液压挖掘机工作装置PPT课件

1、 二、斗杆二、斗杆 斗杆结构型式斗杆结构型式 整体式动臂： 组合式动臂： 可通过更换斗杆或设置24个铰接孔来改变长度 不常用 斗杆液压缸的布置斗杆液压缸的布置 三、铲斗与铲斗液压缸的连接方式三、铲斗与铲斗液压缸的连接方式 直接连接方式：铲斗、斗杆与组成四连杆机构 六连杆方式：铲斗液压缸通过摇杆1与连杆2与铲斗相连 六连杆方式二：活塞杆端接于摇杆两端之间 （有更大的铲斗转角，但其平均挖掘力较小） 得到较大的得到较大的 铲斗转角，铲斗转角， 改善机构的改善机构的 传动传动特性特性 四、整机作业范围四、整机作业范围 斗齿尖的坐标方程 斗齿尖的坐标值是三组液压缸长度L1、L2、L3的函数 。 2.特殊

2、工作尺寸 当下置式动臂液压缸全缩或悬挂式动臂液压缸全 伸，FQV三点共线并处于垂直状态时有最大挖深。 最大挖掘深度最大挖掘深度 最大卸载高度最大卸载高度 当下置式动臂液压缸全伸或悬挂式动臂液压缸全 缩，斗杆液压缸全缩，QV连线处于垂直状态时有 最大卸载高度。 最大挖掘半径最大挖掘半径斗杆液压缸全缩，铲斗液压缸全缩，CV水平时有 最大挖掘半径。 停机面最大挖掘半径停机面最大挖掘半径 当斗杆液压缸、铲斗液压缸处于最大半径 状态而铲斗斗齿尖V靠在停机面上时得到 停机平面最大挖掘半径。 挖掘力的计算方法挖掘力的计算方法 一、工作液压缸的理论挖掘力 液压缸外伸时由该液压缸理论推力液压缸理论推力所能产生的

3、斗齿切向挖掘力斗齿切向挖掘力称为 工作液压缸的理论挖掘力。 铲斗挖掘时铲斗液压缸的理论挖掘力： 13 33 23 oD rr PPPi rl 称为传动比 铲斗液压缸的理论推力 斗杆液压缸的理论挖掘力 6 5 2 r r PP oG 二、整机的理论挖掘力 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.土壤的阻力； 5.工作装置的结构强度。 液压挖掘机处于某一工况下工作液压 缸的主动挖掘力能否实现主要取决于 下列条件：下列条件： 求整机挖掘力假设条件求整机挖掘力假设条件 考虑整机自重，有相对运动的构件重量分别计算 ； 在挖掘过程中斗中土的重心与铲斗重心一致；

4、不考虑液压系统和连杆机构的效率； 不考虑液压缸小腔背压； 不考虑土壤阻力和工作装置结构强度的限制； 不考虑其他因素如停机面坡度、风力、惯性力、动载等的影响。 例：当考虑自重后，铲斗液压缸产生的挖掘力P03 ，挖掘阻力W03 3 6633 3 l rGrG PP QQ oDo 铲斗加土和连杆自重对Q点的力矩 在挖掘阻力的作用下， 斗杆液压缸受压，动臂 液压缸受拉，这一阻力 还产生使整机绕I点逆时 针方向倾翻的力矩，并 使整机有沿着向前滑移 的趋势。 假设动臂液压缸不被拉长的条件所限制的挖掘力为W01，对C点取矩： CWCi i ix rWrGeP 01 6 1 1 1 动臂液压缸小腔闭锁力动臂液

5、压缸小腔闭锁力 )( 1 6 1 1 101Ci i ix CW rGeP r W 如果 0103 WW则动臂液压缸可锁住，否则动臂液压缸将被拉长 对F点取矩： )( 1 665533222 202FFFFD FW rGrGrGrGeP r W 斗杆液压缸大腔闭锁力斗杆液压缸大腔闭锁力 如果 0302 WW则斗杆液压缸可锁住，否则斗杆液压缸将被压缩 对倾翻支点对倾翻支点I取矩取矩，则整机稳定条件所允许的最大挖掘阻力： )( 1 06ISSIGG Iw rGrG r W 附着条件所限制的挖掘阻力值W04 ： 38 04 cos G W 工作装置总重 机体重量 动臂液压缸作用力和各液压缸闭锁力的确

6、定动臂液压缸作用力和各液压缸闭锁力的确定 一、动臂液压缸作用力一、动臂液压缸作用力 动臂液压缸应保证在任何位置上都能提起带有满载铲斗的工作 装置到达最高和最远的位置 计算位置计算位置 1.从最大挖掘深处提起满载斗 2.最大挖掘半径时举起满载斗 3.最大卸载高度时提动满载斗 在各位置所需的动臂液压缸作用力： 1 6 1 1 / )(erGrGP tii i i 斗内土重斗内土重 二、液压缸的闭锁力二、液压缸的闭锁力 计算位置I： 动臂处于最低，斗杆呈垂直状态，铲斗挖掘，且 作用力臂最大时。 对Q点取矩得： 铲斗液压缸挖掘力： 3 53 32 313 1 l rG lr rrP W 假设法向力：

