【正文】 桿的擺角取值范圍為 00m ax2 125~105?? ，在滿足工作范圍和運輸要求的前提下這個值應盡可能取小些，則本次設計選 0max2 110?? 。 斗桿液壓缸參數的選擇計算 [[13]14] 第 頁 共 50 頁 15 由上一小節(jié)的計算過程可知，斗桿液壓 缸大腔內徑 D2=100mm，查閱《機械 設計手冊》，取塞桿直徑為 d2=70mm，（速比 2?? ），缸筒外徑 D=121mm，斗桿液壓缸全縮長度 mmL 882min2 ? ，全伸長度 mmL 1455max2 ? 。 作機構參數選擇時，參考圖 有 ??QVl ， 3224 lKl ?? ，特性參數 K2取值范圍為 0 .8~3242 ?? llK ，故取 ?K ,則可得：mlKl 2 5 ????? 。本次設計中將取鏟斗挖掘裝滿轉角為 950，鏟斗總轉角取 1600。為了能適應挖掘深溝及垂直側壁的工作要求，不使斗底先于斗齒接觸地面，本次設計取 min33 LL ? 時，斗齒尖 0V 在 FQ 連線上側 200處。 mml 94815 ? ， 34910?l 。 下面對其穩(wěn)定性校核： 鏟斗機構最大理論挖掘力應與它的最大挖掘阻力相適應，常布置在 max? 處。 圖 鏟斗斗齒位于 FQ 延長線時鏟斗機構位置圖 如下 圖 ， 當斗齒處于 FQ 延長線時 ， 鏟斗液壓缸的理論挖掘力應不小于其最大值之 70 ~ 80%。 [12] 第 頁 共 50 頁 18 圖 最大挖掘力位置時鏟斗機構位置圖 鏟斗液壓缸主要參數的設計計算 [8] 在上一小節(jié)的計算中可知，鏟斗液 壓缸大腔內徑 mmD 803 ? ，查閱《機械設 計手冊》，取活塞桿直徑為 mmd 563 ? （ 速比 2?? ），缸筒外徑 mmD 10233 ? 。 對其穩(wěn)定性校核：活塞桿長細比? ? 100254)7001200(m a x33 ????????? ?? drLu ，故鏟斗活塞桿滿足穩(wěn)定性要求?？蛇x用以下三個計算位置： (圖 )； 最大卸載高度時提動滿載斗 (圖 )； 最大挖掘半徑時舉起滿載斗 (圖 )。 對于 工作裝置各構件的重量可以參考同類機型求得 ，本次設計各構件的重量取值為： 動臂： KNG ? 斗桿： KNG ? 鏟斗： KNG ? 動臂缸： KNG ? 第 頁 共 50 頁 19 斗桿缸： KNG ? 鏟斗缸： KNG ? 連桿機構： KNG ? 斗內土重量為 KNG t ??? 圖 最大挖掘深處提起滿載斗 在計算位置 1（圖 ）中： mr ? ， mr ? ， mr ? ， mr ? ， mr ? ， mr ? ， mr ? ， mrt ? ， me ? 。但在后續(xù)的設計計算中會發(fā)現，動臂液壓缸是以挖掘機挖掘時所受到的拉力為主要依據來進行設計，為了能保證實現最大挖掘力，取動臂液壓缸大腔內徑 D1 =140mm，此時動臂液壓缸能實現的推力 KNPDP 36 741 211 ??? ?，遠大于上述三個位置所要求的最大推力。 液壓系統(tǒng)閉鎖壓力的確定分析 第 頁 共 50 頁 21 我們要保證挖掘機的挖掘力得到充分發(fā)揮，則需要確定合理的液壓缸閉鎖能力。一般選定幾個反鏟作業(yè)的主要工況作為計算位置來計算各液壓缸應具有的閉鎖力大小，應使之在該工況下不會發(fā)生被動回縮或伸長現象，從而才能保證工作液壓缸作用力的充分發(fā)揮。 (3)動臂處于最低 的 位置， 挖掘機 挖掘深度為最大， F、 Q、 V 三點共線，鏟斗 進行 挖掘，并要求它能克服平均挖掘阻力。而調整限壓閥開啟壓力過高，會 引起 動臂和斗桿等構件 的 金屬結構受力情況惡化， 從而會 導致這些 金屬 結構的尺寸 變大 和重量增加， 同時 它還使液壓缸，液壓油管及其它液壓元件 所 承受的壓力增高， 這樣就 對元件的制造要 求有了 提高 。所以合理的 說 法應是要求挖掘機在主要的挖掘區(qū)內能 夠 實現最大的 挖掘力。所謂 的 主要挖掘區(qū)是指用最合理 和 最經常的挖掘方式 來 挖掘最常挖掘的區(qū)域。 系統(tǒng)壓力不同則閉鎖壓力與工作壓力之間的比值一般也不同，其取值范圍為高壓系統(tǒng)不得超過 ，而中高壓系統(tǒng)則可以達到 以上。由設計的目標知，本次設計的液壓系統(tǒng)的額定工作壓力為 Mpa，則設計 中定液壓系統(tǒng)的閉鎖壓力為 30Mpa ，閉鎖壓力與工作壓力之間的比值為 ，小于 。 4 反鏟工作裝置的載荷分析計算 工況分析以及確定不利工況 [8][17] 反鏟挖掘機工作裝置由鏟斗、斗桿、動臂以及連桿機構和各種工作液壓缸組成。反鏟工作裝置的斗桿強度主要是由彎矩所控制的，因此其計算位置也可由反鏟工作中的挖掘阻力對斗桿可能產生的最大彎矩來進行確定。 本次設計中選用以下的三種工況作為工作裝置載荷分析的計算位置。 