【正文】 定總體參數(shù) 15 工作液壓缸的理論挖掘力 24 27 斗桿機構的設計 51 52 液壓系統(tǒng)圖 56 Solidworks動畫模擬仿真的概述 67 1 設計項目 計算與說明 結果 挖掘機的作用及其發(fā)展概況 第 1章 緒論 挖掘機的作用 及其發(fā)展概況 液壓挖掘機是在機械傳動挖掘機的基礎上發(fā)展起來的。 在建筑工程中，可用來挖掘土坑、排水溝，拆除廢舊建筑物，平整場地等。 在石油、電力、通信業(yè)的基礎建設及市政建設中，用來挖掘電纜溝和管道等。據(jù)建筑施工部門統(tǒng)計，一臺斗容量Ⅰ～Ⅳ級土壤時，每班生產(chǎn)率大約相當于 300～ 400個工人一天的工作量。而能夠模擬人的掘土工作，在陸地上使用的蒸汽機驅動的“動力鏟”于 1835年在美國誕生，主要用于修筑鐵路的繁重工作，被認為是現(xiàn)代挖掘機的先驅，距今已有 170多 年歷史。 挖掘機的 分類 液壓挖掘機種類繁多，可以從不同角度對其類型進行劃分。若液壓挖掘機中的某一個機構采用機械傳動，則稱其為非全液壓（或半液壓）挖掘機。 履帶式液壓挖掘機應用最廣，在任何路面行走均有良好的通過性，對土壤有足夠的附著力，接地比壓小，作業(yè)時不需設支腿，適用范圍較大。 輪胎式液壓挖掘機具有行走速度快，機動性好，可在多種路面通行的特點。 汽車式液壓挖掘機一般采用標準的汽車底盤，速度快，機動性好。伸縮臂式挖掘機的動臂由主臂及伸縮臂組成，伸縮臂可在主臂臂內(nèi)伸縮，還可以變幅。它由下列基本部分組成：工作裝置 、 回轉機構 、動力裝置 、 傳動操縱機 構 、 行走裝置和輔助設備。挖掘機的基本性能也就決定于各組成部分的構造和性能。而大型液壓挖掘機則以礦用正鏟（同樣 V=18000 N∕ m3為標準型）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置。 設計題目簡介 國外發(fā)展現(xiàn)狀 國外挖掘機生產(chǎn)歷 史較長，液壓挖技術的不斷成熟使挖掘機得到全面的發(fā)展。 Maestro 控制面板在機型上安裝兩種功率模式和四種工況狀態(tài)，允許用戶自行決定功率工況模式。國外挖掘機行業(yè)重視采用新技術、新工藝、新結構和新材料，加快了向標準化、系列化、通用化發(fā)展的步伐。 （ 2） 更為普遍地采用節(jié)能技術。 （ 6） 液壓系統(tǒng)不斷改進，液壓元件不斷更新。 國內(nèi)發(fā)展概況 早在 1958年國內(nèi)便開始了液壓挖掘機的研制開發(fā)工作，隨后開發(fā)出一系列比較成熟的產(chǎn)品。有的新開發(fā)的產(chǎn)品 (也包括某些已生產(chǎn)多年的老產(chǎn)品 )為了提高作業(yè)的可靠性，干脆采用了進口的液壓件和發(fā)動機，甚至于整個傳動系統(tǒng)都按照采用國外元件來設計，這種經(jīng)過改型或新設計開發(fā)的液壓挖掘 機其工作可靠性和作業(yè)效率得到很大的提高。關于工作裝置設計參數(shù)分析和在 CAD上其自動設計的綜合研究文獻還沒有。經(jīng)過近十年的研究，獲得了一些成果，但是研究還不夠深入，有些研究結果已進入實際應用過程中。（ 3）發(fā)展集成、復合、小型化、輕化元件。（ 7）標準化和多樣化。 挖掘機主要參數(shù)的確定。 、穩(wěn)定、生產(chǎn)率以及其他總體特性的分析計算等。 主要參數(shù)的選擇是液壓挖掘機總體方案設計中重要的環(huán)節(jié)。盲目的提高和消弱某些參數(shù)都將帶來不良的結果。 3）充分利用發(fā)動機的功率 —— 經(jīng)濟性。 3）按標準選定法：即按國家頒發(fā)的液壓挖掘機形式與基本參數(shù)系列標準規(guī)定的數(shù)值范圍，給 定擬采用的結構特點選定參數(shù)值。 液壓挖掘機主要參數(shù)中最重要的主要參數(shù)有三個： 斗容量、機重和 發(fā)動機功率。 為促進我國液壓挖掘機制造業(yè)的發(fā)展，新修訂的液壓挖掘機基本參數(shù)標準采用機重和標準斗容為標志，液壓挖掘機新產(chǎn)品設計或老產(chǎn)品的改進、整頓、變型設計等形式和參數(shù)的確定都應符合標準規(guī)定。 發(fā)動機功率：指發(fā)動機的額定功率（ 12 小時工作），即正常運轉條件下本身消耗以外的輸出凈功率 （ KW）。但實際工作時由于地面不平，兩條履帶不完全 與地面接觸。 11 設計項目 計算與說明 結果 初選履帶 最大接地比壓決定了挖掘機能否在松軟地面上工作。 重心對截面重心 O點的力矩為 M G r?? 將此力矩 沿履帶方向及垂直于履帶方向為 M’ 及 M’’ ； 39。 