【正文】 35KM/h ④ 發(fā)動(dòng)機(jī)功率 80100KW ⑤ 爬坡能力不低于 40% 總體設(shè)計(jì)原則 進(jìn)行液壓挖掘機(jī)的底盤總體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該遵循以下原則： ① 滿足使用要求、滿足 經(jīng)濟(jì)性的要求、滿足勞動(dòng)保護(hù)的要求、滿足工藝性要求、滿足機(jī)器的結(jié)構(gòu)性能要求、某些零件、部件滿足耐磨性要求 。挖掘機(jī)在斜坡下行時(shí)不發(fā)生超速溜坡現(xiàn)象，挖掘時(shí)不發(fā)生下滑，提高工作時(shí)的安全可靠性； ④ 挖掘機(jī)的行走裝置外型尺寸應(yīng)符合道路運(yùn)輸要求，外形美觀； ⑤ 各個(gè)部件或總成的性能應(yīng)相 互協(xié)調(diào)、匹配，力求整體性能的一致和最優(yōu)化，不可盲目追求某個(gè)局部的最佳性能，否則，可能造成整體性能惡化，或產(chǎn)生薄弱壞節(jié)； ⑥ 正確地處理繼承與創(chuàng)新的辯證關(guān)系，采用成熟技術(shù)，通過深入的理論分析，進(jìn)行必要的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，勇于創(chuàng)新。每種動(dòng)力源都具有其特點(diǎn)； （ 1） 交流與直流電機(jī) 電動(dòng)機(jī)（ Motors）是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備，按使用電源不同分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)。它使用方便、運(yùn)行可靠、價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)牢固，但功率因數(shù)較低，調(diào)速也較困難。同步電動(dòng)機(jī)不但功率因數(shù)高，而且轉(zhuǎn)速與負(fù)載大小無關(guān)，只決定于電網(wǎng)頻率，工作較穩(wěn)定。 和交流電動(dòng)機(jī)相比，直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速性能好，調(diào)速范圍廣，易于平滑調(diào)節(jié)，起動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)矩大；易于快速起動(dòng)、停車；易于控制。 （ 2） 柴油機(jī) 柴油機(jī)是 用柴油作燃料的內(nèi)燃機(jī)，屬于壓縮點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)。柴油機(jī)具有較好的燃油經(jīng)濟(jì)性，使用成本低，在相同的續(xù)駛里程內(nèi)，可 1 5～ 23，而汽油機(jī)一般控制在 8～ 10；柴油38％，而汽油機(jī)為 30％；柴油機(jī)工作可靠，壽命長，排污量少。為了節(jié)能，各國都在注重改善燃燒過程，研究燃用低質(zhì)燃油和非石油制品燃料。 蒸汽機(jī)是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的往復(fù)式動(dòng)力機(jī)械。隨著它的發(fā)展而建立的熱力學(xué)和機(jī)構(gòu)學(xué)為汽輪機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)離不開鍋爐，整個(gè)裝置既笨重又龐大；新蒸汽的壓力和溫度不能過高，排氣壓力不能過低，熱效率難以提高；它是一種往復(fù)式機(jī)器，慣性力限制了轉(zhuǎn)速的提高；工作過程是不連續(xù)的，蒸汽的流量受到限制，也就限制了功率的提高。由于柴油機(jī)作為動(dòng)力裝置不受電源、電纜的限制，使得液壓挖掘機(jī)移動(dòng)、行駛方便 ，故本設(shè)計(jì)采用了柴油機(jī)作為動(dòng)力源。其動(dòng)作接近于人的手腕運(yùn)動(dòng)，具有較大的挖掘和作業(yè)性能。為了適應(yīng)各種不同施工作業(yè)的需要，液壓挖掘機(jī)可以裝配多種工作裝置，如挖掘、起重、裝載、平整、夾鉗、推土、沖擊錘等多種作業(yè)機(jī)具，如圖 。 反鏟工作裝置 鉸接式反鏟是單斗液壓挖掘機(jī)最常用的結(jié)構(gòu)型式，動(dòng)臂、斗桿和鏟斗等主要部件彼此鉸接（見圖 ），在液壓缸的作用下各部件繞鉸接點(diǎn)擺動(dòng)，完成挖掘、提升和卸土等動(dòng)作。 ① 整體式 其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕而剛度大。多用于長期作業(yè)條件相似的挖掘機(jī)上。