第2章反铲工作装置.

反铲工作装置1.反铲工作装置的结构型式与特点2.运动分析和主要工作尺寸的计算3.挖掘力的计算方法4.反铲工作装置的合理性设计第二章目的一.动臂结构整体式动臂组合式动臂②弯动臂§2-1反铲工作装置的结构①直动臂③小弯臂①油缸连接②螺栓连接③拐臂式④伸缩式④三节弯臂工作尺寸和挖掘力可以根据作业条件的变化进行调整。合理地满足各种作业装置的参数和结构要求，替换也方便。动臂结构简单、价廉，刚度大；替换工作装置较少，通用性较差；配备几套完全不同的工作装置。§2-1反铲工作装置的结构一.动臂结构整体式动臂组合式动臂①直动臂③小弯臂①油缸连接②螺栓连接③拐臂式④伸缩式④三节弯臂构造简单、轻巧、布置紧凑用于悬挂式挖掘机§2-1反铲工作装置的结构一.动臂结构整体式动臂组合式动臂②弯动臂①直动臂③小弯臂①油缸连接②螺栓连接③拐臂式④伸缩式④三节弯臂得到较大的挖深；用于专用反铲装置。§2-1反铲工作装置的结构一.动臂结构整体式动臂组合式动臂②弯动臂①直动臂③小弯臂①油缸连接②螺栓连接③拐臂式④伸缩式动臂箱形结构不用开口，动臂和斗杆油缸及管路的布置方便。§2-1反铲工作装置的结构一.动臂结构整体式动臂组合式动臂②弯动臂①直动臂③小弯臂①油缸连接②螺栓连接③拐臂式④伸缩式④三节弯臂有利于弯曲处应力集中§2-1反铲工作装置的结构一.动臂结构整体式动臂组合式动臂②弯动臂①直动臂③小弯臂①油缸连接②螺栓连接④伸缩式④三节弯臂§2-1反铲工作装置的结构一.动臂结构整体式动臂组合式动臂②弯动臂①直动臂③小弯臂①油缸连接②螺栓连接③拐臂式④伸缩式④三节弯臂§2-1反铲工作装置的结构一.动臂结构整体式动臂组合式动臂②弯动臂①直动臂③小弯臂①油缸连接②螺栓连接③拐臂式④三节弯臂§2-1反铲工作装置的结构一.动臂结构整体式动臂组合式动臂②弯动臂①直动臂③小弯臂①油缸连接②螺栓连接③拐臂式④伸缩式④三节弯臂§2-1反铲工作装置的结构二.斗杆结构斗杆的结构往往取决于动臂的结构，大多采用整体式斗杆。整体式斗杆组合式斗杆三.动臂油缸与斗杆油缸的布置1.动臂油缸的布置下支式悬挂式前倾式后倾式三.动臂油缸与斗杆油缸的布置1.动臂油缸的布置下支式悬挂式前倾式后倾式三.动臂油缸与斗杆油缸的布置1.动臂油缸的布置2.斗杆的布置四.铲斗与铲斗液压缸的连接共点式（传力大）非点式（转角大）六连杆机构五.铲斗的结构1.铲斗的作业比较（图2-15）作业条件铲斗编号铲斗充满时间s生产率t/h效率%铲斗119.0542.6100在页岩中作业铲斗240.522.6853.3铲斗15.9163.5100在砂中作业铲斗26.3152.793.3铲斗结构形状和参数的合理选择对挖掘机的作业效果影响很大。表2-1斗容量q=0.6五.铲斗的结构2.铲斗的结构比较（图2-19）铲斗的作业对象繁多，作业条件也不同，用一个铲斗来适应任何作业对象和条件较困难。为适应不同的挖掘工况要求，工作时选用不同的铲斗。有利于物料的自由流动，物料易于卸净。装进铲斗的物料不易掉出斗齿的材料、形状使铲斗挖掘阻力小，耐磨，易于更换。五.铲斗的结构3.铲斗结构的要求：4.液压挖掘机反铲斗容量计算对铲斗容量进行统一的计算方法；GB3225-82斗容量—挖掘机上配备铲斗容量的大小；与整机重量、挖掘范围和土壤类型有关。tsrVVV斗容量：一平装斗容一堆尖斗容SVtV标定面当—平装斗容与堆尖斗容的分界面标定面12yx标定面12yx12yx标定面为平面；当12yx标定面为曲面；§2-2反铲装置运动分析§2-2反铲装置运动分析第一类—原始参数决定机构运动特性的必要参数，主要选择长度参数。第二类—推导参数由第一类参数推算出来的参数，为运算中需要的角度。