【正文】 g depth calculation diagram of boom agencies （375）將這兩個(gè)式子相加，并消去l5，并令 （376） （377）得到：又依據(jù)特性參數(shù)： （378）因此 （379） （380） 由于H1max==，代入得經(jīng)計(jì)算得出： θ1max = 176。θ1min = 176。最后由式（373）得l5 （381） 其中；由于履帶總高根據(jù)式21得h0=，近似取YA=650mm而θ1min與θ1max需要滿足以下條件 （382） （383）將θ1max 、θ1min 的值代入得：ρ = σ = 而 （384） （385）ρ、σ滿足上述兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)條件，說(shuō)明ρ、σ的取值是可行的。于是 （386） （387） （388） 至此，動(dòng)臂機(jī)構(gòu)以及動(dòng)臂液壓缸的尺寸已基本確定。 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)的載荷分析和強(qiáng)度計(jì)算 反鏟裝置動(dòng)臂的強(qiáng)度計(jì)算同樣應(yīng)按挖掘工作中對(duì)動(dòng)臂可能出現(xiàn)的最大載荷來(lái)選定計(jì)算位置。其工況位置和受力分析方法與斗桿相同。1）第一工況位置的受力分析在這工況下可能在動(dòng)臂上出現(xiàn)最大載荷，其應(yīng)滿足以下條件：一 、動(dòng)臂位于最低，即動(dòng)臂液壓缸全縮。二、F、Q、V在同一條直線上，其連線與X軸垂直。三、鏟斗挖掘時(shí)，斗邊點(diǎn)遇到障礙。因此與斗桿第一工況相同，即 W1=W2=Wk =根據(jù)受力分析，為求危險(xiǎn)截面，應(yīng)先對(duì)動(dòng)臂平面內(nèi)各鉸點(diǎn)做受力分析。如圖310所示，各鉸點(diǎn)受力均已知。①CB段軸向力，剪力，彎矩的求解以CB方向建立直角坐標(biāo)系，則 （389）解得 （390）解得 （391）解得 ②BD段軸向力，剪力，彎矩的求解以BD方向建立直角坐標(biāo)系，則 （392）解得 （393）解得 （394）解得 ③DF段軸向力，剪力，彎矩的求解以DF方向建立直角坐標(biāo)系，則 （395）解得 （396）解得 （397）解得 至此，動(dòng)臂上各鉸點(diǎn)的作用力均已算出。2）第二工況位置的受力分析在此工況下，動(dòng)臂所受到的應(yīng)力也可能最大，其滿足以下條件：一、動(dòng)臂液壓缸的作用力臂最大（rBmax）；二、斗桿液壓缸的作用力臂最大，即斗桿液壓缸與斗桿尾部軸線夾角90176。時(shí)；三、鏟斗進(jìn)行正常挖掘，鏟斗位于最大挖掘力位置。因此與斗桿第二工況相同，即 W1=W2=根據(jù)受力分析，為求危險(xiǎn)截面，應(yīng)先對(duì)動(dòng)臂平面內(nèi)各鉸點(diǎn)做受力分析。其受力分析方法同動(dòng)臂第一工況位置下的受力分析相同，如圖310所示，各鉸點(diǎn)受力均已知。至此，動(dòng)臂上各鉸點(diǎn)的作用力均已算出。3）結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算通過(guò)對(duì)以上兩種工況下動(dòng)臂的受力進(jìn)行分析并比較，應(yīng)用第一工況作為設(shè)計(jì)，而用第二工況作為校核。在鉸點(diǎn)B處動(dòng)臂受的彎矩最大，且此處有彎角，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，因此該截面為危險(xiǎn)截面。因此選擇該截面進(jìn)行校核。由經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)和其它同斗容機(jī)型的測(cè)繪，初取動(dòng)臂的高度h1=430mm；動(dòng)臂的寬度a1=240mm。挖掘機(jī)所用鋼板的厚度在我國(guó)一般為8~15mm，初選底板厚度m=14mm,n=14mm 如圖318所示。