液压挖掘机反铲装置工作过程运动仿真研究 第3页
第二章 液压挖掘机概述及其反铲工作装置结构特点介绍
2.1液压挖掘机概述
2.1.1液压挖掘机构成及特点
液压挖掘机是在机械传动挖掘机的基础上发展起来的一种周期作业的土方机械。液压挖掘机由于在动力装置和工作装置之间采用窖积式液压传动，靠液体的压力进行工作，相对机械传动具有许多优点：能无极调速且调速范围大，最高速和最大速之比可达1000：1；能得到较低的稳定转速；快速作用时，液压元件产生的运动惯性小，并可作高速反转；传动平稳，结构简单，可吸收冲击和振动；操纵省力灵活，易实现自动化控制；易实现标准化、通用化、系列化。因此，液压挖掘机逐步取代机械式挖掘机是必然趋势。为了实现挖掘机的各项功能，液压挖掘机需要两个基本组成部分，即机体（或称主体）和工作装置。机体是完成挖掘机基本动作并作为驱动和操纵挖掘机进行工作的基础，可以是履带牵引车辆或轮式牵引车辆。可细分为行走装置、回转装置、液压系统、气压系统、电气系统和动力装置。其中动力装置、操纵机构、回转机构和辅助设备均在可回转的平台上，总称上车部分，它与行走机构（又称下车部分）用回转支撑相连，平台可以围绕中央回转轴作360°的全回转。工作装置根据不同性质，可配备反铲、正铲、装载、起重等装置，分别完成挖掘装载、抓取、起重、钻孔、打桩、破碎、修坡、清沟等工作。单斗液压挖掘机是以一个铲斗进行挖掘作业的机械，它由于工作装置、上部转台和行走装置三大部分组成。反铲装置主要用于挖掘停机面以下的土壤。斗容量小于1.6m³的中小型液压挖掘机通常选用反铲装置，它分为整体臂式和组合臂式。其中长期作业条件相似的挖掘机反铲装置大多采用整体鹅颈式动臂结构。采用这种动臂有利于加大挖掘深度，且结构简单、价格低廉。刚度相同时，其重量比组合式动臂轻，是目前应用最广泛的挖掘机工作装置结构形式。动臂反铲挖掘机工作装置主要由动臂、斗杆、斗杆油缸、铲斗、铲斗油缸、摇臂连杆、销轴等组成。装置各运动部件之间全部采用销轴铰接，以动臂油缸来支撑和改变动臂的倾角，通过动臂油缸的伸缩可使动臂绕下铰接点转动实现动臂的升降。斗杆铰接于动臂的上端，由斗杆油缸控制斗杆与动臂的相对角度。当斗杆油缸伸缩时，斗杆可绕动臂上铰点转动，铲斗与斗杆前段铰接，并通过铲斗油缸伸缩是铲斗转动。为了增大铲斗的转角，通常采用摇臂连杆机构来和铲斗联结。毕业论文
http://www.751com.cn本文以单斗反铲液压挖掘机作为仿真研究的对象。液压挖掘机工作循环过程的仿真是仿真与优化样机控制不可少的一个过程。液压挖掘机的回转、行走和工作装置的动作都由液压传动系统实现，原动机驱动双联液压泵，把压力油分别送到两组多路换向阀、通过操纵员的操纵，将压力油单独或同时送往液压执行元件（液压马达和液压油缸）驱动执行机构工作。其工作循环过程如下：首先液压挖掘机驱动行走马达和配套土方运输车一起进入作业面，运输车倒车、调整，停靠在挖掘机的侧方或后方。挖掘机操纵员扳动操纵手柄，使回转马达控制阀接通，于是回转马达转动并带动上部平台回转，是工作装置转向挖掘地点，在执行上述过程的同时操纵动臂油缸换向阀，是动臂油缸上腔进油，将动臂下降，直到铲斗接触地面，然后操纵员操纵斗杆油缸和铲斗油缸的换向阀，使两者的大腔进油，配合动作加快作业进度，进行复合动作的挖掘和装载：铲斗装满后将斗杆油缸和铲斗油缸的操纵手柄扳回中位，使铲斗和斗杆油缸闭锁，再操纵动臂油缸换向阀手柄，使上部平台回转，带动铲斗转至运输车上方，再操纵斗杆油缸使铲斗高度稍微降一些，并在适当的高度操纵铲斗油缸使铲斗卸土。土方卸完后，使平台反转并降低动臂，直到铲斗回到作业点上方，以便进行下一工作循环。
2.1.2液压挖掘机基本阐述及性能指标
液压挖掘机基本参数是标示和衡量挖掘机性能的重要指标，同时也是挖掘机仿真与优化样机效能评估阐述的组成之一。本文来自辣.文,论^文'网
主要包括：
整机质量：指整机处于工作状态下的质量。
标准斗容量：指挖掘三级或密度为1800公斤/立方米的土壤时，代表该挖掘等级的一种铲斗堆积容量。
发动机功率：指发动机的额定功率。
液压系统形式：主要指液压挖掘机选用的工作油泵形式，分定量、变量两种。
液压系统压力：指主油路安全阀的溢流压力。
爬坡能力：挖掘机以最大油门进行爬坡，直至发动机最大功率输出或挖掘机出现滑移为止，折算出最大的爬坡角度或百分比。
接地比压：指挖掘机重量与履带接地面积之比，或轮式挖掘机的轮荷与接地面积之比。
作业循环时间：指挖掘机按一定的回转角度完成整个工作循环所需的时间。
最大挖掘高度：工作装置处于最大举升角度时，铲斗齿尖到停机地面的距离。
最大挖掘半径：在挖掘机纵向中心平面铲斗齿尖离机器回转中心的最大距离。
停机面最大挖掘半径：指在停机面上从回转中心到铲斗斗齿尖端的最远距离。
停机面最小挖掘半径：指在停机面上，从回转中心到工作装置铲斗斗齿尖端的最近距离。
最大卸载半径：指当动臂斗杆处于最高位置时，从回转中心到工作装置铲斗斗齿尖端所通过的轨迹最低点的水平距离。
最大挖掘高度时的半径：指当工作装置处于最大挖掘高度时，回转中心到齿尖的水平距离。
最大挖掘半径时的高度：指斗杆油缸全收处于最大挖掘半径时，铲斗斗尖到停机面的距离。
最大挖掘深度：指动臂处于最低位置，且斗齿尖，铲斗与斗杆铰点，斗杆与动臂铰点三点在同一条垂直停机面的直线上，斗齿尖与停机面的最大距离。
最大挖掘深度时的半径：指的是处于最大挖掘深度状态时，铲斗斗尖到回转中心线的水平距离。
最大卸载高度：指动臂、斗杆处于最大举升高度，翻转卸土，斗齿尖处在最低位置时，斗齿尖到停机面的距离。
最大挖掘力：按照液压系统工作压力工作的铲斗油缸（或斗杆油缸）所能发挥的最大斗齿切向挖掘力，对于反铲工作装置，有铲斗最大挖掘力和斗杆最大挖掘力之分。
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