【正文】 這時(shí)停機(jī)平面上的最大挖掘半徑為 ?c o sc o s 3m a x44m a x lalXR CO ??? （ 224） 如果 1m a x23 2 ????? ???? ，則必須根據(jù)具體情況重新進(jìn)行計(jì)算。一般，鉸座都在轉(zhuǎn)臺(tái)中心的前方 ( CX 0)，近來(lái)大型正鏟的鉸座卻有向后移 (靠近回轉(zhuǎn)中心線 )的趨勢(shì)。 (1) 斗桿轉(zhuǎn)角 max2? 和 min2? 的確定 max2? 可根據(jù)最大挖掘半徑 maxR 確定。從幾何推導(dǎo)可知 222 m a x44 )()( CC XXYYl ???? (227) 式中 QX 、 QY —— Q點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，且 QX = ?cos3min lRO ? ； ?sin3lYQ ? (228) ? ? 23m i n2s i n32 m i n44 c os)( COC XlRlYl ?????? ?? (229) m in22122212 m in44 c o s2 ?lllll ??? (230) 帶入式（ 229）整理后得 ?????? ?? ??????? 21 3m i n232221m i n2 2 c os()s i n(a rc c os ll XlRlYll COC ??? (231) 有些挖掘機(jī)不要求鏟斗水平鏟入，而往往以一定的后角 1? 開(kāi)始挖掘，因而最小挖掘半徑 minOR 可能比前一種小，加大了停機(jī)平面上的挖掘范圍。 (2) 動(dòng)臂傾角 max1? 和 min1? 的確定 動(dòng)臂最大傾角 max1? 根據(jù)最大挖掘高度 max2H 確定。 由圖 和式 (2— 20)得到 ???????? ???? 1 32m a x1m in1 a rc s i n l llYH C? (234) （ 3） 鏟斗轉(zhuǎn)角 max3? 和 min3? 的確定 轉(zhuǎn)斗機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足以下要求：滿足工作尺才的要求，即保證所要求的 max2H 、 max1H 、maxR 、 minOR 等參數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)；挖掘過(guò)程中能夠調(diào)整切削后角，保證工作正常進(jìn)行，滿足挖掘過(guò)程結(jié)束時(shí)的轉(zhuǎn)斗要求及卸載要求 。根據(jù)裝裁機(jī)的要求鏟斗裝滿后斗底必須向上傾斜 ??? 40? ～ ?45 角， 顯然這時(shí)QV 連線也必然向上翹起 ?? 角。圖 中設(shè)動(dòng)臂油缸全縮和全伸時(shí)的位置為 1AB 和 2AB ，則 min11 LAB ? ； max22 LAB ? 。 圖 動(dòng)臂提升機(jī)構(gòu)計(jì)算示意圖 設(shè)起始力臂和終了力臂的比值為 K，則 ? ?? ?m a x1211m in121111 s i ns i n ??? ?? ???? aa aaeeKoq (247) 或 )s i n()s i n(m in1211m a x1211 ??? ????? aaKaa （ 248） 展開(kāi)并整理后得到 ????????????????m a x1m in1m in1m a x1211c o sc o ss i ns i na r c t a n??????KKaa (249) 對(duì)式 (2— 48)、 (2— 49)可作如下分析： (1)公式表示了 ? 、 K、 11a 、 max1? 、 min1? 諸 值之間存在著一定的依賴(lài)關(guān)系。所以當(dāng)確定 11a 值時(shí)必須全面考慮，籠統(tǒng)地給定正鏟或反鏟的 11a值是不恰當(dāng)?shù)?。而正鏟動(dòng)臂一般不采用反鏟那樣大曲率的彎臂， 2a 角主要按油缸 在動(dòng)臂上的鉸接方式而定，有時(shí)油缸鉸在動(dòng)留下緣的耳板上 (動(dòng)臂截面不致削弱 )；有時(shí)靠?jī)蓚€(gè)鐘形座鉸于動(dòng)臂兩側(cè) (在雙缸方案中常采用 )等等，因而 2a 角有正有負(fù)，但角度一般部不大，因此對(duì) 11a 的影響也不很大。 (4)由于正鏟主要挖掘地面以上土，終了力臂不能忽視，故 K 值可建議在 ～ 的范圍內(nèi)選取。而在最大挖掘半徑下舉升滿載斗時(shí)的提升力矩往往接近最大值，此時(shí)油缸的作用力臂也接近于最大值 max1e ，且 max1e ＝ 5l 。初步設(shè)計(jì)時(shí)這些重量和重心位置可根據(jù)類(lèi)比法確定； s—— 油缸推力， s＝ pdn 411?，其中 1n 、 1d 分別為動(dòng)臂油缸數(shù)目 和缸徑； p是系統(tǒng)的工作壓力； ? —— 油缸和鉸點(diǎn)的機(jī)械效率，在初步設(shè)計(jì)時(shí)可取 ? =。 如圖 2— 15 所示，假設(shè)斗桿油缸全縮和全伸時(shí)的長(zhǎng)度為 1DE 和 2DE ，則 1DE ＝min2L 。