【文章內(nèi)容簡介】 1OB= （ 24） 可求得 1OB=200mm. 3750123456789O 21 1/1 09 1 2/1/1 0E 9E8E 7E 6E 5E 4E 3E 2E 1E 1 2E 1 1E 1 0O/1dddd 圖 21 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)圖釋 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 b、確定兩個(gè)曲柄的固定支點(diǎn) 1O 和 2O 如圖 21 所示，在圖紙上先選定直角坐標(biāo)系 xy 和比例 RM。 兩個(gè)曲柄固定支點(diǎn) 1O 和 2O 的位置，可分別用尺寸 1a 和 2a 確定： 1a ?（ ~)d mma 13001 ? （ 25） 2a ? (~)d mma 8002 ? （ 26） 式中 ， 1a 為 兩曲柄圓盤的中心距，即 兩固定支點(diǎn)間的距離， mm； 2a 為 O1與 1O? 距鏟板前緣的距離， mm。 由于 2a 的大小與鏟板的長度和傾角有關(guān)，受工作機(jī)構(gòu)傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)和布置影響較大，故在初步設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先估計(jì)工作機(jī)構(gòu)傳動(dòng)裝置的外廓尺寸，然后確定鏟板的長度，最后再確定 2a 的值。 轉(zhuǎn)載運(yùn)輸機(jī)的受料口，通常與聯(lián)線 11OO? 近于平齊。 （ 2）搖桿長度 O2C 及其固定支點(diǎn) 2O? 位置的確定： 搖桿長度亦即圓弧導(dǎo)桿的圓弧半徑 O2C，按下式計(jì)算： O2C=(~)d=270mm （ 27） 搖桿固定支點(diǎn)，即圓弧導(dǎo)桿的導(dǎo)向滾子中心 O2的位置，初步設(shè)計(jì)可取： O1O2? d， b2? (~)d mmb 3702 ? 式中 ， O1O2 為 曲柄固定支點(diǎn)與搖桿固定支點(diǎn)的中心距， mm； b2為 O2點(diǎn)至O1O1’的距離， mm。 （ 3）連桿長度 BC，耙爪長度 BE 及夾角 ? 的確定 連桿 BC 和耙爪 BE 為一剛體，實(shí)際上是一個(gè) ? CBE=? 的折桿。初步設(shè)計(jì)，如圖先把曲柄圓十二等分。并令等分點(diǎn) 1 為 B 點(diǎn)，則連桿長度可取為： BC=（ ~） d （ 28） 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 自 B 點(diǎn)向 x 軸引垂線并截取耙爪長度為： BE= ?2a （ 50~100） （ 29） 夾角 ? 直接在圖中量取 ? CBE 的大小而得到。 （ 4）轉(zhuǎn)載運(yùn)輸機(jī)寬度 b1的確定： b1? 取 b1=800mm （ 5）鏟板寬度 b 及其對地面的傾角 ? 的確定： 鏟板寬度 b 通常取為： b? 2d+ b1取 b=2020mm 鏟板對地面的傾角 ? 直接影響插入力、耙爪長度和鏟板下面的空間尺寸。當(dāng)鏟板長度一定時(shí)，傾角小則插入阻力小，但鏟板下面的空間也將變小，給傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)帶來困難。若即要減小傾角，又要增大鏟板下面的空間，則必須加長鏟板；這勢必造成耙爪過長而使受力狀況惡化。故通常取 ? =20o~25o。取? =23o。 （ 6）耙爪高度 hp 和耙爪次數(shù) N 的確定： 耙爪高度一般取為： hp=(31 ~21 )d （ 210） 對于輕型裝載， hp=100~150mm；對于重型裝載， hp=200~250mm。取hp=230mm。 經(jīng)驗(yàn)證明，增加 單個(gè)耙爪每分鐘的耙取次數(shù) N，可以提高裝載的生產(chǎn)率。但是不能期望無限制地增加耙取次數(shù) N 來提高生產(chǎn)率，因?yàn)榘易υ谝粋€(gè)耙取物料的周期內(nèi)做變速運(yùn)動(dòng)，隨著耙取次數(shù)的增加，工作機(jī)構(gòu)的動(dòng)載荷也將急劇增高。試驗(yàn)證明： N 增加 3 倍時(shí)，耙尖切向慣性力增加 10~11 倍。當(dāng) N 超過 45/分時(shí)，由于太快的耙爪運(yùn)動(dòng)，物料被拋出而不能被正常耙取，每個(gè)耙爪的一次耙取體積 V急劇減少。