【正文】 1. 1 35 97 .4 0 [ 0. 4 ( 0. 67 0. 09 ) 0. 48 ] 16 67 /oM N m? ? ? ? ? ? ? ? 4 6 0 1 . 0 5 8 9 . 8 4 7 6 9 . 4 6M N m? ? ? ? ? 220 1 . 6 4 6 0 0 . 3 0 6 6 8 . 9 2 /I k g m? ? ? ? 1 m a x2 2 5 4 0 0 .3 0 4 1 6 6 7 1 0 2 0 .1 6 1 6 4 4 7 .1 00 .5 8 0FN? ? ??? 遼寧工程技術(shù)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 19 3 行走機構(gòu)設(shè)計 行走機構(gòu)主要包括發(fā)動機、輪軸和減速箱等。 0I 可由下邊公式 近似計算 ： 202( ~ ) GI m l? (127) 將以上相關(guān)參數(shù)代入 (51)整理可求得鏈條 拉力為 ： 211 1s in gG l M MF l ?? ??? (128) 有實驗證明 ， 開始提升鏟斗時鏈條受拉力最大 。 若能正常工作應(yīng)有如下方程 ： 21 1 1s i n 0gF l G l M M??? ? ? ? (120) 式中 1F 提升鏈的拉力 ； G滿載工作機構(gòu)的重力 ； M? 鏟取物料時的靜阻力矩 ， (1 )ndoM M C? ??? (121) doM 鏟斗開始鏟取時的靜阻力矩 11 .1 [0 .4 ( ) ]3oM F x L y? ? ? ? (122) F、 L 分別為鏟斗的插入阻力和插入深度 ； 遼寧工程技術(shù)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 17 ?鏟斗在回轉(zhuǎn)堆里的回轉(zhuǎn)角 ； C、 n 實驗計算系數(shù) ， 其中 2 ( )lg / lg 3ooMMn M????? ??? (123) ()o noMMC M??? ? ??? ? (124) M?? 鏟斗脫離巖石堆后 ， 斗中巖石重量產(chǎn)生的靜力矩 ； ?? 鏟斗尖自鏟取到離 開巖石堆時的全部回轉(zhuǎn)角 ； gM 滿載工作機構(gòu)對瞬心 O 的慣性矩 。 所以 ，在必須進行工作機構(gòu)的運動學(xué)和動力學(xué)分析 ， 其主要目的是 ： 驗 證有關(guān)零件是否互相干涉 ，從而確定零部件的尺寸幾裝載機的外形尺寸 ； 求解有關(guān)點的速度和加速度 ， 驗證是否能裝滿配用的運輸車輛 ； 校核初選的發(fā)動機功率是否合適 ； 為零部件的強度與剛度計算提供依據(jù) ； 通過計算 ， 可對不同的方案進行比較 ， 以便選出最優(yōu)的方案 。 即 穩(wěn)定鋼絲繩型號選擇“ 6 19 1? ? ?逆 130”型 。 對穩(wěn)定鋼絲繩做受力分析 (如圖 )， 列平衡方程 ： 1 1 3 2Gh F l F l?? (117) 則 321 1F l GhF l?? (118) 式中 1F 提升鏈的拉力 ； G重載工作機構(gòu)的重力 ； 3F 重載工作的慣性力 ， 03 2iIF l?? (119) 0I 滿載工作機構(gòu)繞 O?? 點的轉(zhuǎn)動慣量 ； i? 工作機構(gòu)的瞬時角加速度 。 此外 ， 鋼絲繩 在選用過程中 ， 還要注意其最小直徑和最小破斷拉力應(yīng)符合 IS04308標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定 。 