噸液壓挖掘機(jī)挖掘工作裝置設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-02-12 09:42 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 之，液壓挖掘機(jī)采用三組液壓缸使工作裝置具有三個自由度，鏟斗可實(shí)現(xiàn)有限的平面轉(zhuǎn)動，加上液壓馬達(dá)驅(qū)動回轉(zhuǎn)運(yùn)動，使鏟斗運(yùn)動擴(kuò)大到有限的空間，再通過行走馬達(dá)驅(qū)動行走（移位）使挖掘空間可沿水平方向得到間歇地?cái)U(kuò)大，從而滿足挖掘作業(yè)的要求。 動臂及斗桿的結(jié)構(gòu)形式整體式動臂的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，輕巧，質(zhì)量輕而剛度大。其缺點(diǎn)是更換的工作裝置少，通用性較差。多用于長期作業(yè)條件相似的挖掘機(jī)上。整體式動臂又可分為直動臂和彎動臂兩種。其中的直動臂結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕、制造方便，主要用于懸掛式液壓挖掘機(jī)，但它不能使挖掘機(jī)獲得較大的挖掘深度，不適用于通用挖掘機(jī)；彎動臂是目前應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)型式，與同長度的直動臂相比，可以使挖掘機(jī)有較大的挖掘深度，但降低了卸土高度，這正符合挖掘機(jī)反鏟作業(yè)的要求。經(jīng)比較，選擇整體彎動臂。圖4 整體直動臂 圖5 整體彎動臂斗桿也有整體式和組合式兩種，大多數(shù)挖掘機(jī)采用整體式斗桿。在本設(shè)計(jì)中由于不需要調(diào)節(jié)斗桿的長度，故也采用整體式斗桿。 動臂油缸和斗桿油缸的布置方案動臂油缸一般布置在動臂的前下方，有兩種具體布置方式，油缸前傾布置方案，即當(dāng)動臂油缸全伸出，將動臂舉伸至上極限位置時，動臂油缸軸線向轉(zhuǎn)臺前方傾斜；油缸后傾布置方案，即當(dāng)動臂油缸全伸出，將動臂舉伸至上極限位置時，動臂油缸軸線向轉(zhuǎn)臺后方傾斜，兩種方案中，在動臂油缸作用力相同時，后傾方案能得到較大的動臂作用力矩,因此，本次設(shè)計(jì)采用油缸后傾布置方案。動臂油缸裝在動臂的前下方，動臂的下支承點(diǎn)（即動臂與轉(zhuǎn)臺的鉸點(diǎn)）設(shè)在轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)中心之前并稍高于轉(zhuǎn)臺平面[3]，這樣的布置有利于反鏟的挖掘深度。油缸活塞桿端部與動臂的鉸點(diǎn)設(shè)在動臂箱體的中間，這樣雖然削弱了動臂的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，但不影響動臂的下降幅度。并且布置中，動臂油缸在動臂的兩側(cè)各裝一只，這樣的雙動臂在結(jié)構(gòu)上起到加強(qiáng)筋的作用，以彌補(bǔ)前面的不足。具體結(jié)構(gòu)如圖24所示。 1動臂； 2=動臂油缸 圖6 動臂油缸鉸接示意圖2. 4 鏟斗與鏟斗油缸的連接方式本方案中采用六連桿的布置方式，相比四連桿布置方式而言在相同的鏟斗油缸行程下能得到較大的鏟斗轉(zhuǎn)角，改善了機(jī)構(gòu)的傳動特性。該布置中1桿與2桿的鉸接位置雖然使鏟斗的轉(zhuǎn)角減少但保證能得到足夠大的鏟斗平均挖掘力。如圖25所示。2 1斗桿； 2連桿機(jī)構(gòu)； 3鏟斗圖7 鏟斗連接布置示意圖 鏟斗的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)鏟斗結(jié)構(gòu)形狀和參數(shù)的合理選擇對挖掘機(jī)的作業(yè)效果影響很大，其應(yīng)滿足以下的要求： (1)有利于物料的自由流動。鏟斗內(nèi)壁不宜設(shè)置橫向凸緣、棱角等。斗底的縱向剖面形狀要適合于各種物料的運(yùn)動規(guī)律。 (2)物料易于卸凈，縮短卸載時間，并提高鏟斗有效容積。(3)為使裝進(jìn)鏟斗的物料不易于卸出，鏟斗的寬度與物料的粒徑之比應(yīng)大于4，大于50時，顆粒尺寸不考慮，視物料為均質(zhì)。