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文檔簡介
1、<p><b> 前言</b></p><p> 挖掘機是重要的工程機械,它廣泛應用于礦山開采、道路工程、國防施工、農(nóng)田水利等基本建設之中。隨著我國經(jīng)濟建設的迅猛發(fā)展,特別是國家加大公路、鐵路、住宅和水利設施的投資,挖掘機越來越顯示出在國民經(jīng)濟建設中的巨大作用。</p><p> 自20世紀90年代以來,據(jù)有關專家估算,全世界各種施工作業(yè)場所約有65%
2、-70%的土石方工作量是由挖掘機來完成的,因此,液壓挖掘機在各種工程建設領域,特別是在基礎設施建設中得到廣泛的應用。從20世紀后期開始,國際上挖掘機的生產(chǎn)向大型化、微型化、多功能化、專用化和自動化的方向發(fā)展,重視采用新技術、新工藝、新結構,加快標準化、系列化、通用化發(fā)展速度,小型液壓挖掘機的液壓系統(tǒng)有向變量系統(tǒng)轉變的明顯趨勢,本文設計的液壓挖掘機正是基于以上目的,設計出符合生產(chǎn)需求的小型液壓挖掘機。</p><p&g
3、t;<b> 緒論</b></p><p> §1.1 挖掘機的結構與工作原理</p><p> §1.1.1 液壓挖掘機的基本組成</p><p> 液壓挖掘機主要由發(fā)動機、液壓系統(tǒng)、工作裝置、行走裝置和電氣控制等部分組成。液壓系統(tǒng)由液壓泵、控制閥、液壓缸、液壓馬達、管路、油箱等組成。電氣控制系統(tǒng)包括監(jiān)控盤、發(fā)動機
4、控制系統(tǒng)、泵控制系統(tǒng)、各類傳感器、電磁閥等。</p><p> 液壓挖掘機一般由工作裝置、回轉裝置和行走裝置三大部分組成。根據(jù)其構造和用途可以區(qū)分為:履帶式、輪胎式、步履式、全液壓、半液壓、全回轉、非全回轉、通用型、專用型、鉸接式、伸縮臂式等多種類型。</p><p> §1.1.2 液壓挖掘機的工作原理</p><p> 液壓傳動系統(tǒng)通過液壓泵將發(fā)
5、動機的動力傳遞給液壓馬達、液壓缸等執(zhí)行元件,推動工作裝置動作,從而完成各種作業(yè)。</p><p> §1.2 國內(nèi)外液壓挖掘機的發(fā)展概況</p><p> §1.2.1 國外液壓挖掘機發(fā)展概況和趨勢</p><p> 挖掘機在國外起步較早,法國、德國、美國、俄羅斯、日本等發(fā)達國家是斗容量3.5-4.0m³單斗液壓挖掘機的主要生產(chǎn)國
6、,從20世紀80年代開始生產(chǎn)特大型挖掘機[1]。例如,美國馬利昂公司生產(chǎn)的斗容量50-150m³剝離用挖掘機,斗容量132m³的步行式拉鏟挖掘機;B-E(布比賽路斯-伊利)公司生產(chǎn)的斗容量168.2m³的步行式拉鏟挖掘機,斗容量107m³的剝離用挖掘機等,是世界上目前最大的挖掘機。從20世紀后期開始,國際上挖掘機的生產(chǎn)向大型化、微型化、多功能化、專用化和自動化的方向發(fā)展。
7、 一、開發(fā)多品種、多功能、高質量及高效率的挖掘機。為滿足市政建設和農(nóng)田建設的需要,國外發(fā)展了斗容量在0.25m³以下的微型挖掘機,最小的斗容量僅在</p><p> 0.01m³。另外,數(shù)量最的的中、小型挖掘機趨向于一機多能,配備了多種工作裝置——除正鏟、反鏟外,還配備了起重、抓斗、平坡斗、裝載斗、耙齒、破碎錐、麻花鉆、電磁吸盤、振搗器、推土板、沖擊鏟、集裝叉、高空作業(yè)架、鉸盤
8、及拉鏟等,以滿足各種施工的需要。與此同時,發(fā)展專門用途的特種挖掘機,如低比壓、低嗓聲、水下專用和水陸兩用挖掘機等。 二、迅速發(fā)展全液壓挖掘機,不斷改進和革新控制方式,使挖掘機由簡單的杠桿操縱發(fā)展到液壓操縱、氣壓操縱、液壓伺服操縱和電氣控制、無線電遙控、電子計算機綜合程序控制[2]。在危險地區(qū)或水下作業(yè)采用無線電操縱,利用電子計算機控制接收器和激光導向相結合,實現(xiàn)了挖掘機作業(yè)操縱的完全自動化。所有這
9、一切,挖掘機的全液壓化為其奠定了基礎和創(chuàng)造了良好的前提。 三、重視采用新技術、新工藝、新結構,加快標準化、系列化、通用化發(fā)展速度。例如,德國阿特拉斯公司生產(chǎn)的挖掘機裝有新型的發(fā)動機轉速調節(jié)裝置,使挖掘機按最適合其作業(yè)要求的速度來工作;美國林肯貝爾特公司新C系列LS-5800型液壓挖掘機安裝了全自動控制液壓系統(tǒng),可自動調節(jié)流量,避免了驅動功率的浪費。還安裝了CAPS</p><p
10、> §1.2.2 國內(nèi)液壓挖掘機的發(fā)展概況</p><p> 我國挖掘機生產(chǎn)起步于60年代,第一代產(chǎn)品為機械式挖掘機。進入70年代,開始研制液壓挖掘機,并形成了系列產(chǎn)品,標志著我國挖掘機行業(yè)已經(jīng)形成。80年代中期,隨著我國改革開放的深入和國民經(jīng)濟的發(fā)展,我國一些大型挖掘機企業(yè)分別引進了德國利渤海爾、0&K、德馬克等公司的先進制造技術,使我國的挖掘機在技術水平、產(chǎn)品質量和生產(chǎn)管理上都有了
