【文章內(nèi)容簡介】 ，還需要?jiǎng)颖叟浜蟿?dòng)作。卸載時(shí)，主要是斗桿和鏟斗復(fù)合動(dòng)作，間以動(dòng)臂動(dòng)作。 當(dāng)卸載結(jié)束后，轉(zhuǎn)臺反向回轉(zhuǎn)，同時(shí)動(dòng)臂油缸和斗桿油缸相互配合動(dòng)作，把空斗放在新的挖掘點(diǎn)。此工況是回轉(zhuǎn)馬達(dá)、動(dòng)臂和斗桿復(fù)合動(dòng)作。由于動(dòng)臂下降有重力作用，壓力低、變量泵流量大、下降快，要求回轉(zhuǎn)速度快，因此該工況的供油情況為一個(gè)油泵的全部流量供回轉(zhuǎn)馬達(dá)，另一油泵的大部分油供給動(dòng)臂，少部分油經(jīng)節(jié)流閥供給斗桿。發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí)油泵供油量小，為防止動(dòng)臂因重力作用迅速下降和動(dòng)臂油缸產(chǎn)生吸空現(xiàn)象，可采用動(dòng)臂下降再生補(bǔ)油回路，利用重力將動(dòng)臂油缸無桿腔的油供至有桿腔。特點(diǎn)與滿載回轉(zhuǎn)類似，但轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比滿足時(shí)減小。圖27挖掘機(jī)姿態(tài)調(diào)整保持工況圖Fig 27 Attitude adjustment excavator plans to keep working condition基本要求:工作裝置及其他功能運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)與鎖定，要滿足接地比壓要求，保證合適的停放與運(yùn)輸尺寸與姿態(tài)和特殊的檢查姿態(tài)。 工作裝置構(gòu)成1斗桿油缸；2 動(dòng)臂； 3油管； 4動(dòng)臂油缸； 5鏟斗； 6斗齒； 7側(cè)板；8連桿； 9搖桿； 10鏟斗油缸； 11斗桿.圖28 工作裝置組成圖Fig 28 Work device constitutional diagram chart 圖28為我所選的單斗液壓挖掘機(jī)的反鏟工作裝置基本組成及傳動(dòng)示意圖，如圖所示反鏟工作裝置由鏟斗搖桿斗桿1動(dòng)臂相應(yīng)的三組液壓缸1, 4,10等組成。動(dòng)臂下鉸點(diǎn)鉸接在轉(zhuǎn)臺上，通過動(dòng)臂缸的伸縮，使動(dòng)臂連同整個(gè)工作裝置繞動(dòng)臂下鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。依靠斗桿缸使斗桿繞動(dòng)臂的上鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，而鏟斗鉸接于斗桿前端，通過鏟斗缸和連桿則使鏟斗繞斗桿前鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。挖掘作業(yè)時(shí)，接通回轉(zhuǎn)馬達(dá)、轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺，使工作裝置轉(zhuǎn)到挖掘位置，同時(shí)操縱動(dòng)臂缸小腔進(jìn)油使液壓缸回縮，動(dòng)臂下降至鏟斗觸地后再操縱斗桿缸或鏟斗缸，液壓缸大腔進(jìn)油而伸長，使鏟斗進(jìn)行挖掘和裝載工作。鏟斗裝滿后，鏟斗缸和斗桿缸停動(dòng)并操縱動(dòng)臂缸大腔進(jìn)油，使動(dòng)臂抬起，隨即接通回轉(zhuǎn)馬達(dá)，使工作裝置轉(zhuǎn)到卸載位置，再操縱鏟斗缸或斗桿缸回縮，使鏟斗翻轉(zhuǎn)進(jìn)行卸土。卸完后，工作裝置再轉(zhuǎn)至挖掘位置進(jìn)行第二次挖掘循環(huán)。在實(shí)際挖掘作業(yè)中，由于土質(zhì)情況、挖掘面條件以及挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的不同，反鏟裝置三種液壓缸在挖掘循環(huán)中的動(dòng)作配合可以是多樣的、隨機(jī)的。上述過程僅為一般的理想過程。挖掘機(jī)工作裝置的大臂與斗桿是變截面的箱梁結(jié)構(gòu)，鏟斗是由厚度很薄的鋼板焊接而成。各油缸可看作是只承受拉壓載荷的桿。根據(jù)以上特征，可以對工作裝置進(jìn)行適當(dāng)簡化處理[3]。則可知單斗液壓挖掘機(jī)的工作裝置可以看成是由動(dòng)臂、斗桿、鏟斗、動(dòng)臂油缸、斗桿油缸、鏟斗油缸及連桿機(jī)構(gòu)組成的具有三自由度的六桿機(jī)構(gòu)，處理的具體簡圖如29所示。進(jìn)一步簡化得圖如210所示。