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                                    【康耐軸套】挖掘機工作裝置載荷分析及控制載荷的方法

                                    2019-02-18 11:01:35

                                    1.載荷分類

                                    挖掘機作業時,挖掘機配件的鏟斗、斗桿、動臂及機架承受挖掘載荷、制動載荷、附加載荷(操作不當和違章操作載荷)。

                                    (1)挖掘載荷

                                    斗齒尖沿著弧線運動,對土壤進行剝離、剪切、擠壓,其切線方向力為挖掘力F,其承受的阻力FZ與挖掘力F方向相反,挖掘力F與切削角和切削速度成正比,如圖1所示。

                                    康耐軸套發現這種挖掘載荷通過挖掘機配件的鏟斗、斗桿、動臂傳遞至回轉平臺、回轉支承至機架,只要進行挖掘作業就必然產生挖掘載荷,傳遞路線如圖2所示。挖掘載荷會對工作裝置銷軸、軸套及回轉支承造成磨損,并對斗桿、動臂及機架結構件的焊縫產生不同程度應力。

                                    (2)制動載荷

                                    挖掘機在每次作業循環中,鏟斗離開地面上、下運動,由于挖掘機配件的鏟斗、斗桿、動臂自身質量加上鏟斗內土石方的質量,尤其是斗桿、動臂自上向下運動驟然停止時,必然產生較大慣性沖擊載荷。該慣性沖擊載荷施加到斗桿、動臂上,會形成較大慣性沖擊力,稱為制動載荷。顯然,頻繁的制動,尤其是部分駕駛員習慣于快停造成的緊急制動力,會對斗桿、動臂及整機相關部件造成很大沖擊載荷。

                                    (3)附加載荷

                                    操作不當載荷挖掘機進行挖掘作業時,挖掘機配件的鏟斗處于挖掘機下方溝槽內,駕駛員視線無法觀察到。此時若鏟斗初始位置不當,鏟斗底板外側頂在所挖掘的土體上,出現“壓土”現象。駕駛員誤認為挖掘遇到強大阻力FZ,仍加大油門甚至采用增壓方式進行挖掘,就形成因操作不當產生的附加載荷,如圖3所示。康耐軸套由此可見,操作不當的附加載荷造成的載荷遠大于正常的挖掘載荷。

                                    違章操作載荷若挖掘現場遇到較大的建筑構件或石頭,無法將其鏟裝至運輸車上,有些駕駛員會以快速下落動臂方式,用鏟斗撞碎建筑構件或石頭,如圖4a所示。有些駕駛員拆除建筑物時,會先全收斗桿和全收鏟斗,再以快速伸斗桿,用鏟斗底部撞擊墻體,如圖4b所示。

                                    操作不當的附加載荷及違章操作載荷均屬于人為載荷,這2種載荷產生較大沖擊力的同時,都會對鏟斗、斗桿和動臂造成很大損害。

                                    2.受力分析

                                    (1)工作裝置受力分析

                                    我們對挖掘機配件的鏟斗挖掘、斗桿挖掘、鏟斗與斗桿復合挖掘、拆墻操作工況進行了受力分析。分析結果表明,無論進行單一動作還是復合動作,鏟斗、斗桿、動臂均處于受力狀態;各種載荷越大,受力越大,工作裝置容易出現早期損壞、使用壽命縮短現象。

                                    (2)液壓缸受力分析

                                    挖掘作業時,動作液壓缸是實現挖掘的執行元件,而非動作液壓缸也必須“鎖死不動”與之配合,才能對土壤實現挖掘。

                                    動作液壓缸受力取決于挖掘阻力的大小,其形成液壓力的上限通過系統主溢流閥控制,非動作液壓缸無桿腔或有桿腔油液壓力則是被動建立,與主溢流閥開啟壓力無關。挖掘機配件的動臂、斗桿在某種位置作業時,會使動作液壓缸與非動作液壓缸內的油液壓力存在較大差異。由于挖掘機動臂、斗桿較長,非動作液壓缸壓力往往遠大于動作液壓缸油液壓力,故該壓力要通過安全閥泄壓,以控制非動作液壓缸油液壓力持續升高,避免造成斗桿和動臂過早損壞。