11、很大的提高。涌現(xiàn)出諸如長江挖掘機廠、撫順挖掘機廠、上海建筑機械制造廠、合肥礦山機器廠、北京建筑機械廠和貴陽礦山機器廠等一批實力較強的骨干企業(yè),為我國挖掘機產(chǎn)品的生產(chǎn)和發(fā)展奠定了堅實的基礎,也為我國的經(jīng)濟建設做出了不可磨滅的貢獻。</p><p> 進入90年代,挖掘機市場需求迅速擴大,一些企業(yè)紛紛看好這一市場,挖掘機行業(yè)如雨后春筍,新企業(yè)不斷涌現(xiàn),一些原本生產(chǎn)其它工程機械的企業(yè),也紛紛加入到挖掘機行業(yè)。國外一些
12、大公司也把目光瞄準了中國市場,短短的幾年內(nèi),先后有日本、韓國、德國等十余家公司與中國企業(yè)進行了合資,還有的在中國獨資辦企業(yè)生產(chǎn)挖掘機,使得我國從原有的六大骨干廠,一下猛增到44家。企業(yè)性質由原來的單一國有企業(yè),變成了國有、合資、獨資、股份制、鄉(xiāng)鎮(zhèn)集體等多種形式。</p><p><b> §1.3 小結</b></p><p> 自2000年以來,中國挖
13、掘機市場的銷量以超常規(guī)的速度增長著。2000年中國國內(nèi)所有挖掘機生產(chǎn)企業(yè)銷售量之和為7926臺,2003年則達到34800臺,三年時間增長了四倍。2001年比2000年增長56.4%,2002年比2001年增長59%,2003年與2002年比較,增長率竟然達到76%,2004年第一季度與2003年第一季度相比較全國挖掘機銷售量的增長率又創(chuàng)新高,達到78%。 近年,中國挖掘機的實際銷售量屢屢打破人們事先對市場的預計,顯然這種過高的增
14、長率對中國挖掘機市場的穩(wěn)定、健康發(fā)展是不利的。我們知道,中國國土遼闊,經(jīng)濟建設的任務很重,挖掘機市場需求空間很大,將來挖掘機產(chǎn)量發(fā)展到八萬臺、十萬臺恐怕是不夠的。業(yè)內(nèi)人士認為,按照我們國家的土地、人口、經(jīng)濟、挖掘機的年均增長率在20%是一種比較正常的發(fā)展速度。</p><p> 第二章 液壓挖掘機的整機設計</p><p> §2.1 液壓挖掘機主要參數(shù)的確定</p&g
15、t;<p> §2.1.1 整機主要參數(shù)[9]</p><p> 整機使用質量 </p><p> 發(fā)動機額定功率 </p><p> 發(fā)動機額定轉速 </p><p> 斗容
16、 </p><p> §2.1.2 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)</p><p> 系統(tǒng)壓力 </p><p> 系統(tǒng)流量 </p><p> 工作裝置系統(tǒng)壓力 </p>
17、<p> 工作裝置系統(tǒng)流量 </p><p> 回轉系統(tǒng)壓力 </p><p> 回轉系統(tǒng)流量 </p><p> 伺服系統(tǒng)壓力 </p><p> 伺服系統(tǒng)流量 <
18、;/p><p> §2.1.3 功率計算</p><p> 選用康明斯發(fā)動機(日本產(chǎn))</p><p><b> 功率為</b></p><p> 工作裝置油泵排量 </p><p> 回轉裝置油泵排量 </p><p> 先導操縱油泵排量 (起
19、調壓力 額定壓力) </p><p> 泵所需功率 -機械效率</p><p><b> 工作裝置功率: </b></p><p><b> 回轉裝置功率:</b></p><p><b> 伺服裝置功率:</b></p><p>
20、; 風扇直徑,消耗功率,發(fā)電機消耗功率,飛輪輸出功率為</p><p> 發(fā)動機功率儲備系數(shù)為:</p><p> 發(fā)動機功率儲備系數(shù)合適</p><p> §2.1.4 轉速度及回轉力矩計算</p><p> 回轉裝置A、B口的流量為 </p>
21、;<p> 轉支承傳動比 </p><p> 回轉馬達排量 </p><p> 回轉裝置減速比 </p>
22、<p> 回轉平臺轉速 轉/分 回轉裝置在壓力下,輸出扭矩為:</p><p><b> (2-1)</b></p><p><b> -壓力差</b></p><p> 回轉起動力矩: </p><p><b> M平臺
23、 </b></p><p> 地面附著力矩: </p><p> —地面附著系數(shù) 取</p><p> —整機質量 取噸</p><p> 根據(jù)計算回轉時地面附著力矩滿足要求。</p><p> 根據(jù)經(jīng)驗公式計算平臺回轉起動力矩</p><p> (2
24、-2) </p><p> G-整機質量 取噸</p><p> §2.1.5 牽引力計算</p><p><b> 一擋工況:</b&g
