exb20挖掘機(jī)反鏟工作裝置設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、<p>　　題目： EXB20挖掘機(jī)反鏟工作裝置設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是針對(duì)EXB20小型反鏟液壓挖掘機(jī)工作裝置所進(jìn)行的設(shè)計(jì)。在查閱了相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，首先用幾何作圖法對(duì)工作裝置鉸接點(diǎn)的幾何位置進(jìn)行了設(shè)計(jì)，使其滿足了各項(xiàng)幾何作業(yè)尺寸參數(shù)；其次，對(duì)整機(jī)在特定工況和姿態(tài)下的理論挖掘力進(jìn)行了分析計(jì)算，并進(jìn)行了工作裝置鉸接點(diǎn)的受力分析；在上述基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了工作裝置的主要結(jié)構(gòu)件——?jiǎng)颖?、斗桿

2、和鏟斗，并對(duì)斗桿進(jìn)行了強(qiáng)度分析，結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求；最后繪制了工作裝置裝配圖和動(dòng)臂、斗桿部件圖。</p><p>　　關(guān)鍵詞：液壓挖掘機(jī)，工作裝置，設(shè)計(jì)</p><p>　　The Design of The Working Equipment of Backhoe</p><p>　　Hydraulic Excavator EXB20</p><

3、p>　　Abstract：This graduation design is about the working equipment of EXB20 mini-backhoe excavator. Firstly, based on consulting the correlative literatures and by drawing method, the geometry positions of the working

4、 equipment’ hinge are designed, which meets the each geometry operating dimensions. Secondly, the overall theoretical digging force and the hinge’s forces of the working equipment in special case and pose are analyzed an

5、d calculated. Based on this, the main structure parts of the workin</p><p>　　Keywords: hydraulic Excavator, working equipment, design</p><p><b>　　概 述</b></p><p>　　單斗挖掘

6、機(jī)是一種重要的工程機(jī)械,廣泛應(yīng)用在房屋建筑、道路工程、水利建設(shè)、農(nóng)田開(kāi)發(fā)、港口建設(shè)、國(guó)防工事等的土石方施工和礦山采掘工業(yè)中，對(duì)減輕繁重的體力勞動(dòng)、保證工程質(zhì)量、加快建設(shè)速度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率起巨大作用。</p><p>　　單斗挖掘機(jī)分機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)兩種。機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)已有一百多年的歷史。近幾十年來(lái)，隨著液壓傳動(dòng)技術(shù)在工程機(jī)械上的廣泛應(yīng)用，單斗液壓挖掘機(jī)有了迅速的發(fā)展，在中小型單斗液壓挖掘機(jī)中，液壓挖掘機(jī)幾乎取

7、代了機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)，大型液壓挖掘機(jī)也應(yīng)用日廣，這是由于液壓挖掘機(jī)具有重量輕、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、挖掘力大、傳動(dòng)平穩(wěn)、操縱簡(jiǎn)便，以便容易實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速和自動(dòng)控制等一系列優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　單斗液壓挖掘機(jī)是一種采用液壓傳動(dòng)并以一個(gè)鏟斗進(jìn)行挖掘作業(yè)的機(jī)械。它是在機(jī)械傳動(dòng)單斗挖掘機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，是目前挖掘機(jī)械中重要的品種。</p><p>　　它的作業(yè)過(guò)程是以鏟斗切削刃（通常裝有斗齒）切

8、削土壤并將土裝入斗內(nèi)。斗裝滿后提升、回轉(zhuǎn)至卸土位置進(jìn)行卸土，卸空后鏟斗再轉(zhuǎn)回并下降到挖掘面進(jìn)行下一次挖掘。當(dāng)挖掘機(jī)挖成一段土后，機(jī)械移位，以便繼續(xù)工作。因此是一種周期作業(yè)的自行土方機(jī)械。</p><p>　　單斗液壓挖掘機(jī)為了實(shí)現(xiàn)上述周期性作業(yè)動(dòng)作的要求，設(shè)有下列基本組成部分：工作裝置、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、動(dòng)力裝置、傳動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)、行走裝置和輔助的設(shè)備等。常用的全回轉(zhuǎn)式（轉(zhuǎn)角大于360度）挖掘機(jī)，其動(dòng)力裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要部

9、分、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、輔助設(shè)備和駕駛室等都在可回轉(zhuǎn)的平臺(tái)上，簡(jiǎn)稱(chēng)為上部轉(zhuǎn)臺(tái)。因而常又把這類(lèi)機(jī)械概括為由工作裝置、上部轉(zhuǎn)臺(tái)和行走裝置三大部分組成。挖掘機(jī)基本性能也就決定于各組成部分的構(gòu)造和性能。</p><p>　　單斗液壓挖掘機(jī)可按用途及主要裝備的特征進(jìn)行分類(lèi)。</p><p>　　按液壓挖掘機(jī)主要用途及工作裝置的不同分為通m3用型和專(zhuān)用型兩種。中小型挖掘機(jī)大多數(shù)為通用型，即以挖掘土壤容重18

10、000N/ m3 反鏟斗的主要裝置外，還配有適于挖掘各種輕重土質(zhì)和挖掘幅度的反鏟、正鏟、抓斗、裝載、起重等多種可換裝置。而，大型液壓挖掘機(jī)則以礦用正鏟（同樣V=18000N/ m3 為標(biāo)準(zhǔn)型）為主要裝置外，一般亦配有挖掘輕、重土，石料和各種挖掘幅度的正、反鏟等裝備。主要用于礦山采掘和裝載，稱(chēng)采礦或礦用型。</p><p>　　按工作裝置的結(jié)構(gòu)不同分為鉸接式和伸縮臂式挖掘機(jī)，常用者鉸接式，伸縮臂式挖掘機(jī)，可

11、用于平整清理場(chǎng)地和坡道等作業(yè)，故有挖掘平地機(jī)之稱(chēng)。</p><p>　　按行走裝置的不同，液壓挖掘機(jī)分為履帶式、輪胎式、步行式、軌道式、汽車(chē)式、懸掛式、浮式及拖式等。</p><p>　　履帶式因有良好通過(guò)性能應(yīng)用最廣，對(duì)松軟地面或沼澤地帶還可采用加加長(zhǎng)以及浮式履帶來(lái)降低接地比壓。</p><p>　　按回轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)角的不同，液壓挖掘機(jī)有全回轉(zhuǎn)和半回轉(zhuǎn)兩類(lèi)。</

12、p><p>　　國(guó)內(nèi)液壓挖掘機(jī)有以下典型機(jī)種：</p><p>　　履帶式全液壓挖掘機(jī)機(jī)種：WY160、WY100、WY100B、R942 等；</p><p>　　輪式液壓挖掘機(jī)機(jī)種：WLY60、WLY40、WLY100 等；</p><p>　　懸掛式液壓挖掘機(jī)裝載機(jī)；</p><p><b>　　汽車(chē)式液壓

13、挖掘機(jī)；</b></p><p><b>　　步履式液壓挖掘機(jī)；</b></p><p>　　采礦型履帶式全液壓挖掘機(jī)；</p><p><b>　　履帶式挖掘裝載機(jī)。</b></p><p>　　單斗液壓液壓挖掘機(jī)的主要參數(shù)</p><p>　　液壓挖的挖掘機(jī)的

14、主要參數(shù)（或稱(chēng)基本參數(shù)）有以下幾條：</p><p>　　1．尺寸參數(shù) 如工作尺寸、機(jī)體外形尺寸和工作裝置尺寸等；</p><p>　　2. 質(zhì)量參數(shù)（習(xí)慣稱(chēng)重量參數(shù)） 如整機(jī)重、各主要部件（或總成）的重等；</p><p>　　3.功率參數(shù) 如發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)及主要機(jī)構(gòu)功率、力和速度等；</p><p>　　4.經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

