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挖掘裝載機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)—畢業(yè)設(shè)計(jì)(存儲(chǔ)版)

  

【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(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。 1~ 13倍?!?2。 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。 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)。計(jì)算證明,這樣布置也能得到較好的舉升特性。 ?。?=0。Hx,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。 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。 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。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。 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。 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。 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(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。由作圖可知,鏟斗可以實(shí)現(xiàn)舉升平動(dòng)的要求。 通過上述步驟,確定出工作裝置上各鉸點(diǎn)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(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。這樣做,可使舉升油缸在動(dòng)臂整個(gè)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(shí)的舉升力不足,因?yàn)榇藭r(shí)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(diǎn)不可與前橋相碰,并應(yīng)有足夠的離地高度。 3。長(zhǎng)度比為 1. 5左右。 二、連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì): 連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一個(gè)比較復(fù)雜的問題,因?yàn)榻M成連桿機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的位置及尺寸可變性較大,對(duì)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(jì)成各種各樣的尺寸及不同的鉸接點(diǎn)位置。相對(duì)前輪胎, J 點(diǎn)在其外廓的左上部。因?yàn)?B 和 B4 點(diǎn)同在以 A點(diǎn)為圓心,動(dòng)臂 AB 長(zhǎng)為半徑的圓弧上,所以 A點(diǎn)必在 BB4的垂直平分線上。 2.動(dòng)臂與機(jī)架的鉸接點(diǎn) A (1) 以 B 點(diǎn)為圓心,使鏟斗順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),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(duì)工作裝置進(jìn)行 動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)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(diǎn)位置時(shí)所設(shè)計(jì)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(jiǎn)單鏟起力較大所以中小型裝載機(jī)采用較多。缺點(diǎn)是鏟起力變化曲線陡峭;搖臂一連桿的傳動(dòng)比比較小,為提高傳動(dòng)比,需要加長(zhǎng)搖臂一連 桿的長(zhǎng)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(dòng)臂下方.但搖臂.連桿傳動(dòng)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(dòng)臂復(fù)合鏟掘的作業(yè)。動(dòng)臂的升降和鏟斗的轉(zhuǎn)動(dòng)采用液壓操縱。 對(duì)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(shí),插入力可以集中作用在斗刃中間部分,易于插入料堆;同時(shí)對(duì)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(shí)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(dòng)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(dòng)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(tái)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(jí)鑒定。產(chǎn)品有 T5C, T5D, T6 型; (3)New Holland公司。產(chǎn)品有四輪驅(qū)動(dòng)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(hào)。 1. 2 國(guó)內(nèi)外本課題現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 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(guó)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(shí),通過性能分析能夠很清楚地了解到這個(gè)裝載裝置在各個(gè)位置或各種工況時(shí)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(guó)國(guó)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(jì)增加或減少的裝載拖運(yùn)物和返回時(shí)間可以獲得總共的循環(huán) 時(shí)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(jì)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(jì)和制造的:工作量、縮短設(shè)計(jì)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(guó)已開發(fā)、試制或生產(chǎn)挖掘裝載機(jī)的廠家及其型號(hào)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(jì),試制了 WZ2A 型挖掘裝載機(jī), 1981 年 10月通過鑒定。易于實(shí)現(xiàn)鏟斗白動(dòng)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(dòng)時(shí)鏟斗與搖臂的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是發(fā)出最大鏟起力時(shí)的鏟斗轉(zhuǎn)角是負(fù)的,有利于地面的挖掘,鏟斗傾斜時(shí)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(dòng)實(shí)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(jì)算法,.工作量繁重,精度較低。 鏟斗前傾時(shí)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(dòng)臂在最低位置時(shí)動(dòng)臂與鏟斗的鉸接點(diǎn)應(yīng)盡量靠近輪胎,當(dāng)鏟斗處丁上翻位置時(shí)使其與輪胎有一定間隙而確定動(dòng)臂與鉸接點(diǎn)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(dòng)仿真 5 第二章:鏟斗設(shè)計(jì)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(dòng)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(zhǎng)短臂之比 1。目前我國(guó)又在計(jì)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(zhǎng),對(duì)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(jì)合理性分析。動(dòng)臂的升降和鏟斗的轉(zhuǎn)動(dòng)采用液壓操縱。缺點(diǎn)是鏟起力變化曲線陡峭;搖臂 ―― 連桿的傳動(dòng)比比較小,為提高傳動(dòng)比,需要加長(zhǎng)搖臂 ―― 連桿的長(zhǎng)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(dòng)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(shí)連桿與動(dòng)臂軸線相交,因此難于布置在同一平面內(nèi)。 (3)煙臺(tái)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(jí)鑒定。 與國(guó)外水平比較,我國(guó)的工程機(jī)械行業(yè)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家,無論從產(chǎn)品質(zhì)量還是年生產(chǎn)總量比較,我國(guó)都落后于發(fā)達(dá)國(guó)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(shí)采用了新型液壓系統(tǒng),精簡(jiǎn)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(gè)硬的操作表面拖運(yùn)松的顆粒狀材料時(shí),對(duì)一個(gè)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(guó)內(nèi)還是國(guó)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(chǎng)施工機(jī)械。為克服作圖分析和手工計(jì)算法的缺點(diǎn),本次設(shè)計(jì)采用計(jì)算機(jī)輔助分析。今后十五年,國(guó)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(yǔ)》,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(hào)。 英國(guó)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(gòu)了 30 臺(tái) 4WD 型,用于 14 個(gè)港口設(shè)施建設(shè),價(jià)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(diǎn) 綜合國(guó)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(diǎn): (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(shí)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(shí)反鏟裝置就相應(yīng)處于一個(gè)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(duì)主要用于鏟裝巖石或密實(shí)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(jì)算可得: R0= 1066~ 1178mm. 選取 R0= 1085mm 斗底長(zhǎng)度 Lg是指由鏟斗切削刃到斗底與后斗壁交點(diǎn)的距離: mmRgRg 1520)~(L 00 ??? ? 后斗壁長(zhǎng)度 LZ是指由后斗壁上緣到與斗底相交點(diǎn)的距離: mmRgRg 1194)~(L 00 ??? ? 擋板
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