【文章內(nèi)容簡介】 重心位置及到C點(diǎn)的所在縱軸線的距離都是通過AutoCAD作圖測繪按1:40放大求得，如圖32所示。 各作用力的近似力臂值表（mm）土動(dòng)臂斗桿鏟斗斗桿缸鏟斗缸連桿搖桿動(dòng)臂缸力臂79052511604580913534734784631674930圖32 動(dòng)臂液壓缸作用力計(jì)算簡圖（工況二）對動(dòng)臂鉸點(diǎn)C點(diǎn)取矩有： 即：求得： 工況三：從最大卸載高度處提起滿載斗時(shí)所需要的動(dòng)臂缸舉升力，圖上所有重心位置及到C點(diǎn)的所在縱軸線的距離都是通過AutoCAD作圖測繪按1:40放大求得，如圖33所示。 各作用力的近似力臂值表（mm）土動(dòng)臂斗桿鏟斗斗桿缸鏟斗缸連桿搖桿動(dòng)臂缸力臂1228450圖33 動(dòng)臂液壓缸作用力計(jì)算簡圖（工況三）對動(dòng)臂鉸點(diǎn)C點(diǎn)取矩有： 即：求得： 驗(yàn)算動(dòng)臂液壓缸穩(wěn)定性初選動(dòng)臂缸缸徑,，活塞桿較細(xì)，動(dòng)臂在舉升的過程中活塞受壓，在此需對活塞桿進(jìn)行穩(wěn)定性分析，由于工況一活塞桿全縮，滿足穩(wěn)定性，故只對工況二和工況三做穩(wěn)定性分析。動(dòng)臂缸活塞桿選用Q275鋼，查資料可知： 工況二：由圖32測出動(dòng)臂液壓缸的長度由時(shí)，由歐拉公式 (31)式中 活塞桿計(jì)算柔度長度折算系數(shù)，取決于液壓缸的支承狀況，參考文獻(xiàn)[4]表101,取=1 活塞桿計(jì)算長度，即 E活塞桿材料的縱向彈性模量（Pa），對硬鋼，E= 活塞桿橫斷面回轉(zhuǎn)半徑，其中A為斷面面積（㎡） I為斷面最小慣性矩（），對圓斷面， 將以上參數(shù)代入公式（31）求得 液壓缸的穩(wěn)定條件是： (32)式中 P活塞桿的最大推力液壓缸穩(wěn)定臨界力穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般取=24，取=4,顯然小于P12，所以在此工況下活塞桿滿足穩(wěn)定性。工況三：由時(shí)，由歐拉公式 將以上參數(shù)代入公式（31）求得 顯然大于P13，所以在此工況下活塞桿也滿足穩(wěn)定性要求。 液壓缸的閉鎖力確定合理的液壓缸閉鎖能力是保證挖掘力得到充分發(fā)揮的基本條件之一。選擇適當(dāng)?shù)膭?dòng)臂液壓缸閉鎖壓力既能起到保護(hù)元件的目的又能保證主動(dòng)油缸發(fā)揮最大挖掘力使正常作業(yè)順利進(jìn)行。過大的閉鎖壓力不但起不到保護(hù)液壓系統(tǒng)及其元件的作用，而且會(huì)對系統(tǒng)提出過高的要求，這樣既不經(jīng)濟(jì)，也無必要，還可能損壞元件。合理的閉鎖壓力是保證在主要挖掘范圍內(nèi)使主動(dòng)液壓缸能發(fā)揮出最大挖掘力的同時(shí)還能起到保護(hù)元件的作用。常選定以下三個(gè)工況進(jìn)行閉鎖力分析：Ⅰ.動(dòng)臂最低，斗桿鉛垂，轉(zhuǎn)斗挖掘，其作用力臂最大；Ⅱ.動(dòng)臂最低，F(xiàn)、Q、V三點(diǎn)一線，斗桿挖掘且作用力臂最大 ；Ⅲ.動(dòng)臂最低，挖掘深度最大，F(xiàn)、Q、V三點(diǎn)一線，鏟斗挖掘，克服平均阻力 。