【文章內(nèi)容簡介】 （2—14）所以鏟斗的設(shè)計(jì)合格。3. 工作裝置的鏟斗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)裝載機(jī)用途、作業(yè)條件及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等的要求，選定了工作裝置鏟斗的結(jié)構(gòu)形式后，便可進(jìn)行工作裝置鏟斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。相關(guān)數(shù)據(jù)如下：額 定 斗 容： 3 m3額 定 載 重 量： 50 KN 整 機(jī) 質(zhì) 量： t 輪 距： 2150 mm 軸 距： 3427 mm 輪 胎 規(guī) 格： —25 最大 卸載 高度： 2970 mm 最小 卸載 距離： 1200 mm 工作裝置鏟斗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)涉及內(nèi)容包括： 1)確定動臂長度、形狀及與車架的鉸接位置。 2)確定動臂油缸的鉸接位置及動臂油缸的行程。 3)連桿機(jī)構(gòu)(由動臂、鏟斗、轉(zhuǎn)斗油缸、搖臂——連桿或托架等組成)的設(shè)計(jì)。由于現(xiàn)今國內(nèi)、外購輪胎式裝載機(jī)廣泛地采用反轉(zhuǎn)六桿工作機(jī)構(gòu)，并且它的設(shè)計(jì)難度較大，又有一定的代表性，所以以其為例，闡述工作機(jī)構(gòu)連桿系統(tǒng)的尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)，以求舉一反三。 機(jī)構(gòu)分析反轉(zhuǎn)六桿工作機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)斗機(jī)構(gòu)和動臂舉升機(jī)構(gòu)兩個(gè)部分組成。轉(zhuǎn)斗機(jī)構(gòu)內(nèi)轉(zhuǎn)斗油缸GF、搖臂FED、連桿DC、鏟斗BC、動臂AEB和機(jī)架AG六個(gè)構(gòu)件組成。當(dāng)舉升油缸閉鎖時(shí)，啟動轉(zhuǎn)斗油缸，鏟斗將繞B點(diǎn)作定軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖，舉升油缸動作時(shí)，鏟斗將作復(fù)合運(yùn)動，即一邊隨動臂對A點(diǎn)作牽連運(yùn)動，同時(shí)又相對動臂繞B點(diǎn)作相對轉(zhuǎn)動。這在作機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析時(shí)必須注意。 設(shè)計(jì)方法 因?yàn)楣ぷ鳈C(jī)構(gòu)連桿系統(tǒng)的尺寸參數(shù)直接與整機(jī)的基本性能和工作參數(shù)有關(guān)，所以通常是先初步設(shè)計(jì)出整機(jī)的主要參數(shù)，然后以其為條件，再進(jìn)行連桿系統(tǒng)的尺寸設(shè)計(jì)。 不管用什么方法確定各鉸接點(diǎn)的坐標(biāo)值，但最終都必須滿足對工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提出的各種要求。在運(yùn)動學(xué)方面，必須滿足鏟斗舉升平動、自動放平、最大卸載高度、最小卸載距離和各個(gè)位置的卸載角等要求；在動力學(xué)方面，主要是在滿足挖掘力、舉升力和生產(chǎn)率的要求前提下，使轉(zhuǎn)斗油缸和舉升油缸的所需輸出力及功率盡量減小。 圖解法比較直觀，易于掌握，是目前工程設(shè)計(jì)時(shí)常用的一種方法。