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正文內(nèi)容

挖掘機(jī)的機(jī)械手臂的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)-畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

2025-02-24 11:43 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 以長斗桿。在最大深度處挖掘時(shí),采用鏟斗挖掘而還是斗桿挖掘,這樣得到的最大挖掘深度為 h1′ h2。 哈爾濱理工大學(xué)??粕厴I(yè)論文 10 圖 24 動臂油缸前傾布置方案 顯然,不論是動臂油缸前傾還是后傾方案,當(dāng) C、 D 兩鉸點(diǎn)位置和CE 長度均不變時(shí),通過加大動臂油缸長度可以增大動臂仰角,從而增大最大挖掘高 度,但會影響到最大挖掘深度。所以,在布置油缸時(shí),應(yīng)綜合考慮動臂的結(jié)構(gòu)、工作裝置的作業(yè)尺寸及動臂舉升力的挖掘力等因素。 本設(shè)計(jì)選用動臂油缸前傾布置方案。 斗桿油缸的布置 確定斗桿油缸鉸點(diǎn)、行程及斗桿力臂比時(shí)應(yīng)該考慮下列因素。 1.保證斗桿油缸產(chǎn)生足夠的斗齒挖掘力。即油缸從最短長度開始推伸時(shí)和油缸最大伸出時(shí)產(chǎn)生的斗齒挖掘力應(yīng)該大于正常挖掘阻力。油缸全伸時(shí)的力矩應(yīng)該足以支承滿載鏟斗和斗桿靜止不動。油缸力臂最大時(shí)產(chǎn)生的最大斗齒挖掘力應(yīng)大于要求克服的最大挖掘范圍可以取得越小一些。 2.保證斗桿的擺角范圍。斗桿擺角范圍 一般取 100176。~ 130176。在斗桿油缸和轉(zhuǎn)斗油缸同時(shí)伸出最長時(shí),鏟斗前壁和動臂之間的距離應(yīng)大于10cm。一般來說,斗桿越長,則其擺角范圍可以取得越小一些。 鉸點(diǎn)位置的確定需要反復(fù)進(jìn)行。在計(jì)算中初定鉸點(diǎn)位置,如不夠合理,應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)修改。 鏟斗油缸的布置 確定鏟斗油缸鉸點(diǎn)應(yīng)考慮以下因素。 1.保證轉(zhuǎn)斗挖掘時(shí)產(chǎn)生足夠大的斗齒挖掘力,即在鏟斗油缸全行程中產(chǎn)生的斗齒挖掘力應(yīng)大于正常工作情況下的挖掘阻力。當(dāng)鏟斗油缸作用哈爾濱理工大學(xué)??粕厴I(yè)論文 11 力臂最大時(shí),所產(chǎn)生的最大斗齒挖掘應(yīng)能使?jié)M載鏟斗靜止不動。 2.保證鏟斗的擺角范圍。鏟斗的擺角范圍一般取 140176?!?160?,在特殊作業(yè)時(shí)可以大于 180176。,擺角位置可以按圖 25 布置。當(dāng)鏟斗油缸全縮時(shí),鏟斗與斗桿軸線夾角(在軸線上方)應(yīng)大于 10176。,常取 15176?!?25176。,鏟斗油缸全伸、鏟斗滿載回轉(zhuǎn)時(shí),應(yīng)使土壤不從斗中撒落。 3.鏟斗從位置Ⅰ到位置Ⅱ時(shí) 圖 25,鏟斗油缸作用力臂最大,這里能得到斗齒最大切削角度的 1/2 左右,即當(dāng)鏟斗挖掘深度最大時(shí),正好斗齒挖掘力也最大。實(shí)際上鏟斗的切削轉(zhuǎn)角是可變的。在許多情況下,特別是進(jìn)行復(fù)合動作挖掘時(shí),鏟斗的切削轉(zhuǎn)角一般都小于 100176。,而且鏟斗也不一定都在初始位置Ⅰ開始挖掘。因此,目前 一般取位置Ⅰ至位置Ⅱ的轉(zhuǎn)角為30176。