第一種工況（如圖 ）條件為： （ 1） 動臂位于最低（動臂液壓缸處于全縮狀態(tài)）； （ 2） 斗齒尖位于斗桿鉸點與鏟斗和動臂鉸點與斗桿連線的延長線上； （ 3） 斗桿液壓缸作用力臂 為 最大（斗桿液壓缸與斗桿尾部夾角 成 900）； 圖 第一種工況計算位 置 第二種工況（如圖 ）條件為： （ 1） 動臂處于動臂液壓缸對鉸點 A 的作用力臂 rBmax最大 處； （ 2） 鏟斗 處 于發(fā)揮最大挖掘力 的 位置； （ 3） 斗桿液壓缸 的 作用力臂 為 最大（斗桿液壓缸與斗桿尾部夾角為 90 ）； 第 頁 共 50 頁 23 圖 第 二 種工況計算位 置 第三種工況（如圖 ）條件為： （ 1） 動臂處于最低（動臂液壓缸全縮）； （ 2） 斗齒尖、鏟斗、與斗桿鉸點、斗桿與動臂鉸點三點 處 于垂直平面內。 鏟斗 在 挖掘時，鏟斗液壓缸 的 工作力 Pd能克服的切向阻力取鏟斗為隔 離體，由對鉸點 Q 的力矩平衡方程 0?? QM 可求得 : dQdlrGr rrPW 331213111????? （ 41） 上式中： mlld ?? ， 3121311 ??? rr rr ， KNG ? , KNPPd 1233 ?? , mrQ ? 則可求得 KNW ? 其法向阻力 W2決定于動臂液壓缸的閉鎖力 PB，計算中 可取工作裝置為隔離體，根據 對動臂底部鉸點 C 的力矩平衡方程 0?? cM 可求得： 2112 )(cciicBB r rWrGMrPW ? ?????? （ 42） 上式中： PB —— 為 動臂液壓缸閉鎖 力 ； )( iic rGM ?? —— 為 工作裝置各部分重量對 C點的力矩之和 ； 可求得： KNPdDPB 22630)100140(41)(41 222121 ??????? ??， KNrGM iic )( ??? , mrc ? ， mrc ? ， mrB ? 由上式發(fā)現 ? ???? 11)( ciicBB rWrGMrP ＜，即動臂液壓缸的閉鎖力限制了鏟斗的挖掘力。 ，對鉸點 F 的力矩平衡方程為 0?? FM ，可得斗桿液壓缸的作用力為 gP 。 2. 現取鏟斗作為隔離體（圖 ） ,可得到： 圖 鏟斗受力示意圖 00 131 ??????? F lFlWM 07c o s0 012 ?????? FFWF 平行平行 07s i n0 011 ?????? FFWF 垂直垂直 上式中 mlFQ ? 則可求得： KNF ? , KNFQ ?平行 , KNFQ .59?垂直 取搖桿 作 為隔離體（圖 ） ： 第 頁 共 50 頁 26 圖 搖桿受力示意圖 00 1 ??????? dpdFNN PllFM 0c o s 37c o s0 0d01 ??????? PFFF NN 平行平行 0s i n37s i n0 0d01 ??????? PFFF NN 垂直垂直 上式中： mlpd ? ， mlFN ? 則可 求得： KNPd ? ， KNFN ??平行 ， KNFN ??垂直 （圖 ）： 由有： 0lll0 9dd ??????????? FFNNgPF FFlPPM 垂直垂直 03s i n50s i n0 0d0g ????????? 垂直垂直垂直垂直 QNFF FFPPFF 050c o s3c o s0 0g0d ????????? 平行平行平行平行 QNFF FFPPFF 上式中： mlFN ? ， mlFQ ? , mldP ?， ml ? 將數據代入可得到： KNPg ? , KNFF ??垂直 , KNFF ?平行 第 頁 共 50 頁 27 圖 斗桿受力示意圖 取動臂作為隔離體（圖 ） ： 由公式： 003c os14c os10c os0 0B0g0 ??????? PPFFF FCC 平行平行 010s i n03s i n14s i n0 00B0g ??????? FCC FPPFF 垂直垂直 KNFFF FFF 12222 ??? 垂直平行 可求得： KNFC ?平行, KNFC ?垂直 第 頁 共 50 頁 28 FC垂直 FC水 平 FF 圖 動臂受力示意圖 第二種工況位置 下 動臂和斗桿受力分析 計算[8][9] 如圖 ， 運用 與上一節(jié)相同 的受力 分析方法 ， 工作裝置上的作用力為：反鏟工作裝置各部分的重量（動臂重 G鏟斗重 G斗桿重 G2等），作用在 斗齒上的挖掘阻力（切向分力 W法向分力 W2）。 其法向阻力 W2決定于動臂液壓缸的閉鎖力 PB，計算中 可取工作裝置為隔離體，根據 對動 臂底部鉸點 C 的力矩平衡方程 0?? cM 可求得： 2112 )(cciicBB r rWrGMrPW ? ?????? （ 45） 上式中： PB —— 為 動臂液壓缸閉鎖力 ；由上一節(jié)可知 KNPB 208? ； )( iic rGM ?? —— 為 工作裝置各部分重量對 C 點的力 矩之和 ； 可求得： KNrGM iic )( ??? ， mrc ? ， mrc ? ， mrB ? 可得： KNW ? 。 93322321 )( l rGrGllWP FFg ?????? （ 46） 上式中： ml ? ， ml ? ， KNG ? ， KNG ? ， mrF ? ，mrF ? ， ml ? 。 則將 KNPP gg ?? 代入 式（ 46）中，可求得 KNW ? ，再將 KNW ?代入式（ 45）中得到 KNW