【正文】 2 3 3 1 0 2 3ZC F ZC B? ? ? ? ? ? ? ? 第 頁 θ 1 а 2а 11а 328 圖 45 最大卸載高度時動臂機(jī)構(gòu)計算簡圖 а 11а 2θ 1 圖 46 最大挖掘深度時動臂機(jī)構(gòu)計算簡圖 據(jù) 《單斗液 壓挖掘機(jī)》 80 82~PP: 由圖（ 45） 得最大卸載高度的表達(dá)式為： 32118m a x1m a x322211m a x11115m a x3 )180s i n( )s i n(s i n ll llYH oA ??????? ????? ????? ???? （ 42） 由圖 46 得最大挖掘深度絕對值的表達(dá)式為： 1 m a x 3 2 1 1 1 m in 2 3 1 1sin( ) sin AH l l l l Y? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? 第 頁 將兩式相加，消去 5l 并令 m a x328211 , ???? ????? ABA ，得： ? ? ? ? 01)s i n ()s i n ()s i n ( m a x12m i n1m a x11m a x3m a x1 ????????? BlAAlHH ??? 式中 ： 1max ? 3max ? 88A? 72B?? ?k ?? 1 ? 2 ? 又特性參數(shù) k4 = Sinθ1max/ λ1Sinθ1min 因此， 14m a x1m in1 /s ins in ??? k? )s in(1c os 21242 m a x1m in1 ?? ?k?? 將上式代入得到一元函數(shù) 0)( max1 ??f ，由于設(shè)計任務(wù)書中要求最大挖掘高度大于 4500mm，最大挖掘深度大于 3000mm，故設(shè)計最大卸載高度 max3H 等于3500mm，最大挖掘深度 max1H 為 3500mm。 а 39а 8+32а 11а 2а 1 圖 44 最大挖掘半徑時動臂機(jī)構(gòu)計算簡圖 動臂液壓缸全伸與全縮時的力臂比 4k 按不同情況選取，以反鏟為主的 專 用機(jī)取 4k =， 11? 取 65176。 27176。 在三角形 CUF 中， 由 已知可求得： 141 223 3 13 . 3 2 4 1 . 7 41 2 c o s 1 1 . 2 2 1 . 2 c o s 1 2 0llmkk ?? ? ?? ? ? ? ? ? 第 頁 42 3 41 4 9l k l m? ? ? ? ? 2 2 2 2 2 24 2 1 4 139 4 2 1 2 . 0 9 3 . 3 2 4 1 . 7 4a r c c o s ( ) a r c c o s ( ) 2 72 2 2 . 0 9 3 . 3 2 4l l lZ F C ll? ?? ??? ? ? ? ?? ? ? ? ZCF? =180176。 動臂機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇 動臂 通常做成向下彎曲的形狀，有上下兩段直的部分和中間彎曲的部分組成， 動臂彎角一 般的 取 值范圍為 ?1? 1200～ 1400，本設(shè)計 初選 ?1? 120176。 =??18090? =； q0 —— 鏟斗額定斗容量； q0 = m3 ； 代入式 33得 B= 222 0 . 21 . 2 5 0 . 8 5 (1 . 5 7 0 8 s in 9 0 )m?? ? ?==776mm； 根據(jù)《液壓挖掘機(jī)》 P88表 34， q0 = 時， B 的取值 在 合適 范圍內(nèi) 。 第 頁 綜上考慮，選小型挖掘機(jī)常用的鏟斗結(jié)構(gòu)，基本結(jié)構(gòu)如圖 32所示 圖 43 鏟斗結(jié)構(gòu)示意圖 工作裝置結(jié)構(gòu)尺寸的確定 經(jīng)驗(yàn)公式計算法是 在概率統(tǒng)計的基礎(chǔ)上得出的以液壓挖掘機(jī)的機(jī)重為基本參數(shù)的一系列經(jīng)驗(yàn)公式 ， 用 來確定挖掘機(jī)的各種參數(shù) 。 