挖掘機(jī)的機(jī)械手臂的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、- PAGE 10 -. z.挖掘機(jī)的機(jī)械手臂的設(shè)計(jì)摘 要挖掘機(jī)是一種應(yīng)用廣泛的多功能的建立施工機(jī)械，作為工程機(jī)械的主力機(jī)種。由于液壓挖掘機(jī)具有多品種，多功能，高質(zhì)量及高效率等特點(diǎn)，因此受到了廣闊施工作業(yè)單位的青睞，其生產(chǎn)制造業(yè)也日益蓬勃開展。挖掘機(jī)的主要特點(diǎn)為：能無級調(diào)速且調(diào)速圍大，能得到較低的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，快速作用時(shí)，液壓元件產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)慣性小，加速性能好，并可作高速反轉(zhuǎn)，傳動(dòng)平穩(wěn)，構(gòu)造簡單，可吸收沖擊和振動(dòng)，操縱省力，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化。本次設(shè)計(jì)的主要參數(shù)是斗容量0.2m3挖掘力約為30kN，最大卸載高度約為2.65m，最大挖掘深度4.2m，最大挖掘半徑約為5.7

2、28m，從中可以看出整機(jī)作業(yè)能力有了很大的改良，不僅挖掘力大，且機(jī)器重量輕，傳動(dòng)平穩(wěn)，作業(yè)效率高，構(gòu)造緊湊。關(guān)鍵詞挖掘機(jī)，機(jī)械手臂；斗桿-. z.目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc358904882摘要 PAGEREF _Toc358904882 h IHYPERLINK l _Toc358904883第1章 緒論 PAGEREF _Toc358904883 h 1HYPERLINK l _Toc3589048841.1 課題來源 PAGEREF _Toc358904884 h 1HYPERLINK l _Toc3589048851.2 課題的研究的背景和意

3、義 PAGEREF _Toc358904885 h 1HYPERLINK l _Toc3589048861.3 國外的開展與現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc358904886 h 2HYPERLINK l _Toc3589048871.4 本次設(shè)計(jì)概訴 PAGEREF _Toc358904887 h 3HYPERLINK l _Toc358904888第2章 機(jī)械手臂的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc358904888 h 5HYPERLINK l _Toc3589048892.1 設(shè)計(jì)方案原則 PAGEREF _Toc358904889 h 5HYPERLINK l _Toc3589048902

4、.2 確定動(dòng)臂、斗桿、鏟斗的構(gòu)造形式 PAGEREF _Toc358904890 h 5HYPERLINK l _Toc358904891 確定動(dòng)臂的構(gòu)造形式 PAGEREF _Toc358904891 h 5HYPERLINK l _Toc358904892 確定斗桿的構(gòu)造形式 PAGEREF _Toc358904892 h 7HYPERLINK l _Toc358904893 確定鏟斗的構(gòu)造形式和斗齒安裝構(gòu)造 PAGEREF _Toc358904893 h 7HYPERLINK l _Toc358904894 鏟斗與鏟斗液壓缸的連接方式 PAGEREF _Toc358904894 h 9H

5、YPERLINK l _Toc3589048952.3 確定動(dòng)臂、斗桿、鏟斗油缸的鉸點(diǎn)布置 PAGEREF _Toc358904895 h 9HYPERLINK l _Toc358904896 動(dòng)臂油缸的布置 PAGEREF _Toc358904896 h 9HYPERLINK l _Toc358904897 斗桿油缸的布置 PAGEREF _Toc358904897 h 10HYPERLINK l _Toc358904898 鏟斗油缸的布置 PAGEREF _Toc358904898 h 11HYPERLINK l _Toc3589048992.4 動(dòng)臂、斗桿、鏟斗機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇 PAGER

6、EF _Toc358904899 h 12HYPERLINK l _Toc358904900 反鏟裝置總體方案的選擇 PAGEREF _Toc358904900 h 12HYPERLINK l _Toc358904901 機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù) PAGEREF _Toc358904901 h 13HYPERLINK l _Toc358904902 斗形參數(shù)的選擇 PAGEREF _Toc358904902 h 14HYPERLINK l _Toc358904903 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇 PAGEREF _Toc358904903 h 17HYPERLINK l _Toc358904904 斗桿機(jī)構(gòu)參數(shù)

