液壓挖掘機(jī)工作裝置

1、單斗液壓挖掘機(jī)反鏟工作裝置設(shè)計(jì)計(jì)算單斗液壓挖掘機(jī)反鏟工作裝置設(shè)計(jì)計(jì)算工作裝置工作裝置上部轉(zhuǎn)臺(tái)上部轉(zhuǎn)臺(tái)行走裝置行走裝置動(dòng)臂、斗桿、鏟斗動(dòng)力裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、輔助設(shè)備、駕駛室輪臺(tái)式行走機(jī)構(gòu)履帶式行走機(jī)構(gòu)：行走架、四輪一帶、張緊裝置挖掘機(jī)作業(yè)流程：挖掘機(jī)作業(yè)流程：(1)整機(jī)移動(dòng)至合適工作位置 (2)平臺(tái)回轉(zhuǎn)，使工作裝置處于挖掘位置 (3)動(dòng)臂下降，并調(diào)整斗桿鏟斗、至合適位置；(4)斗桿、鏟斗挖掘作業(yè)； (5)動(dòng)臂升起； (6)回轉(zhuǎn)工作裝置至卸載位置； (7)操縱斗桿、鏟斗卸載。 一、動(dòng)臂一、動(dòng)臂整體式動(dòng)臂：組合式動(dòng)臂：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)廉，重量輕，但挖掘曲線單一。工作尺寸和挖掘力可以根據(jù)作業(yè)條件的

2、變化進(jìn)行調(diào)整；較合理地滿足各類型作業(yè)裝置的參數(shù)和結(jié)構(gòu)要求；裝車運(yùn)輸比較方便。動(dòng)臂液壓缸的布置動(dòng)臂液壓缸的布置 動(dòng)臂液壓缸裝于動(dòng)臂的下前方 動(dòng)臂液壓缸裝于動(dòng)臂的上方或后方，稱為“懸掛式液壓缸” 動(dòng)臂的結(jié)構(gòu)型式動(dòng)臂的結(jié)構(gòu)型式為統(tǒng)一缸徑和保證液壓缸的閉鎖能力，經(jīng)常采用雙動(dòng)臂液壓缸為統(tǒng)一缸徑和保證液壓缸的閉鎖能力，經(jīng)常采用雙動(dòng)臂液壓缸二、斗桿二、斗桿斗桿結(jié)構(gòu)型式斗桿結(jié)構(gòu)型式整體式動(dòng)臂：組合式動(dòng)臂：可通過(guò)更換斗桿或設(shè)置24個(gè)鉸接孔來(lái)改變長(zhǎng)度不常用斗桿液壓缸的布置斗桿液壓缸的布置 三、鏟斗與鏟斗液壓缸的連接方式三、鏟斗與鏟斗液壓缸的連接方式直接連接方式：鏟斗、斗桿與組成四連桿機(jī)構(gòu) 六連桿方式：鏟斗液壓缸通

3、過(guò)搖桿1與連桿2與鏟斗相連 六連桿方式二：活塞桿端接于搖桿兩端之間 （有更大的鏟斗轉(zhuǎn)角，但其平均挖掘力較小） 得到較大的得到較大的鏟斗轉(zhuǎn)角，鏟斗轉(zhuǎn)角，改善機(jī)構(gòu)的改善機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)傳動(dòng)特性特性四、整機(jī)作業(yè)范圍四、整機(jī)作業(yè)范圍 1.斗齒尖的坐標(biāo)方程斗齒尖的坐標(biāo)值是三組液壓缸長(zhǎng)度L1、L2、L3的函數(shù) 。2.特殊工作尺寸當(dāng)下置式動(dòng)臂液壓缸全縮或懸掛式動(dòng)臂液壓缸全伸，F(xiàn)QV三點(diǎn)共線并處于垂直狀態(tài)時(shí)有最大挖深。最大挖掘深度最大挖掘深度 最大卸載高度最大卸載高度 當(dāng)下置式動(dòng)臂液壓缸全伸或懸掛式動(dòng)臂液壓缸全縮，斗桿液壓缸全縮，QV連線處于垂直狀態(tài)時(shí)有最大卸載高度。最大挖掘半徑最大挖掘半徑斗桿液壓缸全縮，鏟斗液壓

