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
7 C! F/ }9 j1 [' i: T' Q! }( x
　　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：
) r2 U) e% H4 ]4 ~% g. v1 u
　　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。

( K! Q2 M7 L2 C! n　　2．挖掘功
0 g, O( H7 u8 f' r- _1 l6 }7 @　　當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
7 c2 G' B- g! [8 E+ C) S
　　q＝bcL
　　式中：L為挖掘行程；q為斗容量；c為切削厚度。
　　所以         
9 _& ^9 J3 M6 [- x1 X 　　Pt＝σ×b×c＝σ q／L
1 z, ^! a7 T3 ~8 V# [; j  　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
- Z- _6 M! \$ C  　根據(jù)能量守恒定律，當不計損失時，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。
: v; w" z/ {8 c" ?3 }8 W　　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。
! e/ |6 G/ o9 O: E  Z
/ O* c, x- u6 s0 K9 t+ w; z　　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。
4 B/ e2 o! b3 k  　液壓缸推力大小為
                  F＝Pa
9 a9 i2 g- g! a7 q1 P2 l8 n　　式中：p為工作壓力；A為液壓缸面積。
3 f# l4 @9 z1 [+ w7 I) [& n

; P( K7 P" v! [6 ^. U6 ?! Q8 M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
; J7 ~$ V# X' sKomatsu 小 大
3 v( w2 g5 L6 e5 M, Q* T( V8 I利勃海爾 中 中
7 A& j, f- ~( j3 l8 o, \　　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。
  w2 X( h+ v" U5 x- `7 f
  　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)。
  ~& `9 W- Q% e9 h
  　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＝0.53～0.65           Fa／Fb＝0.73～0.85
式中：Fa為斗桿挖掘力；Fb為鏟斗挖掘力；W為整機重量。
- g% c1 h8 X& n- y$ ?* M5 t2 |( W, R二 反鏟工作裝置的傳動計算

　　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。
# ?7 V: u/ Y2 C5 L: h) h0 y5 k
0 S1 f) C# A$ w1 _圖1——2 反鏟斗與液壓缸的連接方式


# }9 `& Q5 J  h8 P
$ O. X  ^- @+ ]) {2 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。
8 |. k9 i  N! X  y8 U' S( R8 w 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。
! O. \4 M2 @+ u 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。
1 O+ {2 A# J0 j$ j8 b6 H; v, ?- a5 ~
　　2. 反鏟挖掘力的計算
) r, ?2 ?. H7 F& Q& ?( h
( d0 q$ d- f9 D0 k 　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）：
, i% j! B& S& }" e 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
7 g  _  H/ R6 d% w0 L3 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

Fb＝Fl ce／d r
- x( ]4 |9 [8 m+ p8 @, Q　　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。
7 b# `/ Q+ P: ?
  ^2 J) b5 P3 J1 H 　　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。
; K) Y; }/ O5 ~5 T0 W# E
　　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：

% ^* P9 h9 p) p　　1，按SAE標準的斗容量V1（安息角1／1）
V1＝F(b1＋b2)／2＋Ab12／4－b13／12

　　2，按CECE標準的斗容量V2（安息角2／1）
5 O  ~5 x( i2 G: Q+ d6 e- v# P
V2＝F(b1＋b2)／2＋Ab12／8－b13／24

# z* B1 n: q5 T/ y- Q　　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。
9 w9 \) a7 W) @- `3 m三 挖掘機的穩(wěn)定性
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5 J- i" h: M9 k2 n- l% E　　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。
  R& I6 K$ r8 P5 d
　　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
K1E＝1.10E k2N＝1.25N
　　式中：E為當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)。
/ x" s# X6 m4 Y0 m4 A% f4 L4 h　　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。
( r, ~: H$ L6 b6 `
穩(wěn)定性＝穩(wěn)定力矩／傾覆力矩＝(Gr••S－1.10El)／1.25Nn≥1

1 A4 i: r6 f9 F, e
3 k  B) |2 j, B. }, \- g; Y& K$ ?6 g　　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。
$ z6 [' c8 |) @5 ~# h2 ]9 M四 生產(chǎn)率
7 ]* c- B; v1 n  r& W
+ F3 W9 t. q, G" f  N　　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，在工地上也有用臺班或晝夜挖出的土方體積來表示的。
+ r) a4 t3 {' ]' M4 D& I9 o. ~! D2 V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：

' o7 ~( e7 v% t　　（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。
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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。

　　（3）掌子面、運輸車（棄土堆）與挖掘機之間的相互位置恰當，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）
& K: x" w" u( H. ^! Y( {/ y! Z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。
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+ O$ K& N+ U# U4 \0 {1 e　　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

對于挖掘機認識很是深刻了，謝謝共享。