7、的選擇 PAGEREF _Toc358904904 h 21HYPERLINK l _Toc358904905 連桿、搖臂參數(shù)的選擇 PAGEREF _Toc358904905 h 22HYPERLINK l _Toc358904906第3章 工作裝置的強(qiáng)度計(jì)算 PAGEREF _Toc358904906 h 23HYPERLINK l _Toc3589049073.1 斗桿的計(jì)算 PAGEREF _Toc358904907 h 23HYPERLINK l _Toc3589049083.2 動(dòng)臂的計(jì)算 PAGEREF _Toc358904908 h 28HYPERLINK l _Toc3589

8、04909結(jié)論 PAGEREF _Toc358904909 h 30HYPERLINK l _Toc358904910參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc358904910 h 31HYPERLINK l _Toc358904911致 PAGEREF _Toc358904911 h 32-. z.緒論課題來源在學(xué)校組織的金工實(shí)習(xí)期間，對挖掘機(jī)的機(jī)械手臂的構(gòu)造和工作原理有了一定的了解，本課題來源于此。課題的研究的背景和意義挖掘機(jī)械的最早雛形，主要用于河道。港口的疏浚工作，第一臺(tái)有確切記載的挖掘機(jī)械是1796年英國人創(chuàng)造的蒸汽挖泥鏟。而能夠模擬人的掘土工作，在陸地上使用的蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力鏟于1835

9、年在美國誕生，主要用于修筑鐵路的繁重工作，被認(rèn)為是現(xiàn)代挖掘機(jī)的先驅(qū)，距今已有170多年歷史。1950年，德國研制出世界上第一臺(tái)全液壓挖掘機(jī)。由于科學(xué)技術(shù)的飛速開展，各種新技術(shù)、新材料不斷在挖掘機(jī)上得到應(yīng)用，尤其是電子技術(shù)和信息技術(shù)的應(yīng)用使得液壓挖掘機(jī)在作業(yè)效率、可靠性、平安性和操作舒適性以節(jié)能、環(huán)保等方面有了長足的進(jìn)步。目前液壓挖掘機(jī)已經(jīng)在全世界圍得到廣泛應(yīng)用，成為土石方施工不可缺少的重要機(jī)械設(shè)備。挖掘機(jī)是在機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)的根底上開展起來的。它的工作過程是以鏟斗的切削刃切削土壤，鏟斗裝滿后提升、回轉(zhuǎn)至卸土位置，卸空后的鏟斗再回到挖掘位置并開場下一次的作業(yè)。因此，壓挖掘機(jī)是一種周期作業(yè)的土方機(jī)械

10、。液壓挖掘機(jī)與機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)一樣，在工業(yè)與民用建筑、交通運(yùn)輸、水利施工、露天采礦及現(xiàn)代化軍事工程中都有著廣泛的應(yīng)用，是各種土石方施工中不可缺少的一種重要機(jī)械設(shè)備。在建筑工程中，可用來挖掘土坑、排水溝，撤除廢舊建筑物，平整場地等。更換工作裝置后，可進(jìn)展裝卸、安裝、打樁和拔除樹根等作業(yè)。在水利施工中，可用來開挖水庫、運(yùn)河、水電站堤壩的基坑、排水或灌溉的溝渠，疏浚和挖深原有河道等。在鐵路、公路建立中，用來挖掘土方、建筑路基、平整地面和開挖路旁排水溝等。在石油、電力、通信業(yè)的根底建立及市政建立中，用來挖掘電纜溝和管道等。在露天采礦場上，可用來剝離礦石或煤，也可用來進(jìn)展堆棄、裝載和鉆孔等作業(yè)。在軍事工程

11、中，或用來筑路、挖壕溝和掩體、建造各種軍事建筑物1。所以，挖掘機(jī)作為工程機(jī)械的一個(gè)重要品種，對于減輕工人繁重的體力勞動(dòng)，提高施工機(jī)械化水平，加快施工進(jìn)度，促進(jìn)各項(xiàng)建立事業(yè)的開展，都 起著很大的作用。據(jù)建筑施工部門統(tǒng)計(jì)，一臺(tái)斗容量1.0m3的液壓挖掘機(jī)挖掘級土壤時(shí)，每班生產(chǎn)率大約相當(dāng)于300400國外的開展與現(xiàn)狀工業(yè)興旺國家的液壓挖掘機(jī)生產(chǎn)較早，產(chǎn)品線齊全，P技術(shù)成熟。美國、德國和日本是液壓挖掘機(jī)的主要生產(chǎn)國，具有較高市場占有率。20世紀(jì)后期開場，國際上液壓挖掘機(jī)的生產(chǎn)從產(chǎn)品規(guī)格上看，在穩(wěn)定和完善主力機(jī)型的根底上向大型化、微型化方向開展；從產(chǎn)品性能上看，向高效節(jié)能化、自動(dòng)化、信息化、智能化的方向

