【正文】 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。在連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計中，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，多方案的對連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動學(xué)及動力學(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。 1～ 13倍?！?2。 三、轉(zhuǎn)斗油缸與搖臂的鉸接點 K 以及下拉桿與機(jī)架鉸接點 L 的確定 K 和 L 點的布置直接影響到鏟斗舉升平動和自動放平性能，對 鏟取力和動臂舉升阻力距的影響都較大。 研究證明， L點設(shè)計在 A 點的右 下方較好，這樣不但平動性能好，而且動臂舉升時，可減小舉升外阻力矩，有利于舉升油缸的設(shè)計。計算證明，這樣布置也能得到較好的舉升特性。 ?。?=0。Hx，太大時，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。 167。 2． 對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． 對稱水平力與垂直力同時作用工況： 此 時垂直力由式 (2)給出，水平力取發(fā)動機(jī)扣除工作油泵功 率后，裝載機(jī)所能發(fā)揮的牽引力 Pkp。 通過上面的分析與假設(shè)，就能將工作裝置這樣一個空間超靜定結(jié)構(gòu)，簡化為平面問題進(jìn)行受力分析。在此截面上作用有彎曲應(yīng)力和正應(yīng)力： ? ??? ??? FNWM 式中 M—— 計算斷面上的彎矩； N—— 計算斷面上的軸向力； W—— 計算斷面的抗彎斷面系數(shù)； F—— 計算斷面的截面積。 4． 4 強(qiáng)度校核 根據(jù)計算工況及其受力分析，即可按強(qiáng)度理論對工作裝置主 要構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度校核。 由于工作裝置是一個受力較復(fù)雜的空間超靜定系統(tǒng)，為簡化 計算，通常要作如下假設(shè)： 1)在對稱受載工況，由于工作裝置是一個對稱結(jié)構(gòu)，故兩動 臂受的載荷相等。 綜合上述分析，可以得到如下幾種工作裝置的典型工況： 1。 4． 1 計算位置 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，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。由作圖可知，鏟斗可以實現(xiàn)舉升平動的要求。 通過上述步驟，確定出工作裝置上各鉸點的坐標(biāo)，如圖 4． 1： A(0,2020) B（ 2120,260) C（ 2350,825） D(1940， 1200) E(1 760， 540) F(1 740， 2040) G(1004， 1020) H(0， 1435) I(300， 1489) J(324， 1 760) K(132， 2270) L（ 21， 1705） 五：鏟斗舉升平動分析及最大卸載高度、最小卸載距離的確定 1．鏟斗平動分析 若鏟斗要實現(xiàn)舉升近似平動的要求，則應(yīng)有下列不等式成立： 021 10???－ 式中： 1? —— 工況 2時鏟斗對地位置角。這樣做，可使舉升油缸在動臂整個舉升過程中，舉升工作力臂 大小的變化較小，即工作力矩變化不大，避免鏟斗舉升到最高位置時的舉升力不足，因為此時工作力臂往往較小或最小。所以，需經(jīng)過多次試湊方能奏效。 I點不可與前橋相碰，并應(yīng)有足夠的離地高度。 3。長度比為 1． 5左右。 