【正文】 （ 41） G 整機(jī)質(zhì)量 t ? 附著系數(shù)，輪胎式取 回轉(zhuǎn)最大起動(dòng)力矩和最大制動(dòng)力矩不就超過(guò)行走部分與地面的附著力矩?M 。 轉(zhuǎn)斗機(jī)構(gòu)最大理論挖掘力應(yīng)與轉(zhuǎn)斗最大挖掘阻力相適應(yīng)，常在 ?? 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁(yè) 處，由 式 324 求得 NW ax1 ? 由 CAD 作圖（ 310）得， mmrmmrmmr 476,539,438 321 ??? 鏟斗液壓缸的作用力： NWrr rlp 5391480m a x131 233 ?????? 取系統(tǒng)實(shí)際工作壓力為 P=,液壓缸大腔工作，油缸機(jī)械效率?i? ，大腔面積為： 263 mPPA i ????? ? mAD ???? ? 斗桿機(jī)構(gòu)的參數(shù)選擇 考慮因素： 00 125~95 首先計(jì)算斗桿挖掘阻力： 斗桿挖掘過(guò)程中，切削行程較長(zhǎng)，切土壤厚度在挖掘過(guò)程中為常數(shù)，一般取斗桿在挖掘過(guò)程中總轉(zhuǎn)角 000 60,80~50 ?? gg ?? 取，在這轉(zhuǎn)角過(guò)程中，鏟斗被裝滿，這時(shí)斗齒的實(shí)際行程為： grS ?? （ 323） 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 28 頁(yè) 式中 6r 半桿挖掘時(shí)的切削半徑， FVr ?6 取 mllFV a x ????? 斗桿挖掘時(shí)的切土厚度 gh 可按下式計(jì)算： mBrqh gg )( 6 ???????? ? 斗桿挖掘阻力： sggg BKrqkBhkW ?6001 ?? （ 324） 0k 挖掘比阻力，查得 310?k 斗 桿 2l 與鏟斗 3l 垂直時(shí) 6r 最小 KNWg 131 4m a x1 ????? ?? 參考鏟斗液壓缸作用力 KNWPNPP gG , m a x1m a x32 ???? 代入232m a x9m a x2 )(P llPle G ??? （ 325） mme 33 43 )14802370( 3m a x2 ????? 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 29 頁(yè) 由圖 311 得： mmllmmll 2125s i n830212s i n2m i nm a x202m a x29m i n2????????? ?? mmlllll 30 00)2c os (2 m a x29m i n2292 m i n28 ????? ?? φ 2 圖 311斗桿機(jī)構(gòu)參數(shù)計(jì)算簡(jiǎn)圖 動(dòng)臂液壓缸，斗桿液壓缸，鏟斗液壓缸初步設(shè)計(jì)估算 由以上計(jì)算得： mmlmmlmml 1 3 9 5,3 5 4 2,2 1 4 7 1m a x1m i n ???? mmlmmlmml 1 4 8 2,3 7 3 7,2 2 6 5 2m a x2m i n2 ???? mmlmmlmml 742,2 6 8 7,1 9 5 4 3m a x3m i n3 ???? 初取液壓缸 D=160mm 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 30 頁(yè) 4 回轉(zhuǎn)裝置設(shè)計(jì)計(jì)算 滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支承的選型計(jì)算 1)當(dāng)量負(fù)荷 dC 的計(jì)算方法 交叉滾柱式 )(0 KNHDMGC Ppd ??? pG 作用在回轉(zhuǎn)支承上的總軸向力 )(KN M 作用在回轉(zhuǎn)支承上的總傾負(fù)力矩 )( mKN? PH 在力矩 M作用平面內(nèi)的總徑向力 )(KN 對(duì)于單斗液壓挖掘機(jī)，作用在回轉(zhuǎn)支承上的外負(fù)荷 PP HMG 和, 應(yīng)根據(jù)挖掘工況算出， 根據(jù)不同的挖掘工況算出若干組 dC 值，選擇其中最大作為當(dāng)量負(fù)荷。 斗 桿 液 壓 缸 全 縮 時(shí) ， 832 ?? ???CFQ 最 大 ， 常 選oo 1 8 0~1 6 0)( m a x832 ?? ?? ，本設(shè)計(jì)取 o170 ， BCZ? 取決于液壓缸布置形式，動(dòng)臂雙液壓缸結(jié)構(gòu)中這一夾角較小，為 0,本設(shè)計(jì)中取 o212 ?? （圖 36）。動(dòng)臂和動(dòng)臂液壓缸的布置方案很多，本設(shè)計(jì)中動(dòng)臂液壓缸置于下前方。 X—— 斗側(cè)壁厚度影響系數(shù)初步設(shè)計(jì)時(shí)， X=。 