12、開展。18331836年，美國人奧蒂斯設(shè)計(jì)和制造了第一臺(tái)蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)、鐵木混合構(gòu)造、半回轉(zhuǎn)、軌行式的單斗挖掘機(jī)，生產(chǎn)率為35立方米時(shí)，但由于經(jīng)濟(jì)性差沒有應(yīng)用。19世紀(jì)70年代經(jīng)過改良的蒸汽鏟正式生產(chǎn)并應(yīng)用于露天礦剝離。1880年又出現(xiàn)了第一批以拖拉機(jī)為底盤的半回轉(zhuǎn)式蒸汽鏟。20世紀(jì)初至40年代末，挖掘機(jī)進(jìn)入動(dòng)力和行走裝置多樣化的階段。1910年，出現(xiàn)了第一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的單斗挖掘機(jī)；1912年出現(xiàn)了汽油機(jī)和煤油機(jī)驅(qū)動(dòng)的全回轉(zhuǎn)式單斗挖掘機(jī)；1916年出產(chǎn)了柴油發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開場采用。輪胎式行走裝置隨著汽車工業(yè)的開展，廣泛用于小型挖掘機(jī)1。我國的挖掘機(jī)生產(chǎn)起步較晚，從1954年挖掘機(jī)廠生產(chǎn)第一臺(tái)斗容量為1

13、m³；的機(jī)械式單斗挖掘機(jī)至今，大體上經(jīng)歷了測繪仿制、自主研制開發(fā)和開展提高等三個(gè)階段。新中國成立初期，以測繪仿制前聯(lián)20世紀(jì)3040年代的W501.W502.W1001.W1002等型機(jī)械式單斗挖掘機(jī)為主，開場了我國的挖掘機(jī)生產(chǎn)歷史。由于當(dāng)時(shí)國家經(jīng)濟(jì)建立的需要，先后建立起十多家挖掘機(jī)生產(chǎn)廠。1967年開場，我國自主研制液壓挖掘機(jī)。早期開發(fā)成功的產(chǎn)品主要有建筑機(jī)械廠的WYl00型、礦山機(jī)器廠的W4-60型、礦山機(jī)器廠的WY60型挖掘機(jī)等。隨后又出現(xiàn)了長江挖掘機(jī)廠的WYl60型和重型機(jī)械廠的WY250型挖掘機(jī)等。它們?yōu)槲覈簤和诰驒C(jī)行業(yè)的形成和開展邁出了極其重要的一步。到20世紀(jì)80年代末

14、，我國挖掘機(jī)生產(chǎn)廠已有30多家，生產(chǎn)機(jī)型達(dá)40余種。中、小型液壓挖掘機(jī)已形成系列，斗容有0.12.5m³；等12個(gè)等級、20多種型號，還生產(chǎn)0.54.0m³；以及大型礦用10m³、12m³；機(jī)械傳動(dòng)單斗挖掘機(jī)，1m3隧道挖掘機(jī)，4m3長臂挖掘機(jī)，1000m³/h的排土機(jī)等，還開發(fā)了斗容量0.25m³；的船用液壓挖掘機(jī)，斗容量0.4m³、0.6m³、0.8m&sup近年來我國經(jīng)濟(jì)增長迅速，液壓挖掘機(jī)市場需求不斷擴(kuò)大，形成了巨大的挖掘機(jī)市場空間，但該行業(yè)主要由合資企業(yè)和外資企業(yè)所壟斷。國一些工程機(jī)械待業(yè)的上市股分公司合資的方式介入了挖

15、掘機(jī)產(chǎn)業(yè)，同時(shí)國還有眾多的企業(yè)也在生產(chǎn)液壓挖掘機(jī)，但在生產(chǎn)規(guī)模、品種、質(zhì)量等方面與國外大公司相比還有一定差距。為了開展民族挖掘機(jī)產(chǎn)業(yè)，必須瞄準(zhǔn)國際先進(jìn)水平，圍繞國外兩個(gè)市場，在充分利用國際化配套的國外先進(jìn)技術(shù)的根底上，增強(qiáng)自主創(chuàng)新意識，掌握核心設(shè)計(jì)制造技術(shù)，發(fā)揮性價(jià)比優(yōu)勢，提高產(chǎn)品競爭力，把我國液壓挖掘機(jī)產(chǎn)品做大做強(qiáng)。本次設(shè)計(jì)概訴本文通過對挖掘機(jī)的機(jī)械機(jī)械手臂的觀察和了解，對挖掘機(jī)機(jī)械手臂進(jìn)展研究，對挖掘機(jī)的動(dòng)力臂尺寸設(shè)計(jì)，鏟斗容量等進(jìn)展設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)與循環(huán)工作。圖1-1整體式彎動(dòng)臂液壓反鏟工作裝置一般由動(dòng)臂1、動(dòng)臂液壓缸2、斗桿液壓缸3、斗桿4、鏟斗液壓缸5、鏟斗6、連桿7和

