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標(biāo)題: 液壓挖掘機(jī)工作原理——專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)解釋 [打印本頁(yè)]
作者: lisong8891    時(shí)間: 2009-5-10 17:51
標(biāo)題: 液壓挖掘機(jī)工作原理——專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)解釋
一  土壤切削
5 K5 @# a/ D# R/ S  T  J  N9 W/ H+ i0 \( l5 J
　　1．挖掘阻力. w( K( r2 {# \6 b

4 F$ G5 Y( o2 s3 D　　挖掘阻力是指鏟斗在挖掘過(guò)程中所遇到的土壤阻力，通常近似的認(rèn)為它作用在斗尖上，并可依照挖掘軌跡的切線方向分解切向阻力Pt和法向阻力Pn 。目前的粗略算法為：9 Z; b/ n, Z3 G: B
4 |& H+ N  l) V  f' Y
　　Pt＝σbc            Pn＝ψPt' ~) J4 J$ I! A8 W7 n7 s9 X
　　式中：σ為挖掘比阻力，由試驗(yàn)確定；b為斗寬；c為切削厚度；ψ為系數(shù)，由試驗(yàn)確定。
% t$ f1 K/ D/ k( u, J; B% L* w! N. K
　　2．挖掘功
" ^" X/ a* i/ a- d1 x' j3 x" Z$ [　　當(dāng)不計(jì)土壤的松散系數(shù)和鏟斗的裝滿系數(shù)時(shí)，為了在一定的挖掘行程中能裝滿鏟斗，應(yīng)有$ w: A6 b, |: I6 o% X: b

, }2 f' G. l8 s9 M$ C　　q＝bcL
% O: a$ U5 q! H- T 　　式中：L為挖掘行程；q為斗容量；c為切削厚度。
( G5 \& i1 h3 ?& d. x! q0 H 　　所以          ) L! z$ M' B2 s
　　Pt＝σ×b×c＝σ q／L; \# b- Q9 ^* n
  　即挖掘功 ：  Pt L＝σq
; u6 ]+ x* {" q6 F  　在挖掘過(guò)程中，Pn不做功，只有Pt做功，簡(jiǎn)稱(chēng)為挖掘功。當(dāng)挖掘?qū)ο蟮耐寥赖燃?jí)和鏟斗容量以確定時(shí)，就可由上式來(lái)確定挖掘功PtL。
. D- t2 I$ Y8 Z6 j
; J* `0 g' _) `2 V' r3 C　　3. 液壓缸所做的功6 f& g* W' i% j
  　根據(jù)能量守恒定律，當(dāng)不計(jì)損失時(shí)，液壓缸在其行程上所做的功應(yīng)等于挖掘功。
. Y. `+ l. {4 h; ^% z  p% }即              F△l≥PtL＝σ×q! ?" o9 F. \+ T
　　式中：F為液壓缸的最大推力；△l為液壓缸的行程。
  [/ T" U3 x' B: c　　上式是選擇液壓缸缸徑的主要以據(jù)，對(duì)于反、正鏟工作裝置上式都是適用的。
, C! B% S+ z- ]/ e  _1 m' L) b2 k7 a9 _# }% u4 l1 T
　　4. 應(yīng)用情況
8 z9 e0 @, m& r5 R  O  　若土壤等級(jí)和鏟斗容量都相同，則液壓缸所做的功也應(yīng)相同。但在選擇液壓缸的缸徑和行程上，各公司都具有自己的特點(diǎn)，見(jiàn)表1——2。: c, N+ I9 z2 @( S" [9 e  t: H
  　液壓缸推力大小為$ {2 F0 s: E& a) v
                  F＝Pa/ j  O9 t  i) e" D
　　式中：p為工作壓力；A為液壓缸面積。
. _: o2 Z2 q7 V' Q9 S% L
6 |5 G" k) p  z
. H8 X: a9 z$ c9 Q& e/ t表1——2  缸徑與行程比較表
* p7 ?: U! P9 I公司名稱(chēng) 液壓缸面積A 液壓缸行程△l
0 ]/ W7 C% Y( ~* c+ c德馬可 大 小
! |) [& T( t" u8 h: D1 r3 NKomatsu 小 大8 e' J5 Z+ t$ p. I( [' C2 t
利勃海爾 中 中" M% o! u& S" G+ D
　　液壓缸面積A大，推力F也大工作裝置受力惡劣，焊接遇到的問(wèn)題也增多。若液壓缸面積A小，行程△l大，則液壓缸剛度就差，易彎曲。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮各種因素。4 [0 x& J3 P& \- d5 ]' j

