【正文】 l3的任意一行程下都不被破壞。 即PD0≥80% PD0max；當(dāng)處于最大理論挖掘力位置時(shí)∠V1QV應(yīng)為30176。L3max 與L3min 的確定鏟斗的最大挖掘阻力F3J max 應(yīng)該等于斗桿的最大挖掘力，由327得F3J max = 。~180176。如圖31所示，斗形的三個(gè)基本參數(shù)已經(jīng)確定：l3=；l24=；∠KQV=110176。取∠KQV=110176。當(dāng)轉(zhuǎn)角較大時(shí)k2取較小值，一般取α10=∠KQV=95176。=；Ks——土壤的松散系數(shù)的近似值取Ks=。到100176。： （39）其中 q=179。如采用優(yōu)化方法可以很快得到足夠精確的結(jié)果。用L3min 代入上式可得到初傳動(dòng)比i0 ，用L3max 代入上式可得到終傳動(dòng)比iz 。表31反鏟機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù)表Table 31 Backhoe institutions themselves geometry table參數(shù)分類機(jī)構(gòu)組成鏟斗斗桿動(dòng)臂機(jī)體符號(hào)意義原始參數(shù)l3=QV,l12=MH,l13=MN,l14=HN,l24=QK,l25=KV,l29=KHl2=FQ,l9=EF,l10=FG,l11=EG,l15=GN,l16=FN,l21=NQl1=CF,l6=CD,l7=CB,l8=DF,l22=BFl4=CP,l5=CA,l17=CI,l19=CT,l30=CS,l38=JT,l39=JI推導(dǎo)參數(shù)α9=∠NMHα10=∠KQVα4=∠EFGα5=∠GNFα6=∠GFNα7=∠NQFα8=∠NFQα2=∠BCFα3=∠DFCα11=∠CAPα12=∠TCP特性參數(shù)K2=l24/l3,l3K2=l2/l9,l3K2=l42/l41,l3α1=∠CZFσ=l7/l5α11K1=l1/l2備注L2——斗桿長(zhǎng)l1——?jiǎng)颖坶L(zhǎng)α1——?jiǎng)颖蹚澖菓覓焓溅?1=∠ACU表32反鏟工作液壓缸運(yùn)動(dòng)參數(shù)表Table 32 Backhoe hydraulic cylinder motion parameter table液壓缸種類參數(shù)意義瞬時(shí)長(zhǎng)度瞬時(shí)力臂全縮長(zhǎng)度全縮力臂全伸長(zhǎng)度全縮力臂性能參數(shù)參數(shù)符號(hào)動(dòng)臂液壓缸L1/e1L1min/e10L1max/e1zλ1=L1max/L1min斗桿液壓缸L2/e2L2min/e20L2max/e2zλ2=L2max/L2min鏟斗液壓缸L3/e3L3min/e30L3max/e3zλ3=L3max/L3min圖31反鏟機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù)計(jì)算簡(jiǎn)圖Figure 31 Backhoe institutions themselves geometry calculation diagram 鏟斗機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 鏟斗機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析鏟斗相對(duì)于XOY坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)是L1 、L2 、L3的函數(shù)，現(xiàn)討論鏟斗相對(duì)于斗桿的運(yùn)動(dòng)，如圖32所示，G點(diǎn)為鏟斗油缸與斗桿的鉸點(diǎn)，F(xiàn)點(diǎn)為斗桿與動(dòng)臂的鉸點(diǎn)，Q點(diǎn)為鏟斗與斗桿的鉸點(diǎn)，V點(diǎn)為鏟斗的斗齒尖點(diǎn)，K點(diǎn)為連桿與鏟斗的餃點(diǎn)，N點(diǎn)為曲柄與斗桿的鉸點(diǎn)，M點(diǎn)為鏟斗油缸與曲柄的鉸點(diǎn)，H點(diǎn)為曲柄與連桿的鉸點(diǎn)。