16、搖桿8等組成。其構(gòu)造特點(diǎn)是各構(gòu)件之間全部采用鉸接連接，并通過改變各液壓缸行程來實(shí)現(xiàn)挖掘過程中的各種動(dòng)作。動(dòng)臂1的下鉸點(diǎn)與回轉(zhuǎn)平臺(tái)鉸接，并以動(dòng)臂液壓缸2來支承動(dòng)臂，通過改變動(dòng)臂液壓缸的行程即可改變動(dòng)臂傾角，實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂的升降。斗桿4鉸接于動(dòng)臂的上端，可繞鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，斗桿與動(dòng)臂的相對轉(zhuǎn)角由斗桿液壓缸3控制，當(dāng)斗桿液壓缸伸縮時(shí)，斗桿即可繞動(dòng)臂上鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。鏟斗6則鉸接于斗桿4的末端，通過鏟斗液壓缸5的伸縮來使鏟斗繞鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。為了增大鏟斗的轉(zhuǎn)角，鏟斗液壓缸一般通過連桿機(jī)構(gòu)即連桿7和搖桿8與鏟斗連接。液壓挖掘機(jī)反鏟工作裝置主要用于挖掘停機(jī)面以下的土壤，如挖掘溝壕、基坑等，其挖掘軌跡取決于各液壓缸的運(yùn)動(dòng)及其組合。

17、反鏟液壓挖掘機(jī)的工作過程為，先下放動(dòng)臂至挖掘位置，然后轉(zhuǎn)動(dòng)斗桿及鏟斗，當(dāng)挖掘至裝滿鏟斗時(shí)，提升動(dòng)臂使鏟斗離開土壤，邊提升邊回轉(zhuǎn)至卸載位置，轉(zhuǎn)斗卸出土壤，然后再回轉(zhuǎn)至工作裝置開場下一次作業(yè)循環(huán)。動(dòng)臂液壓缸主要用于調(diào)整工作裝置的挖掘位置，一般不單獨(dú)直接挖掘土壤；斗桿挖掘可獲得較大的挖掘行程，但挖掘力小一些。轉(zhuǎn)斗挖掘的行程較短，為使鏟斗在轉(zhuǎn)斗挖掘完畢時(shí)裝滿鏟斗，需要較大的挖掘力以保證能挖掘較大厚度的土壤，因此挖掘機(jī)的最大挖掘力一般由鏟斗液壓缸實(shí)現(xiàn)的。由于挖掘力大且挖掘行程短，因此轉(zhuǎn)斗挖掘可用于去除障礙或提高生產(chǎn)率。在實(shí)際工作中，熟練的液壓挖掘機(jī)人員可根據(jù)實(shí)際情況，合理操縱各個(gè)液壓缸，往往是各液壓缸聯(lián)

18、合工作，實(shí)現(xiàn)最有效的挖掘作業(yè)。例如，挖掘基坑時(shí)由于挖掘深度較大，并要求有較陡而平整的基坑壁，則采用動(dòng)臂和斗桿同時(shí)工作；當(dāng)挖掘基坑底時(shí)，挖掘行程將完畢，為加速裝滿鏟斗，或挖掘過程中調(diào)整切削角時(shí)，則需要鏟斗液壓缸和斗桿液壓缸同時(shí)工作。本次設(shè)計(jì)斗容量0.2m3挖掘機(jī)的機(jī)械手臂2-. z.機(jī)械手臂的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方案原則設(shè)計(jì)合理的工作裝置應(yīng)能滿足以下要求：1主要工作尺寸及作業(yè)圍能滿足要求，在設(shè)計(jì)通用反鏟裝置時(shí)要考慮與同類型、同等級機(jī)器相比的先進(jìn)性?？紤]國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并注意到構(gòu)造參數(shù)受構(gòu)造碰撞限制等的可能性。2具有一定的先進(jìn)性。3功率利用情況盡可能好，理論工作時(shí)間盡可能短。4確定鉸點(diǎn)布置，構(gòu)造型式和截面尺寸