二、連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計： 連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計是一個比較復(fù)雜的問題，因為組成連桿機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的位置及尺寸可變性較大，對于一定結(jié)構(gòu)形式的連桿機(jī)構(gòu)在滿足使用要求的條件下可以降格構(gòu)件設(shè)計成各種各樣的尺寸及不同的鉸接點位置。相對前輪胎， J 點在其外廓的左上部。因為 B 和 B4 點同在以 A點為圓心，動臂 AB 長為半徑的圓弧上，所以 A點必在 BB4的垂直平分線上。 2．動臂與機(jī)架的鉸接點 A (1) 以 B 點為圓心，使鏟斗順時針轉(zhuǎn)動，至鏟斗斗口 OO’ 與 X 軸平行為止，即工況 2。因此只有在綜合考慮各種因素的前提下對工作裝置進(jìn)行 動力學(xué)運(yùn)動學(xué)分析通過多方案比較才 能最后選出最佳構(gòu)件尺寸及鉸接點位置時所設(shè)計的工作裝置不僅滿足使用要求而且具有較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。但由于這種形式結(jié)構(gòu)簡單鏟起力較大所以中小型裝載機(jī)采用較多。缺點是鏟起力變化曲線陡峭；搖臂一連桿的傳動比比較小，為提高傳動比，需要加長搖臂一連 桿的長度，給結(jié)構(gòu)布置帶來困難，并影響駕駛員的視野．雙連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，轉(zhuǎn)斗油缸也難于布置在動臂下方．但搖臂．連桿傳動比大，因此搖臂 一連桿尺寸可以減少，駕駛員的視野較好，鏟起力變化曲線平緩，適于利用鏟斗及動臂復(fù)合鏟掘的作業(yè)。動臂的升降和鏟斗的轉(zhuǎn)動采用液壓操縱。 對于裝有擋板的鏟斗： 32K 32ABV 米－＝ bh 。 —— 斗底與后斗壁間的夾角，通常 b。 2． 2 鏟斗基本參數(shù)的確定 鏟斗的主要參數(shù)是鏟斗寬度和鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑。這種切削刃由于中間突出，在插入料堆時，插入力可以集中作用在斗刃中間部分，易于插入料堆；同時對減少”偏載切入”有一定的效果。是在惡劣的條件下工作，承受很大的沖擊載荷和劇烈的磨削，所以要求鏟斗具有足夠的強(qiáng)度和剛度，同時要耐磨。沃爾沃公司 BW6300 型挖掘裝載機(jī)在后橋上采用了自鎖差速器，由于鎖緊過程是自動完成的，可以省去一套差速鎖的控制系統(tǒng)，適用于挖掘裝置工作工況。福州機(jī)械廠生產(chǎn)的 WZ25 型挖掘裝載機(jī)采用輪式專用底盤。 現(xiàn)代輪胎式挖掘裝載機(jī)則采用鉸接車架的專用底盤。 (10)徐州裝載機(jī)廠開發(fā)研制出 WZ25— 16 型挖掘裝載機(jī)，發(fā)動機(jī)功率為 50KW，裝載斗容量 0． 8m3，反鏟斗容量 0． 25 m3，裝載裝置最大掘 起力≥ 25． 6 KN。 (3)煙臺工程機(jī)械廠 zLl5WJ 型，反鏟鏟斗標(biāo)準(zhǔn)斗容量0． 14． m3 ，整機(jī)質(zhì)量 6400Kg， 1 988 年通過省級鑒定。產(chǎn)品有 T5C， T5D， T6 型； (3)New Holland公司。產(chǎn)品有四輪驅(qū)動四輪轉(zhuǎn)向形式，還有蟹行功能供選擇。 1989 年又推出了 438 型。綜合四家公司的挖掘裝載機(jī)，共有二十余種型號。 1． 2 國內(nèi)外本課題現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 作為裝載機(jī)多種作業(yè)化品種之一，挖掘裝載機(jī)在我國起步較晚，但發(fā)展較快，已有十余家企業(yè)生產(chǎn)這種裝載機(jī)。同時，通過性能分析能夠很清楚地了解到這個裝載裝置在各個位置或各種工況時的力和其它工作參數(shù)，有利于更有效地使用這種挖掘裝載機(jī)和使這種挖掘裝載機(jī)的工作效率得到最大限度地發(fā)揮。解決了這一問題，才能滿足未來我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)迅猛發(fā)展的需要。這種機(jī)型使用范圍很廣，其產(chǎn)品受到用戶的普遍關(guān)注。