正铲液压挖掘机动臂机构的参数对生产效率的影响研究
液压臂能量效率
液压臂能量效率
液压臂的能量效率是一个涉及多个因素的复杂问题，这些因素包括液压系统的设计、制造质量、使用环境以及操作方式等。
下面我们将从几个方面来详细讨论液压臂的能量效率。
首先，液压臂的能量效率与其设计密切相关。
一个好的设计可以在保证足够力量和速度的同时，最大限度地减少能量损失。
例如，通过优化液压缸的结构、减少内部摩擦和泄漏，以及提高泵的效率和可靠性，都可以提高液压臂的能量效率。
其次，制造质量对液压臂的能量效率也有重要影响。
高质量的制造可以保证液压系统的密封性、耐磨性和稳定性，从而减少能量在传递过程中的损失。
相反，如果制造质量低劣，液压系统可能会出现泄漏、堵塞等问题，导致能量效率降低。
此外，使用环境也会影响液压臂的能量效率。
例如，高温或低温环境可能会影响液压油的粘度和流动性，从而影响泵的效率和液压缸的工作性能。
同时，灰尘和杂质等污染物也可能进入液压系统，导致磨损和堵塞，降低能量效率。
最后，操作方式也会对液压臂的能量效率产生影响。
例如，频繁的启动和停止、过大的负载或过快的速度都可能导致液压系统过热、磨损加剧，从而降低能量效率。
因此，正确的操作和维护对于保持液压臂的能量效率至关重要。
综上所述，液压臂的能量效率是一个综合性的问题，需要从设计、制造、使用环境和操作方式等多个方面来综合考虑。
通过不断优化和改进这些方面，我们可以提高液压臂的能量效率，从而降低成本、提高生产效率并延长设备的使用寿命。
露天煤矿电铲液压系统性能参数分析与优化
露天煤矿电铲液压系统性能参数分析与优化摘要：本文以露天煤矿电铲为研究对象，对其液压系统进行了性能参数分析与优化。
首先，介绍了电铲的结构和工作原理，以及液压系统的组成和工作原理。
然后，对电铲液压系统的性能参数进行了分析，包括系统压力、流量、效率、稳定性等方面。
最后，针对性能参数分析结果，提出了优化方案，包括采用高效液压元件、优化系统结构、改善系统控制等方面，以提高电铲的工作效率和可靠性。
关键词：露天煤矿电铲；液压系统；性能参数前言：露天煤矿电铲作为煤矿生产中的重要设备之一，其液压系统的性能直接影响着电铲的工作效率和可靠性。
因此，对电铲液压系统进行性能参数分析和优化是非常必要的。
一、电铲液压系统的结构和工作原理电铲是一种用于采矿的大型机械设备，主要由车架、旋转机构、铲斗、行走机构、液压系统等组成。
其中，液压系统是电铲的重要组成部分，负责提供动力和控制信号。
（一）电铲液压系统的结构电铲液压系统由液压泵、液压缸、液压阀、油箱、管路等组成。
液压泵负责将机械能转化为液压能，将液压油压力提高到所需的工作压力；液压缸负责将液压能转化为机械能，驱动铲斗、旋转机构等进行工作；液压阀负责控制液压油的流量和压力，以实现系统的各种功能。
（二）电铲液压系统的工作原理1.液压泵将液压油从油箱吸入，通过压力油管送入液压缸和液压阀。
2.液压阀根据控制信号，调节液压油的流量和压力，控制液压缸的运动。
3.液压缸将液压能转化为机械能，驱动铲斗、旋转机构等进行工作。
4.液压油流回油箱，完成液压系统的循环。
二、电铲液压系统性能参数分析电铲液压系统的性能参数对机械设备的工作效率和可靠性有重要影响。
下面对电铲液压系统的性能参数进行分析。
（一）系统压力液压系统的工作压力是指液压油在系统中传输时所产生的压力，它是液压系统正常运行的重要参数之一。
对于电铲液压系统来说，工作压力一般为20-25MPa，这个范围内的工作压力可以保证电铲正常高效地工作。
