【文章內(nèi)容簡介】 度 3L 。 動臂運動分析 動臂是 液壓挖掘機(jī) 的主要部件， 前面選定整體式動臂， 動臂 上任意一點在任一時刻也都是 L1 的函數(shù)。 :min1L 動臂油缸的最短長度； :max1L 動臂油缸的伸出的最大長度； A：動臂油缸的下鉸點； B：動臂油缸的上鉸點； C：動臂的下鉸點 . 圖 動臂擺角范圍計算簡圖 如圖 所示， φ1是 L1 的函數(shù)，圖中 :min1L 動臂油缸的最短長度； :max1L 動臂油缸的伸出的最大長度； :min1? 動臂油缸兩 鉸點分別與動臂下鉸點連線夾角的最小值；:max1? 動臂油缸兩鉸點分別與動臂下鉸點連線夾角的最大值；在三角形 AB0C 中： 2 2 27 5 1 m i n1 m i n 0 75a r c c o s 2l l LA C B ll? ????? ? ? ?????? 2 2 27 5 1 m a x1 m a x 2 75a r c c o s 2l l LA C B ll? ????? ? ? ?????? 動臂的瞬時轉(zhuǎn)角為 : 10 max1? = 2 2 27 5 1 m a x75a rc c o s 2l l Lll??????????— 1min? 當(dāng) F 點在水平線 CU 之下時α 21 = ∠ UCB 為負(fù)，否則為正。 (圖 F 點坐標(biāo)計算簡圖 ) F點的坐標(biāo)為 XF = l30+l1cosα21 YF = l30+l1Sinα21 C點的坐標(biāo)為 XC = XA+l5COSα11 = l30 YC = YA+l5Sinα11 動臂油缸的力臂 e1 e1 = l5Sin∠ CAB 顯然動臂油缸的最大作用力臂 e1max= l5 斗桿的運動 分析 如下圖 所示， D點為斗桿油缸與動臂的鉸點點， F點為動臂與斗桿的鉸點，E點為斗桿油缸與斗桿的鉸點。斗桿的位置參數(shù)是 l2，這里只討論斗桿相對于動臂的運動，即只考慮 L2的影響。 1 1 BAC圖 F點坐標(biāo)計算簡圖 11 D斗桿油缸與動臂的鉸點點； F動臂與斗桿的鉸點； E斗桿油缸與斗桿的鉸點； θ斗桿擺角 . 圖 斗桿機(jī)構(gòu)擺角計算簡圖 由圖 的幾何關(guān)系知 2 2 28 9 2 m i n2 m i n 0 89a r c c o s 2l l LD F E ll? ????? ? ? ?????? 2 2 28 9 2 m a x2 m a x 89a r c c o s 2Z l l LD F E ll? ????? ? ? ?????? 斗桿的瞬時轉(zhuǎn)角為 : 2 2 28 9 22 2 m i n89a r c c o s 2l l Lll?????????????? 則斗桿的作用力臂 e2 =l9Sin∠ DEF 顯然斗桿的最大作用力臂 e2max = l9 鏟斗的運動分析 鏟斗的傳動比 鏟斗相對于 X— Y坐標(biāo)系的運動是 1L 、 2L 和 3L 的函數(shù)，情況較復(fù)雜?，F(xiàn)先討論鏟斗相對于斗桿的運動。 12 當(dāng)給定了鏟斗液壓缸長度 3L ，由 表一原 始參數(shù)及推導(dǎo)參數(shù)出發(fā)，利用幾何關(guān)系可依次求得圖 中 5? （ GNF? ）、 32 ? （ GNM? ）、 30 ? （ MGN? ）、 23 ? （ MNQ? ）、26l （ MQ ）、 24? （ MQN? ）、 25 ? （ HMQ? ）、 27l （ HQ ）、 26 ? （ MQK? ）、 27?（ KHQ? ）、 28 ? （ KHN? ）、 29 ? （ HKQ? ）等值。