【文章內容簡介】 ，有的挖掘機將長動臂CE′ F′ 改換成短動臂 CE′ F″ ，并配以長斗桿。在最大深度處挖掘時，采用鏟斗挖掘而還是斗桿挖掘，這樣得到的最大挖掘深度為 h1′ h2。 10 圖 24 動臂油缸前傾布置方案 顯然，不論是動臂油缸前傾還是后傾方案，當 C、 D 兩鉸點位置和CE 長度均不變時，通過加大動臂油缸長度可以增大動臂仰角，從而增大最大挖掘高 度，但會影響到最大挖掘深度。所以，在布置油缸時，應綜合考慮動臂的結構、工作裝置的作業(yè)尺寸及動臂舉升力的挖掘力等因素。 本設計選用動臂油缸前傾布置方案。 斗桿油缸的布置 確定斗桿油缸鉸點、行程及斗桿力臂比時應該考慮下列因素。 1．保證斗桿油缸產生足夠的斗齒挖掘力。即油缸從最短長度開始推伸時和油缸最大伸出時產生的斗齒挖掘力應該大于正常挖掘阻力。油缸全伸時的力矩應該足以支承滿載鏟斗和斗桿靜止不動。油缸力臂最大時產生的最大斗齒挖掘力應大于要求克服的最大挖掘范圍可以取得越小一些。 2．保證斗桿的擺角范圍。斗桿擺角范圍 一般取 100176?！?130176。在斗桿油缸和轉斗油缸同時伸出最長時，鏟斗前壁和動臂之間的距離應大于10cm。一般來說，斗桿越長，則其擺角范圍可以取得越小一些。 鉸點位置的確定需要反復進行。在計算中初定鉸點位置，如不夠合理，應進行適當修改。 鏟斗油缸的布置 確定鏟斗油缸鉸點應考慮以下因素。 1．保證轉斗挖掘時產生足夠大的斗齒挖掘力，即在鏟斗油缸全行程中產生的斗齒挖掘力應大于正常工作情況下的挖掘阻力。當鏟斗油缸作用 11 力臂最大時，所產生的最大斗齒挖掘應能使?jié)M載鏟斗靜止不動。 2．保證鏟斗的擺角范圍。鏟斗的擺角范圍一般取 140176?！?160?，在特殊作業(yè)時可以大于 180176。，擺角位置可以按圖 25 布置。當鏟斗油缸全縮時，鏟斗與斗桿軸線夾角（在軸線上方）應大于 10176。,常取 15176?！?25176。，鏟斗油缸全伸、鏟斗滿載回轉時，應使土壤不從斗中撒落。 3．鏟斗從位置Ⅰ到位置Ⅱ時 圖 25，鏟斗油缸作用力臂最大，這里能得到斗齒最大切削角度的 1/2 左右，即當鏟斗挖掘深度最大時，正好斗齒挖掘力也最大。實際上鏟斗的切削轉角是可變的。在許多情況下，特別是進行復合動作挖掘時，鏟斗的切削轉角一般都小于 100176。，而且鏟斗也不一定都在初始位置Ⅰ開始挖掘。因此，目前 一般取位置Ⅰ至位置Ⅱ的轉角為30176?！?50176。，在這個角度范圍內可以照顧到鏟斗在挖掘過程中能較好地適應挖掘阻力的變化，又可以使鏟斗在開始挖掘時就有一定的挖掘力 ?6?。 圖 25 鏟斗擺角范圍 動臂、斗桿、鏟斗機構參數(shù)的選擇 反鏟裝置總體方案的選擇 反鏟方案選擇的主要依據是設計任務書規(guī)定的使用要求，據以決定工作裝置是通用或是專用的。以反鏟為主的通用裝置應保證反鏟使用要求，并照顧到其它裝置的性能。專用裝置應根據作業(yè)條件決定結構方案，在滿足主要作業(yè)條件要求的同時照顧其它條件下性能。 反鏟裝置總體方案的選擇包括以下 方面： 1．動臂及動臂液壓缸的布置 確定用組合式或整體式動臂，以及組合式動臂的組合方式或整體式動臂的形狀。確定動臂液壓缸的布置為懸掛式或是下置式。 12 前面已確定采用整體式動臂，動臂液壓缸的布置為下置式。 2．斗桿及斗桿液壓缸的布置 確定用整體式或組合式斗桿，以及組合式斗桿的組合方式或整體式斗桿是否采用變鉸點調節(jié)。前面已確定采用整體式斗桿。 3．確定動臂與斗桿的長度比， 即特性參數(shù) K1=l1?l2。對于一定的工作尺寸而言，動臂與斗桿之間的長度比可在很大內選擇。一般當 K1?2 時，（有反鏟取 K1?3）稱為長動臂短斗桿方案，當 K1? 葉屬于短動臂長斗桿方案。 