3）為使裝進(jìn)鏟斗的物料不易灑落和掉出，鏟斗的寬度與物料的粒徑之比應(yīng)大于 4： 1，當(dāng)大于 50： 1 時，顆粒尺寸不考慮，視物料為均質(zhì)。斗底的縱向剖面形狀要適合于各種物料的運(yùn)動規(guī)律。 鏟斗的結(jié)構(gòu)選擇 鏟斗結(jié)構(gòu)形狀和參數(shù)的合理選擇對挖掘機(jī)的作業(yè)效果影響很大，其應(yīng)滿足以下的要求： 1）有利于物料的自由流動。 斗桿油缸的布置應(yīng)保持斗桿產(chǎn)生足夠的斗齒挖掘力，同時保證斗桿的擺角范圍。另一種為動臂液壓缸鉸接 于動臂下翼板的方案，該方案對動臂斷面強(qiáng)度沒有影響，但影響動臂的下降幅度并降低了挖掘深度，由于其結(jié)構(gòu)較為簡單在采用單動臂 液壓缸的小型挖掘機(jī)上大多采用此方案。因此采用動臂支點(diǎn)靠前布置方案。 動臂油缸與鏟斗油缸的布置 動臂油缸一般布置在動臂前下方，下端與回轉(zhuǎn)平臺鉸接， 動臂下支撐點(diǎn)可以設(shè)在底座回轉(zhuǎn)中心之前。 斗桿也有整體式和組合式兩種，大多數(shù)挖掘機(jī)采用整體式斗桿。相對于 直 動式 動臂 ，受力狀況和強(qiáng)度均有很大的改善，另外過渡 處的圓角和圓弧使其應(yīng)力集中情況也有所避免。 其結(jié)構(gòu)堅固耐用，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較高，動作靈敏，工作范圍較大， 與同長度的直 動式 動臂相比，可以使挖掘機(jī)有較大的挖掘深度 ， 但降低了卸土高度，這正符合挖掘機(jī)反鏟作 第 頁 業(yè)的要求。 整體式彎動臂有利于得到較大的挖掘深度，它是專用反鏟裝置的常見形式。 動臂及斗桿的結(jié)構(gòu)形式 動臂是反鏟工作裝置的 主要構(gòu)件之一，反鏟動臂按其數(shù)量特征可分為整體式和組合式兩類。 則可知 單斗液壓挖掘機(jī)的工作裝置可以看成是由動臂、斗桿、鏟斗、動臂油缸、 斗桿油缸、鏟斗油缸及連桿機(jī)構(gòu)組成的具有三自由度的六桿機(jī)構(gòu)， 進(jìn)一步簡化得圖如 22所示。 挖掘機(jī)工作裝置的大臂與斗桿是變截面的箱梁結(jié)構(gòu)，鏟斗是由厚度很薄的鋼板焊接而成。 在實(shí)際挖掘作業(yè)中，由于土質(zhì)情況、挖掘面條件以及挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的不同，反鏟裝置三種液壓缸在挖掘循環(huán)中的動作配合可以是多樣的、隨機(jī)的。鏟斗裝滿后，鏟斗缸和斗桿缸停動并操 縱動臂缸大腔進(jìn)油，使動臂抬起，隨即接通回轉(zhuǎn)馬達(dá)，使工作裝置轉(zhuǎn)到卸載位置，再操縱鏟斗缸或斗桿缸回縮，使鏟斗翻轉(zhuǎn)進(jìn)行卸土。依靠斗桿缸使斗桿繞動臂的上鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動 ， 而鏟斗鉸接于斗桿前端，通過鏟斗缸和連桿則使鏟斗繞斗桿前鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動。 第 頁 4 工作裝置的設(shè)計 工作裝置的構(gòu)成 1動臂 油缸； 2 動臂； 3斗桿油缸 ； 4斗桿 ； 5鏟斗 油缸 ； 6搖桿 ； 7連桿 ； 8鏟斗 ； 圖 41 工作裝置組成圖 圖 21 為液壓挖掘機(jī) 工作裝置 基本 組成及傳動示意圖，如圖所示反鏟工作裝置由鏟斗 連桿 斗桿 動臂 相應(yīng)的三組液壓缸 1, 3,5 等 組成。 ? ? 43 7 . 1 1 6 1 . 7 4 0 . 0 7 0 . 3 6 8 7 1 . 6 1 0 4 3 . 9 83 . 6 0 . 8 8 0 . 7 5 1 6 0 0 0 0 0 . 8eHN K W? ? ? ??? ? ?? ? ? ? （ 2） 按運(yùn)輸工況最高行駛速度計算 )( 22 KWPQVK F VGfNPtntteH ? ???????? ?? ??? (37) —— 參看《鏟土運(yùn)輸機(jī)械》 P37 頁 各參數(shù)意義同前。 （ 1）牽引工況 ? ?3 6 0 0 6 0 0 0 0kTeH M T N O P PN G f V QPN K W? ? ? ?? ??? ? (36) —— 取自《鏟土運(yùn)輸機(jī)械》 P37 式中 ： M? —— 機(jī)械傳動效率（履帶 式包括履帶驅(qū)動功率）。同時，還應(yīng)考慮添加增壓器。要裝有全程調(diào)速器。連續(xù)工作四小時，功率下降別的超過 5%。因?yàn)橛行┩诰驒C(jī)有時有專門的轉(zhuǎn)向泵或數(shù)個泵。保證在含灰量為 2 3/mg 時，柴油機(jī)能正常工作。 （ 4）低溫啟動容易。希望不用較稀缺的燃料和油料。 （ 2）燃油消耗量不得大于 190 克 /馬力?小時。C），灰塵污物較多；負(fù)荷變化大；經(jīng)常傾斜工作，有時在斜坡上常年工作；維護(hù)保養(yǎng)條件差，工地離維修廠較遠(yuǎn)。 40186。挖掘機(jī)的額定負(fù)荷與汽車、拖拉機(jī)不同，它是指在額定轉(zhuǎn)速下一小時以上的額定功率。但由于 挖掘機(jī)工作條件更惡劣，負(fù)荷不穩(wěn)定，甚至有時超負(fù)荷工作。因?yàn)?，柴油機(jī)具有機(jī)動靈活、特性曲線硬、工作可靠，使用經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。 因此，挖掘機(jī)的實(shí)際行使速度 /TV V K m h?? WjfK NNNNN ???? ? (35) —— 參看《工程機(jī)械底盤構(gòu)造與設(shè)計》 P139 式中 fN —— 滾動阻力功率， 3 .7 4 3 .6 3 .7 43 .6 3 .6ff PVN K W?? ? ?； ?N —— 克服坡道阻力功率， 3 0 .8 5 3 .6 3 0 .8 53 .6 3 .6PVN K W?? ?? ? ?； jN —— 克服加速消耗的功率，可以忽略不計，即 jN =0； WN —— 克服風(fēng)的阻力功率， 3 3330 . 6 5 3 . 8 7 3 . 6 2 . 5 23 . 6 3 . 6TWK F VN K W??? ? ? 所以， 3. 74 30 .8 5 0 2. 52 37 .1 1K f j WN N N N N KW?? ? ? ? ? ? ? ? ? 也即挖掘機(jī)在運(yùn)輸工況時的驅(qū)動功率為： KW? 發(fā)動機(jī)的選型 單斗液壓挖掘機(jī)對柴油機(jī)的基本要求 目前及今后的一個相當(dāng)長的時期內(nèi)，單斗液壓挖掘機(jī)的動力將仍以柴油機(jī) 第 頁 為主。 則 21. 5 2. 58 3. 87F BH m? ? ? ? 2 2220 .6 5 3 .8 7 3 .6 2 .5 23 .6 3 .6TW K F VP K N??? ? ? 第 頁 對于其加速阻力 jP 可以忽略不計。 F 表示機(jī)械 迎風(fēng)面積， BHF? ， B 為履帶軌距， H 為機(jī)械高度。 （ 1） 牽 引力的平衡 挖掘機(jī)切線牽引力： Wjfk PPPPP ???? ? (33) —— 取自《工程機(jī)械底盤構(gòu)造與設(shè)計》 P139 式中 fP —— 滾動阻力， fP =； ?P —— 坡度阻力， ?P =； WP —— 風(fēng)阻力； 22 TW KFVP ? (34) —— 取自《工程機(jī)械底盤構(gòu)造與設(shè)計》 P139 其中 TV 為理論行使速度， 由任務(wù)書可知 ? km/h。 運(yùn)輸工況時的牽引力和牽引功率的平衡 挖掘機(jī)在運(yùn)輸工況下沒有工作阻力，而行使速度較高，故此時風(fēng)的阻力不能忽略不計。對于此時的挖掘機(jī)，發(fā)動機(jī)的全部功率都消耗在主工作裝置上。主工作裝置工作時，而底盤行走架是不工作的，即機(jī)械是停在原地不動的。 因此，挖掘機(jī)的切線牽引力 3. 74 30 .8 5 34 .5 9 K NkfP P P ?? ? ? ? ? 由此得出牽引工況時挖掘所需總的牽引力。 由于挖掘機(jī)的行走速度較慢，因此其風(fēng)阻力和挖掘阻力均可忽略不計。= （ 3） 工作阻力 TP （ KN）