3.5吨挖掘机报价无锡小型履带挖掘机轮式小挖掘机

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三亚3.5吨挖掘机报价无锡小型履带挖掘机轮式小挖掘机(2)临界切削条件
从图6-6中可以看出，要保*正形成振动掘削，满足的条件是：
圪一4XJT<O(6-28)
若Vo一4XJT>O，则从图6-6(b)中可以看出，整个切削周期内，铲刃齿尖的速
度方向一直保持不变，即铲刃与土壤一直保持切削状态，相当于形成静态掘削机理而振 第六章液压挖掘机振动掘削功率消耗模型
动掘削机理失效。切削速度％=4X，，／r称为临界切削速度。再根据假设(％=q。×f／^、
X。=Qm×f／^)可以得出产生振动切削的必要条件是：
qo<4Q。／T=4饱。 (6—29)

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杨先生：

(3)切削时间及切削距离‘
从图6-6中可以解出A点的坐标值如下：
{竺j似x。(6-30)roT／4+ 【x^= x。
由于铲刃齿尖在D点处的位移与A点处相同，故D点处的位移可以表示成：
XD=VoT／4+Xm(6-31)
进而可以求出D点、F点的坐标值为：
P+％警 。蚴，
k等+xm
妊XⅣ5V04T／4+x。 【，= x。 临33，
铲刃在一个周期内的切削时间为：
仁卜铲更 临34)
铲刃在一个周期内的切削距离为： 第六章液压挖掘机振动掘削功率消耗模型
Xr=X，一XD=％T(6-35)
(4)功率消耗模型
振动掘削工况时，假设铲斗液压缸无杆腔输入压力瞬时值为p3蹦，则可得出振动掘
削瞬时挖掘功率的表达式如下：
‰：：j p3嘲(q。+4Qmt／T)，nT“<n丁+丁／4、n丁+玎／4<‘<n丁+丁 (6．36)
q蹦一1p3蹦(qo一4Q。t／T)，nT+T／4<f<nT+3T／4 一
在振动掘削工况下，铲斗在挖掘作业过程中并不是一直处于切削状态。在一个周期
内，例如在如图6-6所示的T／2-一3T／2的一个周期内，铲斗只在tD～tP这段时间内执行
切削动作，在该周期fD～tF以外的时间内，铲斗将不执行切削动作，铲斗液压缸只需克
服铲斗与土壤之间的摩擦阻力即可。此时可以得出工作装置在一个周期内所消耗的能量
的表达式如下：
9T／4 r3T14 el"
嵋蹦2上见聊(％+4Qf／乃出+Jr，4 P3w(qo一4Q．t／T)dt+JlⅢP3v矾(qo+4Q．．t／T)dt
=go 2goj：p删出+4鲰／丌j：见删 rp，嘲出+4鲰／丌rH见删tdt—TI· 一 E，．，蹦础】(6-37)P3v研tdt+P ‘，4 3蹦础】
6．2．3三种激振方式下掘削功率消耗模型分析
对于静力掘削方式，铲斗液压缸无杆腔压力为较小稳定范围内波动压力，可令
p31q=P3No。对于振动掘削方式，可分为铲斗液压缸无杆腔压力为较小稳定范围内波动压
力和铲斗液压缸无杆腔压力为较大稳定范围内波动压力两种情况讨论。
(1)铲斗液压缸无杆腔压力为较小稳定范围内波动压力
当铲斗液压缸无杆腔压力较小稳定范围内波动压力时，可令P3vsin=P3阳，P3Vlti=P3m，
由式(6-7)、式(6-23)和式(6-37)可得，％Ⅳ=P3M)qIoT，Ve3v,i．=P3149／oT,W3vui=P3vuqoT。
由图“、图6-6与式(6-23)、式(6-37)可知，液压挖掘机采取振动掘削方式进行掘
削作业时，r时间内铲刃并不是一直在切削土壤，而是断续切削土壤，该切削时间以外
的时间内，铲刃只需克服铲刃与土壤之间的摩擦阻力。考虑到振动掘削可以降低土壤的
挖掘阻力，则有p3vo<P3加，故振动掘削可以有效的降低功率消耗，进而有效地降低能