圖解法是在初步確定了最大卸載高、最小卸載距離、卸載角、輪胎尺寸和鏟斗幾何尺寸等參數(shù)后進(jìn)行的，它通過在坐標(biāo)圖上確定工況Ⅱ（見圖3—1）時(shí)工作工作機(jī)構(gòu)的九個(gè)鉸接點(diǎn)的位置來實(shí)現(xiàn)。圖3—1 鉸接點(diǎn)B的確定 動臂與鏟斗、搖臂、機(jī)架的三個(gè)鉸接點(diǎn)B、E、A的確定 確定坐標(biāo)系如圖32所示，先在坐標(biāo)紙上選取直角坐標(biāo)系，選定長度比例尺。 畫鏟斗圖 把已設(shè)計(jì)好的鏟斗橫截面外輪廓按比例畫在坐標(biāo)里，斗尖對準(zhǔn)坐標(biāo)原點(diǎn)O，斗前臂與x軸呈前傾角。此為鏟斗插入料堆時(shí)位置，即工況Ⅰ。 由于B點(diǎn)的x坐標(biāo)值越小，轉(zhuǎn)斗鏟取力就越大，所以B點(diǎn)靠近O 點(diǎn)是有利的，但它受斗底和最小離地高度的限制，不能隨意減??；而B y坐標(biāo)值增大時(shí)，鏟斗在料堆中的鏟取面積增大，裝的物料多，但這樣就縮小了B點(diǎn)與連桿鏟斗鉸接點(diǎn)C的距離，使鏟取力下降。圖3—2 連桿兩鉸接點(diǎn)的確定圖綜合考慮各種因素的影響，設(shè)計(jì)時(shí)，一般根據(jù)坐標(biāo)圖上工況I時(shí)的鏟斗實(shí)際狀況，在保證B點(diǎn)與Y軸坐標(biāo)值和x軸坐標(biāo)值盡可能小而且不與斗底干涉的前提下，在坐標(biāo)圖上人為地把B點(diǎn)初步確定下來。(1) 以B點(diǎn)為圓心，使鏟斗順時(shí)針轉(zhuǎn)動48o，即工況Ⅱ。(2)把已選定的輪胎外廓畫在坐標(biāo)圖上。作圖時(shí)，應(yīng)使輪胎前緣與工況Ⅱ時(shí)鏟斗后壁的間隙盡量小些，目的使機(jī)構(gòu)緊湊、前懸小，但一般不小于50mm ；輪胎中心Z的y軸坐標(biāo)值應(yīng)等于輪胎的工作半徑： （3—1）式中 ——輪胎動力半徑， mm； ———輪轂直徑，mm； ——輪胎寬度，mm；——輪胎斷面高度與寬度之比。；——輪胎變形系數(shù)。 （3—2） 圓整后取Rd=715mm。(3)根據(jù)給定的最大卸載高度、最小卸載距離和卸載角，畫出鏟斗在最高位卸載的位置圖，即工況Ⅱ，此時(shí)，B點(diǎn)位置為，如圖32所示。 (4)以點(diǎn)為圓心，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)鏟斗48o，即得鏟斗被舉升到最高位置圖(工況Ⅲ)。 (5)連接B并作其垂直平分線．因?yàn)锽和點(diǎn)同在以A點(diǎn)為圓心，動臂AB長為半徑的圓弧上，所以A點(diǎn)必在B的垂直平分線上。A點(diǎn)位置盡可能低一點(diǎn)，以提高整機(jī)工作的穩(wěn)定性，減小機(jī)器高度，改善司機(jī)視野。一般，A點(diǎn)取在前輪右上方，與前軸心水平距離為軸距的處。 A點(diǎn)位置的變化，可借挪動點(diǎn)和輪胎中心點(diǎn)的位置來進(jìn)行。 確定動臂與搖臂的鉸接點(diǎn)E E點(diǎn)位置是一個(gè)十分關(guān)鍵的參數(shù)。它對連桿機(jī)構(gòu)的傳動比、倍力系數(shù)、連桿機(jī)構(gòu)的布置以及轉(zhuǎn)斗油缸的長度等都有很大影響。如圖4—7所示，根據(jù)分析和經(jīng)驗(yàn)，一般取E點(diǎn)在AB連線上方，其在AB連線上的投影點(diǎn)距A點(diǎn)45%處。相對前輪胎，E點(diǎn)在其外廓的左上部。 連桿與鏟斗和搖臂的兩個(gè)鉸接點(diǎn)C、D的確定因?yàn)锽、E兩點(diǎn)已被確定，所以再確定C和D點(diǎn)實(shí)際上是為了是終確定與鏟斗相聯(lián)的四桿機(jī)構(gòu)BCDE的尺寸。 