工況一：鏟斗液壓缸產(chǎn)生的挖掘力最大，挖掘阻力對動(dòng)臂鉸點(diǎn)C，斗桿鉸點(diǎn)F所造成的力矩均接近最大值，而動(dòng)臂液壓缸的力臂值為最小 各作用力的近似力臂值表（mm）（工況一）447190320414946572669注： 轉(zhuǎn)斗液壓缸可通過對Q點(diǎn)的力矩平衡方程求得： 從可能出現(xiàn)的最不利情況出發(fā)，假設(shè)存在法向阻力，其值取各點(diǎn)對F點(diǎn)取矩，可得到斗桿液壓缸所受的被動(dòng)作用力圖35 液壓缸閉鎖壓力計(jì)算簡圖（工況一） 若在此工況下若閉鎖力不足，斗桿缸則會(huì)出現(xiàn)回縮現(xiàn)象，為了防止斗桿液壓缸被動(dòng)回縮，其大腔限壓閥的調(diào)定壓力與液壓缸工作壓力相比較，超出的百分比為： 說明斗桿缸大腔閉鎖壓力不足，%。同樣對動(dòng)臂在平臺(tái)上的鉸點(diǎn)C取矩，求得動(dòng)臂液壓缸所受的被動(dòng)作用力， 若在此工況下閉鎖力足夠，動(dòng)臂缸則不會(huì)出現(xiàn)伸長現(xiàn)象，為防止其被動(dòng)伸長，小腔限壓閥的調(diào)定壓力與其工作壓力，超出的百分比為： 說明動(dòng)臂小腔閉鎖力不足，超壓6%。工況二：這種情況下斗桿液壓缸產(chǎn)生最大挖掘力，挖掘阻力對動(dòng)臂鉸點(diǎn)C的力矩接近最大值，而動(dòng)臂液壓缸的力臂為最小。 各作用力的近似力臂值表（mm）（工況二）4471464422034344491267145345074635845注：各點(diǎn)對F點(diǎn)取矩，此時(shí)斗桿液壓缸所受的主動(dòng)作用力求得圖36 液壓缸閉鎖壓力計(jì)算簡圖（工況二）從可能出現(xiàn)的最不利情況出發(fā)，假設(shè)存在法向阻力，其值取轉(zhuǎn)斗液壓缸可通過對Q點(diǎn)的力矩平衡方程求得： 求得若在此工況下動(dòng)臂缸大腔閉鎖力不足，會(huì)出現(xiàn)回縮現(xiàn)象，為防止其被動(dòng)回縮，大腔限壓閥的調(diào)定壓力與其工作壓力相比較，超出的百分比為： 說明動(dòng)臂缸大腔閉鎖力滿足，富余14%。同樣對動(dòng)臂在平臺(tái)上的支撐點(diǎn)C取矩，求得動(dòng)臂液壓缸所受的被動(dòng)作用力，若在此工況下動(dòng)臂缸閉鎖力不足，會(huì)出現(xiàn)伸長現(xiàn)象，為防止其被動(dòng)伸長，小腔限壓閥的調(diào)定壓力與其工作壓力相比較，超出的百分比為： 說明動(dòng)臂缸小腔閉鎖力不足，%。工況三：在這種挖掘狀態(tài)下，挖掘阻力對動(dòng)臂鉸點(diǎn)C必將造成最大的挖掘阻力矩，它會(huì)要求液壓缸缸徑增大，或閉鎖壓力過分增高，這種過分的要求往往被認(rèn)為是不合理的。因此在這種情況下挖掘時(shí)只要求能克服平均挖掘阻力 各作用力的近似力臂值表（mm）（工況三）4194763113424422046534683266943437812634816圖37 液壓缸閉鎖壓力計(jì)算簡圖（工況三）最大挖掘阻力： (33)式中 —土壤硬質(zhì)系數(shù)。對于III級(jí)土宜取，取—鏟斗與斗桿鉸點(diǎn)到斗齒齒距離，單位為cm， R=l3=—挖掘過程中鏟斗總轉(zhuǎn)角的一半，—切削刃寬度影響系數(shù)，為鏟斗平均寬度，單位為m—切削角變化影響，取—斗的側(cè)壁厚度影響系數(shù)，為側(cè)壁厚度單位為cm，初步設(shè)計(jì)時(shí)可取X=—帶有斗齒的系數(shù)，Z=D—切削刃擠壓土壤的力，根據(jù)斗容大小在D=10000~17000N的范圍內(nèi)選取， 時(shí)，D應(yīng)小于10000N。