15、的參數(shù) 如作業(yè)周期、生產(chǎn)率等。</p><p>　　液壓挖掘機(jī)主要參數(shù)中最重要的參數(shù)有三個(gè)，即斗容量、機(jī)重和發(fā)動(dòng)機(jī)功率。因?yàn)橥ㄟ^(guò)這三個(gè)參數(shù)可以從使用要求、機(jī)械本身的技術(shù)性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、功力裝置的配置、國(guó)際上統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)及傳統(tǒng)習(xí)慣等方面反映液壓挖掘機(jī)的級(jí)別，故有主參數(shù)之稱(chēng)。</p><p>　　第一章 工作裝置總體方案的選擇</p><p>　　1.1 工作裝

16、置選擇原則</p><p>　　設(shè)計(jì)合理工作裝置應(yīng)滿足以下要求：</p><p>　　主要工作尺寸及工作范圍滿足使用要求。在設(shè)計(jì)反鏟裝置時(shí)要考慮與同類(lèi)型機(jī)器相比的先進(jìn)性，考慮國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并注意到運(yùn)動(dòng)參數(shù)受機(jī)構(gòu)碰撞限制等的可能性。</p><p>　　整機(jī)挖掘力的大小及其分布情況應(yīng)滿足使用要求，并且有一定的先進(jìn)性。</p><p>　　功率

17、利用盡可能好，理論工作循環(huán)時(shí)間盡可能短。</p><p>　　定鉸點(diǎn)布置結(jié)構(gòu)形式和截面尺寸形狀是盡可能使受力狀態(tài)有利，在保證強(qiáng)度，剛度和連結(jié)剛性的條件下盡量減輕結(jié)構(gòu)自重。</p><p>　　作業(yè)條件復(fù)雜，使用情況多變時(shí)應(yīng)考慮工作裝置的通用性，采用變鉸點(diǎn)結(jié)構(gòu)或配套機(jī)構(gòu)時(shí)，要注意分清主次。要滿足使用要求的前提下，力求替換構(gòu)件種類(lèi)少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，換裝方便。</p><p>

18、;　　運(yùn)輸或停放時(shí)，工作裝置應(yīng)有合理的姿態(tài)，使運(yùn)輸尺寸小，行駛穩(wěn)定性好，保證安全可靠，并盡可能使液壓缸卸載或減載。</p><p>　　工作裝置液壓缸應(yīng)考慮三化：采用系列參數(shù)，盡可能減少液壓缸零件種類(lèi)，尤其是易損件。</p><p>　　工作裝置結(jié)構(gòu)形式和布置要便于裝卸和維修，尤其應(yīng)便于易損件的更換。</p><p>　　要采取合理措施來(lái)滿足特殊使用要求。</

19、p><p>　　1.2反鏟工作裝置總體方案的選擇</p><p>　　反鏟方案選擇的主要依據(jù)是設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)規(guī)定的使用要求，據(jù)以決定工作裝置是通用或是專(zhuān)用的。以反鏟為主的通用裝置應(yīng)保證反鏟使用要求，并照顧到其它裝置的性能。專(zhuān)用裝置應(yīng)根據(jù)作業(yè)條件決定結(jié)構(gòu)方案，在滿足主要作業(yè)條件要求的同時(shí)照顧其它條件下的性能。 </p><p>　　反鏟裝置總體方案的選擇包括以下方面：&

20、lt;/p><p><b>　　動(dòng)臂及動(dòng)臂缸的布置</b></p><p>　　確定用組合式或整體式動(dòng)臂，以及組合式動(dòng)臂的組合方式，整體式動(dòng)臂的形狀，確定液壓缸的布置為懸掛式或?yàn)橄轮檬健?lt;/p><p><b>　　斗桿和斗桿的布置。</b></p><p>　　確定整體式或組合式斗桿，以及組合式動(dòng)臂的

21、組合方式或整體式斗桿是否采用變節(jié)點(diǎn)調(diào)節(jié)。</p><p>　　確定動(dòng)臂與斗桿的長(zhǎng)度比，特性參數(shù)</p><p>　　越大，作業(yè)范圍越小，宜采用斗桿挖掘，小作業(yè)范圍大，宜得到接近于直線的運(yùn)動(dòng)軌跡，便于進(jìn)行平整作業(yè)，小宜采用鏟斗挖掘。</p><p>　　確定配套鏟斗的種類(lèi)。</p><p>　　斗容量及主要參數(shù)，并考慮鏟斗連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比是否需要

22、調(diào)節(jié)。</p><p>　　根據(jù)液壓系統(tǒng)工作壓力、流量、系統(tǒng)回路供油方式，工廠制造條件和三化的要求等確定各液壓缸的缸數(shù)、缸徑、全伸長(zhǎng)與全縮長(zhǎng)之比λ。</p><p>　　1.3動(dòng)臂和斗桿總體方案的選擇</p><p>　　動(dòng)臂是工作裝置中的主要構(gòu)件，斗桿的結(jié)構(gòu)形式往往取決于動(dòng)臂的結(jié)構(gòu)形式。反鏟動(dòng)臂可分為整體式和組合式兩類(lèi)。</p><p>　

23、　整體式動(dòng)臂有直動(dòng)臂和彎動(dòng)臂兩種。</p><p>　　直動(dòng)臂構(gòu)造簡(jiǎn)單，輕巧，布置緊湊，主要用于懸掛式挖掘機(jī)。</p><p>　　整體式動(dòng)臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)廉，剛度相同時(shí)結(jié)構(gòu)重量較組合式動(dòng)臂輕。</p><p>　　動(dòng)臂液壓缸的布置方案如圖1-所示，動(dòng)臂液壓缸裝于動(dòng)臂的前下方，稱(chēng)為“下置式液壓缸”。這個(gè)方案的特點(diǎn)是動(dòng)臂下支點(diǎn)可以設(shè)在回轉(zhuǎn)中心之前并稍高于轉(zhuǎn)臺(tái)平面。大部分

24、中小型液壓挖掘機(jī)以反鏟作業(yè)為主，大多采用下置式式方案。</p><p>　　為了統(tǒng)一缸徑和液壓缸的閉鎖能力，雙動(dòng)臂液壓缸的方案采用漸多。一些下置式動(dòng)臂液壓缸考慮到不破壞動(dòng)臂箱型截面，且不與斗桿液壓缸碰撞采用雙缸，斗桿液壓缸一般只用一個(gè)。本設(shè)計(jì)采用在下置式的雙動(dòng)臂液壓缸方案如圖1-1所示。</p><p>　　1.4 鏟斗總體方案的選擇</p><p>　　鏟斗與鏟

25、斗液壓缸的連接有三種形式，如圖2—2所示，其區(qū)別主要在于液壓缸活塞桿端部與鏟斗的連接方式不同。圖a為直接連接，鏟斗，斗桿與液壓缸組成四連桿機(jī)構(gòu)。圖b中鏟斗液壓缸通過(guò)搖桿和連桿與鏟斗相連，它們與斗桿一起組成六連桿機(jī)構(gòu)。圖d與圖b類(lèi)似，區(qū)別在于前者液壓缸活塞桿端鉸接于搖桿兩端之間，圖c的機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比與b差不多，但鏟斗擺角位置向順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)了一個(gè)角度。</p><p>　　六連桿方式與四連桿方式相比在同樣的液壓缸行程下