耗。
(2)铲斗液压缸无杆腔压力为较大稳定范围内波动压力
①当铲斗液压缸无杆腔压力在较大稳定范围内呈余弦函数波动
可令p3vsin=P3¨)+pocoswt，P3vlri=P3m+poCoscot，由式(6—23)和式(6-37)可得，
鹏胁=P3voqoT,鹏蹦一p3voqoT+SpoQ删／co，显然可知，正弦波振动掘削消耗功率W3Wm
<三角波振动掘削消耗功率鹏蹦。故此种情况下正弦波振动掘削方式要好于三角波振
动掘削方式。
②当铲斗液压缸无杆腔压力在较大稳定范围内呈初相角为厂的余弦函数波动
可令P3vsin=p31m+pocos(cot+f)，P3Vtri=P3内+pOCOS(COt+f)，由式(6-23)和式(6-37)
05 第六章液压挖掘机振动掘削功率消耗模型
可得，w3Vsin=P3v1)qoT-QmPoTsinf／2，％蹦=p3阳qoT+4poQ．,／to(2cosf+siny)，显然，当0
对≤p时，正弦波振动掘削消耗功率鹏诈in<三角波振动掘削消耗功率VC3vm。故此种
情况下正弦波振动掘削方式要好于三角波振动掘削方式。
综上所述，采用液压挖掘机进行土壤振动掘削时，更好采用正弦波振动掘削方式。
此外，考虑到振动掘削时振幅过大将导致液压振动掘削机各工作机构(主要指铲斗)的
颤振幅度增大，从而引起机械零部件的过早损坏，增加机械的维修次数。其次，由于铲
斗的振动是通过控制系统控制液压阀进而控制液压缸来实现的，如果施加过大的振幅，
或者较长时间的振动，同样易造成液压元件的冲击损坏。
所以，综合考虑振幅对掘削效果、工作机构、作业效率的多方面要求，故采用正弦
波振动掘削方式的液压挖掘机振动掘削功率消耗模型可表示为：
％y如=P3yoqoT—QPoTsinfT／2
s，． qoT／(27r)<Q<qo (6．38)
0≤矽≤71"
显然，当f=p／2时，即p3vsin=p3加+posinogt时，液压挖掘机振动掘削功率消耗模型
有更小值w3地inmin，则液压挖掘机振动掘削功率消耗更小模型可表示为：
sW誓3v sj． p3y。鲥<-．p<oT／qoT／(2，r) <Q< qo 2 (㈣ …～
6．3液压挖掘机振动掘削功率消耗模型验*正
6．3．1实验方案设计
为验*正静态掘削与振动掘削的功率消耗与铲斗液压缸无杆腔油液压力及该腔所输
入的油液流量的关系，并判断静态掘削、正弦波振动掘削以及三角波振动掘削这三种掘
削方式的性能，实验采用第八章中经Ultronics电子液压控制系统改造而成的SWE85型
液压挖掘机实验平台作为实验对象，且满斗掘削时发动机转速设定为2000r／rain。‘
为了使三种掘削方法的掘削效果具有可比性，现对各因素选取情况作如下说明：
(1)对实验土场土壤参数的识别及实验结果表明，实验土场土壤的固有频率为20Hz
左右，故本文选取振动载荷的振动频率为20Hz。
(2)插入速度与铲刃振幅通过qo与Q。进行调节并满足：
①正弦波激振方式产生振动掘削的条件是：qo<2阮。：
②三角波激振方式产生振动掘削的条件是：qo<4fQm。
实验液压挖掘机铲斗液压缸无杆腔直径为85ram；考虑到输入铲斗液压缸无杆腔的
流量振幅与铲刃齿尖的位移振幅成线性关系，取Q肺=5I．Ymin、lOL／min、15L／rain、
20L／rain、25L／rain分别代表振动载荷的不同位移振幅，取qo--30L／rain、60L／rain、lOOI．Jmin
分别代表不同的挖掘速度，将液压挖掘机振动掘削功率消耗模型验*正方案整理成表格，
如表6—1所示。
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