第三类—特性参数作方案分析比较的参数。表2-4一.机构自身几何参数二．动臂的运动分析1.动臂的摆角:`2)(cos5721252711llLllmin157212527112)(cosllLll572min125271min12)(cosllLll)2(cos2)(cos572min125271572max125271min1max1max1llLllllLll瞬时夹角瞬时摆角摆角范围二．动臂的运动分析2.动臂的力臂:517711sinsinlelCABlL11571sinLllemax11LLzee11min11LL101ee5max1le当：得：当：得：二．动臂的运动分析3.动臂F点的坐标注：F点在CV线以上为正；F点在CV线以下为负。2112030211cosllxFCFYly211sin)(202220211.斗杆的摆角:瞬时夹角瞬时摆角摆角范围三.斗杆的运动98222928122)(cosllLllmin2982max22928122)(cosllLll982min229281min22)(cosllLll)2(cos2)(cos982min229281982max229281min2max2max2llLllllLll2.斗杆的力臂:当：得：当：得：三.斗杆的运动829922sinsinlelEDFlL22982sinLllemax22LLzee22min22LL202ee9max2le四.铲斗的运动油缸对N点力臂:1.铲斗连杆机构的传动比)sin(2230131lr28142sinlr29243sinlr连杆对N点力臂:连杆对Q点力臂:ΣMN=0213rfrP33rflP四.铲斗的运动1.铲斗连杆机构的传动比传动比lrrri2313231PlrrrPΣMQ=0)sin(2230131lr28142sinlr29243sinlr四.铲斗的运动2.铲斗的转角10262473FQV)(1801801026247FQV五.整机作业范围1.斗齿尖坐标方程XV、YV=f(L1、L2、L3))cos(3634213730llXV)sin(cos363421371219llYV2.主要工作尺寸计算(1)最大挖掘深度动臂液压缸全缩,FQV三点同直线并处于垂直状态。（图2-28）32minmax1llYHF211sinlYF2.主要工作尺寸计算(2)最大卸载高度动臂液压缸全伸，斗杆液压缸全缩，QV连线处于垂直状态。图2-29372coslXXFQ372sinlYYFQ3723max3sinlYlYHFQ2.主要工作尺寸计算图2-29(3)停机面最大挖掘半径)cos()(2)(8323212322140lllllll383221222140)cos(2llllll302240max1lYlRCCXlR40max(4)最大挖掘半径§2-3挖掘力与挖掘阻力挖掘力是液压工作油缸在泵的最大工作压力作用下单独工作时，在斗齿上的最大力。挖掘阻力是在挖掘作业中的最主要载荷，外部作用于挖掘装置上的阻力。关系：大小相等，方向相反。挖掘机有三组油缸，动臂油缸，斗杆油缸，铲斗油缸，在工作工程中受力是不一样，有的受拉，有的受压，有的受主动力作用，有的受被动力作用。一.油缸作用力分析中位右位换向阀处于左位（或右位）与换向阀处于中位时，油缸的受力性质不同。换向阀左位一.油缸作用力分析换向阀处于左位（或右位）与换向阀处于中位时，油缸的受力性质不同。主动作用力被动作用力——油缸的二腔分别接高低压油路，在高压油的作用下，油缸产生推动机构运动的力。——油缸的二腔封闭，与高压油路切断，外载荷在封闭油缸上产生的作用力。一.油缸作用力分析挖掘机有动臂油缸，斗杆油缸，铲斗油缸，在工作工程中有的受主动力，有的受被动力。