26、能得到較大的鏟斗轉(zhuǎn)角，改善了機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特性。六連桿中方式b和d在液壓缸行程相同時(shí)，后者能得到更大的鏟斗轉(zhuǎn)角。但其鏟斗挖掘力的平均值較小。</p><p>　　鏟斗液壓缸一般用一個(gè)，因傳動(dòng)比小，單液壓缸作用力足以保證斗齒所需的挖掘力。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用共點(diǎn)六連桿，如圖b。</p><p>　　鏟斗油缸；2-斗桿；3-連桿；</p><

27、p>　　4-搖臂； 5-鏟斗</p><p>　　第二章 工作裝置的主要參數(shù)選擇及驗(yàn)算</p><p>　　2.1反鏟工作裝置自身幾何參數(shù)</p><p>　　第一類(lèi)參數(shù)是決定運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性的必要參數(shù)，稱(chēng)原始參數(shù)，主要為長(zhǎng)度參數(shù)；第二類(lèi)參數(shù)為推導(dǎo)出來(lái)的參數(shù)，稱(chēng)推導(dǎo)參數(shù)；第三類(lèi)參數(shù)是作方案比較所需的其它特征參數(shù)。</p><p>　　

28、表2-1 反鏟機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù)[1]</p><p>　　圖2—1反鏟機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù)的計(jì)算簡(jiǎn)圖</p><p>　　圖2-1 反鏟機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù)的計(jì)算簡(jiǎn)圖</p><p>　　表2—2 反鏟工作液壓缸運(yùn)動(dòng)參數(shù) </p><p>　　2.2斗型參數(shù)的選擇</p><p>　　鏟斗的四個(gè)主要參數(shù)：斗容量q

29、、平均斗寬B、轉(zhuǎn)斗挖掘半徑R和轉(zhuǎn)斗裝滿角。</p><p><b>　　四者的關(guān)系：</b></p><p>　　………………………………………………… （2-1）</p><p>　　式中 ：—平均斗寬； </p><p>　　—土壤松散系數(shù)，取1.25；</p><p>　　—挖掘裝滿角，全面

30、考慮有關(guān)因素，可以取=90o～100o，取2=95o </p><p>　　鏟斗平均斗寬統(tǒng)計(jì)值和推薦值范圍中選取：</p><p>　　q =0.1 , B=0.54 m</p><p>　　q =0.2 , B=0.75 m</p><p><b>　　由插值法計(jì)

31、算，得：</b></p><p>　　q =0.044 B=0.4224 m</p><p>　　將以上各值代入式(2-1)，計(jì)算得：</p><p><b>　　R=0.5 m</b></p><p>　　鏟斗的特性參數(shù) ，取。</p><p>　　l24=QK =* l3=

32、0.1757 m</p><p><b>　　一般地取，取</b></p><p>　　圖2-2反鏟常用鏟斗結(jié)構(gòu)1—齒座；2—斗齒；3—橡膠卡銷(xiāo)；4—卡銷(xiāo)；5、6、7—斗齒板</p><p>　　2.3 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)參數(shù)選擇</p><p><b>　　設(shè)計(jì)的主要要求：</b></p>

33、<p>　　滿足作業(yè)尺寸和挖掘范圍（幾何尺寸）；</p><p>　　滿足提升力和閉鎖力要求（性能）；</p><p>　　結(jié)構(gòu)布置及結(jié)構(gòu)形式要合理，緊湊無(wú)干涉，無(wú)功率浪費(fèi)。</p><p>　　動(dòng)臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟</p><p><b>　　由已知條件：</b></p><p>

34、;　　最大挖掘深度 H1max ； 最大挖掘高度R2max </p><p>　　最大挖掘半徑 Rmax ； 最大卸載高度H3max</p><p>　　動(dòng)臂及動(dòng)臂缸下鉸點(diǎn)C、A位置的確定：</p><p>　　由檢驗(yàn)公式：Li =ki G1/3 ……………………………………(2-2)</p><p>　　C點(diǎn)的橫坐標(biāo)

35、為（查表得臂鉸離轉(zhuǎn)中回轉(zhuǎn)中心距離系數(shù)kxo =0.15）</p><p>　　XC =kxo=0.15*=0.184</p><p>　　根據(jù)同型號(hào)樣機(jī)結(jié)構(gòu)取C點(diǎn)坐標(biāo)為0.184，0.8）;</p><p>　　取α11 =45°；</p><p>　　同理，查得臂鉸離液壓缸距離系數(shù)keo =0.3 ,所以，AC=l5=0.3*1.

36、851/5 =0.368</p><p>　　因此，A點(diǎn)的坐標(biāo)為（0.450，0.540）</p><p>　　初步確定動(dòng)臂長(zhǎng)度L1 :</p><p><b>　　取k1 = </b></p><p>　　由公式l2 = 得:</p><p>　　l2 =1.214 m </p>

37、<p>　　所以, l1= k1*l2 =2.184 m</p><p>　　初步確定動(dòng)臂上、下長(zhǎng)度</p><p>　　取k3= 取α1=135°</p><p><b>　　由公式：</b></p><p><b>　　(2-3)</b></p>

38、<p>　　將以上數(shù)值代入式（2-3）中，得l41=1.074 m</p><p><b>　　m</b></p><p>　　………………………………… (2-4)</p><p><b>　　α39=20°</b></p><p>　　根據(jù)結(jié)構(gòu)形式確定動(dòng)臂缸長(zhǎng)鉸點(diǎn)B位置:

39、</p><p><b>　　取∠BCZ=10°</b></p><p>　　α2=180 -135 -20°-10°=15°</p><p>　　動(dòng)臂缸的伸縮比的確定:</p><p>　　考慮到結(jié)構(gòu)尺寸、運(yùn)動(dòng)余量、穩(wěn)定性和構(gòu)件運(yùn)動(dòng)幅度等因素，一般可取，此取。

40、</p><p>　　θ1max與θ1min的確定：</p><p>　　由最大挖掘深度和最大卸載高度的幾何關(guān)系確定動(dòng)臂的最大仰角和俯角</p><p>　　∠ACB,如圖2-1.</p><p>　　由最大卸載高度確定動(dòng)臂的最大仰角θ1max</p><p><b>　　由：</b></p

41、><p><b>　　即：</b></p><p>　　得：θ1max =121.42°</p><p>　　由最大挖掘深度確定θ1min ：</p><p><b>　　由：</b></p><p><b>　　即：</b></p>

42、<p><b>　　得：</b></p><p><b>　　基本參數(shù)的驗(yàn)算：</b></p><p>　　最大挖掘半徑的驗(yàn)算：</p><p>　　圖2-3 最大挖掘半徑計(jì)算簡(jiǎn)圖</p><p>　　在ΔCFQ 中，由余弦定理得：</p><p><b

43、>　　相對(duì)誤差：</b></p><p>　　誤差極小，符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　最大挖掘深度的驗(yàn)算：</p><p><b>　　相對(duì)誤差：</b></p><p>　　誤差極小，符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　圖2-6 最大挖掘深度時(shí)計(jì)算簡(jiǎn)圖</p&g

44、t;<p>　　圖2-4 最大挖掘深度計(jì)算簡(jiǎn)圖</p><p><b>　　最大卸載高度驗(yàn)算：</b></p><p>　　圖2-5 最大卸載高度時(shí)計(jì)算簡(jiǎn)圖</p><p><b>　　相對(duì)誤差：</b></p><p>　　誤差極小，而且最大卸載高度沒(méi)有低于2.5m,符合設(shè)計(jì)要求

45、。</p><p><b>　　最大挖掘高度的驗(yàn)算</b></p><p>　　圖2-6 最大挖掘高度時(shí)計(jì)算簡(jiǎn)圖</p><p><b>　　相對(duì)誤差：</b></p><p>　　誤差極小，符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　綜上都符合設(shè)計(jì)要求，可以確定。</p&