8 F  F; H1 k: V# J0 I5 F0 Y  　根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，挖掘機(jī)鏟斗最小挖掘力值與鏟斗寬度有關(guān)，每米斗寬最小需10噸以上的力，鏟斗才能插入土中完成挖掘作業(yè)。/ U( E  q, I' E5 J1 f! G

* K. t% ~5 ]7 i5 y; |  　鏟斗挖掘力與斗桿挖掘力和整機(jī)重量有關(guān)，而鏟斗挖掘力與斗桿挖掘力也有一定的比例關(guān)系：
% E  [+ n/ P9 F! O% p% `& o' G
4 i: Y! P/ W9 KFb／W＝0.53～0.65           Fa／Fb＝0.73～0.850 Q+ |: {3 S! u' m6 @2 d
式中：Fa為斗桿挖掘力；Fb為鏟斗挖掘力；W為整機(jī)重量。
" @' z1 K6 [1 F% f+ j) e二 反鏟工作裝置的傳動(dòng)計(jì)算- Z7 D8 a" A( E5 h" [: h
$ H6 p' V; A. K( @6 I8 V( j
　　1. 反鏟斗與液壓缸的連接方式 見(jiàn)圖1--24 G6 v( U" [2 y/ w
⑴ 圖1——2（a）所示，鏟斗缸直接絞接于鏟斗上，由鏟斗，斗桿及鏟斗缸組成四連桿機(jī)構(gòu)，一般鏟斗轉(zhuǎn)角較小，工作力矩變化較大，一般不采用。& l( a7 j3 i8 a3 h" e6 D4 ]

, J: O, O) v' S9 e" N. T圖1——2 反鏟斗與液壓缸的連接方式% L/ {' a$ F* c1 N. \3 E# G, E

3 {# D7 p/ t1 N7 Q& n: ]
' y' O, D) d1 `5 C! H+ s * V  f2 C4 m, G$ l$ h2 m, \' m& D0 k
⑵圖1—2（b）轉(zhuǎn)角小，挖掘力大，工作力矩變化較小，多數(shù)中小機(jī)型采用此方式。日本機(jī)型中搖桿1是直的，在歐洲機(jī)型上如利勃海爾和小型挖掘機(jī)上多用彎曲的。; j6 k# R+ ?% a- B' l6 H, N
⑶圖1—2（c）鏟斗轉(zhuǎn)角超前一個(gè)角度，同時(shí)也具有（b）方式的優(yōu)點(diǎn)。在利勃海爾早年機(jī)型上多有采用。
2 ]6 S' l1 O- _+ J ⑷圖1—2（d）在油缸行程相同時(shí)，此方式轉(zhuǎn)角更大，但挖掘力小，而力矩變化較大，目前較少采用。
( b/ g1 m+ W' _% n- J' c4 ~/ k, M- O" P3 `
　　2. 反鏟挖掘力的計(jì)算# N7 [9 }# m* I/ K& x