主动作用力被动作用力——油缸的二腔分别接高低压油路，在高压油的作用下，油缸产生推动机构运动的力。——油缸的二腔封闭，与高压油路切断，外载荷在封闭油缸上产生的作用力。希望油缸承受的被动作用力足够大，以保证挖掘机主动作用力的充分发挥。当油缸受被动作用力时，油缸处于被动状态，也就是处于闭锁状态。二.闭锁的概念1.什么是闭锁—油缸二腔封闭，与高压油路切断。2.闭锁力——封闭油缸承受的最大作用力。3.闭锁腔——主要承受被动作用力的压力腔。4.闭锁压力——闭锁腔承受的最大压力。5.闭锁不破坏的条件—P闭P外。三.油缸闭锁力的计算1.计算工况的选择原则受力较大的工作位置；特殊要求的工作位置；主要工作区挖掘力充分发挥。[工况Ⅰ]动臂油缸最低,斗杆垂直地面，铲斗挖掘，其作用力臂为最大。铲斗油缸产生的挖掘力为最大，动臂油缸力臂值为最小。三.油缸闭锁力的计算1.计算工况的选择原则受力较大的工作位置；特殊要求的工作位置；主要工作区挖掘力充分发挥。[工况Ⅰ][工况Ⅱ]动臂油缸最低位置，铰点F、Q、V三点一线，斗秆挖掘，斗秆作用力臂最大。三.油缸闭锁力的计算1.计算工况的选择原则受力较大的工作位置；特殊要求的工作位置；主要工作区挖掘力充分发挥。[工况Ⅰ][工况Ⅱ][工况Ⅲ]动臂油缸最低，铰点F、Q、V三点一线并垂直地面，铲斗挖掘，克服平均挖掘阻力。三.油缸闭锁力的计算1.计算工况的选择原则受力较大的工作位置；特殊要求的工作位置；主要工作区挖掘力充分发挥。2.利用计算机选择工况利用计算机对整个工作区域进行闭锁力的计算，找出工作油缸受力最大工作位置。四.闭锁压力的确定过载阀的调定压力由闭锁压力决定。P闭—保证局部；P工—保证整体；P闭P工P闭的取值不受P工的限制，而受液压元件的最大耐压限制。1.闭锁压力与工作压力关系四.闭锁压力的确定3.增加闭锁力的措施2.P闭/P工的选择系统压力MPaP闭/P工28～32≤1.25～1.420～281.5～1.8≤16～181.8～2.0加大油缸直径；采用双缸；加大局部过载阀的压力；改变铰点。——挖掘作业中，油缸动作外伸，在斗尖上产生的作用力。五、挖掘力的概念及计算方法工作油缸的理论挖掘力；整机的理论挖掘力；整机的实际挖掘力。定义：(一).工作液压缸的理论挖掘力工作装置自重和土重；液压系统的效率;连杆机构的效率；工作液压缸的背压。1.铲斗油缸的理论挖掘力—铲斗油缸的理论推力)(3323133LflrrrPiPPOD3P不考虑假定(一).工作液压缸的理论挖掘力2.斗杆油缸的理论挖掘力—斗杆油缸的理论推力2P),(32652LLfrrPPOG3.挖掘力曲线(二)整机的理论挖掘力1.计算条件必要条件：主动力的大小充分条件:①工作液压缸的闭锁能力②整机的工作稳定性③整机与地面的附着性能④土壤阻力1.计算条件必要条件：主动力的大小充分条件:①工作液压缸的闭锁能力②整机的工作稳定性③整机与地面的附着性能④土壤阻力①考虑机重，有相对运动的构件重量分别计算；②不考虑效率；③不考虑液压缸小腔背压；④不考虑土壤阻力⑤不考虑坡度、风力、惯性力、动载等的影响整机挖掘力计算假定(二)整机的理论挖掘力①铲斗油缸主动作用产生的挖掘力:3633036lrGrGPPQOD计算举例(二)整机的理论挖掘力①铲斗油缸主动作用产生的挖掘力:3633036lrGrGPPQOD②动臂油缸闭锁能力达到最大所限制的挖掘阻力W01：).(1611'101CiiIxCWrGePrW计算举例(二)整机的理论挖掘力①铲斗油缸主动作用产生的挖掘力:3633036lrGrGPPQOD②动臂油缸闭锁能力达到最大所限制的挖掘阻力W01：).(1611'101CiiIxCWrGePrW)(16655