25、t;</p><p> 馬達的輸出轉矩: </p><p><b> (2-3)</b></p><p> 驅動裝置的輸出轉矩: </p><p><b> (2-4)</b></p><p><b> 單邊牽引力:</b></p
26、><p><b> (2-5)</b></p><p><b> 式中:R驅動輪半徑</b></p><p><b> 一擋牽引力:</b></p><p><b> 取地面附著力: </b></p><p><b>
27、 二擋工況:</b></p><p> 馬達的輸出轉矩: </p><p><b> (2-6)</b></p><p> 驅動裝置的輸出轉矩:</p><p><b> (2-7)</b></p><p> 單邊牽引力: <
28、/p><p> 二擋牽引力: </p><p> 附著力發(fā)揮為 F總/ F附: </p><p><b> 行走速度計算</b></p><p> 行走裝置(馬達、減速機)馬達排量兩擋 </p><p><b> 減速機傳動比</b></p
29、><p><b> 驅動輪轉速: </b></p><p><b> (2-8)</b></p><p> (2-9)§2.1.6 行走速度計算 行走速度:</p><p><b> (2-10)</b></p><p> 式中
30、 —驅動輪轉速</p><p> t —鏈軌節(jié)距 </p><p> z —驅動輪齒數(shù) </p><p><b> (2-11)</b></p><p><b> (2-12)</b></p><p> §2.1.7 接地比壓計
31、算</p><p> 接地面積: </p><p> 平均接地比壓: </p><p><b> (2-13)</b></p><p> §2.1.8 轉向時阻力計算</p><p> a-履帶動力阻力系數(shù) 取0.12 u履帶與地面的摩擦系數(shù) 取0.7<
32、;/p><p> L—輪距 1990mm </p><p> S—軌距 1520mm </p><p> G—整機質量5600kg</p><p><b> 二擋牽引力</b></p><p><b> 可以轉向</b></p><p>
33、 §2.1.9 回轉制動時齒輪圓周力計算</p><p> 1、首選驗算回轉制動時地面附著力矩是否夠履帶式挖掘機對地面的附著力矩</p><p><b> (2-14)</b></p><p> ?。膸Φ孛娴母街禂?shù)=0.5</p><p><b> -機重</b></p
34、><p><b> 2、轉臺的制動力矩</b></p><p> 回轉制動時附著力滿足要求。</p><p> 3、制動時回轉減速機輸出齒輪轉矩 </p><p><b> (2-15)</b></p><p><b> 制動時圓周力P</b>&l
35、t;/p><p><b> (2-16)</b></p><p> 選用Is-616回轉支承 內(nèi)齒模數(shù),,</p><p> 其額定圓周力 故齒輪強度安全。</p><p> §2.2整機穩(wěn)定性計算</p><p> 挖掘機的穩(wěn)定性包括作業(yè)穩(wěn)定性和自身穩(wěn)定性。為使機器外形尺
36、寸較小,充分發(fā)揮挖掘力,為此在挖掘機轉臺后部設有平衡重[10](俗稱配重)。</p><p> §2.2.1 初定配重(表2-1)</p><p> 挖掘機停在水平地面上,斗桿和鏟斗液壓缸全伸出,空斗,斗底離地高約1m,轉臺上部各部件和工作裝置的重心應當平衡,即各部件對回轉中心力矩之和為零。(上部重心通過回轉中心)</p><p> 表2-1各部件重
37、量和與回轉中心的距離</p><p> (2-17)不計下車重量</p><p> (2-18§2.2.2 挖掘機采用單排球四點接觸式回轉支承,通過回轉支承將上下車連成一體,下車的重量也參與平衡[11]。工作裝置和履帶垂直,傾翻點為支重輪中心A點(圖2-1)。挖掘機各構件(包括下車及工作裝置)重心至A點的距離為r(圖2-1未表示出,計算時,在A的左側加760,右側減760)&
38、lt;/p><p> 選取配重為G配=240kg</p><p> 表2-2 各部件重量和與回轉中心的距離</p><p><b> 圖2-1作業(yè)穩(wěn)定性</b></p><p> 1.挖掘狀態(tài)—工況(1)(圖2-2)</p><p> 挖掘機停在水平地面上,工作裝置與履帶平行,斗桿與地面垂直
39、,斗齒尖在停機面以下500mm處;用鏟斗缸挖掘,風從后面來,傾翻點為履帶前方引導輪中心[12]。</p><p> (1)求挖掘力(圖2-3)</p><p><b> 圖2-2 挖掘狀態(tài)</b></p><p> 鏟斗與斗桿鉸點至斗齒尖距離 R=952mm</p><p> 鏟斗缸直徑85mm,油壓力
40、 </p><p> Pmax=210bar </p><p> (扣除壓力損失) </p><p> 取液壓缸效率η=0.98 </p><p><b> 鏟斗缸最大推力</b></p><p><b>