而較粗的外股 ， 其鋼絲也較粗 ， 則能更好的抵抗磨損 、 機械損傷 、 腐蝕和擠壓力 。 實踐證明 ， 鋼絲繩的直徑比繩槽節(jié)距小 1％ ， 有助于排繩緊密 ， 有效消除爬繩 、 亂繩現(xiàn)象 。 對于單層纏繞的不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩 ， 必須嚴(yán)格遵守上述原則 ， 否則易引起鋼絲繩結(jié)構(gòu)的永久變形；對于多層纏繞的情況 ， 繩的旋向由卷筒繩槽的方向決定 ， 以便為下一層打好基礎(chǔ) 。 當(dāng)進行一次有導(dǎo)向重物提升或在較小高度下進行多次有導(dǎo)向重物提升 ， 或左旋和右旋繩成對使用時 ， 可選用普通鋼絲繩 。 如選用不正確 ， 會使繩產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變遼寧工程技術(shù)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 15 形 、 斷裂和意外的失效等 。 而緊密股的鋼絲繩則有較高的抗磨損能力和抗擠壓能力 。 因此 ， 采用緊密股的鋼絲繩可以使用較粗的鋼絲 ， 相同直徑下采用緊密股的鋼絲繩充填系數(shù)較高 ， 破斷拉力大為提高 。 所謂不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩是基于這樣一個原理 ， 即繩與股的扭轉(zhuǎn)力矩方向相反而大小相等；進口不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩則有所不同 ， 其原理是使繩芯的旋向與繩本身的旋向相反 ，當(dāng)受力時 ， 繩芯產(chǎn)生的扭矩與外股 產(chǎn)生的扭矩大小相等 ， 方向相反 。 普通鋼絲繩在單根使用時 ， 都有向鋼絲繩繞向相反方向旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象 ， 在滑輪組中使用時 ， 會因鋼絲繩旋轉(zhuǎn)而造成起吊鋼絲繩旋扭 ， 俗稱打絞 。 1．工程機械車輛上的鋼絲繩類型和結(jié)構(gòu) 鋼絲繩按鋼絲繞成股和股繞成繩的相互方向又可分為順繞繩和交繞繩 ， 并按其股繩捻向分為左 、 右同向捻和左 、 右交互捻；進口鋼絲繩一般以交繞繩為標(biāo)準(zhǔn)繩 ， 規(guī)定鋼絲繩的旋向與相對于鋼絲繩的縱軸為基準(zhǔn)的外股螺旋線的旋向一致 ， 分為左旋和右旋 。 有些進口鋼絲繩內(nèi)部還包含一個塑料插芯 ， 通常以塑料涂層的形式經(jīng)過特殊處理覆蓋在繩芯上 ， 重要的鋼絲繩則在繩內(nèi)部充填適當(dāng)?shù)臐櫥瑒┮詼p少摩擦 。 一般由許多高強度鋼絲編繞而成 。 圖 26 表示鏟斗提升過程的位置 ， 這時鋼絲繩 1 和 2 一部分纏繞在斗臂滾動邊相應(yīng)的凹槽內(nèi) ， 另一部分順放在導(dǎo)軌上 ， 鋼絲繩 2 防止斗臂向前滑動 ， 鋼絲繩 1 防止斗臂向后滑動 ， 在這兩根鋼絲繩的拉力作用下 ， 使斗臂滾動邊與導(dǎo)軌接觸處不發(fā)生相對滑動 ， 即鏟斗在提升過程中 ， 斗臂滾動邊與導(dǎo)軌間始終保持純滾動 。 