取D=8000N求得：鏟斗平均挖掘阻力取從可能出現(xiàn)的最不利情況出發(fā)，假設(shè)存在法向阻力，其值取各點(diǎn)對F點(diǎn)取矩，可得到斗桿液壓缸所受的被動(dòng)作用力若在此工況下動(dòng)臂缸小腔閉鎖力不足，會(huì)出現(xiàn)回縮現(xiàn)象，為防止其被動(dòng)回縮，大腔限壓閥的調(diào)定壓力與其工作壓力相比較，超出的百分比為： 說明鏟斗液壓缸滿足，%。同樣對動(dòng)臂在平臺(tái)上的支撐點(diǎn)C取矩，求得動(dòng)臂液壓缸所受的被動(dòng)作用力，若在此工況下動(dòng)臂缸小腔閉鎖力不足，會(huì)出現(xiàn)伸長現(xiàn)象，為防止其被動(dòng)伸長，小腔限壓閥的調(diào)定壓力與其工作壓力相比較，超出的百分比為：說明動(dòng)臂缸小腔閉鎖力有富余，%。 液壓缸閉鎖力計(jì)算結(jié)果匯總表 液壓缸種類液壓缸參數(shù)液壓缸閉鎖壓力（Mp）只數(shù)缸徑桿徑行程大腔推力第Ⅰ工況第Ⅱ工況第Ⅲ工況mmKN閉鎖壓力超壓閉鎖壓力超壓閉鎖壓力超壓動(dòng)臂缸21508011782*5396%%%斗桿缸1150801171539%——%鏟斗缸112070850——2814%—— 由上述過程得出的被動(dòng)油缸閉鎖壓力是保證三種典型工況下主動(dòng)油缸能發(fā)揮最大挖掘力的最低限定壓力。選定液壓油工作壓力為32MP，可將三組油缸的閉鎖限壓閥壓力調(diào)高20%，即可滿足要求閉鎖力要求。實(shí)際分析計(jì)算中難以對所有的工況計(jì)算油缸應(yīng)產(chǎn)生的閉鎖壓力，所以，比較合理的閉鎖壓力設(shè)定值應(yīng)如前面所述，能保證主要工況下在較大范圍內(nèi)主動(dòng)油缸的最大挖掘力能充分發(fā)揮就行了。第4章 工作裝置運(yùn)動(dòng)分析及包絡(luò)圖的繪制 動(dòng)臂運(yùn)動(dòng)分析動(dòng)臂油缸的最小長度；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41 動(dòng)臂擺角范圍計(jì)算簡圖φ1是L1的函數(shù)。動(dòng)臂上任意一點(diǎn)在任一時(shí)刻也都是L1的函數(shù)。，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：在三角形ABC中：L12 = l72+l522l7l5 COSθ1θ1 = COS1[（l72+l52 L12）/2l7l5] (41)在三角形BCF中：L222 = l72+l122COSα20l7l1α20 = COS1[（l72+ l12 L222）/2l7l1] (42)由圖24所示的幾何關(guān)系，可得到α21的表達(dá)式：α21 =α20+α11θ1 (43)當(dāng)F點(diǎn)在水平線CU之下時(shí)α21為負(fù)，否則為正。F點(diǎn)的坐標(biāo)為 XF = l30+l1cosα21 YF = l30+l1Sinα21 (44) C點(diǎn)的坐標(biāo)為 XC = XA+l5COSα11 = l30 YC = YA+l5Sinα11 (45)動(dòng)臂油缸的力臂e1 e1 = l5Sin∠CAB (46)顯然動(dòng)臂油缸的最大作用力臂e1max= l5，又令ρ = l1min/ l5,δ = l7/ l5。這時(shí)L1 = Sqr（l72l52）= l5 Sqr（δ21）θ1 = cos11/δ (47) 斗桿運(yùn)動(dòng)分析如下圖42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