圖29 工作裝置結(jié)構(gòu)簡圖Fig 29 Work device diagram of mechanism chart1鏟斗；2連桿；3斗桿；4動(dòng)臂；5鏟斗油缸；6斗桿油缸圖210 工作裝置結(jié)構(gòu)簡化圖Fig 210 Work device structure simplification chart挖掘機(jī)的工作裝置經(jīng)上面的簡化后實(shí)質(zhì)是一組平面連桿機(jī)構(gòu)，自由度是3，即工作裝置的幾何位置由動(dòng)臂油缸長度L斗桿油缸長度L鏟斗油缸長度L3決定，當(dāng)LLL3為某一確定的值時(shí)，工作裝置的位置也就能夠確定[2]。 動(dòng)臂及斗桿的結(jié)構(gòu)形式的初選動(dòng)臂采用整體式彎動(dòng)臂，這種結(jié)構(gòu)形式在中型挖掘機(jī)中應(yīng)用較為廣泛。其結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)廉，剛度相同時(shí)結(jié)構(gòu)重量較組合式動(dòng)臂輕[3]，且有利于得到較大的挖掘深度。缺點(diǎn)是可更換工裝少，通用性較差。使用經(jīng)驗(yàn)說明，長期用于作業(yè)條件近似的反鏟，以采用整體臂較好。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，故也采用整體式直斗桿 [1][2]。 動(dòng)臂與動(dòng)臂油缸的布置動(dòng)臂油缸裝在動(dòng)臂的前下方，動(dòng)臂的下支承點(diǎn)（即動(dòng)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(dòng)臂的鉸點(diǎn)設(shè)在動(dòng)臂箱體的中間，這樣雖然削弱了動(dòng)臂的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，但不影響動(dòng)臂的下降幅度。并且布置中，動(dòng)臂油缸在動(dòng)臂的兩側(cè)各裝一只，這樣的雙動(dòng)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211所示。1動(dòng)臂； 2動(dòng)臂油缸圖211 動(dòng)臂油缸鉸接示意圖Fig 211Moves the arm cylinder hinge schematic drawing 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(dòng)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212所示。1斗桿； 2連桿機(jī)構(gòu)； 3鏟斗圖212 鏟斗連接布置示意圖Fig 212 Scoop connection arrangement schematic drawing 原始幾何參數(shù)的給定1） 動(dòng)臂與斗桿的長度比[2]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=?！?jiǎng)颖巯裸q點(diǎn)到動(dòng)臂與連桿連接的鉸點(diǎn)的距離—斗桿與動(dòng)臂連接的鉸點(diǎn)到斗桿與鏟斗連接的鉸點(diǎn)的距離2） 鏟斗斗容與主參數(shù)的選擇斗容： =按經(jīng)驗(yàn)公式和比擬法初選：=1550mm3） 工作裝置液壓系統(tǒng)主參數(shù)的初步選擇[2]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“要求以及初步估取的液壓缸受力。初選動(dòng)臂油缸內(nèi)徑=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=90mm，活塞桿的直徑d3=63mm。又由經(jīng)驗(yàn)公式和其它機(jī)型的參考初選動(dòng)臂油缸行程L1=1377mm，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=。參照任務(wù)書的要求選擇工作裝置液壓系統(tǒng)的工作壓力P=，閉鎖壓力Pg=。最大挖掘半徑 最大挖掘深度 最大挖掘高度 最大卸載高度 3 工作裝置運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 動(dòng)臂運(yùn)動(dòng)分析：動(dòng)臂油缸的最短長度；：動(dòng)臂油缸的伸出的最大長度；A：動(dòng)臂油缸的下鉸點(diǎn)；B：動(dòng)臂油缸的上鉸點(diǎn)；C：動(dòng)臂的下鉸點(diǎn)。圖31 動(dòng)臂擺角范圍計(jì)算簡圖Fig 31 Moves the arm pivot angle scope calculation diagram是的函數(shù)。動(dòng)臂上任意一點(diǎn)在任一時(shí)刻也都是的函數(shù)。