较大距离的垂直挖掘轨迹，提高挖掘质量和生产率。组合式动臂的优点是，可以根据作业条件随意调整挖掘机的作业尺寸和挖掘力，且调整时间短。此外，它的互换工作装置多，可满足各种作业的需要，装车运输方便。其缺点是质量大，制造成本高，一般用于中、小型挖掘机上。 2．反铲斗 反铲用的铲斗形式，尺寸与其作业对象有很大关系。为了满足各种挖掘作业的需要，在同一台挖掘机上可配以多种结构型式的铲斗，图3为反铲常用铲斗形式。铲斗的斗齿采用装配式，其形式有橡胶卡销式和螺栓连接式，如图4所示。

工程机械租赁合同书范本(挖掘机)

编号：____________ 工程机械租赁合同书 甲方： __________________________ 乙方： __________________________ 签订日期： ____ 年____ 月_____ 日 甲方：（承租方） 乙方：（出租方） 为了国家建设，根据工程需要，明确双方的权利和义务，经双方协商后签定如下租赁承包协议：一、甲方自__________ 至____________ 租赁乙方______________________________ 。

二、租赁方式及租赁单价： 1、本租赁方式采用按月租赁的方式，甲方需在乙方机械场________ 天内支付一半租金，其余租金 在租赁到期时一次性付清。 2、美国卡特牌挖掘机： 3、在租赁期间内，甲方未征的乙方同意，不得擅自在所租设备上增加或拆除任何零部件，如有此行为，一切损失由乙方承担。 三、甲乙双方责任 1、乙方机械进入甲方工地，甲方负责乙方施工人员的食宿，并共同负责机械的安全，保证工程完工后机械人员安全离场。 2、甲方只供柴油，其余付油由乙方负责。如油料不合格乙方有权拒绝使用，如甲方强行使用油料，造成机械损坏，应由甲方修理。如挖斗破损，由甲方协助乙方焊接好。 3、施工工地如甲方属于证照不健全、出现电缆、光缆、水道、军事设施等影响施工，导致乙方机械人员被有关部门扣留，甲方负责协调。 4、如果出现甲方资金不能按合同付款，乙方有权停机，停机期间照算工作日，停机两天再不付款，乙方有权把机械拖走，造成的一切损失由甲方负责。 5、乙方机手应听从甲方工地人员的指挥和安排，认真工作，合理施工，不听甲方指挥人员的指挥，甲方有权解除合同，费用乙方自负。但甲方不得强行机手进行危险作业，否则乙方机手有权拒绝。 6、乙方应确保机械正常作业，圆满完成任务。 7、甲方应确保乙方每月有______ 天的维修、保养机械时间。 8、由于乙方机械手违章作业不听指挥造成的事故一切费用由乙方承担。 四、甲乙双方如发生纠纷，应在同等互利的原则下协商解决，如协商不妥，可在甲方当地仲裁委员会解决。 五、本合同未经公证处公证，但经双方签字后享有法律的同等效力。 六、本合同一式两份，双方各一份，双方签字后生效。 甲方签字： 地址： 电话：身份证号码：年月日地址： 乙方签字：