因此在初步設(shè)計(jì)中如果根據(jù)動(dòng)臂和斗桿的結(jié)構(gòu)形式及鉸點(diǎn)的固定方式預(yù)先確定一個(gè)角，則可按公式求出第二個(gè)角，或者根據(jù)所求的 43 aa? 值結(jié)合具體結(jié)構(gòu)情況分別確定各值。 斗桿 反鏟挖掘機(jī)斗桿的強(qiáng)度主要 由彎矩控制。gP ，取斗桿為隔離體，按力矩平衡求得：dgdbg ll rGrGlPW ? ???23439。2 1 011 ( , , )B B A b g dW P r M G G G W rr ??? ? ???? (噸 ) 式中， 0r —— 切向挖掘阻力到動(dòng)臂下鉸點(diǎn)的力臂（米）； Iy Iz 1r —— 法向挖掘阻力到動(dòng)臂下 鉸點(diǎn)的力臂（米）； Br —— 動(dòng)臂油缸作用力到動(dòng)臂下鉸點(diǎn)的力臂（米）； ),( dgbA GGGM? —— 工作裝置各個(gè)部分對(duì)動(dòng)臂下鉸點(diǎn)的力矩和。cM ： 2239。 工況二 動(dòng)臂位于動(dòng)臂油缸最大作用力臂處； 斗桿油缸作用力臂最大； 鏟斗斗齒尖，動(dòng)臂與斗桿鉸點(diǎn)，斗桿與鏟斗鉸點(diǎn)三點(diǎn)位于同一直線； 正常挖掘，挖掘阻力對(duì)稱(chēng)于鏟斗，無(wú)橫向力。1 (噸 ) 式中， dg GG, —— 斗桿和鏟斗的重量（噸）； dll,2 —— 斗桿和鏟斗長(zhǎng)（米）； 3r —— 斗桿重力到動(dòng)臂與斗桿鉸點(diǎn)的力臂（米）； 4r —— 鏟斗重力到動(dòng)臂與斗桿鉸點(diǎn)的力臂（米） 取鏟斗為隔離體，按力矩平衡求得鏟 斗油缸工作力： 657 21 rrr rGlWP ddd ??? (噸 ) 式中， 2r —— 鏟斗重力到鏟斗與斗桿鉸點(diǎn)的距離（米）； 5r —— 連桿到鏟斗與斗桿鉸點(diǎn)的距離（米）； 6r —— 連桿到搖桿與斗桿鉸點(diǎn)的距離（米）； 7r —— 搖桿的長(zhǎng)度（米）。 按圖解法和力平衡方程求得斗桿所受作 用力。 動(dòng)臂 反鏟裝置動(dòng)臂的強(qiáng)度校核按挖掘中動(dòng)臂可能出現(xiàn)的最大載荷來(lái)選定計(jì)算位置。1 式中， dg GG, —— 斗桿和鏟斗的重量（噸）； dll,2 —— 斗桿和鏟斗長(zhǎng)（米）； 3r —— 斗桿重力到動(dòng)臂與斗桿鉸點(diǎn)的力臂（米）； 4r —— 鏟斗重力到動(dòng)臂與斗桿鉸點(diǎn)的力臂（米） 法向阻力取決于動(dòng)臂油缸的閉鎖力 39。再取 動(dòng)臂為隔離體，求得動(dòng)臂下鉸點(diǎn)的作用力。 切向最大挖掘力 1W 取決斗桿油缸的閉鎖力 39。2 1 011 ( , , )B B A b g dW P r M G G G W rr ??? ? ???? 式中， 0r —— 切向挖掘阻力到動(dòng)臂下鉸點(diǎn)的力臂（米）； 1r —— 法向挖掘阻力到動(dòng)臂下鉸點(diǎn)的力臂（米）； Br —— 動(dòng)臂油缸作用力到動(dòng)臂下鉸點(diǎn)的力臂（米）； ),( dgbA GGGM? —— 工作裝置各個(gè)部分對(duì)動(dòng)臂下鉸點(diǎn)的力矩和。 取動(dòng)臂彎曲處進(jìn)行強(qiáng)度校核，斷面如圖 39： Iz 圖 39 斷面面積為： 410204 ???F m2 斷面轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 10ZI ??? 圖 38 取動(dòng)臂安全系數(shù)為 2，材料 16Mn 的屈服極限 ? ?s? =350MP 則，許用應(yīng)力為： ? ? ? ? 175?? ns?? MP 斷面處壓應(yīng)力為：1 ? ?? MP 剪應(yīng)力為： 1 ? ?? MP 彎曲正應(yīng)力： m a xm a x 1 5 3 .6ZMy MPI? ?? 此處按曲梁進(jìn)行驗(yàn)算，則 ???????? ????? ry ykFrMFN 11? =??? 且 , max??? ??? ,? ??2? 故，強(qiáng)度滿足。連桿主要作用力為拉壓，按正應(yīng)力進(jìn)行校核。 圖 41 圖 42 仿真： 圖像、視頻 \仿真動(dòng)態(tài)圖 圖像、視頻 \仿真動(dòng)態(tài)圖 五 、參考文獻(xiàn) [1]馮鑒、何俊、雷志翔主編 《機(jī)械原理》 西南交通大學(xué)出版社， [2]同濟(jì)大學(xué)主編 .單斗液壓挖掘機(jī) [M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社， 1986 [3]馮才 .單斗正鏟液壓挖掘機(jī)的基本數(shù)學(xué)模型 .華北水利水電學(xué)院 [4]謝迪 .混合動(dòng)力液壓挖掘機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)研究 . 浙江大學(xué)機(jī)械與能源工程學(xué)院