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工程 机械用柴油机今后最 重要 的研究 课题 是减少 NO HC，C0 和 CO2 的发 生量， 力 求降低油耗，减少公害，使其符合有关法规的 要求。 日本建设者对 隧道 工程用工程机 械柴油 机 3 0 ～2 5 9 k W 制 定 了法 规 ， 工程 机 械 中 使用较多 的 7 ． 5 ～2 5 9 k W 的推 土机、挖掘机、 轮胎式装载机等工程机械，从 1 9 9 7年开始执 行此项法规。为了认真执行法规要求，工程机 械用 柴油机今后 必须 开展以下研 究课 题。 1 燃料 的高压喷射及 电子控 制的研制 燃料进行 高压 喷射可以减少散式流化现 象，喷射压力高达 1 2 O ～ 1 5 0 MP a以上的可变 工作行程控制系列泵和组合式喷射器 燃料泵 与 喷射阀组 合 成一体 ，在 工程 机械 柴油 机上 应用的实例逐渐增多，需要开发与工程机械作 业控制 一体的发动机控 制软 件。 2 中间冷 却器 的研制 一 降低供 气 温度 ，对于 降低 NO 有 很大 的 效果。汽车用发动机多数采用降低温度较多的 空气冷却器，取代老式的水套冷却的供气冷却 器 。由于工程机械 不能 利用走行 的风力。周围 的条件对设置冷却器也有很 大制约。 因而，应 研究分离 了冷却器 的冷却 水双冷却 系统及其它 冷却方式。 3 排气后 处理 的研究 在排气中注入氨气，通过催化剂作用，使 N0 还原，这是 目前可以应用的唯一脱 硝方 式， 由于处理时需要 注意使用 氨气 ，装 置较大 和价格较高。 因此 ，需 要研 究不 使用氨而使用 碳亿氢作还原剂 的沸石催化剂 。另外，研究减 少散式 流化状态 的捕 集器和氧 化催 化剂，也是 今后 的研究课 题。 彭惠 民供稿 和 破碎钳的开发，就是在充分利用主机液压系统能量的基础上进行的。这两种工作装置由于 在破碎和 开采中具有较高的生产率和可靠性而获得广泛应用．在使用 中出现的极限负荷是 设计的依撂但耍通过对使用过程的仿真来进行设讹 馥 佩趋 ， 1 产 品发展史 克虏伯 Kr u p p 公 司是最早 1 9 6 3年 申 请液压冲击作’业1帆具专刺的公司， 1 9 6 7年该 公司在汉诺威博览会上首次展 出第一台可换装 在主机上的 HM4 0 0型液压锤。至今已有大约 6 0个厂家生产液压锤，仅克虏伯公 司就生产 和销售了5万多台液压锤。 液廑锤的功率级别_是随主机 挖掘机的 发展而变化的．到 8 0年代 中期．已开发 出高 功率重型液 压锤并 投放市场，如 HM 1 3 0 0 、 HM1 8 0 0 、HM2 2 0 0等型号．与此同时，由于 微型挖 掘机 的发展非常迅速， 与之配 套 的工作 一 3 0 一 重 量 小 于1 5 0 k g 的 各 种 小 型 液 压 锤 ， 如 HM 6 5 HM 5 0 、 HM 1 8 5 、 HM 1 3 5 、 HM7 5 、HM 5 5 HM4 5 后三种在 1 9 8 9年刚 投放市场 。 在种类繁多的破碎技术中，液压破碎钳的 开发 和使 用是值得一提的。在 工艺方 面 日本首 先取得了突破。现在已遍及欧洲。克虏伯公司 从 1 9 8 4年起 对这 种产 品进行研制，到 1 9 9 2年 在慕尼纂工程机械博览会上作 为新 产品正式展 出 。 2 液压锤 由于液压锤具有较 高的 生产率， 作 为一种 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 生 产工具 被广泛应用于各种建筑 和矿山工程 中。有些场 合昼 夜连续使用 液压锤， 因而 对它 的可靠性和质量、功率方面要求是很高的． 2 J 蛄袖与 负荷分析 液压锤的冲击动力来源，有用液压的，例 如 Ra mme r和 Mo n t a b e r t公 司 ； 或 用 气 压 的，例如 日本的 NP K 公司；还有独具优点的 用液 压驱 动同时辅 以蓄 能器 即既用液 压也 用 气压 的方 式， 克虏公 司的液压锤就属于 这一 类．但是无论何种驱动方式，其冲击活塞的回 气溪驱动 潦压驱动 气动 ～ 图 1 液 压锤 的各种驱 动方 式 程是纯液 压驱动 的 图 I 】 ． 液压锤 的锤头主要 由下列 6部 分组成 下部装 置_用来夹持钎杆 和导 向。导 向 主要依耐磨套来保障。