參考國內(nèi)外所生產(chǎn)的類型，耙爪次數(shù)一般為 N=30~45 次 /分。因此可取 N=40 次 /分。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 鏟板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 鏟板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括前緣（即前刃）形狀的選擇和有關(guān)幾何 尺寸的確定。 鏟板前緣的形狀目前有如下五種形式 [5]： （ 1） 直線形前緣：適用于底板比較平坦的情況下，裝載塊度小且不堅(jiān)硬的物料。 （ 2） 鋸齒形前緣：適用于底板不太平坦的情況下，裝載大塊，堅(jiān)硬的物料。缺點(diǎn)是有時(shí)發(fā)生 “卡齒 ”現(xiàn)象。而當(dāng)齒槽被堅(jiān)硬物料卡住時(shí)，將使插入阻力顯著增大，插入深度減小，引起生產(chǎn)率下降。 （ 3） 曲線形前緣：鏟板前緣為兩段與爪尖運(yùn)動(dòng)軌跡相似的曲線形，可以減小耙爪的 “死區(qū) ”面積，降低播入阻力。 （ 4） 凸刃形前緣：用于裝載大塊、堅(jiān)硬的物料。凸刃能較好的松動(dòng)料堆，有利于鏟板順利插入料堆。 （ 5） 三齒 形前緣：比凸刃形前緣能更有效地預(yù)先松動(dòng)料堆，大大減少插入阻力，而且不會(huì)出現(xiàn)鋸齒形前緣的 “卡齒 ”現(xiàn)象。三齒形前緣制造也比較簡單，是一種比較理想的前緣形式。 從上面的分析結(jié)合實(shí)際情況鏟板前緣采用三齒形前緣。 再有鏟板前緣的兩邊角都必須倒角，這會(huì)改善鏟板的工作條件，降低插入阻力。 鏟板寬度 b： b? （ 211） 式中 ， d 為 曲柄圓盤直徑， mm。取 b=2020mm。 鏟板的傾角 ? 與插入料堆的阻力、耙爪工作長度、鏟板下面安裝傳動(dòng)部件所需的空間有關(guān)，由前面所述，取 ? =23o。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 10311d30176。 h 圖 22 鏟板的結(jié)構(gòu)簡圖 裝載機(jī)構(gòu)生產(chǎn)率的確定 生產(chǎn)率有理論生產(chǎn)率、技術(shù)生產(chǎn)率、實(shí)際生產(chǎn)率三種。 （ 1）理論生產(chǎn)率 Qt 理論生產(chǎn)率即裝載機(jī)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，是指在耙爪完全耙滿的理想情況下，機(jī)器連續(xù)作業(yè)一小時(shí)的裝載能力。其計(jì)算式為： Qt=60ZNV （ 212） 式中 ， Qt 為 機(jī)器理論生產(chǎn)率， m3/h； Z 為 耙爪數(shù)， Z=2； N 為 每個(gè)耙爪每分鐘的工作循環(huán)次數(shù)； V為 每個(gè)耙爪每次耙取物料的理想體積， m3。 V=1/2 bah （ 213） 式 中， b 為 承載板前沿寬度， m。a 為 耙爪耙取深度，即耙爪前端耙取段軌跡和返回段軌跡之間的距離，其值可取曲 柄長度的 ～ 倍計(jì)算， m。由前面求得的曲柄長度計(jì)算取 a=350mm； h 為 被耙取物料層的平均高度。對塊狀物料， h可取耙爪高度的 2 倍計(jì)算；對細(xì)粒物料， h 等于耙爪高度， m。由前面求得的耙爪高度結(jié)合實(shí)際情況取 h=2hp=460mm。 由上面所求數(shù)據(jù)可求得 V=；因此求得理論生產(chǎn)率 Qt= m3/h。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 顯然，理論生產(chǎn)率 Qt 隨耙爪每分鐘的耙取次數(shù) N 的增多而增大，同時(shí)也與工作機(jī)構(gòu)的有關(guān)尺寸成正比。 N 值的選取與被裝載物料的性質(zhì)有關(guān)。 （ 2）技術(shù)生產(chǎn)率 Qs 技術(shù)生產(chǎn)率是指在理論生產(chǎn)率的基礎(chǔ)上考慮了 耙滿程度和裝載難易程度時(shí)，機(jī)器連續(xù)作業(yè)一小時(shí)的裝載能力。