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ΦΦ3max
图2-9铲斗机构参数选择要求和油缸极限位置
如图2-9所示，当L3=L3mix时，设斗齿尖为V0斗齿尖转到FQ延长线时为V1,令初始负角?DO=∠V0QV1，该角应满足使用要求，一般取0°～30°，特殊情况下可小于0°或大于30°（即V0在V1之下）。?3max=∠V0QVz一般在130°～180°之间，不宜太大，否则斗齿平均挖掘力要下降。铲斗油缸最大理论挖掘力应与转斗最大挖掘阻力相适应。当斗齿尖处于V1时，铲斗油缸理论挖掘力应不低于其最大值的80﹪，即POD≥0.8PODmax与PODmax相应的斗齿尖位置为Vmax，∠V1QVmax一般取25°～35°为好。
根据铲斗理论挖掘力和功的平衡可知
?3max1L3min?PODl3d? 式（4-15） ?P3??3?1??3min可得：
L3min=959 mm
因为铲斗油缸伸缩比?3=1.5～1.7，取?3=1.7 故：
L3max=L3min?3
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L3max=1630 mm
根据以上计算过程可得油缸的基本尺寸如表2-2所示
表2-2油缸尺寸 （单位：mm） AB DE GH L1 L2 L3 Min 1088
Max 1850 Min 1003 Max 1685 Min 959 Max 1630 33
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5 挖掘装置受力计算和强度计算
5.1、挖掘阻力的计算
图3-1大曲率切削阻力试验曲线
反铲装置工作时，既可用铲斗液压缸挖掘（简称转斗挖掘），也可用斗杆液压缸挖掘（简称斗杆挖掘），或作复合动作挖掘。一般认为，斗容量小于 0.5 米3或在土质松软时以转斗挖掘为主，反之以斗杆挖掘为主。
5.1.1铲斗挖掘阻力的计算
参照《单斗液压挖掘机》2-35，转斗挖掘时，挖掘阻力的切向分力可表示为：
??cos?max??W1?C?R?1???cos???max????1.35BAZX?D 式(5-1)
式中：
C：表示土壤硬度系数，对二级土易取C=50～80；
R：铲斗与斗杆铰点至斗齿间距离，即转斗切削半径，R=l3，单位：mm B:切削刃宽度影响系数，B=1+2.6b，其中，b为铲斗平均宽度；
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?max：挖掘过程中铲斗总转角的一半；
?：铲斗瞬时转角；
A：切削角变化影响系数，一般取A=1.3； Z：斗齿系数，有齿时取Z=0.75，无齿时取Z=1；
X：斗侧壁厚度影响系数，X=1+0.03s，其中s为侧壁厚度，单位为厘米，初步设
计时可取X=1.15;
D:切削刃挤压土壤的力，与斗容有关，估算q=0.1～0.2m3时，D=5000～8000.
当?=?max时，得到最大挖掘阻力
W1max?C?R?1?cos?max??BAZX?D 式 (5-2)
1.35平均挖掘力按平均厚度下的阻力计算：近似取 W1=(70～80%)·W1max试验证明法向挖掘阻力 W2的指向是可变的，数值也较小，一般W2＝0～0.2 W1土质越均匀W2越小，从随机统计的角度看，取法向分力W2为零来简化计算是可以的。这样W1max就可以看作为铲斗挖掘的最大阻力。
5.1.2斗杆挖掘阻力计算
W1g?K0hgB?式中：
Koq 式 (5-3)
0.01745r6?gKsK0:挖掘比阻力，对二级土K0=6～13；
?g：挖掘过程中的总转角，一般为?g=50?～80?
5.2、 工作液压缸的理论挖掘力
挖掘力是指当反铲作业时在铲斗齿尖上可能主动发挥的挖掘能力，它是衡量反铲装置挖掘性能的重要指针之一。工作液压缸的理论挖掘力是指由该液压缸的理论推力所能产生的斗齿切向挖掘力。
5.2.1铲斗挖掘时，铲斗缸的理论挖掘力
POD?P3?i?P3?式中：
r1?r3?f?L1? 式（5-4） r2?l3P3：铲斗油缸的理论推力，P3?F3?p，F3为铲斗油缸大腔工作面积，p为液压
系统工作压力；
r1、r2、r3：力臂值。
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对于已定的工作装置铲斗油缸理论挖掘力值是该油缸瞬时长度L3的函数。显然，当
i0?imax时POD?PODmax即得到铲斗油缸最大理论挖掘力PODmax?P3?imax
5.2.2斗杆挖掘时，斗杆油缸的理论挖掘力
POG式中：
r5?P2??f?L2,L3? 式 (5-5)
r6P2：为斗杆油缸的理论推力，P2?F2p，其中F2为斗杆油缸大腔工作面积，p为
液压系统工作压力；
r5、r6：力臂值，其中r5是L2的函数，r6是L3的函数。
5.3、 整机理论挖掘力
参见图 3-2，已知条件:整机重量 G，重心坐标(xe，ye)，斗容 q，地面附着系数μ，三组液压缸的工作压力 P 和闭锁压力 P0，除反铲装置外机体重量 G2及重心位置坐标(xe2，ye2)， G2及重心位置坐标(xe1，ye1)，前轮及支腿着地点 O1和 O2的位反铲装置各零部件的重量置参数 xO1和 xO2，三组液压缸的缸径D1、D2和 D3，活塞杆直经 d1、d2和 d3，液压缸的伸缩比λ
图3-2整机结构简图
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1、λ
2和λ
3。