! U$ n; o- g- L: p 　圖1——3為反鏟挖掘力計(jì)算簡(jiǎn)圖。下面分別計(jì)算斗桿缸理論挖掘力和鏟斗缸理論挖掘力（破碎力）：
% a& {3 F4 ~( v! a* F% c 斗桿缸理論挖掘力Fa可用下式計(jì)算
7 L( U  d( a5 ?+ G* _
8 k( k* q3 d0 W! O3 t8 ~圖1——3 反鏟挖掘力的計(jì)算簡(jiǎn)圖; t, }  ~* Y+ Z$ H( H& c
+ |! h6 y, {, l6 w+ z
　　Fa＝Fsa／b
- |. m( C2 G# {# X, C　　式中：Fa為斗桿缸理論挖掘力；Fs為斗桿缸推力；a、b為力臂值。
$ t* ~) J! g  {3 G# }( q/ Q: U　　鏟斗缸理論挖掘力（破碎力）為
2 `4 s+ ?/ a! l+ Q / `7 j2 p- L$ ?# b  j4 f- ]  E
Fb＝Fl ce／d r
( o) `9 N; Q9 i. ~" @3 z　　式中：Fb為鏟斗缸理論挖掘力；Fl為鏟斗缸推力；c、e、d、r為力臂值。
; P. N2 o, z) O3 M& C$ ?　　說(shuō)明：如果各力臂值未知時(shí)，則可在挖掘機(jī)上進(jìn)行如圖1——3所示的位置的實(shí)測(cè)或用比例作圖法求出。  S9 A' j3 ~# _: J6 `# K3 ]
/ `* G3 J4 T7 @) A) h# ~/ o. ~
　　反鏟裝置采用斗桿缸（或鏟斗缸）進(jìn)行挖掘，所得的理論挖掘力不考慮下列因素：a.工作裝置自重和土重；b.液壓系統(tǒng)和連桿機(jī)構(gòu)的效率；c.工作液壓缸背壓。$ n' L# o: z9 n+ z2 O
! }3 O% j" h7 Y6 [; z! b8 w8 h
　　3．反鏟斗容量的計(jì)算
8 Q. g0 `- |$ t+ U+ I& j 　　反鏟斗容量的計(jì)算簡(jiǎn)圖如1—4所示。其計(jì)算公式分別為：
* Q4 m" {* v: j2 N' D' {8 ]  t2 m # G& p4 M+ p7 T
　　1，按SAE標(biāo)準(zhǔn)的斗容量V1（安息角1／1）
. ?1 E: B2 s8 O' } V1＝F(b1＋b2)／2＋Ab12／4－b13／12
, G/ K  t# p' ~( T 2 x/ i( h7 A3 P/ ~' ]- J
　　2，按CECE標(biāo)準(zhǔn)的斗容量V2（安息角2／1）
0 s" o$ ~6 A: u" @* { + e2 F6 L+ t7 ]4 W" W! i
V2＝F(b1＋b2)／2＋Ab12／8－b13／24
0 U) K+ K# e& D, B   D) F' }% @) X: u  N" P1 `
　　式中：A為斗開(kāi)口長(zhǎng)度；b1為前面內(nèi)寬度；b2為斗底處寬度；F為鏟斗橫截面積。
3 N! o/ p8 |: E& K5 j7 `" ]! M三 挖掘機(jī)的穩(wěn)定性
0 }9 u3 D8 ?- _2 ?4 W& _
4 o$ V9 Y# a+ X! A% Q　　1． 適用范圍
* W7 |' ?& w# L. u8 Z4 c$ l　　 本計(jì)算適用于帶有相應(yīng)裝備的，使用于挖掘機(jī)作業(yè)范圍內(nèi)的液壓挖掘機(jī)。本計(jì)算不適用于進(jìn)行起重作業(yè)的液壓挖掘機(jī)。, D- A& z4 h9 l4 |2 t
9 S4 E/ ~+ p7 M) P: n$ S2 v
　　2． 穩(wěn)定性驗(yàn)證的條件
: |+ P9 O  P7 [8 L; `　　液壓挖掘機(jī)的穩(wěn)定性（防止傾覆的安全性）是通過(guò)計(jì)算加以驗(yàn)證的。這種驗(yàn)證適用于挖掘機(jī)放置在水平停機(jī)面上。
( ^# l# ?0 |& u, [5 M1 b* w
2 r% i' i; U4 L7 `+ S　　3． 穩(wěn)定性的計(jì)算$ c( O! a/ B' J0 W- [8 B
在計(jì)算穩(wěn)定性時(shí)要使用下列計(jì)算力值代替實(shí)際的重力值，即
; l# W+ }# s! i. I0 K+ C! N7 j% @ K1E＝1.10E k2N＝1.25N3 v  ?' k4 M+ b' c7 u: N' q8 I' a
　　式中：E為當(dāng)挖掘機(jī)處在最大作業(yè)半徑時(shí)，超出在傾覆線之外的該機(jī)作業(yè)裝置的另部件的重力；N為有效載荷（土，石方）的重力；K1為工作裝置自重系數(shù)；K2為有效載荷系數(shù)。  j2 B2 C+ I2 J/ F( Y5 ]
　　現(xiàn)以圖1—5反鏟挖掘機(jī)為例，也適用于正鏟挖掘機(jī)。同時(shí)，適用于履帶式及輪胎式挖掘機(jī)。
3 }0 q& z5 e( j! ^# N8 P) I 7 q" w# ^; M% N# r$ \
穩(wěn)定性＝穩(wěn)定力矩／傾覆力矩＝(Gr••S－1.10El)／1.25Nn≥1, X+ {" b# A9 u' Q% l7 @* [
# }; H; ~% H; H- l+ g$ c
% l3 g3 e# P# {% H7 f
　　式中：S為傾覆線間距離；G為主機(jī)自重，G＝Gl＋Gr；D為整機(jī)自重，D＝Dl＋Dr；E為工作裝置自重，E＝D－G；l為重心間距，l＝(Dr－Gr)S／E；N為有效載荷；n為最大幅度。  l% c$ Y. z" E/ ^- g) |
四 生產(chǎn)率
/ T. N' T# F+ O2 f8 a. U- X& g1 Q
　　生產(chǎn)率是液壓挖掘機(jī)的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一，它表示在單位時(shí)間內(nèi)從掌子面中挖掘出并卸到運(yùn)土車(chē)上或棄土堆的土方體積。通常以每小時(shí)挖多少立方米為單位，在工地上也有用臺(tái)班或晝夜挖出的土方體積來(lái)表示的。
9 c3 v; m% x  n  f" o+ w一般有三種生產(chǎn)率的概念。( ^/ J9 d* n) H: Z3 t4 }! p
1．理論生產(chǎn)率" I6 F& P4 S, ~2 `