、 锤体_E 面开有控制槽、控制孔、设有 密封元件及活塞用的反冲缓冲器。该缓冲器在 活塞下行 时并无阻 力。另外．部分机 型也 有控 制装置集中在锤体上的。 冲击活塞在 锤体中．它用控制阀来予 以控制．控制阎通过对控制槽和控制孔的开闭 来控 制活塞 的运 动． 锤 体盖 一E面主要有 液压锤 的活塞储能 器和壳体． 。 护板是 液压锤安装到主机上的煤介。 其任务一方面是保护锤体免遭被破碎岩块的切 割l减少锤体的磨损；另一方 面还在于降{ 氐 噪 声并防止冲击和振动传到主机上去。 钎具是将破碎能量传递到岩体的元件 和定 位 工具 。 钎 杆承 受 着 各种 载荷 的共 同作 用 ． ． 图 2表示带钎 杆 的锤 体下 部装置的受力情 况 。 当耐 磨套 发生 磨损 后 钎杆 便会发 生倾斜 ， l } ● 在 这 种 情况 下 ， 活塞 端 面 以 2 2 0 k g以 内的重 力．约 1 0 m／S 的速度冲击倾斜状态的钎杆端 面。这种作用力可导致活塞事曲、墩粗，并在 导向装置中摆动，严重时会引起大的故障，甚 至使活塞卡住。 图 2 带钎杆的锤体下部装置受力分析 密封元件也 承受巨大的负荷。 由冲击方式 决定 的存在 于活塞 端面的油柱是 由于 钎杆与活 一 3 j一 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 塞相撞击的孵间停顿而中断的，那里形成的真 空使油成分汽化，汽化后生成的小气泡在 随后 压 力 升 高 时 就 会 产 生 爆 破 力可 达 I O 0 0 0 MP a 。如果设计不合理，就会 引起气 蚀现象。 液压锤受载最高的部件是连接件，特别是 把缸盖、锤 体和下部装置连接成一体的紧固螺 栓 ． 2 ． 2卡钎 问题及 其消除方法 存在 的一个特殊 问西是 卡钎 问题。 由于钎 杆 通 常 淬 硬 到 HRC 7 0 ， 当 它 卡 在 耐 磨 套 中 时， 常会在耐磨套或钎 杆的表 而引起 缺 口，在 以后 的破碎 工作 中，这 种微 小 的缺 口就成 了产 生裂纹 的起源，进一步 发展成较大 的裂缝 ，从 而降低零 件 的寿命。 使 用一种高效润 滑剂 如 克虏 伯钎 杆专 用 润滑荆可消除上述问题。这种高粘度的钎杆 专用润滑剂要 由一 集 中润滑 泵来 提供，在每 次 开启液压锤 的过程 中， 润精 剂都 是按调节好酌 量注入两个 耐磨套 前 润滑腔。 由于不 用花 费时 问去进行周期性 的手动润滑，使润滑周期延长 到一 年以上。这就 可 明显提高生 产率。 23护板 的应 力集中 问题 护板一般采用焊接结构，由液压锤传人的 强烈的振动和工作过程中主机动臂操纵手柄造 成的张力使焊缝承受巨大的应力．为了减少振 动， 液压锤 必须采取弹性 支承 和弹性导 向。若 导向间 隙过大或 凿击工作过量 ，不但会使护板 很快磨损，还会大大降低锤击工作的可靠性。 2 ． 4 可靠性和功率的提高 液压锤的尺寸参数和辅助机构的设计，是 以凿 击 末端 所 出现 的极 限负荷 为 依 据来 进行 的。尤其是密封件的应力和气蚀问西，至今仍 在液压锤 自身上进行试验；对于相 当复杂 的难 以进行试验的项 目要采用仿真技术来解决． 图 3表示 了活塞下部表面和 密封件 上压力 变化的仿真和赛铡曲线的比较。 由图 3可知，压力在冲击后降为零，此时 气蚀的危险性最大。在仿真模型上，通过设计 一 3 2一 参 数的优化，可 以大 大缓和压力的变 化． 对实 际液压锤 的测 试证 明 了仿真 的 准确性 。这样 ， 就使大量的参数优化工作得以在设计过程中展 开。不但提高了产品的可靠性，而且缩短了产 品的开发周期。还避免 了消耗 大量时 间而且是 不准 确的试验工作。 一 活 童行 程 。 ／ 、 ， 巾 ／ ’ 、 r ． ’ V 膏 堪 圉 3 活塞下表面和密封件上的压力变化 2 ． 对 环境的影响 液压锤所 产生 的噪 声 振动和漏油对 周 围 环境 造成 了不 良影 响。 目前 允许的最大噪声水 平为 7 5 ～1 0 5 d B A。这就要求对功率级别较大 的液压锤 采 取相 应的降低 噪声的措施． 如优化 功率参数。使主机在大多数情况下工作在有最 佳燃油效 率的区问 要提高效率。使输人的液 压功率绝大部分转变为钎杆头部的破碎功采 用最佳润滑方式，降低润滑油消耗并改善润滑 效 果 3 液压破碎 钳的发展 在壳形和杆形的钢筋混凝土结构件的拆除 方而，破碎钳已用得愈来愈多。