K1 在 ～ 2 之間稱為中間比例方案。 要求適用性較強而又無配套替換構件或可調結構的反鏟常取中間比例方案。相反，當用配套替換構件或可調連接適應不同作業(yè)條件時，不同的配置或鉸點連接情況可組成各種比例方案。在使用條件單一，作業(yè)對象明確的條件下采用整體式動臂和斗桿固定鉸接， K1 值由作業(yè)條件確定。從作業(yè)范圍看，在挖高、挖深與挖掘半徑均相同的條件下， K1 愈大作業(yè)范圍愈窄，從挖掘方式看 K1 大宜用于斗桿挖掘為主，因其剛度較易保證。 而 K1值小宜用于以轉斗挖掘為主。本設計采用中間比例方案 ,取 K1=。 4．確定配套鏟斗的種類、斗容量及其主參數(shù)，并考慮鏟斗連桿機構傳動比是否需要調節(jié)。 5．根據液壓缸系統(tǒng)壓力、流量、系統(tǒng)回路供油方式、工廠制造條件和三化要求等確定各液壓缸缸數(shù)、缸徑、全伸長度與全縮長度之比 ??？紤]到結構尺寸、運動余量、穩(wěn)定性和構件運動幅度等因素一般取 ?1=～，個別情況下因動臂擺角和鉸點布置要求可以取 ?1≤，而取 ?2=～， ?3=～ ?7?。 機構自身幾何參數(shù) 機構自身幾何參數(shù)有三類， 第一類是決定機構運動特性的必要參數(shù)，稱原始參數(shù)，本次設計主要選擇長度參數(shù)作為原始參數(shù)；第二類是由第一類參數(shù)推算出來的參數(shù)，稱推導參數(shù)，多為運算中需要的角度參數(shù)；第三類是作方案分析比較所需要的其它特性參數(shù)。 反鏟機構各部分原始參數(shù)、推導參數(shù)和部分特性參數(shù)見表 22 所示。 13 表 22 反鏟機構自身幾何參數(shù)表 參數(shù)分類 機 構 組 成 鏟斗 斗桿 動臂 符 號 意 義 原始參數(shù) l3=QV， l12=MH， l13=MN， l14=HN， l24=QK， l25=KV， l29=KH l2=FQ， l9=EF， l10=FG， l11=EG， l15=GN， l16=FN， l21=NQ l1=CF， l6=CD l7=CB， l8=DF， l22=BF 推導參數(shù) α9＝ ∠ NMH α10＝ ∠ KQV α4＝ ∠ EFG α5＝ ∠ GNF α6＝ ∠ GFN α7＝ ∠ NQF α8＝ ∠ NFQ α2＝ ∠ BCF α3＝ ∠ DFC 特性參數(shù) K2=324ll ， l3 K2=92ll ， l3 K2=4142ll l3α1＝ ∠ CZF σ=57ll K1=21ll 備注 L2— 斗桿長 l1— 動臂長 α1— 動臂彎角 斗形參數(shù)的選擇 斗容量 q、平均斗寬 B，轉斗挖掘半徑 R 和轉斗挖掘裝滿轉角 2?這里令 ?=?max 是鏟斗的四個主要參數(shù)。 R、 B 及 2?三者與 q 之間有以下幾何關系 圖 26?8?。 SKBRq )2s in2(21 2 ?? ?? (21) 其中 q—— ： q=(已知 )，鏟斗斗容量； R—— 鏟斗挖掘半徑，單位 m； B—— 鏟斗斗寬，根據反鏟斗平均斗寬統(tǒng)計值和推薦范圍，查表 26?7?取 B＝ ； 2?—— 鏟 斗 挖 掘 裝 滿 轉 角 ， 一 般 取 2? ＝ 90176?！?100176。，取 14 2?=95176。= 把 q、 B、 2?代入式 (21)得： ? ? SK?????? 95s i 解得： R= 圖 26 鏟斗主參數(shù)示意圖 鏟斗上兩個鉸點 K 與 Q 的間距 l24 圖 25 太大將影響鏟斗傳動特性，太小則影響鏟 斗結構剛度 。 一般取特性 ： K2=l24?l3=～ 取 K2＝ ＝ l24?l3=， R=， 得出 l24=。 