为，挖掘Ⅳ级及以下土壤的液压挖掘机。 其具体参数如下 表设计参数 铲斗容量最大挖掘深度最大挖掘半径最大卸载高度最大卸载高度最大挖掘力 液压挖掘机反铲工作装置 反铲装置的工作原理 反铲是中小型液压挖掘机的主要工作装置。液压挖掘机的反铲装置由动臂，斗杆， 铲斗，以及动臂油缸，斗杆油缸，铲斗油缸和连杆机构组成。其构造特点是各部件之间 的连接全部采用铰接，通过油缸的伸缩来实现挖掘工作中的各种动作。 动臂的小铰点与回转平台铰接，并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小铰点转动而升降。斗杆铰接于动臂的上端，斗杆与动臂的相对 位置由斗杆油缸来控制，当斗杆油缸伸缩时，斗杆便可绕动臂上焦铰点转动。铲斗与斗 杆前端铰接，并通过铲斗油缸伸缩使铲斗绕该点转动。为增大铲斗的转角，通常以连杆 机构与铲斗连接。 反铲装置工作特点 反铲主要用于挖掘停机面以下的土壤。其挖掘轨迹决定于各油缸的运动及其相互配 合的情况。当采用动臂油缸工作并进行挖掘时斗杆油缸和铲斗油缸不工作可以得到 最大的挖掘半径和最长的挖掘行程。此时铲斗的挖掘轨迹是以动臂下铰点为中心，斗齿 尖至该铰点的距离为半径而做的圆弧线，其极限挖掘高度和深度不是最大挖掘深度 即圆弧线之起点终点，分别决定于动臂的最大上倾角和下倾角动臂对水平线的夹角， 也即决定于动臂油缸的行程。由于这种挖掘方式时间长并且由于稳定条件限制挖掘力的 发挥，实际工作中基本不采用。 在实际挖掘工作过程中，往往需要采用各种油缸的联合工作。如当挖掘基坑时由于 挖掘深度较大，并要求有较陡而平整的基坑时，则采用动臂与斗杆两种油缸同时工作。 当挖掘坑底，挖掘行程将结束为加速将铲斗装满土，以及挖掘过程需要改变铲斗与切削 角等情况下，则要求采用斗杆与铲斗油缸共同工作。显然此时挖掘机的挖掘轨迹液压 挖掘机的工作尺寸。对于反铲装置的只要工作尺寸为最大挖掘深度和最大挖掘半径，包 络图中可能有部分区间靠近甚至深入到挖掘机停机点以下，这范围的土壤虽然能挖掘 但可能引起土壤的崩塌而影响机械的稳定性和安全性，除有条件的挖沟作业般不使 用。故有的挖掘机工作尺寸图上标明有效的工作范围，或以虚线表明此段的挖掘轨迹。 图反铲挖掘范围示意图 挖掘机反铲装置的最大挖掘力决定于液压系统的工作压力，油缸尺寸，以及油缸间 作用力影响斗杆，动臂油缸的闭锁压力及力臂外。还决定与整机的稳定和地面的附 着情况。 反铲挖掘机速度结构尺寸已定的条件下决定于液压系统对工作油缸的供油量，对 动臂油缸和斗杆油缸为提高其单独工作的挖掘速度，在液压系统中可采用合流供油措施 来保证。 液压反铲都采用转斗卸土，卸载较准确，平稳，便于装车工作。 挖掘机的工作装置设计 确定动臂斗杆铲斗的结构形式 确定动臂的结构形式 动臂是反铲工作装置的主要部件，斗杆的结构形式往往取决与动臂的机构形式。目 前采用得多的是整体式动臂，组合式动臂用在作业工况复杂多变的场合，现般作为 特殊配置。 整体式动臂的优点是结构简单，轻巧，质量轻而刚度大。其缺点是更换的工作装置 少，通用性较差。多用于长期作业条件相似的挖掘机上。整体式动臂又可分为直动臂和挖掘机的工作装置设计 弯动臂两种。其中的直动臂结构简单质量轻制造方便，主要用于悬挂式液压挖掘机， 但它不能使挖掘机获得较大的挖掘深度，不适用于通用挖掘机弯动臂是目前应用最广 泛的结构型式，与同长度的直动臂相比，可以使挖掘机有较大的挖掘深度，但降低了卸 土高度，这正符合挖掘机反铲作业的要求。 图整体直动臂图整体弯动臂 经比较，选择整体弯动臂。 确定斗杆的结构形式 斗杆也有整体式和组合式两种，大多挖掘机都采用整体式斗杆，当需要调节斗杆长 度或杠杆比时采用更换斗杆的办法，或者在斗杆上设计个可供调节的孔。 图整体式斗杆图组合式斗杆 经比较，选择整体式斗杆。 确定铲斗的结构形式和斗齿的安装结构 基本要求 铲斗的纵向剖面形状应适应挖掘过程各种物料在斗中运动规律，有利于物料的流 动，使装土阻力最小，有利于将铲斗充满。挖掘机挖掘机构设计 装设斗齿，以增大铲斗对挖掘物料的线比压，斗齿及斗形参数具有较小的单位切 削阻力，便于切入及破碎土壤。斗齿应耐磨易于更换。 为使装进铲斗的物料不易掉出，斗宽与物料直径之比应大于。 物料易于卸净，缩短卸载时间，并提高铲斗有效容积。 反铲用的铲斗形状尺寸与其作业对象有很大关系。为了满足各种挖掘作业的需要， 在同台挖掘机上可配以多种结构型式的铲斗，图图分别为反铲用铲斗的基 本形式和常用形式。铲斗的斗齿采用装配式，其形式有橡胶卡销式和螺栓连接式，如图 所示。 