液壓挖掘機工作原理

1、液壓挖掘機工作原理一一專業(yè)術(shù)語解釋一土壤切削挖掘阻力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：Pt=obcPn=WPt式中：。為挖掘比阻力，由試驗確定；b為斗寬；c為切削厚度；W為系數(shù)， 由試驗確定。挖掘功當(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q = bcL式中：L為挖掘行程；q為斗容量；c為切削厚度。所以Pt=oXbXc=。q/L即挖掘功：Pt L=oq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?土壤等級和鏟斗容量

2、以確定時，就可由上式來確定挖掘功PtL。液壓缸所做的功根據(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FAlPtL=oXq式中：F為液壓缸的最大推力；】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。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12。液壓缸推力大小為F=Pa式中：P為工作壓力；A為液壓缸面積。表12缸徑與行程比較表 公司名稱 液壓缸面積A液壓缸行程】德馬可大小Komatsu 小大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

3、到的問題也增多。 若液壓缸面積A小，行程】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。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)。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：Fb / W=0.530.65Fa / Fb = 0.730.85式中：Fa為斗桿挖掘力；Fb為鏟斗挖掘力；W為整機重量。二反鏟工作裝置的傳動計算反鏟斗與液壓缸的連接方式見圖1-2圖12 (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

4、大，一般不采用。圖12反鏟斗與液壓缸的連接方式圖12(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。圖12 (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。圖12 (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。反鏟挖掘力的計算圖13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可用下式計算圖13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

5、缸推力；a、b為力臂值。鏟斗缸理論挖掘力（破碎力）為Fb = Fl ce/d r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13所示的位置 的實測或用比例作圖法求出。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。反鏟斗容量的計算反鏟斗容量的計算簡圖如14所示。其計算公式分別為：按SAE標準的斗容量V1（安息角1 / 1）V1=F（b1+b2） / 2+Ab12 / 4-b13 / 12按CECE標準的斗容量V2 （安

6、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。三挖掘機的穩(wěn)定性適用范圍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。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。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

7、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)?，F(xiàn)以圖15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=（GrS 1.10El） /1.25NnN1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。四生產(chǎn)率生產(chǎn)率是液壓挖掘機的主要技術(shù)經(jīng)濟指標之一，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

8、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。“計 算條件”可取為：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。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。理論生產(chǎn)率按下式計算：Q = 60qn (立方米/小時)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