(4)裝設(shè)斗齒，以增大鏟斗對挖掘物料的線比壓，斗齒及斗形參數(shù)具有較小的單位切削阻力，便于切入及破碎土壤。斗齒應(yīng)耐磨、易于更換。鏟斗的斗齒采用裝配式，國產(chǎn)挖機(jī)其形式有螺栓連接式和橡膠卡銷式，如圖所示。挖粘性軟土的斗齒一般比較細(xì)長，挖硬土巖石的斗齒為粗短。a) 螺栓連接方式；b)橡膠卡銷連接方式1卡銷；2橡膠卡銷；3齒座；4斗齒圖8 斗齒安裝結(jié)構(gòu)示意圖（a）。綜上考慮，選用小中型挖掘機(jī)常用的鏟斗結(jié)構(gòu)，斗齒狀況為三個齒，基本結(jié)構(gòu)如圖所示。圖9 鏟斗基本參數(shù)為：， m3，。設(shè)計(jì)作業(yè)范圍：最大挖掘半徑5884mm，最大挖掘高度5365mm，最大卸載高度3792mm ，最大挖掘深度3582mm。 原始幾何參數(shù)的確定（1）動臂與斗桿的長度比K1由于所設(shè)計(jì)的挖機(jī)適用性較強(qiáng)，一般不替換工作裝置，故取中間比例方案，～，初步選取K1=，即l1/l2=。（2） 工作裝置液壓系統(tǒng)主參數(shù)的初步選擇？？各工作油缸的缸徑選擇要考慮到液壓系統(tǒng)的工作壓力和“三化“要求。初選動臂油缸內(nèi)徑D1=140mm，活塞桿的直徑d1=90mm。斗桿油缸的內(nèi)徑D2=140mm，活塞桿的直徑d2=90mm。鏟斗油缸的內(nèi)徑D3=110mm，活塞桿的直徑d3=80mm。又由經(jīng)驗(yàn)公式和其它機(jī)型的參考初選動臂油缸行程L1=1000mm，斗桿油缸行程L2=1450mm，鏟斗油缸行程L3=1250mm。并按經(jīng)驗(yàn)公式初選各油缸全伸長度與全縮長度之比：λ1=λ2=λ3=。 3 工作裝置運(yùn)動學(xué)分析 動臂運(yùn)動分析動臂油缸的最短長度；動臂油缸的伸出的最大長度；A：動臂油缸的下鉸點(diǎn)；B：動臂油缸的上鉸點(diǎn)；C：動臂的下鉸點(diǎn).圖10 動臂擺角范圍計(jì)算簡圖φ1是L1的函數(shù)。動臂上任意一點(diǎn)在任一時刻也都是L1的函數(shù)。如圖31所示，圖中動臂油缸的最短長度；動臂油缸的伸出的最大長度；動臂油缸兩鉸點(diǎn)分別與動臂下鉸點(diǎn)連線夾角的最小值；動臂油缸兩鉸點(diǎn)分別與動臂下鉸點(diǎn)連線夾角的最大值；A：動臂油缸的下鉸點(diǎn)；B：動臂油缸的上鉸點(diǎn)；C：動臂的下鉸點(diǎn)。則有：在三角形ABC中：L12 = l72+l522l7l5 COSθ1θ1 = COS1[（l72+l52 L12）/2l7l5] 在三角形BCF中：L222 = l72+l122COSα20l7l1α20 = COS1[（l72+ l12 L222）/2l7l1] 由圖33所示的幾何關(guān)系，可得到α21的表達(dá)式：α21 =α20+α11θ1 當(dāng)F點(diǎn)在水平線CU之下時α21為負(fù)，否則為正。F點(diǎn)的坐標(biāo)為 XF = l30+l1cosα21 YF = l30+l1Sinα21 C點(diǎn)的坐標(biāo)為 XC = XA+l5COSα11 = l30 YC=YA+l5Sinα11 動臂油缸的力臂e1 = l5Sin∠CAB 顯然動臂油缸的最大作用力臂e1max= l5，又令ρ = l1min/ l5,δ = l7/ l5。這時L1 = Sqr（l72l52）= l5 Sqr（δ21）θ1 = cos11/δ 斗桿的運(yùn)動分析斗桿的位置參數(shù)是L1和L2的函數(shù)。這里暫時先討論斗桿相對于動臂的運(yùn)動，也即只考慮L的影響。斗桿機(jī)構(gòu)與動臂機(jī)構(gòu)性質(zhì)類似，它們都是四桿機(jī)構(gòu)，但連桿比例不同。如下圖所示，D點(diǎn)為斗桿油缸與動臂的鉸點(diǎn)點(diǎn)，F(xiàn)點(diǎn)為動臂與斗桿的鉸點(diǎn)，E點(diǎn)為斗桿油缸與斗桿的鉸點(diǎn)。D斗桿油缸與動臂的鉸點(diǎn)點(diǎn)； F動臂與斗桿的鉸點(diǎn)；E斗桿油缸與斗桿的鉸點(diǎn)； θ斗桿擺角.圖11 斗桿機(jī)構(gòu)擺角計(jì)算簡圖其中D斗桿油缸與動
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