46、gt;<p>　　動(dòng)臂其它參數(shù)的確定：</p><p>　　， （2-4）</p><p><b>　　計(jì)算求出：</b></p><p>　?。ê偷年P(guān)系符合 ，）</p><p>　　確定動(dòng)臂缸全伸長(zhǎng)度和全縮長(zhǎng)度以及：</p><p>

47、;<b>　　動(dòng)臂油缸的行程：</b></p><p>　　圖2-9 動(dòng)臂油缸尺寸驗(yàn)證及B點(diǎn)定位簡(jiǎn)圖</p><p>　　2．4 斗桿結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求：</b></p><p>　　保證足夠的斗齒挖掘力和閉鎖力；</p><p>　　保

48、證斗桿的擺角范圍最大， ；</p><p>　　斗桿油缸伸縮比不宜過(guò)大（一般在1.6~1.7之間）;</p><p><b>　　設(shè)計(jì)步驟：</b></p><p>　　選取 ： </p><p>　　, </p><p><b>　　確定斗桿后部長(zhǎng)

49、度：</b></p><p>　　由公式： （2-5）</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　?。憾窏U按要求的最大挖掘力</p><p><b>　　：斗桿缸主動(dòng)挖掘力</b></p><

50、;p>　　假定：從油泵到液壓缸的沿程損失為零，回油背壓則有： 。</p><p>　　參考樣機(jī)此處取斗桿缸內(nèi)徑，桿徑為 ，則有：</p><p>　　因此：最大挖掘力為10.3KN。</p><p><b>　　所以取</b></p><p><b>　　進(jìn)而得到：</b></p>

51、<p><b>　　此處取</b></p><p><b>　　確定和：</b></p><p>　　設(shè)全縮合全伸時(shí)，斗桿缸作用力對(duì)F點(diǎn)的力臂,有公式：</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p><b>　　確定：</b>

52、;</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：</b></p><p>　　2．5鏟斗連桿機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇：</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求：</b></p><p>　　保證鏟斗液壓缸在鏟斗轉(zhuǎn)角的特

53、定范圍有足夠的挖掘力；</p><p>　　保證鏟斗液壓缸有足夠的閉鎖力矩；</p><p>　　保證鏟斗的擺角范圍（）；</p><p>　　保證鏟斗機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無(wú)干涉，在整個(gè)轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)不3發(fā)生干涉，不出現(xiàn)死點(diǎn)和連桿機(jī)構(gòu)幾何特征被破壞的幾何現(xiàn)象；</p><p>　　鏟斗機(jī)構(gòu)的載荷分布與對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角：</p><p>　　按

54、理論分析將鏟斗挖掘切削形狀分為種，對(duì)鏟斗在對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)發(fā)揮的挖掘力大致應(yīng)符合以下的規(guī)律：</p><p>　?、?當(dāng)F、Q、V三點(diǎn)共線時(shí)，其能發(fā)揮的挖掘力不低于最大挖掘力的70%~80% 。</p><p>　?、?當(dāng)鏟斗從F、Q、V三點(diǎn)一線繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)在25°～30°范圍時(shí)應(yīng)能發(fā)揮最大挖掘力。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)步驟；<

55、;/b></p><p>　　作機(jī)構(gòu)參數(shù)選擇時(shí)，已知在鏟斗參數(shù)已確定的情況下，選</p><p><b>　　， ， ，</b></p><p><b>　　.初選 MN≈KQ</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)為共點(diǎn)機(jī)構(gòu)， MK=MN ， NQ=（0.7~0.8）MN</p>

56、<p>　　取, KQ=0.35×0.5=0.18 m KQ=MK=MN</p><p><b>　　由圖測(cè)得: </b></p><p>　　由結(jié)構(gòu)確定G點(diǎn)的位置，其原則是保證在全行程中、及四邊形HNQK不遭受破壞和卡死，整個(gè)機(jī)構(gòu)無(wú)干涉無(wú)碰撞。</p><p>　　第三章 挖掘力的計(jì)算</p&g

57、t;<p>　　3.1 動(dòng)臂液壓缸舉升力的校核</p><p>　　動(dòng)臂液壓缸應(yīng)保證反鏟工作裝置作業(yè)過(guò)程中任何位置上都能提起帶滿載鏟斗的工作裝置達(dá)到最高和最遠(yuǎn)的位置，常取以下三個(gè)位置校核。</p><p>　　從最大挖掘深度處提起滿載斗，如圖3-1所示。</p><p>　　各點(diǎn)的坐標(biāo)如表3-1所示：</p><p>　　表3-

58、1 各點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù) 單位：mm</p><p>　　根據(jù)質(zhì)心公式： ， </p><p>　　由于只考慮各質(zhì)心到C點(diǎn)的水平距離，故只需計(jì)算，經(jīng)計(jì)算得各力臂值如表3-4所示。</p><p>　　最大挖掘半徑處滿載斗舉升，如圖3-2所示：</p><p>　　各鉸點(diǎn)坐標(biāo)值如表3-2所示：</p><p>　　表3-

59、2 各鉸點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù) 單位：mm</p><p>　　經(jīng)計(jì)算得到的各力臂值如表3-4所示。</p><p>　　最大卸載高度時(shí)動(dòng)臂舉升力計(jì)算，如圖3-3所示：</p><p>　　C工況各鉸點(diǎn)的坐標(biāo)如表3-3所示：</p><p>　　表3-3 C工況各鉸點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù) 單位：mm</p><p>

60、;　　經(jīng)計(jì)算各力臂值如表3-4所示：</p><p>　　表3-4 各工況下力臂數(shù)據(jù)表 單位：mm</p><p>　　第一工況： e=208 mm</p><p>　　第二工況： e=368mm</p><p>　　第三工況： e=266mm</p><p>　　3.2 工作裝置各部件質(zhì)量分配</p

61、><p>　　工作質(zhì)量 = 整機(jī)重量 — 機(jī)身重量</p><p>　　= 1.85?1.48</p><p><b>　　=0.37 t</b></p><p>　　參考同類(lèi)型樣機(jī)取工裝各部件質(zhì)量如表3-5所示</p><p>　　表 3-6 工作裝置各部件質(zhì)量 單位

62、：kg</p><p><b>　　說(shuō)明：</b></p><p>　　由于本機(jī)整機(jī)重量很小，故此處忽略連桿和搖臂的質(zhì)量。結(jié)合表3-4和表3-5，由各工況下的力臂值按以下公式計(jì)算油缸的作用力。</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　　式中：</b&

63、gt;</p><p>　　P1——?jiǎng)颖塾透鬃饔昧Γ瑔挝粸閗N；</p><p>　　e1——?jiǎng)颖塾透鬃饔昧?duì)C點(diǎn)的力臂，單位為m；</p><p>　　Gi、ri——各部件重量及其對(duì)C點(diǎn)的力臂，單位分別為kN和m；</p><p>　　G——斗內(nèi)土重，單位為kN。</p><p>　　將數(shù)據(jù)代入式（3-1）計(jì)算得以上

64、三個(gè)工況下動(dòng)臂油缸的提升力如下：</p><p>　　最大挖掘深度處滿都提升：21.624kN;</p><p>　　最大挖掘半徑處舉起滿載斗：21.638 kN；</p><p>　　最大挖掘高度處提動(dòng)鏟斗：13.493kN.</p><p>　　根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果初選動(dòng)臂油缸缸徑為86mm，活塞桿直徑為50mm。所以，動(dòng)臂油缸的最大主動(dòng)力由