挖掘机各部件的详细图解

一．反铲 铰接式反铲是单斗液压挖掘机最常用的结构型式，动臂、斗杆和铲斗等主要部件彼此铰接（见图1），在液压缸的作用下各部件绕铰接点摆动，完成挖掘、提升和卸土等动作。 图1 反铲 1—斗杆油缸；2—动臂；3—油管；4—动臂油缸；5—铲斗；6—斗齿；7—侧齿；8—连杆；9— 摇杆；10—铲斗油缸；11—斗杆 1．动臂 动臂是反铲的主要部件，其结构有整体式和组合式两种。 1）整体式动臂。其优点是结构简单，质量轻而刚度大。缺点是更换的工作装置少，通用性较差。多用于长期作业条件相似的挖掘机上。整体式动臂又可分为直动臂和变动臂两种。其中的直动臂结构简单、质量轻、制造方便，主要用于悬挂式液压挖掘机，但它不能使挖掘机获得较大的挖掘深度，不适用于通用挖掘机；弯动臂是目前应用最广泛的结构型式，与同长度的直动臂相比，可以使挖掘机有较大的挖掘深度。但降低了卸土高度，这正符合挖掘机反铲作业的要求。 2）组合式动臂。如图2所示，组合式动臂用辅助连杆或液压缸3或螺栓连接而成。上、下动臂之间的夹角可用辅助连杆或液压缸来调节，虽然使结构和操作复杂化，但在挖掘机作业中可随时大幅度调整上、下动臂之间的夹角，从而提高挖掘机的作业性能，尤其在用反铲或抓斗挖掘窄而深的基坑时，容易得到较大距离的垂直挖掘轨迹，提高挖掘质量和生产率。组合式动臂的优点是，可以根据作业条件随意调整挖掘机的作业尺寸和挖掘力，且调整时间短。此外，它的互换工作装置多，可满足各种作业的需要，装车运输方便。其缺点是质量大，制造成本高，一般用于中、小型挖掘机上。 2．反铲斗 反铲用的铲斗形式，尺寸与其作业对象有很大关系。为了满足各种挖掘作业的需要，在同一台挖掘机上可配以多种结构型式的铲斗，图3为反铲常用铲斗形式。铲斗的斗齿采用装配式，其形式有橡胶卡销式和螺栓连接式，如图4所示。 图2 组合式动臂 1—下动臂；2—上动臂；3—连杆或液压缸 图3 反铲常用铲斗结构 1—齿座；2—斗齿；3—橡胶卡销；4—卡销；5、6、7—斗齿板

工程机械比武方案—(挖掘机工和装载机工)

工程机械（挖掘机工、装载机工）技术比武方案 一、组织机构 组长：杨安成 副组长：张芝季 成员：赵春波 杨忠学 领导小组下设协调组和评委组 协调组成员：卿大平 赵贤柱 郑世黔 戴朝忠龙喜 孙祥林 郑元友 刘志友 马家明 评委组长：马启华 评委成员：欧阳范刚 徐昌迪 张池平 二、比武方式 技术比武包括理论知识考试和实际操作考试两部分，理论考试 统一一套试题,实际操作挖掘机工和装载机工各一套操作试题。理 各占50%计入综合成绩确定最后的名次。 （-）参赛选手范围：集团公司所属各单位的挖掘机工和装载机 工。 （二）参赛知识范围：以《冶金职业技能鉴走》和《职业技能鉴 定》为依据。高级工技能题量占50% ,技师及其以上技能题量占 张应全 殷昭和 陈刚 梁恩炳张潮周宝国 唐晓武 论成绩前12名进入后 的实际操作考试。理论知识和实际操作考试 参赛范

50%o 四、比武内容 (-)理论考试部分 理论知识考试采用闭卷笔试的方法,满分100分,考试时间120分钟,考试内容包括： 1、基础知识 概述、总体结构及构造、用途、分类。 1.2挖掘机、装载机的工作装置、类别、工作原理、组成及作用。 1.3挖掘机的回转装置。 1.4行走装置。 1.5发动机的工作原理及基本结构。 1?5丄概述。 1.5.2基本术语。 1.53发动机工作原理。 1.5.4发动机的基本结构。 1.6液压系统、液压原理的基本油路，主要液压系统及功能。 1.7电气系统基础知识，主要电气设备的基本原理及电路与控制电路。 2、专业知识 2?1挖掘机、装载机的操作与施工。 2丄1挖机、铲车的控制与操作。