在一般結構的挖掘機中ａ很?。?2176。 最小離地間隙 h 也是一個重要的參數(shù)。 初選履帶 關于履帶選擇的一些要求 ，其兩端 的突出部分對稱度不得超過 ，銷軸與鏈軌的壓裝部分應勻等。 的選擇，型號 LD229，履帶的名義節(jié)距為 229mm，履帶節(jié)距為 ，履帶板寬度為 600mm。 。由于履帶銷之間的節(jié)距大于驅動齒輪的節(jié)距，所以使驅動齒輪磨尖。 s2） 53f jfJ K G? 1000 213747 制動減速度（ rad/s） 13zf fKG?? ?? 轉 臺 速 度（ r/min） 16nn KGe?? 回轉時間（ s） 16tf tfKG? ? 理論周期（ s） 16zo zot K G? 10 第 3 章 挖掘機工作阻力 挖掘力是衡量反鏟工作裝置挖掘性能的重要指標之一。 工作液壓缸的理論挖掘力 反鏟裝置主要采用斗桿液壓缸或鏟斗液壓缸進行挖掘。 對于已定的工作裝置鏟斗液壓缸理論挖掘力是該液壓缸瞬時長度 L3的函數(shù)，顯然當 i=imax時 POD=PODmax，即得到鏟斗液壓缸的最大理論挖掘力。當 F，Q， V三點處于一直線時 r6= r6max，同時如果 r5= r5min（此時L2=L2min或 L2=L2max）則可得 POG的最小值。 當全面考慮這些條件后得到的工作液壓缸能實現(xiàn)的挖掘力值就是挖掘機在該工況下的挖掘力。當用于特殊作業(yè)條件時求整機的挖掘力必須考慮坡度、風力等影響。 ，并保證在任意位置都能卸凈鏟斗中的物料。反鏟動臂分為整體式和組合式兩類。整體式彎動臂在彎曲處的結構形狀和強度值得注意。往往需要配備幾套完全不通用的工作裝置。 ①油缸前傾布置方案，動臂油缸與動臂鉸接于 E點。 此外，在后傾方案中，動臂 EF 部分往往比前傾方案的長，因此動臂所受彎矩也比較大。 本次設計根據(jù)設計要求參數(shù)，綜合考慮，采用動臂油缸前傾布置方案。有些反鏟采用組合式斗桿。 。～125176。當斗桿油缸和轉斗油缸同時伸出最長時，斗前壁 與 動臂之間的距離應大于 10cm。一般當 1K ＞ 2時，（有的反鏟取 1K＞ 3）稱為長動臂短斗桿方案，當 1K ＜ 時屬于短動臂長斗桿方案。在使用條件單一，作業(yè)對象明確的條件下采用整體式動臂和斗桿固定鉸接， 1K 值由作業(yè)條件確定。 確定鏟斗的結構形式的斗齒的安裝結構 基本要求 ： 1．有利于物料的自由流 動，因此鏟斗內(nèi)壁不宜設置橫向凸緣、棱角等。 1K ＝ 2 21 設計項目 計算與說明 結果 國外采用設有強制卸土的粘土鏟斗。挖硬土或碎石時還能把石塊從土壤中耙出。為了滿足各 種 特定情況，盡可能提高作業(yè)效率，通用反鏟裝置常配有 圖 42 反鏟用鏟斗常用結 構構 22 設計項目 計算與說明 結果 甚至十多種斗容量不同，結構形式各異的鏟斗。將兩只 RH6 液壓挖掘機上進行對比試驗，結果如表 4－ 1所示。 表 41 反鏟斗對比試驗結果 作業(yè)條件 鏟斗編號 鏟斗充滿時間 (s) 生產(chǎn)率（ 10kN/h） 效率（ %） 在頁巖中鏟斗 1 鏟斗 2 100 圖 44 斗齒安裝形式 23 設計項目 計算與說明 結果 鏟斗與鏟斗液壓缸的連接形式 作 業(yè) 在砂中 作 業(yè) 鏟斗 1 鏟斗 2 100 鏟斗與鏟斗液壓缸的連接形式 鏟斗與鏟斗液壓缸的連接形式有四連桿 和六連桿機構，如圖 45所示。圖 45d與 45b 類似，區(qū)別在于前者液壓缸活塞桿端鉸接于搖桿兩端之間。 液壓缸參數(shù)的確定 因為發(fā)動機功率為 110KW，所以液壓功率為 110=88KW，反鏟挖掘力 Pf=KfG(KN） = 245=，所以采用動臂液壓缸數(shù)為 2，斗桿 缸 、 轉 斗 缸 各為 1，缸徑為 125mm，初選λ = 鏟斗的設計 圖 46鏟斗主參數(shù)示意圖 斗容量 q、平均斗寬 B、轉斗挖掘半徑 R 和轉斗挖掘裝滿角 2δ（這里δ =δ max）是鏟斗的四個主要參數(shù) 見圖46。 = Ks—— 土壤松散系數(shù)，取近似值 把 q、 B、 2δ和 Ks代入上式，得 R=1431mm 鏟斗上兩個鉸點 K 與 Q 的間距 l24太大將影響鏟斗傳動特性，太小則影響鏟斗結構剛度，一般取特性參數(shù)K2=243ll =，取 K2=,則 q=1 m3 B=1180mm 2 ? ? Ks= R=1431mm l24=497mm φ maxR 25 設計項目 計算與說明 結果 l24=l3 =1462 =497mm 鏟斗的運動 鏟斗相對于 XY 坐標系的運動是 L L2和 L3的函數(shù)，情況較復雜。用 L3min代入上式可得到初傳動比 io，用 L3max代入上式則可得到終傳動比