如果工作压力过低，将导致电铲工作效率低下，因为液压油的流量和速度都受到限制，无法满足电铲的工作要求。
70吨大型液压挖掘机动臂有限元分析
70吨大型液压挖掘机动臂有限元分析一、动臂计算工况挖掘机在工作过程中，作业对象千变万化，土质及施工现场也各异，其工作装置运动与受力情况比较复杂。
故选择了最危险工况来进行强度校核。
工况一：1)、动臂位于最低（动臂油缸全缩）；2）、斗齿尖、铲斗与斗杆铰点、斗杆与动臂铰点三点位。
图1 工作装置挖掘姿态（工况一、二）工况二：在工况一的基础上：3）斗边点遭遇障碍，侧向力W k。
工况三：1)、动臂位于动臂液压缸作用力臂最大处；2）、斗杆油缸作用力臂最大（斗杆油缸与斗杆尾部夹角为90°）；3）铲斗发挥最大挖掘力位置，进行正常挖掘。
工况四：在工况三的基础上：3）斗边点遭遇障碍，侧向力W k。
图2 工作装置挖掘姿态（工况三）三、斗杆受力分析1）、斗杆铰点载荷的确定①计算工况一：θ1=-41.68°，θ2=131.684°，θ3=180°。
从重庆大学反铲分析软件中提取进行有限元分析所需要的数据：动臂缸作用力为：-927.87kN；斗杆缸作用力为：423.386KN；铲斗缸作用力为：318.225kN；动臂油缸铰点：Rx=915.301 kN；Ry=150.391 kN；斗杆油缸铰点：Rx=264.623 kN；Ry=330.5 kN；斗杆动臂铰点：Rx=-370.888 kN；Ry=-376.969 kN；图3挖掘工况一、二示意图②计算工况二：在工况一的基础上，加上侧齿障碍产生的弯矩和扭矩，及侧向力W k=23.638 KN。
③计算工况三：θ1=4.504°，θ2=111.993°，θ3=151.371°。
图4 挖掘工况三示意图从重庆大学反铲分析软件中提取进行有限元分析所需要的数据：动臂缸作用力为：-927.87 kN；斗杆缸作用力为：834.065 KN；铲斗缸作用力为：584.42kN；动臂油缸铰点：Rx=656.101 kN；Ry=656.106 kN；斗杆油缸铰点：Rx=832.213 kN；Ry=55.55 kN；动臂斗杆铰点：Rx=-1046.18 kN；Ry=20.38 kN；④计算工况四：在工况三的基础上，加上侧齿障碍产生的弯矩和扭矩，及侧向力W k=15.165 KN。
正铲液压挖掘机挖掘性能通用性能分析方法研究解读
中文摘要摘要单斗液压挖掘机是工程机械的一种主要类型,而正铲液压挖掘机又是其中一个重要机种。
专用正铲液压挖掘机常以爆破后的岩石、矿石作为主要工作对象, 能够适应恶劣的工作条件,被广泛应用于房屋建筑、筑路工程、水利建设、农林开发、港口建设、国防工事等的土石方施工和矿山采掘工业中。
本文在对正铲液压挖掘机进行全面的挖掘性能分析基础上,提出了正铲液压挖掘机挖掘性能通用分析方法。
首先,针对正铲液压挖掘机的动臂机构能够实现浮动、铲斗油缸铰接在动臂上的机构特点,对正铲液压挖掘机的工作装置进行了运动分析,深入研究了斗杆和铲斗机构的牵连运动关系,并提出了牵连运动分析方法,且在实际应用中得以验证。
第二,在对挖掘机作业特点和工况研究的基础上,建立了正铲液压挖掘机整机的位置模型和挖掘力发挥的力学模型,讨论了挖掘过程中应考虑的各种限制条件对整机挖掘力的影响。
第三,基于对该挖掘机进行挖掘姿态与液压缸工作压力联合同步测试的基础上,计算出了该挖掘机在实际作业中的挖掘阻力情况,并且研究了挖掘过程中切向阻力与法向阻力的变化关系,填补了正铲液压挖掘机挖掘阻力的研究空白,积累了宝贵的原始资料,同时通过研究理论挖掘力与实际挖掘阻力的关系,验证了本文所建立数学模型的可行性和正确性。
