【正文】 hoe loader）定義為：一種機(jī)體前部有裝載裝置 ，機(jī)體后部有反鏟裝置的自行式機(jī)械。作為裝載機(jī)使用時(shí)，通過機(jī)體向前運(yùn)動，裝載斗進(jìn)行裝載或挖掘，并可提升、運(yùn)料和卸料。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 挖掘裝載機(jī) 用途的 大體 概述 挖掘裝載機(jī)是一種多用途工程機(jī)械，它廣泛應(yīng)用與農(nóng)田水利建設(shè)、工業(yè)和民用建筑、市政建筑、園林、公路養(yǎng)護(hù)、港口、油田及電力建設(shè)等領(lǐng)域，主要用于基槽、基坑、管溝等小型土方工程 的開挖和回填，特別是通過快換裝置上多種工作附具，其用途更加廣泛。鉸接式車架最大的缺陷是在挖掘作業(yè)時(shí)的剛性差。挖掘裝置可分為側(cè)移式和中軸式安裝，側(cè)移式是挖掘裝置可在車架上左右移動，中軸式挖掘裝置在車架上不能左右移動。工作裝置都有快遞裝置可選 ，有多種附具可選，適應(yīng)多工作環(huán)境的需要。變速箱有同步換擋變速箱和動力換擋變速箱，擋位一般是前四后四。驅(qū)動方式目前一般都有兩種模式，即兩輪驅(qū)動和四論驅(qū)動，在公路上行使采用兩輪驅(qū)動，越野和裝載作業(yè)采用四輪驅(qū)動。 ：有兩種主流配置：定量液壓系統(tǒng)變量液壓系統(tǒng)。 國內(nèi) 、外 挖掘裝載機(jī)的市場現(xiàn)狀 近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，挖掘裝載機(jī)在國的國內(nèi)使用量也日益增加，市場潛力巨大，行情看漲。國內(nèi)第一臺挖掘裝載機(jī)是在 1966 年以大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 東方紅 40 型拖拉機(jī)為底盤開發(fā)出來的。 目前，國內(nèi)市場上挖掘裝載機(jī)的主要機(jī)型有 ： ① .JCB 1CX 型挖掘裝載機(jī)：世界上第一種真正的滑移轉(zhuǎn)向挖掘機(jī)，車寬僅 ，但車架穩(wěn)定性極佳。被益為“狹窄工況作業(yè)冠軍 。該產(chǎn)品裝有高性能 、低損耗的靜壓傳動裝置，可以自動選擇操作方式，具有 360176。 ③ .徐工 WZ2520 及 WZ1616 型挖掘裝載機(jī)：徐工與國內(nèi)高校共同開發(fā)的產(chǎn)品，采用了發(fā)動機(jī)前置，噪聲大大降低，動力強(qiáng)勁，節(jié)能環(huán)保。經(jīng)有優(yōu)化設(shè)計(jì)的高強(qiáng)度車架結(jié)構(gòu)，保證了整機(jī)具有寬的挖掘范圍、高的掘起力和提升及可靠耐久性。全景可視駕駛室。 ④ .凱斯 695 SUPER M 型挖掘裝載機(jī)：一 種多用途、易操作的設(shè)備，可以在艱苦的條件下表現(xiàn)出最佳性能，特別適合野外粗糙地面的作業(yè)。⑤ .沃爾沃 BL71 型挖掘裝載機(jī)：秉承了沃爾沃輪式裝載機(jī)的高強(qiáng)度和簡單易用，同時(shí)具有沃爾沃挖掘裝載機(jī)的超強(qiáng)動力和卓越性能。 ⑥ .常林 WZ3025 型挖掘裝載機(jī)：引進(jìn)國際先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的，可替代小型裝載機(jī)和小挖掘機(jī)的工作。該機(jī)在路面與管道 維護(hù)、挖掘路面及電纜鋪設(shè)等工作中有著其他機(jī)械不可比擬的有優(yōu)勢。在專用底盤前配置裝置工作裝置，后面配反鏟挖掘裝置；挖掘側(cè)可配裝掃地機(jī)、挖掘抓斗，箱式平地機(jī)、抓斗等多種附具。 ⑧ .