挖掘機工作裝置各部分的基本尺寸計算和驗證

1、-. z.三、工作裝置各局部的根本尺寸計算和驗證反鏟裝置的合理設計問題至今尚未理想地解決。以往多按經(jīng)歷，采取統(tǒng)計和作周試湊的方法，現(xiàn)在則盡可能采用數(shù)解分析方法。液壓挖掘機根本參數(shù)是表示和衡量挖掘機性能的重要指標，本文主要計算和驗證鏟斗、動臂、斗桿的尺寸。一反鏟裝置總體方案的選擇 反鏟裝量總體方案的選擇包括以下方面：1、動臂及動臂液壓缸的布置確定用組合式或整體式動臂，以及組合式動臂的組合方式或整體式動臂的形狀動臂液壓缸的布置為懸掛式或是下置式。 2、斗桿及斗桿液壓缸的布置 確定用整體式或組合式斗扦，以及組合式斗桿的組合方式或整體式斗扦是否采用變鉸點調(diào)節(jié)。3、確定動臂與斗桿的長度比，即特性參數(shù)。

2、對于一定的工作尺寸而言，動臂與斗桿之間的長度比可在很大*圍內(nèi)選擇。般當K12時(有的反鏟取K13)稱為長動臂短斗桿方案，當K11.5時屬于短動比長斗桿力案。K1在1.52之間稱為中間比例方案。要求適用性較強而又無配套替換構(gòu)件或可調(diào)構(gòu)造的反鏟常取中間比例方案。4、確定配套鏟斗的種類、斗容量及其主參數(shù)，并考慮鏟斗連桿機構(gòu)傳動比是否需要調(diào)節(jié)。5、根據(jù)液壓系統(tǒng)工作壓力、流量、系統(tǒng)回路供油方式、工廠制造條件等確定各液壓缸缸數(shù)、缸徑、全伸長度與全納長度之比?？紤]到構(gòu)造尺寸、運動余量、穩(wěn)定性和構(gòu)件運動幅度等因素一般取11.61.7。取21.61.7；31.51.7。二 斗形主要參數(shù)確實定當鏟斗容量q一定時，

3、挖掘轉(zhuǎn)角，挖掘半徑R和平均斗寬B之間存在一定的關系，即具有尺寸R和B的鏟斗轉(zhuǎn)過角度所切下的土壤剛好裝滿鏟斗，于是斗容量可按下式計算： (4.1) 式中：土壤松散系數(shù)。取 一般取:B=(1.01.4)(4.2)R的取值*圍：R=(1.31.6)(4.3)式中： q鏟斗容量，； B鏟斗平均寬度，m?？筛鶕?jù)表4-3根據(jù)斗容選取B值。 根據(jù)式4.1可得值 鏟斗兩個鉸點K、Q之間的間距l(xiāng)24 4太大將影響機構(gòu)的傳動特性，太小則影響鏟斗的構(gòu)造剛度，一般取=0.30.38。由經(jīng)歷公式知：；當鏟斗的轉(zhuǎn)角較大，而k2的取值較小，一般10 = KQV =95115三動臂機構(gòu)參數(shù)確實定一般動臂轉(zhuǎn)角可取1 = 120

4、 140。彎角太小會對構(gòu)造強度不利。彎臂轉(zhuǎn)折處的長度比=ZF/ZC。要根據(jù)構(gòu)造和液壓缸鉸點B的位置來考慮，初步設計時可取=1.11.3或BC=1、 據(jù)統(tǒng)計，最大挖掘半徑值一般與的值很接近。因此要求，的和可按以下近似經(jīng)歷公式初定和，即：由:可得：l1 = k1l22、在中、可得：計算得 圖 3.1 最大挖掘半徑時動臂機構(gòu)計算簡圖3、動臂液壓缸全伸與全縮時的力臂比按不同的情況選取，專用反鏟取0.8，所以這里我取=0.4。，加大根據(jù)要求可以初選斗桿液壓缸全縮時最大，如圖3.2所示，常選根據(jù)本設計的要求可選擇 圖3.2 最大卸載高度時動臂機構(gòu)計算簡圖取決于液壓缸布置形式，如圖3.1所示。動臂又液壓缸構(gòu)

5、造中這一夾角較小，可能為零。動臂單液壓缸在動臂上的鉸點一般置于動臂下翼緣加耳座上，B在Z的下面，初定，則在CZF中可以得到：由圖3.2得最大卸載高度的表達式為：也可以寫成以下式子： 3-1由圖3.3得到最大挖掘深度絕對值的表達式：也可以寫成以下的表達式； 3-2將式3-1和3-2相加，消去得： 3-3同時令 根據(jù)以上求得的數(shù)據(jù)代入得，可知：將A與B的值代入到式3-3中則得到以下式子： 3-4又知特性參數(shù)： 3-5則有關 3-6將式3-6代入式3-4中則得一元函數(shù)。式中是在設計任務書要求的，就是的，、A和B都先已選出或算出，由此式可解得：再由式3-2可求得為：而與滿足以下方程： 3-7 3-8所

