全液压挖掘机可拆卸斗杆加长臂的设计

搅拌度。因而可以满足各种不同土质对搅拌度 不同的要求。 316 轴向压力 (p ) 的选择: 粉喷搅拌桩机 钻进和提升时, 不但应有扭矩, 而且还要有一 定轴向压力。轴向压力的选择关系到钻架的设 计, 所以合理选择压力是很重要的, 一般认为 p 与M 应有合理的关系, 二者的关系为:
p = 5. 3M max+ 1440 (kg) 式中 M max ——最大的扭矩 (kg m )
粉喷搅拌桩机是近几年发展起来的新型桩 机, 有关设计工作刚开始不久, 设计方面的资 料不多。本篇文章就主参数选择和计算做一些 探讨, 因此难免有不到之处。请广大读者批评指 出, 望这篇文章能起个抛砖引玉的作用, 完善 我国粉喷搅拌桩机的设计理论。
作者地址: 海口市海府大道152号 邮编: 571100
313 动臂液压缸的作用力验算
动力臂液压缸应保证反铲作业过程中在任
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。可选用三个计算位置:
(1) 从最大挖掘深度处提起满载斗; (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。对动臂在转合上的铰点 C 取矩, 可以得到各位置下所需的动臂液压缸的作用
根据斗容量和斗杆加长臂从2m 增至219m 参数的确定, 再依据整机稳定性倾覆力矩的验 算结果, 斗容量确定为018m 3, 然后根据斗侧面 几何形状面积计算, 再定斗宽尺寸。 316 连杆机构的确定
加长臂前端的连杆机构基本未动, 未加长 前的连杆, 移至加长臂的前端, 然后运用平行 四边形对边相等原则, 再增加一根加长边杆, 把 油缸活塞杆和前端边杆联接。 317 加长臂金属构件、轴、套、连杆等均按 常规机械零件设计选用。 4 特点与效果: 其特点:
(kg m )
g 1= g 斗+ g 土
式中 g 斗 ——斗的重量
(kg)
g 土 ——斗内土方的重量
(kg)
的力矩来平衡, 使其挖掘机能在各工况下稳定 地工作。由于改制成加长臂工作状态, 其倾覆力
g 1= g 斗+ g 土 = 1170kg+ 1. 15m 3×2040kg m 3
矩有了变化, 故对整机的稳定性应进行验算。
往在施工过程中, 主要作业参数如: 最大挖掘 的容量。经计算、改制、试用后, 增加了原有的
半径、 最大挖掘高度和深度不能满足施工的需 作业施工范围, 效果较为满意, 顺利地完成了
求, 而更换设备机型又较大地提高了施工成本。 应急工程的土方量。
为此, 在全液压挖掘机斗杆上设计一种可拆卸 2 方案确定
的加长臂可以增加原有设备的作业施工范围,
P
’ OG
——
加长臂
后铲斗液
压缸的理
论挖
掘力 (kg)
P OG —— 未加长时铲斗液压缸的理论挖
掘力 (kg)
r5 r6 r’5 r’6 —— 分别 为 加 长 前 后 的 力 臂 值
(m )
加长臂后的参数变化情况:
p 2=
p
’ 2
Β
( Β—— 压力增长系数)
r5= r’5
r6= 2m r’6= 219m
际挖掘深度, 如果动臂长度为513m , 斗杆长度 为2m , 其挖掘深度只能达到413m 左右, 为了增
稳定性力矩M 1和倾覆力矩M 2的比值, 如图2所 示。
加挖掘深度, 对标准型斗杆长度进行适当增长。 挖掘机在满斗工况下, 工作装置的自重及
由于考虑到尽可能减少改制成本以及今后能适 应不同挖掘深度和效率的需求, 便于随时更换 的因素, 故改制成的臂架结构在原来2m 的标 准型斗杆的前端加上一节可拆卸式长度为
由于加长臂后 r’6比 r6增加了45◊
,
故
P
’ OG
比 P OG 的比值也相应增加了45◊ 。主泵液压系
统中的额定压力是一个可变量, 即从160M Pa
调整300M Pa, 在未增长前工作油泵的实际工作 压 力 为 160M Pa, 所 以 P OG 值 增 长 45◊ 为 232M Pa, 其斗杆的液压缸的理论压力仍在工作 油泵的额定工作压力范围内。
(kg)
W ——风载荷
(kg)
3 计算过程 311 稳定性验算
由于液压挖掘机的工作装置呈悬臂的特 点, 因此工作时在其自重和外载荷作用下对底 部履带边缘产生很大的倾覆力矩。这个力矩完 全靠机身自重和转台后部另外加的配重所产生
hw ——风载荷作用点的高度
(m )
M 1M 2 ——分别为稳定力矩和倾覆力矩
M
’2 =
g
’ 1
L
’1 +
g