整機(jī)穩(wěn)定問(wèn)題等，并且同樣的反鏟裝置還有較多的形式，對(duì)計(jì)算位置的選擇，看法很不一致，更無(wú)統(tǒng)一的規(guī)定。但結(jié)構(gòu)件不利的工況和在該工況下的危險(xiǎn)截面往往不止一個(gè)，這需要分別計(jì)算出尺寸再綜合考慮，取其中的最大值作為最后的確定尺寸。具體見表3表32和圖31）然后對(duì)其初步選取來(lái)進(jìn)行分析，確定這些結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)尺寸，而這就必須要對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析。必須注意，當(dāng)L1 、L2 和L3為一組定值時(shí)只有一組Xv和Yv組值與其對(duì)應(yīng)，反之，對(duì)于Xv和Yv的一組定值卻有許多組L1 、L2 和L3值與其相應(yīng)。設(shè)計(jì)平面直角坐標(biāo)系，使X軸與地平面重合，Y軸與挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)中心線重合。反鏟裝置的幾何位置取決于動(dòng)臂液壓缸的長(zhǎng)度L斗桿液壓缸的長(zhǎng)度L2和鏟斗液壓缸的長(zhǎng)度L3。有些不同點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)學(xué)上還能以通用的數(shù)學(xué)表達(dá)式表示。3 反鏟工作裝置的設(shè)計(jì)整個(gè)工作裝置由動(dòng)臂、斗桿、鏟斗及油缸和連桿機(jī)構(gòu)組成。3）高壓變量系統(tǒng)，大多采用橫功率調(diào)節(jié)的軸向柱塞泵，系統(tǒng)工作壓力為32MPa左右，當(dāng)外負(fù)荷變化時(shí)液壓泵能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)流量，達(dá)到充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率的目的，而且效率高，在中型和大型挖掘機(jī)中得到廣泛的應(yīng)用。2）高壓定量系統(tǒng)，采用徑向偏心柱塞泵，系統(tǒng)工作壓力為32MPa左右。這兩項(xiàng)要求需要由液壓系統(tǒng)來(lái)保證。除輔助動(dòng)作不需全功率驅(qū)動(dòng)以外，其他都是挖掘機(jī)的主要?jiǎng)幼鳎紤]全功率驅(qū)動(dòng)。液壓系統(tǒng)的功能是把發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能以油液為介質(zhì)，利用液壓泵轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗?，進(jìn)行傳送，然后通過(guò)液壓缸和液壓馬達(dá)等執(zhí)行元件轉(zhuǎn)返為機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)各種動(dòng)作。輪胎式行走裝置的特點(diǎn)是機(jī)動(dòng)性好，運(yùn)行速度快（通常達(dá)20km/h）本次設(shè)計(jì)選用履帶式行走裝置。單斗液壓挖掘機(jī)的行走裝置按照結(jié)構(gòu)的不同可分履帶式和輪胎式兩大類。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（輪式行走裝置）運(yùn)行。如圖22所示，該布置中1桿與2桿的鉸接位置雖然使鏟斗的轉(zhuǎn)角減少但保證能得到足夠大的鏟斗平均挖掘力。3）確定鏟斗與鏟斗油缸的連接方式鏟斗與鏟斗液壓缸有三種形式，其區(qū)別主要在于液壓缸活塞桿端部與鏟斗的連接方式不同，分別為直接連接，鏟斗、斗桿與鏟斗液壓缸組成四連桿機(jī)構(gòu)；鏟斗液壓缸通過(guò)搖桿和連桿與鏟斗相連，它們與斗桿一起組成六連桿機(jī)構(gòu)；第三種與第二種類似，區(qū)別在于前者液壓缸活塞桿端鉸接于搖桿兩端之間。鉸點(diǎn)位置的確定需要反復(fù)進(jìn)行。