使用破碎钳的 优势是操作 简单 作业 时 间短 成 本低 。其主 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 要特点是能够 自动剪断钢筋。克虏怕 AZ I 1 0 0 型破碎钳在拆 除工程方 面具有多种功能。 破碎钳是一种焊接结构，主要由一个或两 个液压缸、以及一个或两个颚片组成。该结构 对操作方面的失误很敏感，极易造成颚片折断 和焊接结构的弯 曲。在 研制 AZI 1 0 0破碎钳 时，对这种结构进行了有限元计算，并对结构 作 了优 化， 改进． 取得 了璜期效 果 在最大载 荷作用下，并未 出现临界应力． 破 碎 钳 的 功率 参数 ， 除 了单 纯 的破碎 力 外．也就是在额定输入的液压功率下，钳口开 合的时问．因为破碎钳的破碎力同工作压力和 活塞面 积的乘积成 比例。很 明显． 当工作压力 上接第 2 7页 方法求 出颚板液压缸 9的括塞拉人和推出的力 臂．液压缸有两种受力情况 1 液压缸活塞杆拉人，将颚板打开，靠 摩擦力 由颚扳抓住并抓牢最大尺寸的货物； 2 液压缸活塞杆 推 出，盏上颚板， 用颚 板齿松 土。 根 据靠摩擦力 抓住重量为 G 的货物时， 计算活塞杆拉人时的力臂 t H r H Ⅳ T P ／F u F T P r P ／K ．c p z D P H 式 中Ⅳ钢颚板 与松土 器 问压紧货物 的 j 3 ，N P ／x n J _ T P 钢颚板与货物问的摩擦系数 P 钢颚板与货物垂直侧壁间的摩 擦 力． G／2 口w 力相 对 于 钢 颚 孤 铰 链 的 力 臂 ， “Rc o s ／2 钢 颗板 的 回转 半径 钢颚板 的最大回转角 液压缸的作用力， 。 ／4 D 镀压缸活塞直径 P H 液压 缸 内额定压 力 根据保证钢颚板齿有足够的松土力，计算 颚板液压缸活塞杆推出时的力臂 P d 1 R／ 4 P D l R／ ∥P H 提高时．活塞面积就可减少．行程相同时，消 耗的油量就少。这样就可减小钳 口闭食的时 问 。 该 工 作 压 力 经 过 一 种 增 压 器 可 提 高 到 6 0 MP a ． 然 而， 这 种 增压 器容 易 出故 障， 应 用还不普及．在开发新产品时，研制了一种新 液 压缸， 它不 带增 压器 ． 但 它的 闭 合 时 间 比 AZ1 1 0 0型缩短 了一半 以上． 近 来，建筑材料的再 生问题 已 日益 引起人 们 的重 视．有不 同几何形 状剪臂 的破碎钳 为破 碎机提供 了帮助。 例如． 在建筑拆除现 场， 为 了分选钢筋和水泥，以供重新利用，常常有液 压锤 破碎钳和破碎机在一起共同配合工作． 胡秀 兰杨懋伦孔庆信供稿 式 中 0 l 颚 板 液 压缸 在 双指 抓 钳 回转 时 在钢颚板齿上产生的松土力 在双指抓钳式松土器样机设计时，根据结 构紧凑和颚板液压缸与 3 o一 2 6 2 1 型挖掘机液 压 缸 通 用 的 原 则 ， 颚 板 液 压 缸 的 直 径 选 为 1 2 0 ram． 其活塞拉入时的力臂 r H和推出时的 力臂 是根据下面的已知条件求出 颚板最 大 回 转角 为 9 0。， 起重 量 为 5 0 0 k g ， 翻 松 力 P o t 3 0 k N， 摩 擦 系 数 0 ． 1 5 ． 随 后 ， 根 据 现 有 的计 算 方 法 求 得 活塞 行 程 SI 6 0 mm， 颚 板 铰 点 距 离， 5 4 5 mm， pl 】 2 ram。 鹱 板 液压 缸 与 3 0一 2 6 2 1型 挖 掘 机的支腿液压缸通用，只是将活塞杆和缸筒缩 短，使行程 1 6 0 ram ．并采用结构紧凑 的 新 型前盖． 双指抓钳式松 土器 经过试验表 明，它能够 进行 以下 的多种 工作 翻松 坚实 土 、压实土、 冻土和建筑材料；拆 除墙壁时夹住断裂 的墙 壁、将碎块装入车箱内和搬走拆除房屋时的堆 积物； 用松土 齿揭下 需要 拆除 的沥 青混凝土路 面、或用夹钳破碎路面；在有夹杂物的坚实土 和冻土层上挖 窄沟；在道路维修 时取出路缘 石；装卸管子、 花岗石 、钢筋混凝 土路 缘石和 其它无绳索的货物。 童康样供稿 一 3 3 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m
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