【文章內(nèi)容簡介】 鏟裝置三種油缸在挖掘循環(huán)中的動作配合是多種多樣的，但也受到一定的限制。如能否復(fù)合動作等，上述僅為一般的工作過程。液壓挖掘機(jī)采用三組油缸使鏟斗實(shí)現(xiàn)有限的平面運(yùn)動，加上液壓馬達(dá)驅(qū)動回轉(zhuǎn)裝置產(chǎn)生回轉(zhuǎn)運(yùn)動，使鏟斗運(yùn)動擴(kuò)大到有限的空間，再通過行走液壓馬達(dá)驅(qū)動行走(移位)裝置，使整個挖掘機(jī)沿地面移動，可使挖掘空間沿水平方向得到間歇擴(kuò)大(即坐標(biāo)中心可水平移位)，從而可以滿足挖掘作業(yè)的要求2．3 工作裝置的靜載分析和強(qiáng)度計(jì)算 挖掘阻力的計(jì)算斗型裝置挖掘時，需克服的阻力有。切削阻力W(即土的變形阻力)和裝土阻力W’(即土流入鏟斗而產(chǎn)生的土與土問及土與斗壁間的擠壓和摩擦的附加阻力)，而切削阻力又可分解為沿切削軌跡切向方向的阻力W1(切向阻力)和法線方向的阻力W2(法向阻力) )。通用液壓挖掘機(jī)的反鏟裝置時既可用鏟斗液壓缸挖掘(即轉(zhuǎn)斗挖掘)，也可用斗桿液壓缸挖掘(即斗桿挖掘)，或作復(fù)合動作挖掘。下面分別討論轉(zhuǎn)斗和斗桿挖掘阻力的計(jì)算方法。 轉(zhuǎn)斗挖掘阻力計(jì)算簡圖1－鏟斗油缸，2斗桿油缸，3－動臂油缸 轉(zhuǎn)斗挖掘阻力計(jì)算轉(zhuǎn)斗挖掘時，土的切削阻力隨挖掘深度改變而有明顯變化。經(jīng)試驗(yàn)證明，切削阻力與切削深度基本上成正比。切削阻力的切向分力可用下式計(jì)算 式（）式中C——表示土質(zhì)硬度的系數(shù)，對Ⅲ級土宜取C=9，對Ⅳ級土宜取C=16；R——鏟斗與斗桿鉸點(diǎn)至斗尖距離，即轉(zhuǎn)斗切削半徑，R=130(cm)；——挖掘過程中鏟斗總轉(zhuǎn)角的一半()，——鏟斗瞬時轉(zhuǎn)角()；B——切削刃寬度影響系數(shù)，B=l+2．6b，其中b為鏟斗平均寬度(cm)，A——切削角變化影響系數(shù)，取A=1．3；Z——帶有斗齒的系數(shù)，Z=0．75(無斗齒時z=1)，X——斗側(cè)壁厚度影響系數(shù)，X=1+0．03s，其中s為側(cè)壁厚度(cm)，初步設(shè)計(jì)時可取X=1．15。D——切削刃擠壓土的力，根據(jù)斗容量大小在D=10000～17000N范圍內(nèi)選取。當(dāng)斗容量q0．25m。時D應(yīng)小于10000N轉(zhuǎn)斗挖掘裝土阻力的切向分力為 式（）式中，——密實(shí)狀態(tài)下土的重度()； ——挖掘起點(diǎn)和終點(diǎn)間連線ab與水平線的夾角()；——土與鋼的摩擦系數(shù)。計(jì)算表明，與相比很小，可略去不計(jì)。當(dāng)= 。 =0時出現(xiàn)轉(zhuǎn)斗挖掘最大切向分力其值為 式（）現(xiàn)在取＝，得試驗(yàn)表明，法向挖掘阻力的方向是變化的，數(shù)值也較小，一般=~所以，＝32KN 斗桿挖掘阻力計(jì)算斗桿挖掘時切削行程較長，切土厚度在挖掘過程中可視為常數(shù)。一般取斗桿在挖掘過程中的總轉(zhuǎn)角為即=～，在此轉(zhuǎn)角行程中鏟斗被裝滿。這時斗齒的實(shí)際行程為 式（）式中——斗桿挖掘時的切削半徑，=FV=。斗桿挖掘時的切削厚度可按下式計(jì)算 式（）斗桿挖掘阻力為 式（）式中——挖掘比阻力，一般斗桿挖掘阻力比轉(zhuǎn)斗挖掘阻力小，主要原因是前者切削厚度較小研究挖掘阻力的目的是確定需要的斗齒挖掘力及其變化規(guī)律，以便為工作裝置的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。挖掘力太小挖掘能力降低，若挖掘力太大或者其變化規(guī)律與挖掘阻力的變化不適應(yīng)，則功率利用率要降低。挖掘力是衡量液壓挖掘機(jī)挖掘性能的重要指標(biāo)之一。為便于進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的分析比較，現(xiàn)對挖掘力的概念規(guī)定如下；反鏟裝置挖掘力按不同情況可分為工作液壓缸的理論挖掘力、整機(jī)的理論挖掘力和整機(jī)的實(shí)際挖掘力。反鏟裝置主要采用斗桿液壓缸或鏟斗液壓缸進(jìn)行挖掘。