$ |, z) M/ P/ R* ] 　理論生產(chǎn)率是指一臺(tái)挖掘機(jī)在“計(jì)算條件”下連續(xù)工作一小時(shí)的生產(chǎn)率�！坝�(jì)算條件”可取為：2 u2 B4 T+ l% j* t  ?. U
5 \$ l; f8 N; \& ^+ q
　　（1）司機(jī)操作熟練，充分考慮機(jī)械作單一動(dòng)作時(shí)合流供油和作復(fù)合動(dòng)作的可能性，如動(dòng)臂生降可與轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)同時(shí)進(jìn)行，動(dòng)臂和斗桿油缸單獨(dú)工作時(shí)可以合流供油等。
* e) e; s6 v" C3 Q% V/ ]2 Z5 o! e, n% v
　�。�2）選擇最經(jīng)常出現(xiàn)的工作條件和平均工作尺寸。如取最經(jīng)常挖掘的土壤作為計(jì)算土壤。對(duì)反鏟來(lái)講，取最大挖掘深度的一半作為計(jì)算挖掘深度，取裝車(chē)高度或棄土堆的平均高度作為計(jì)算用卸土高度，取90°作為轉(zhuǎn)臺(tái)單向回轉(zhuǎn)角度等。' b- a, w: w+ |) w. i! F
* `' D8 m+ a! u8 H1 X* a/ p) _! k
　�。�3）掌子面、運(yùn)輸車(chē)（棄土堆）與挖掘機(jī)之間的相互位置恰當(dāng)，運(yùn)輸車(chē)選擇合理，配合良好。6 [) q1 W" T' }! |1 N3 D3 k
理論生產(chǎn)率按下式計(jì)算：4 Z9 ]- Z; Z  Y

1 N8 c: V4 z, N! K% _9 R Q＝60qn （立方米／小時(shí)）
9 n1 k5 R, i/ \8 R* w8 L式中：Q為理論生產(chǎn)率；n為每分鐘工作循環(huán)次數(shù)的理論值；q為鏟斗幾何容量（立方米）
2 K' I  f! d& Y+ U. S# k
" R% O9 V- P; H8 r8 P　　技術(shù)生產(chǎn)率是指機(jī)械在“給定條件”下連續(xù)工作一小時(shí)所能獲得的最大生產(chǎn)率。給定條件包括土壤情況，鏟斗裝滿情況，裝車(chē)情況等。
' e1 ]% J3 ?/ L* f* L. i3 l( S# K- ~- {3 d2 N+ L
　　實(shí)際生產(chǎn)率是指機(jī)械在一段工作時(shí)間內(nèi)實(shí)際平均生產(chǎn)率。計(jì)算實(shí)際生產(chǎn)率主要考慮兩個(gè)因素，即機(jī)械利用率和司機(jī)操作熟練程度，實(shí)際生產(chǎn)率一般在實(shí)際中測(cè)定
作者: wxhycj    時(shí)間: 2009-5-12 11:16
對(duì)于挖掘機(jī)認(rèn)識(shí)很是深刻了，謝謝共享。



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