【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ? — 為長(zhǎng)度折算系數(shù)，對(duì)于兩端鉸接約束方式 ? 一般取 1； f. 油缸最大閉鎖力 maxF = 24gPD? (216) 30 904??? ??（ N） 式中 gP — 油缸最大閉鎖壓力 g. 穩(wěn)定系數(shù) maxKK FN F? (217) 5 10?? ? ? 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 側(cè)卸 裝載 機(jī)的 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 分析 由圖 24可知，地下 裝載 機(jī)常用的 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 由正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu)，正轉(zhuǎn)五桿機(jī)構(gòu)，正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)， Z型反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)。 對(duì)于六桿機(jī)構(gòu)，由于承載的元件及鉸銷(xiāo)較多，所以結(jié)構(gòu)相對(duì)較為復(fù)雜，鏟斗在卸料與鏟掘時(shí)， Z 型反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)承受的符合最大，而且它的橫梁與動(dòng)壁回轉(zhuǎn)銷(xiāo)承受的負(fù)荷也是最大的。搖臂與連桿布置在鏟斗與前橋之間的狹窄空間，容易發(fā)生構(gòu)件 的相互干涉。 正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，前懸較小，承載元件，鉸銷(xiāo)數(shù)量最少，結(jié)構(gòu)重量相對(duì)較輕，這種 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 能有效的滿(mǎn)足初始的技術(shù)要求，容易保證四桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)舉升平動(dòng)，鏟掘工況時(shí)，鏟斗有著最大的角速度，但鏟斗返回時(shí)不能實(shí)現(xiàn)鏟斗自動(dòng)放平 。 卸料時(shí)，活塞桿易與鏟斗相碰。 為克服正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu)卸載時(shí)活塞桿易與斗底相碰的缺點(diǎn)，在活塞桿與鏟斗之間增加一根短連桿，從而使正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu)變成正轉(zhuǎn)五桿機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)在鏟裝和卸料時(shí)避免了活塞桿和斗底相撞。 側(cè)卸 裝載 機(jī)是在傳統(tǒng)的正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將裝載 部分由單一的鏟斗變成了鏟斗和鏟斗座的組合，使 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 類(lèi)似于五桿機(jī)構(gòu)，并且在鏟斗和鏟斗座之間增加了一個(gè)側(cè)卸油缸，物料由正卸改為側(cè)卸，從而使其可以實(shí)現(xiàn)側(cè)卸功能，并且縮短了轉(zhuǎn)斗油缸的長(zhǎng)度。執(zhí)行機(jī)構(gòu) 示意圖 27所示，側(cè)卸機(jī)構(gòu)如圖 28 所示。 A機(jī)架與動(dòng)臂油缸的鉸接點(diǎn) B機(jī)架與動(dòng)臂的鉸接點(diǎn) C機(jī)架與轉(zhuǎn)斗油缸的鉸接點(diǎn) D動(dòng)臂油缸與動(dòng)臂的鉸接點(diǎn) E轉(zhuǎn)斗油缸與鏟斗座的鉸接點(diǎn) F動(dòng)臂與鏟斗座的鉸接點(diǎn) G鏟斗與側(cè)卸油缸的鉸接點(diǎn) H側(cè)卸油缸與鏟斗座的鉸接點(diǎn) M鏟斗座與鏟斗鉸接點(diǎn) 石志勇 ：側(cè)卸 式鏟斗裝載 機(jī) 總體設(shè)計(jì)和工作 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 18 圖 27 側(cè)卸 裝載 機(jī) 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 總圖 Fig27 The sides dump mucker working mechanism fig 圖 28 側(cè)卸機(jī)構(gòu)圖 Fig28 The sides dump mechanism fig 定義： 1L 為動(dòng)臂油缸的長(zhǎng)度，是一個(gè)變量。最大值 max1L ，最小值 min1L 。 M M 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 2L 為轉(zhuǎn)斗油缸的長(zhǎng)度，是一個(gè)變量。