挖掘机各部件名称详解

[铁甲工程机械网原创] 相信有很多喜爱或是刚刚加入工程机械行业的新手朋友，有时会对机器各部位名称作用存在这困惑，在平时讨论中或是论坛的讨论贴中不知道怎么去参与，不了解或是一知半解，为此，铁甲发起“走进用户，实地了解并试驾”的活动，首轮活动圆满结束后，归纳、汇总小编在活动期间所见所闻所学到的东西，和大家共同学习与探讨。 以论坛版主小松-8的卡特320C为例介绍 发动机是一整套动力输出设备，也被人们俗称机器的“心脏”，随着科技的进步，人们不断地研制出不同用途多种类型的发动机，但是，不管哪种发动机，它的基本前提都是要以某种燃料燃烧来产生动力。用户在选购车辆时第一关心的就是发动机如何，所以，就先从发动机开始介绍。

涡轮系统是增压发动机中最常见的增压系统之一。在相同的单位时间里，能够把更多的空气及燃油的混合气强制挤入汽缸(燃烧室)进行压缩燃爆动作(小排气量的引擎能“吸入”和大排气量相同的空气，提高容积效率)，便能在相同的转速下产生比自然进气发动机更大

的动力输出。涡轮增压利用废气驱动，基本没有额外的能量损耗(对发动机没有额外的负担)，便能轻易地创造出大马力。 外部构造 铭牌就是车的概括信息，主要是品牌、型号、原产地、机器的出厂编号，铭牌上的机器编号和下面车身上的编号相对应，如果一样就证明车子信息没被更改过，在品牌代理商那里，提供机器的出厂编码能在内部网上查询到此机器的更详尽信息。只有cat是这样的，其他品牌都没有那个钢印，只有一个牌子。有一些不法分子，将此标牌作假，蒙骗那些经验不足的购买二手机器的友，套牌、虚假等情况都存在，所以说购买二手机千万要慎重，最好邀请经验丰富的业内人士陪同

挖掘机控制系统.

挖掘机控制系统 沈阳航空航天大学 摘要：进入21世纪，我们的社会每一天都在进步，大规模土木工程建设越来越多，而挖掘机，是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。本文主要介绍挖掘机的工作原理，用PLC编程实现下位机控制，分别用手动和自动的设计来模拟实现挖掘机的工作状态，使挖掘机能够完成预先设计好的动作。通过PLC程序编写，I/O分配表和对硬件电路的连接，最后利用组态王6.53对挖掘机控制系统进行模拟调试，采用组态软件建立人机监控界面，从而提高工作效率，节约成本，把人从枯燥的工作中解放出来。 关键词：挖掘机；PLC；组态王；手动；自动 1绪论 1.1挖掘机的发展及应用 挖掘机作为施工机械中的中流砥柱多年来为施工单位所依赖，挖掘机马力强劲，功能有着较强的不可替代性。尤其是在科学技术突飞猛进的今天，人们对挖掘机的要求越来越高，不仅对其动力系统的要求在提高，在操作的舒适度、能耗和尾气排放上都比原来要求更高了。还好有一直在进步的科技基础作为支撑，使人们对挖掘机的改造和创新进入了一个新的时代。在世界资源严重匮乏、石油天然气价格猛增的今天，对机械设备的动力来源改造越来越多地被提上课题，人们在努力寻找一种可再生的新型能源替代石油天然气等不可再生而且会造成环境污染的能源，于是我们看到了大街上的出租车公交车的动力都由传统的石油燃料转变为电力和其它可再生能源，这样不仅大大提高了能源利用率而且减轻了环境的负担。挖掘机也不例外，国内已经有很多公司注意到了电动挖掘机的商机，开始努力研究并且批量生产以电力为动力来源的挖掘机，在这篇论文中，我们也将对电动挖掘机进行深入的研究和探索。 1.2 挖掘机的现状

