液壓挖掘機(jī)工作裝置

1、單斗液壓挖掘機(jī)反鏟工作裝置設(shè)計計算單斗液壓挖掘機(jī)反鏟工作裝置設(shè)計計算工作裝置工作裝置上部轉(zhuǎn)臺上部轉(zhuǎn)臺行走裝置行走裝置動臂、斗桿、鏟斗動力裝置、傳動機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、輔助設(shè)備、駕駛室輪臺式行走機(jī)構(gòu)履帶式行走機(jī)構(gòu)：行走架、四輪一帶、張緊裝置挖掘機(jī)作業(yè)流程：挖掘機(jī)作業(yè)流程：(1)整機(jī)移動至合適工作位置 (2)平臺回轉(zhuǎn)，使工作裝置處于挖掘位置 (3)動臂下降，并調(diào)整斗桿鏟斗、至合適位置；(4)斗桿、鏟斗挖掘作業(yè)； (5)動臂升起； (6)回轉(zhuǎn)工作裝置至卸載位置； (7)操縱斗桿、鏟斗卸載。 一、動臂一、動臂整體式動臂：組合式動臂：結(jié)構(gòu)簡單、價廉，重量輕，但挖掘曲線單一。工作尺寸和挖掘力可以根據(jù)作業(yè)條件的

2、變化進(jìn)行調(diào)整；較合理地滿足各類型作業(yè)裝置的參數(shù)和結(jié)構(gòu)要求；裝車運(yùn)輸比較方便。動臂液壓缸的布置動臂液壓缸的布置 動臂液壓缸裝于動臂的下前方 動臂液壓缸裝于動臂的上方或后方，稱為“懸掛式液壓缸” 動臂的結(jié)構(gòu)型式動臂的結(jié)構(gòu)型式為統(tǒng)一缸徑和保證液壓缸的閉鎖能力，經(jīng)常采用雙動臂液壓缸為統(tǒng)一缸徑和保證液壓缸的閉鎖能力，經(jīng)常采用雙動臂液壓缸二、斗桿二、斗桿斗桿結(jié)構(gòu)型式斗桿結(jié)構(gòu)型式整體式動臂：組合式動臂：可通過更換斗桿或設(shè)置24個鉸接孔來改變長度不常用斗桿液壓缸的布置斗桿液壓缸的布置 三、鏟斗與鏟斗液壓缸的連接方式三、鏟斗與鏟斗液壓缸的連接方式直接連接方式：鏟斗、斗桿與組成四連桿機(jī)構(gòu) 六連桿方式：鏟斗液壓缸通

3、過搖桿1與連桿2與鏟斗相連 六連桿方式二：活塞桿端接于搖桿兩端之間 （有更大的鏟斗轉(zhuǎn)角，但其平均挖掘力較?。?得到較大的得到較大的鏟斗轉(zhuǎn)角，鏟斗轉(zhuǎn)角，改善機(jī)構(gòu)的改善機(jī)構(gòu)的傳動傳動特性特性四、整機(jī)作業(yè)范圍四、整機(jī)作業(yè)范圍 1.斗齒尖的坐標(biāo)方程斗齒尖的坐標(biāo)值是三組液壓缸長度L1、L2、L3的函數(shù) 。2.特殊工作尺寸當(dāng)下置式動臂液壓缸全縮或懸掛式動臂液壓缸全伸，F(xiàn)QV三點(diǎn)共線并處于垂直狀態(tài)時有最大挖深。最大挖掘深度最大挖掘深度 最大卸載高度最大卸載高度 當(dāng)下置式動臂液壓缸全伸或懸掛式動臂液壓缸全縮，斗桿液壓缸全縮，QV連線處于垂直狀態(tài)時有最大卸載高度。最大挖掘半徑最大挖掘半徑斗桿液壓缸全縮，鏟斗液壓

4、缸全縮，CV水平時有最大挖掘半徑。 停機(jī)面最大挖掘半徑停機(jī)面最大挖掘半徑 當(dāng)斗桿液壓缸、鏟斗液壓缸處于最大半徑狀態(tài)而鏟斗斗齒尖V靠在停機(jī)面上時得到停機(jī)平面最大挖掘半徑。挖掘力的計算方法挖掘力的計算方法一、工作液壓缸的理論挖掘力液壓缸外伸時由該液壓缸理論推力液壓缸理論推力所能產(chǎn)生的斗齒切向挖掘力斗齒切向挖掘力稱為工作液壓缸的理論挖掘力。鏟斗挖掘時鏟斗液壓缸的理論挖掘力：133323oDrrPPPirl稱為傳動比鏟斗液壓缸的理論推力斗桿液壓缸的理論挖掘力652rrPPoG二、整機(jī)的理論挖掘力 1.工作液壓缸的閉鎖能力；2.整機(jī)的工作穩(wěn)定性；3.整機(jī)與地面的附著性能；4.土壤的阻力；5.工作裝置的結(jié)

