【文章內(nèi)容簡介】 角=∠Q，該角應(yīng)滿足使用要求，一般取0176?！?0176。，特殊情況下可小于0176?；虼笥?0176。（即在之下）。=∠Q一般在130176?！?80176。之間，不宜太大，否則斗齒平均挖掘力要下降。鏟斗油缸最大理論挖掘力應(yīng)與轉(zhuǎn)斗最大挖掘阻力相適應(yīng)。當(dāng)斗齒尖處于時，鏟斗油缸理論挖掘力應(yīng)不低于其最大值的80﹪，即≥，∠Q一般取25176?！?5176。為好。根據(jù)鏟斗理論挖掘力和功的平衡可知 （215）可得：=840mm因為鏟斗油缸伸縮比=～，取=故： ==1340mm根據(jù)以上計算過程可得油缸的基本尺寸如表22所示表22油缸尺寸 （單位：mm）ABDEGHMinMaxMinMaxMinMax120020001100174084013400 第三章 挖掘裝置受力計算和強度計算、挖掘阻力的計算 反鏟裝置工作時，既可用鏟斗液壓缸挖掘（簡稱轉(zhuǎn)斗挖掘），也可用斗桿液壓缸挖掘（簡稱斗桿挖掘），或作復(fù)合動作挖掘。一般認(rèn)為，斗容量小于 米或在土質(zhì)松軟時以轉(zhuǎn)斗挖掘為主，反之以斗桿挖掘為主。（1）鏟斗挖掘阻力的計算參照《單斗液壓挖掘機》235，轉(zhuǎn)斗挖掘時，挖掘阻力的切向分力可表示為： (31)式中：C：表示土壤硬度系數(shù)，對二級土易取C=50～80；R：鏟斗與斗桿鉸點至斗齒間距離，即轉(zhuǎn)斗切削半徑，R=，單位：mmB:切削刃寬度影響系數(shù)，B=1+，其中，b為鏟斗平均寬度；：挖掘過程中鏟斗總轉(zhuǎn)角的一半；：鏟斗瞬時轉(zhuǎn)角；A：切削角變化影響系數(shù)，一般取A=；Z：斗齒系數(shù)，有齒時取Z=，無齒時取Z=1；X：斗側(cè)壁厚度影響系數(shù)，X=1+，其中s為側(cè)壁厚度，單位為厘米，初步設(shè)計時可取X=。 D:切削刃擠壓土壤的力，與斗容有關(guān)，估算q=～，D=5000～8000.當(dāng)=時，得到最大挖掘阻力 (32)平均挖掘力按平均厚度下的阻力計算：近似取 W=(70～80%)W試驗證明法向挖掘阻力 W的指向是可變的，數(shù)值也較小，一般W＝0～ W土質(zhì)越均勻W越小，從隨機統(tǒng)計的角度看，取法向分力W為零來簡化計算是可以的。這樣W就可以看作為鏟斗挖掘的最大阻力。（2）斗桿挖掘阻力計算 (33)式中：:挖掘比阻力，對二級土=6～13；：挖掘過程中的總轉(zhuǎn)角，一般為=～、 工作液壓缸的理論挖掘力挖掘力是指當(dāng)反鏟作業(yè)時在鏟斗齒尖上可能主動發(fā)揮的挖掘能力，它是衡量反鏟裝置挖掘性能的重要指針之一。工作液壓缸的理論挖掘力是指由該液壓缸的理論推力所能產(chǎn)生的斗齒切向挖掘力。（1）鏟斗挖掘時，鏟斗缸的理論挖掘力斗桿挖掘阻力:挖掘比阻力 ：斗桿切削半徑 ：斗桿挖掘過程總轉(zhuǎn)角（50176?！?0176。）取整個斗桿為研究對象，可得斗桿油缸最大作用力臂的表達式：斗桿油缸的初始位置力臂 與最大力臂有以下關(guān)系：越大，越小，即平均挖掘阻力越?。玫捷^大的平均挖掘力，就要盡量減少，初?。?。由上圖 4 一 2 的幾何關(guān)系有：而取決于結(jié)構(gòu)因素和工作范圍，一般在 ＝ 150 176。, 動臂上 也是結(jié)構(gòu)尺寸，按結(jié)構(gòu)因素分析，可初選. （34）式中：：鏟斗油缸的理論推力，為鏟斗油缸大腔工作面積，p為液壓系統(tǒng)工作壓力；、：力臂值。對于已定的工作裝置鏟斗油缸理論挖掘力值是該油缸瞬時長度的函數(shù)。顯然，當(dāng)時即得到鏟斗油缸最大理論挖掘力 (35)式中：：為斗桿油缸的理論推力，其中為斗桿油缸大腔工作面積，p為液壓系統(tǒng)工作壓力；、：力臂值，其中是的函數(shù)，是的函數(shù)。（2）斗桿挖掘時，斗桿油缸的理論挖掘力 (35)式中：：為斗桿油缸的理論推力，其中為斗桿油缸大腔工作面積，p為液壓系統(tǒng)工作壓力；、：力臂值，其中是的函數(shù)，是的函數(shù)。、 整機理論挖掘力參見圖 32，已知條件:整機重量 G，重心坐標(biāo)(x，y)，斗容 q，地面附著系數(shù)μ，三組液壓缸的工作壓力 P 和閉鎖壓力 P，除反鏟裝置外機體重量 G及重心位置坐標(biāo)(x，y)， G及重心位置坐標(biāo)(x，y)，前輪及支腿著地點 O和 O的位反鏟裝置各零部件的重量置參數(shù) x和 x，三組液壓缸的缸徑D、D和 D，活塞桿直經(jīng) d、d和 d3，液壓缸的伸縮比λ、λ和λ。 (1)斗桿挖掘：在給定工況(L，L，L)的情況下，計算斗桿的實際挖掘力時，應(yīng)當(dāng)考慮到下列因素的影響:①動臂液壓缸閉鎖能力對斗桿挖掘力的限制。②斗桿主動挖掘力的限制。③鏟斗液壓缸閉鎖能力對斗桿挖掘力的限制。④整機向前傾翻對斗桿挖掘力的限制。⑤整機向后傾翻對斗桿挖掘力的限制。⑥整機對地面的前后滑移對斗桿挖掘力的限制?，F(xiàn)分別計算如下：:1)動臂液壓缸閉鎖力限制的最大斗桿挖掘力 P液壓缸閉鎖力則指挖掘工況下某些液壓缸被動狀態(tài)所能承受的作用力，它是挖掘力發(fā)揮的重要影響因素之一。參見圖 33，根據(jù)前面提到的幾何尺寸計算，可以求出 F 和 V 點的坐標(biāo)(X，Y)和(X，Y)。 (36) (37) (38)當(dāng)時，動臂液壓缸小腔受壓，此時小腔閉鎖力對C點產(chǎn)生的力矩為 （39）有關(guān)重量對C產(chǎn)生的力矩為 (310)所以: (311)當(dāng)＞時，動臂液壓缸大腔受壓，此時大腔閉鎖力對c點產(chǎn)生的力矩為 （312） （313）2)斗桿液壓缸主動挖掘力，參見圖33，斗桿液壓缸主動力對F點產(chǎn)生的力矩 （314）有關(guān)重量對F點產(chǎn)生的力矩為：所以3)鏟斗液壓缸閉鎖力限制的最大斗桿挖掘力參見圖33，對于 (315)當(dāng)時，鏟斗液壓缸大腔受壓，此時大腔閉鎖力對Q點產(chǎn)生的力矩為 （316）其中:i3為鏟斗連桿機構(gòu)的總傳動比 （317）其中：。圖33斗桿液壓缸理論挖掘力結(jié)構(gòu)簡圖有關(guān)重量對Q點產(chǎn)生的力矩為 (318)所以 (319)當(dāng)＞時，鏟斗液壓缸小腔受壓，此時小腔閉鎖力對Q點產(chǎn)生的力矩為 (320)所以 (321)4)、整機向前傾翻限制的最大斗桿挖掘力參見圖33，對于△FVO 顯然，當(dāng)∠FVO≤90176。，斗桿挖掘時，整機不可能產(chǎn)生前傾翻，只有∠FVO＞90176。時，才有可能出現(xiàn)前傾現(xiàn)象。各部件重量對O點產(chǎn)生的力矩為： (322)所以 (323)5)、整機向后傾翻限制的最大斗桿挖掘力參見圖33，對于△FVO (324) (325)顯然，當(dāng)∠FVO≥90176。，斗桿挖掘時，整機不可能產(chǎn)生后傾翻，只有∠FVO＜90時，才有可能出現(xiàn)后傾現(xiàn)象。各部件重量對O點產(chǎn)生的力矩為: (326)所以 (327)6)、整機滑移限制的最大斗桿挖掘力 P參見圖 34，設(shè) FV 聯(lián)機對水平線的夾角為β，則： (328) (329)通過上述運算，我們知道 P至P中的最小值，就是在該工況下斗桿挖掘時，所能發(fā)揮的最大實際挖掘力。圖34鏟斗液壓缸理論挖掘力計算簡圖 (2)鏟斗得運動分析鏟斗相對于XOY 坐標(biāo)系的運動是、 的函數(shù)，現(xiàn)討論鏟斗相對于斗桿的運動，如圖 3 — 5 所示， G 點為鏟斗油缸與斗桿的鉸點， F 點為斗桿與動臂的鉸點 Q 點為鏟斗與斗桿的鉸點， M 點為鏟斗油缸與曲柄的鉸點， V 點為鏟斗的斗齒尖點， K 點為連桿與鏟斗的鉸點， N 點為搖桿與斗桿的鉸點， H 點為曲柄與連桿的鉸點。 l ）鏟斗連桿機構(gòu)傳動比 i 和鏟斗缸的當(dāng)量作用力臂利用圖 3 — 3 ，可以知道求得以下的參數(shù)：在 △ MNG 中 在△HNQ中在△QHN中在四邊形KHNQ中鏟斗油缸對 N 點的作用力臂r1： 連桿HK對 N 點的作用力臂r2： 連桿HK對 Q 點的作用力臂r3 鏟斗對 Q 點的作用力臂r4連桿機構(gòu)的總傳動比顯然由此式可知， i 是鏟斗油缸長度L2的函數(shù)，用L2min代入可得初傳動比 i0，L2max帶入可得終傳動比 iz 顯然 i 、e rl 、r2和r3都是 L3 的一元函數(shù)。2 ）鏟斗相對于斗桿的擺角鏟斗的瞬時位置轉(zhuǎn)角為 其中，在 △ NFQ中 暫時未定，其在后面的設(shè)計中可以得到。當(dāng)鏟斗油缸長度 分別取和時，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：鏟斗的最大擺角范圍 3）斗齒尖運動分析 見圖 3 一 4 所示，斗齒尖 V 點的坐標(biāo)值XV和YV，是 L L L 3的函數(shù)只要推導(dǎo)出XV和YV的函數(shù)表達式，即 X V=fx（L1,L2,L3）,