最大值 max2L ，最小值 min2L 。 3L 為側(cè)卸油缸的長(zhǎng)度，是一個(gè)變量。最大值 max3L ，最小值 min3L 。 1l AB的長(zhǎng)度 2l BD的長(zhǎng)度 3l EF 的長(zhǎng)度 4l CF的長(zhǎng)度 5l HM的長(zhǎng)度 6l MG 的長(zhǎng)度 此處 L1， L2， L3 分別代表的是工作時(shí)油缸的長(zhǎng)度，該長(zhǎng)度 工作時(shí) 變化的，其大小值是1l 6l 等所代表 的符號(hào)，不是具體數(shù)值， 其目的是 為后面推導(dǎo)運(yùn)動(dòng)關(guān)系做準(zhǔn)備。 坐標(biāo)系的選?。涸诒疚牡难芯恐校赃^(guò)機(jī)架上的 A 點(diǎn)垂直向上的方向?yàn)?Y 軸的正方向，以 Y軸和地面的交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn) O，在紙平面內(nèi)，過(guò) O 點(diǎn)和 Y軸垂直的方向?yàn)?Z軸 ， 。在本文中所有的角度以逆時(shí)針為正。 側(cè)卸機(jī)構(gòu)的坐標(biāo)系，以過(guò)側(cè)卸油缸上的 H 點(diǎn)垂直向下的方向?yàn)?Y 軸的正方向，垂直向左的方向?yàn)?X軸正方向。 工作裝置的作業(yè)過(guò)程：動(dòng)臂油缸回縮，轉(zhuǎn)斗油缸伸出，使鏟斗處于鏟掘位置 轉(zhuǎn)斗油缸回縮，鏟斗轉(zhuǎn)到運(yùn)輸位置 — 動(dòng)臂油缸伸長(zhǎng)，轉(zhuǎn)斗油缸保持不變，動(dòng)臂將鏟斗舉升至任意高度 — 側(cè)卸缸伸出卸料 —— 側(cè)卸缸回縮 —— 動(dòng)臂油缸回縮到鏟掘位置。 動(dòng)臂的運(yùn)動(dòng)方程 動(dòng)臂 AD 的位置是由動(dòng)臂油缸 1L 決定的，由圖 26分析△ ABD 的結(jié)都可以知道動(dòng)臂油缸的長(zhǎng)度 1L 和 1l 2l 之間的關(guān)系是： 212122211 2a rc c os ll Lll ???? （ 218） 1? 為∠ＡＢＤ的大小。 在動(dòng)臂油缸全縮的情況下，即 1L ＝ min1L 時(shí)， 1? = min1? 。在動(dòng)臂油缸全伸時(shí)，即 min11 LL ? ，min11 ?? ? 。于是動(dòng)臂油缸在全縮全伸過(guò)程中，動(dòng)臂油缸的轉(zhuǎn)角為 : min1max1 ??? ?? （ 219） 為了方便，引入無(wú)因次比例系數(shù) , 111 ??? 令： 石志勇 ：側(cè)卸 式鏟斗裝載 機(jī) 總體設(shè)計(jì)和工作 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 20 min1max11 LL?? 2min11 lL?? 211 ll?? （ 220） 將（ 51）式變形，再將（ 23）代入（ 21）中就可以得到： 2121212122212m i n12m i n1222m a x122222221m a x1 21a r c c o s2a r c c o s ? ???? ????????lllLLlLllll 212121m in1 2 1a rc c os ? ??? ??? （ 221） 隨著油缸推力的變化，油缸推力對(duì)于鉸點(diǎn) B 的力臂 e 也不斷變化。 ? ABD 中： )2s i n ( a r c c o ss i ns i n212122211211121112111llLllLllLllellLe???????? （ 222） 由（ 25）知道：是 L的函數(shù)，假設(shè)不變，對(duì)（ 25）求導(dǎo) 可以得到： ))(4 c os2(s i n1 2122212221121121211 LlllllLlle???????? 1e ＞ 1e =0 所得的解 1L = 1L 即是 1e 為最小的解。即： 22222222m a x2 21a rc c os ? ???? ???? （ 223） 轉(zhuǎn)斗油缸和側(cè)卸油 缸的運(yùn)動(dòng) 分析 如圖 21 所示 ,轉(zhuǎn)斗油缸的位置和長(zhǎng)度決定了鏟斗的位置，為了便于分析轉(zhuǎn)斗油缸對(duì)于鏟斗位置的影響，假定動(dòng)臂不動(dòng)，則鉸點(diǎn) B 和 D 可以看做是固定支座，那么同動(dòng)臂的運(yùn)動(dòng)分析， ? CEF 引入 min2max22 LL?? 3min22 lL?? 342 ll?? （ 224） 22222222m a x2 21a rc c os ? ???? ???? （ 225） 222222m in2 2 1a rc c os ? ??? ??? （ 226） 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 )2s i n(a rc c os 43 222423243m in2 ll LllLlle ??? （ 227） 2? 為∠ CFE 的大小， 2e 為轉(zhuǎn)斗油缸對(duì) F 點(diǎn)的力矩。 當(dāng)動(dòng)臂油缸全伸后 ，動(dòng)臂油缸和轉(zhuǎn)都有剛不動(dòng)，側(cè)卸缸動(dòng)作卸料。 分析圖 52中 ? HMG。