通過估計增加或減少的裝載拖運(yùn)物和返回時間可以獲得總共的循環(huán) 時間。 輪式裝載機(jī)所達(dá)到的裝載量應(yīng)當(dāng)比別的裝載機(jī)器所達(dá)到的鏟裝量稍微大一些。 13．關(guān)于成熟的技術(shù)結(jié)構(gòu)工藝等繼承的決定和建議： 與原來的技術(shù)資料相比繼承了以前的鏟斗形狀、大小、空間布置，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的外形等。設(shè)計所用零部件應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件、外構(gòu)件，從而減少設(shè)計和制造的：工作量、縮短設(shè)計和制造周期，提高系統(tǒng)可維護(hù)程 度，有利于降低成本和加快產(chǎn)品改進(jìn)更新步伐。 (8)柳州工程機(jī)械廠開發(fā)出 WZ25— 20。 我國已開發(fā)、試制或生產(chǎn)挖掘裝載機(jī)的廠家及其型號有： (1)北京建筑機(jī)械廠及福建機(jī)器廠開發(fā)出 WZ2A、 WZ2B，北京建筑機(jī)械廠 1969年生產(chǎn) WZ2型挖掘裝載機(jī) (又稱 DY4— 55型 )， 1980 年改進(jìn)設(shè)計，試制了 WZ2A 型挖掘裝載機(jī)， 1981 年 10月通過鑒定。易于實現(xiàn)鏟斗白動放平。 正轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)的工作裝置當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動時鏟斗與搖臂的轉(zhuǎn)動方向相同其運(yùn)動特點是發(fā)出最大鏟起力時的鏟斗轉(zhuǎn)角是負(fù)的，有利于地面的挖掘，鏟斗傾斜時的角速度大易于抖落砂石，但沖擊較火。 現(xiàn)將裝載機(jī)工作原理介紹如下： 裝載機(jī)鏟掘和裝卸物料的作業(yè)是通過：工作裝置的運(yùn)動實現(xiàn)的。 工 作裝置的性能分析過去多采用作圖分析和手工計算法，．工作量繁重，精度較低。 鏟斗前傾時間為 1～ 2秒。 現(xiàn)將本機(jī)主要子系統(tǒng)概述如下： (1)當(dāng)動臂在最低位置時動臂與鏟斗的鉸接點應(yīng)盡量靠近輪胎，當(dāng)鏟斗處丁上翻位置時使其與輪胎有一定間隙而確定動臂與鉸接點的位置。進(jìn)而影響到整機(jī)的工作效率與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。． 21 第五章：工作裝置的運(yùn)動仿真 5 第二章：鏟斗設(shè)計已成為工程機(jī)械的主導(dǎo)產(chǎn)品之一。但本機(jī)械兼顧挖掘和裝載雙重任務(wù)，從總體布局考慮，將發(fā)動機(jī)置與前端，在后端布置單斗挖掘工作裝置。 (3)搖臂做成彎曲形狀起夾角大小主要考慮到空間位置不受干涉而定，一般取 30 度左右，長短臂之比 1。目前我國又在計劃進(jìn)行西部大開發(fā)，挖掘裝載機(jī)作為工程機(jī)械的一種主要類型，挖掘與運(yùn)移土石方的主要機(jī)械設(shè)備，它的需求量迅速增長，對它的質(zhì)量以及性能也提出了更高的要求。性能分析即設(shè)計合理性分析。動臂的升降和鏟斗的轉(zhuǎn)動采用液壓操縱。缺點是鏟起力變化曲線陡峭；搖臂 ―― 連桿的傳動比比較小，為提高傳動比，需要加長搖臂 ―― 連桿的長度，給結(jié)構(gòu)布置帶來困難，并影響駕駛員的視野．雙連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，轉(zhuǎn)斗油缸也難 于布置在動臂下方．但搖臂。反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)當(dāng)鏟斗位于運(yùn)輸位置時連桿與動臂軸線相交，因此難于布置在同一平面內(nèi)。 (3)煙臺工程機(jī)械廠 ZLl5WJ 型，反鏟鏟斗標(biāo)準(zhǔn)斗容量 0． 