65、下式計(jì)算得：</p><p><b>　　kN</b></p><p>　　因此，動(dòng)臂油缸舉升力能滿足要求。</p><p>　　3.3 液壓缸閉鎖力的計(jì)算</p><p>　　動(dòng)臂油缸閉鎖力：在保護(hù)的元件的同時(shí)又能保證在反鏟作業(yè)的主要工況下動(dòng)臂油缸不發(fā)生拉動(dòng)或活縮現(xiàn)象,即在保證主要挖掘區(qū)內(nèi)能實(shí)現(xiàn)主動(dòng)液壓缸的閉鎖力，使其

66、能對(duì)元件起到保護(hù)作用，其使用范圍一般不超過(guò)系統(tǒng)壓力的1.65倍。 </p><p>　　在計(jì)算閉鎖力時(shí)，一般把動(dòng)臂、動(dòng)臂油缸和斗桿油缸看作一個(gè)整體（G1），把斗桿、鏟斗油缸和連桿機(jī)構(gòu)看作一個(gè)整體（G2），把鏟斗和土看作一個(gè)整體（G3）。</p><p>　　其質(zhì)量分布，如表3-6所示：</p><p>　　表3-6 質(zhì)量分布表</p><p&g

67、t;　　在確定油缸閉鎖力時(shí)，首先應(yīng)該選定工況和工作裝置的姿態(tài)。此項(xiàng)內(nèi)容參照教材推薦的三個(gè)典型工況進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　Ι .動(dòng)臂處于最低位置 斗桿呈垂直狀態(tài)，轉(zhuǎn)斗挖掘，其作用力臂為最大，因而鏟斗液壓缸產(chǎn)生的挖掘力為最大，挖掘阻力對(duì)動(dòng)臂鉸點(diǎn)C、斗桿鉸點(diǎn)F所選的力矩均接近最大值，因而動(dòng)臂液壓缸力臂值為最小。</p><p>　　如圖3-4所示，進(jìn)行計(jì)算。</p>

68、<p>　　由圖3-4，將各工況對(duì)應(yīng)的力臂值計(jì)入表3-7。</p><p>　　對(duì)Q點(diǎn)取矩，由 得：</p><p><b>　　計(jì)算得： </b></p><p><b>　　對(duì)F點(diǎn)取矩，由得：</b></p><p><b>　　可以閉鎖。</b></p&

69、gt;<p><b>　　對(duì)C點(diǎn)取矩，由得：</b></p><p><b>　　可以閉鎖。</b></p><p>　　表3-7 各工況下對(duì)應(yīng)的力臂值 單位：m</p><p>　?、? 動(dòng)臂處于最低位置, 斗桿與動(dòng)臂鉸點(diǎn)F、斗桿與鏟斗的鉸點(diǎn)Q、斗齒尖V三點(diǎn)共線，斗桿挖掘，其作用力臂為最大。&l

70、t;/p><p>　　如圖3-5;得各力臂值見(jiàn)表3-7。</p><p>　　根據(jù)圖3-5，計(jì)算：</p><p>　　對(duì)F點(diǎn)取矩，由，得：</p><p><b>　　對(duì)C點(diǎn)取矩，由得：</b></p><p>　　對(duì)于小型反鏟，當(dāng)用斗桿液壓缸來(lái)挖掘時(shí)轉(zhuǎn)斗液壓缸的閉鎖壓力可不作驗(yàn)算。</p&g

71、t;<p>　　Ⅲ,動(dòng)臂處于最低位置 挖掘深度為最大，F(xiàn)、Q、V三點(diǎn)共線，鏟斗挖掘，如圖3-6所示。</p><p>　　如圖3-6;得各力臂值見(jiàn)表3-7。</p><p>　　根據(jù)圖3-6，計(jì)算：</p><p>　　對(duì)Q點(diǎn)取矩，由 得：</p><p>　　對(duì)F點(diǎn)取矩，得斗桿缸所受被動(dòng)作用力</p>&

72、lt;p><b>　　></b></p><p>　　對(duì)C點(diǎn)取矩，由得，動(dòng)臂缸所受被動(dòng)作用力P1’</p><p>　　實(shí)際上，挖掘機(jī)不會(huì)經(jīng)常在最大挖掘阻力的條件下工作，在整個(gè)作業(yè)范圍內(nèi)的任何位置都要求實(shí)現(xiàn)最大挖掘力，既不經(jīng)濟(jì)又無(wú)必要。有時(shí)即使遇到很大的阻力時(shí)，可以適當(dāng)減小切土厚度使挖掘阻力減小，所以合理的做法是要求挖掘區(qū)內(nèi)能實(shí)現(xiàn)最大挖掘力，這時(shí)，被動(dòng)液壓

73、缸的閉鎖力必須予以保證。</p><p>　　3.4 整機(jī)的理論挖掘力計(jì)算</p><p>　　1) 工作油缸的理論挖掘力</p><p>　　工作液壓缸的理論挖掘力是指不考慮如下因素、工作液壓缸外伸時(shí)由該液壓缸理論推力所能產(chǎn)生的斗齒切向挖掘力：</p><p>　　a）工作裝置的自重和土重；</p><p>　　b）

74、液壓系統(tǒng)和連桿機(jī)構(gòu)的效率；</p><p>　　c）工作液壓缸的回油背壓；</p><p>　　反鏟挖掘機(jī)挖掘作業(yè)時(shí)一般采用鏟斗液壓缸或斗桿液壓缸進(jìn)行挖掘，有時(shí)兩者共同工作進(jìn)行挖掘即進(jìn)行復(fù)合動(dòng)作，因此工作油缸的理論挖掘力只考慮鏟斗有剛和斗桿油缸單獨(dú)工作時(shí)發(fā)揮在斗齒件上的挖掘力。</p><p>　　2) 整機(jī)的理論挖掘力</p><p>　　

75、整機(jī)的理論挖掘力受很多因素影響，除與工作液壓缸所在機(jī)構(gòu)型式及其相關(guān)尺寸參數(shù)有關(guān)外，還受非工作液壓缸及其相應(yīng)機(jī)構(gòu)參數(shù)、整機(jī)的穩(wěn)定性因素、整機(jī)的具體結(jié)構(gòu)參數(shù)及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等方面因素的影響。根據(jù)教材及有關(guān)參考文獻(xiàn)，整機(jī)的理論挖掘力受以下因素影響：</p><p>　　主動(dòng)油缸（工作液壓缸）的工作能力（理論推力）</p><p><b>　　被動(dòng)油缸的閉鎖能力</b></p

76、><p><b>　　部件的重量和土重</b></p><p>　　整機(jī)的穩(wěn)定性（前傾和后傾）</p><p>　　整機(jī)與地面的附著性能</p><p><b>　　作業(yè)對(duì)象的阻力</b></p><p><b>　　部件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度</b></p>

77、;<p>　　全面考慮這些因素將使計(jì)算過(guò)程變得十分復(fù)雜或難以用數(shù)學(xué)形式描述，因此，對(duì)整機(jī)理論挖掘力的分析計(jì)算將按以下假設(shè)條件進(jìn)行[1]：</p><p>　　考慮主動(dòng)油缸（工作液壓缸）的工作能力（理論推力）</p><p>　　考慮被動(dòng)油缸的閉鎖能力</p><p>　　考慮部件的重量和土重及其相應(yīng)的重心位置</p><p>　

78、　考慮整機(jī)的穩(wěn)定性（前傾和后傾）</p><p>　　考慮整機(jī)與地面的附著性能</p><p><b>　　考慮回油背壓</b></p><p>　　不考慮作業(yè)對(duì)象的阻力</p><p>　　不考慮部件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度</p><p>　　不考慮液壓系統(tǒng)及連桿機(jī)構(gòu)的效率</p><p