引入 min3max33 LL?? 6min33 lL?? 653 ll?? (228) 23232323m a x3 21a rc c os ? ???? ???? (229) 232323m in3 2 1a rc c os ? ??? ??? (230) )2s i n(a rc c os21232221365m in3 ll LllLlle ??? (231) 3? 為∠ HMG 的大小， 3e 為轉(zhuǎn)斗油缸對(duì) M 點(diǎn)的力矩。 工作裝置自由度的計(jì)算 由于組成 裝載 機(jī)工作裝置的構(gòu)件是通過(guò)銷(xiāo)軸連接的，各銷(xiāo)軸相互平行；加之其結(jié)構(gòu)又具有縱向?qū)ΨQ(chēng)性。因此，在進(jìn)行 裝載 機(jī)工作裝置的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析時(shí)，可將其簡(jiǎn)化為帶液壓缸的平面低副多桿機(jī)構(gòu)，不計(jì)管件自重，并假設(shè)各鉸點(diǎn)的摩擦力為零。 對(duì)于側(cè)卸 裝載 機(jī) 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 的自由度計(jì)算，若不考慮側(cè)寫(xiě)部分，活動(dòng)構(gòu)件有動(dòng)臂，動(dòng)臂油缸（缸體，活塞），轉(zhuǎn)斗油缸（缸體，活塞），鏟斗 6個(gè)，即 n=6,低副數(shù) lP =8，高副數(shù) hP =0.因此，由平面自由度計(jì)算公式： F=3n2 lP hP =3?62? 80=2 (232) 當(dāng)轉(zhuǎn)斗缸閉鎖，動(dòng)臂在動(dòng)臂油缸的作用下舉升或下降鏟斗，該 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 的自由度為： F=3n2 lP hP =3?52? 70=1 (233) 考慮側(cè)卸部分，綜合考慮圖 21，圖 22可知 F=3n2lP hP =3?92? 120=3 石志勇 ：側(cè)卸 式鏟斗裝載 機(jī) 總體設(shè)計(jì)和工作 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 22 本章小結(jié) 本章對(duì) ZCY60 型側(cè)卸 裝載 機(jī) 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 簡(jiǎn)化，歸納出了動(dòng)臂，轉(zhuǎn)斗油缸和側(cè)卸油缸的運(yùn)`動(dòng)方程，計(jì)算了工作裝置的自由度。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 3 ZCY60 側(cè)卸 裝載 機(jī) 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 受力分析 及強(qiáng)度校核 裝載 機(jī) 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 受力分析 鏟斗在料堆內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受的外阻力可分解成水平分量 Pax 及垂直分量 Pay.(如圖所示 )為便于進(jìn)行計(jì)算取鏟斗所受的載荷為均分，動(dòng)臂軸線(xiàn)與連桿及掛壁軸線(xiàn)處于同一平面內(nèi)，略去由于鉸接座占有空間而產(chǎn)生的附加扭矩。將空間超靜定結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為平面問(wèn)題進(jìn)行分析。 圖 31 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 受力分析 Fig31The mechanical analysis for working mechanism 取鏟斗為分離體，按力平衡可寫(xiě)出方程。 按 ∑ ?M =0 得 ： axP ?2h + ayP ?h =Pc(2h cos 1? +2l sin 1? ) ∴ Pc= axP ?1h + ayP ?h 按 ∑ X=0 得： 2cos 0ax c bxP P P??? ∴ 2cosbx ax cP P P ??? 按 ∑ Y=0 得： 2si nby c ayP P P???=0 石志勇 ：側(cè)卸 式鏟斗裝載 機(jī) 總體設(shè)計(jì)和工作 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 24 ∴ 2sinby ay cP P P ??? 其中 axNP? ?V N= 總功率 V= ∴ / 5axP N V??(N) ayP Gz G?? 式中， Gz鏟斗的額定裝載重； G鏟斗的自重 噸； 代入數(shù)據(jù)得： Pay=+=（噸 ) 根據(jù) 執(zhí) 行機(jī)構(gòu) 總圖 27， 因?yàn)轭A(yù)設(shè)計(jì)額定 鏟斗容積為 1M3，查工程機(jī)械手冊(cè) 確定 ：轉(zhuǎn)斗油缸與鏟斗座的鉸接點(diǎn)和動(dòng)臂與鏟斗座的鉸接點(diǎn)的距離為圖 27中 EF，設(shè) EF=2h ； AB=1l ；同時(shí)令機(jī)架 （機(jī)身） 與動(dòng)臂油缸鉸接點(diǎn)和鏟尖的距離 AM 最大值為 1150m