轉(zhuǎn)斗挖掘阻力計(jì)算 轉(zhuǎn)斗挖掘時(shí)，土壤切削阻力隨挖掘深度改 變而有明顯的變化 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) DB A ZXRCW ??????? ?????? ??? m a xm a x1 )c o s (c o s1 ?? ? （ 315） C—— 表示土壤硬度的系數(shù)， TV 級(jí)土取 C=160～ 320； R—— 鏟斗與斗桿鉸點(diǎn)至斗齒尖距離，即轉(zhuǎn)斗切削半經(jīng)， R3=L3=1480mm； max? —— 轉(zhuǎn)斗在挖掘過(guò)程中總轉(zhuǎn)角的一半； ? —— 鏟斗瞬時(shí)轉(zhuǎn)角； B—— 切削刃寬度影響系數(shù)， B=1+,其中 b 為鏟斗平均寬度，單位為厘米； A—— 切削角變化影響系數(shù)， A=。顯然動(dòng)臂液壓缸的最大作用力臂 5max1 le ? ，此時(shí) 25271 llL ?? 斗桿的運(yùn)動(dòng) 斗桿的位置參數(shù)是 L1 和 L2 的函數(shù)，此外討論斗桿相對(duì)于動(dòng)臂的運(yùn)動(dòng)，也即只考慮 L2的影響，斗桿機(jī)構(gòu)與動(dòng)臂機(jī)構(gòu)性質(zhì)類似，它們是四連桿機(jī)構(gòu)，但連桿比不同，在動(dòng)臂機(jī)構(gòu)中，一般 L1L5, 斗桿機(jī)構(gòu)中一般 L9L8. 1)斗桿相對(duì)于動(dòng)臂的擺角范圍 max2? 由圖 34得 m in2m ax2m ax2 ??? ?? = )2a rc c os (982 m a x22928ll Lll ?? ?? )2a rc c os ( 982 m in22928ll Lll ?? ?? θ 2 θ2φ 2 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 圖 34 斗桿機(jī)構(gòu)擺角計(jì)算簡(jiǎn)圖 2)斗桿液壓缸的作用力臂 е 2= 2298 sin Lll ??? （ 38） 當(dāng) 2l 以 L2min 和 L2max 代入得е 20 和е 2z 斗桿液壓缸的最大作用力臂9max2 le ? ,此時(shí) 29282 lll ?? 鏟斗的運(yùn)動(dòng) 鏟斗相對(duì)于 XY 坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)是 L1 L2 和 L3的函數(shù)，情況較復(fù)雜，現(xiàn)先討論鏟斗相對(duì)于斗桿的運(yùn)動(dòng)。 圖 33中 20? =∠ BCU=? 1 11? = arccos(572125272 ll Lll ?? ??) 11? (33) F 點(diǎn)在水平線 CU 之下時(shí) 21? 為負(fù) ,否則為正。建立坐標(biāo)系： X 軸與地面重合， Y 軸與挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)中心線重合，則斗齒尖 V所在的 X 坐標(biāo)值就表示挖掘半經(jīng) Y坐標(biāo)，YV為正值表示挖掘高度，為負(fù)值表示挖掘深度。 線尺寸參數(shù)： 3 GkL lii ? (m) Kli為線向尺寸經(jīng)驗(yàn)系數(shù)， G 為整機(jī)質(zhì)量。 3 工作裝置設(shè)計(jì)計(jì)算 尺寸估計(jì) 參照《單斗液壓挖掘》估算整機(jī)各部分尺寸和工作裝置尺寸。 8)為了減輕司機(jī)操作強(qiáng)度，要考慮采用液壓或電液伺服操裝置。 6)系統(tǒng)和元件應(yīng)保證 在外負(fù)荷變化大和急劇振動(dòng)沖擊作用下具有足夠的可靠性。 4)要求機(jī)械工作安全可靠，各種作業(yè)油缸要有良好的過(guò)載保護(hù)，回轉(zhuǎn)機(jī) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) 械和行走裝置要有可靠的制動(dòng)和限速成，要防止動(dòng)臂因自重而快速成下降和整機(jī)超速溜坡。 2)主機(jī)工作過(guò)程中，要求工作裝置的動(dòng)作和轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)既能單獨(dú)進(jìn)行，又能作復(fù)合動(dòng)作，以提高機(jī)械生產(chǎn)率。 對(duì)液壓系統(tǒng)的要求 單斗液壓挖掘機(jī)動(dòng)作繁雜，主要機(jī)構(gòu)經(jīng)常超支、制動(dòng)、換向、外負(fù)荷變化很大，沖擊和振動(dòng)多，而且 野外我作，溫度和環(huán)境變化大，所以對(duì)液壓系統(tǒng)的要喜慶是多方面的。由于挖掘機(jī)的作出對(duì)象和工作條件變化較大，主機(jī)的工作有兩項(xiàng)特殊要求：第一，實(shí)現(xiàn)各種主要?jiǎng)幼鲿r(shí)，陰力與作業(yè)速度隨時(shí)變化，因此，要求液壓缸和液壓 馬達(dá)的壓力和流量也能相應(yīng)變化。 