~ 50176。,在這個(gè)角度范圍內(nèi)可以照顧到鏟斗在挖掘過程中能較好地適應(yīng)挖掘阻力的變化,又可以使鏟斗在開始挖掘時(shí)就有一定的挖掘力 ?6?。 圖 25 鏟斗擺角范圍 動臂、斗桿、鏟斗機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇 反鏟裝置總體方案的選擇 反鏟方案選擇的主要依據(jù)是設(shè)計(jì)任務(wù)書規(guī)定的使用要求,據(jù)以決定工作裝置是通用或是專用的。以反鏟為主的通用裝置應(yīng)保證反鏟使用要求,并照顧到其它裝置的性能。專用裝置應(yīng)根據(jù)作業(yè)條件決定結(jié)構(gòu)方案,在滿足主要作業(yè)條件要求的同時(shí)照顧其它條件下性能。 反鏟裝置總體方案的選擇包括以下 方面: 1.動臂及動臂液壓缸的布置 確定用組合式或整體式動臂,以及組合式動臂的組合方式或整體式動臂的形狀。確定動臂液壓缸的布置為懸掛式或是下置式。 哈爾濱理工大學(xué)??粕厴I(yè)論文 12 前面已確定采用整體式動臂,動臂液壓缸的布置為下置式。 2.斗桿及斗桿液壓缸的布置 確定用整體式或組合式斗桿,以及組合式斗桿的組合方式或整體式斗桿是否采用變鉸點(diǎn)調(diào)節(jié)。前面已確定采用整體式斗桿。 3.確定動臂與斗桿的長度比, 即特性參數(shù) K1=l1?l2。對于一定的工作尺寸而言,動臂與斗桿之間的長度比可在很大內(nèi)選擇。一般當(dāng) K1?2 時(shí),(有反鏟取 K1?3)稱為長動臂短斗桿方案,當(dāng) K1? 葉屬于短動臂長斗桿方案。 K1 在 ~ 2 之間稱為中間比例方案。 要求適用性較強(qiáng)而又無配套替換構(gòu)件或可調(diào)結(jié)構(gòu)的反鏟常取中間比例方案。相反,當(dāng)用配套替換構(gòu)件或可調(diào)連接適應(yīng)不同作業(yè)條件時(shí),不同的配置或鉸點(diǎn)連接情況可組成各種比例方案。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, K1 值由作業(yè)條件確定。從作業(yè)范圍看,在挖高、挖深與挖掘半徑均相同的條件下, K1 愈大作業(yè)范圍愈窄,從挖掘方式看 K1 大宜用于斗桿挖掘?yàn)橹鳎蚱鋭偠容^易保證。 而 K1值小宜用于以轉(zhuǎn)斗挖掘?yàn)橹鳌1驹O(shè)計(jì)采用中間比例方案 ,取 K1=。 4.確定配套鏟斗的種類、斗容量及其主參數(shù),并考慮鏟斗連桿機(jī)構(gòu)傳動比是否需要調(diào)節(jié)。 5.根據(jù)液壓缸系統(tǒng)壓力、流量、系統(tǒng)回路供油方式、工廠制造條件和三化要求等確定各液壓缸缸數(shù)、缸徑、全伸長度與全縮長度之比 ???紤]到結(jié)構(gòu)尺寸、運(yùn)動余量、穩(wěn)定性和構(gòu)件運(yùn)動幅度等因素一般取 ?1=~,個(gè)別情況下因動臂擺角和鉸點(diǎn)布置要求可以取 ?1≤,而取 ?2=~, ?3=~ ?7?。 機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù) 機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù)有三類, 第一類是決定機(jī)構(gòu)運(yùn)動特性的必要參數(shù),稱原始參數(shù),本次設(shè)計(jì)主要選擇長度參數(shù)作為原始參數(shù);第二類是由第一類參數(shù)推算出來的參數(shù),稱推導(dǎo)參數(shù),多為運(yùn)算中需要的角度參數(shù);第三類是作方案分析比較所需要的其它特性參數(shù)。 