                                    3.載荷的危害

                                    挖掘載荷、制動載荷、附加載荷均可對挖掘機結構件及液壓缸造成損害。

                                    (1)對結構件的損害

                                    通常挖掘載荷屬于疲勞破壞,對結構件損壞過程相對緩慢,而制動載荷對結構件損壞程度相對較大。挖掘機配件的鏟斗、斗桿及動臂自身質量及鏟斗內土石方質量在一定高度時具有較大勢能,當工作裝置在運動中操縱制動時會產生較大動能。該動能施加至工作裝置上,由大至小依次為:動臂下落制動,鏟斗裝滿土石且斗桿全伸或全收時制動。這2種制動載荷對工作裝置的受力幾乎與挖掘載荷相同,而鏟斗或斗桿從上彎到下彎的載荷較小。

                                    操作不當的附加載荷和違章操作載荷則是沖擊破壞性受力,會造成挖掘機迅速損壞。違章操作通常只需1次或幾次致命沖擊,便會使動臂及斗桿受力薄弱部位產生微小裂紋。這種微小裂紋在以后挖掘作業時緩慢延伸,最終會造成結構件開裂。若經常進行違章操作,會使已產生的裂紋迅速擴展,很快就會造成結構件損壞,如動臂開裂等,康耐軸套如圖5a所示。

                                    (2)對液壓缸的損害

                                    違章操作載荷還可造成工作裝置液壓缸活塞桿緊固螺母處螺紋被拉伸延長(此處截面最小、抗拉強度較低),如圖5b所示。當活塞桿被拉長后,在進行挖掘操作時,油液在活塞處從有桿腔竄至無桿腔,來自于有桿腔的油液直接通過無桿腔回到液壓油箱,由此造成鏟斗挖掘無動作或動作緩慢。

                                    操作不當載荷和違章操作載荷在挖掘機配件的鏟斗、斗桿、動臂快速運動時產生較大的沖擊力,該沖擊力不僅會對挖掘機結構件、液壓缸造成直接破壞,還會造成重大安全事故。

                                    4.控制載荷的方法

                                    挖掘載荷及制動載荷可通過設置安全閥和單向補油閥加以控制。

                                    (1)自動控制

                                    減小挖掘機挖掘和制動載荷,康耐軸套可通過技術手段進行自動控制。圖6所示為某型號挖掘機工作裝置液壓回路原理圖,在挖掘機配件的鏟斗缸、斗桿缸、動臂缸無桿腔或有桿腔至控制閥之間的油路上,并聯設置6個安全閥和單向補油閥組成的閥組,其性能、參數完全相同。當挖掘機挖掘或工作裝置制動產生較大載荷時,這6個閥組可起保護作用。無論挖掘機噸位大小,均可采用此種設置。單向補油閥配合安全閥補油以動臂下落制動為例,當控制油液推動閥芯向右移動后,動臂缸有桿腔進油,即動臂向下運動。若停止操縱動臂運動,即控制油壓降至接近于零時,閥芯在彈簧作用下恢復中位,動臂缸的A2口、B2口被閥芯切斷,無桿腔的油液無法回油,此時動臂缸開始制動。由于鏟斗、斗桿、動臂質量較大,運動時所產生的慣性較大,造成動臂缸無桿腔形成較高油壓。當無桿腔及油路油壓達到安全閥調定壓力(36MPa)時,開始以恒定壓力卸荷,實現等減速緩沖下落。此時動臂不會迅速停止,會繼續下降實現緩沖。