由圖 34 鏟斗液壓缸對 N 點的作用 力臂為 ? ? ? ?1 1 3 3 2 3 0si n si nr M N M N G M G N l ??? ? ? ? ? ? ? ? 連桿 HK 對 N 點作的用力臂為 2 1 4 2 8sin sinr NH NH K l ?? ? ? ? ? 連桿 HK 對 Q 點作的用力臂為 3 2 4 2 9sin sinr Q K Q KH l ?? ? ? ? ? 鏟斗連桿機(jī)構(gòu)的總傳動比為 ? ?1 3 2 4 3 2 3 0 2 9132 3 3 1 4 2 8s in s ins inllrri r l l l ? ? ??? ? ????? ? ? 鏟斗相對于斗桿的擺角范圍 3max? 3 7 24 26 18F Q V F Q N NQ M M Q K KQ V? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 當(dāng)取上 3 3minLL? 和 3 3maxLL? 時可分別求得 3min? 和 3max? 。于是得： 3 m a x 3 m a x 3 m in? ? ??? 斗齒尖坐標(biāo)方程 斗齒尖 V 的坐標(biāo)值 VX 和 VY 是 1L 、 2L 和 3L 的函數(shù)。 只要推導(dǎo)出 VX 和 VY 的函數(shù)表達(dá)式，那么整機(jī)作業(yè)范圍就可以確定。現(xiàn)按圖 推導(dǎo)如下。 結(jié)合 表一 以及前面計算得到的有關(guān)參數(shù)值，通過幾何和三角函數(shù)運算，可依次 KHNMGVQF圖 鏟斗連桿機(jī)構(gòu)計算簡圖 13 求得 ： 32? （ CFN? ）、 28l （ CN ）、 33 ? （ CNQ? ）、 23l （ CQ）、 34 ? （ FCQ? ）、 35 ?（ CQV? ）、 37l （ CV ）、 36 ? （ QCV? ）等最后得到 : ? ?3 0 3 7 2 1 3 4 3 6c osVX l l ? ? ?? ? ? ? ? ? ?1 9 1 2 3 7 2 1 3 4 3 6c os sinVY l l? ? ? ?? ? ? ? ? ? 最大卸載高度 當(dāng)動臂液壓缸全伸，斗桿液壓缸全縮，鏟斗液壓缸處于適當(dāng)位置使 QV 連線處于垂直狀態(tài)時得到最大卸載高度為： ? ?3 7 2 1 3 2 8CF N Q F N F CQ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 故 Q 點坐標(biāo)為： 2 37c osQFX X l ?? ? ? 2 3 7s i nQFY Y l ?? ? ? 式中： m a x 1 21c o sFCX X l ?? ? ? m a x 1 2 1c o sFCY X l ?? ? ? 因此 V點坐標(biāo)為： 圖 210 最大 卸載高度簡圖1max2min圖 1 3 231 m in2m iny圖 最大挖掘深度計算簡圖 14 VQXX? m ax 3V V QY Y Y l? ? ? VY 就是最大卸載高度 2maxH 最大挖掘半徑 當(dāng)斗桿液壓缸全縮，鏟斗液壓缸處于適當(dāng)位置使 QV 轉(zhuǎn)到 CQ 的延長線上， CV水平時得到最大 挖掘半徑： 1 m a x 40 30 40VCX R X l l l? ? ? ? ? VCYY? 1maxR 就是最大挖掘半徑。 最大挖掘半徑時的工況是水平面最大挖掘半徑工況下 C、 V 連線繞 C 點轉(zhuǎn)到水平面而成的。