挖掘机的稳定性及挖掘机力等专业计算

液压挖掘机工作原理——专业术语解释 招聘(广告) 一 土壤切削

1．挖掘阻力

挖掘阻力是指铲斗在挖掘过程中所遇到的土壤阻力，通常近似的认为它作用在斗尖上，并可依照挖掘轨迹的切线方向分解切向阻力Pt和法向阻力Pn 。目前的粗略算法为：

Pt＝σbc Pn＝ψPt

式中：σ为挖掘比阻力，由试验确定；b为斗宽；c为切削厚度；ψ为系数，由试验确定。

2．挖掘功

当不计土壤的松散系数和铲斗的装满系数时，为了在一定的挖掘行程中能装满铲斗，应有

q＝bcL

式中：L为挖掘行程；q为斗容量；c为切削厚度。 所以

Pt＝σ×b×c＝σ q／L

即挖掘功 ： Pt L＝σq

在挖掘过程中，Pn不做功，只有Pt做功，简称为挖掘功。当挖掘对象的土壤等级和铲斗容量以确定时，就可由上式来确定挖掘功PtL。

3. 液压缸所做的功

根据能量守恒定律，当不计损失时，液压缸在其行程上所做的功应等于挖掘功。

即 F△l≥PtL＝σ×q

式中：F为液压缸的最大推力；△l为液压缸的行程。

上式是选择液压缸缸径的主要以据，对于反、正铲工作装置上式都是适用的。

4. 应用情况

若土壤等级和铲斗容量都相同，则液压缸所做的功也应相同。但在选择液压缸的缸径和行程上，各公司都具有自己的特点，见表1——2。

液压缸推力大小为 F＝Pa

式中：p为工作压力；A为液压缸面积。

表1——2 缸径与行程比较表

公司名称 液压缸面积A 液压缸行程△l 德马可 大 小 Komatsu 小 大 利勃海尔 中 中

液压缸面积A大，推力F也大工作装置受力恶劣，焊接遇到的问题也增多。若液压缸面积A小，行程△l大，则液压缸刚度就差，易弯曲。因此，在设计时要综合考虑各种因素。

根据实践经验，挖掘机铲斗最小挖掘力值与铲斗宽度有关，每米斗宽最小需10吨以上的力，

铲斗挖掘力与斗杆挖掘力和整机重量有关，而铲斗挖掘力与斗杆挖掘力也有一定的比例关系：

Fb／W＝0.53～0.65 Fa／Fb＝0.73～0.85

式中：Fa为斗杆挖掘力；Fb为铲斗挖掘力；W为整机重量。

二 反铲工作装置的传动计算

1. 反铲斗与液压缸的连接方式 见图1--2

⑴ 图1——2（a）所示，铲斗缸直接绞接于铲斗上，由铲斗，斗杆及铲斗缸组成四连杆机构，一般铲斗转角较小，工作力矩变化较大，

一般不采用。

图1——2 反铲斗与液压缸的连接方式

⑵图1—2（b）转角小，挖掘力大，工作力矩变化较小，多数中小机型采用此方式。日本机型中摇杆1是直的，在欧洲机型上如利勃海尔和小型挖掘机上多用弯曲的。

⑶图1—2（c）铲斗转角超前一个角度，同时也具有（b）方式的优点。在利勃海尔早年机型上多有采用。

⑷图1—2（d）在油缸行程相同时，此方式转角更大，但挖掘力小，而力矩变化较大，目前较少采用。

2. 反铲挖掘力的计算

图1——3为反铲挖掘力计算简图。下面分别计算斗杆缸理论挖掘力和铲斗缸理论挖掘力（破碎力）： 斗杆缸理论挖掘力Fa可用下式计算

图1——3 反铲挖掘力的计算简图