挖掘机配件名称大全

挖掘机配件名称大全 发动机发动机总成：中缸总成 .气缸盖总成 .气门室盖 ,进.排气门 ,进.排气门座圈 ,气门弹簧,气门锁片,喷油嘴总成,喷油嘴 | 柴油泵总成 | 柱塞 | 出油阀 | 进气支管 | 排气支管 | 气缸套 | 活塞 | 活塞环 | 活塞肖 | 连杆 | 曲轴 | 连杆瓦 | 主轴瓦 | 机油泵总成 | 机油散热器 | 机油散热器边盖 | 冷却水箱 | 上、下水管 | 风扇叶 | 正时齿轮室、盖 | 曲轴正时齿轮 | 惰轮齿 | 凸轮轴齿 | 油泵齿 | 起动马达 | 涡轮增压器 | 发电机 | 水泵总成 | 加油马达 | 息火开关 | 蓄电瓶 | 主轴螺栓 | 缸盖螺栓 | 机油感应器 | 水温报警器 | 联轴器 | 发动机其他类型 | 液压油散热器 | 大修包 | 液压泵液压泵总成：液压泵壳 | 液压泵前轴 | 液压泵后轴 | 泵胆(缸体) | 柱塞 | 回程盘 | 配油盘 | 铜球 | 钢板 | 提升器 | 摇摆总成 | 先导泵总成 | 液压泵其他类型 | 分配阀分配阀总成：阀杆 | 阀芯 | 阀体 | 分配阀其他类型 | 中心回转回转减速器总成：回转马达总成 | 回转减速箱总成 | 回转马达轴 | 回转泵胆 | 柱塞 | 回程盘 | 配油盘 | 摩擦片 | 马达外壳 | 回转行星齿轮| 内齿圈 | 行星架 | 回转轴承座 | 回转立轴 | 轴承 | 中心分油器总成 | 中心回转其他类型 | 回转支承回转支承总成 | 回转支承其他类型 | 行走驱动行走减速器总成：行走马达总成 | 泵胆 | 柱塞 | 回程盘 | 传动轴 | 斜盘总成 | 油马达座 | 驱动轮毂 | 行走行星齿轮 | 轴承 | 浮动油封 | 行走驱动其他类型 | 驾驶室驾驶室总成 | 门总成 | 档风玻璃 | 座椅总成 | 驾驶室其他类型 | 操纵阀操纵阀总成 | 操纵阀活塞 | 操纵阀其他类型 | 空调器空调器压缩机 | 空调管路 | 空调器其他类型 | 机架配重发动机罩盖 | 钣金 | 备重块 | 履带式车架 | 轮胎式车架 | 机架配重其他类型 | 电器仪表电脑板 | 操作显示板 | 全车线束 | 保险片 | 仪表灯 | 角度传感器| 转速传感器 | 压力传感器 | 起动马达 | 发电机 | 电器仪表其他类型 | 主控阀主控阀总成 | 主控阀其他类型 | 电磁阀溢流阀溢流阀总成 | 溢流阀其他类型 | 大?小臂标准大臂 | 标准小臂 | 基坑臂 | 加长臂 | 伸缩臂 | 大、小臂其他类型 | 工作油缸大臂油缸 | 中臂油缸 | 铲斗油缸 | 油缸缸筒 | 活塞杆 | 活塞 | 油缸端盖 | 张紧油缸 | 大螺母 | 工作油缸其他类型 | 密封件油缸修理包 | 分配器修理包 | 分油器修理包 | 回转马达修理包 | 行走马达修理包 | 液压泵修理包 | 浮动油封 | 主油封 | 防尘油封 | 衬片 | 皮碗 | 星型油封 | O型圈 | 密封件其他类型 | 接头管路液压油散热器 | 高压油管 | 接头 | 进油管 | 卡子 | 接头管路其他

