液壓挖掘機工作原理——專業(yè)術(shù)語解釋

lisong8891

一  土壤切削

　　1．挖掘阻力
9 i9 h) }) e$ M4 t- b* Y% Y
1 p6 Q) K3 H! e! B* C2 M　　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：
; ]& ~& y, Z( t3 E; [$ b
　　Pt＝σbc            Pn＝ψPt
　　式中：σ為挖掘比阻力，由試驗確定；b為斗寬；c為切削厚度,；ψ為系數(shù)，由試驗確定,。

　　2．挖掘功
7 ?1 f* h4 }  U/ T/ e& l　　當(dāng)不計土壤的松散系數(shù)和鏟斗的裝滿系數(shù)時，為了在一定的挖掘行程中能裝滿鏟斗,，應(yīng)有

/ O* \) }( b( ~　　q＝bcL
　　式中：L為挖掘行程,；q為斗容量；c為切削厚度,。
　　所以         
% J6 _# ~; p6 u& 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，就可由上式來確定挖掘功PtL,。

　　3. 液壓缸所做的功
" s. X3 Q. b5 Q/ n" K  　根據(jù)能量守恒定律,，當(dāng)不計損失時，液壓缸在其行程上所做的功應(yīng)等于挖掘功,。
即              F△l≥PtL＝σ×q
8 c% W: u9 _% Y. [　　式中：F為液壓缸的最大推力,；△l為液壓缸的行程。
' X" s9 s5 ~+ A3 q# z　　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。
* C3 _7 X: t3 j; I+ k2 a
　　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,，見表1——2,。
0 Z1 i+ k; n8 S# p- X& |5 a  　液壓缸推力大小為
6 w% s, l- B8 X$ M  L- W                  F＝Pa
7 S2 V- x0 B0 m" L& Y　　式中：p為工作壓力；A為液壓缸面積,。
. ^+ S1 a, s6 k
7 V% M4 H0 b8 V5 v2 |* |7 a2 _
7 l5 B( c0 N( D6 C% v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
德馬可 大 小
Komatsu 小 大
  R$ q( z& R/ A* T" v: M  f利勃海爾 中 中
% I  R) g6 V' I: y' \* |+ E　　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)計時要綜合考慮各種因素。
7 q5 z4 d5 y$ G1 T! ^6 a$ @! c
  　根據(jù)實踐經(jīng)驗,，挖掘機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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5 i/ J; y6 w' ^' k: c* \' I2 j5 i  　鏟斗挖掘力與斗桿挖掘力和整機重量有關(guān),，而鏟斗挖掘力與斗桿挖掘力也有一定的比例關(guān)系：
" P$ n, y# n5 q
Fb／W＝0.53～0.65           Fa／Fb＝0.73～0.85
8 p/ X; D( N( k- \式中：Fa為斗桿挖掘力；Fb為鏟斗挖掘力,；W為整機重量,。
( g5 X& l: B* f二 反鏟工作裝置的傳動計算
/ }7 ~% _& i" V$ K- S2 K
　　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構(gòu)，一般鏟斗轉(zhuǎn)角較小,，工作力矩變化較大,，一般不采用。
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圖1——2 反鏟斗與液壓缸的連接方式
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. f+ c' F$ j: w

⑵圖1—2（b）轉(zhuǎn)角小,，挖掘力大,，工作力矩變化較小，多數(shù)中小機型采用此方式,。日本機型中搖桿1是直的,，在歐洲機型上如利勃海爾和小型挖掘機上多用彎曲的。
⑶圖1—2（c）鏟斗轉(zhuǎn)角超前一個角度,，同時也具有（b）方式的優(yōu)點,。在利勃海爾早年機型上多有采用。
( m8 J1 W3 s4 }  j* n ⑷圖1—2（d）在油缸行程相同時,，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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; k: |2 t' \5 S# J6 `; _　　2. 反鏟挖掘力的計算

　圖1——3為反鏟挖掘力計算簡圖。下面分別計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可用下式計算
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圖1——3 反鏟挖掘力的計算簡圖

　　Fa＝Fsa／b
　　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,。
　　鏟斗缸理論挖掘力（破碎力）為

) P/ U* |2 M) z3 c7 Y Fb＝Fl ce／d r
( Z  I+ U' |) P; z1 P. W: ]# ^) a　　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。
　　說明：如果各力臂值未知時,，則可在挖掘機上進行如圖1——3所示的位置的實測或用比例作圖法求出,。
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& W9 [; q! i. B& x9 X/ J 　　反鏟裝置采用斗桿缸（或鏟斗缸）進行挖掘，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)和連桿機構(gòu)的效率,；c.工作液壓缸背壓。
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, a1 Z2 B3 T: f8 ?8 m　　3．反鏟斗容量的計算
- ~, c- @& ]& e' ~' @ 　　反鏟斗容量的計算簡圖如1—4所示,。其計算公式分別為：