澳柳 HUAEACH955E 型挖掘裝載機(jī)：應(yīng)用國際主流先進(jìn)挖掘裝載機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)，結(jié)合中國工程施工實(shí)際特點(diǎn)而開發(fā)研制的。四合一鏟斗的標(biāo)準(zhǔn)配置，使機(jī)器具 有更多功能與用途 挖掘裝載機(jī)在國外以有五十多年的發(fā)展歷史， 從總體來說，國外挖掘裝載機(jī)的整機(jī)技術(shù)水平都發(fā)展到了很高的程度。譬如：采用了新型 ROPS/FOPS 安全認(rèn)證的駕駛室和全新底排放發(fā)動機(jī)；實(shí)現(xiàn)了微電子控制的智能化操作及智能化液壓系統(tǒng)；挖掘裝載帶有防回轉(zhuǎn)沖擊功能。 第二章 反鏟裝置的設(shè)計(jì) 挖掘裝載機(jī)工作裝置典型工況分析確定 挖掘裝載機(jī)的反鏟裝 置實(shí)質(zhì)是一組平面連桿機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是個(gè)部件均采用鉸銷連接，通過液壓缸的伸縮運(yùn)動來完成挖掘過程的各種作業(yè)動作。斗桿鉸接在動臂上端 F 點(diǎn)，斗桿與動臂的相對位置由斗桿缸 L2 控制。 圖 21挖掘裝載機(jī)反鏟工作裝置結(jié)構(gòu)簡圖 反鏟挖掘裝置主要挖掘停機(jī)面以下的土壤，挖掘軌跡決定于各液壓缸的運(yùn)動及相互配合的情況。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 （ 1）鏟斗油缸挖掘 以鏟斗油缸工作進(jìn)行挖掘，挖掘軌跡則以鏟斗與斗桿的鉸點(diǎn) Q為中心，該鉸點(diǎn) Q至斗齒尖 V的距離 |QV|為半徑所做的圓弧線的包角（鏟斗的轉(zhuǎn)角）及弧長決定與鏟斗液壓缸的行程（ |GH|max|GH|min）。所以，一般挖掘機(jī)構(gòu)的斗齒最大挖掘力在采用鏟斗缸挖掘時(shí)實(shí)現(xiàn)。 （ 2）斗桿油缸挖掘 以斗桿液壓缸進(jìn)行挖掘，鏟斗的挖掘軌跡系以動臂與斗桿鉸點(diǎn) F 為中心，斗尖 V 至 F的距離 |FV|為半徑所做的圓弧線。當(dāng)動臂位于最大下傾角時(shí)，可以得到最大挖掘深度，并且有較大的挖掘行程，在較硬的土質(zhì)條件下工作時(shí)，能夠保證裝滿鏟斗。 （ 3） 動臂油缸挖掘 采用動臂液壓缸工作進(jìn)行挖掘（斗桿、鏟斗液壓缸不工作），可以得到最大的挖掘半徑和最大的挖掘行程，此時(shí)鏟斗的挖掘軌跡以挖掘軌跡系以動臂下鉸接點(diǎn) C為中心，斗尖V至 C的距離 |CV|為半徑而作的圓弧線，其極挖掘高度和挖掘深度（不是最大挖掘深度），分別決定于動臂上傾角Ψ 1min（動臂對水平線的夾角），也即決定于動臂液壓缸的行程（ |AB|max|AB|min）。 、挖掘裝載機(jī)工作裝置的基本參數(shù)的選擇 （ 1） 斗行參數(shù)的選擇 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 Φ 圖 22鏟斗主參數(shù)示意圖 平均斗寬 B、轉(zhuǎn)斗挖掘半徑 R、 斗容量 q 和轉(zhuǎn)斗挖掘裝滿轉(zhuǎn)角 ?2 （這里令 ? = max? ）是鏟斗的四個(gè)主要參數(shù)。但B 和 R 大到一定程度，綜合反應(yīng)到 ?2 ?90 以后， max1W 和 E 的下降減緩。如果 ?2 ?10 則 max1W 太大。所以取 ?2 = ?93 。一般取特性參數(shù)3242 llK ? =～ ， 2K 取較小值，一般取 10? =∠ KQV= ?95 ～ ?15 。因此由要求的 1R ，一定的 3l和 1K 可以按下列近似經(jīng)驗(yàn)公式選擇 1l 和 2l 2l = 1311 KlR?? （ 22） 1l = 1K 2l （ 23） 式中 1K 為動臂與斗桿的長度比，對一定的工作尺寸而言，動臂與斗桿之間的長度比可在很大范圍內(nèi)選擇。