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）。