4、缸全縮，CV水平時(shí)有最大挖掘半徑。 停機(jī)面最大挖掘半徑停機(jī)面最大挖掘半徑 當(dāng)斗桿液壓缸、鏟斗液壓缸處于最大半徑狀態(tài)而鏟斗斗齒尖V靠在停機(jī)面上時(shí)得到停機(jī)平面最大挖掘半徑。挖掘力的計(jì)算方法挖掘力的計(jì)算方法一、工作液壓缸的理論挖掘力液壓缸外伸時(shí)由該液壓缸理論推力液壓缸理論推力所能產(chǎn)生的斗齒切向挖掘力斗齒切向挖掘力稱為工作液壓缸的理論挖掘力。鏟斗挖掘時(shí)鏟斗液壓缸的理論挖掘力：133323oDrrPPPirl稱為傳動(dòng)比鏟斗液壓缸的理論推力斗桿液壓缸的理論挖掘力652rrPPoG二、整機(jī)的理論挖掘力 1.工作液壓缸的閉鎖能力；2.整機(jī)的工作穩(wěn)定性；3.整機(jī)與地面的附著性能；4.土壤的阻力；5.工作裝置的結(jié)

5、構(gòu)強(qiáng)度。液壓挖掘機(jī)處于某一工況下工作液壓缸的主動(dòng)挖掘力能否實(shí)現(xiàn)主要取決于下列條件：下列條件： 求整機(jī)挖掘力假設(shè)條件求整機(jī)挖掘力假設(shè)條件 考慮整機(jī)自重，有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件重量分別計(jì)算 ；在挖掘過(guò)程中斗中土的重心與鏟斗重心一致； 不考慮液壓系統(tǒng)和連桿機(jī)構(gòu)的效率； 不考慮液壓缸小腔背壓； 不考慮土壤阻力和工作裝置結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制； 不考慮其他因素如停機(jī)面坡度、風(fēng)力、慣性力、動(dòng)載等的影響。 例：當(dāng)考慮自重后，鏟斗液壓缸產(chǎn)生的挖掘力P03 ，挖掘阻力W03 366333lrGrGPPQQoDo鏟斗加土和連桿自重對(duì)Q點(diǎn)的力矩在挖掘阻力的作用下，斗桿液壓缸受壓，動(dòng)臂液壓缸受拉，這一阻力還產(chǎn)生使整機(jī)繞I點(diǎn)逆時(shí)針?lè)?/p>

6、向傾翻的力矩，并使整機(jī)有沿著向前滑移的趨勢(shì)。假設(shè)動(dòng)臂液壓缸不被拉長(zhǎng)的條件所限制的挖掘力為W01，對(duì)C點(diǎn)取矩： CWCiiixrWrGeP016111動(dòng)臂液壓缸小腔閉鎖力動(dòng)臂液壓缸小腔閉鎖力)(1611101CiiixCWrGePrW如果0103WW則動(dòng)臂液壓缸可鎖住，否則動(dòng)臂液壓缸將被拉長(zhǎng) 對(duì)F點(diǎn)取矩：)(1665533222202FFFFDFWrGrGrGrGePrW斗桿液壓缸大腔閉鎖力斗桿液壓缸大腔閉鎖力如果0302WW則斗桿液壓缸可鎖住，否則斗桿液壓缸將被壓縮 對(duì)傾翻支點(diǎn)對(duì)傾翻支點(diǎn)I取矩取矩，則整機(jī)穩(wěn)定條件所允許的最大挖掘阻力： )(106ISSIGGIwrGrGrW附著條件所限制的挖掘

