【正文】 據(jù)此可以確定液壓系統(tǒng)過載閥的調(diào)定壓力。 鏟取力確定 7 6 .1 2 6 ( )gzN p K N?? 轉(zhuǎn)斗油缸作用力的確定 由圖 6— 1 所示，分別取鏟斗．連桿、搖臂為脫離體，根據(jù)平衡原理可以確定轉(zhuǎn)斗油缸作用力 斗P ： 動臂油缸作用力的確定 如圖 51 所示 ，根據(jù)平衡原理可以確定動臂油缸作用力 臂P ： 由 ? ?0AM 8 9 1 2 1 1 1 09 1 2 1 1 1 080( 7 8 .9 6 4 0 5 1 0 .8 5 0 0 5 .4 2 2 4 2 .3 7 8 .9 6 1 8 6 9 .2 )1 4 6 9 .51 3 5 .3H B A K gB A K gHP l P l G l G l N lP l G l G l N lPlKN? ? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ? ? ? ??? 考慮到連桿機(jī)構(gòu)傳動中的摩擦損失，所以動臂油缸作用力 臂P 要大于 HP ，可按 ? ?2 1 0 1 1 1 2 981121 1 .2 5 1 3 5 .328 4 .6g K A BP K N l G l G l P llKN? ? ? ?? ? ??臂 式中 2K —— 考慮連桿機(jī)構(gòu)皮 控?fù)p失的系數(shù)，取 ?K . 轉(zhuǎn)斗油缸與動臂油缸被動作用力的確定 轉(zhuǎn)斗油隨和動臂油缸的被動作用力 P P4，是根據(jù)裝載機(jī)在工作中， 工作裝置受力最大的計算工況確定的。至于油缸行程，如前所述，它由 工作裝置結(jié)構(gòu)方案決定。所以最大鏟起力 Ng是確定油缸作用力的依據(jù)。當(dāng)油缸最大被動作用力大于 外載荷的作用力時，油缸無回縮現(xiàn)象，否則因過載閥打開而溢流，使油缸發(fā)生回縮。 動臂油缸與轉(zhuǎn)斗油缸的作用力有兩種情況：油缸推動機(jī)構(gòu)運動時的作用力為主動作用力 (簡稱工作力或作用力 )，其最大值取決于液壓系統(tǒng)的工作壓力和油缸直徑 (活塞作用面積 )；工作裝置工作時作用于閉鎖狀態(tài)的油缸上的作用力為被動作用力，其最大值取決于液壓系統(tǒng)的過載閥壓力值和承載活塞面積。 第六章 油缸作用力的確定 目前大多 數(shù)裝載機(jī)的工作裝置只有兩種油缸：動臂油缸和轉(zhuǎn)斗油缸。 對 B 點鉸銷進(jìn)行強(qiáng)度計算：取 d=60mm， 1P = 22BBXY? =81550（ N）， W?? ＜ ??? ， jy?? ＜ ??? ， 故 B 點鉸銷滿足強(qiáng)度要求。 對 E， F 點鉸銷進(jìn)行強(qiáng)度計算：取 d=60mm， CP =37343（ N）， W? =＜ ??? 故 E， F 點鉸銷滿足強(qiáng)度要求。 （四） 較銷強(qiáng)度校核 只需校核彎曲強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度，見圖（５－５）所示： 圖（５－５）較銷強(qiáng)度計算 銷 軸的彎曲應(yīng)力： ? ? ? ?612 10W Pl M P aW?????? 式中 w? —— 銷軸的彎曲應(yīng)力； 1P —— 計算載荷，為鉸點所受載荷之半； 2L —— 銷軸彎曲強(qiáng)度計算的計算長度； 2212 dall ??? （ m）； W—— 銷軸的抗彎斷面系數(shù)， )(12 33 mdW ?? ； 銷軸支座的擠壓應(yīng)力 jY? ： ? ? ? ?61110jy P M P ald?????? 對 A 點鉸銷 進(jìn)行強(qiáng)度計算：取 d=60mm， 22A A AP X Y??／ 2=87999（ N）， 11622 10 228 .22 WL dPaM P aW? ???? ? ?????? ? ?＜ ??? ， 11 Pld? ?? ＜ ??? ， 故 A 點鉸銷滿足強(qiáng)度要求。 選取連桿的厚度為４０ｍｍ，寬度為８０ｍｍ，材料為１６Ｍｎ。 