5、構(gòu)強(qiáng)度。液壓挖掘機(jī)處于某一工況下工作液壓缸的主動挖掘力能否實(shí)現(xiàn)主要取決于下列條件：下列條件： 求整機(jī)挖掘力假設(shè)條件求整機(jī)挖掘力假設(shè)條件 考慮整機(jī)自重，有相對運(yùn)動的構(gòu)件重量分別計算 ；在挖掘過程中斗中土的重心與鏟斗重心一致； 不考慮液壓系統(tǒng)和連桿機(jī)構(gòu)的效率； 不考慮液壓缸小腔背壓； 不考慮土壤阻力和工作裝置結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制； 不考慮其他因素如停機(jī)面坡度、風(fēng)力、慣性力、動載等的影響。 例：當(dāng)考慮自重后，鏟斗液壓缸產(chǎn)生的挖掘力P03 ，挖掘阻力W03 366333lrGrGPPQQoDo鏟斗加土和連桿自重對Q點(diǎn)的力矩在挖掘阻力的作用下，斗桿液壓缸受壓，動臂液壓缸受拉，這一阻力還產(chǎn)生使整機(jī)繞I點(diǎn)逆時針方

6、向傾翻的力矩，并使整機(jī)有沿著向前滑移的趨勢。假設(shè)動臂液壓缸不被拉長的條件所限制的挖掘力為W01，對C點(diǎn)取矩： CWCiiixrWrGeP016111動臂液壓缸小腔閉鎖力動臂液壓缸小腔閉鎖力)(1611101CiiixCWrGePrW如果0103WW則動臂液壓缸可鎖住，否則動臂液壓缸將被拉長 對F點(diǎn)取矩：)(1665533222202FFFFDFWrGrGrGrGePrW斗桿液壓缸大腔閉鎖力斗桿液壓缸大腔閉鎖力如果0302WW則斗桿液壓缸可鎖住，否則斗桿液壓缸將被壓縮 對傾翻支點(diǎn)對傾翻支點(diǎn)I取矩取矩，則整機(jī)穩(wěn)定條件所允許的最大挖掘阻力： )(106ISSIGGIwrGrGrW附著條件所限制的挖掘

7、阻力值W04 ：3804cosGW工作裝置總重機(jī)體重量動臂液壓缸作用力和各液壓缸閉鎖力的確定動臂液壓缸作用力和各液壓缸閉鎖力的確定 一、動臂液壓缸作用力一、動臂液壓缸作用力動臂液壓缸應(yīng)保證在任何位置上都能提起帶有滿載鏟斗的工作裝置到達(dá)最高和最遠(yuǎn)的位置 計算位置計算位置 1.從最大挖掘深處提起滿載斗 2.最大挖掘半徑時舉起滿載斗 3.最大卸載高度時提動滿載斗 在各位置所需的動臂液壓缸作用力： 1611/ )(erGrGPtiiii斗內(nèi)土重斗內(nèi)土重二、液壓缸的閉鎖力二、液壓缸的閉鎖力計算位置I： 動臂處于最低，斗桿呈垂直狀態(tài)，鏟斗挖掘，且作用力臂最大時。對Q點(diǎn)取矩得：鏟斗液壓缸挖掘力： 35332

8、3131lrGlrrrPW假設(shè)法向力：122 . 0 WW 對F點(diǎn)取矩，得斗桿液壓缸所受的被動作用力 ：2P 2827162532erWrWrGrGP對C點(diǎn)取矩，得動臂液壓缸所受的被動作用力： 11421811311121031erWrWrGrGrGP計算位置計算位置I動臂處于最低，斗桿絞點(diǎn)F，鏟斗絞點(diǎn)Q及斗尖V三點(diǎn)共線，斗桿缸進(jìn)行挖掘，其作用力臂最大時。計算位置II對C點(diǎn)取矩，得動臂液壓缸閉鎖力：11421811311121031erWrWrGrGrGP對Q點(diǎn)取矩，得鏟斗液壓缸閉鎖力：3521331Gr rWPir r對F點(diǎn)取矩，得挖掘力：222317(,)FFQP eMG GWrl 210

9、.2WW計算位置III：動臂處于最低，F(xiàn)、Q、V三點(diǎn)共線垂直，鏟斗挖掘深度最大時，要求它能克服平均挖掘阻力 閉鎖壓力與工作壓力之間的比值：閉鎖壓力與工作壓力之間的比值：高壓系統(tǒng)不超過高壓系統(tǒng)不超過1.25，中高壓在，中高壓在1.25以上以上 工作裝置的載荷分析和強(qiáng)度計算工作裝置的載荷分析和強(qiáng)度計算內(nèi)容：工況及計算位置的選擇，載荷的分析和計算簡圖內(nèi)容：工況及計算位置的選擇，載荷的分析和計算簡圖 一、斗桿的計算一、斗桿的計算斗桿強(qiáng)度主要為彎矩所控制斗桿危險斷面最大應(yīng)力發(fā)生在鏟斗挖掘計算位置計算位置I動臂最低 斗桿液壓缸作用力臂最大F、Q、V共線側(cè)齒遇障礙作用有橫向力Wk 工作裝置的作用力有：工作裝