14 m3 ，整機(jī)質(zhì)量 6400Kg， 1988 年通過省級鑒定。 與國外水平比較，我國的工程機(jī)械行業(yè)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家，無論從產(chǎn)品質(zhì)量還是年生產(chǎn)總量比較，我國都落后于發(fā)達(dá)國家。 10．采用新原理、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝、新技術(shù)的建議： 本機(jī)采用前裝載后挖掘的雙重作業(yè)系統(tǒng)大大加大了機(jī)器的應(yīng)用范圍，同時采用了新型液壓系統(tǒng)，精簡了結(jié)構(gòu)，減小了整機(jī)尺寸。關(guān)于產(chǎn)品成本的要求： 本機(jī)成本大約 100萬人民幣。 當(dāng)在一個硬的操作表面拖運(yùn)松的顆粒狀材料時，對一個裝載機(jī)來說， 0． 440． 55分鐘的基本循環(huán)周期是合情合理的。因此近幾年來無論在國內(nèi)還是國外裝載機(jī)品種和產(chǎn)量都得到了迅猛發(fā)展，已成為工程機(jī)械的主導(dǎo)產(chǎn)品之一。廣泛應(yīng)用于農(nóng)田水利建設(shè)、工業(yè)和民用建筑、市政建設(shè)及電力建設(shè)等，主要用于建筑工程、農(nóng)田水利的基槽、基坑、管溝等小型土方工程的開挖以及城市建設(shè)和工廠企業(yè)的裝載作業(yè)，是一種適應(yīng)性較強(qiáng)的現(xiàn)場施工機(jī)械。為克服作圖分析和手工計算法的缺點，本次設(shè)計采用計算機(jī)輔助分析。今后十五年，國家將集中必要的力量，在水利、能源、交通、通信和重要原材料工業(yè)方面，建設(shè)一批大型工程。 1．挖掘裝載機(jī)的型式 根據(jù) GBl0186． 88《挖掘裝載機(jī)術(shù)語》，挖掘裝載機(jī) (backhoe： loader)的型式定義為：一種機(jī)體前部裝有裝載裝置，機(jī)體后部裝有反鏟挖掘裝置的自行式機(jī)械。(2)約翰迪爾公司 70年代開始生產(chǎn)挖掘裝載機(jī)， 1982 年以后每年推出一種，目前共有7 種型號。 英國生產(chǎn)挖掘裝載機(jī)的公司主要有：班福德 (J． BC)、麥塞． 福 格森 (MasseyFerguson)、 亞力山大頓肯有限公司 (Duncan— Alexander)等。公司在 1973年就 已經(jīng)向蘇聯(lián)出口了 3D 型， 1989 年蘇聯(lián)商船公司向該公司訂購了 30 臺 4WD 型，用于 14 個港口設(shè)施建設(shè)，價值達(dá) 100 萬英鎊。 M2208D 三種機(jī)型，基本上采用小型拖拉機(jī)車架， R()PS駕駛室框架。 (5)山東臨沂裝載機(jī)廠的 zwl0 型履帶式挖掘裝載機(jī)。 13 挖掘裝載機(jī)發(fā)展特點 綜合國內(nèi)外挖掘裝載機(jī)的發(fā)展情況，在結(jié)構(gòu)上有以下特點： (1)根據(jù)挖掘裝載機(jī)的主要用途，綜合考慮工作速度、作業(yè)要求、道路狀況和配置不同附屬裝置時變形方便等因素，廣泛采用輪胎式行走裝置?！?43。約翰迪爾公司生產(chǎn)的 350、 350B、 350C 型裝載機(jī) ，都能在其后部安裝反鏟挖掘裝置。顯然， L L2 和 L3 為某組確定值時反鏟裝置就相應(yīng)處于一個確定的幾何位置。 4～ 1． 6倍，用來鏟掘容重 1． 0噸／米 3左右的物料 (如煤、煤渣等 )；減少斗容的鏟斗，斗容為正常斗容的 O． 6～ 0． 8，用來裝載容重大于 2噸／米 3的物料如鐵礦石、巖石等 )。因此，對主要用于鏟裝巖石或密實物料的裝載機(jī)，其鏟斗均裝有斗齒。因此鏟斗的其它參數(shù)依據(jù)它來決定。 由計算可得： R0＝ 1066～ 1178mm. 選取 R0＝ 1085mm 斗底長度 Lg是指由鏟斗切削刃到斗底與后斗壁交點的距離： mmRgRg 1520)~(L 00 ??? ? 后斗壁長度 LZ是指由后斗壁上緣到與斗底相交點的距離： mmRgRg 1194)~(L 00 ??? ? 擋板