反鏟機(jī)構(gòu)各部分原始參數(shù)、推導(dǎo)參數(shù)和部分特性參數(shù)見表 22 所示。 哈爾濱理工大學(xué)??粕厴I(yè)論文 13 表 22 反鏟機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù)表 參數(shù)分類 機(jī) 構(gòu) 組 成 鏟斗 斗桿 動臂 符 號 意 義 原始參數(shù) l3=QV, l12=MH, l13=MN, l14=HN, l24=QK, l25=KV, l29=KH l2=FQ, l9=EF, l10=FG, l11=EG, l15=GN, l16=FN, l21=NQ l1=CF, l6=CD l7=CB, l8=DF, l22=BF 推導(dǎo)參數(shù) α9= ∠ NMH α10= ∠ KQV α4= ∠ EFG α5= ∠ GNF α6= ∠ GFN α7= ∠ NQF α8= ∠ NFQ α2= ∠ BCF α3= ∠ DFC 特性參數(shù) K2=324ll , l3 K2=92ll , l3 K2=4142ll l3α1= ∠ CZF σ=57ll K1=21ll 備注 L2— 斗桿長 l1— 動臂長 α1— 動臂彎角 斗形參數(shù)的選擇 斗容量 q、平均斗寬 B,轉(zhuǎn)斗挖掘半徑 R 和轉(zhuǎn)斗挖掘裝滿轉(zhuǎn)角 2?這里令 ?=?max 是鏟斗的四個(gè)主要參數(shù)。 R、 B 及 2?三者與 q 之間有以下幾何關(guān)系 圖 26?8?。 SKBRq )2s in2(21 2 ?? ?? (21) 其中 q—— : q=(已知 ),鏟斗斗容量; R—— 鏟斗挖掘半徑,單位 m; B—— 鏟斗斗寬,根據(jù)反鏟斗平均斗寬統(tǒng)計(jì)值和推薦范圍,查表 26?7?取 B= ; 2?—— 鏟 斗 挖 掘 裝 滿 轉(zhuǎn) 角 , 一 般 取 2? = 90176。~ 100176。,取哈爾濱理工大學(xué)??粕厴I(yè)論文 14 2?=95176。= 把 q、 B、 2?代入式 (21)得: ? ? SK?????? 95s i 解得: R= 圖 26 鏟斗主參數(shù)示意圖 鏟斗上兩個(gè)鉸點(diǎn) K 與 Q 的間距 l24 圖 25 太大將影響鏟斗傳動特性,太小則影響鏟 斗結(jié)構(gòu)剛度 。 一般取特性 : K2=l24?l3=~ 取 K2= = l24?l3=, R=, 得出 l24=。 當(dāng)轉(zhuǎn)角較大時(shí) K2取較小值,一般取 ?10=?KQV=95176?!?115176。, 取 ?KQV =105176。 2 .斗形尺寸計(jì)算 根據(jù)鏟斗主要參數(shù)可進(jìn)一步設(shè)計(jì)計(jì)算斗形其尺寸,如圖 27 所示。圖中三角形 OGE 為等腰三角形, OA 段為直線, AB 弧段為拋物線。 A 點(diǎn)至直線 EB 的距離為 H,拋物線定點(diǎn)高度為 L,一般取 H= L。斗尖角 ?取值范圍一般為 20176?!?30176。,斗側(cè)壁角為 ?取 30176?!?50176。, 包角 ?取 108176。常見鏟斗斗形參數(shù)參 考表 22。改變?nèi)切?OEG 的形狀可以獲得不同的形狀的斗形。 斗形尺寸根據(jù)比擬法 D=(已知 )、 RD=(已知 ), 得出: ?1=; ?2=; ?3=; R=; m=; ?=40176。; ?=23176。; ?=108176。; H= L=。 哈爾濱理工大學(xué)專科生畢業(yè)論文 15 圖 27 反鏟斗計(jì)算尺寸 鏟斗的幾何形狀應(yīng)對挖掘比阻力達(dá)到最小值。