通過兩者的幾何關(guān)系，我們可計算得到： l 30 = 85mm ； l 40 = 9800mm； 1maxR =9885mm 此上，已對液壓挖掘機(jī)的動臂、斗桿、鏟斗的機(jī)構(gòu)運動學(xué)作了分析。 15 第 4 章 工作裝置各部分的基本尺寸計算和驗證 液壓挖掘機(jī)基本參數(shù)是表示和衡量挖掘機(jī)性能的重要指標(biāo)，本文主要計算和驗證鏟斗、動臂、斗桿的尺寸。 鏟斗各參數(shù)的確定 鏟斗結(jié)構(gòu)形狀的設(shè)計及基本要求 對于液壓挖掘機(jī)，考慮到現(xiàn)實工作狀況和查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，對鏟斗結(jié)構(gòu)形狀的設(shè)計有以下基本要求： （ 1）、要有利于物料的自由流動，因此，鏟斗內(nèi)壁不宜設(shè)置 橫向凸緣、棱角等。斗底的縱向剖面形狀要適合各種物料的運動規(guī)律。 （ 2）、要使物料易于卸凈，縮短卸載時間，并提高鏟斗有效容積。 （ 3）、為使裝進(jìn)鏟斗的物料不易掉出，斗寬與物料直徑之比應(yīng)不大于 4 ： 1. （ 4）、裝設(shè)斗齒有利于增大鏟斗與物料剛接觸時的挖掘比壓，以便切人或破碎阻力較大的物料。挖硬土或碎石時還能把石塊從土壤中耙出。對斗齒的材料、形狀、安裝結(jié)構(gòu)及其尺寸參數(shù)的基本要求是挖掘阻力小，耐磨，易于更換。 鏟斗主要參數(shù)的確定 當(dāng)鏟斗容量 q 一定時，挖掘轉(zhuǎn)角 2? ，挖掘半徑 DR 和平均斗寬 b之間存在一定的關(guān) 系，即具有尺寸 DR 和 b的鏟斗轉(zhuǎn)過 2? 角度所切下的土壤剛好裝滿鏟斗，于是斗容量可按下式計算： ? ?21 2 s in 22 sD skq R b K???? () 式中： sk —— 鏟斗充滿系數(shù)； sK —— 土壤松散系數(shù)。（查表 ?ss Kk ） 一般取 : ? ? ~ ? () DR 的取值范圍： ? ? ~ ? () 式中： q—— 鏟斗容量， 3m ； b—— 鏟斗平均寬度， m。 因為 q= 3m ，查表跟經(jīng)驗公式取 b=型號的機(jī)械，初選 DR = 1450mm 16 得出 φ = 95/2 = 176。 鏟斗挖掘 31m 體積土壤所消耗的能量稱為切削能容量。反鏟鏟斗的主要參數(shù)，即平均鏟斗寬度 b，切削轉(zhuǎn)角 2? 和挖掘半徑 DR 對轉(zhuǎn)斗底切削能容量有直接影響，可用下式表示： 21232020 s in c o s 1 . 5 s in 2 2 c o s2 1 0 02 s in 2 2 s in 2DkE k R kb ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ???? ? ????????? () 式中： E —— 鏟斗切削能容量， 3mmN ? ； 1k —— 考慮切削過程中其他影響因素的系數(shù)；（理想狀態(tài)取 11?k ） 2k —— 具有應(yīng)力因次的系數(shù)，在鏟斗容量 q=～ 1 3m 時，取 2k =； 3k —— 具有容積質(zhì)量因次的系數(shù)，在鏟斗容量 q=～ 1 3m 時，取3k =。 顯然，在設(shè)計鏟斗時，在滿足鏟斗容量 q 的條件下，應(yīng)使鏟斗切削能容量 E 最小。由上式可 以看出，減小 ? 角，增大鏟斗寬度 b 和切削半徑 DR 能夠減低 E，計算得 E = 3mmN ? 鏟斗兩個鉸點 K、 Q 之間的間距 l24和 l3 的比值 k2 的選取： l24太大將影響機(jī)構(gòu)的傳動特性，太小則影響鏟斗的結(jié)構(gòu)剛度，初選特性參數(shù) k2 = 。