挖掘机的典型作业流程

挖掘机的典型作业流程:(1)整机移动至合适的工作位置(2)回转平台，使用工作装置处于挖掘位置(3)动臂下降，并调整斗杆、铲斗至合适位置(4)斗杆、铲斗挖掘作业(5)动臂升起(6)回转工作装置至卸载位置(7)操纵斗杆、铲斗卸载主机的工作有两项特殊要求:①实现各种主要动作时，阻力与作业速度随时变化，因此，要求液压缸和液压马达的压力和流量也能相应变化;②为了充分利用发动机功率和缩短作业循环时间，工作过程中往往要求有两个主要动作(例如挖掘与动臂、提升与回转)同时进行复合动作。液压挖掘机一个作业循环的组成和动作的复合主要包括:(1)挖掘:通常以铲斗液压缸或斗杆液压缸进行挖掘，或者两者配合进行挖掘，因此，在此过程中主要是铲斗和斗杆的复合动作，必要时，配以动臂动作。(2)满斗举升回转:挖掘结束，动臂液压缸将动臂顶起，满斗提升，同时回转液压马达使转台转向卸土处，此时主要是动臂和回转的复合动作。(3)卸载:转到卸土点时，转台制动，用斗杆液压缸调节卸载半径，然后铲斗液压缸回缩，铲斗卸载。为了调整卸载位置，还要有动臂液压缸的配合，此时是斗杆和铲斗的复合动作，间以动臂动作。(4)空斗返回:卸载结束，转台反向回转，动臂液压缸和斗杆液压缸配合，把空斗放到新的挖掘点，此时是回转和动臂或斗杆的复合动作。(5)整机移动工况:将整机移动至合适的工作位置。(6)姿态调整与保持工况:满足停放、运输、检修等需要。(7)其他辅助作业工况:辅助工作装置作业工况。SWE50H液压挖掘机的主要参数整机重量（kg）4680标准斗容（m3）0.18履带板宽（mm）350高/宽/长（mm）2593/1950/5321推土铲宽x高(mm)1960x300铲斗挖掘力（kN）44斗杆挖掘力（kN）26.7最大牵引力（kN）45.2动臂偏转角度（°）50(左)75(右)行走速度（km/h）4.5/2.4爬坡能力（°）30接地比压（kPa）31.3回转速度（rpm）10.1发动机YANMAR4TNV88-SSU最大扭矩（N·m）144排量（L）2.19功率/转速（kW/rpm）27.1/2200燃油箱容量（L）99主泵类型2个变量柱塞泵,1个齿轮泵压力（Mpa）24.5最大流量（L/min）45.8×2齿轮泵压力（Mpa）21最大流量（L/min）37液压油箱容量（L）73表2.2SWE50H型液压挖掘机的作业参数最大挖掘高度4943mm最大卸载高度3389mm最大挖掘深度3302mm最大垂直挖掘深度2432mm最大挖掘半径5504mm最大停机面挖掘距离5373mm轮距1950mm履带总长2502mm平台离地间隙708mm底盘宽度1200mm履带宽度350mm底盘离地间隙313mm履带高度602mm运输长度3180mm司机室顶高2593mm运输宽度2080mm此时动臂油缸作用力(N)为：g31(l)bdtdAgAbbAFGlGGll(2.1)式中dAl－铲斗质心到动臂下铰点A的水平距离(m)bAl－动臂质心到动臂下铰点A的水平距离(m)gAl－斗杆质心动臂下铰点A的水平距离(m)3l－动臂油缸作用力对铰点的力臂(m)gG－斗杆所受重力(N)bG－动臂所受重力(N)dtG－铲斗及其装载土壤的重力(N选取dtG＝31.510N+mg，gG＝34.310N，bG＝35.1410N，dAl＝3.8m，gAl=2.8m,bAl=1.2m,3l=0.55m.其中铲斗的重力为31.510N，根据公式SmV(2.2)RSVVk(2.3)Ssk(2.4)式中m－装载土壤的质量（kg）V－平均有效斗容量（3m）－铲斗充满系数（3m），根据工作环境，选择充满系数为1－自然情况下土壤的密度，根据工作环境，选择31750kgmS－疏松后的土壤密度Sk－土壤的松散系数，根据工作环境，取1.35Sk代入数据，求得：31296.3skgm233.3mkg33(14.3912.046.17)100.556010bFxN此时液压缸无杆腔工作面积1A应为有杆腔工作面积2A的两倍。116600000.8(13)1022FAPP=47.622cmD=14/A=77.9mm，d=0.707D=55.07mm(2.6)当按GB/T2348－1993将这些直径圆整成就近标准值时得：D=80mm,d=63mm，由此求得液压缸两腔的实际有效面积为22/450.24ADcm2222()/419.08ADdcm液压缸行程的确定液压缸行程主要依据机构的运动要求而定。但为了简化工艺和降低成本，应尽量采用GB/T2348-1993标准的液压缸行程，则根据技术要求，取行程为630mm。