7、阻力值W04 ：3804cosGW工作裝置總重機(jī)體重量動(dòng)臂液壓缸作用力和各液壓缸閉鎖力的確定動(dòng)臂液壓缸作用力和各液壓缸閉鎖力的確定 一、動(dòng)臂液壓缸作用力一、動(dòng)臂液壓缸作用力動(dòng)臂液壓缸應(yīng)保證在任何位置上都能提起帶有滿載鏟斗的工作裝置到達(dá)最高和最遠(yuǎn)的位置 計(jì)算位置計(jì)算位置 1.從最大挖掘深處提起滿載斗 2.最大挖掘半徑時(shí)舉起滿載斗 3.最大卸載高度時(shí)提動(dòng)滿載斗 在各位置所需的動(dòng)臂液壓缸作用力： 1611/ )(erGrGPtiiii斗內(nèi)土重斗內(nèi)土重二、液壓缸的閉鎖力二、液壓缸的閉鎖力計(jì)算位置I： 動(dòng)臂處于最低，斗桿呈垂直狀態(tài)，鏟斗挖掘，且作用力臂最大時(shí)。對(duì)Q點(diǎn)取矩得：鏟斗液壓缸挖掘力： 35332

8、3131lrGlrrrPW假設(shè)法向力：122 . 0 WW 對(duì)F點(diǎn)取矩，得斗桿液壓缸所受的被動(dòng)作用力 ：2P 2827162532erWrWrGrGP對(duì)C點(diǎn)取矩，得動(dòng)臂液壓缸所受的被動(dòng)作用力： 11421811311121031erWrWrGrGrGP計(jì)算位置計(jì)算位置I動(dòng)臂處于最低，斗桿絞點(diǎn)F，鏟斗絞點(diǎn)Q及斗尖V三點(diǎn)共線，斗桿缸進(jìn)行挖掘，其作用力臂最大時(shí)。計(jì)算位置II對(duì)C點(diǎn)取矩，得動(dòng)臂液壓缸閉鎖力：11421811311121031erWrWrGrGrGP對(duì)Q點(diǎn)取矩，得鏟斗液壓缸閉鎖力：3521331Gr rWPir r對(duì)F點(diǎn)取矩，得挖掘力：222317(,)FFQP eMG GWrl 210

9、.2WW計(jì)算位置III：動(dòng)臂處于最低，F(xiàn)、Q、V三點(diǎn)共線垂直，鏟斗挖掘深度最大時(shí)，要求它能克服平均挖掘阻力 閉鎖壓力與工作壓力之間的比值：閉鎖壓力與工作壓力之間的比值：高壓系統(tǒng)不超過(guò)高壓系統(tǒng)不超過(guò)1.25，中高壓在，中高壓在1.25以上以上 工作裝置的載荷分析和強(qiáng)度計(jì)算工作裝置的載荷分析和強(qiáng)度計(jì)算內(nèi)容：工況及計(jì)算位置的選擇，載荷的分析和計(jì)算簡(jiǎn)圖內(nèi)容：工況及計(jì)算位置的選擇，載荷的分析和計(jì)算簡(jiǎn)圖 一、斗桿的計(jì)算一、斗桿的計(jì)算斗桿強(qiáng)度主要為彎矩所控制斗桿危險(xiǎn)斷面最大應(yīng)力發(fā)生在鏟斗挖掘計(jì)算位置計(jì)算位置I動(dòng)臂最低 斗桿液壓缸作用力臂最大F、Q、V共線側(cè)齒遇障礙作用有橫向力Wk 工作裝置的作用力有：工作裝

10、置的作用力有： 各部分的重量、作用于斗齒上的挖掘阻力 對(duì)Q點(diǎn)取矩 )(15323171rGrrrPrWd取工作裝置為隔離體，對(duì)C點(diǎn)取矩： ),(11813211182rWGGGMePrWCB取斗桿和鏟斗隔離體，對(duì)F點(diǎn)取矩： 鏟斗液壓缸推力動(dòng)臂液壓缸閉鎖力)7(124311gFQbgrGrGrlWlP斗桿液壓缸作用力橫向挖掘力Wk由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)制動(dòng)器承受：rMWTk取鏟斗為研究對(duì)象，對(duì)Q點(diǎn)取矩可求出RkM取鏟斗為研究對(duì)象，根據(jù)力平衡方程或圖解法求出RQ。取搖桿MN為研究對(duì)象，根據(jù)力平衡方程或圖解法求出RN。側(cè)向力引起的彎矩：2r27bWWMkQ21bWMkp扭矩：作內(nèi)力圖：內(nèi)力有作內(nèi)力圖：內(nèi)力有N，