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 按照挖掘機(jī)各個(gè)機(jī)構(gòu)和裝置的傳動(dòng)要求，把各種液壓元件用管路有機(jī)地連接想來(lái)的組合體叫做挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)，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)橐簤耗苓M(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。 4)制動(dòng)磨擦襯片磨擦均勻，使用壽命也比較長(zhǎng)。 2)由于制動(dòng)盤(pán)都暴露在外，因此通風(fēng)良好，旋轉(zhuǎn)時(shí)還有自潔作用，熱穩(wěn)定性好，基本上無(wú)熱衰退現(xiàn)象，在連續(xù)多次使用情況下制動(dòng)力矩變化很小，甚至在惡劣工況下仍能正常使用。 制動(dòng)器的選擇 制動(dòng)器應(yīng)滿足工作安全可靠，制動(dòng)平穩(wěn)，操縱輕便靈敏等要求，在對(duì)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用了鉗盤(pán)式制動(dòng)器。此方案結(jié)構(gòu)比較緊湊，速比大，受力好，回此在液壓挖掘機(jī)中獲得廣泛的應(yīng)用，本次設(shè)計(jì)將采用斜軸式液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。行星齒輪減速成箱，雖然加工要求較高，但可用一般漸開(kāi)線齒廓的模數(shù)銑刀進(jìn)行加工，結(jié)構(gòu)也比較緊湊，速成比大，受力好。其低速大扭矩液壓馬達(dá)直接帶支回轉(zhuǎn)小齒輪促使轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)的稱為低速方案。 全回轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，按液動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式可分為高速方案和低速方案兩類。 2)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的動(dòng)載荷系數(shù)不應(yīng)超過(guò)允許值，非全回轉(zhuǎn)的挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)時(shí)，工作裝置不應(yīng)碰撞定位器。因此合理地確定回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的液壓油路和結(jié)構(gòu)方案，正確選擇回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)諸參數(shù)，對(duì)提高生產(chǎn)率，改善司機(jī)的勞動(dòng)條件，減少工作裝置的沖擊等具有十分重要的意義 對(duì)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的基本要求 1)在加速度和回轉(zhuǎn)力矩不超過(guò)允許值的前提下，應(yīng) 盡可能縮短回時(shí)間。 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 單斗液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)時(shí)間約占整個(gè)工作循環(huán)時(shí)間的 50～40%。 ⑶為了便于物料的鏟裝，裝入物料不易掉出，鏟斗寬度與物料顆料直徑 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 之比應(yīng)大于 4： 1，當(dāng)此比 值大于 50： 1時(shí)顆粒尺寸的影響可不考慮，視物料為均質(zhì)。 4)鏟斗的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 對(duì)各種鏟斗結(jié)構(gòu)形狀的共同要求是： ⑴有利二物料的自由流動(dòng)，因此鏟斗內(nèi)壁不宜設(shè)置橫向緣，棱角等斗底的縱向剖面形狀要適合各種物料的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。大部分中小型液壓挖掘機(jī)以反鏟作業(yè)為主，因此采用動(dòng)臂支點(diǎn)靠前布置的方案，動(dòng)臂液壓缸支于轉(zhuǎn)臺(tái)中點(diǎn)靠前處，以增加作業(yè)上方和后主，有的稱之謂是掛式液壓缸，這種方案的特點(diǎn)是動(dòng)臂下降幅度較大，在挖掘時(shí)，尤其在挖深較大壓缸往往處于受壓狀態(tài)，閉鎖能力較強(qiáng)，盡管在動(dòng)臂提升時(shí)液壓缸小腔進(jìn) 油提升力矩一般尚夠用，提升速度也較快幫作為專用的反 鏟裝置這種方案仍然可取。