【正文】 1 760) K(132， 2270) L（ 21， 1705） 五：鏟斗舉升平動(dòng)分析及最大卸載高度、最小卸載距離的確定 1．鏟斗平動(dòng)分析 若鏟斗要實(shí)現(xiàn)舉升近似平動(dòng)的要求，則應(yīng)有下列不等式成立： 021 10???－ 式中： 1? —— 工況 2時(shí)鏟斗對(duì)地位置角。 85。由作圖可知，鏟斗可以實(shí)現(xiàn)舉升平動(dòng)的要求。的坐標(biāo)為： ?????? ??? 2180c BB sBA ??＋ ?????? ??? 2180s i BB sBA ??＋ 式中： XB和 YB—— 工況 2時(shí) B點(diǎn)的坐標(biāo)值； BA? —— 工況 2 時(shí)動(dòng)臂 AB 對(duì) X軸的方向角 BB’＝ 2BA． sin 2s? ＝ 2 2743． sin2830 =3635mm 由圖 3— 1 可得 XB=1 125mm， YB=260mm， BA? =39。 4． 1 計(jì)算位置 分析裝載機(jī)插入料堆、鏟起、提升、卸載等作業(yè)過程可知， 裝載機(jī)在鏟掘物料時(shí)，工作裝置的受力最大，所以取鏟斗斗底與地面的前傾角為 5。形成偏載情況時(shí)，通常是將其簡(jiǎn)化后的 集中載荷加在鏟斗側(cè)邊第一斗齒上。 綜合上述分析，可以得到如下幾種工作裝置的典型工況： 1。 5．受垂直偏載的作用工況： 垂直力之大小與工況 (2)相同。 由于工作裝置是一個(gè)受力較復(fù)雜的空間超靜定系統(tǒng)，為簡(jiǎn)化 計(jì)算，通常要作如下假設(shè)： 1)在對(duì)稱受載工況，由于工作裝置是一個(gè)對(duì)稱結(jié)構(gòu)，故兩動(dòng) 臂受的載荷相等。根據(jù)求得的各鉸點(diǎn)的坐標(biāo)，可得： 0451?? 0272?? 0156?? 0257?? CD=526 DF=486 由∑ MD=0 可得： 0s i n..c o s..s i n..X 711c ???????? DFpCDYCD FC(2) 由∑ X=0 可 得 ： 0c o ss 27c ?????? Dp (3) 由∑ y=0 可 得 ： 0s i o 27c ????? FD Pp (4) 將式子（ 1）、（ 2）、（ 3）、（ 4）聯(lián)立： ???????????????????????????????????????????ccFDcFDcFccqyqxYYcXXcPPYPPXDFPCDYCDXIRhRIYchc0s i o s.0c o i n.0s i n..c o s..s i n..0....X27276111122 將各已知參數(shù)代入，求解可得： Xc= Yc= Pd= Pf= 由∑ X=0 可得 0RX B ?? Xcax－ Xcax ?? RX B =3+ = 由∑ y=0 可得 0Y B ??? qyRYc qyR?? YcYB = = 如圖 4． 5，取支桿為脫離體，根據(jù)平衡原理，分析支桿受力。 4． 4 強(qiáng)度校核 根據(jù)計(jì)算工況及其受力分析，即可按強(qiáng)度理論對(duì)工作裝置主 要構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度校核。國(guó)內(nèi)裝載機(jī)工作裝置的動(dòng)臂常 16Mn 鋼，其 =3600 公斤／厘米。在此截面上作用有彎曲應(yīng)力和正應(yīng)力： ? ??? ??? FNWM 式中 M—— 計(jì)算斷面上的彎矩； N—— 計(jì)算斷面上的軸向力； W—— 計(jì)算斷面的抗彎斷面系數(shù)； F—— 計(jì)算斷面的截面積。 根據(jù)求得的各鉸點(diǎn)的 坐標(biāo)，可得： 0433?? 0544?? IJ=311 JK=540 Pk=PF=6． 78t 由∑ Mj=0 可得： 0s in..s in..P 413K ???? IJPJK 431 sin. sin.. ? ??? IJJKPP K = 0? =9． 9t 由∑ X=0 可得： 0)2490c o s (.s i n. 30041 ???????? KJ PPX ? )2490c o s (.s i n. 30041 ?????? KJ PPX 00 23c o ? =14． 25t 由∑ Y=0 可得： 0c o s)2490s i n (. 41300 ??????? PPY KJ ? )2490c o s (.s i n. 30041 ?????? KJ PPY =(900240430) 如圖 4． 7，取動(dòng)臂為脫離體，根據(jù)平衡原理，分析動(dòng)臂受 根據(jù)求得的各鉸點(diǎn)的 坐標(biāo)，可得： 05 23?? 20205?h 21203?I 2164?h 3184 ?I 27435 ?I 1956 ?I 對(duì) A 點(diǎn)取矩，得： 0..... 