第四,研究了正铲液压挖掘机挖掘性能图谱分析的程序实现方法,首次提出了挖掘机挖掘图谱叠加分析方法,并且结合实际使用需求,初步制定了图谱叠加法对正铲液压挖掘机的评价标准,使挖掘性能传统的定性分析的定量化成为可能。
奠定了正铲液压挖掘机优化设计的评价理论基础,对正铲液压挖掘机设计理论的发展具有重要的意义。
.第五,针对该类型正铲液压挖掘机斗齿尖具有水平直线运动轨迹这一特性,对水平直线推压过程中各机构运动情况和挖掘力发挥情况进行了分析,并对整机稳定性各个工况的稳定性计算方法进行了研究。
第六,基于以上的分析研究,在VB编程环境下编制了“大型正铲液压挖掘机挖掘性能分析通用软件”,该软件具有“人机交互”的参数化输入的优点,且集成了正铲液压挖掘机运动分析,牵连机构分析,挖掘图谱分析,挖掘图谱叠加分析, 水平直线挖掘分析,指定角度挖掘力及各铰点受力分析,整机稳定性分析和提升过程中铲斗“平动”问题分析的功能。
液压挖掘机研究报告
液压挖掘机研究报告液压挖掘机研究报告液压挖掘机是一种利用液压系统驱动的工程机械，广泛应用于建筑、矿山、农业等领域。
本报告将从液压挖掘机的工作原理、结构组成、优缺点以及未来发展方向等方面进行分析和探讨。
一、工作原理液压挖掘机的工作原理是利用液压系统将液压油转化为机械能，驱动液压缸和液压马达，实现机械的运动。
液压挖掘机的液压系统由油箱、液压泵、液压缸、液压马达、液压阀等组成。
当液压泵工作时，将液压油从油箱中吸入，通过液压管路送到液压缸或液压马达中，从而实现机械的运动。
二、结构组成液压挖掘机的主要结构组成包括：上机构、下机构、工作装置、液压系统、电气系统等。
其中，上机构包括驾驶室、发动机、液压油箱等；下机构包括履带、行走机构等；工作装置包括铲斗、臂杆等。
液压系统是液压挖掘机的核心部件，由液压泵、液压缸、液压马达、液压阀等组成。
电气系统包括电气控制箱、电缆等。
三、优缺点液压挖掘机具有以下优点：1. 动力强劲：液压挖掘机采用液压系统驱动，具有较大的动力输出，能够适应各种工况。
2. 灵活性高：液压挖掘机具有较高的灵活性，能够进行多种工作，如挖掘、装载、平整等。
3. 操作简便：液压挖掘机的操作相对简单，只需要掌握几个基本操作杆即可。
4. 维护方便：液压挖掘机的维护相对简单，只需要定期更换液压油、清洗液压系统等即可。
液压挖掘机的缺点主要有以下几点：1. 价格较高：液压挖掘机的价格相对较高，不适合小型企业使用。
2. 维修成本高：液压挖掘机的维修成本相对较高，需要专业技术人员进行维修。
3. 油耗较大：液压挖掘机的油耗较大，需要定期更换液压油。
四、未来发展方向随着科技的不断进步，液压挖掘机的未来发展方向主要有以下几点：1. 提高效率：液压挖掘机将会采用更加先进的液压系统和控制技术，提高工作效率。
2. 降低能耗：液压挖掘机将会采用更加节能的液压系统和电气控制技术，降低能耗。
3. 提高安全性：液压挖掘机将会采用更加智能化的控制技术，提高安全性。
正铲液压挖掘机挖掘性能图谱叠加分析法
工 业 技 术我国挖掘机的生产是开始于20世纪50年代,第一台传统正铲挖掘机于1954年成功制造。
我国是一个发展中国家,且幅员辽阔,在这么广阔的土地上大规模的建设就需要大量的土石方机器为其服务,而正铲液压挖掘机是这类工作的主要工具。
所以,生产高性能的挖掘机是经济发展的不可缺少的一部分。
正铲液压挖掘机是工程机械应用的一种主要类型,通常工作对象是爆破后的岩石、矿石等。