其中的直動(dòng)臂結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕、制造方便，主要用于懸掛式液壓挖掘機(jī) ，它不能使挖掘機(jī)機(jī)獲得較大的挖掘深度，不適用于通用挖掘機(jī)；變動(dòng)臂是目前應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)型式，與同長度的直動(dòng)臂相比，可以使挖掘機(jī)有較大的挖掘深度。 圖 反鏟 1―斗桿油缸； 2―動(dòng)臂； 3―油管； 4―動(dòng)臂油缸； 5―鏟斗； 6―斗齒； 7―側(cè)齒； 8―連桿； 9―搖桿； 10―鏟斗油缸； 11―斗桿 ② 組合式動(dòng)臂 如圖 所示，組合式動(dòng)臂用輔助連桿或液壓缸 3 或螺栓連接而成。組合式動(dòng)臂的優(yōu)點(diǎn)是，可以根據(jù)作業(yè)條件隨意調(diào)整挖掘機(jī)的作業(yè)尺寸和挖掘力，且調(diào)整時(shí)間短。其缺點(diǎn)是質(zhì)量大，制造成本高，一般用于中、小型挖掘機(jī)上。 2. 反鏟斗 反鏟斗用的鏟斗型式、尺寸與 其作業(yè)對(duì)象有很大關(guān)系。鏟斗的斗齒采用裝配式，其形式有橡膠卡銷式和螺栓連接式，如圖 所示。 鏟斗的斗底利用液壓缸來開啟，斗 6 是鉸接在動(dòng)臂的頂端，由雙作用的斗桿缸 7 使其轉(zhuǎn)動(dòng)。其鉸接形式有兩種：一種是鉸接在斗桿的前端 。 動(dòng)臂均為單桿式，頂端呈叉形，以便與斗桿鉸接。單節(jié)的動(dòng)臂有長短兩種備品，可根據(jù)需要更換。 本設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，立足于反鏟，主要用于挖掘停機(jī)面以下的土壤，如挖掘溝壕、基坑等。反鏟挖掘機(jī)每一作業(yè)循環(huán)包括挖掘、會(huì)轉(zhuǎn)、卸料和返回等四個(gè)過程。因此經(jīng)過上述比較，選擇組合式動(dòng)臂反鏟裝置作為本設(shè)計(jì)的工作裝置。）和不完全回轉(zhuǎn)（ 90176。）。除了在懸掛式和伸縮臂式液壓挖掘機(jī)的上游采用半回轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)外，現(xiàn)代液壓挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)普遍采用了完全回轉(zhuǎn)的液壓傳動(dòng)方式。據(jù)此本設(shè)計(jì)采用完全回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。傳動(dòng)系統(tǒng)的功用是把動(dòng)力裝置輸出的功率傳遞給驅(qū)動(dòng)輪，并改變動(dòng)力裝置的輸出特性，以滿足對(duì)自行式工程機(jī)械車速和牽 引力的要求。每種傳動(dòng)方式各有其特點(diǎn)、用途和適用的范圍。它是通過齒輪、齒條、帶、鏈等機(jī)件傳遞動(dòng)力和進(jìn)行控制。機(jī)械傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、工作可靠、重量輕、操作簡單、維護(hù)方便、價(jià)格低廉、傳動(dòng)效率高、可以利用傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)零件的慣性進(jìn)行作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，濕式離合器的普遍采用及發(fā)動(dòng)機(jī)特性的改善（提高適應(yīng)性系數(shù)）在 某種程度上改進(jìn)了機(jī)械傳動(dòng)的某些缺點(diǎn)，因此，采用機(jī)械傳動(dòng)的工程機(jī)械仍然占有相當(dāng)?shù)谋壤?。這是因?yàn)闄C(jī)械傳動(dòng)存在許多缺點(diǎn)： （ 1） 在工作阻力急劇變化的工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)容易過載熄火。但是對(duì)于履帶式機(jī)械或在牽引工況下的輪式機(jī)械，由于行駛速度低、阻力大，在作業(yè)中換檔必然導(dǎo)致停車。因此，在作業(yè)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率利用差，降低了生產(chǎn)率。另外，發(fā)動(dòng)機(jī)在急劇的變載荷下工作將降低其平均輸出功率； （ 5） 工作阻力的變化將直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的工作，為了充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，需要增加變速器的檔位數(shù)，因而變速器結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，并且增加了司機(jī)的換檔次數(shù)； （ 6）機(jī)械傳動(dòng)不能進(jìn)行無極調(diào)速，遠(yuǎn)距離傳動(dòng)比較困難。