工程机械挖掘机

第五章挖掘机械 第一节概述 一、用途 挖掘机学是用来进行土、石方开挖的一种工程机械，按作业特点分为周期性作业式和连续性作业式两种，前者为单斗挖掘机，后者为躲斗挖掘机。由于单斗挖掘机是挖掘机械的一个主要机种，也是各类工程施工中普遍使用的机械，可以挖掘VI级以下的土层和爆破后的岩层，因此，本章着重介绍单斗挖掘机。 但都挖掘机的主要用途是：在筑路工程中用来开挖堑壕，在建筑工程中用来开挖基础，在水利工程中用来开挖沟渠、运河和疏通河道，在采石场、露天采矿等工程中用于矿石的剥离和挖掘等；此外还可对碎石、煤等疏松物料进行装载作业；更换工作装置后还可以进行起重、浇筑、安装、打桩、夯土和拔桩等工作。 二、分类及表示方 单斗挖掘机可以按一下几个方面来分类： （1）安动力装置分为电驱动式、内燃机驱动式、复合驱动式等： （2）按传动装置分为机械传动式、半液压传动式、全液压传动式； （3）按行走机构分为履带式、轮胎式、汽车式； （4）按照工作装置在水平面可回转的范围分为全回转式(360°)和非回转式（270°）。 挖掘机的类代号用字母W表示，主参数为整机的机重。如WL Y表示轮胎式液压挖掘机，WY100表示机重为10t的履带式液压挖掘机。不同厂家，挖掘机的代号表示方法各不相同。 三、挖掘机械的工作过程 单斗挖掘机的工作装置主要有正铲、反铲、拉铲和抓斗等形式（图5-1），它们都属于循环作业式机械。每个工作循环包括挖掘、回转、卸料和返回四个过程。 （一）机械式单斗内挖掘机的工作过程 正铲挖掘机（图5-2）的工作装置由动臂2、斗杆5和铲斗1组成。 正铲的工作过程为 （1）挖掘过程：先将铲斗放下到工作面底部（Ⅰ），然后提升铲斗，同时使斗杆向前推压（有的小型挖掘机依靠动臂下降的重力来施压），完成挖掘（Ⅱ→Ⅲ）。 （2）回转过程：先将铲斗向后退出工作面（Ⅳ），然后回转，使动臂带着铲斗转到卸料的位置（Ⅴ）。同时可适当调整斗的伸出度和高度适应卸料要求，以提高工效。 （3）卸料过程：开启斗底卸料（Ⅵ）。 （4）返回过程：回转挖掘机转台，使动臂带着控斗返回挖掘面，同时放下铲斗，斗底在惯性最用下自动关闭（Ⅵ→Ⅰ）。 机械传动式正铲挖掘机适宜挖掘和装载停机面以上的Ⅰ~Ⅳ级土壤和松散物料。 机械传动的反铲挖掘机（图5-3）的工作装置由动臂5、斗杆4和铲斗2组成。动臂由前支架7支持。 反铲的工作过程为： （1）先将铲斗向前伸出，让动臂带着铲斗落在工作面上（Ⅰ） （2）先将斗向着挖掘机方向拉转，于是它就在动臂和铲斗等重力以及牵引索的拉力作用下完成挖掘（Ⅱ）。 （3）将铲斗保持Ⅱ所示状态连同动臂一起提升到Ⅲ所示状态，再回转至卸料处进行卸料。 反铲有斗底可开启式（Ⅵ）与不可开启式（Ⅴ）两种。