41、 圖2-3 鏟斗</b></p><p><b> (2-19) </b></p><p><b> (2)鏟斗</b></p><p> ?、蠹壦赏林?24kg </p><p><b> (3)系統(tǒng)壓力</b></p><p>
42、 Pmax=210bar </p><p> 表2-3 各部件重量和與回轉中心的距離</p><p><b> 圖2-4 挖掘狀態(tài)</b></p><p> 2.挖掘狀態(tài)—工況(2)(圖2-4)</p><p> 挖掘機停在水平地面上,工作裝置與履帶平行,斗桿與地面垂直,挖掘至最大深度(3890),風從前面來,傾
43、翻點在履帶前方推土鏟B點;這時配重成為穩(wěn)定載荷。 </p><p> 求挖掘力----鏟斗缸挖掘(圖2-5) </p><p><b> 圖2-5 鏟斗缸</b></p><p><b> (2-20)</b><
44、;/p><p><b> (2-21)</b></p><p> 表2-4 各部件重量和與回轉中心的距離</p><p><b> 穩(wěn)定系數(shù): </b></p><p><b> 滿足穩(wěn)定要求。</b></p><p> 3.卸載狀態(tài)—工況(3)
45、(圖2-6)(圖2-7)</p><p> 挖掘機橫向停在12º斜坡上,工作裝置位于下坡方向(與履帶垂直),伸出最大幅度,滿斗,鏟斗剛離開地面,風從后面來,傾翻點為下坡方向履帶邊緣A點;挖掘機向下坡方向回轉制動,傾翻力矩除A點右側的重力矩外,還有慣性力矩、穩(wěn)定力矩為A點左側的重力矩和回轉中心左側的慣性力矩。</p><p><b> 圖2-6 卸載狀態(tài)</b&
46、gt;</p><p> 表2-5 各部件重量和與回轉中心的距離</p><p><b> 圖2-7 穩(wěn)定性</b></p><p> §2.2.3 自身穩(wěn)定性(圖2-8)</p><p> 挖掘機停在12º斜坡上,履帶與坡度方向垂直,工作裝置與履帶垂直,鏟斗舉至最高,空斗,幅度最小,鏟斗處于
47、上坡方向,風從上坡方向來,挖掘機有向下坡方向傾翻的可能,傾翻點為下方履帶支重輪中心A點。</p><p> 表2-6 各部件重量和與回轉中心的距</p><p> 圖2-8 自身穩(wěn)定性</p><p> §2.2.4 行駛穩(wěn)定性</p><p> 1.上坡行駛穩(wěn)定性(圖2-9)</p><p> 挖
48、掘機沿25º斜坡上坡行駛,斗桿全收回,斗底離地約0.5m位于上坡方向,風從前方來,挖掘機由靜止到啟動狀態(tài)[13]。這時配重、風力和啟動慣性力使挖掘機繞位于斜坡下方驅動輪中心A點朝后傾翻。</p><p> 表2-7 各部件重量和與回轉中心的距離</p><p> 圖2-9 上坡行駛穩(wěn)定性</p><p> 圖2-10下坡行駛穩(wěn)定性</p>
49、<p> 2.下坡行駛穩(wěn)定性(圖2-10)</p><p> 挖掘機沿25º斜坡上下坡制動,斗桿及鏟斗垂直于地面,斗齒尖離地約0.5m,急剎車(制動)慣性力(P)使挖掘機朝前傾翻,傾翻點在履帶前方推土鏟A點,風從后方來。</p><p> 表2-8 各部件重量和與回轉中心的距離</p><p> §2.2.5 誤操作時的穩(wěn)定
50、性(圖2-11)</p><p> 圖2-11誤操作時的穩(wěn)定性</p><p> 挖掘機在25º斜坡上下坡,工作裝置全伸出在下坡方向,空斗,斗齒尖離地約1m,以最高速度下坡,急剎車,風從后方來,慣性力使挖掘機繞履帶引導輪中心下方A點向前傾翻。</p><p> 表2-9 各部件重量和與回轉中心的距離</p><p> 穩(wěn)定系
51、數(shù): </p><p><b> 可以</b></p><p> 圖2-12 拆除工作裝置時的穩(wěn)定性</p><p> §2.2.6 拆除工作裝置時的穩(wěn)定性(圖2-12)</p><p> 挖掘機修理時,停在水平場地上,上車縱軸線和履帶垂直,
52、拆除工作裝置,此時配重變成傾翻因素。場地無風,挖掘機繞后方履帶支重輪中心A點傾翻。</p><p> 表2-10 各部件重量和與回轉中心的距離</p><p><b> 滿足要求。</b></p><p> §2.3 整機的重心計算</p><p> 圖2-13 挖掘機運輸狀態(tài)</p>&
53、lt;p> 一、挖掘機運輸狀態(tài)縱向重心位置</p><p><b> 圖示符號的含義:</b></p><p> GB=240kg 平衡重重量, 重心距回轉中心線(Z坐標)的距離YB為1484mm;</p><p> Gp=2300kg 平臺上部重量,重心距回轉中心線(Z坐標)的距離Yp為750mm;</p>&
54、lt;p> Gu=2400kg 平臺下部重量, 重心距回轉中心線(Z坐標)的離Yu為0mm;</p><p> G斗=120kg 斗桿重量, 重心距回轉中心線(Z坐標)的距離Y1為3450mm;</p><p> G鏟=120kg 鏟斗重量, 重心距回轉中心線(Z坐標)的距離Y2為2550mm;</p><p> G臂=300kg 動臂重量