在斗桿油缸和鏟斗油缸同時(shí)伸出最長(zhǎng)時(shí)，鏟斗前臂和動(dòng)臂之間的距離應(yīng)大于10cm。斗桿擺角范圍一般取100176。油缸全伸時(shí)的力矩應(yīng)該足以支撐滿載鏟斗和斗桿靜止不動(dòng)。2）確定斗桿與斗桿油缸的連接方式在確定斗桿油缸鉸點(diǎn)時(shí)應(yīng)考慮：①保證斗桿油缸產(chǎn)生足夠的斗齒挖掘力。大部分中小型液壓挖掘機(jī)以反鏟作業(yè)為主，因此都采用動(dòng)臂支點(diǎn)靠前布置的方案。動(dòng)臂的下支承點(diǎn)（即動(dòng)臂與轉(zhuǎn)臺(tái)的鉸點(diǎn)）可以設(shè)在轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)中心之前，并稍高于轉(zhuǎn)臺(tái)平面[5]。油缸前傾布置方案，當(dāng)動(dòng)臂油缸全伸出時(shí)，將動(dòng)臂舉升至上極限位置，動(dòng)臂油缸軸線向轉(zhuǎn)臺(tái)前方傾斜。故采用安裝方式為螺栓連接的斗齒制成的鏟斗，其切削前緣中間略微突出，不帶側(cè)齒，側(cè)壁略微呈凹形的中小型挖掘機(jī)常用鏟斗。時(shí)多采用橡膠卡銷結(jié)構(gòu)。目前，國(guó)產(chǎn)挖掘機(jī)斗齒安裝方式主要有兩類，斗容量q≤179。挖硬土或碎石時(shí)還能把石塊從土壤中耙出。為此比值大于50：1時(shí)，顆粒尺寸的影響顆不考慮，視物料為均質(zhì)。②要使物料易于卸凈。鏟斗內(nèi)壁不宜設(shè)置橫向凸緣、棱角等。鏟斗的作業(yè)對(duì)象繁多，作業(yè)條件也不同，用一個(gè)鏟斗來(lái)適應(yīng)任何作業(yè)對(duì)象和條件較困難。在設(shè)計(jì)中由于不需要調(diào)節(jié)斗桿的長(zhǎng)度，故采用整體式斗桿。出于對(duì)設(shè)計(jì)整體和難易程度的分析，選用整體式彎動(dòng)臂。其組合方式有兩類，一類用輔助連桿（或液壓缸）連接，另一類用螺栓連接。一般說(shuō)，長(zhǎng)期用于作業(yè)相似的反鏟采用整體式動(dòng)臂結(jié)構(gòu)比較合適。為了擴(kuò)大機(jī)械通用性，提高其利用率。整體式彎動(dòng)臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低廉，剛度相同時(shí)結(jié)構(gòu)重量較組合式動(dòng)臂輕。直動(dòng)臂構(gòu)造簡(jiǎn)單、輕巧、布置緊湊，主要用于懸掛式挖掘機(jī)。反鏟動(dòng)臂分為整體式和組合式兩類。卸完后，工作裝置再轉(zhuǎn)至挖掘位置進(jìn)行第二次挖掘循環(huán)。1斗桿油缸；2油管；3動(dòng)臂；4動(dòng)臂油缸；5鏟斗；6連桿；7曲柄：8鏟斗油缸；9斗桿.圖21 反鏟裝置組成圖Figure 21 Backhoe device to form figure挖掘作業(yè)時(shí)，接通回轉(zhuǎn)馬達(dá)、轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)，使工作裝置轉(zhuǎn)到挖掘位置，同時(shí)操縱動(dòng)臂缸小腔進(jìn)油使液壓缸回縮，動(dòng)臂下降至鏟斗觸地后再操縱斗桿缸或鏟斗缸，液壓缸大腔進(jìn)油而伸長(zhǎng)，使鏟斗進(jìn)行挖掘和裝載工作。動(dòng)臂下鉸點(diǎn)鉸接在轉(zhuǎn)臺(tái)上，通過(guò)動(dòng)臂缸的伸縮，使動(dòng)臂連同整個(gè)工作裝置繞動(dòng)臂下鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。h1最大挖掘高度/mm5210鏟斗挖掘力/kN最大卸載高度/mm3680斗桿挖掘力/kN發(fā)動(dòng)機(jī)名稱洋馬4TNV88全長(zhǎng)/mm6080發(fā)動(dòng)機(jī)排量/L 反鏟工作裝置構(gòu)成圖21為液壓挖掘機(jī)工作裝置基本組成及傳動(dòng)示意圖。全高/mm2610額定功率/kW最大挖掘半徑/mm5890最高行駛速度/km最終確定本設(shè)計(jì)的主要性能規(guī)格，見表22。