假設(shè)不考慮工作裝置自重和土重、液壓系統(tǒng)和連桿機(jī)構(gòu)的效率、工作液壓缸背壓的影響，工作液壓缸外伸時由該液壓缸理論推力所產(chǎn)生的斗齒切向挖掘力稱為工作液壓缸的理論挖掘力。鏟斗挖掘時鏟斗液壓缸的理論挖掘力， 轉(zhuǎn)斗液壓缸理論挖掘力計(jì)算簡圖 式（）式中： —鏟斗液壓缸的理論推力 ， ， KN；A— 鏟斗液壓缸大腔作用面積， m2；—工作裝置工作壓力， Mpa； —力臂值，m； —鏟斗連桿機(jī)構(gòu)的傳動比；當(dāng)時。鏟斗油缸對N點(diǎn)的作用力臂為（面積相等） 式（） 式（）可知mm， mm, MK對N點(diǎn)的力臂為 式（）MK對Q點(diǎn)的力臂為 式（）式中： 式（） =QK=460， 式（） 式（） mm， mm， 式（）其中 mm，mm, 式（）在中， FN=2500mm，F(xiàn)Q=2900mm，QN=400mm,最后求得： 式（） 式（） 式（）式中： 式（） 式（）綜上得，，滿足要求。 鏟斗液壓缸運(yùn)動規(guī)律曲線斗桿挖掘時的油缸理論挖掘力： 式（）其中： 式（）式中：—斗桿油缸的推力，KN； —力臂值， m； —斗桿油缸大腔作用面積， m2； —工作裝置工作壓力， MPa； 式（） 式（）易知最小的時候沒有實(shí)際意義，所以不考慮。為了充分利用能量，設(shè)EF與斗桿油缸軸線垂直時有最大挖掘阻力。EF=790，=3800，所以 i=，所以符合條件。動臂舉升時油缸理論推力：挖掘機(jī)的動臂油缸主要是用來提升鏟斗至一定高度上卸載的。這就要求動臂油缸具有最大的提升力， 動臂油缸提升力簡圖，取動臂機(jī)構(gòu)為分離體，對F點(diǎn)取力矩平衡方程，得 式（） 式中一動臂端點(diǎn)F至動臂油缸推力的力臂。 式（） ，——鏟斗加土重心與鉸點(diǎn)F的水平坐標(biāo)值。 假定在KV的中點(diǎn)上。以下計(jì)算的值 在△COK中 式（）式中 式（） 式（）式中 ，在 前面已經(jīng)推出來了 式（） 式（）于是在△CKV中，根據(jù)平面解析幾何公式，知 式（，41） 解聯(lián)立方程組，消去式中，可得K點(diǎn)的水平坐標(biāo)值。因此 式（）而鉸點(diǎn)F的水平坐標(biāo)值則 式（）所以=11620KN 工作裝置的強(qiáng)度校核大臂最大受力位置出現(xiàn)在：①動臂油缸全縮時，②斗桿與斗桿油缸鉸接點(diǎn)、斗桿與鏟斗鉸接點(diǎn)及鏟斗齒尖三點(diǎn)處在同一直線上時，③該直線垂直斗桿油缸。 最大受力位置 大曲率切削試驗(yàn)據(jù)統(tǒng)計(jì)此位置時大臂與斗桿將產(chǎn)生最大的力矩，是計(jì)算大臂和斗桿出現(xiàn)危險截面處的工況。對此位置進(jìn)行靜強(qiáng)度、動強(qiáng)度分析有利于檢驗(yàn)動臂與鏟斗的最大變形與最大受力，從中找出大臂破壞的原因。反鏟液壓挖掘機(jī)的挖掘過程是克服土壤的阻力,使土壤受到擠壓和剪切變形而被挖掘的過程。在這一過程中,由于土壤的條件千變?nèi)f化，工作裝置受力極其復(fù)雜。因此在研究中一般避免討論全部土壤的情況，而轉(zhuǎn)向于某些工況或某種類型的土壤來研究。專家測試過一些土壤的阻力譜曲線,并得出了試驗(yàn)土壤的挖掘阻力的曲線圖,－90度 工作裝置受力簡圖現(xiàn)在就動臂和斗桿最危險得這個工況分別討論斗桿和動臂的受力情況斗桿挖掘，DE垂直EF，DE代表斗桿油缸，EFV代表斗桿和鏟斗在同一直線上。CBDF是動臂，AB是動臂油缸。動臂與斗桿的鉸接點(diǎn)是F點(diǎn)，E點(diǎn)是斗桿油缸與斗桿的鉸接位置，B點(diǎn)是動臂和動臂油缸的鉸接點(diǎn)。先把斗桿隔離分析， 斗桿挖掘時斗桿的受力簡圖從前面討論斗桿挖掘力的情況中，我們知道這個工況時E端受的力是＝362KN，W1是63KN，W2是32KN。所以現(xiàn)在只要求出F點(diǎn)的受力，然后畫出力矩圖。由在桿的平行方向和垂直方向上，力要平衡。得到：W1＋＋F1＝0 式（） 得 63＋362＋＝0W2+F2=0 式（） 得 32＋F2＝0所以，＝－425KN，F(xiàn)2＝－32KN。式中的負(fù)號代表力的方向。 斗桿的彎矩圖和軸力圖 M彎矩圖 N 軸力圖 從上圖我們很容易判斷出斗桿的