2.7液压缸结构参数的计算2.7.1缸筒壁厚的计算对于低压系统或/D≥16时，液压缸缸筒厚度一般按薄壁筒计算，公式如下：2[]yPD(2.8)式中－液压缸缸筒厚度yP－试验压力(Mpa)，当工作压力P≤16Mpa时，yP=1.5P，当工作压力31.5≥P≥16Mpa时，yP=1.25P，当工作压力P≤31.5Mpa时，yP=1.15P,这里应取yP=1.5P=19.5Mpa。D－液压缸内径(m)－缸体材料的许用应力（Mpa），可通过下面公式求得：[]bn(2.9)b－缸体材料的抗拉强度(Mpa)n－安全系数，n=3.5～5，一般取n=5但对于锻钢45的许用应力[]一般都取[]=110(Mpa)则19.5807.0912110mm根据《机械设计手册》，取液压外缸直径为1D=100mm.2.7.2液压缸油口直径的计算液压缸油口直径应根据活塞最高运动速度v和油口最高液流速度0v而定，公式如下：000.13/dDvv(2.10)式中0d－液压缸油口直径(m)D－液压缸内径(m)v－液压缸最大输出速度(m/min)0v－油口液流速度(m/min)，根据《机械设计手册》，取0v=7m/min同时对于单杆油塞式液压差动联接时，活塞的外伸速度为:360vQvA(2.11)式中v－液压缸差动联接时，活塞外伸的速度，可视为油口液流的速度(m/min)vQ－液压泵流量(3m/s)，vQ＝245.837128.6/Lmin3A－活塞杆面积，其公式如下:234Ad(2.12)式中d－活塞杆直径(m)所以2230.312104Ad代入数据，解析以上公式得：232200.13810128.610/(0.312107)2.510dm，故取025dmm2.7.3缸头厚度计算本设计采用的是螺钉联接法兰缸头，其厚度的计算公式为：03()[]cpcpFDdhd(2.13)式中h－法兰厚度(m)cpd－法兰内径(m)，根据《机械设计手册》，取cpd=9mm0D－螺钉孔分布圆直径(m)，根据《机械设计手册》，取0D=12.5mm[]－法兰材料的许用应力(Mpa)，取45钢，[]＝120MpaF－法兰受力总和(N)，其计算公式为：222()44HFdPddq(2.14)d－密封环内径(m)，根据《机械设计手册》，取6dmmHd－密封环外径(m)，根据《机械设计手册》，取8HdmmP－系统工作压力(pa)，61310Ppaq－附加密封力(pa)，若采用金属材料时，q值取屈服点，此处取材料为45钢，则q=110Mpa代入数据，求出得：24223(12.59)10(49136411049110)1091011042.4610hm故取30hmm螺钉联接可采用高强度螺钉M16×1.5(GB/T70.1-2000)联接,两端数量均为24件，螺钉精度等级为10.9级，其强度校核，公式如下：拉应力：204kFZd=7.7Mpa(2.15)剪应力：10310.2kkFdzd=3.1Mpa(2.16)式中k：螺纹拧紧系数，此处取k=1.251k:螺纹摩擦系数,一般取1k=0.120d：螺纹外径，根据《机械设计手册》，取0d=16mm1d：螺纹内径，根据《机械设计手册》，取1d=0d-1.0825×1.5＝14.4mmz：数量为24[]B：B螺钉材料屈服强度，取45钢，则[σ]=110Mpa得：231.310.01[]nMpa，符合工况要求，则验证合格，可取。2.7.5活塞杆柔度校核计算活塞杆细比计算如下：λ=24dL≤[λ](2.17)此处：L为折算长度，导向套中心至吊头尺寸，约630mm，活塞杆直径d=63mm，[λ]活塞杆许用细长比，按规定拉力杆此处[λ]≤100。计算得错误！不能通过编辑域代码创建对象。，故满足要求，则活塞杆长度和缸筒长度的取值合格柴油发动机的选择取泵的总效率p=0.8，泵的总驱动功率为：1122pvpvpPqPqw=23.74KW(5.1)考虑安全系数,故取25KW;查《机械设计手册》发动机参数表得：发动机机型号YANMAR功率27.1KW转速2200r/min蓄能器的选择根据蓄能器在液压系统中的功用，确定类型和主要参数。在本液压系统中，液压缸在短时间内快速运动，由蓄能器来补充供油，则计算公式为：vpiiVKAlqt(4.2)式中A—各液压缸有效作用面积L—各液压缸的行程K—油液损失系数，一般取K=1.2vpq—各液压泵流量之和t—动作时间，设定t=0.2s代入数据，由以上公式得321.2(50.2419.08)10630(245.837)0.26010=9.53L考虑安全系数和其他方面取20L,查《机械设计手册》得：NXQ1-L40/31.5蓄能器F219