液壓挖掘機(jī)工作原理——專業(yè)術(shù)語解釋

lisong8891

一  土壤切削
& T* Y  i2 k7 c+ V6 }8 h3 r# P
　　1．挖掘阻力
' Q) B7 J- h( D7 ]: b4 B; P
　　挖掘阻力是指鏟斗在挖掘過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：

6 h% N9 K$ P. G2 g! C* }　　Pt＝σbc            Pn＝ψPt
　　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。
, Z$ z5 H9 `+ _
　　2．挖掘功
& x3 `0 w/ l/ X/ c6 u$ K: s# k　　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

3 ^+ s! p7 Z3 E5 B- O2 v　　q＝bcL
4 q3 c5 X, C" S 　　式中：L為挖掘行程；q為斗容量；c為切削厚度。
$ j+ m  N) G* G 　　所以         
$ y8 q5 K4 T' k6 K 　　Pt＝σ×b×c＝σ q／L
  　即挖掘功 ：  Pt L＝σq
  　在挖掘過程中，Pn不做功，只有Pt做功，簡稱為挖掘功。當(dāng)挖掘?qū)ο蟮耐寥赖燃壓顽P斗容量以確定時(shí)，就可由上式來確定挖掘功PtL。
7 o, A2 g' d5 h  k# l
" r3 W- c! D' h( r: }) G/ P　　3. 液壓缸所做的功
  　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。
  e" e  R" ^7 h即              F△l≥PtL＝σ×q
　　式中：F為液壓缸的最大推力；△l為液壓缸的行程。
　　上式是選擇液壓缸缸徑的主要以據(jù)，對于反、正鏟工作裝置上式都是適用的。

　　4. 應(yīng)用情況
  　若土壤等級和鏟斗容量都相同，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)，見表1——2。
9 a: t0 A( l( e) p& j  　液壓缸推力大小為
                  F＝Pa
2 t. O6 U6 W+ s% v% I　　式中：p為工作壓力；A為液壓缸面積。


& O' `0 b8 {' F3 f4 }表1——2  缸徑與行程比較表
公司名稱 液壓缸面積A 液壓缸行程△l
; G! `$ S0 @, A" A  V德馬可 大 小
: i/ |" p# [8 v3 M1 hKomatsu 小 大
+ c/ ]$ v! X* `8 X. ?. X( H* o利勃海爾 中 中
　　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。

$ ~& _" l0 L2 u+ k  　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)。
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  　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：

  K' H8 M4 c- d5 hFb／W＝0.53～0.65           Fa／Fb＝0.73～0.85
: N3 |- k0 Y0 K  U式中：Fa為斗桿挖掘力；Fb為鏟斗挖掘力；W為整機(jī)重量。
: S" E" o2 F# e( u' f3 e. ~二 反鏟工作裝置的傳動計(jì)算
' X) c% M9 B( S; m3 \, S0 y8 F5 [
3 ^1 j  Z& P" g! g　　1. 反鏟斗與液壓缸的連接方式 見圖1--2
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。

圖1——2 反鏟斗與液壓缸的連接方式



6 y1 @# U6 `% Z' a9 r( u 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。
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。
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。
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0 j% i- L: K- a1 R0 R3 D- Q8 K2 z　　2. 反鏟挖掘力的計(jì)算
: s& k9 ?' i- @  m3 d
　圖1——3為反鏟挖掘力計(jì)算簡圖。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）：
斗桿缸理論挖掘力Fa可用下式計(jì)算
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圖1——3 反鏟挖掘力的計(jì)算簡圖
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　　Fa＝Fsa／b
9 {: N8 [* v! T# R# X, c# u5 z2 Z  U　　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。
2 ]: q1 U0 [  X! c1 [+ [& V) W　　鏟斗缸理論挖掘力（破碎力）為

5 a" L; V+ I8 k) \3 Q& ~ Fb＝Fl ce／d r
; i' b4 T) K" e3 E/ S& B　　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。
2 k: N, s' D& o3 Y% R8 n2 [/ v1 ^　　說明：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)測或用比例作圖法求出。
  S' |$ K. `6 U5 q- h+ q
　　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。

3 [- z  d& N: h+ g( S1 J　　3．反鏟斗容量的計(jì)算
7 p5 ?: m' |& E6 F0 j 　　反鏟斗容量的計(jì)算簡圖如1—4所示。其計(jì)算公式分別為：

* R  f3 R' q, f; {; S) z　　1，按SAE標(biāo)準(zhǔn)的斗容量V1（安息角1／1）
V1＝F(b1＋b2)／2＋Ab12／4－b13／12

　　2，按CECE標(biāo)準(zhǔn)的斗容量V2（安息角2／1）

V2＝F(b1＋b2)／2＋Ab12／8－b13／24

　　式中：A為斗開口長度；b1為前面內(nèi)寬度；b2為斗底處寬度；F為鏟斗橫截面積。
三 挖掘機(jī)的穩(wěn)定性

　　1． 適用范圍
5 ^# s1 }, u  t5 \- s: r　　 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)。
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1 ~/ n* \* d' B% R& I　　2． 穩(wěn)定性驗(yàn)證的條件
, ^& W3 h$ Z4 `# v" \; r* Y　　液壓挖掘機(jī)的穩(wěn)定性（防止傾覆的安全性）是通過計(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。

* W$ I7 r& w" @　　3． 穩(wěn)定性的計(jì)算
  i4 S9 l  ~8 v$ E1 o 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
K1E＝1.10E k2N＝1.25N
4 h. h$ z" F8 H2 f1 ?& g　　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)。
9 g# o! E! m* W　　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)。

穩(wěn)定性＝穩(wěn)定力矩／傾覆力矩＝(Gr••S－1.10El)／1.25Nn≥1


　　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。
0 G2 {; Y! P/ f2 c6 v" ]) e/ ~四 生產(chǎn)率
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+ {9 P: M6 a2 L" G, m/ V' I　　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，在工地上也有用臺班或晝夜挖出的土方體積來表示的。
一般有三種生產(chǎn)率的概念。
! G& Q2 B: ^. T 1．理論生產(chǎn)率

　理論生產(chǎn)率是指一臺挖掘機(jī)在“計(jì)算條件”下連續(xù)工作一小時(shí)的生產(chǎn)率。“計(jì)算條件”可取為：
! \0 n  X4 G/ H- P. A
　�。�1）司機(jī)操作熟練，充分考慮機(jī)械作單一動作時(shí)合流供油和作復(fù)合動作的可能性，如動臂生降可與轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)同時(shí)進(jìn)行，動臂和斗桿油缸單獨(dú)工作時(shí)可以合流供油等。
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　�。�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。對反鏟來講，取最大挖掘深度的一半作為計(jì)算挖掘深度，取裝車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)臺單向回轉(zhuǎn)角度等。

　�。�3）掌子面、運(yùn)輸車（棄土堆）與挖掘機(jī)之間的相互位置恰當(dāng)，運(yùn)輸車選擇合理，配合良好。
4 q9 T3 F  D( W0 J) Q理論生產(chǎn)率按下式計(jì)算：

Q＝60qn （立方米／小時(shí)）
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）

6 e2 M- f/ L9 z! d$ y  ^6 M. b1 u: h　　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，裝車情況等。
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　　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)際中測定

wxhycj

對于挖掘機(jī)認(rèn)識很是深刻了，謝謝共享。