液压挖掘机发展史

□ 世界液压挖掘机发展 纵不雅世界工业化汗青，现代挖掘机械的源头可以追溯到15百年末年，意大利锡耶纳（距佛罗伦萨南部约50公里）出现的淤沙挖掘船由于水上航运一直是意大利非常重要的交通体式格局，这就需要经常疏浚河流按照《达·芬奇条记》记载，这类挖掘船由两艘小舟平列，侧舷之间架设水车是的转轮，转轮四角伸出的木杆端部安装铲斗，以人力驱动转轮旋转，让铲斗探入河底铲挖淤沙，铲斗容量一般不跨越0.2-0.3立米米当扑满淤沙的铲斗旋转至顶端时，淤沙会经由过程滑板全部倒出进船里面中这应该是多斗式挖掘机的最新大概的形状1712年英国人托马斯·纽科门（Thomas Newcomen）发现活塞式蒸汽轮机，后经瓦特改进，于1769年制成瓦特式蒸汽轮机，其能效比纽科门蒸汽轮机提高了5倍以上蒸汽轮机的广泛应用，使挖掘机械起头由人力驱动向机械驱动转变 1833-1835年代里，美国费城的铁路工程师威廉?奥蒂斯（William Otis），设计和打造了熬头台以蒸汽轮机驱动、安装在铁路平车上的吊臂式单斗挖掘机其接纳铁木混合结构，吊臂回转依然靠人力用绳牵引，经由过程不断延伸铁轨实现带状开挖，是以被称为为铁路铲（蒸汽铲）但由于奥蒂斯英年早逝，和专利保护、人力成本低廉等因素，奥蒂斯式蒸汽铲没有推广应用直至1870年往后，美国大规模建设铁路，蒸汽铲的发展步入黄金时代，性能获得精益求精，起头应用于铁路建设、开挖运河、露天矿剥离等领域1910年美国出现了熬头台电机驱动的蒸汽铲，并起头应用履带行走装置1912年出现了燃料机和煤油机驱动的全回转式蒸汽铲，1916年出现了柴油发电机驱动的蒸汽铲1924年柴油机直接驱动起头用于单斗挖掘机上此后，随着汽车工业的发展，轮胎式底盘起头慢慢应用于小规模挖掘机上20百年40年代出现了在拖拉机上配装液压反铲的吊挂式挖掘机 1835年先后，美国人威廉?奥蒂斯研究制造的蒸汽挖掘机（蒸汽铲），成为现代挖掘机的鼻祖 1951年，法国Poclain（波克兰）公司推出世界熬头台全液压正铲挖掘机 第二次世界大战和战后恢复建设，有力鞭策了挖掘机械发展随着液压技能的应用，1951年，法国Poclain（波克兰）公司推出世界熬头台全液压挖掘机波克兰公司首创人——乔治?巴塔伊（Georges Bataille）生于1879年，他于1927年，和工程师安东尼?莱杰合股成立公司，主要营业为修理农用机械，1930年公司改名为波克兰打造公司波克兰从1948年起头打造小规模轮式挖掘机，员工数量增至120人1951年10月，波克兰研究制造熬头台正铲液压挖掘机，它接纳道奇4x4改装的轮式底盘，前部为汽车驾驶室，后部为液压挖掘机由节制台、液压臂、铲斗等构成的上车体，盘绕底盘后轴上方的立柱旋转，正方铲斗容积约1立米米 1961年波克兰公司推出TY45型轮式液压挖掘机，接纳奇特的前三轮式底盘，总功率48Hp（马力），重量10吨，该机型至1982年共销售了3万台1974年波克兰公司的挖掘机营业被美国凯斯集团吞并，仅保留了液压元件营业凯斯创立于1842年，是世界熬头家生产蒸汽轮机式脱粒机的企业，1912年起头生产蒸汽压路机、平地机等产物1957年凯斯收购了印第安那州的美国拖拉机公司，当时这家公司已经开发出了履带式液压挖掘机 初期试制的液压挖掘机多接纳飞机和机床的液压技能，缺少适用于挖掘机各种工况的液压元件，打造质量不够不变，配套件也不齐备从20百年60年代起，液压挖掘机步入推广和热潮阶段，各国挖掘机打造厂和品种增加很快，产量猛增到70年代初，液压式挖掘机已占挖掘机总产量的83%，慢慢取代了机械式挖掘

