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铲斗负载对斗杆油缸工作状态影响的研究

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  • 发布时间:2014-10-01
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挖掘机作为工程机械的主要机种之-,是各类土方工程施工中十分重要的作业机械。挖掘机在沼泽、泥塘等环境工作时,在挖掘过程中往往会有粘土、泥巴等杂物粘附在铲斗内部。这部分多余的杂物不仅降低挖掘机工作效率,而且对挖掘机的部件产生冲击,增加了挖掘机的工作载荷,对挖掘机的工作状态有着较大的影响。

挖机油缸是挖掘机重要的执行元件,是高压油缸产品中技术要求最高的产品之-。通常~台挖掘机所用油缸包括 :斗杆油缸、动臂油缸、铲斗油缸和推土油缸。其中,斗杆油缸(如图 1所示)动作最为频繁,并需图 1 挖掘机简图收稿13期:2013-03-19作者简介:吴振芳(1966-),女,江苏徐州人,副教授,硕士,主要研究方向为机电-体化。

32要两端增加缓冲装置。本文针对挖机铲斗载荷增加的工况,针对斗杆油缸的工作状态进行分析。

1 斗杆油缸受力分析首先对斗杆油缸进行受力分析,求得该油缸的全部受力。已知:FEy, 分别为斗杆与斗杆油缸铰接点处的受力,由于 如 与 FEYFrz与F皿互为作用力与反作用力,故 -FEY, -F 。其中斗杆油缸的受力如图2所示。

D图 2 斗杆油缸受力示意 图根据受力示意图。具体分析如下:1xyDE zDE YyD5G50∑ 0 (2)∑ G 0 (3)式中 l,。 --D点指向斗杆油缸重心位置的矢量在 YHvdrautics Pneumatics& Seals/No.05.2013坐标轴上的投影:l,。 、zD --D点指向 E点的矢量在 Y、z坐标轴上的投影:G --斗杆油缸所受重力。

由 Y-FEY, z-FEz可得 :: ! ! ± ! 二 f4ZDEcos FEYDEsinFE 。

由式即可求得 。再将 、 代入式,即可求得斗杆在 E点的受力 F 和 F髓,以及斗杆油缸在该点的受力 、 。

由式(4)得出斗杆油缸在 D点的受力如下:-FE (5)FDz-FEz-G5 (6)2 试验研究2.1 试验条件为了对挖机油缸的性能进行研究,本公司建立了相关的挖机仿真试验台,该试验台可完全模拟挖机实际工作情况,具体试验台照片如图3所示。

图 3 挖机仿翼试验台依据挖机的实际工况 ,确立试验条件,设定油温为3O℃,发动机为最大转速。之后分别对挖机空载,铲斗增加配重的情况对斗杆油缸进行测试。测试参数为位移、有杆腔压力和无杆腔压力。根据铲斗的容量及挖掘机在挖掘粘土时的实际工况,确定铲斗配重重量为0.5t。

2-2 试验结果及分析首先分别在空载和增加配重的情况下对挖机斗杆油缸进行测试,测试曲线如图4、图5所示。

l000旨 8oo600出 40020o1位移2有杆腔压力3无杆腔压力3 4 5 6时间,s17001200§70登200图 4 空载时斗杆油缸测试曲线图1位移2有杆腔压力耋:0 5 1O 15时间/s2Oool500 吕g1000蠢500O图 5 增加配重后斗杆 油缸测试 曲线 图由图4、图5可知,当铲斗为空载时,斗杆油缸的-个往复运动过程约为 6.5S,在此过程中,活塞杆伸出与回缩的时间几乎相等。增加配重后,斗杆油缸-个往复行程的时间约为 16s。在斗杆油缸外伸的过程中,斗杆的运动速度不断增大,在行程终端对缸底产生较大的冲击,活塞杆回缩的过程几乎为匀速运动。无杆腔压力几乎为0,由于速度缓慢,行程终端缓冲压力极校回缩时间约为 7s,极大降低了挖机的工作效率。

当斗杆油缸完全伸出时,油缸的无杆腔将承受较大的缓冲压力。由图6可知,在加载配重后 ,最大缓冲压力明显增加,约升高了20MPa。同时。由于铲斗中的配重块产生较大的惯性,当活塞杆全部伸出时。挖机斗杆会出现较大的振动现象,振动时间约持续 2s,经 3阶振动后才达到静止状态。