工作环境相对比较恶劣,广泛的应用于修路、房屋建设、兴建水利、港口建设、农林开发、国防工事等方面的矿山采掘或者是土石方施工。
所以在对正铲液压挖掘机的性能方面要求越来越高,本文就针对此问题进行了研究。
1 力学分析正铲挖掘机被广泛应用于装载以及采矿作业,工作环境恶劣,所以必须采用切削的厚度小、挖掘路程长的工作方式。
挖掘的过程中通常以斗杆为主,而动臂缸和铲斗缸主要起调节位置以及切削后角的作用。
挖掘快结束的时候,铲斗缸对工作面进行粉碎并清除走。
所以正铲挖掘机的斗杆缸的挖掘力必须得到充分的保证,在此基础之上,还要尽可能的提升铲斗缸的破碎能力。
我们用图谱叠加的方法分析正铲液压挖掘机的挖掘力的大小,把叠加出来的图谱的主要区域进行划分,统计在主要区域内的所有点的比例情况,然后再把挖掘机的理论知识和实际相结合,作出综合的评价。
主要挖掘区域所能发挥的挖掘力的大小直接影响到其性能的好坏,所以要对主要区域挖掘力做详细分析。
在力学的基础上,按照常用的整个机器的重量的0.5倍作挖掘机的最大阻力。
再结合资料,确定平均阻力是最大阻力的0.7倍,通过这些比较来判断挖掘力和阻力的匹配情况,使我们对挖掘性能有更加全面的掌握。
2 运动学分析2.1挖掘范围如表1所示。
2.2挖掘范围的约束条件(1)纵向挖掘时斗杆的最大挖掘力一定要大于机器重力的0.45倍。
(2)纵向挖掘时铲斗的最大挖掘力要大于机器重力的0.42倍。
(3)液压缸全部伸长的长度与全缩的长度的比值要小于1.8。
(4)动力臂机构上的两个铰点的距离要大于500mm 。
机械手臂的作业参数优化研究
机械手臂的作业参数优化研究一、引言随着科技的不断发展和进步，机械手臂在工业生产中扮演着越来越重要的角色。
机械手臂具有高度的灵活性和精确性，可以自动执行各种复杂任务，如装配、焊接、搬运等。
然而，在应用机械手臂执行任务时，如何对其作业参数进行优化，以提高生产效率和精确性，成为了研究的焦点。
二、机械手臂的作业参数机械手臂的作业参数通常包括工作速度、工作力和工作精度等。
工作速度是指机械手臂完成任务的速度，快速的作业速度可以提高工作效率，但也会增加机械冲击和误差。
工作力是机械手臂执行任务时所施加的力量，合理的工作力可以保证作业过程的稳定性和可靠性。
工作精度是指机械手臂执行任务时的位置和姿态控制精度，高精度的作业可以提高产品质量和制造效率。
三、机械手臂作业参数优化方法1. 优化算法为了实现机械手臂作业参数的优化，我们可以借鉴数学优化方法。
常见的优化算法包括遗传算法、粒子群算法和模拟退火算法等。
这些算法可以通过迭代搜索的方式，在影响机械手臂作业参数的多个因素中找到最优解。
2. 参数权衡机械手臂的作业参数之间存在相互制约关系，优化某一个参数可能会影响其他参数的表现。
因此，在实际应用中需要进行参数权衡。
例如，提高工作精度需要增加机械手臂的稳定性和刚度，而这可能会降低其工作速度。
通过合理权衡这些参数，可以找到最优的作业参数组合。
3. 传感器应用机械手臂的作业参数优化离不开传感器的应用。
传感器可以实时监测机械手臂的状态和环境变化，提供反馈信息，以便对作业参数进行调整。
例如，通过力传感器可以监测机械手臂的作业力量，根据反馈信息调整工作力的大小，以保证作业的稳定性。
四、机械手臂作业参数优化实例为了更好地理解机械手臂作业参数优化的重要性和实际应用，我们以汽车生产线上的机械臂调试为例。
在汽车生产过程中，机械手臂被广泛应用于自动装配和焊接等工艺。
对于机械手臂作业参数的优化，可以显著提高生产效率和质量。
首先，基于工作任务的特点和要求，确定机械手臂的作业速度和力量。