6、以：=0.895 = -0.958一般情況下選擇是： 則解上式就可以得到。 對求得的值進展驗算：則 的值滿足這兩個經(jīng)歷公式，說明了的值是可行的。由3-7和3-8兩式可知：圖 3.3 最大挖掘深度時動臂機構(gòu)計算簡圖至此，動臂機構(gòu)的各主要根本參數(shù)已初步確定。四斗桿機構(gòu)根本參數(shù)的選擇1、斗桿參數(shù)的計算及選擇應考慮的因素 第一：保證斗桿液壓缸有足夠的斗齒挖掘力。一般來說希望液壓缸在全行程中產(chǎn)生的斗齒挖掘力始終大于正常挖掘阻力；液壓缸全伸時的作用力矩應足以支撐滿載斗和斗桿靜止不動；液壓缸作用力臂最大時產(chǎn)生的的最大斗齒挖掘力大于要求克制的最大挖掘阻力。 第二：保證斗桿液壓缸有必要的閉鎖能力。對于以轉(zhuǎn)斗挖掘

7、力為主的中小型反鏟，選擇斗桿機構(gòu)參數(shù)時必須注意轉(zhuǎn)斗挖掘時斗桿液壓缸的閉鎖能力，要求在主要挖掘區(qū)內(nèi)轉(zhuǎn)斗液壓缸的挖掘力能得到充分的發(fā)揮。 第三：保證斗桿的擺角*圍。斗桿的擺角*圍大致在之間。在滿足工作*圍和運輸要求的前提下此值應盡可能小些，對以斗桿挖掘為主的中型機更應注意到這一點。一般說斗桿愈長，其擺角也可稍小。當斗桿液壓缸和轉(zhuǎn)斗液壓缸同時伸出最長時，鏟斗前壁與動臂之間的距離應大于10cm。2、斗桿液壓缸的最大作用力臂及的計算 根據(jù)斗桿挖掘阻力計算，并參考國內(nèi)外同型機器斗桿挖掘力值，按要求的最大挖掘力確定斗桿液壓缸的最大作用力臂，取整個斗桿為研究對象，可得斗桿油缸最大作用力臂的表達式為： 圖4.1

8、 斗桿機構(gòu)參數(shù)計算簡圖如圖4-1所示圖中，D：斗桿油缸的下鉸點；E：鏟斗油缸的上鉸點；F動臂的上鉸點；2：斗桿的擺角；l8：斗桿油缸的最大作用力臂。斗桿油缸的初始位置力臂e20與最大力臂e2ma*有以下關系:可見已定時愈大，和就愈小，即平均挖掘力就越小。要得到較大的的平均挖掘力，就要盡量減少，初取=由圖4.1的幾何關系有： 而同樣由圖4.1所示可知，由余弦定律知：3、斗桿其它相關尺的計算斗桿上EFQ取決于構(gòu)造因素和工作*圍,一般在 130170之間.初定 EFQ=150,動臂上DFZ也是構(gòu)造尺寸,按構(gòu)造因素分析,可初選 DFZ=10.l8 = 2995 mm五鏟斗機構(gòu)根本參數(shù)的選擇1、鏟斗主要

9、參數(shù)的計算 鏟斗的主要參數(shù)包括鏟斗的寬度b，切削半徑。這兩個參數(shù)都可以用經(jīng)歷公式進展計算： 鏟斗寬度的計算： 鏟斗切削半徑的計算：2、斗形尺寸的計算 根據(jù)鏟斗主要參數(shù)可進一步設計計算斗形其它的構(gòu)造尺寸，如圖5.3所示圖5.3 反鏟鏟斗計算尺寸圖中三角形OGE為等腰三角形，OA段直線，AB弧為拋物線，A點到直線EB的距離為H，拋物線定點高度為L，一般取H=L，根據(jù)一般的取值*圍，斗尖角=斗側(cè)臂角，包角。表5.1參數(shù)/mm斗容量 q/0.651.0b 1100 1400 1250 1370 m 180 230 R 1070 1140 *1 341 300 *2 840 996 *3 1280 1410 L 855 960常見鏟斗斗形參數(shù)參照表5.1可以計算的挖掘機鏟斗的各種參數(shù)。3、轉(zhuǎn)角*圍確定由最大挖掘高度和最大卸載高度的分析，可以得到初始轉(zhuǎn)角 代入數(shù)值得： 解得：最大轉(zhuǎn)角，其不易太大，太大會使斗齒平均挖掘力降低，初選=4、 鏟斗機構(gòu)其它根本參數(shù)的計算-搖臂的長度，-連桿的長度；-鏟斗的長度；-斗桿的長度；F-斗桿的下鉸點；G-鏟斗油缸的下鉸點；N-搖臂與斗桿的鉸接點；K-鏟斗的上鉸點；Q-鏟斗的下鉸點。圖5.4 鏟斗機構(gòu)計算簡圖其中由設計經(jīng)歷可知：則有：和確實定 鏟斗的最大挖掘力阻力應該等于斗桿的最大挖掘力，即 粗略的計算斗桿挖掘平均阻力 挖掘阻力所做的功： = 5.