’ 2
L
’2 +
g2
L 2+
g3
L 3+ W
hw
∵g 1
L
1>
g
’ 1
L
’1 +
g
’ 2
L
’ 2
∴K =
M M
’12 >
1
通过计算加长臂后的倾覆力矩M ’2小于加
长臂前的倾覆力矩, 故加长臂后稳定良好。
挖掘机的稳定性根据工况的不同可分为作
业稳定、 自身稳定和行走稳定三类, 而作业稳 定又有二种失稳状态, 即挖掘失稳和卸载失稳, 由于对加长臂后满斗工况下的倾覆力矩计算其
W Y—100型挖掘机是采用了整体式弯动
提高施工进度, 降低施工成本。
臂结构和单直斗杆形式组合而成。由于受其整
我公司曾经承接一工程, 总土方量近一万 体式动臂长度和标准斗杆式参数的局限, 其实
10
《建筑机械》1997 年第 7 期
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掘范围。
加长臂使用时, 其反铲斗容量也相应缩小。
标准臂和加长臂后的挖掘施工幅度对照
(见图1)。
图2
M 2= g 1 L 1+ g 2 L 2+ g 3 L 3+ W hw 上车 (除工作装置) 的重量 g 4及底盘重 g 5
对 A 点形成稳定力矩M 1。
M 1= g 4 L 4+ g 5 L 5
式中 L 1—L 5 —— 分别为重力 g 1—g 5 至 A 点
的力臂
(m )
L ’1、L ’2 ——加后重力 g ’1g ’2至A 点的力臂
(m )
g 1—g 5 ——分别为各部件和土方的重量
图1 、 加长前幅度 、 加长后幅度
(kg)
g ’1 ——加长臂后的载重量
(kg)
g ’2 ——加长臂的重量
例如: 当 n= 30r m in, 扭矩达到最大, M m ax = 1164kg m , 由上式计算出: p = 7609 (kg) =
74568. 2 (N ) 4 结论和我国粉喷搅拌桩机需改进的方面
用以上方法设计 PH - 5型和 FPJ 20型粉喷 搅拌桩机经几年大量生产、 使用证明: 该机主 参数合理、经济性能良好、其中 FPJ 20型桩机通 过部级鉴定。但我国粉喷搅拌桩机技术还不够 完善, 与国外 (日本为例) 相比较, 在技术上 存在着很大的差距, 主要表现以下几个方面。 411 我国桩机送灰机构采用星式发送器配 气力输送, 这种系统一般来说只在低压系统中 使用, 而粉喷发送机构主要在中、高压段工作,
荷重 g 1、g 2、g 3至倾覆边缘A 点形成倾覆力矩, 设风载荷W 和其作用高度 hw 也形成倾覆力 矩, 故总的倾覆力矩为M 2。
019m 的短臂架, 另外再配上一组四连杆连接
机构。这样, 当工程挖掘深度在413～ 512m 时,
可把短臂架和连杆机构经组装即可施工, 平常
情况下仍可恢复到原先的斗杆标准型长度的挖
反铲装置主要采用斗杆液压缸或铲斗液压 缸进行挖掘。假定不考虑: (1) 工作装置自重和 载荷重; (2) 液压系统和连杆机构的效率; (3) 工作液压缸的背压。那么工作液压缸外伸时 由该液压缸理论推力所能产生的斗齿切向挖掘
图4
P OG =
P
2
×
r5 r6
(未加长时)
P
’ OG
=
P
’2 ×
r’5 r’6
收稿日期: 1996. 10. 7
全液压挖掘机可拆卸斗 杆加长臂的设计
上海市第八建筑工程公司 郑桂卿
1 问题提出
方, 基坑深为512m , 以原有的W Y—100型全液
在土石方开挖工程中, 经常使用的有全液 压挖掘机施工难以胜任。因此, 我们在此机的斗
压正反铲挖掘机, 由于受其主要参数的限制, 往 杆上改制了一段可拆卸加长臂并相应改变了斗
力。
6
P = ( 2 G iri+ G 土 r土) e n= 1
式中 G i——工作装置各构件的重量 G 土 ——斗内土重 ri 和 r土 ——各构件及斗内土壤重心到 C 点的力臂
e——动臂液压作用力对 C 点的力臂 由于在稳定性验算过程中, 加长臂后的倾
覆力矩小于加长臂前的倾覆力矩, 所以对动臂
(cm 2)
p ——为液压系统的工作压力 (M Pa)
r1、 r2、 r3、 r4 ——均为力臂值 (m )
i —— 铲斗连杆机构总的传动比
i=
r1×r3 r2×r4
g 1 L 1= 17580 (kg m )
g
’ 1
L
’1 =
15292.
8 (kg m )
g
’ 2
L
’2 =
1635
(kg m )
= 1170+ 2346
挖掘机的稳定性以稳定系数 K 表示, 它是 挖掘机在工作或非工作状态时对于倾覆边缘的