m N=PFcos60==?m 把搖臂設(shè)計成矩形截面，取截面的寬度為 8cm， h=40cm， 66 []1 0 1 0 sMNW F n? ?? ? ??? ?? 33 625 8 . 8 9 1 0 7 1 . 2 2 1 0 100 . 0 50 . 0 5 0 . 2 76h??????=１０２ .２２ MPa＜ ??? ＝１１７ .５MPa 搖臂設(shè)計滿足安全設(shè)計的要求。 危險截面通常在 E 點附近，所以對過 E 點附近取截面。 在ｎ－ｎ斷面上： 彎矩： 1 3 4 2G G B BM X L Y L X L Y L? ? ? ?＝－１１９ .７４ Nm 軸向力： 34( ) c o s ( ) c o sB G G BN X X Y Y??? ? ? ? ? ?＝４５ .５ＫＮ ｎ－ｎ截面與ｍ－ｍ截面幾何性質(zhì)相同 ｎ－ｎ截面： 選取動臂厚度為３０ｍｍ，斷面高度為３９０ｍｍ 所以： 22 nn bhWm? ?? ? ? 20 . 0 3 0 . 3 9 0 . 0 1 1 7nnA b h m? ? ? ? ? ? ｎ－ｎ截面的最大彎曲應(yīng)力為； 6m a x 10XM NWA? ?? ? ?＝１５３．６６ＭＰａ ???? ＝１８０ MPa ｎ－ｎ截面滿足設(shè)計安全性能的要求。ｍ 軸向力： 12( ) c os ( ) c osB G G BN X X Y Y??? ? ? ? ? ? ＝６６ .７４ＫＮ 選?。簞颖酆穸葹椋常埃恚?，計算斷面的高度為３８０ｍｍ。 取Ｈ點處的ｍ－ｍ，ｎ－ｎ斷面進(jìn)行強(qiáng)度校核。ｍ； Ｗ ———— 計算斷面的抗彎截面系數(shù)， 3m ； Ｎ ———— 計算斷面的軸向力，Ｎ； Ａ ———— 計算斷面的面積， 2m 。、 參考國內(nèi)外同類型的裝載機(jī)工作裝置各主要構(gòu)件的材料，本次設(shè)計選取：動臂和連桿的材料 為 16Mn 鋼；搖臂材料選取 Q235 鋼；銷軸材料用 40Ｃｒ。 4KN 由 ??0Y 32sin sin 0B C EY P P??? ? ? ? 所以： 32si n si nB C EY P P????= 取動臂為隔離體，根據(jù)受力平衡： 由 0AM ?? 6 4 5 4 5 6 7 7( c os sin ) 0H B B G GP h l X h Y l X h Y l??? ? ? ? ? ? 所以： 5 6 7 76 4 5 4c o s s i nB B G GH X h Y l X h Y lP hl??? ? ??? ?= 由 ? ?0X 4c o s 0A H G BX P X X?? ? ? ? 所以： 4c osA H G BX P X X?? ? ?= 由 ??0Y 4sin 0A G B HY Y Y P ?? ? ? ? 所以： ? ?4s inA G B HY Y Y P ?? ? ? ?= 四 工作裝置強(qiáng)度校核 根據(jù)典型工況受力分析求出各個構(gòu)件的作用力，找出危險截面，按照強(qiáng)度理論即可對工作裝置的主要構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度校核。 由 0??X 1c os 0GFX Rx P ?? ? ? 所以： ? ?1c o sGFX Rx P ?? ? ? =。 工作裝置的受力分析， 就是根據(jù)上述各種工況下作用在鏟斗我外力，用解析法或圖解法求出對應(yīng)工況下工作裝置各構(gòu)件的內(nèi)力。 外載荷確定之后，即可求出對應(yīng)工況的工作裝置的內(nèi)力，通過各 個工況外載荷的對比可以發(fā)現(xiàn)工況（Ｃ）所受外載荷最大，而偏載工況在實際工作過程中時不允許過多出現(xiàn)的。 圖（５－２） 認(rèn)為動臂軸線與連桿 —— 搖臂軸線處于同一平面，則所有的作用力都通過構(gòu)件斷面的彎曲中心，既略去了由于安裝鉸座而產(chǎn)生的附加的扭轉(zhuǎn)，從而可以用軸線、折線或曲線來代替實際構(gòu)件。 由于工作裝置 是一個受力復(fù)雜的空間超靜定系統(tǒng)，為簡化計算，能通常要作如下假設(shè)： 在對稱受載工況中，由于工作裝置是個對稱結(jié)構(gòu)，故兩動臂受的載荷相等。 代入式（ 52）得： Fｚ＝７６ .