11、斗桿平面內(nèi)、外彎矩，斗桿平面內(nèi)、外彎矩Mx、My，剪力，剪力Qx、Qy，扭矩，扭矩Mkp危險(xiǎn)截面：鉸點(diǎn)所在斷面、外形突變處、內(nèi)力較大的斷面危險(xiǎn)截面：鉸點(diǎn)所在斷面、外形突變處、內(nèi)力較大的斷面計(jì)算位置計(jì)算位置II：動(dòng)臂位于動(dòng)臂液壓缸對(duì)鉸點(diǎn)C有最大作用力臂rBmax處斗桿液壓缸作用力臂最大正常挖掘，無(wú)側(cè)向力F、Q、V共線，或鏟斗位于發(fā)揮最大挖掘力位置。對(duì)Q點(diǎn)取矩 )(15323171rGrrrPrWd鏟斗液壓缸推力取工作裝置為隔離體，對(duì)C點(diǎn)取矩： ),(11813211182rWGGGMePrWCB動(dòng)臂液壓缸閉鎖力當(dāng)鏟斗位于藍(lán)線位置時(shí)，W2還受斗桿液壓缸閉鎖力的限制，取斗桿和鏟斗為對(duì)象，對(duì)F點(diǎn)取矩：

12、),(121322WWGGMePFg作內(nèi)力圖：內(nèi)力有作內(nèi)力圖：內(nèi)力有N，Mx、Qx二、動(dòng)臂的計(jì)算二、動(dòng)臂的計(jì)算計(jì)算位置計(jì)算位置I動(dòng)臂最低 F、Q、V共線且鉛錘側(cè)齒遇障礙作用有橫向力Wk 計(jì)算位置計(jì)算位置II斗桿液壓缸作用力臂最大正常挖掘，無(wú)側(cè)向力鏟斗位于發(fā)揮最大挖掘力位置。動(dòng)臂位于動(dòng)臂液壓缸對(duì)鉸點(diǎn)C有最大作用力臂rBmax處工作裝置作用的載荷：各部件重量工作裝置作用的載荷：各部件重量G1、G2、G3，斗齒力，斗齒力W1、W2、Wk液壓缸工作狀態(tài)：鏟斗缸工作，斗桿缸和動(dòng)臂缸被動(dòng)閉鎖。液壓缸工作狀態(tài)：鏟斗缸工作，斗桿缸和動(dòng)臂缸被動(dòng)閉鎖。斗齒力的計(jì)算：斗齒力的計(jì)算：0QM1W0CM2W0FMgP斗桿

13、鉸點(diǎn)斗桿鉸點(diǎn)F的支反力：取鏟斗和斗桿為隔離體，圖解求的支反力：取鏟斗和斗桿為隔離體，圖解求RF動(dòng)臂鉸點(diǎn)動(dòng)臂鉸點(diǎn)C的支反力：取動(dòng)臂為隔離體，在的支反力：取動(dòng)臂為隔離體，在RF、Pg、PB及自重及自重G1的的作用下圖解求得。作用下圖解求得。作內(nèi)力圖作內(nèi)力圖整體式彎動(dòng)臂強(qiáng)度計(jì)算按曲梁驗(yàn)算：整體式彎動(dòng)臂強(qiáng)度計(jì)算按曲梁驗(yàn)算：)11 (ryykFrMFNdFryyFk1支座支座C的反力的反力Rc分解，分解，橫向力橫向力Wk引起動(dòng)臂的彎矩和扭引起動(dòng)臂的彎矩和扭矩可用支座反力矩可用支座反力T、Q代替：代替：aMTZAaMQKC支座支座C處的橫向彎矩處的橫向彎矩支座支座C處的扭矩處的扭矩距動(dòng)臂支座距動(dòng)臂支座X的截面的截面Nx的內(nèi)力：的內(nèi)力：垂直平面的彎矩：垂直平面的彎矩：xQRMCZN)2(橫向彎矩：橫向彎矩：hRTxWMCxkNZ)2(軸向力：軸向力：sincos)2(kCxWTRN工作裝置結(jié)構(gòu)件的安全系數(shù)工