55、, 重心距回轉中心線(Z坐標)的距離Y3為2129mm;</p><p> G1=120kg 動臂油缸重量, 重心距回轉中心線(Z坐標)的距離Y4為1520mm;</p><p> G2=120kg 斗桿油缸重量, 重心距回轉中心線(Z坐標)的距離Y5為3150mm;</p><p> G3=98kg 鏟斗油缸重量, 重心距回轉中心線(Z坐標)的距離
56、Y6為3630mm;</p><p> G=5600kg 整機重量。整機重心距回轉中心線(Z坐標)的距離</p><p> Y=∑GiYi/G (2-22)</p><p> =(1203450+1202550+3002129+1261520+120315
57、0+983630-2401484-2300890)/5600</p><p><b> =-21.28mm</b></p><p> 運輸狀態(tài)整機縱向重心距回轉中心向后21.28mm</p><p><b> §2.4 小結</b></p><p> 本章通過確定液壓挖掘機的整機參
58、數(shù),經(jīng)過一系列的計算,確定了液壓挖掘機的整機穩(wěn)定性,為下文進一步的設計打下了基礎,有利于實際生產(chǎn)中的應用。</p><p><b> 第三章 底盤的計算</b></p><p> §3.1 底盤數(shù)據(jù)概述</p><p> 根據(jù)《單斗挖掘機》的底座計算方法[17],液壓挖掘機橫向挖掘,選擇動臂上、下鉸點連線水平,斗桿垂直以鏟斗挖掘
59、而挖掘力W1為垂直方向時來作為計算工況(如圖3-1所示)</p><p> 已知數(shù)據(jù)(機器各部分位置如圖3-1):</p><p> 圖 3-1 挖掘機整機</p><p><b> 圖示符號的含義:</b></p><p> 平衡重重量,其重心距回轉中心線(Z坐標)的距離Y1為1484mm;</p>
60、<p> 不包括平衡重及工作裝置的平臺上部的重量, 其重心距回轉中心線(Z坐標)的距離Y2為890mm;</p><p> 行走裝置總重量, 其重心距回轉中心線(Z坐標)的距離Y3為0mm;</p><p> 動臂重量, 其重心距回轉中心線(Z坐標)的距離Y4為2064mm;</p><p> 動臂油缸重量, 其重心距回轉中心線(Z坐標)的距離
61、Y5為1404mm;</p><p> 斗桿及連桿、搖桿重量, 其重心距回轉中心線(Z坐標)的距離Y6為3913mm;</p><p> 斗桿油缸重量, 其重心距回轉中心線(Z坐標)的 距離Y7為3188mm;</p><p> 鏟斗及土重總和, 其重心距回轉中心線(Z坐標)的距離Y8為3508mm;</p><p> 鏟斗油缸重
62、量, 其重心距回轉中心線(Z坐標)的距離Y9為4169mm;</p><p> 圖示位置挖掘力, 其距回轉中心線(Z坐標)的距離Yw為2960mm.</p><p> 平臺及平臺上部各部分的重量總和:</p><p> =2352+22540+2940+1234.8+1724.8+1176+4351.2+960.4</p><p>&
63、lt;b> =37279.2N</b></p><p> 平臺及平臺上部各力對回轉中心水平軸的力矩(包括挖掘力): </p><p> 設平臺及平臺上部合力作用點的位置為M點(包括挖掘力),則: (3-1)</p><p> r-平臺及平
64、臺上部合力作用點到機器回轉中心的水平距離. </p><p> 本底座計算中的單位規(guī)定如下:</p><p> 圖形中的長度單位: mm</p><p> 力的單位:
65、 N</p><p> 質量的單位: kg</p><p> 力矩的單位: Nm</p><p> §3.2 底
66、盤強度計算 </p><p> §3.2.1 底盤車架的尺寸如圖3-2所示</p><p> A、B、C、D為底盤在履帶架上分支承點。即底盤橫梁中心線和履帶架中心線的交點。</p><p> A1、B1、C1、D1為驅動輪、導向輪在地面的支承點,A1、B1、C1、D1分別在單條履帶的中心線上。</p><p> AK和A1K
67、1分別為B C、B1 C1的垂線</p><p> AK= A Bsin∠A B C= A Bsin() (3-2)</p><p> = 655sin()=601.5mm</p><p> A1K1= A1B1sin∠A1B1C1= A1B1sin() (3-3)</
68、p><p> =1990sin()</p><p><b> =1208 mm</b></p><p> 圖 3-2 底盤車架 (單位:mm)</p><p> 圖 3-3 截面 (單位:mm)</p><p> §3.2.2 底架強度計算[20]:</p><
69、;p> 取M作用于A的一邊270 mm處是最大受力工況。按A、B、C、三點支承受力平面進行計算。</p><p><b> (3-4)</b></p><p> =22540/4+111977014.8/601.5</p><p><b> =191798N</b></p><p>
70、 計算取圖3-3中的截面和截面為危險截面。</p><p> 截面的計算 (尺寸如圖3-3所示): </p><p><b> (3-5)</b></p><p><b> (3-6)</b></p><p><b> (3-7)</b></p><