79、>　　不考慮坡度、風(fēng)力、慣性力及動(dòng)載荷的影響</p><p>　　除上述因素外，整機(jī)的理論挖掘力還與以下因素有關(guān)：</p><p>　　工作裝置各部件的相對(duì)位置即工作裝置的姿態(tài)</p><p>　　油缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)（缸徑和活塞桿直徑）</p><p><b>　　液壓系統(tǒng)壓力</b></p><p

80、>　　整機(jī)理論挖掘力為在上述條件下所能達(dá)到的最大挖掘力，為便于表示和比較，通常有斗桿油缸挖掘力和鏟斗油缸挖掘力之分，這也是本次設(shè)計(jì)所要求的。</p><p>　　根據(jù)上述分析和假定，在結(jié)構(gòu)參數(shù)給定的情況下，各部件重量及重心位置和挖掘機(jī)的系統(tǒng)壓力是一定的，因此，以下的整機(jī)理論挖掘力計(jì)算只考慮獻(xiàn)如下因素：</p><p>　　1）工作油缸主動(dòng)發(fā)揮能力；</p><p&

81、gt;　　2）非工作油缸閉鎖壓力限制因素；</p><p>　　3）作業(yè)過(guò)程中前傾穩(wěn)定性限制因素；</p><p>　　4）作業(yè)過(guò)程中的后傾穩(wěn)定性限制因素；</p><p>　　5）整機(jī)與地面的附著力限制因素。</p><p>　　上述影響因素中，第2個(gè)因素包含了兩組被動(dòng)油缸。挖掘機(jī)所能發(fā)揮的最大理論挖掘力為上述諸因素限定之最小值。這里，斗齒

82、上發(fā)揮的切向挖掘力與所受的切向挖掘阻力互為作用力和反作用力，且沿著斗齒運(yùn)動(dòng)的切線方向，因此，計(jì)算斗齒上發(fā)揮的切向挖掘力等同于計(jì)算所受的切向挖掘阻力，在同一姿態(tài)下，切向挖掘力的方向?qū)⑷Q于斗齒的運(yùn)動(dòng)方向即具體的工作油缸。</p><p><b>　　工況I：</b></p><p>　　1）鏟斗油缸工作時(shí)的整機(jī)最大理論挖掘力</p><p>　　

83、如圖3-4A所示工況姿態(tài)，挖掘力的方向?yàn)槎俘X運(yùn)動(dòng)的切線方向，此工況為鏟斗液壓缸工作所進(jìn)行的挖掘，動(dòng)臂油缸和斗桿油缸呈閉鎖狀態(tài)。</p><p>　　a）鏟斗油缸主動(dòng)發(fā)揮產(chǎn)生在斗齒上的切向挖掘阻力W03</p><p>　　該油缸主動(dòng)作用所產(chǎn)生的挖掘力為P0D，其方向垂直于QV連線。</p><p><b>　　kN</b></p>

84、<p>　　即，鏟斗油缸產(chǎn)生的最大挖掘力為：</p><p>　　b）動(dòng)臂油缸閉鎖壓力限制的最大挖掘阻力W01</p><p>　　對(duì)動(dòng)臂油缸，不被強(qiáng)制拉長(zhǎng)所限制的最大挖掘阻力值W01按下式計(jì)算：</p><p><b>　　=5.225</b></p><p>　　=29.507 kN</p>

85、<p>　　由于W03<W01，所以，動(dòng)臂油缸能夠閉鎖得住，否則動(dòng)臂油缸會(huì)被強(qiáng)行拉長(zhǎng)。</p><p>　　c）斗桿油缸閉鎖壓力限制的最大挖掘阻力W02</p><p>　　斗桿油缸的抗拉能力取決于該油缸大腔的閉鎖力。</p><p>　　對(duì)F點(diǎn)取矩建立平衡方程得斗桿油缸閉鎖條件限制的斗齒挖掘力W02為：</p><p>&

86、lt;b>　　=26.64 kN</b></p><p>　　由于W03<W02，所以，斗桿油缸能夠閉鎖得住，否則它會(huì)被強(qiáng)行壓縮。</p><p>　　d）整機(jī)穩(wěn)定性限制的最大挖掘阻力W06</p><p>　　取整機(jī)為隔離體，列出對(duì)后傾覆支點(diǎn)的力矩平衡方程，求得整機(jī)在此種穩(wěn)定性條件下的挖掘阻力最大值W06。</p><p

87、>　　=155.36 kN</p><p>　　由于W06>W03，所以，滿足整機(jī)穩(wěn)定性條件，否則整機(jī)會(huì)發(fā)生后傾。</p><p>　　e）附著條件限制的最大挖掘阻力W04</p><p>　　附著條件所限制的最大挖掘力W04可由整機(jī)受力的X向分量平衡方程求得。</p><p><b>　　kN</b><

88、;/p><p>　　由于W04>W03，所以，滿足附著條件，否則整機(jī)會(huì)發(fā)生滑移。</p><p>　　綜上所述，該工況整機(jī)的最大理論挖掘力為16.67kN，為鏟斗油缸的自身的能力所限制，其它因素沒(méi)有起到限制作用。</p><p>　　2）斗桿油缸工作時(shí)的整機(jī)最大理論挖掘力</p><p>　　如圖3-4A所示工況姿態(tài)，此工況為斗桿液壓缸工作

89、所進(jìn)行的挖掘，挖掘力的方向垂直于FV連線的方向，動(dòng)臂油缸和鏟斗油缸呈閉鎖狀態(tài)。</p><p>　　a）斗桿油缸主動(dòng)發(fā)揮產(chǎn)生在斗齒上的切向挖掘力W02</p><p><b>　　斗桿油缸推力為：</b></p><p><b>　　kN</b></p><p><b>　　對(duì)F點(diǎn)取矩得：

90、</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　　=21.162 kN</p><p>　　b）動(dòng)臂油缸閉鎖壓力限制的最大挖掘阻力W01</p><p><b>　　對(duì)C點(diǎn)取矩，由得</b></p><p><b>　　kN</

91、b></p><p><b>　　=34.56 kN</b></p><p>　　c）鏟斗油缸閉鎖壓力限制的最大挖掘阻力W03</p><p><b>　　對(duì)Q點(diǎn)取矩，由得</b></p><p><b>　　則</b></p><p><b

92、>　　=39.42 kN</b></p><p>　　d）附著條件限制的最大挖掘阻力W04</p><p>　　同樣，附著條件所限制的最大挖掘力W04可由整機(jī)受力的X向分量平衡方程求得。</p><p><b>　　kN</b></p><p>　　e）整機(jī)穩(wěn)定性限制的最大挖掘阻力W06</p&g

93、t;<p>　　取整機(jī)為隔離體，對(duì)I點(diǎn)取矩，由求得整機(jī)在此種穩(wěn)定性條件下的挖掘阻力最大值W06。</p><p><b>　　kN</b></p><p>　　綜上所述，對(duì)斗桿油缸工作所對(duì)應(yīng)的該工況，整機(jī)最大理論挖掘力為20.54 kN，為附著條件所限制。</p><p>　　工況II：鏟斗油缸工作時(shí)的整機(jī)最大理論挖掘力</

94、p><p>　　挖掘力的方向仍為斗齒運(yùn)動(dòng)的切線方向，此工況為鏟斗液壓缸工作所進(jìn)行的挖掘，動(dòng)臂油缸和斗桿油缸仍呈閉鎖狀態(tài)。</p><p>　　a）鏟斗油缸主動(dòng)發(fā)揮產(chǎn)生在斗齒上的切向挖掘阻力W03</p><p>　　該油缸主動(dòng)作用所產(chǎn)生的挖掘力為P0D，其方向垂直于QV連線。</p><p><b>　　kN</b><