U U l 1. 2 Z ) j时间/s图 6 斗杆油缸有杆腔 缓冲压 力图当斗杆油缸伸出时,有杆腔压力曲线如图 7所示。

由图7可知,铲斗为空载时,斗杆油缸活塞杆伸出的过程中,有杆腔压力较为平稳 ,在增加配重后 ,由于铲斗配重产生的惯性原因,有杆腔压力波动较大 ,对挖掘机操作者的操作舒适性有较大的影响。

高出300250200l50l0o500 l 2 3时间,s图 7 斗杆油缸压力曲线 图3 结论通过对测试数据的分析得知,铲斗负载对斗杆油缸的工作状态有着较大的影响。与铲斗为空载时进行33液 压 气动 与 密封/2013年第 05期轧机减速机、伞齿箱密封装置改进与应用刘 东(河北钢铁集团宣钢公司 型棒厂,河北 宣化 075100)摘 要 :针对宣钢 75万吨棒材生产线 14#、16#、18#架可平立转换的轧机减速机输入轴密封及伞齿箱输出轴密封易发生磨损,导致润滑油泄漏问题,通过对轧机减速机输入轴端设计安装密封隔环,将离合器内齿套同骨架油封彻底隔开,解决了减速机输入轴润滑油泄漏问题 :将伞齿箱输出轴密封装置中的-套骨架油封设计成两套 ,并在两套骨架密封之间设计加装带止口的隔环,有效地保护油封内唇边 ,使其不易磨损,解决了伞齿箱输出轴润滑油泄漏问题 ,保证了正常生产 ,降低了成本,改善了现撤境。

关键词 :密封装置 :改进 :应用中圈分类号 :TB42,TG333.15 文献标识码 :A 文章编号 :1008-0813(2013)05-0034-03The Improvement and Application of the Rolling M illReducer and Bevel Box Sealing DeviceLIU Dong(Section and Bar Steel Roiling Mill,Xuanhua Iron and Steel Company,Hebei Iron and Steel Group,Xuanhua 075100,China)Abstract: In accordance with the abrasion and lubricating oil leaking of the roling mill reducer and bevel box sealing device in barproduction line with an annual productivity of 750,000 tons in Xuanhua Steel, designing and instaling sealing caulking ring tothe rolling mil reducer, making the clutch inner sleeve and flame oil sealing separated to solve the oil leaking. Making one flame oilsealing to two,and installing caulking ring,in order to protect the internal of oil sealing against the abrasion, at the same there wil be noleaking.The efort is making sure the normal production,cuting down the cost, and improving the environment。

Key words: sealing device; improvement; application0 引言 平、降低成本、减少劳动强度等有很大作用。

机械设备离不开密封。机械装置联接处及运动件与不动件之间有间隙,为了阻止机械零件中的液体、气体工作介质以及润滑油泄漏 ,防止外部灰尘 、水 、气体以及其他介质进入润滑部位。必须设置密封装置”。密封装置不仅能节约润滑剂 ,保证机械正常工作,提高机械寿命,同时对防止污染 、改善现撤境 、提高生产水收稿 日期 :2013-03-04作者简介:刘东(1965-),男,河北宣化人,高级工程师,硕士,现从事轧制机械设备的研究。

1 问题的提出宣钢75万吨/年棒材生产线共有 18架轧机,全部呈平-立交替布置,分为粗、中、精轧三个机组,每个机组由6架轧机组成,其中精轧机组中 14#、16#、18#三架可以平立转换 ,以满足小规格热轧带肋钢筋的切分轧制。

可平立转换的轧机减速机及相关部件连接示意图如图 1,减速机、伞齿箱悬空安装在旋转机架上能进行90。旋转。减速机两端均有输入轴,当轧机作为立式轧机使用时,用-端带伞齿箱的输入轴;作为平式轧机使用对比可知,当铲斗内增加了配重后,会导致出现有杆腔最大缓冲压力增加,行程终端产生较大的冲击,斗杆伸出不稳定,回缩速度降低等现象。本文试验与分析的结果,对斗杆油缸的设计与研发,有着-定的指导意义。

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