: k; i6 [$ i- }1 s5 T　　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
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　　2，按CECE標(biāo)準(zhǔn)的斗容量V2（安息角2／1）
1 W; T  [. e. \- o; K
V2＝F(b1＋b2)／2＋Ab12／8－b13／24
% L. u. B7 f# q6 [; g# e
% w1 ~4 [) u6 u, {# |6 c, Z# v　　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,。
, B0 {( i- y6 D/ \- v3 o/ J1 Z5 S+ p三 挖掘機的穩(wěn)定性
7 w8 w0 T% [. X6 P
　　1． 適用范圍
0 M$ c+ l! X6 K0 z1 \/ D' C　　 本計算適用于帶有相應(yīng)裝備的，使用于挖掘機作業(yè)范圍內(nèi)的液壓挖掘機,。本計算不適用于進行起重作業(yè)的液壓挖掘機,。
0 S2 w+ n7 j1 ?4 `, b
, ~2 {7 h% V/ z4 t7 q! N　　2． 穩(wěn)定性驗證的條件
　　液壓挖掘機的穩(wěn)定性（防止傾覆的安全性）是通過計算加以驗證的。這種驗證適用于挖掘機放置在水平停機面上,。

　　3． 穩(wěn)定性的計算
在計算穩(wěn)定性時要使用下列計算力值代替實際的重力值,，即
6 g: F1 b7 u: p K1E＝1.10E k2N＝1.25N
　　式中：E為當(dāng)挖掘機處在最大作業(yè)半徑時，超出在傾覆線之外的該機作業(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),。
) A$ P4 G% A% S$ D* e6 z　　現(xiàn)以圖1—5反鏟挖掘機為例，也適用于正鏟挖掘機,。同時,，適用于履帶式及輪胎式挖掘機。

穩(wěn)定性＝穩(wěn)定力矩／傾覆力矩＝(Gr••S－1.10El)／1.25Nn≥1
! ^, s) C( b4 |& o2 m
' X. L# s/ x- ]2 d' M% j5 B& ^
　　式中：S為傾覆線間距離,；G為主機自重,，G＝Gl＋Gr；D為整機自重,，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,。
  T5 E6 m$ i+ X( E四 生產(chǎn)率
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! p& D# A; X; Z- S$ ~, H! J1 x3 c　　生產(chǎn)率是液壓挖掘機的主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)之一,，它表示在單位時間內(nèi)從掌子面中挖掘出并卸到運土車上或棄土堆的土方體積。通常以每小時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。
1．理論生產(chǎn)率
% F4 ~* |4 I9 M, e& G( G  I& g) o
, M7 y7 G- d9 N, V# c# d* P* H 　理論生產(chǎn)率是指一臺挖掘機在“計算條件”下連續(xù)工作一小時的生產(chǎn)率,�,！坝嬎銞l件”可取為：

　　（1）司機操作熟練,，充分考慮機械作單一動作時合流供油和作復(fù)合動作的可能性,，如動臂生降可與轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)同時進行，動臂和斗桿油缸單獨工作時可以合流供油等,。

　�,。�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算土壤,。對反鏟來講,，取最大挖掘深度的一半作為計算挖掘深度，取裝車高度或棄土堆的平均高度作為計算用卸土高度,，取90°作為轉(zhuǎn)臺單向回轉(zhuǎn)角度等,。
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) r! E9 P& U  U% l  a$ d( S　　（3）掌子面,、運輸車（棄土堆）與挖掘機之間的相互位置恰當(dāng),，運輸車選擇合理，配合良好,。
/ x: Z4 `( Z( l: l6 ~) t6 Y理論生產(chǎn)率按下式計算：

Q＝60qn （立方米／小時）
" e# ^9 K% b+ c1 T: M  j& d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）

　　技術(shù)生產(chǎn)率是指機械在“給定條件”下連續(xù)工作一小時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,。

- G6 p: P' }9 z% r* d) ]0 K3 q　　實際生產(chǎn)率是指機械在一段工作時間內(nèi)實際平均生產(chǎn)率,。計算實際生產(chǎn)率主要考慮兩個因素，即機械利用率和司機操作熟練程度，實際生產(chǎn)率一般在實際中測定

wxhycj

對于挖掘機認(rèn)識很是深刻了,，謝謝共享,。