95、/p><p>　　即，鏟斗油缸產(chǎn)生的最大挖掘力為： </p><p>　　b）動(dòng)臂油缸閉鎖壓力限制的最大挖掘阻力W01</p><p>　　對(duì)動(dòng)臂油缸，不被強(qiáng)制拉長(zhǎng)所限制的最大挖掘阻力值W01按下式計(jì)算：</p><p><b>　　kN</b></p><p>　　由于W03<W01，所以，動(dòng)

96、臂油缸能夠閉鎖得住，否則動(dòng)臂油缸會(huì)被強(qiáng)行拉長(zhǎng)。</p><p>　　c）斗桿油缸閉鎖壓力限制的最大挖掘阻力W02</p><p>　　對(duì)F點(diǎn)取矩建立平衡方程得斗桿油缸閉鎖條件限制的斗齒挖掘力W02為：</p><p><b>　　=16.60 kN</b></p><p>　　由于W03>W02，所以，斗桿油缸閉鎖

97、不住。</p><p>　　d）整機(jī)穩(wěn)定性限制的最大挖掘阻力W06</p><p>　　取整機(jī)為隔離體，列出對(duì)后傾覆支點(diǎn)的力矩平衡方程，求得整機(jī)在此種穩(wěn)定性條件下的挖掘阻力最大值W06。</p><p><b>　　=16.07 kN</b></p><p>　　由于W06<W03，所以，整機(jī)有可能出現(xiàn)失穩(wěn)狀態(tài)。&

98、lt;/p><p>　　e）附著條件限制的最大挖掘阻力W04</p><p>　　附著條件所限制的最大挖掘力W04可由整機(jī)受力的X向分量平衡方程求得。</p><p><b>　　kN</b></p><p>　　由于W04>W03，所以，滿足附著條件，否則整機(jī)會(huì)發(fā)生滑移。</p><p>　　

99、綜上所述，該工況整機(jī)的最大理論挖掘力為16.07kN，為整機(jī)穩(wěn)定性限制。</p><p>　　工況III：動(dòng)臂油缸、斗桿油缸、鏟斗油缸的力臂都最大時(shí)的整機(jī)理論挖掘力</p><p>　　1）鏟斗油缸工作時(shí)的整機(jī)最大理論挖掘力</p><p>　　此工況仍為鏟斗液壓缸工作所進(jìn)行的挖掘，動(dòng)臂油缸和斗桿油缸呈閉鎖狀態(tài)。</p><p>　　a）鏟斗

100、油缸主動(dòng)發(fā)揮產(chǎn)生在斗齒上的切向挖掘阻力W03</p><p>　　該油缸主動(dòng)作用所產(chǎn)生的挖掘力為P0D，其方向垂直于QV連線。</p><p><b>　　kN</b></p><p>　　即，鏟斗油缸產(chǎn)生的最大挖掘力為：</p><p>　　b）動(dòng)臂油缸閉鎖壓力限制的最大挖掘阻力W01</p><p

101、>　　對(duì)C點(diǎn)取矩，建立力矩平衡方程得動(dòng)臂油缸閉鎖條件限制的挖掘阻力值W01：</p><p><b>　　=23.00 kN</b></p><p>　　c）斗桿油缸閉鎖壓力限制的最大挖掘阻力W02</p><p>　　對(duì)F點(diǎn)取矩建立平衡方程得斗桿油缸閉鎖條件限制的斗齒挖掘阻力W02為：</p><p><b

102、>　　=26.23 kN</b></p><p>　　d）附著條件限制的最大挖掘阻力W04</p><p>　　附著條件所限制的最大挖掘力W04可由整機(jī)受力的X向分量平衡方程求得。</p><p><b>　　kN</b></p><p>　　e）整機(jī)穩(wěn)定性限制的最大挖掘阻力W06</p>

103、<p>　　取整機(jī)為隔離體，列出對(duì)后傾覆支點(diǎn)的力矩平衡方程，求得整機(jī)在此種穩(wěn)定性條件下的挖掘阻力最大值W06。</p><p><b>　　=14.20 kN</b></p><p>　　綜上所述，該工況整機(jī)的最大理論挖掘力為13.95kN，為整機(jī)附著條件所限制。</p><p>　　2）斗桿油缸工作時(shí)的整機(jī)最大理論挖掘力</

104、p><p>　　此工況為斗桿液壓缸工作所進(jìn)行的挖掘，挖掘力的方向垂直于FV連線的方向，動(dòng)臂油缸和鏟斗油缸呈閉鎖狀態(tài)。</p><p>　　a）斗桿油缸主動(dòng)發(fā)揮產(chǎn)生在斗齒上的切向挖掘力W02</p><p><b>　　斗桿油缸推力為：</b></p><p><b>　　kN</b></p>

105、<p><b>　　對(duì)F點(diǎn)取矩得：</b></p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　21.91 kN</b></p><p>　　b）動(dòng)臂油缸閉鎖壓力限制的最大挖掘阻力W01</p><p><b>　　對(duì)C點(diǎn)取矩，由得<

106、;/b></p><p><b>　　=23.00kN</b></p><p>　　c）鏟斗油缸閉鎖壓力限制的最大挖掘阻力W03</p><p><b>　　對(duì)Q點(diǎn)取矩，由得</b></p><p><b>　　則</b></p><p><

107、b>　　=32.80 kN</b></p><p>　　d）附著條件限制的最大挖掘阻力W04</p><p>　　同樣，附著條件所限制的最大挖掘力W04可由整機(jī)受力的X向分量平衡方程求得。</p><p><b>　　kN</b></p><p>　　e）整機(jī)穩(wěn)定性限制的最大挖掘阻力W06</p&

108、gt;<p>　　取整機(jī)為隔離體，對(duì)I點(diǎn)取矩，由求得整機(jī)在此種穩(wěn)定性條件下的挖掘阻力最大值W06。</p><p><b>　　kN</b></p><p>　　綜上所述，該工況斗桿油缸工作時(shí)整機(jī)的最大理論挖掘力為14.20 kN，為整機(jī)穩(wěn)定性所限制。</p><p>　　第四章 斗桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核</p>&

109、lt;p>　　4.1 斗桿機(jī)構(gòu)的工況選擇與受力分析</p><p>　　反鏟裝置的斗桿強(qiáng)度主要為彎矩所控制，故其計(jì)算位置可根據(jù)反鏟工作中挖掘阻力對(duì)斗桿可能產(chǎn)生的最大彎矩來(lái)確定，根據(jù)斗桿工作情況分析和試驗(yàn)說(shuō)明，斗桿危險(xiǎn)斷面最大應(yīng)力發(fā)生在采用轉(zhuǎn)斗挖掘的工況下，其計(jì)算位置可按以下條件確定：</p><p>　　近似計(jì)算時(shí)，一般取以下兩個(gè)位置：</p><p>&l

110、t;b>　　計(jì)算位置Ⅰ條件為：</b></p><p>　　動(dòng)臂位于最低（動(dòng)臂液壓缸全縮）；</p><p>　　斗桿液壓缸作用力臂最大；</p><p>　　齒齒尖位于鏟斗與斗桿鉸點(diǎn)和斗桿與動(dòng)臂鉸點(diǎn)連線的延長(zhǎng)線上；</p><p>　　齒遇到障礙物作用有橫向阻力。</p><p><b>

111、　　(4-1)</b></p><p><b>　　式中:</b></p><p>　　—橫向阻力 與回轉(zhuǎn)中心間的距離</p><p>　　—回轉(zhuǎn)平臺(tái)制動(dòng)器可承受的最大力矩。</p><p><b>　　(4-2)</b></p><p><b>　　