挖掘机动臂设计分析
专题研究SPECIAL RESEARCH挖掘机动臂设计分析刘佳1，方剑仙2（1. 北京建筑机械化研究院有限公司，北京 100007；2. 北京摩迅筑路机械有限公司，北京 102400）［摘要］动臂作为挖掘机工作装置的重要组成部分，其结构强度和稳定性对挖掘机有着至关重要的影响。
本文重点分析了挖掘机动臂与动臂机构确定、动臂受力计算等内容，对动臂进行运动学及动力学的简单分析，为挖掘机动臂研究提供参考。
［关键词］挖掘机；动臂；工作装置；运动特性［中图分类号］TU621 ［文献标识码］B ［文章编号］1001-554X（2021）04-0048-02Design and analysis of excavator boomLIU Jia，FANG Jian-xian动臂作为挖掘机工作装置的重要组成部分，其结构强度和稳定性对挖掘机有着至关重要的影响。
合理的动臂优化设计可以降低其对整体运行的影响，使动臂结构与挖掘任务形成统一的挖掘机轨迹，提高挖掘机工作的综合质量；合理的动臂结构设计可以提高工作装置的整体性能，加快工程挖掘进度。
1 挖掘机动臂概述挖掘机具有机动性强、操作灵活、工作效率高等特点，已经成为现代生产建设中不可缺少的工程机械产品。
随着科学技术的不断发展，用户对挖掘机工作装置的整体性能、强度、刚度、稳定性等都提出了更高的要求。
动臂作为挖掘机工作装置中主要机构之一，其设计的优劣直接影响斗杆和铲斗的挖掘能力，进而影响整个工作机构的性能。
挖掘机的工作装置是挖掘机中最重要也是技术含量要求最高的部分，在设计中需要在原材料、工艺性、加工精度等方面加以综合考虑。
挖掘机动臂是挖掘机的一种工作装置，通常也叫大臂、小臂，主要作用是用于支配挖斗的挖掘、装车等动作。
与机架相连的臂较长，所以俗称为大臂，其术语称作动臂；与挖斗相连的臂较小，所以俗称为小臂，术语称作斗杆。
反铲挖掘机大臂的形状一般来讲都是有一定弯位的，这样能较好的针对停机面以下的土壤进行强行挖掘。
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2019年6月下
正铲液压挖掘机动臂机构的参数对生产效率的影响研究
戴维师
（太原重工股份有限公司，山西 太原 030024）
摘 要：正铲液压挖掘机是常见的施工机械，广泛应用于建筑行业，逐渐成为工程中的主力军。
在实际工作中，由于其具有机械种类多、功能齐全以及效率高等优势，因此备受消费者的青睐。
作为正铲液压挖掘机最重要的组成部分，动臂机构动臂的长度、形状、结构以及连杆等参数对生产效率的影响较大，文章对此展开了研究。
关键词：正铲；液压挖掘机；动臂机构；生产效率中图分类号：TU621 文献标志码：A 文章编号：1672-3872（2019）12-0122-01
——————————————作者简介： 戴维师（1984—），男，甘肃白银人，本科，助理工程师，
研究方向：液压。
1 正铲液压挖掘机的工作原理
铲斗主要是由动臂、铲斗、液压缸以及连杆机构等工作装置所组成。
动臂是由强度比较大的钢板焊接而成，在铸造的过程中通常采用是混合结构；与反铲相比，正铲的工作结构是比较特殊，其动臂比较短且是单节的。
动臂油缸布置在下铰接点臂缸上方这样的设置可以确保吊杆具有一定的倾斜角度和动臂力矩，在最大程度上满足挖掘和生产的要求[1]。
2 正铲液压挖掘机的分类及参数
现阶段，挖掘机正铲铲斗依据其结构能分为不同的两类，即前卸和底卸式。
当用正铲前卸式铲斗卸土时，铲斗由铲斗液压缸直接翻转，以及土壤会被从铲斗的前面卸载。