代入并對(duì)比后得l1=3m，l2=。得出：最大挖掘半徑——R1=～ 最大挖掘深度——H1MAX=～ 最大挖掘高度——H2MAX=～ 最大卸載高度——H3MAX=～經(jīng)過(guò)對(duì)比后最終選定R1=；H1MAX=；H2MAX=；H3MAX=據(jù)統(tǒng)計(jì)，最大挖掘半徑R1數(shù)值一般與動(dòng)臂長(zhǎng)、斗桿長(zhǎng)和鏟斗長(zhǎng)的和值很接近，由經(jīng)驗(yàn)公式 （22）對(duì)于一定的工作尺寸而言，動(dòng)臂與斗桿之間的長(zhǎng)度可在很大范圍內(nèi)選擇。性能最大行走速度高速km/h低速km/h3鏟斗挖掘力kN42斗桿挖掘力kN28尺寸全長(zhǎng)mm5935606059255920全寬mm1960208019501840全高mm2550247025452560工作范圍最大挖掘半徑mm6120625061106110最大挖掘深度mm3800385037803820最大挖掘高度mm5850580055305770最大卸載高度mm4160408038904090發(fā)動(dòng)機(jī)名稱S4D8731ISUZU CC4JG14M40排量L續(xù)表 生產(chǎn)商中國(guó)韓國(guó)日本美國(guó)三一重工現(xiàn)代神鋼凱斯產(chǎn)品型號(hào)SY55C9R609SK55SRCX55B工作重量kg5780566052605300額定功率kW39標(biāo)準(zhǔn)斗容m179。；整機(jī)重量5300kg。為促進(jìn)我國(guó)液壓挖掘機(jī)制造業(yè)的發(fā)展，新修訂的《液壓挖掘機(jī)基本參數(shù)》標(biāo)準(zhǔn)，采用機(jī)重與標(biāo)準(zhǔn)斗容為標(biāo)志，液壓挖掘機(jī)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)或老產(chǎn)品的改進(jìn)、整頓、變型設(shè)計(jì)等形式和參數(shù)的確定都應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。因?yàn)橥ㄟ^(guò)這三個(gè)參數(shù)可以從使用要求、機(jī)械本身的技術(shù)性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、動(dòng)力裝置的配套、國(guó)際上統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)以及傳統(tǒng)習(xí)慣等方面反映液壓挖掘機(jī)的級(jí)別。2 挖掘機(jī)工作機(jī)構(gòu)總體設(shè)計(jì) 挖掘機(jī)的主要參數(shù)及選擇 液壓挖掘機(jī)的主要參數(shù)(或稱基本參數(shù))有以下幾類： 1）尺寸參數(shù) 如工作尺寸、機(jī)體外形尺寸和工作裝置尺寸等； 2）質(zhì)量參數(shù) (習(xí)慣稱重量參數(shù)) 如整機(jī)重、各主要部件(或總成)的重等； 3）功率參數(shù) 如發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)及主要機(jī)構(gòu)功率、力和速度等； 4）經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的參數(shù) 如作業(yè)周期、生產(chǎn)率等。而關(guān)于反鏟式單斗液壓挖掘機(jī)的相關(guān)文獻(xiàn)也很多，這些文獻(xiàn)從不同側(cè)面對(duì)工作裝置的設(shè)計(jì)進(jìn)行了論述。而工作裝置作為挖掘機(jī)的重要組成部分，對(duì)其研究和控制是對(duì)整機(jī)開發(fā)的基礎(chǔ)。它與挖斗、推土鏟、液壓破碎錘等多種作業(yè)裝置配套使用后，具有挖掘、裝載、清溝、破碎等多種功能。小挖機(jī)動(dòng)能力強(qiáng)、體積小，適合于各種土方量分散、作業(yè)范圍狹窄的工況。以下，或指機(jī)重在8T以內(nèi)的挖掘機(jī)產(chǎn)品，產(chǎn)品歸類為小型工程機(jī)械，在世界工程機(jī)械市場(chǎng)，屬銷量最大的工程機(jī)械產(chǎn)品之一。