１２６（ＫＮ）。 鏟斗開始舉升時物料的剪切 力按下式計算： Fz=（Ｎ） （５－２） 式中： Ｋ ———— 開始舉升鏟斗時物料的剪切應(yīng)力，它通過實驗測定，對于塊度 為０ .１－０ .３ｍ的松岡巖，剪切應(yīng)力的平均值為Ｋ＝３５０００Ｐａ； B———— 鏟斗寬度， m； Lc———— 鏟斗插入料堆的深度， m。掘起阻力主要是剪切阻力。 代入式（ 51）的： xF = （２） 崛起阻力 掘起阻力就是指鏟斗插入料堆一定得深度后，舉升動臂時料堆對鏟斗的反作用力。 Ｌ —————— 鏟斗一次插入深度，ｃｍ。計算上述阻力比較困難，一般按以下經(jīng)驗公式來確定總插 入力。 圖（ 51）裝載機(jī)共組裝置典型工況簡圖 （１） 插入阻力 插入阻力就是鏟斗插入料堆時，料堆對鏟斗的反作用力。 綜合以上分析，可以得到如下六種工作裝置的典型工況，如圖（ 51）所示： （二） 外載荷的計算 裝載機(jī)的工作阻力是多種阻力的合力。 鏟斗水平插入料堆后，翻轉(zhuǎn)鏟斗或提升動臂鏟掘 時，此時認(rèn)為鏟斗切削刃只受到垂直力的作用。 二．外載荷確定 （一）外載荷確定原則 由于物料種類和作業(yè)條件的不同，裝載機(jī)實際作業(yè)時不可能使鏟斗切削刃均勻受載，但可簡化為兩種極端情況： ○ 1 認(rèn)為載荷沿切削刃均勻分布，并以作用在鏟斗切削刃中部的集中載荷來代替其均布載荷，稱為對稱受載情況； ○ 2 由于鏟斗偏鏟、料堆密實程度不均，使載荷偏于鏟斗一側(cè)，形成偏載情況時，通常是將其簡化后的集中載荷加在鏟斗側(cè)邊第一個斗齒上。此工作裝置是ZL4540 型裝載機(jī)的工作裝置，固采用雙板式曲線型結(jié)構(gòu)，其具體參數(shù)見上述所示。大型裝載機(jī)的動臂多采用雙板式或箱體式結(jié)構(gòu)。 動臂的斷面尺寸由強(qiáng)度分析決定，為減輕工作裝置重量，通常按等強(qiáng)度梁設(shè)計動臂斷面尺寸。前者結(jié)構(gòu)簡單，腹板變形小，重量輕，而且動臂的受力情況好。 轉(zhuǎn)斗油缸的最大伸長為： 1366mm； 轉(zhuǎn)斗油缸行程為： 533mm。 把最低與最高位置之間分為 6 份，每個位置畫出卸載角為 045 時的鏟斗，根據(jù)連桿之間的長度和角度關(guān)系，可以得出任意位置的轉(zhuǎn)斗油缸長度，其中最小值即為轉(zhuǎn)斗油缸最小安裝距 離。 最后確定的舉升油缸與動臂和車架的鉸接點 H 點和 M 點如圖（ 411）所示： 圖（ 411） H 點和Ｍ點的確定 由圖可得 ： 動臂舉升油缸的最小安裝距離為： 1430mm； 動臂最大伸長為： 2300mm； 動臂舉升油缸行程為： 870mm. （六）確定轉(zhuǎn)斗油缸行程 由于裝載機(jī)要求在最低位置舉升到最高位置時的任意位置都能卸載，卸載角不能小于 045 。 必須注意，油缸的行程不易太大，而且油缸的最小長度一定要規(guī)范，如果太短，將無法設(shè)計出滿足行程要求的油缸來。但是，采用底部鉸接式油缸時，要使Ｍ點前移比 較困難，它受前車橋的限制，支座布置也比較麻煩。 Ｍ點往前橋方向靠是比較有利的。 考慮到聯(lián)合鏟裝（邊插入邊舉臂）工況的需要，在滿足動臂舉升油缸與車架鉸接點Ｍ最小離地間隙高度要求的前提下，另工況 ? 時ＡＨ與ＭＨ趨于垂直。 AH 不能取太大，它受到油缸行程的限制。綜合考慮這些因素，一般動臂舉升油缸都布置在前橋與前后車架的鉸接點之間的狹窄空間里。量出鏟斗斗底與水平面之間的夾角，看其與第二工況時的后傾角相差是否大于 010 。 4. 以Ｅ點位圓心，以ＥＦ長度為半徑做圓３，以 G 點為圓心，以 GF 長度 圖（４－ 10）轉(zhuǎn)斗油缸與車架鉸點Ｄ 為半徑畫圓 4，圓 3 與圓 4 交點即為點 F。 2. 以Ｂ點為圓心，以ＢＣ長度為半徑，畫圓２，圓１與圓２的交點即為點 C。因為鏟斗油缸由工礦Ⅱ舉升到Ⅲ或由Ⅳ放到工礦Ⅰ的過程中，轉(zhuǎn)斗油缸的長度均分別保持不變，所以 D 點必為 2C 和 3C 點連線的垂直平分線與 1C 和 4C 連線的垂直平分線的交點。 2．確定 D點 轉(zhuǎn)斗油缸與機(jī)架的鉸鏈點 D 的確定，是依據(jù)工礦Ⅱ舉升到工礦 Ⅲ過程為平動，由工礦Ⅳ到工礦Ⅰ時為啟動放平這兩大要求來確定的。但