112、（4-3)</b></p><p><b>　　式中:</b></p><p><b>　　G — 整機(jī)質(zhì)量</b></p><p>　　—附著系數(shù)，對(duì)于履帶板取0.3，對(duì)帶筋履帶板的取0.5，本設(shè)計(jì)取=0.3</p><p><b>　　m</b></p&g

113、t;<p>　　鏟斗挖掘時(shí)，鏟斗液壓缸工作力Pd能克服的切向阻力，取鏟斗為隔離體，按對(duì)鉸</p><p>　　點(diǎn) Q 的力距平衡，有：</p><p>　　法向阻力W2取決于動(dòng)臂油缸的閉鎖力,可取工作裝置為隔離體，按對(duì)動(dòng)臂底部鉸點(diǎn)C的力矩平衡方程求得：</p><p>　　取斗桿（帶斗）為隔離體，列出對(duì)鉸點(diǎn)F的力矩平衡方程，可求得斗桿液壓缸作用力（被動(dòng)

114、狀態(tài)），一般情況下，此力與其閉鎖力值相近。</p><p>　　鏟斗邊齒遇到障礙物時(shí)，有橫向阻力，此力最大值決定于回轉(zhuǎn)平臺(tái)的制動(dòng)力矩。</p><p><b>　　（4-4）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　r -----橫向阻力Wk與回轉(zhuǎn)中心間的距離；<

115、;/p><p>　　MB-----回轉(zhuǎn)平臺(tái)制動(dòng)器可承受的最大力矩。</p><p><b>　　因此：</b></p><p>　　鏟斗Q(chēng)點(diǎn)的作用力可取鏟斗為分離體按作用力平衡求出。</p><p>　　取連桿為分離體 由 得：</p><p><b>　　KN</b><

116、;/p><p><b>　　由如圖4-1所示：</b></p><p>　　因此，Q點(diǎn)的坐標(biāo)為：</p><p>　　在N點(diǎn)只有在搖桿MN上的力，如圖4-2所示：</p><p>　　取斗桿為分離體受力如圖4-3所示：</p><p><b>　　根據(jù) ，則有：</b><

117、/p><p><b>　　=-45.35KN</b></p><p><b>　　則有：</b></p><p>　　承受的扭矩： …………………………………………………………(4-4)</p><p>　　式中：b—鏟斗寬度或邊齒外側(cè)至斗中心線的兩倍。</p><p>　　斗桿

118、第二計(jì)算位置：如圖4-4,</p><p><b>　　計(jì)算條件如下：</b></p><p>　?、賱?dòng)臂位于動(dòng)臂液壓缸對(duì)鉸點(diǎn)C的作用力最大；</p><p>　?、诙窏U液壓缸作用力臂最大；</p><p>　?、坨P斗斗齒尖位于 兩點(diǎn)連線的延長(zhǎng)線上，或鏟斗位于發(fā)揮最大挖掘力位置。</p><p&g

119、t;　?、苷Ｍ诰颍赐诰蜃枇?duì)稱(chēng)于鏟斗，無(wú)側(cè)向力作用。</p><p><b>　　由得：</b></p><p><b>　　以M點(diǎn)為研究對(duì)象：</b></p><p><b>　　由</b></p><p>　　取鏟斗為分離體，計(jì)算Q 點(diǎn)的受力</p>

120、<p><b>　　由得：</b></p><p><b>　　由得：</b></p><p>　　在N點(diǎn)搖桿MN上的受力</p><p>　　取斗桿為分離體計(jì)算下點(diǎn)的 ，:</p><p><b>　　承受的扭矩：</b></p><p>　

121、　通過(guò)對(duì)兩位置的計(jì)算，可知取較大的數(shù)值作為對(duì)斗桿設(shè)計(jì)和校核。</p><p>　　4.2斗桿結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核</p><p>　　選用16Mn的鋼板作為箱型梁的材料，板厚初選為：6 mm，斗桿寬初定為：150 mm。</p><p><b>　　，</b></p><p>　　圖4-5 斗桿受力分析簡(jiǎn)圖<

122、/p><p>　　圖4-6 斗桿截面分析圖</p><p><b>　　斗桿截面積1</b></p><p>　　圖4-7 斗桿截面1</p><p><b>　　彎距：</b></p><p><b>　　右截面應(yīng)力為：</b></p>

123、<p>　　…………………………………………………(4-5)</p><p><b>　　左截面應(yīng)力為：</b></p><p><b>　　斗桿截面積2：</b></p><p>　　圖4-8 斗桿截面2</p><p><b>　　截面積：</b></p&

124、gt;<p><b>　　彎矩：</b></p><p><b>　　右截面應(yīng)為：</b></p><p><b>　　左截面應(yīng)為：</b></p><p><b>　　斗桿截面積3：</b></p><p>　　圖4-9 斗桿截面3<

125、;/p><p><b>　　截面積：</b></p><p><b>　　彎距：</b></p><p><b>　　右截面應(yīng)為：</b></p><p><b>　　左截面應(yīng)為：</b></p><p><b>　　斗桿截面

126、積4：</b></p><p>　　圖4-10 斗桿截面4</p><p><b>　　截面積：</b></p><p><b>　　彎距：</b></p><p><b>　　截面應(yīng)為：</b></p><p><b>　　斗桿

127、的受力圖：</b></p><p>　　圖4-11 斗桿剪力圖</p><p>　　圖4-12 斗桿軸力圖</p><p>　　圖4-13 斗桿彎矩圖</p><p>　　圖4-14 斗桿側(cè)剪力圖</p><p>　　圖4-14 斗桿側(cè)彎矩圖</p><p>　　圖4-15

128、 斗桿彎矩合成圖</p><p>　　第五章 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核</p><p>　　第一節(jié) 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　反鏟裝置的強(qiáng)度計(jì)算，同樣應(yīng)挖掘工作中對(duì)動(dòng)臂可能出現(xiàn)的最大截荷來(lái)選定計(jì)算位置。</p><p>　　動(dòng)臂計(jì)算位置I條件：</p><p>　?、賱?dòng)臂位于最低（動(dòng)臂缸全縮）；<

129、;/p><p>　?、诙俘X尖、鏟斗與斗桿鉸點(diǎn)、斗桿與動(dòng)臂鉸點(diǎn)三點(diǎn)位于同一直線上；</p><p>　?、坨P斗挖掘、斗邊點(diǎn)遇障礙時(shí)。</p><p>　　圖5-1 動(dòng)臂第一計(jì)算位置尺寸簡(jiǎn)圖</p><p><b>　　動(dòng)臂重量</b></p><p><b>　　斗桿重量</b>&

130、lt;/p><p><b>　　鏟斗重量</b></p><p><b>　　斗桿缸重量</b></p><p><b>　　鏟斗缸重量</b></p><p><b>　　連桿、搖桿重量</b></p><p><b>　　

131、動(dòng)桿缸重量</b></p><p>　　動(dòng)臂第一位置受力計(jì)算尺寸數(shù)據(jù)</p><p><b>　　表5-1</b></p><p>　　∵129kN＞0.2W1</p><p>　　∴取W2 = 0.2W1 = 0.2×255.7 = 51.14 kN</p><p><

132、;b>　　超出百分比為：</b></p><p>　　限壓閥調(diào)定壓力范圍內(nèi)斗桿油缸的閉鎖力不足，如果按此力進(jìn)行動(dòng)臂設(shè)計(jì)，斗桿缸會(huì)起到保護(hù)動(dòng)臂的作用。</p><p>　　與如圖5-2(a)、（b）為多邊形所求得：</p><p>　　（a）圖 （b）圖</p><p>