根據(jù)設(shè)計(jì)作業(yè)機(jī)械的實(shí)際情況，選取短動臂長斗桿方案。考慮到以反鏟為主的通用機(jī)應(yīng)適當(dāng)顧及替換裝置（如正鏟）在地面以上對動臂油缸力矩的要求，可取 4K =～ 3m 左右的通用機(jī)往往對正、反鏟并重，可取 4K =1. 11? 的取值對特性參數(shù) 4K 、最大挖掘深度 max1H 和最大挖掘高度 max3H 有影響，加大 11? 會使 4K 減小或使 max1H 增大，這也正符合反鏟作業(yè)要求，因此基本用作反鏟的小型機(jī)取 11? 60? .所以取 11? ≈ ?60 。選取? ?max832 ?? ? =170176。單動臂油缸在動臂上的鉸點(diǎn)一般置于動臂下翼附加耳座上，根據(jù)三角形 CBF 可得： 7122221272 2c os ll lll ???? （ 24） 代入數(shù) 據(jù)可求得： 2? =176。 1l 、 2l 、 A 和 B 都先已選出或算出，由此看解出 max1? 然后由式 28 求得 min1? ， 因?yàn)?: A= 211 ?? ? =60176。 =176。 可將數(shù)值代入，由式 28解得 min1? =176。考慮到結(jié)構(gòu)尺寸、運(yùn)動余量、穩(wěn)定性和構(gòu)件運(yùn)動副度等因數(shù)一般取 1? =～ ，個(gè)別情況下因動臂擺角和鉸點(diǎn)布置要求可以取1? ≦ 2? =～ ， 3? =～ . θθ 1m inΦ 1m ax 圖 27 動臂擺角范圍計(jì)算簡圖 如圖 27 所示動臂的擺角范圍是 1L 的函數(shù)，設(shè)特性參數(shù) 5min1 lL?? ， 57 ll?? 當(dāng)1L = min1L 時(shí)可得 ? ??? 2 12c os22572 m i n125270m i n1 ???????? ll LllA CB （ 211） 則： min1L = m in1572527 c os2 ?llll ?? （ 212） 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 代入原始數(shù)據(jù)可求得 min1L =1088 mm 根據(jù)參考資料和實(shí)際情況而取動臂油缸全伸與全縮之比 1? = 所以可根據(jù)min1max11 LL?? 可得： max1L =1850 mm （ 2） 斗桿油缸參數(shù)的確定 斗桿的位置參數(shù)是 1L 和 2L 的函數(shù)。斗桿機(jī)構(gòu)與動臂機(jī)構(gòu)性質(zhì)類似，他們是四連桿機(jī)構(gòu)，但連桿比不同。 θθ 2m inΦ 2m ax 圖 28 斗桿機(jī)構(gòu)擺角計(jì)算簡圖 和動臂油 缸相類似根據(jù)公式 982 m in22928m in2 2c os ll Lll ???? （ 213） 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 m in2982928m in2 c o s2 ?llllL ??? （ 214） 代入原始數(shù)據(jù)可求得： min2L =1003 mm 再根據(jù)斗桿油缸伸縮比 2? =～ ，取 2? = max2L =1685 mm （ 3） 鏟斗油缸參數(shù)的確定 ΦΦ 3max 圖 29鏟斗機(jī)構(gòu)參數(shù)選擇要求和油缸極限位置 如圖 29所示，當(dāng) 3L = mixL3 時(shí)，設(shè)斗齒尖為 0V 斗齒尖轉(zhuǎn)到 FQ 延長線時(shí)為 1V ,令初始負(fù)角 DO? =∠ 0V Q1V ，該角應(yīng)滿足使用要求，一般取 0176。特殊情況下可小于 0176。