44633 ????????? IYhXIPIYhX jjGBB 644633 ..... I IYhXIPIYhXP jjGBBG ?????????? = 此外，根據(jù)前面的計(jì)算可知： tPP EE ???? tXX BB ??? tYY BB ??? tXX JJ ??? tYY JJ ???? 由∑ X=0 可得： 0c o i n. 53 ?????????? GBEJA PXPIXX ? BEGJA XPPXX ????????? 66 s i i n =+ = 由∑ Y=0 可得： 0s i o s 56 ?????????? GBEBA PYPYY ? BEGJA YPPYY ????????? 60 c o i n = = 根據(jù)力平衡原理，可知 L、 H 兩鉸接點(diǎn)所受的力分別與 I、 G 兩點(diǎn)所受的力大小相等、方向相反。 通過上面的分析與假設(shè)，就能將工作裝置這樣一個(gè)空間超靜定結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化為平面問題進(jìn)行受力分析。 167。 2． 對(duì)稱垂直力的作用工況 垂直力 (即鏟起阻力 )的大小受裝載機(jī)縱向穩(wěn)定條件的限制， 其最大值為： RY=額定載重量． 2=5． 6t(2) 3． 對(duì)稱水平力與垂直力同時(shí)作用工況： 此 時(shí)垂直力由式 (2)給出，水平力取發(fā)動(dòng)機(jī)扣除工作油泵功 率后，裝載機(jī)所能發(fā)揮的牽引力 Pkp。 2)鏟斗水平插入料堆后，翻轉(zhuǎn)鏟斗 (靠轉(zhuǎn)斗油缸工作 )或提升動(dòng)臂 (靠動(dòng)臂油缸工作 )鏟掘時(shí)，此時(shí)認(rèn)為鏟斗切削刃只受 到垂直力的作用。 167。 代入上式可得： ???????? ??? 2 8318039c 00B ＋ =1284mm ???????? ???? 2 8318039s i 00B =3892mm 若要滿足 Hmax 和 Imin，要求，必須有下列各式成立： m a x4x s inh hOBY B ???? ? m a x4x c o sI IOGXX q z B ????? ? 式中： OB—— 鏟斗尖 0至 B點(diǎn)距離； Xqz —— 前輪軸心的 X軸坐標(biāo)值； RL—— 輪胎充氣半徑； 4? —— 工況 4時(shí) OB 對(duì) X 軸的方向角，它可用下式計(jì)算： )5~3(a rc t a n 004 ??? BBXY?? )5~3(1284260a rc t a n45 000 ??? =52 hx=3892— 1085Hx，太大時(shí)，將增加卸載沖擊，損壞運(yùn)輸車輛；過大，雖然有利于裝車，但加大了工作機(jī)構(gòu)前懸，降低了整機(jī)穩(wěn)定性。 302 ?? ，＝ 在設(shè)計(jì)時(shí)，一般在 65――85之間選取。 ?。?=0。實(shí)踐證明，只要保證 3 工況為平動(dòng)，則其問各位置鏟斗轉(zhuǎn)角變化不會(huì)超過177。計(jì)算證明，這樣布置也能得到較好的舉升特性。 AH不可能取得太大，它還受到油缸行程的限制。 研究證明， L點(diǎn)設(shè)計(jì)在 A 點(diǎn)的右 下方較好，這樣不但平動(dòng)性能好，而且動(dòng)臂舉升時(shí)，可減小舉升外阻力矩，有利于舉升油缸的設(shè)計(jì)。將 11 L 12L 13LJ4L4 分別繞 1 1 1 14 旋轉(zhuǎn)，它們的交點(diǎn)就是下拉桿與機(jī)架的鉸接點(diǎn) L。 三、轉(zhuǎn)斗油缸與搖臂的鉸接點(diǎn) K 以及下拉桿與機(jī)架鉸接點(diǎn) L 的確定 K 和 L 點(diǎn)的布置直接影響到鏟斗舉升平動(dòng)和自動(dòng)放平性能，對(duì) 鏟取力和動(dòng)臂舉升阻力距的影響都較大。 4．搖臂的確定 如圖 3． 1 KJ 與 JI夾角 (即搖桿折角 )可取 1 30～ 1 8039?！?2。下拉桿的確定 根據(jù) 經(jīng)驗(yàn)和分析，下拉桿的長(zhǎng)度為動(dòng)臂的 1／ 6～ l／ 7。 1～ 13倍。 1．上拉桿的確定 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和分析，上拉桿的長(zhǎng)、短臂夾角一般為 5。在連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，要想獲得理想方案，需要結(jié)合總體布置，全面考慮各種因素，多方案的對(duì)連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析比較，做大量的重復(fù)性工作，從中找出連桿 機(jī)構(gòu)的最佳尺寸機(jī)構(gòu)間最合理的鉸接位置。單板動(dòng)臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好、但其強(qiáng)度和剛度較低，小型裝載機(jī)較多采用，大中型裝載機(jī)對(duì)動(dòng)臂的強(qiáng)度和剛度要求較高，則較多采用雙板和箱形的動(dòng)臂。 