穩(wěn)定鋼絲繩的工作情況如 下 所示 ： 遼寧工程技術(shù)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 13 圖 25 裝巖位置 Fig 25 pack rock position 圖 26 提升過程位置 Fig 26 promote process position 圖 27 卸載位置 Fig 27 unload position 圖 25 表示鏟斗裝巖位置 ， 鋼絲繩 1 纏繞在斗臂滾動邊的凹槽內(nèi) ， 而鋼絲繩 2 則順放李剛 ： 裝載機傳動系統(tǒng)設(shè)計 14 在回轉(zhuǎn)臺的導(dǎo)軌上 ， 拉住斗臂不致向 前脫離導(dǎo)軌 。 穩(wěn)定鋼絲繩選擇 每個斗臂的滾動邊下都有兩條凹槽 ， 其內(nèi)嵌入穩(wěn)定鋼絲繩 1 和 2。M M 。 0 2 2 0 2( c o s ) c o sM G h l M G l??? ? ? ? (116) 其中 ? 為斜導(dǎo)軌的傾斜角度 。采用斜導(dǎo)軌還可以增加返回力矩 。 這時 ， 斗臂工作機構(gòu)的重心也隨之向有利于自動化返回的位置移動 。 通過工作機構(gòu)在導(dǎo)軌面上的位置變 化 ， 便可以找 2h 值的變化 。 在完成了工作機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計之后 ， 可 求得的 工作 機構(gòu)的重心位置 ， 在地球 表面附近 ，即重力場內(nèi) ， 質(zhì)點系的質(zhì)心與重心的位置是重合的 。 增大 02Gh 又可分別增大 0G 和 2h 值 。 在該位置 ， 若使鏟斗不發(fā)生停滯 ， 應(yīng)有 ：00 2 1 1 2GG h F l alg?? (112) 0G 工作機構(gòu)的重力 ； 1F 鏈條和減速器等部分的阻力 ； g 、 a 重力加速度和運動加速度 。 在返回過程臨近結(jié)束時 ， 由于重心力臂增大 ， 而且從此位置一直到返回終了位置一直在增大 ， 所以工作機構(gòu)很容易返回鏟裝位置 。 因此要對鏟斗架返回時進行受力分析 ， 其在返回過程中的幾個典型位置如圖所示 。 本機的自動返回 ， 是靠工作機構(gòu)的自重實現(xiàn)的 。 同時考慮到斗臂在加工制造中的需要 ， 在適當(dāng)位置留有加工長槽 g， 便于壓塊伸入槽內(nèi)壓緊工件 ， 方便加工 。 鏟斗固定方式有螺釘 、 鉚釘和焊接三種 ， 在鏟斗工作過程中要經(jīng)常承受沖擊載荷的作用 ， 而螺釘和鉚釘這兩種固定形式在這種狀況下容易出現(xiàn)松動現(xiàn)象 。 在空遼寧工程技術(shù)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 11 缺Ⅲ處是輻板 ， 臂頸處設(shè)計成類似加強筋的突緣用來增加強度 。 李剛 ： 裝載機傳動系統(tǒng)設(shè)計 10 圖 22 斗臂工作曲線繪制圖 Fig 22 Dou arm work curves draw graphics 斗臂曲線標(biāo)注和長度計算由圖 （ 23） 可得 ： 圖 23 斗臂曲線長度計算示意圖 Fig23 Dou arm calculation sketch map of the curve length 計算得斗臂曲線長度 L ： mm? 設(shè)計時取回轉(zhuǎn)平臺的長度等于行走減速器的長度 L轉(zhuǎn) ： 1608L L m m??行轉(zhuǎn) mm? (111) 斗臂結(jié)構(gòu)設(shè)計 斗臂結(jié)構(gòu)是個比較復(fù)雜的異性構(gòu)件 ， 它的設(shè)計原則是使裝載機工作機構(gòu)具有良好的工作性能和較長的工作壽命 。由于斗臂為一固定的整體，所以工作機構(gòu)上各點之間距離不變。這里是將組成工作曲線等分成 12 份（圓心角也分為 12 份）。 