n為動(dòng)臂側(cè)板的厚度； m為動(dòng)臂底板和頂板的厚度；a為底板的寬度；h為動(dòng)臂的高度圖318動(dòng)臂截面簡(jiǎn)圖Figure 318 Boom crosssection diagram危險(xiǎn)截面的有效面積： （398）該截面對(duì)z軸的慣性距: （399）選用普遍采用的碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235，它的的屈服極限[σb] =375MPa，許用應(yīng)力為： （3100）斷面處壓應(yīng)力為： （3101）剪應(yīng)力為： （3102）彎曲正應(yīng)力： （3103）此處按曲梁進(jìn)行驗(yàn)算，則 （3104） （3105）故所選動(dòng)臂強(qiáng)度滿足，尺寸符合要求。4 行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 行走裝置的設(shè)計(jì)要求履帶行走裝置是小型挖掘機(jī)用得最多的一種行走裝置，其主要優(yōu)點(diǎn)是:具有較大的牽引力和較低的接地比壓。穩(wěn)定性好。具有良好的越野性能和爬坡能力。轉(zhuǎn)彎半徑小、機(jī)動(dòng)靈活。挖掘機(jī)的行走裝置是挖掘機(jī)的運(yùn)行部分，也是整臺(tái)挖掘機(jī)的支承基座，承受挖掘機(jī)的自重及工作裝置挖掘時(shí)的挖掘阻力，使挖掘機(jī)穩(wěn)定地支承在地面上工作，同時(shí)又使挖掘機(jī)能在工作時(shí)作場(chǎng)內(nèi)運(yùn)行及轉(zhuǎn)移工地時(shí)作運(yùn)輸性運(yùn)行，因此它直接關(guān)系到整機(jī)的工作性能。履帶行走裝置的重量占整機(jī)重量的三分之一還多，制造成本也高，因此在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中，合理設(shè)計(jì)行走裝置很重要。因而，設(shè)計(jì)挖掘機(jī)的行走裝置時(shí)應(yīng)盡量滿足下列要求[9]:1）挖掘機(jī)應(yīng)有較大的驅(qū)動(dòng)力，使挖掘機(jī)在濕軟地面或高低不平的地面上行走時(shí)具有良好的越野性能，并有較強(qiáng)的爬坡和轉(zhuǎn)彎性能。2）在不增大行走裝置高度的前提下應(yīng)使挖掘機(jī)具有較大的離地間隙，以提高其在不平地面上的通過(guò)性能。3）行走裝置具有較大的支撐面積或較小的接地比壓，以提高挖掘機(jī)的穩(wěn)定性。4）挖掘機(jī)在斜坡下行駛時(shí)不發(fā)生超速溜坡現(xiàn)象，挖掘時(shí)不發(fā)生下滑，以提高挖掘機(jī)的安全可靠性。5）行走裝置的外形尺寸應(yīng)符合道路運(yùn)輸?shù)囊蟆? 履帶行走裝置的構(gòu)造履帶行走裝置由“四輪一帶”(即驅(qū)動(dòng)輪、導(dǎo)向輪、支重輪、托鏈輪、以及履帶)，張緊裝置、行走底架等組成，如圖4—1所示。由連接回轉(zhuǎn)支承裝置的行走架3通過(guò)支重輪履帶5將載荷傳至地面。履帶成封閉狀環(huán)繞過(guò)驅(qū)動(dòng)輪7和導(dǎo)向輪1，為減少履帶上分支撓度，履帶由1~2個(gè)托鏈輪6支持。行走裝置的動(dòng)力由行走液壓馬達(dá)和減速機(jī)8傳到驅(qū)動(dòng)輪7，使整個(gè)行走裝置運(yùn)行。當(dāng)履帶由于磨損而伸長(zhǎng)時(shí)，可由張緊裝置2調(diào)整其松緊度。挖掘機(jī)轉(zhuǎn)向時(shí)由安裝在兩條履帶上、由液壓泵供油的行走馬達(dá)通過(guò)對(duì)油路的控制，很方便地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向或就地轉(zhuǎn)彎，以適應(yīng)挖掘機(jī)在各種地面、場(chǎng)地上運(yùn)動(dòng)。1—導(dǎo)向輪。2—張緊裝置。3—行走架。4—支重輪。5—履帶。6—托鏈輪。