液壓挖掘機(jī)工作原理——專業(yè)術(shù)語解釋

lisong8891

一  土壤切削

' d0 k. l: x/ E" v9 i, z- R1 n" l　　1．挖掘阻力
$ p& r  T; [* ^
　　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：
* X7 t/ ]9 R" e
　　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,。

　　2．挖掘功
　　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

　　q＝bcL
　　式中：L為挖掘行程,；q為斗容量；c為切削厚度,。
　　所以         
　　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,。
0 w" M& M' g8 o% r9 r) d
* i% V; ~  c/ Z9 Y　　3. 液壓缸所做的功
: S: ~" G1 B; j/ s3 z3 Z; O7 X  　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,。
即              F△l≥PtL＝σ×q
, W" Y6 T+ j! k& a6 s+ x　　式中：F為液壓缸的最大推力,；△l為液壓缸的行程。
+ t( j$ f( |& c5 g# i- X& 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。
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4 O8 o  E4 W  K# ?+ o　　4. 應(yīng)用情況
/ ^! Q% q" u2 s  　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,。
  　液壓缸推力大小為
/ u. {3 ]$ Q: R. T7 a                  F＝Pa
　　式中：p為工作壓力；A為液壓缸面積,。


表1——2  缸徑與行程比較表
4 f  L! b0 y6 r: Q( E+ a公司名稱 液壓缸面積A 液壓缸行程△l
# Z* J* J1 n" q% E3 U2 M# o" `德馬可 大 小
+ `  e5 i! l7 K4 d  }Komatsu 小 大
+ z4 ?" P  c0 @# Z6 H% H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,。

  　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),。

  　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：
4 w% n( i' O/ F1 Y0 P
Fb／W＝0.53～0.65           Fa／Fb＝0.73～0.85
5 G. P- |! A- M# z, G式中：Fa為斗桿挖掘力,；Fb為鏟斗挖掘力；W為整機(jī)重量,。
: V3 E4 b5 v4 u- p4 ~9 D3 t二 反鏟工作裝置的傳動(dòng)計(jì)算
' @9 O9 Q. F' V9 G
- ^5 E% a4 L& d　　1. 反鏟斗與液壓缸的連接方式 見圖1--2
, d$ r4 M3 }4 F7 h6 D  j⑴ 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,。

1 v) Z. V% t6 `  R圖1——2 反鏟斗與液壓缸的連接方式
3 O+ ^7 g1 i7 D# ~

+ l! U- T9 Q" @5 T" |6 k
$ v, M* |" e7 h) i3 _ 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,。
8 A" z( `. m% U$ x) N: O: _ 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,。

) X- c. M  V: q* e% f- C　　2. 反鏟挖掘力的計(jì)算

　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

; n6 j/ X0 t3 A( x2 R) e8 {圖1——3 反鏟挖掘力的計(jì)算簡圖
- {8 S5 s: _9 B& @! j* ]5 l
　　Fa＝Fsa／b
: ?) @0 z$ V$ ?1 I0 {1 f( g　　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
: _. u9 ]( p' `2 e( J8 w　　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,。
9 n' J; x- O, U, g　　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,。

　　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,。

& R  F' G2 q. C5 V; ]+ v3 \　　3．反鏟斗容量的計(jì)算
0 T- C; q" E4 B9 }/ Y, }* x 　　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：
9 C) @: Q+ I5 t0 u# M
* Z, @+ P$ f3 t: Z' O3 t: E% x　　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）

5 s$ m  I# O9 F0 ~' M V2＝F(b1＋b2)／2＋Ab12／8－b13／24

  u, b- O8 ?% t　　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
　　 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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0 K- h9 \# Z6 y8 \0 t' @　　2． 穩(wěn)定性驗(yàn)證的條件
　　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,。
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　　3． 穩(wěn)定性的計(jì)算
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
8 r6 y' @1 w, x/ {6 K5 @ K1E＝1.10E k2N＝1.25N
; h, N% R) e# b; Q9 C　　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)。
　　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)。

2 ~' ?! S4 W0 b' t" [# H 穩(wěn)定性＝穩(wěn)定力矩／傾覆力矩＝(Gr••S－1.10El)／1.25Nn≥1

% W6 w6 H2 Q( u) [! F3 D) r
* A, B- t1 z9 Y, A　　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。
四 生產(chǎn)率

' q1 t7 U% m- h2 E5 U: Q$ x　　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(tái)班或晝夜挖出的土方體積來表示的,。
! S+ Q7 x) v! z) w一般有三種生產(chǎn)率的概念,。
1．理論生產(chǎn)率
- S: `: m5 g, Z7 `# s7 g
　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：
/ U8 o- k5 k$ |# p2 }& V
+ J: l+ K! z: z; m5 Z5 N; X7 _7 g　�,。�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。

/ u5 X3 G6 @, s2 d1 ?　�,。�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(tái)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。
理論生產(chǎn)率按下式計(jì)算：

) |2 U5 k+ D3 @4 ~7 e 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）
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. t: c6 X& [/ s# k4 V) G　　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,。

5 @  O9 i4 N* C0 U　　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(shí)很是深刻了，謝謝共享,。