（即 0V 在 1V 之下）?！?180176。鏟斗油缸最大理論挖掘力應(yīng)與轉(zhuǎn)斗最大挖掘阻力相適應(yīng)?！?35176。 根據(jù)鏟斗理論挖掘力和功的平衡可知 ? ? ??? m a x3 m i n3 333m in3 11 ?? ?? dlPPL OD （ 215） 可得： min3L =959 mm 因?yàn)殓P斗油缸伸縮比 3? =～ ，取 3? = 故： max3L = min3L 3? max3L =1630 mm 根據(jù)以上計(jì)算過程可得油缸的基本尺寸如表 22所示 表 22油缸尺寸 （單位： mm） AB DE GH 1L 2L 3L Min Max Min Max Min Max 1088 1850 1003 1685 959 1630 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 第三章、挖掘裝置受力計(jì)算和強(qiáng)度計(jì)算 、挖掘阻力的計(jì)算 圖 31 大曲率切削阻力試驗(yàn)曲線 反鏟裝置工作時(shí)，既可用鏟斗液壓缸挖掘（簡稱轉(zhuǎn)斗挖 掘），也可用斗桿液壓缸挖掘（簡稱斗桿挖掘），或作復(fù)合動作挖掘。 （ 1） 鏟斗挖掘阻力的計(jì)算 參照《單斗液壓挖掘機(jī)》 235，轉(zhuǎn)斗挖掘時(shí)，挖掘阻力的切向分力可表示為： DB A ZXRCW ??????? ?????? ??? m a xm a x1 c o sc o s1 ?? ? (31) 式中： C：表示土壤硬度系數(shù)，對二級土易取 C=50～ 80； R：鏟斗與斗桿鉸點(diǎn)至斗齒間距離，即轉(zhuǎn)斗切削半徑， R=3l ，單位： mm 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 B:切削刃寬度影響系數(shù)， B=1+，其中， b 為鏟斗平均寬度； max? ：挖掘過程中鏟斗總轉(zhuǎn)角的一半； ? ：鏟斗瞬時(shí)轉(zhuǎn)角； A：切削角變化影響系數(shù)，一般取 A=； Z：斗齒系數(shù)，有齒時(shí)取 Z=，無齒時(shí)取 Z=1； X：斗側(cè)壁厚度影響系數(shù)， X=1+，其中 s 為側(cè)壁厚度，單位為厘米，初步設(shè)計(jì)時(shí)可取 X=。 W max1 試驗(yàn)證明法向挖掘阻力 W2 的指向是可變的，數(shù)值也較小 ，一般 W2 ＝ 0～ W1 土質(zhì)越均勻 W2 越小，從隨機(jī)統(tǒng)計(jì)的角度看，取法向分力 W2 為零來簡化計(jì)算是可以的。 （ 2） 斗桿挖掘阻力計(jì)算 sgogg KrqKBhKW ?601 ?? (33) 式中： 0K :挖掘比阻力，對二級土 0K =6～ 13； g? ：挖掘過程中的總轉(zhuǎn)角，一般為 g? = ?50 ～ ?80 、 工作液壓缸的理論挖掘力 挖掘力是指當(dāng)反鏟作業(yè)時(shí)在鏟斗齒尖上可能主動發(fā)揮的挖掘能力，它是衡量反鏟裝置挖掘性能的重要指針之一。 （ 1） 鏟斗挖掘時(shí)，鏟斗缸的理論挖掘力 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 ? ?132 3133 Lflr rrPiPP OD ??????? （ 34） 式中： 3P ：鏟斗油缸的理論推力， pFP ?? 33 ， 3F 為鏟斗油缸大腔工作面積， p 為液壓系統(tǒng)工作壓力； 1r 、 2r 、 3r ：力臂值。顯然，當(dāng)max0 ii ? 時(shí) maxODOD PP ? 即得到鏟斗油缸最大理論挖掘力 m ax3m ax iPPOD ?? （ 2） 斗桿挖掘時(shí)，斗桿油缸的理論挖掘力 ? ?32652 , LLfrrPPOG ??? (35) 式中： 2P ：為斗桿油缸的理論