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1、第38卷2007年1月工程机械Productsandstructures产品·步行式液压挖掘机的研究结构郑州大学机械工程学院行文凯"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!摘要:步行式液压挖掘机在很大程度上取消了传统意义上的行走系统,依靠工作装置与行走轮配合,在液!!"压系!统!控!制!下!实现!行!走!。!提!出步!行!式!液!压!挖!掘机!的!原!理!、结!构!、特!点!、成!本!及!使!用!场合!,!希望!引!起!使!用!者的!关!注!。!"关键词:步行式液压挖掘机行走机构洞挖作业1研制步行式液压挖掘机的目的普通液压挖掘机的行驶
2、系统,由传动系、转向系、制动系、行驶系等组成。它和发动机、工作装置(包括液压系统)是构成液压挖掘机的三大部分。挖掘作业中,有一类工况值得讨论,如洞挖作业,工作空间本来就不大,工作过程中挖掘机左右位置只需作小范围调整,每次前进的距离也很短,在挖掘参数相似条件下,履带式挖掘机抗土石冲击,稳定性好,但体积重量较大,在狭小空间内行走转向不方便,行走系统多工作在低效率区使整机经济性变差。轮胎式挖掘机行走转向方便但抗土石冲击性差,每次移动需要收放稳定支腿,效率较低。洞挖技术复杂,工程量比较集中而挖掘、装运条件较差,施工周期较长,所以挖掘机不需要经常迁移,行走系统的利用率较低。虽然洞挖是较典型
3、的例子,但在挖掘机不1.拖挂销及销孔2.铲斗3.连杆4.斗杆5.铲斗液压缸同的工程运用中存在类似情况。设在有效作业时间6.上动臂7.斗杆液压缸8.上动臂液压缸9.上下动臂固内,挖掘机行走(转向)时间和工作循环(挖掘、旋转、定销及销孔10.上下动臂铰点11.下动臂12.下动臂液压卸荷、返回)时间之比为挖掘机行走系统的相对利用缸13.配重14.转台15.后轮(胶质)16.车架17.下动臂率,如果在挖掘机的使用寿命内(对于大工程,可能铰点18.转盘19.下动臂液压缸铰点20.前轮(钢质)21.就是一次性的),其行走系统的平均相对利用率小到操纵室22.液压单元组合23.发动机24.车架2
4、5.液压一定程度,因有自行系统而提高的生产效率就弥补冷却系统26.液压油箱27.燃油箱(未画出)不了因此而增加的一次性投资和使用维持费。图1步行式液压挖掘机的结构所以有必要研究一种适合上述作业的液压挖掘机。增大,前轮20为宽幅带防滑结构的钢轮,以增大整机稳定性,降低接地比压,有强抗冲击、抗磨损、抗锥2步行式液压挖掘机的工作原理入和抗割裂能力,后轮15为双橡胶轮胎,自由装在2.1结构与参数车架24上,挖掘作业时可以采用通常的液压制动。步行式液压挖掘机如图1所示,铲斗2兼有行挖掘机通过装于铲斗2上的拖挂销1与牵引车连走支点的作用,铰点17设在前后轮中点,液压缸12接,上下动臂固定销9
5、和防降钢绳保证拖行的安全。能在下动臂11内伸缩使上下动臂间夹角变化幅度下动臂液压缸铰点19可调,便于调整挖掘范围。—7—Productsandstructures工程机械第38卷2007年1月产按标准斗容和质量一般将液压挖掘机分为大中品·小3型,考虑步行式液压挖掘机最适应在狭小空间结内短距离移动作业,将其主要参数定位在中小型系构列,即选择斗容0.6～0.8m3,挖掘高度和半径7～8m,挖掘深度4～5m,卸载高度3～4m,轴距3m,轮距2m,拖行高度小于4m。考虑其较轮胎式挖掘机稳定性要好,同样的斗容可将生产效率选高一些,如3120～150m/h,回转速度6～7r/min,液压系统
6、工作压力16～18MPa,所需发动机功率90kW,根据有关资料结合经验估算各构件主要尺寸和重量,结果表明整机质量不会超过13.5t,图2是在选定一组几何参数时,挖掘机的工作范围示意图。图3行走方式示意图大,为避免轮子与地面间产生相对滑动,将两轮设置成自由轮,此时要利用上述铅垂方向的拉力提起前轮如图3b,为保证后轮接地并承受挖掘机部分重量,在驱动斗杆液压缸7的同时收起下动臂液压缸活塞杆12,提起前轮也有利于减少行走阻力。步行式液压挖掘机的行走还可以由工作装置不同构件的其它运动组合来完成。2.3转向图4描述挖掘机转向的情形,图4a转盘18先带动工作装置等转过角度α,α<90°,而后重
7、复图图2挖掘范围示意图3b前进的动作,此时挖掘机在铲斗、两后轮这三点2.2行走支撑平面内的受力如图4b所示,地面对铲斗的反力根据地面情况步行式液压挖掘机可以用不同Fc使挖掘机前进了距离L,Rw、Rn分别是地面作用于方式行走,图3a是前后轮同时接地行走的情形,它外侧后轮和内侧后轮上的力,显然,Rw+Rn=Fc且与Fc适合于在较平坦的地面上行走。首先调整各构件位反向,此时工作装置不动,二力带动底盘沿工作装置置使铲斗靠齿端平面支地并施加适当正压力,驱动方向转动,因Rw>Rn,所以外侧后