如圖31所示，圖中：動(dòng)臂油缸的最短長度；：動(dòng)臂油缸的伸出的最大長度；：動(dòng)臂油缸兩鉸點(diǎn)分別與動(dòng)臂下鉸點(diǎn)連線夾角的最小值；：動(dòng)臂油缸兩鉸點(diǎn)分別與動(dòng)臂下鉸點(diǎn)連線夾角的最大值；A：動(dòng)臂油缸的下鉸點(diǎn)；B：動(dòng)臂油缸的上鉸點(diǎn)；C：動(dòng)臂的下鉸點(diǎn)。則有：在ABC中： (31)在BCF中： (32) 由圖33所示的幾何關(guān)系，可得到的表達(dá)式： (33) 當(dāng)F點(diǎn)在水平線CU之下時(shí)為負(fù)，否則為正。F點(diǎn)的坐標(biāo)為 (34)C點(diǎn)的坐標(biāo)為 (35)動(dòng)臂油缸的力臂 (36) 顯然動(dòng)臂油缸的最大作用力臂又令這時(shí) (37) 斗桿的運(yùn)動(dòng)分析 如下圖32所示，D點(diǎn)為斗桿油缸與動(dòng)臂的鉸點(diǎn)點(diǎn)，F(xiàn)點(diǎn)為動(dòng)臂與斗桿的鉸點(diǎn)，E點(diǎn)為斗桿油缸與斗桿的鉸點(diǎn)。斗桿的位置參數(shù)是l2，這里只討論斗桿相對于動(dòng)臂的運(yùn)動(dòng)，即只考慮L2的影響。D斗桿油缸與動(dòng)臂的鉸點(diǎn)點(diǎn)； F動(dòng)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32 斗桿機(jī)構(gòu)擺角計(jì)算簡圖Fig 32 Bucket arm organization pivot angle calculation diagram在DEF中 (38) 由上圖的幾何關(guān)系知 (39) 則斗桿的作用力臂 (310) 顯然斗桿的最大作用力臂,此時(shí)。 鏟斗的運(yùn)動(dòng)分析鏟斗相對于XOY坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)是L1 、LL3的函數(shù)，現(xiàn)討論鏟斗相對于斗桿的運(yùn)動(dòng)，如圖35所示，G點(diǎn)為鏟斗油缸與斗桿的鉸點(diǎn)，F(xiàn)點(diǎn)為斗桿與動(dòng)臂的鉸點(diǎn)Q點(diǎn)為鏟斗與斗桿的鉸點(diǎn)，V點(diǎn)為鏟斗的斗齒尖點(diǎn)，K點(diǎn)為連桿與鏟斗的餃點(diǎn)，N點(diǎn)為搖桿與斗桿的鉸點(diǎn)，M點(diǎn)為鏟斗油缸與曲柄的鉸點(diǎn)，H點(diǎn)為曲柄與連桿的鉸點(diǎn)[1]。1） 鏟斗連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比i和鏟斗缸的當(dāng)量作用力臂利用圖33，可以知道求得以下的參數(shù)：在MNG中 (311)在HNQ中 (312)在QHK中 (313)在□KHQN中 (314)鏟斗油缸對N點(diǎn)的作用力臂r1 (315)連桿HK對N點(diǎn)的作用力臂r2 (316)連桿HK對Q點(diǎn)的作用力臂r3r3 = l24鏟斗對Q點(diǎn)的作用力臂r4r4 = l3連桿機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)比 (317)圖33 鏟斗連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比計(jì)算簡圖Fig 33 Bucket linkage organization velocity ratio calculation diagram顯然317式中可知，i是鏟斗油缸長度L2的函數(shù)，用代入可得初傳動(dòng)比，代入可得終傳動(dòng)比iz。 (318)顯然i 、和 都是 的一元函數(shù)。2） 鏟斗相對于斗桿的擺角鏟斗的瞬時(shí)位置轉(zhuǎn)角為 (319)其中，在NFQ中 (320)暫時(shí)未定，其在后面的設(shè)計(jì)中可以得到。當(dāng)鏟斗油缸長度L3分別取L3max和L3min時(shí)，可分別求得鏟斗的最大和最小轉(zhuǎn)角和，于是得鏟斗的瞬間轉(zhuǎn)角: (321)鏟斗的擺角范圍 (322)3) 斗齒尖運(yùn)動(dòng)分析見圖34所示，斗齒尖V點(diǎn)的坐標(biāo)值XV和YV，是L1 、LL3的函數(shù)只要推導(dǎo)出XV和YV的函數(shù)表達(dá)式，即 = ( ), = ()。那么整機(jī)作業(yè)范圍就可以確定，現(xiàn)推導(dǎo)如下:由F點(diǎn)知： (323)在CDF中：由后面的設(shè)計(jì)確定，在確定后則有： (324) (325)在DEF中圖34 齒尖坐標(biāo)方程推導(dǎo)簡圖Fig 34 Crown coordinate equation inferential reasoning diagram則可以得斗桿瞬間轉(zhuǎn)角 (326)、在設(shè)計(jì)中確定。由CFN知 (327)由CFQ知 (328)由Q點(diǎn)知 (329)在CFQ中l(wèi)12 = l