其計(jì)算式為： Qs=KcKnQt (214) 式中 ， Qs 為 技術(shù)生產(chǎn)率， [Qs]為 m3/h； Kc 為 理想耙取體積的充滿系數(shù)，一般取 Kc=； Kn 為 耙取難度系數(shù)，見表 21 表 21 耙取難度系數(shù) 平均塊度 [mm] 100～ 200 200～ 300 300～ 400 Kn 因此可求得技術(shù)生產(chǎn)率 Qs= m3/h； (3)實(shí)際生產(chǎn)率 Qp 實(shí)際生產(chǎn)率是考慮了司機(jī)操作水平和調(diào)車、維修與交接班等時(shí)間損失，機(jī)器在一個(gè)工作班內(nèi)，平均作業(yè)一小時(shí)的實(shí)際裝載能力。其計(jì)算式 為： Qp=KsQ s (215) 式中 ， Qp 為 機(jī)器實(shí)際生產(chǎn)率， m3/h； Ks 為 時(shí)間利用系數(shù)，可通過實(shí)測取值，一般， Ks =~。 蟹爪式裝載機(jī)的技術(shù)生產(chǎn)率也可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： Qp=KEb pa (hp+ap) δ1KgN(εb+S) (216) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 式中 ， Qp 為 技術(shù)生產(chǎn)率， m3/min； KE為 制動(dòng)系數(shù)，機(jī)器有制動(dòng)裝置時(shí)， KE =1；機(jī)器無制動(dòng)裝置時(shí) ， KE =；取 KE=； bpa為 兩個(gè)耙爪運(yùn)動(dòng)的最大寬度，一般可取 bpa =b=2020mm。b 為 承載板寬度， m。hp 為 耙爪工作部分高度， m,一般取hp =。(d—曲柄圓盤直徑 ),hp=160mm。ap 為 物料平均塊度， m。取 ap=350mm。? 1為 耙尖夾角， ra d。 ? 1=。Kg 為 料堆高度影響系數(shù)；查表得 Kg=； N 為耙爪每分鐘耙取次數(shù)； S 為 耙爪伸出承載板前緣的長度， m。ε——鏟取系數(shù)。 ? ?m a x3?????????? ????bFc ap?? (217) 式中 ， Fcmax為 機(jī)器最大插入力， N； ? 為 鏟板傾角，（ o） 。 ? ?? ????? s i nc o sm a x ??? GnFc (218) 式中 ， Gn為 機(jī)器粘著重力， N； ? 為 履帶粘著系數(shù)， ? =~； ? 為 機(jī)器行走阻力系數(shù)， ? =~； ? 為 工作面底板傾角， ? =50~6o。 由此可求得實(shí)際生產(chǎn)率 Qp= m3/h. 蟹爪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 求解各部分的運(yùn)動(dòng)參數(shù)可用復(fù)數(shù)向量的方法，如下圖為蟹爪機(jī)構(gòu)原理圖 [6]。圖中 O 為曲柄中心，曲柄長度 OA=a； D 為搖桿擺動(dòng)中心，搖桿長度 DB=c；再設(shè) BA=b。OD=d； AP=l。BAP 為連桿，連桿長度為 b+l,工作時(shí)左右怕抓位置相差180o。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 BX/DO Y/XAPYX/O Y/AXDYBP 圖 23 蟹爪機(jī)構(gòu)原理 （ 1） 求連桿、搖桿的角位移 ? 和 ? 。在上圖中，把四桿機(jī)構(gòu) OABD 看成由兩個(gè)封閉向量三角形 OAB 和 ODB 組成， ?OB 是公共向量，向量方程為： a+b=c+d (219) 任何向量 A 的復(fù)數(shù)幾何表達(dá)式為 A=x+yi,其中 x 為向量 A 在 x 軸的分向量，yi 為 A 在 y 軸的分向量。則式（ 219）可表示為： aei? +bei? =cei? +d, (220) 式中 ， a、 b、 c、 d 分別為 向量 a、 b、 c、 d 的模，為正值； ? 、 ? 、 ? 分別為 向量 a、 b、 c、 d 與 x 軸正方向夾角，即副角。 根據(jù)復(fù)數(shù)等式兩邊相等的條件可得 bcos? =ccos? +dacos? (221) bsin? =csin? asin? (222) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 將式（ 221）、（ 222）平方后相加，并設(shè) M= sin? ， N= cos? ad ，K= ac dcba 2 2222 ??? cd cos? 同時(shí)將半角三角函數(shù)關(guān)系代入，則得 ? ? ? ? 02t a n22t a n 2 ????? KNMKN ?? 式中， 2tan? 的解： 2tan? = KN KNMM ? ??? 222 (223) 則