7—驅(qū)動(dòng)輪。8—行走液壓馬達(dá)和減速機(jī)圖4—1履帶行走裝置示意圖Figure 41 Schematic diagram of crawler 主要性能參數(shù)的確定液壓挖掘機(jī)的主要性能參數(shù)表明了挖掘機(jī)的主要技術(shù)性能，因此在挖掘機(jī)總體設(shè)計(jì)中必須確定。具體對(duì)其履帶行走裝置而言，主要包括行駛速度、爬坡能力、原地轉(zhuǎn)彎能力、接地比壓、最大牽引力等，通過(guò)合理的選取元器件等方式，其參數(shù)應(yīng)該符合以下條件：1）滿足實(shí)際使用要求—實(shí)用性。2）適合于生產(chǎn)廠的制造條件—可能性。3）充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率—經(jīng)濟(jì)性。4）與國(guó)內(nèi)外同類型產(chǎn)品相比有較先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和可靠的工作性能—先進(jìn)性。影響液壓挖掘機(jī)參數(shù)的因素很多，各參數(shù)之間又彼此影響制約，關(guān)系復(fù)雜。然而具有先進(jìn)性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的現(xiàn)代化液壓挖掘機(jī)其總體參數(shù)間存在著一定的內(nèi)在聯(lián)系與規(guī)律性。對(duì)于通用典型的挖掘機(jī)可用以下方法確定參數(shù):1）類比法(或稱比擬法):即通過(guò)同類型機(jī)械的類比(比擬)得出參數(shù)值。2）經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算法(或稱查表法):即按概率統(tǒng)計(jì)歸納得到的經(jīng)驗(yàn)公式迸行概略的計(jì)算，得出參數(shù)值。3）按標(biāo)準(zhǔn)選定法:即按照國(guó)家頒布的液壓挖掘機(jī)型式與基本參數(shù)系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)值范圍，結(jié)合擬采用的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選定參數(shù)值。4）理論分析計(jì)算法:即按擬定的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在理論分析與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析計(jì)算，得出參數(shù)值。 行駛速度考慮到挖掘機(jī)在作業(yè)時(shí)工地行走的需要，一般將行駛速度設(shè)定為高低兩檔，這樣就可以根據(jù)行走路面的狀況及工作場(chǎng)地的大小選擇合適的行駛速度，這是為了減少挖掘機(jī)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的移動(dòng)時(shí)間、提高生產(chǎn)率。通過(guò)類比法（6T級(jí)小型挖掘機(jī)國(guó)內(nèi)外同類機(jī)型性能規(guī)格對(duì)照表）、查表法、標(biāo)準(zhǔn)選定法的綜合考慮，以NACHI系統(tǒng)機(jī)構(gòu)參數(shù)為依據(jù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算、選取，斜軸式變量柱塞馬達(dá)，馬達(dá)最大排量為qmax=最小排量為qmin=流量為Q=50L/min減速機(jī)傳動(dòng)比為i=高速行駛時(shí)馬達(dá)轉(zhuǎn)速 （41）式中 ——馬達(dá)的容積效率，高速行駛時(shí)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速 （42）高速行駛速度 （43）式中 ——驅(qū)動(dòng)輪直徑，由式422得到低速行駛時(shí)馬達(dá)轉(zhuǎn)速 （44）低速行駛時(shí)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速 （45）低速行駛速度 （46） 爬坡能力履帶行走裝置一個(gè)顯著特點(diǎn)就是爬坡能力大，一般為50%—80%。