该结构显而易见的优点如下：铲斗是一个完整的整体，具有很强的刚度和强度，在实际的工作过程中，为了将土全倒出来，需要满足的条件是前臂与水平方向的夹角在45°以上，铲斗角度的增加，会使旋转铲斗挖掘力减小或倾倒时所需的铲斗缸功率明显增大。
除此之外，前卸式铲斗也会影响卸料的高度[2-3]。
底卸式铲斗在工作时需先打开斗底卸斗，依赖于特殊的油缸结构。
当挖斗底全部关闭时，卸土底会随之打开，将土全部倾倒出去。
这种倾卸斗结构性能较好，但是不足之处是必须加卸土油缸。
另外，铲斗底部闭合会明显影响到卸载高度，生产效率也会大幅度降低。
经过不断的优化升级，底卸式铲斗通常所采用的是上部由铰链连接而成的两半结构，卸土油缸装在铲斗的后方。
在工作时，铲斗油缸会沿着杠杆系统向上，从而土全部卸出。
这种方式卸土的时间短，还可以控制开板量。
通过控制装卸速度，可以在最大程度上减小对车辆的冲击力，延长车辆的使用寿命。
总的来说，相比于正铲前卸式铲斗，底卸式铲斗在工作单元尺寸稳定的情况下，铲斗容量会有所下降。
且铲斗的两部分，工作时应力较差[4]。
在一定的工况下，正铲前卸式铲斗挖掘相对较软的物体，或用于装载散装物料时，它可以代替铲斗装载机，整个装备重量保持不变的条件下，铲斗的容量增加，能在很大程度上提高生产率。
3 动臂机构的参数对生产效率的影响
3.1 动臂长度
动臂是正铲液压挖掘机重要组成部件，动臂长度是挖掘机至关重要的指标参数，其计算公式如下：
（1）
式中：为动臂长度；
为铲斗最小卸载距离；为铲
斗回传半径与斗底的夹角；为铲斗最大卸载高度时最大卸载角，通常；为动臂与车架铰接点到装载机前面外廓水平距离；为最大卸载高度。
通过公式（1）可以看出，动臂长度作为正铲液压挖掘机的动作执行机构，对挖掘机的铲斗卸载距离、回传半径以及卸载角度等性能参数有着决定性影响，是正铲液压挖掘机的核心结构参数，直接影响设备的生产效率。
3.2 动臂的形状与结构
在设计和制造的过程中，通常将动臂的形状分为两种不同的形状，主要有直线形和曲线形。
以直线形设计理念，所加合理。
3.3 连杆设计
要是连杆尺寸和各个部件的位置。
在设计和制造时，需要整体布局，综合考虑部件的运动学和动态分析；考虑各种因素和方案比较，得出理想的替代方案。
在工作过程中，正铲液压挖掘机动臂平移性比较好，动臂在将所挖掘物料从最低到最高卸载高度的举升过程中，铲斗后倾角变化应该尽量小。
对动臂的连杆设计至关重要，连杆在托动动臂应接近平移运动，保证满载铲斗中的物料不撒落。
为了保证其工作效率最高，一般相对地面的转角差不大于15°；铲斗在地面时的后倾角取45°左右，在运输时应大于45°。
4 结论
1）正铲液压挖掘机动臂长度、动臂的形状与结构以及连杆是影响设备生产效率的重要因素。
2）鉴于市场上存在的正铲液压挖掘机动臂结构形式，文章进行了性能对比。
总体来讲，结构简单、强度高的直线形动臂较曲线形动臂在生产效率方面较有优势。
3）在连杆设计方面，保证连杆在工作时相对地面的转角差低于15°，是保证生产效率的重要连杆设计要求。
参考文献：
[1]王久聪,李奎贤.机械式正铲挖掘机挖掘轨迹的探讨[J].矿山机
械,1993(3):21-24.[2]许玉明.大型液压正铲挖掘机工作装置的优化设计[D].沈阳:东
北大学,2008.[3]薛红.提高矿用机械正铲挖掘机挖掘效率的几种方法[J].机械管
理开发,2012(6):56.[4]霍亚东.大型正铲液压挖掘机工作装置机液联合仿真及优化[D].
长沙:中南大学,2009.
（收稿日期：2019-6-12）。