挖掘机液压系统设计

目录 绪论----------------------------------------3 1.1现代液压技术的发展状况---------------4 1.2液压传动的研究对象-------------------4 1.3液压传动的组成-----------------------4 1.4液压传动的优缺点---------------------5 1.3.1液压传动的主要优点------------------5 1.3.2 液压传动的主要缺点------------------5 1.5液压技术的发展应用-------------------6 1.4.1、液压传动在各类机械中的应用---------6 1.4.2、液压传动技术的发展概况-------------7 第1章挖掘机的液压系统----------------------8 2.1挖掘机的工作循环及对液压系统的要求-----8 2.2 WY—100挖掘机液压系统的工作原理-------9 第3章液压系统的设计-----------------------12 3.1明确设计要求进行工况分析---------------12 3.2确定液压系统的主要参数-----------------13 3.2.1液压缸的载荷组成计算-----------------13 3.2.2液压马达的负载-----------------------15 3.3计算液压缸的主要结构尺寸和液压马达的排 ---------------------------------------15 3.3.1液压缸的设计计算---------------------15 3.3.2液压马达的设计计算-------------------16 3.4液压泵的确定与所需功率的计算-----------17 3.4.1液压泵的确定-------------------------17 3.4.2 选择液压泵的规格--------------------18 3.5阀类元件的选择-------------------------18 3.5.1.选择依据----------------------------18

工程机械(装载机、挖掘机)租赁合同

工程机械（装载机、挖掘机）租赁合同承租方：（以下简称乙方） 出租方：（以下简称甲方） 根据合同法的有关规定，按照平等互利的原则，为明确甲、乙双方的权利义务，经双方协商一致，特签订本合同。 一、设备的使用地点及工程情况 二、租赁设备概况 设备名称： 规格型号： 数量（台）： 随机人员（人数）： 机手补助： 租赁金额： 三、设备的所有权 本合同所列的所有租赁设备的所有权属于出租方，承租方对租赁设备机械只享受租赁期间的使用权，没有对设备的转租权。承租方不得以任何理由对设备进行抵押，否则造成的全部后果由承租方承担。 四、甲方的基本责任

1.提供技术型良好的设备。 2.设备进入乙方施工现场后，甲方机手服从乙方施工管理人员的高度与指挥，并遵守乙方施工现场的规章制度。 3.甲方机手应该按照设备操作规程施工。 五、乙方的基本职责 1.为甲方机手提供食宿。 2.乙方负责设备在施工现场的看护并保证设备、人员的安全。由乙方原因造成的设备损坏或丢失，由乙方负责赔偿。 3.乙方不得强迫甲方机手违章作业和超负荷作业。 4.乙方在交货地点检查验收租赁机械设备，同时将签收盖章后的机械租赁收据交给甲方。 5.乙方对甲方进入施工现场的机手要进行安全培训。 六、结算方式及相关事宜 1.租赁期间：自年月日至年月日，开始计算租金。如乙方提交使用，则从使用日期开始计算租金，租赁期满，乙方将设备交给甲方后，办理退场手续。如乙方继续租用需签订续租合同，续租不足一个月时，租赁费按实际天数计算。 2.结算方式：设备租赁费按包月计算，首月万元/月，次月万元/月，第三月万元/月，第四月万元/月，第五月

万元/月，第六月万元/月，第七月万元/月，第八月 万元/月，乙方在甲方确认设备后向甲方支付首月租金万元，并且完全支付进场和返程押金万元，到期末付租金，甲方有权停机或将设备撤场，所造成的的损失由乙方承担。本设备按月计算。如使用不足一个月，按整月计算。超过一个月，超出部分按天计算( 元/天)。 3.运费的承担：设备的进场费用由乙方承担，退场费用由甲方承担。如租期不足三月，则退场费用由乙方承担，乙方应在备的退场前五日内通知甲方。 4.工作时间：每月工作时间不得超过小时，超出部分按小时折合一天计算机械租金和机手加班费。 5.油料提供：乙方负责提供在租赁期间内设备运行所需的符合运行标准的油料，否则造成的停机损失由乙方承担。 6.设备维修：乙方应协助甲方机手做好设备的维修工作，所付的维修费用以甲方机手签字为准，每月每台维修费超过元以上的部分由甲方承担，元以下的部分由乙方承担。另乙方承担斗齿、滤芯等低值易耗品的费用。 7.设备因故障造成的停工每月累计不超过天（维修时累计小时折合成一天），若超出三天，则超出的天数不计租赁费。 8.设备租赁期间，乙方如需转移工地施工，必须征得甲方书面同