10、置的作用力有： 各部分的重量、作用于斗齒上的挖掘阻力 對Q點(diǎn)取矩 )(15323171rGrrrPrWd取工作裝置為隔離體，對C點(diǎn)取矩： ),(11813211182rWGGGMePrWCB取斗桿和鏟斗隔離體，對F點(diǎn)取矩： 鏟斗液壓缸推力動臂液壓缸閉鎖力)7(124311gFQbgrGrGrlWlP斗桿液壓缸作用力橫向挖掘力Wk由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)制動器承受：rMWTk取鏟斗為研究對象，對Q點(diǎn)取矩可求出RkM取鏟斗為研究對象，根據(jù)力平衡方程或圖解法求出RQ。取搖桿MN為研究對象，根據(jù)力平衡方程或圖解法求出RN。側(cè)向力引起的彎矩：2r27bWWMkQ21bWMkp扭矩：作內(nèi)力圖：內(nèi)力有作內(nèi)力圖：內(nèi)力有N，

11、斗桿平面內(nèi)、外彎矩，斗桿平面內(nèi)、外彎矩Mx、My，剪力，剪力Qx、Qy，扭矩，扭矩Mkp危險截面：鉸點(diǎn)所在斷面、外形突變處、內(nèi)力較大的斷面危險截面：鉸點(diǎn)所在斷面、外形突變處、內(nèi)力較大的斷面計算位置計算位置II：動臂位于動臂液壓缸對鉸點(diǎn)C有最大作用力臂rBmax處斗桿液壓缸作用力臂最大正常挖掘，無側(cè)向力F、Q、V共線，或鏟斗位于發(fā)揮最大挖掘力位置。對Q點(diǎn)取矩 )(15323171rGrrrPrWd鏟斗液壓缸推力取工作裝置為隔離體，對C點(diǎn)取矩： ),(11813211182rWGGGMePrWCB動臂液壓缸閉鎖力當(dāng)鏟斗位于藍(lán)線位置時，W2還受斗桿液壓缸閉鎖力的限制，取斗桿和鏟斗為對象，對F點(diǎn)取矩：

12、),(121322WWGGMePFg作內(nèi)力圖：內(nèi)力有作內(nèi)力圖：內(nèi)力有N，Mx、Qx二、動臂的計算二、動臂的計算計算位置計算位置I動臂最低 F、Q、V共線且鉛錘側(cè)齒遇障礙作用有橫向力Wk 計算位置計算位置II斗桿液壓缸作用力臂最大正常挖掘，無側(cè)向力鏟斗位于發(fā)揮最大挖掘力位置。動臂位于動臂液壓缸對鉸點(diǎn)C有最大作用力臂rBmax處工作裝置作用的載荷：各部件重量工作裝置作用的載荷：各部件重量G1、G2、G3，斗齒力，斗齒力W1、W2、Wk液壓缸工作狀態(tài)：鏟斗缸工作，斗桿缸和動臂缸被動閉鎖。液壓缸工作狀態(tài)：鏟斗缸工作，斗桿缸和動臂缸被動閉鎖。斗齒力的計算：斗齒力的計算：0QM1W0CM2W0FMgP斗桿

13、鉸點(diǎn)斗桿鉸點(diǎn)F的支反力：取鏟斗和斗桿為隔離體，圖解求的支反力：取鏟斗和斗桿為隔離體，圖解求RF動臂鉸點(diǎn)動臂鉸點(diǎn)C的支反力：取動臂為隔離體，在的支反力：取動臂為隔離體，在RF、Pg、PB及自重及自重G1的的作用下圖解求得。作用下圖解求得。作內(nèi)力圖作內(nèi)力圖整體式彎動臂強(qiáng)度計算按曲梁驗(yàn)算：整體式彎動臂強(qiáng)度計算按曲梁驗(yàn)算：)11 (ryykFrMFNdFryyFk1支座支座C的反力的反力Rc分解，分解，橫向力橫向力Wk引起動臂的彎矩和扭引起動臂的彎矩和扭矩可用支座反力矩可用支座反力T、Q代替：代替：aMTZAaMQKC支座支座C處的橫向彎矩處的橫向彎矩支座支座C處的扭矩處的扭矩距動臂支座距動臂支座X的截面的截面Nx的內(nèi)力：的內(nèi)力：垂直平面的彎矩：垂直平面的彎矩：xQRMCZN)2(橫向彎矩：橫向彎矩：hRTxWMCxkNZ)2(軸向力：軸向力：sincos)2(kCxWTRN工作裝置結(jié)構(gòu)件的安全系數(shù)工