                                    在這一制動緩沖過程中,因動臂缸有桿腔容積較制動前開始增大,有桿腔油壓比卸荷回路內的油壓小,形成負壓,所以單向補油閥可自動向卸荷回路的動臂缸有桿腔補油,以防止緩沖未結束即發生“反彈”現象。該閥組組成的回路,稱為制動緩沖補油回路。挖掘機工作裝置其他動作進行制動時,所對應安全閥也需卸荷并單向補油閥補油。

                                    挖掘工況單向補油閥補油以挖掘機收斗桿挖掘為例,當操縱斗桿缸無桿腔進油時,活塞桿受到挖掘阻力產生載荷F。此時挖掘機配件的鏟斗缸、動臂缸活塞桿分別受到壓力和拉力,即鏟斗缸無桿腔、動臂缸有桿腔油液同時建立起壓力。這2個油腔所建立的壓力并不相同,若有1個腔壓力達到安全閥設定壓力(36MPa)則先卸荷,實現工作裝置的過載保護。此時動臂缸有桿腔卸荷、無桿腔補油,或鏟斗缸無桿腔卸荷、有桿腔補油。挖掘機收斗桿挖掘如圖7所示。

                                    制動與挖掘工況安全閥卸荷及液壓缸運動變化的區別及共同點在于:制動工況時,動作液壓缸由運動狀態逐漸緩沖直至停止;挖掘工況時非動作液壓缸由靜止狀態轉變為微動緩沖再停止。雖然安全閥在制動與挖掘工況時所控制液壓缸運動的方式不同,但是其共同點均相同,即防止工作裝置過載。

                                    (2)手動控制

                                    目前操作不當和違章操作主要是依賴駕駛員正確的手柄操作來加以控制,暫無較好的解決對策。鏟斗切削角及切削速度主要依賴挖掘時駕駛員對發動機聲音的感覺和操作速度的觀察。違章操作的控制,通常需要靠駕駛員對挖掘機的了解和對施工現場的判斷能力。

                                    5.工作裝置的非正常損壞

                                    康耐軸套通過以上分析可知,在排除附加載荷的基礎上,安全閥可以防止挖掘或制動工況產生超載,并能有效保護工作裝置。但技術服務人員發現,某些型號的挖掘機工作裝置結構件依然會發生非正常損壞情況。此時,可通過以下方法,區分是挖掘機結構件原因,還是液壓系統原因。

                                    (1)工作裝置結構強度過低

                                    若在某一時間段,批量同型號挖掘機工作裝置結構件基本在相同部位出現開焊、裂紋和斷裂事故,應重點檢查損壞部位結構件設計或制造強度是否存在缺陷與瑕疵。

                                    (2)安全閥壓力設定不合理

                                    若某些挖掘機配件的損壞部位不確定,損壞原因不詳,或提高結構件強度后損壞位置發生變化,結構件損壞仍得不到徹底解決,應分析結構件強度與安全閥開啟壓力的關系,或者分析液壓系統主溢流閥設定值與安全閥設定值的比值,以判定安全閥設定壓力是否過高。

                                    此外,康耐軸套還可通過收集大量市場反饋信息進行分析、驗證,從中獲取同型號挖掘機工作裝置強度設計與安全閥最佳匹配參數,以獲得安全閥設定壓力值,從而提高挖掘機工作的可靠性。

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                                                                                      1. <blockquote id="imiyo"><meter id="imiyo"></meter></blockquote><div id="imiyo"><tr id="imiyo"></tr></div>
                                                                                      2. <blockquote id="imiyo"><meter id="imiyo"></meter></blockquote>

                                                                                            <div id="imiyo"><tr id="imiyo"></tr></div>

                                                                                            1. <div id="imiyo"></div>

                                                                                                1. <div id="imiyo"><tr id="imiyo"></tr></div>
                                                                                                  1. <code id="imiyo"><label id="imiyo"></label></code>
                                                                                                  2. <menu id="imiyo"></menu>