爬坡度α多取30176?；?5176。，即爬坡能力為58%或70%。初選爬坡能力為60%。初步確定爬坡能力后，可通過(guò)理論分析進(jìn)行核算來(lái)選定。挖掘機(jī)爬坡時(shí)需要克服下列幾種阻力即：坡阻力，運(yùn)行阻力，內(nèi)阻力。挖掘機(jī)自重在斜坡方向的分力 （47）式中G——挖掘機(jī)自重(N)。α——坡度角。運(yùn)行阻力 （48）履帶的內(nèi)阻力 （49）它應(yīng)不大于最大牽引力，于是可列出平衡式為 （410）解上式得α=44176。40′和α=30176。24′帶入原式知α=30176。24′（合適）；44176。40′（增根）當(dāng)α=30176。24′時(shí)驗(yàn)算是否會(huì)打滑附著力 （411）式中 Φ——履帶與地面的附著系數(shù)，取Φ=（查履帶與地面附著系數(shù)表）。附著力應(yīng)小于最大牽引力，即Fv＜T，故挖掘機(jī)在Φ=，在爬α=30176。24′的坡角時(shí)不會(huì)打滑，可以實(shí)現(xiàn)。 原地轉(zhuǎn)彎能力首先計(jì)算原地轉(zhuǎn)彎阻力Wtr （412）式中：β——轉(zhuǎn)彎時(shí)履帶板側(cè)邊刮土的附加阻力系數(shù)，β=μ1——履帶與地面的摩擦系數(shù)，μ1=~A——軸距 B——軌距則 驗(yàn)算原地轉(zhuǎn)彎能力，式中TMAX由式420得到所以能實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)彎 接地比壓履帶式挖掘機(jī)的承載能力大小決定于機(jī)器運(yùn)行時(shí)的通過(guò)性和工作時(shí)的穩(wěn)定性。若挖掘機(jī)的兩條履帶與土壤表面完全接觸，并且挖掘機(jī)中心近似地位于支持面中心，則挖掘機(jī)對(duì)土壤產(chǎn)生的壓力稱為土壤的平均比壓[10]： （413）或 （414）式中 p——履帶平均接地比壓(Pa)。m——挖掘機(jī)工作質(zhì)量(kg)。g——重力加速度(m/s178。)。L——履帶接地長(zhǎng)度(m)。b——履帶寬度(m)。h0——履帶高度(m)。平均接地比壓是履帶式液壓挖掘機(jī)的一個(gè)重要指標(biāo)，可以用來(lái)與同類型號(hào)產(chǎn)品作比較，主要根據(jù)地面條件、挖掘機(jī)的附著性能、外形尺寸等進(jìn)行合理選取。在設(shè)計(jì)挖掘機(jī)時(shí)，在結(jié)構(gòu)允許的范圍內(nèi)，盡量取小值。 最大牽引力液壓系統(tǒng)壓力 P=馬達(dá)機(jī)構(gòu)效率 ηm1=95%馬達(dá)容積效率 ηv=98%行走機(jī)構(gòu)機(jī)械效率 ηm2=85%馬達(dá)高速時(shí)輸出扭矩 （415）馬達(dá)低速時(shí)輸出扭矩 （416）行走機(jī)構(gòu)高速時(shí)輸出扭矩 （417）行走機(jī)構(gòu)低速時(shí)輸出扭矩 （418）高速時(shí)行走牽引力 （419）低速時(shí)行走牽引力 （420）。 主要外形尺寸的計(jì)算 履帶鏈軌節(jié)距與四輪一帶1）履帶鏈軌節(jié)距t液壓挖掘機(jī)已采用標(biāo)準(zhǔn)化履帶鏈軌節(jié)距t，如1012135和154103 m等多種。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，鏈軌節(jié)的斷裂拉力應(yīng)是履帶最大牽引力的2~3倍，即履帶總牽引力應(yīng)小于或等于鏈軌節(jié)的允許拉力[11]。因此可根據(jù)上面己經(jīng)確定的最大牽引力和標(biāo)準(zhǔn)鏈軌節(jié)的允許拉力，就可以確定標(biāo)準(zhǔn)節(jié)距t，如表41所示。表4