因此，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)適宜于作業(yè)阻力比較穩(wěn)定的連續(xù)作業(yè)的機(jī)械。它具有的主要優(yōu)點(diǎn)是：（ 1）使工程機(jī)械具有自動(dòng)適應(yīng)載荷變化的特性；（ 2）簡化了機(jī)械的操縱；（ 3）提高了機(jī)械的使用壽命；（ 4）提高了機(jī)械的起步性能和通過性能；（ 5）提高了機(jī)械的舒適性；（ 6）簡化了維修工作。同時(shí)液力機(jī)械傳動(dòng)也存在一 些的缺點(diǎn)：傳動(dòng)效率低，一般變矩器的最高效率只能達(dá)到，在行駛阻力變化小而連續(xù)作業(yè)時(shí)，由于效率低而增加了燃油消耗量。但因?yàn)橐毫C(jī)械傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)突出，所以目前在工程機(jī)械中有著廣泛的應(yīng)用。但在近年新型挖掘機(jī)中應(yīng)用較少。采用發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，通過電力驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)行走機(jī) 構(gòu)與工作機(jī)構(gòu)。這種傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是： （ 1）動(dòng)力裝置（柴油發(fā)電機(jī)）和車輪之間沒有剛性聯(lián)系，便于總體布置及維修； （ 2）變速操縱方便，可實(shí)現(xiàn)無極變速，因而在整個(gè)速度范圍內(nèi)都可以充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率； （ 3）電動(dòng)輪通用性強(qiáng)，可簡單地實(shí)現(xiàn)任意多驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)的方式，以滿足不同機(jī)械對(duì)牽引性能和通過性能的要求； （ 4）可以采用電力控制 ，在長坡上行駛時(shí)可大大減輕車輪制動(dòng)器的負(fù)荷，延長制動(dòng)器的壽命； （ 5）能量傳遞方便，信號(hào)傳遞迅速，標(biāo)準(zhǔn)程度高，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。同時(shí)電力傳動(dòng)價(jià)格高，需要牽拉電網(wǎng)，據(jù)統(tǒng)計(jì)比液力機(jī)械傳動(dòng)成本約貴 20%左右，自重大并消耗大量的有色金屬，目前僅用于大功率的自卸載重汽車、鏟運(yùn)機(jī)及礦用輪式裝載機(jī)等機(jī)械中。 液壓傳動(dòng) 采用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)隨 機(jī)的油泵站，再由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)。與其它傳動(dòng)方式相比，液壓傳動(dòng)具有其獨(dú)特的優(yōu)越性，表 中列舉了幾種傳動(dòng)方式的主要特性的比較。因此慣性力較小，當(dāng)突然過載或停車時(shí)，不會(huì)發(fā)生大的沖擊； （ 2）能在給定范圍內(nèi)平穩(wěn)的自動(dòng)調(diào)節(jié)牽引速度，并可實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速，且調(diào)速范圍最大可達(dá) 1： 2021 一般為 1： 100）； （ 3）換向容易，在不改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的情況下，可以較方便地實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)和直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換； （ 4）液壓泵和液壓馬達(dá)之間用 油管連接，在空間布置上彼此不受嚴(yán)格限制； （ 5）由于采用油液為工作介質(zhì)，元件相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間能自行潤滑，磨損小，使用長； （ 6）操縱控制簡便，自動(dòng)化程度高； （ 7）容易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)； （ 8 液壓元件實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化、便于設(shè)計(jì)、制造和使用。