鏟斗及切削時(shí)的主要參數(shù),如圖 27 所示,圖中鏟斗容量 q、長度 L、寬度 B、高度 H、切削角α、刃角 β 和后角 γ 等參數(shù)的選 擇都對挖掘比阻力有直接影響。斗齒在鏟斗上的布置(齒寬和齒距)也是一個(gè)重要參數(shù) ?9?。 為使斗側(cè)壁不參與切削,鏟斗應(yīng)裝有側(cè)齒。 一般齒寬: 0 6 3 ???? qb m; 齒長: 1 5 3 ???? ql m; 齒距為: ? ? ? ? ???? ba m; 取 a= 斗前臂與切削面的間隙?。?? == 又由于鏟斗寬度 B=,齒寬與齒距之和為 a+b 因此 : 哈爾濱理工大學(xué)專科生畢業(yè)論文 16 ??? ba B 斗裝有 3 個(gè)齒。 另外齒尖應(yīng)保持銳利,否則挖掘阻力將急劇增加。新鑄(或鍛)的齒只有一個(gè)小的圓弧尖連續(xù)工作后,齒尖將逐漸磨損,并變鈍。通常,挖掘Ⅱ~Ⅲ級土壤,齒尖顯著磨鈍后,挖掘阻用將增加 50~ 100%。因此,為避免這種超載挖掘,應(yīng)及時(shí)更換或在齒刃口上堆焊硬質(zhì)合金層 , 斗齒做成楔入式或組合式,以便快速更換和修補(bǔ)。 圖 28 鏟斗的基本參數(shù) 切削角 ? 對切削阻力影響也很大。通常,挖Ⅰ~Ⅲ級土?xí)r,斗切削角為 ?= 20176。~ 35176。(較大值適用于硬土,小值適用于一般土),常用切削角為?= 30176。,本次設(shè)計(jì)取 ?= 30176。,后角 ?不應(yīng)小于 5176。,刃角取 25176。 動臂機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇 由于鏟斗容量 q= ,根據(jù)國內(nèi)外液壓挖掘機(jī)有關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),通過類比法,選出參數(shù)機(jī)重 G= 5t。 又根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算法,參考表 13 機(jī)體尺寸和工作尺寸經(jīng)驗(yàn)系數(shù)表?7?,線尺寸參數(shù) : mGKL Ll 31 ? 得出 :最大挖掘半徑: 31 ???R m; 最大挖掘深度: 哈爾濱理工大學(xué)??粕厴I(yè)論文 17 3m a x1 ???H m; 最大卸載高度: 3m a x3 ???H m 據(jù)統(tǒng)計(jì),最大挖掘半徑 R1值一般與 l1+ l2+ l3的和值很接近。因此由要求 R1,已定的 l3和 K1可按下列經(jīng)驗(yàn)公式初選 l l2: 2211312 1lKlKLRl???? (22) 其中: R1=; K1= ; 經(jīng)計(jì)算得出: l2=; l1= K1 l2= = 在三角形 CZF 中, ? l1和 K3都可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)初選出: 其中 ?1—— 動臂的彎角,采用彎角能 增加挖掘深度,但降低了卸載高度,但太小對結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度不利,一般取 120176?!?140176。,取 ?1= 140176。?7?; l1—— 前面已算出為 ; K3—— 動臂轉(zhuǎn)折處的長度比 ZF?ZC,一般根據(jù)結(jié)構(gòu)和液壓缸鉸點(diǎn) B的位置來考慮,初步設(shè)計(jì)取 K3= ~ ,取 K3= ; 圖 29 動臂
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