所以在斗臂設(shè)計時采用多段弧曲線作為斗臂曲線 。 因其優(yōu)點突出 ， 所以在國內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用 。 多段圓弧一般由三段至五段圓弧平滑連接而成 ， 曲線的曲率半徑由小到大順序遞增 。 半圓 弧曲線作為斗臂工作曲線 ， 設(shè)計和繪制比較簡單 ， 構(gòu)件制造比較容易 ， 零部件受力較均勻 。 采用特殊曲線作為斗臂工作曲線 ， 可使起動速度緩慢 ， 拋射速度較高 ， 零部件受力狀態(tài)較好 。 插入阻力就是鏟斗插入料堆過程中 ， 料堆對鏟斗的反作用力．壓實區(qū)的形成是產(chǎn)生插入阻力的重要因素 ， 故認為影響壓實區(qū)大小的因素也是影響插入阻力大小的因素．試驗表明 ， 壓實區(qū)的大小隨物料的塊度 、 重度和堆高的增大而增大 ， 是引起插入阻力變化的內(nèi)在因素．但在一定條件下 ， 改變鏟斗形狀和結(jié)構(gòu)尺寸 ， 以及一次插入深度等外部因素 ， 也可使壓實區(qū)在一定范圍變化．試驗表明 ， 插入深度大則壓實區(qū)體積大 ， 插入阻力也大 ， 并且插入阻力與插入深度的 1． 25次方成正比；曲線形鏟斗底刃 ， 無論在何種情況下 ， 插入阻李剛 ： 裝載機傳動系統(tǒng)設(shè)計 8 力都比直線形底刃小 10％～ 20％ ， 若裝上梯形截面的斗齒 ， 可進一步降低插入阻力；插入阻力還隨斗底傾角的增大而增大 ， 隨鏟斗寬度的增大而增大．為能夠反映各個因素對鏟斗插入阻力的影響 ， 在經(jīng)驗公式中用影響系數(shù)來考慮．即插入阻力 的經(jīng)驗公式為 ： 1 .2 51 2 3 49 .8F K K K K B L? ? ? ? ? ? ? (17) 查表 54 取塊度與松散度系數(shù) 1K 查表 55 取物料的性質(zhì)系數(shù) 2K 查表 56 巖石堆高系數(shù) 3K 鏟斗的斗形系數(shù) 4K 在（ 1~ ）之間取 插入深度 L取底邊長度的 12~33 則：插入阻力 1 . 2 59 . 8 1 . 3 0 . 1 0 . 5 5 6 7 . 9 1 . 4 3 0 3 5 9 7 . 4 0FN? ? ? ? ? ? ? ? (18) 鏟取阻力 鏟取阻力是指鏟斗插入料堆一定深度后 ， 用 提升鏈提升鏟斗 時 ， 料堆對鏟斗的反作用力．鏟取過程就是鏟斗中物料與料堆之間沿滑動線 (45 )2?? ( 為松散物料的內(nèi)摩擦角 )的剪切過程．這個剪切面積在開始時最大 ， 以后逐漸減?。虼俗畲箸P取阻力發(fā)生在鏟斗開始提升的時刻 ， 隨著動臂的提升 ， 鏟取阻力逐漸減?。? 開始提升時鏟取阻力 ZF : 2. 2Z B cF L B ?? ? ? ? (19) 鏟斗開始提升時剪切應(yīng)力 c? 查表 57取 故 ： 2 .2 0 .2 6 1 0 .6 7 9 3 9 0 0 0 1 5 2 0 5 .4 0ZFN? ? ? ? ? (110) 斗臂的設(shè)計 斗臂曲線有特殊曲線 、 半圓弧曲線和多段圓曲線 。 工作阻力的計算 裝載阻力的計算一直是裝載機設(shè)計方面的重要 研究課題 ， 國內(nèi)外許多研究人員通過實驗建立了經(jīng)驗公式 ， 對裝載機設(shè)計技術(shù)的進步和發(fā)展做出了貢獻． 經(jīng)驗公式 在一定的區(qū) 間(例如插入阻力在 0． 5～ 0． 7斗底長度范圍內(nèi) )或特殊點進行計算 ， 其值比較接近實際 。 采用的焊縫形式主要是角焊和對焊 。 底板和側(cè)板的前刃要貼焊錳