7、12 2 . 0 WW 对F点取矩，得斗杆液压缸所受的被动作用力 ： 2 P 2 82716253 2 e rWrWrGrG P 对C点取矩，得动臂液压缸所受的被动作用力： 1 142181131112103 1 e rWrWrGrGrG P 计算位置计算位置I 动臂处于最低，斗杆绞点F， 铲斗绞点Q及斗尖V三点共线， 斗杆缸进行挖掘，其作用力 臂最大时。 计算位置II 对C点取矩，得动臂液压缸闭锁力： 1 142181131112103 1 e rWrWrGrGrG P 对Q点取矩，得铲斗液压缸闭锁力： 3521 3 31 Gr rW P ir r 对F点取矩，得挖掘力： 2223 1 7

8、(,) F FQ P eMG G W rl 21 0.2WW 计算位置III： 动臂处于最低，F、Q、V三点共线 垂直，铲斗挖掘深度最大时，要求 它能克服平均挖掘阻力 闭锁压力与工作压力之间的比值：闭锁压力与工作压力之间的比值： 高压系统不超过高压系统不超过1.25，中高压在，中高压在 1.25以上以上 工作装置的载荷分析和强度计算工作装置的载荷分析和强度计算 内容：工况及计算位置的选择，载荷的分析和计算简图内容：工况及计算位置的选择，载荷的分析和计算简图 一、斗杆的计算一、斗杆的计算 斗杆强度主要为弯矩所控制斗杆危 险断面最大应力发生在铲斗挖掘 计算位置计算位置I 动臂最低 斗杆液压缸作用力

9、臂最大 F、Q、V共线 侧齿遇障碍作用有横向力Wk 工作装置的作用力有：工作装置的作用力有： 各部分的重量、作用于斗齿上的挖掘阻力 对Q点取矩 )( 1 53 2 31 7 1 rG r rr P r W d 取工作装置为隔离体，对C点取矩： ),( 1 1813211 18 2 rWGGGMeP r W CB 取斗杆和铲斗隔离体，对F点取矩： 铲斗液压缸推力 动臂液压缸闭锁力 )7( 1 2431 1 gFQ b g rGrGrlW l P 斗杆液压缸作用力 横向挖掘力Wk由回转机构制动器承受： r M W T k 取铲斗为研究对象，对Q点取矩可求出RkM 取铲斗为研究对象，根据力平衡方程或

10、图解法求出RQ。 取摇杆MN为研究对象，根据力平衡方程或图 解法求出RN。 侧向力引起的弯矩： 2 r 27 b WWM kQ 2 1 b WM kp 扭矩： 作内力图：内力有作内力图：内力有N，斗杆平面内、外弯矩，斗杆平面内、外弯矩Mx、My，剪力，剪力Qx、Qy，扭矩，扭矩 Mkp 危险截面：铰点所在断面、外形突变处、内力较大的断面危险截面：铰点所在断面、外形突变处、内力较大的断面 计算位置计算位置II： 动臂位于动臂液压缸对铰点C有最大作用力臂rBmax处 斗杆液压缸作用力臂最大 正常挖掘，无侧向力 F、Q、V共线，或铲斗位于发挥最大挖掘力位置。 对Q点取矩 )( 1 53 2 31 7

11、 1 rG r rr P r W d 铲斗液压缸推力 取工作装置为隔离体，对C点取矩： ),( 1 1813211 18 2 rWGGGMeP r W CB 动臂液压缸闭锁力 当铲斗位于蓝线位置时，W2还受斗杆液压缸闭锁力的限制，取斗杆 和铲斗为对象，对F点取矩： ),( 1 2132 2 WWGGM e P Fg 作内力图：内力有作内力图：内力有N，Mx、Qx 二、动臂的计算二、动臂的计算 计算位置计算位置I 动臂最低 F、Q、V共线且铅锤 侧齿遇障碍作用有横向力Wk 计算位置计算位置II 斗杆液压缸作用力臂最大 正常挖掘，无侧向力 铲斗位于发挥最大挖掘力位置。 动臂位于动臂液压缸对铰点C有

12、最大作用力臂rBmax处 工作装置作用的载荷：各部件重量工作装置作用的载荷：各部件重量G1、G2、G3，斗齿力，斗齿力W1、W2、Wk 液压缸工作状态：铲斗缸工作，斗杆缸和动臂缸被动闭锁。液压缸工作状态：铲斗缸工作，斗杆缸和动臂缸被动闭锁。 斗齿力的计算：斗齿力的计算：0 Q M 1 W 0 C M 2 W 0 F M g P 斗杆铰点斗杆铰点F的支反力：取铲斗和斗杆为隔离体，图解求的支反力：取铲斗和斗杆为隔离体，图解求RF 动臂铰点动臂铰点C的支反力：取动臂为隔离体，在的支反力：取动臂为隔离体，在RF、Pg、PB及自重及自重G1的的 作用下图解求得。作用下图解求得。 作内力图作内力图 整体式

13、弯动臂强度计算按曲梁验算：整体式弯动臂强度计算按曲梁验算： ) 1 1 ( ry y kFr M F N dF ry y F k 1 支座支座C的反力的反力Rc分解，分解， 横向力横向力Wk引起动臂的弯矩和扭引起动臂的弯矩和扭 矩可用支座反力矩可用支座反力T、Q代替：代替： a M T ZA a M Q KC 支座支座C处的横向弯矩处的横向弯矩 支座支座C处的扭矩处的扭矩 距动臂支座距动臂支座X的截面的截面Nx的内力：的内力： 垂直平面的弯矩：垂直平面的弯矩： xQ R M CZ N ) 2 ( 横向弯矩：横向弯矩：h R TxWM Cx kNZ ) 2 ( 轴向力：轴向力： sincos) 2 ( k Cx WT R N 工作装置结构件的安全系数工作装置结构件的安全系数 动臂部分