當轉角較大時 K2取較小值，一般取 ?10=?KQV=95176?！?115176。， 取 ?KQV =105176。 2 .斗形尺寸計算 根據鏟斗主要參數(shù)可進一步設計計算斗形其尺寸，如圖 27 所示。圖中三角形 OGE 為等腰三角形， OA 段為直線， AB 弧段為拋物線。 A 點至直線 EB 的距離為 H，拋物線定點高度為 L，一般取 H＝ L。斗尖角 ?取值范圍一般為 20176。～ 30176。，斗側壁角為 ?取 30176。～ 50176。， 包角 ?取 108176。常見鏟斗斗形參數(shù)參 考表 22。改變三角形 OEG 的形狀可以獲得不同的形狀的斗形。 斗形尺寸根據比擬法 D=(已知 )、 RD=(已知 )， 得出： ?1=； ?2=； ?3=； R=； m=； ?=40176。； ?=23176。； ?=108176。； H＝ L=。 15 圖 27 反鏟斗計算尺寸 鏟斗的幾何形狀應對挖掘比阻力達到最小值。鏟斗及切削時的主要參數(shù)，如圖 27 所示，圖中鏟斗容量 q、長度 L、寬度 B、高度 H、切削角α、刃角 β 和后角 γ 等參數(shù)的選 擇都對挖掘比阻力有直接影響。斗齒在鏟斗上的布置（齒寬和齒距）也是一個重要參數(shù) ?9?。 為使斗側壁不參與切削，鏟斗應裝有側齒。 一般齒寬： 0 6 3 ???? qb m； 齒長： 1 5 3 ???? ql m； 齒距為： ? ? ? ? ???? ba m； 取 a= 斗前臂與切削面的間隙?。?? == 又由于鏟斗寬度 B=,齒寬與齒距之和為 a+b 因此 ： 16 ??? ba B 斗裝有 3 個齒。 另外齒尖應保持銳利，否則挖掘阻力將急劇增加。新鑄（或鍛）的齒只有一個小的圓弧尖連續(xù)工作后，齒尖將逐漸磨損，并變鈍。通常，挖掘Ⅱ～Ⅲ級土壤，齒尖顯著磨鈍后，挖掘阻用將增加 50～ 100%。因此，為避免這種超載挖掘，應及時更換或在齒刃口上堆焊硬質合金層 ， 斗齒做成楔入式或組合式，以便快速更換和修補。 圖 28 鏟斗的基本參數(shù) 切削角 ? 對切削阻力影響也很大。通常，挖Ⅰ～Ⅲ級土時，斗切削角為 ?＝ 20176?！?35176。（較大值適用于硬土，小值適用于一般土），常用切削角為?＝ 30176。，本次設計取 ?＝ 30176。，后角 ?不應小于 5176。，刃角取 25176。 動臂機構參數(shù)的選擇 由于鏟斗容量 q＝ ,根據國內外液壓挖掘機有關設計標準，通過類比法，選出參數(shù)機重 G＝ 5t。 又根據經驗公式計算法，參考表 13 機體尺寸和工作尺寸經驗系數(shù)表?7?，線尺寸參數(shù) ： mGKL Ll 31 ? 得出 :最大挖掘半徑： 31 ???R m； 最大挖掘深度： 17 3m a x1 ???H m； 最大卸載高度： 3m a x3 ???H m 據統(tǒng)計，最大挖掘半徑 R1值一般與 l1+ l2+ l3的和值很接近。因此由要求 R1，已定的 l3和 K1可按下列經驗公式初選 l l2： 2211312 1lKlKLRl???? (22) 其中： R1=； K1＝ ； 經計算得出： l2=； l1= K1 l2= = 在三角形 CZF 中， ? l1和 K3都可以根據經驗初選出： 其中 ?1—— 動臂的彎角，采用彎角能 增加挖掘深度，但降低了卸載高度，但太小對結構的強度不利，一般取 120176?！?140176。，取 ?1＝ 140176。?7?； l1—— 前面已算出為 ； K3—— 動臂轉折處的長度比 ZF?ZC，一般根據結構和液壓缸鉸點 B的位置來考慮，初步設計取 K3＝ ～ ，取