液壓挖掘機工作原理——專業(yè)術(shù)語解釋

lisong8891

一  土壤切削

) }7 P3 ]- u7 A4 F4 u5 U　　1．挖掘阻力

- v2 C! V) i# w6 B" T9 l　　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 Z% X  T6 x' ^  H　　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
- q+ ~: g0 r( x& A$ v: N" y　　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
. U' ~6 T" Q& Z
　　q＝bcL
8 X% O; H% P6 V: o, e) V) u8 U 　　式中：L為挖掘行程；q為斗容量；c為切削厚度。
; N$ Z' h5 @. t$ y 　　所以         
3 m/ k1 Y% v5 u0 l3 \& A4 @ 　　Pt＝σ×b×c＝σ q／L
; |9 q! H$ I! |+ x& |  　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
  　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
　　式中：F為液壓缸的最大推力；△l為液壓缸的行程。
0 l& H9 O* l* B9 Y# 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。

: N1 k! b( h% p0 D) g" {8 T* O　　4. 應(yīng)用情況
1 q9 d4 \5 L$ w0 P$ v2 ^* T* f- B  　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。
  　液壓缸推力大小為
                  F＝Pa
  f& s# l9 Q$ x! {; _. s+ D　　式中：p為工作壓力；A為液壓缸面積。
. r+ D- q( e( h" {$ g8 G

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
4 D2 [$ ^0 H# |; Y) w# r德馬可 大 小
& K/ [. J0 I6 f; h: n& IKomatsu 小 大
3 l$ \9 v" ^; @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)計時要綜合考慮各種因素。
" ?3 S3 m/ u1 Q$ H8 b; ]. P% K
  　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)。
6 S5 t7 C" Q) R6 C' e5 R! ~
3 V: s1 n+ f1 x# b4 h) H) K  　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：
7 @. H% O. P0 J' ^0 G% B4 U* V' A
) s/ [5 J( a4 y. Y/ pFb／W＝0.53～0.65           Fa／Fb＝0.73～0.85
7 Q. r2 A7 [& e. t式中：Fa為斗桿挖掘力；Fb為鏟斗挖掘力；W為整機重量。
  I9 b7 A& U! B$ h二 反鏟工作裝置的傳動計算
1 W. k: s) M3 Y* e% ?
　　1. 反鏟斗與液壓缸的連接方式 見圖1--2
3 Z9 Z. u8 [- o4 h⑴ 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。
" j2 l, K3 ^3 B1 g; X* _$ C; F
圖1——2 反鏟斗與液壓缸的連接方式
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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。
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。
( N: L2 L: D" H, a0 o0 k2 }* D: H
　　2. 反鏟挖掘力的計算

* c( A7 F1 c% T/ }. ?9 g5 r% n 　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

圖1——3 反鏟挖掘力的計算簡圖

　　Fa＝Fsa／b
2 M, ?9 M5 u+ N* v8 F7 J6 K　　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

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1——3所示的位置的實測或用比例作圖法求出。

, Q3 s8 k0 Q% h6 l. O: w5 P 　　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。
3 \. G% q: j7 A# T" x
" Y' [( ?6 z/ `+ v2 w　　3．反鏟斗容量的計算
　　反鏟斗容量的計算簡圖如1—4所示。其計算公式分別為：

% \' q8 R5 U5 t　　1，按SAE標(biāo)準(zhǔn)的斗容量V1（安息角1／1）
3 a/ X8 K0 b% E9 t% g. q 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。
. Y- r5 b% W$ N+ _三 挖掘機的穩(wěn)定性

* Q/ a. m, H) p1 Y9 w7 c% D　　1． 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。

- I* x3 n( [% `" y; }. A8 g8 V　　2． 穩(wěn)定性驗證的條件
2 O0 j! R2 @, L( w　　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。
: K+ i. Q- v$ @( }5 f+ x# H  q
' v) ]! j1 J/ o' o1 l5 e1 G# T" }　　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
K1E＝1.10E k2N＝1.25N
6 P0 D$ Z" w8 x1 M( ^. S) o　　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)。
& R) h2 S  c6 w+ P' Z1 V4 o3 V　　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
" p: b  `& W* P- i
9 D. u7 a7 R8 ?6 X! w
  M: F& e+ _' `1 z& }3 W& w  C　　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。
9 E2 R5 M! }* l$ t+ s四 生產(chǎn)率
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8 J. R4 G1 u& i9 W, V　　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

　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)角度等。
" E* D2 t  ?8 e, e$ a) K4 b
$ v$ |' b' J6 @3 L# x$ c3 c　?。?）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。
" h7 }2 c! b4 }) @; \理論生產(chǎn)率按下式計算：
/ T4 x* ?8 N* g/ Z& V: q
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）
/ m( K% c5 K! {) }
# S$ A  [" f" R* s+ ^　　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。

1 c2 F3 z5 V8 n  Y' G0 t, I! a　　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。