71、p> (3-8) </p><p> =191798×27/327.68</p><p> =15803.7N/cm2</p><p> 截面的計算(尺寸如圖3-4所示):</p><p><b> (3-9)</b>&
72、lt;/p><p> 圖3-4截面 (單位:mm)</p><p><b> (3-10)</b></p><p><b> (3-11)</b></p><p> 圖3-2中的點為()合力作用點的位置, 660為滾盤座螺孔中心的分布直徑, 1520為兩條履帶中心線的距離[21]。即底座橫梁
73、按簡支梁計算的長度,則截面螺孔中心所受的力為:</p><p><b> (3-12)</b></p><p><b> (3-13)</b></p><p> =6153995.994N.cm</p><p><b> (3-14)</b></p>&l
74、t;p> §3.3 許用應力的選取</p><p> 根據(jù)《單斗液壓挖掘機》底架計算,其許用應力按動載荷選用。板厚δ≤16mm時的容許應力為17150N/cm2。很明顯,通過對挖掘底座的計算,各部分的應力均小于所選取的許用應力值,所以機器各部分16Mn板材所受的力均能滿足強度要求,且有足夠的安全系數(shù)。</p><p><b> §3.4 小結<
75、;/b></p><p> 本章主要設計液壓挖掘機的底盤,主要計算了底盤的強度,研究了底盤的支撐力,從而提高機器的安全系數(shù),在實際生產(chǎn)中根據(jù)需要選擇適合的板材,滿足生產(chǎn)需要。</p><p> 第四章 履帶行走裝置的計算</p><p> §4.1 液壓馬達的輸出扭矩和轉速 </p><p> ?。R達扭矩)
76、 (4-1)</p><p> ?。R達轉速) (4-2)</p><p> Q—流量 Q =55L/min</p><p> —幾何排量
77、 =</p><p> —壓差, 取 </p><p> —容積效率, </p><p> —機械效率, </p>
78、;<p> i—傳動比 i =53.706</p><p><b> 一檔工況:</b></p><p><b> (4-3)</b></p><p><b> (4-4)</b></p>
79、;<p><b> 二檔工況:</b></p><p><b> (4-5)</b></p><p><b> (4-6)</b></p><p> 圖4-1 履帶行走裝置</p><p> 1、導向輪2、組合行走架3、張緊裝置4、中護軌板</p&
80、gt;<p> 5、托帶輪6、 履帶 7、支重輪 8、驅動輪</p><p> §4.2 挖掘機的行走速度和牽引力</p><p> 行走馬達選用 JA3D3000B型 排量:43.7/22.7ml/r</p><p> 中央末端傳動比 i=53.706/1=53.706</p><p><b
81、> 一、行走速度為:</b></p><p><b> (4-7)</b></p><p> t—鏈軌節(jié)距 t=135mm</p><p> z—驅動輪有效節(jié)數(shù) z =12</p><p><b> 驅動輪轉速: </b></p><p><
82、;b> (4-8)</b></p><p> (4-9) 行走速度:</p><p><b> (4-10)</b></p><p><b> (4-11)</b></p><p><b> 二、履帶牽引力:</b></p>
83、<p><b> 驅動輪半徑:</b></p><p><b> (4-12)</b></p><p><b> 一擋工況:</b></p><p><b> 馬達的輸出轉矩:</b></p><p><b> (4-13
84、)</b></p><p><b> 驅動裝置輸出轉矩:</b></p><p><b> (4-14)</b></p><p> 單邊牽引力: </p><p><b> (4-15)</b></p><p><b&
85、gt; 一擋牽引力: </b></p><p><b> (4-16)</b></p><p><b> 取地面附著力: </b></p><p> F附=5600x9.8x0.75=41.16kN</p><p><b> 二擋工況:</b></
86、p><p> 馬達的輸出轉矩: </p><p><b> (4-17)</b></p><p> 驅動裝置的輸出轉矩: </p><p><b> (4-18)</b></p><p> 單邊牽引力: </p><p><
87、b> (4-19)</b></p><p> 二擋牽引力: </p><p><b> (4-20)</b></p><p> §4.3 挖掘機爬坡度計算</p><p> 一、 挖掘機在坡度上行走時(硬路面),其牽引力需要克服:</p><p> 運
88、動阻力; 坡度阻力(下滑力); 內(nèi)部阻力; </p><p> 根據(jù)牽引力的計算,我們知道挖掘機的牽引力大于地面附著力,故計算時以地面附著力為準,另外發(fā)動機有足夠的動力克服內(nèi)部阻力,故計算時不考慮內(nèi)部阻力的影響。</p><p> ψGcos+Gsin=Gcos (4-21)</p><p&