4．動(dòng)臂長(zhǎng)度的確定： 動(dòng)臂鉸點(diǎn)位置確定以后，由下式可求出動(dòng)臂的長(zhǎng)度 Ld： ? ? ? ?20m a x20m i n0 )s i n()c os (R ???? ??????? RHHiRi AsBs minsi 一一鏟斗最小卸載距離 R。它對(duì)連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比、倍力系數(shù)、連桿機(jī)構(gòu)的布置以及轉(zhuǎn)斗油缸的長(zhǎng)度等都有很大影響。一般， A點(diǎn)取在前輪右上方，與前軸心水平距離為軸距的 1／ 3～ l／ 2處。 (4)以 B4點(diǎn)為圓心，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)鏟斗，使鏟斗口與 X 軸平行，即鏟斗被舉升到最高位置圖 (工況 3)。作圖時(shí)，應(yīng)使輪胎前沿 與工況 2 使鏟斗后壁的間隙盡量小些，目的使 機(jī)構(gòu)緊湊、前懸小， 但一般不小于． 50mm；輪胎中心 Z的 Y軸坐標(biāo)值應(yīng)等于輪胎的工 作半徑 R。 綜合考慮各種因素的影響，設(shè) 計(jì)時(shí)，一般根據(jù)坐標(biāo)圖上工況 1時(shí)的鏟斗實(shí)際狀況，在保證 B點(diǎn) Y軸坐標(biāo)值 Yc=200～ 250ram 和 X軸坐標(biāo)值 Xb盡可能小而且不與斗底干涉的前提下，人為的把 B點(diǎn)初步確定下來。動(dòng)臂回轉(zhuǎn)角通常取 80～ 90 度。 (2)保證作業(yè)時(shí)與其他構(gòu)件無運(yùn)動(dòng)干涉 (3)保證駕駛員有良好的勞動(dòng)條件，如工作安全視野開闊操作簡(jiǎn)便等 工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，因?yàn)榻M成工作裝黃的各構(gòu)件的尺寸及位置的相互影Ⅱ向，可變性很大。 ` 根據(jù)裝載機(jī)用途作業(yè)條件及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等擬定的設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求選定了工作裝置的結(jié)構(gòu)形式后便可進(jìn)行工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)多采用單連桿，雙連桿機(jī)構(gòu)布置較困難。 反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)的工作裝置，當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)鏟斗與搖臂的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。 正轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)又分為正轉(zhuǎn)單連桿和正轉(zhuǎn)雙連桿兩種形式。 裝載機(jī)根據(jù)搖臂一連桿數(shù) H,X 鉸接位置的不同，可組成不同形式的連桿機(jī)構(gòu)。 裝載機(jī)的工作裝置是由鏟斗、動(dòng)臂、搖臂、連桿托架及液壓系統(tǒng)等組成。 2．額定斗容 (堆裝斗容 )VH 鏟斗堆裝的額定斗容 V是指斗內(nèi)堆裝物料的四邊坡度均為 1： 2，此時(shí)額定斗容可按下式確定。 2． 3 斗容的計(jì)算 鏟斗的斗容量可以根據(jù)鏟斗的幾何尺寸確定。 52?！?10。 鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑 R0是指鏟斗與動(dòng)臂轉(zhuǎn)鉸中心 B與切削刃之間 的距離 (圖 2． 1) 由于鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑不僅影響鏟起力和插入阻力的大小，而且與 整機(jī)的總體參數(shù)有關(guān)。弧線型側(cè)刃的插入阻力比直線型側(cè)刃小，但弧線型側(cè)刃容易從兩側(cè)泄漏物料，不利于鏟斗的裝滿，適于鏟裝巖石。 裝有斗齒的鏟斗，在裝載機(jī)作業(yè)時(shí)，插入力由斗齒分擔(dān)，形成較 大的比壓，利于插入密實(shí)的料堆疏松物料或撬起大的塊狀物料，便于鏟斗的插入，斗齒磨損后容易更換。直線型切削刃簡(jiǎn)單并利于地面刮平作業(yè)，但切削阻力較大。6噸／米的物料 (如砂、碎石、松散泥土等 )：增加斗容的鏟斗，斗容一般為正常斗容的1。 2． 1 鏟斗結(jié)構(gòu)形式的選擇 鏟斗是直接用來切削、收集、運(yùn)輸和卸出物料，裝載機(jī)工作時(shí)的插入能力及鏟掘能力是