图反铲用铲斗基本形式 图反铲用铲斗常用结构挖掘机的工作装置设计 图斗齿安装形式 经比较，选择安装形式 铲斗与铲斗液压缸的连接形式 铲斗与液压缸连接的结构型式有四连杆机构和六连杆机构，如图所示。其中的 四连杆机构方式是铲斗直接铰接于液压缸，使铲斗转角较小，工作力矩变化较大六连 杆机构连接方式的特点是，在液压缸活塞杆行程相同条件下，铲斗可获得较大转角，并 改善机构的传动特性。 图铲斗的连接形式 图为直接连接，铲斗斗杆与铲斗液压缸组成四连杆机构图中铲斗 液压缸通过摇抨和连杆与铲斗相连，与斗杆组成六连杆机构图与图类 似，区别在于前者液压缸与活塞杆端铰接于摇杆两端之间 经比较选用结构。虽然六连抨中方式和在液压缸行程相同时，后者能得 到更大的铲斗转角，但其铲斗挖掘力的平均值较小。 铲斗液压缸般都只有个，因为传动比小，单油缸作用力足以保证斗齿所需作用 力。 确定动臂斗杆铲斗油缸的铰点布置 确定动臂油缸的布置 动臂液压缸的连接，般有两种布置方褒第种如图和所示，动臂液压挖掘机挖掘机构设计 缸装于动臂的前下方，动臂下支承点即与转台的铰点可以设在转台回转中心之前。， 并稍高于转台平面，也可以设置在转台之后，改善受力状况。 图动臂油缸的布置 图中，铰点设在动臂箱体下方的凸缘上，图中，设在动臂箱体中间，铰点布置不削 弱动臂结构强度，但影响动臂下降幅度，则与之相反，但对动臂双液压缸则较合适。 和动臂动臂液压缸位于动臂的上方或后方，有的称之为悬挂式液压缸。由此，选 定方案为动臂油缸的布置方案。 斗杆油缸的布置 反铲斗杆油缸的布置如图所示。 图斗杆油缸的布置 铲斗油缸的布置 如前所述，斗杆油缸的布置采用如图所示 图铲斗油缸的布置挖掘机的工作装置设计 动臂斗杆铲斗机构参数的选择 反铲装置总体方案的确定 动臂及动臂油缸的布置确定用整体式动臂，天鹅颈型动臂，动臂油缸的布置为下 置式。 斗杆及斗杆油缸的布置采用整体式斗杆，不使用变铰点调节。 动臂与斗杆的长度比即特性参数 取，为长动臂短斗杆方案。 斗型参数的选择 图斗型示意图 斗容量，平均斗宽，转拌挖据华径和转斗拮据接满转角是铲斗的四 个主要参数。，三者与之间有以下几何关系见  式中土壤松散洗漱的近似值为，因为我国标准斗容指堆尖容量，所以装满 系数不再考虑。 令，则由上述公式可以求出，显然，过大会造 成最大挖掘阻力和转斗挖掘能容量增大，不利于提高效率。于是增大,使， 则求出，合适。 动臂机构参数的选择 动臂的运动分析挖掘机挖掘机构设计 图动臂摆角范围计算简图 图点坐标计算简图 动臂的摆角 动臂的摆角是动臂油缸长度的函数，动臂上任意点在任意时刻的坐标值 也都是的函数。设特性参数，如图所示，当时 得 在中，据余弦定理知   当时则得    动臂的摆角范围为   动臂的瞬时转角为挖掘机挖掘机构设计 绪论 液压挖掘机的工作特点和基本类型 液压挖掘机的特点 液压挖掘机由于采用了液压传动装置而使其在结构技术性能和使用效果等方面与 机械传动的单斗挖掘机相比具有很多特点，其优点综合叙述如下 技术性能提高，工作装置品种扩大单斗液压挖掘机与同级机重的机械挖掘机相比 挖掘力约提高倍，液压挖掘机最大挖掘力可达机重的，而机械挖掘机只达机重的 因此在整机参数不变下，可加大铲斗容量。提高生产率抓斗可以强制切土和闭斗，使切 土力和闭斗力都提高。液压挖掘机的行走力和牵引力远远大于机械挖掘机，爬披能力都 大为提高，还可换装加宽履带，使机械接地比压大大降低甚至。 简化结构减少易损件。采用液压传动后省去了机械挖掘机复杂的中间传动零部件， 简化结构并减少易损件。由于传动装置紧凑，重量减少导致转台底架等结构件的尺寸 和重量都相应降低，故同级液压挖掘机可比机械挖掘机总重量减轻。 传动性能改善，工作平稳安全可靠。采用液压传动后能无级调速且调速范围大 最高与最低速度之比可达，能得到较低的稳定转速，液压元件的运动惯性较 小并可作高速反转，因此在挖掘饥工作中换向频繁的情况下动作平稳冲击很小，而且 液压油还能吸收部分冲击能量减少机械的冲击振动。 机构布置合理紧凑由于液压传动采用油管连接，各机构部件之间相互位置可不受 传动关系的影响限制，布置可较灵活。 操作简便灵活液压传动比机械传动操纵轻便而灵活，采用先导阀后，操纵杆数 大为减少，主操纵手柄为个，故操纵轻便司机的劳动强度大为减轻，驾驶室与机棚完 全隔开，噪音减小视野良好，振动减径，改善了司机的工作条件。 易实现三化提高质量。液压元件易于实现标准化系列化通用化。便于组 织专业化生产，进步提高产品质量降低成本。 液压挖掘机的主要缺点是 对液压元件加工精度要求高，要求严格，制造较为困难。使用中系统出现故障，现 场进行排除较困难，维修条件和修理调整的技术都要求较高。 液压油的粘度受温度影响较大，总效率较低，同时液压系统容易漏油，掺入空气 后产生噪音和振动，