89、gt; 地面阻力系數(shù): ψ= 0 </p><p> 地面附著系數(shù): = 0.8</p><p> 代入得:=arctan(0.8-0.1)=35°</p><p> 二、實際爬坡能力由發(fā)動機爬坡允許傾角的限制, 按照柴油機的使用要求, 最大允許傾角為30,
90、所以本機最大爬坡度為30</p><p> §4.4 行走、下坡制動力計算</p><p> 挖掘機下α=30°坡時全速(二擋)行駛計算制動力,風從后面吹來,其驅動輪的主動力有下滑力、制動慣性力、風的合力。</p><p><b> 下滑力: </b></p><p> W1=5600
91、(Sin30°-0.035Cos30°)=2630.26kgf (4-22)</p><p><b> 制動慣性力: </b></p><p> W2=(5600V2)/t=56004.031000/3600)/3.5 (4-23)</p><p> ?。?
92、791.1 kgf(制動時間t=3.5秒)</p><p><b> 風力: </b></p><p><b> W3=50 kgf</b></p><p> W=W1+W2+W3=4471.2=2×2235.6 kgf (4-24)</p>
93、<p> 每條履帶上主動力為2235.6 kgf</p><p> 履帶效率為0.85 </p><p> P=2235.6×0.85=1900.2 kgf</p><p> 驅動輪上需制動轉矩為: </p><p> M=1900.2×0.26080×0.90/53.706=8.30
94、kg.m (4-25)</p><p> 行走裝置的制動轉矩為: </p><p> 451/53.706=8.4 kgm 制動力矩夠。</p><p> §4.5 彈簧張緊裝置計算:</p><p> 一、已知:履帶節(jié)距t=135mm , 單邊履帶牽引力F單=27.264kN &
95、lt;/p><p> 取: 彈簧直徑D=120mm , 彈簧鋼絲直徑d=30mm</p><p> 二、彈簧張緊力計算:</p><p> P1=1.5xF單=1.5x25.844=40.897 KN (4-26)</p><p><b> 壓縮后彈簧力計算:&l
96、t;/b></p><p> P2=3x F單=3x25.844=81.795 KN (4-27)</p><p><b> 彈簧的工作行程: </b></p><p> h>t/4=135/4=33.75mm 取48mmm</p><p
97、><b> 三、計算參數(shù)如下</b></p><p> P1=40.897kN,P2=81.795kN, (4-28)</p><p> h=H1-H2=48mm, D=120mm d=30mm, (4-29)</p&g
98、t;<p> 彈簧材料60SiCrVA[τ]=950N/mm2,經(jīng)噴丸及熱處理后強度提高取</p><p> [τ]Ⅲ=1150N/mm2</p><p><b> 四、彈簧指數(shù)計算:</b></p><p> C=D/d=120/30=4
99、 (4-30)</p><p><b> 五、彈簧剛度系數(shù):</b></p><p> K=((4c-1)/(4c-4))+0.615/c=((4x4-1)/(4x4-4))+0.615/4=1.25+0.154=1.404</p><p> 六、彈簧鋼絲直徑校核:</p><p><b> (
100、4-31) </b></p><p> 取鋼絲直徑d=30mm</p><p> 七、彈簧工作極限負荷計算</p><p><b> (4-32)</b></p><p><b> 八、單圈彈簧剛度</b></p><p> p'd=Gd4/8D
101、3=80000304/81203=4687.5N/mm (4-33)</p><p> 式中:G—材料剪切彈性模數(shù) G=80kN/mm2</p><p> 九、最大工作負荷P1 、P2作用下單圈彈簧的變形</p><p> f'1= P1/P'd=38766/4687.5=8.27mm
102、 (4-34)</p><p> f2'=P2/P'd=77532/4687.5=16.54mm (4-35)</p><p> ΔfW = f2'- f'1=16.54-8.27=8.27mm
103、 (4-36)</p><p> 十、彈簧有效工作圈數(shù)及總圈數(shù)</p><p> n=h/ΔfW =48/8.27=5.804 取n=6 (4-37)</p><p> n0=n+2=6+2=8圈</p><p><b> 十一、彈簧剛度</b&
104、gt;</p><p> Pd= p'd/n=4687.5/6=781.25N/mm (4-38)</p><p> 十二、在P2和P1作用下的變形f2和f1</p><p> f2= f2'n=16.5336=99.198mm
105、 (4-39)</p><p> f1= f'1n=8.2566=49.536mm (4-40)</p><p> 十三、彈簧自由長度、壓并長度及節(jié)距長度</p><p><b> 取鋼絲間隙:</b></p><p> δ