確定C 、D兩點(diǎn)時(shí)，既要考慮對機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)的要求，如必須保證鏟斗在各工況時(shí)的轉(zhuǎn)角，又要注意動力學(xué)要求，如鏟斗在鏟裝物料時(shí)應(yīng)能輸出較大的鏟取力，同時(shí)，還要防止前述各機(jī)構(gòu)運(yùn)動被破壞的現(xiàn)象。為此，建議按下述方法進(jìn)行設(shè)計(jì)：按單搖桿條件設(shè)計(jì)六桿機(jī)構(gòu)，連桿與鏟斗鉸點(diǎn)C的位置影響連桿的受力和轉(zhuǎn)斗油缸的行程，選擇時(shí)主要考慮當(dāng)鏟斗處于地面挖掘位置情況下，轉(zhuǎn)斗油缸作用在連桿CD的有效分力較大，以發(fā)揮比較大的掘起力。通常BC與鏟斗回轉(zhuǎn)半徑之間的夾角ψ=100o~120o；BC=（~）lD（見圖3——3）。（ lD為動臂長度）搖臂和連桿要傳遞比較大的插入和轉(zhuǎn)斗阻力，因此在設(shè)計(jì)時(shí)不僅考慮運(yùn)動關(guān)系，而且還應(yīng)考慮它們的強(qiáng)度和剛度。搖臂是形狀以及長短臂的比例關(guān)系及鉸點(diǎn)E的位置的確定，主要考慮連桿的受力情況及它們在空間布置的方便和可能性，同時(shí)轉(zhuǎn)斗油缸的行程及連桿的長度也不要過大。搖臂可做成直的也可做成彎曲的形狀。彎曲搖臂的夾角一般不大于30o，否則使構(gòu)件受力不良。搖臂與動臂的鉸點(diǎn)E布置在動臂兩鉸點(diǎn)的連線AB的中部偏上為m處。設(shè)計(jì)時(shí)初步取m=(~)lD，le=(~)lD，EF=（~）lD，DE=（~）lD。完成上述構(gòu)件尺寸選擇后，就可用下述作圖方法來確定連桿CD的長度、轉(zhuǎn)斗油缸與車架的鉸點(diǎn)G及行程。根據(jù)已經(jīng)選定的工作裝置連桿機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)，畫出動臂和鏟斗在地面時(shí)鏟斗后傾的位置及搖臂和動臂的鉸點(diǎn)E；將動臂由最低到最高位置時(shí)的轉(zhuǎn)角分成若干等分，提升動臂到不同的角度，并保持后傾鏟斗的平移性，依次畫出BC的相應(yīng)位置：、……，并使它們互相平行；然后畫出鏟斗在最大卸載高度時(shí)的卸載位置（取卸載角），得。假設(shè)鏟斗在最大卸載高度卸載時(shí)搖臂和連桿CD處在極端位置，即鉸接點(diǎn)C、D、E位于同一條直線上，則連桿CD的最小長度 b=。根據(jù)搖臂的結(jié)構(gòu)尺寸和鏟斗在任意位置能卸凈物料這一條件，作出鏟斗在不同卸載位置時(shí)所對應(yīng)的搖臂與轉(zhuǎn)斗油缸活塞桿鉸接點(diǎn)位置，連接各點(diǎn)得一曲線，過點(diǎn)作此曲線的內(nèi)包圓弧，則圓弧的圓心G即為與車架的交接點(diǎn)，圓弧的半徑G既為轉(zhuǎn)斗油缸的最小安裝尺寸。 根據(jù)提升動臂過程中鏟斗保持平移的特性畫出相應(yīng)的搖臂與轉(zhuǎn)斗油的鉸接點(diǎn)位置得一曲線，以鉸接點(diǎn)G為圓心，過點(diǎn)做此曲線的外包圓弧，圓弧N的半徑G，即為轉(zhuǎn)斗油缸的最大安裝距離，轉(zhuǎn)斗油缸的行程，按下式計(jì)算： （3—3）當(dāng)連桿機(jī)構(gòu)和鉸接點(diǎn)位置確定以后，根據(jù)上述作圖法所確定的轉(zhuǎn)斗油缸與車架鉸接點(diǎn)G及轉(zhuǎn)斗油缸的行程，一般當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖的情況下提升動臂的過程中，鏟斗在任何位置時(shí)