本設(shè)計(jì)采用整體式動(dòng)臂。一般說(shuō)長(zhǎng)期用于作業(yè)條件相似的反鏟采用整體動(dòng)臂結(jié)構(gòu)比較合適。價(jià)廉，剛度相同時(shí)結(jié)構(gòu)重量較組合式動(dòng)臂輕。 具體結(jié)構(gòu) 方案 1)動(dòng)臂及斗桿的結(jié)構(gòu)形式 動(dòng)臂是工作裝置的主要構(gòu)件，斗桿的結(jié)構(gòu)型式往往取決于動(dòng)臂的結(jié)構(gòu)形式反鏟動(dòng)臂分為整體式和組合式兩類。所以一般土方工程挖掘中轉(zhuǎn)斗挖掘最常采用。 當(dāng)動(dòng)臂位于最大下傾角并以斗桿液壓缸進(jìn)行挖掘工作時(shí)可以得到最大的挖掘深度尺寸，并且也有較大工業(yè)挖掘行程。為增大鏟斗的轉(zhuǎn)角通常以連桿機(jī)構(gòu)與鏟斗連接。當(dāng)斗桿液壓缸伸縮時(shí)，斗桿便可繞動(dòng)臂上鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。 液壓挖掘機(jī)反鏟裝置由動(dòng)臂、斗桿、鏟斗以及動(dòng)臂液壓缸、 斗桿液壓缸、鏟斗液壓缸和連桿機(jī)構(gòu)等組成，其構(gòu)造特點(diǎn)是各構(gòu)件之間的聯(lián)系全部采用鉸接通過(guò)液壓缸的伸縮來(lái)實(shí)現(xiàn)挖掘過(guò)程的各個(gè)動(dòng)作。 9)要采取合理措施來(lái)滿足特殊使用要求。 7)工作裝置液壓缸設(shè)計(jì)應(yīng)考慮三化，采用系列參數(shù)，盡可能減少液壓缸零件種類，尤其是易損件的種類。采用變鉸點(diǎn)構(gòu)件或配套構(gòu)件時(shí)要注意分清主次，在滿足使用要求的前提下力求替換構(gòu)件各類 少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，換裝方便。在保證強(qiáng)度、剛度和連剛性的條件下盡量減輕結(jié)構(gòu)自重。 3)功率利用情況盡可能好，理論工作時(shí)間盡可能短?？紤]國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并注意到參數(shù)受結(jié)構(gòu)碰撞限制等的可能性。 本次設(shè)計(jì)斗容量為 1m3,由于輪胎式液壓挖掘機(jī)的諸多優(yōu)點(diǎn) ,其應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛 ,輪胎式液壓挖掘機(jī)傳動(dòng)性能好 ,工作平穩(wěn) ,行走速度快 ,對(duì)路面沒(méi)有破壞 ,機(jī)構(gòu)布置合理緊湊 ,操作簡(jiǎn)便靈活易實(shí)現(xiàn)“三化” . 單斗液壓挖掘機(jī)的基本組成和工作原理 單斗液壓挖掘機(jī)為了實(shí)現(xiàn)周期性作業(yè)要求 ,設(shè)有下列基本組成部分 :工作裝置、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、動(dòng)力裝置、傳動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)、行走裝置和輔助設(shè)備等 .常用是全回轉(zhuǎn)式挖掘機(jī) ,其動(dòng)力裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要部分、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、輔助設(shè)備和駕駛室等都裝在可回轉(zhuǎn)的平臺(tái)上 ,簡(jiǎn)稱為上部轉(zhuǎn)臺(tái) .因 而常又常把這類機(jī)械概括成由工作裝置 ,上部轉(zhuǎn)臺(tái)和行走裝置三大部分組成 .挖掘機(jī)的基本性能也就決定各組成部分的構(gòu)造和性能 . 液壓挖掘機(jī)由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵 ,把高壓油輸送到各閥 ,再到有關(guān)液壓執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作 . 本次設(shè)計(jì)任務(wù) 本次設(shè)計(jì)斗容量 1m3的液壓挖掘機(jī) ,挖掘Ⅳ級(jí)及以下土壤 .設(shè)計(jì)任務(wù) :工作裝置的運(yùn)動(dòng)分析 ,整體設(shè)計(jì) ,回轉(zhuǎn)裝置設(shè)計(jì) ,零件圖設(shè)計(jì) ,液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的原理設(shè)計(jì) . 2 設(shè)計(jì)