106、=0.05d=1.5mm (4-41)</p><p><b> 節(jié)距長度: </b></p><p> T=d+f2/n+δ=30+99.198/6+1.5=48.033≈48mm (4-42)</p><
107、p><b> 自由長度:</b></p><p> H0=nT+1.5d=648+1.530=333mm (4-43)</p><p><b> 壓并長度:</b></p><p> Hb=(n+1.5)d=(6+1.5)30=225mm
108、 (4-44)</p><p> 十四、在P2和P1作用下的彈簧長度H2和H1</p><p> H2=H0-P2/Pd=333-77532/781.25=233.76mm (4-45)</p><p> H1=H0-P1/Pd=333-38750/781.25=283.4mm
109、 (4-46)</p><p><b> §4.6 小結</b></p><p> 本章主要設計了履帶行走裝置,履帶行走裝置主要由導向輪、組合行走架、張緊裝置等組成,它主要根據(jù)挖掘機的行走速度和牽引力決定,履帶行走裝置要滿足不同的路的情況,故它的設計至關重要。</p><p><
110、;b> 結 論</b></p><p> 本設計主要研究了六噸小型液壓挖掘機的整機設計。包括整機參數(shù)的計算,整機穩(wěn)定性計算,整機重心計算,底盤的設計以及履帶行走裝置的設計等,設計的液壓挖掘機解決了液壓挖掘機的穩(wěn)定性,主要是上、下坡時,誤操作時挖掘機的穩(wěn)定性等問題,對實際使用有著重要的意義,但是與已有結果相比較也還存在著一些問題。對工作裝置的自由度計算及力分析沒有涉及,使得工作裝置在實際操作中
111、不同的工況下可能會出現(xiàn)不穩(wěn)定性,這些在以后的研究中可做就一步探討。</p><p><b> 參考文獻</b></p><p> [1]工程機械研究所.單斗液壓挖掘機.天津:中國建筑工業(yè)版社,1977:25-28</p><p> [2]李洪忠.淺析我國液壓挖掘機的發(fā)展.礦山機械,2005,33(9),36-38</p>&
112、lt;p> ?。?]官忠范主編.液壓傳動系統(tǒng).北京:機械工業(yè)出版社,1997:21-23</p><p> ?。?]李福義.液壓伺服系統(tǒng). 哈爾濱:哈爾濱船舶工程學院出版社,1992:55-59</p><p> ?。?]黃宗益.液壓挖掘機全功率控制.建筑機械.1997,6,23-26</p><p> [6]鄭訓、張鐵、黃厚寶等編著.工程機械通用總成.機械
113、工業(yè)出版社,2001年5月第一版:200-203</p><p> [7]楊培元,朱富元主編.液壓系統(tǒng)設計簡明手冊.北京:機械工業(yè)出版社,2002:55-56</p><p> [8]張鐵.液壓挖掘機結構原理及使用.武漢:石油大學出版社,1998:30-32</p><p> [9]周士昌主編.液壓系統(tǒng)的設計圖集.北京:機械工業(yè)出版社,1995:21-22&l
114、t;/p><p> ?。?0]上海煤礦機械研究所.液壓傳動設計手冊.上海:上海人民出版社,1976:66-67</p><p> ?。?1]張光裕,許純新.工程機械底盤設計.北京;機械工業(yè)出版社,1988:44-47</p><p> [12]伏洪興.現(xiàn)代電子技術在液壓挖掘機上的應用.工程機械.1996,11,30-34</p><p> ?。?/p>
115、13]彭天好,楊華勇,傅新.液壓挖掘機全功率匹配與協(xié)調控制.機械工程學報.2001,11,30</p><p> ?。?4]胡德森.國外工程機械先進技術一瞥.礦山機械.1998,3,35-36</p><p> [15]夏德鈴.自動控制理論.北京:機械工業(yè)出版社,1989:3-5</p><p> ?。?6]龔向東,張玉川.液壓挖掘機機電一體化技術.工程機械.19
116、96,5,25-27</p><p> [17]同濟大學.單斗液壓挖掘機.天津:中國建筑出版社,1983:60-64</p><p> ?。?8]閻書文.機械式挖掘機設計.北京;機械工業(yè)出版社,1980:51-53</p><p> [19]唐經(jīng)世.工程機械.北京:中國鐵道出版社,1996:35-36</p><p> [20]李太杰.
117、工程機械底盤理論與性能.北京:人民出版社,1989:61-63</p><p><b> 致 謝</b></p><p> 在本次畢業(yè)設計的設計過程中,我通過圖書館、網(wǎng)上等多種途徑查資料,完成了畢業(yè)論文的撰寫。在此過程中,我得到了***老師的細心指導及大力支持,對此我對老師表示誠摯的謝意!通過本次畢業(yè)設計我學到了豐富的知識和寶貴的經(jīng)驗,這些將為我以后的工作和學習有
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