因此液壓傳動(dòng)不宜在很高或很低的溫度下工作，一般工作溫度在 15℃ ~60℃范圍內(nèi)較合適。 經(jīng)過以上分析比較，隨著液壓技術(shù)的不斷發(fā)展完善，液壓傳動(dòng)的應(yīng)用日益廣泛。 行走方式的比較與選擇 挖掘機(jī)根據(jù)不同的行走系可分為輪胎式、履帶式等。主要優(yōu)點(diǎn)是：具有運(yùn)行速度高，運(yùn)行性能好，機(jī)動(dòng)性能好，利于減輕機(jī)器重量，工作點(diǎn)轉(zhuǎn)移方便、迅速、作業(yè)輔助工作時(shí)間段、生產(chǎn)效率高及本身效率高等優(yōu)點(diǎn)。履帶式行走系比之輪胎式有以下特點(diǎn)： （ 1）履帶式挖掘機(jī)的驅(qū)動(dòng)輪只卷繞履帶而不在地面滾動(dòng)，機(jī)器全 重經(jīng)支重輪壓在多片履帶板上，全部重量都是附著重量（這相當(dāng)于全輪驅(qū)動(dòng)的輪式機(jī)器），加上履帶支承面上同時(shí)抓地的履齒較輪式機(jī)器同時(shí)抓地的胎面花紋多得多，所以履帶式機(jī)器的牽引附著性能要好得多。 （ 3）履帶銷子，銷套等運(yùn)動(dòng)副使用中要磨損，要有張緊裝置調(diào)節(jié)履帶張緊度，它兼起一定的緩沖作用。但不能偏轉(zhuǎn)，不能引導(dǎo) 機(jī)器轉(zhuǎn)向。結(jié)構(gòu)中最好有某些彈性元件。 履帶式行走裝置是液壓挖掘機(jī)用得最多的一種裝置。但履帶式行走裝置的運(yùn)行速度較低，一般在 。目前，液壓挖掘機(jī)的履帶行走裝置，除特殊用途外，均由專用底盤向通用底盤發(fā)展，不同廠家的底盤結(jié)構(gòu)形式有趨同化的趨勢(shì)。因此本設(shè)計(jì)采用了履帶式行走裝置。通常在設(shè)計(jì)開始時(shí)一些參數(shù)還不能利用以上方法完全確定，因此在本設(shè)計(jì)中有的參數(shù)采用了經(jīng)驗(yàn)公式法進(jìn)行計(jì)算。 考慮到整體布局，類比同型產(chǎn)品可在此基礎(chǔ)上增大 10%；故可取為 4084mm。 考慮到整體布局，類比同型產(chǎn)品可在此基礎(chǔ)上增大 10%；故可取為 3200mm。 考慮到整體布局，類比同型產(chǎn)品可在此基礎(chǔ)上增大 10%；故 B 可取為 2400mm。 為了整體的整體布局，考慮將其擴(kuò)大 17%左右，計(jì)算得 H 980mm。 （ 6）底盤總寬 C C B +b （ ） 2400+600 3000mm （ 7）履帶接地長度 + （ ） + 3200+（ 40843200） 3510mm 式中： D 為驅(qū)動(dòng)輪直徑，約為 。 （ 9）前端支重輪到導(dǎo)向輪間距 （ ） 410mm 式中：為尺寸系數(shù) 。 為了整體的整體布局，考慮將其擴(kuò)大 3%左右，計(jì)算得 1080mm。 表 機(jī)體主要線性尺寸 項(xiàng)目 履帶長度 軌距 B 輪距 履帶總高 H 轉(zhuǎn)臺(tái)底部離地高 懸架底離地高 履帶板寬 b 結(jié)果 /mm 4084 2400 3200 980 1080 495 600 驅(qū)動(dòng)輪主要參數(shù)的確定及強(qiáng)度校核 驅(qū)動(dòng)輪是將傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力傳至履帶，以產(chǎn)生使車輛運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力。 （ 1）主要參數(shù)的確定 節(jié)距，驅(qū)動(dòng)輪節(jié)距應(yīng)與履帶節(jié)距相等， mm。驅(qū)動(dòng)輪齒數(shù)一般為奇數(shù)，使得嚙合過程中每個(gè)齒都能和節(jié)銷嚙合。 驅(qū)動(dòng)輪直徑的確定 驅(qū)動(dòng)輪的節(jié)圓半徑按下式計(jì)算： 331mm 式中：為驅(qū)動(dòng)鏈輪的名義齒數(shù)，為實(shí)際齒數(shù)的半，則按下式計(jì)算： （ ） 齒根圓半徑的計(jì)算公式如下： （ ） 式中：為履帶節(jié)銷半徑，根據(jù)《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)―液壓挖掘機(jī)履帶GB10677― 89》規(guī)格系列查取 。 條件滿足，符合強(qiáng)度要求。 考慮到柴油機(jī)的功率必須充分滿足主機(jī)工作過程的動(dòng)力要求，取發(fā)動(dòng)機(jī)功率為 90 千瓦，在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)。的計(jì)算 （ ） 噸 式中 ：為最大反鏟挖掘力； 為為挖掘潛力系數(shù)（）。 （ 5）平均接地比壓 （ ） 式中：為接地比系數(shù)（）