4）挖掘機(jī)的使用和維修。2）反鏟工作裝置設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)內(nèi)容概述本畢業(yè)設(shè)計(jì)主要對(duì)由動(dòng)臂、斗桿、鏟斗、搖桿、連桿機(jī)構(gòu)組成的挖掘機(jī)工作機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 7）易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。便于組織專業(yè)化生產(chǎn)，進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本。6）易實(shí)現(xiàn)“三化”、提高質(zhì)量。5）操作簡(jiǎn)便、靈活。4）機(jī)構(gòu)布置合理緊湊。加速中等功率電動(dòng)機(jī)需1秒鐘以上，)，因此在挖掘機(jī)工作中換向頻繁的情況下動(dòng)作平穩(wěn)、沖擊很小，而且液壓油還能吸收部分沖擊能量減少機(jī)械的沖擊、振動(dòng)。3）傳動(dòng)性能改善，工作平穩(wěn)、安全可靠。 2）簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、減少易損件、機(jī)重小。工作裝置由于采用液壓傳動(dòng)使構(gòu)造布置方便、靈活，而且工作裝置的種類大為增加，新的結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，如組合動(dòng)劈、加長(zhǎng)斗桿、雙瓣鏟斗，底卸式裝載斗以及伸縮式動(dòng)臂等。液壓挖掘機(jī)的行走牽引力與機(jī)重之比大大高于機(jī)械挖掘機(jī)，行速、爬坡能力都大為提高，還可換裝加寬履帶、使機(jī)械接地比壓大大降低（甚至＜10kPa）。因此在整機(jī)參數(shù)不變下，可加大鏟斗容量、提高生產(chǎn)率。 液壓挖掘機(jī)的特點(diǎn) 液壓挖掘機(jī)由于采用了液壓傳動(dòng)裝置而使其在結(jié)構(gòu)、技術(shù)性能和使用效果等方面與機(jī)械傳動(dòng)的單斗挖掘機(jī)相比具有很多特點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)綜合敘述如下:1）技術(shù)性能提高，工作裝置品種擴(kuò)大。兩者區(qū)別在于半液壓傳動(dòng)挖掘機(jī)的行走機(jī)構(gòu)采用機(jī)械傳動(dòng)，少數(shù)挖掘機(jī)僅工作裝置采用液壓傳動(dòng)，如大型礦用挖掘機(jī)等。左右的回轉(zhuǎn)，為半回轉(zhuǎn)式。按回轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)角的不同，液壓挖掘機(jī)有全回轉(zhuǎn)和半回轉(zhuǎn)兩類。適用于城建小量土方工程及農(nóng)村建筑。輪式挖掘機(jī)具有行走速度快，機(jī)動(dòng)性好、可在城市道路通行，故近年來(lái)在中小型液壓挖掘機(jī)中發(fā)展較快。按行走裝置的不同，液壓挖掘機(jī)分為履帶式、輪胎式、汽車式、懸掛式及拖式等種類。主要用于礦山采掘和裝載、稱采礦或礦用型。為標(biāo)準(zhǔn)反鏟斗的主要裝置外，還配有適于挖掘各種輕重土質(zhì)和挖掘幅度的反鏟、正鏟、抓斗、裝載、起重等多種可換裝置。 按液壓挖掘機(jī)主要用途及工作裝置的不同分為通用型和專用型兩種。應(yīng)著手研究、運(yùn)用電液控制技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)液壓挖掘機(jī)操縱的自動(dòng)化。由于國(guó)內(nèi)對(duì)液壓挖掘機(jī)需求量的不斷增加且多樣化，在國(guó)有大、中型企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，牽動(dòng)了一些其他機(jī)械行業(yè)的制造廠加入液壓挖掘機(jī)