19、形狀時(shí)盡可能使受力狀態(tài)有利，在保證強(qiáng)度、剛度和連接剛性的條件下盡量減輕構(gòu)造自重。5作業(yè)條件復(fù)雜，使用情況多變時(shí)應(yīng)考慮工作裝置的通用性。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)件種類少，構(gòu)造簡單，換裝方便。6裝置的構(gòu)造型式和布置便于裝拆和維修，尤其是易損件的更換。7要采取合理措施來滿足特殊使用要求3。確定動(dòng)臂、斗桿、鏟斗的構(gòu)造形式確定動(dòng)臂的構(gòu)造形式動(dòng)臂是工作裝置中的主要構(gòu)件，斗桿的構(gòu)造形式往往決定于動(dòng)臂的構(gòu)造形式。反鏟動(dòng)臂分為整體式和組合式兩類。直動(dòng)臂構(gòu)造簡單、輕巧、布置緊湊，主要用于懸掛式挖掘機(jī),如圖3-1所示。圖2-1整體式直動(dòng)臂采用整體式彎動(dòng)臂有利于得到較

20、大的挖掘深度，它是專用反鏟裝置的常見形式。整體式彎動(dòng)臂在彎曲處的構(gòu)造形狀和強(qiáng)度值得注意，有時(shí)采用三節(jié)變動(dòng)臂有利于降低彎曲處的應(yīng)力集中。整體式動(dòng)臂構(gòu)造簡單、價(jià)廉，剛度一樣時(shí)構(gòu)造重量較組合式動(dòng)臂輕。它的缺點(diǎn)是替換工作裝置少，通用性較差。為了擴(kuò)大機(jī)械通用性，提高其利用率。往往需要配備幾套完全不通用的工作裝置。一般說，長期用于作業(yè)相似的反鏟采用整體式動(dòng)臂構(gòu)造比較適宜。如圖2-1所示。組合式動(dòng)臂一般都為彎臂形式。其組合方式有兩類，一類用輔助連桿或液壓缸連接，另一類用螺栓連接。組合式動(dòng)臂與整體式動(dòng)臂相比各有優(yōu)缺點(diǎn)，它們分別適用于不同的作業(yè)條件。組合式動(dòng)臂的主要優(yōu)點(diǎn)是：1工作尺寸和挖掘力可以根據(jù)作業(yè)條件的變

21、化進(jìn)展調(diào)整。當(dāng)采用螺栓或連桿連接時(shí)調(diào)整時(shí)間只需十幾分鐘，采用液壓缸連接時(shí)可以進(jìn)展無級調(diào)節(jié)。2較合理地滿足各種類型作業(yè)裝置的參數(shù)和構(gòu)造要求，從而較簡單地解決主要構(gòu)件的統(tǒng)一化問題。因此其替換工作裝置較多，替換也方便。一般情況下，下動(dòng)臂可以適應(yīng)各種作業(yè)裝置要求，不需拆換。3裝車運(yùn)輸比較方便。4由于上述優(yōu)點(diǎn)，組合式動(dòng)臂構(gòu)造雖比整體式動(dòng)臂復(fù)雜，但得到了較廣泛的應(yīng)用。尤以中小型通用液壓挖掘機(jī)作業(yè)條件多時(shí)采用組合式動(dòng)臂較為適宜。本次設(shè)計(jì)作業(yè)條件比較單一，所以動(dòng)臂選用整體式動(dòng)臂4。確定斗桿的構(gòu)造形式斗桿也有整體式和組合式兩種，大多數(shù)挖掘機(jī)都采用整體式斗桿，當(dāng)需要調(diào)節(jié)斗桿長度或杠桿時(shí)采用更換斗桿的方法，或者在斗

22、桿上設(shè)置24個(gè)可供調(diào)節(jié)時(shí)選擇的與動(dòng)臂端部鉸接的孔。有些反鏟采用組合式斗桿。確定鏟斗的構(gòu)造形式和斗齒安裝構(gòu)造1確定鏟斗的構(gòu)造形式鏟斗構(gòu)造形狀和參數(shù)的合理選擇對挖掘機(jī)的作業(yè)效果影響很大。鏟斗的作業(yè)對象繁多，作業(yè)條件也不同，用一個(gè)鏟斗來適應(yīng)任何作業(yè)對象和條件較困難。為了滿足各種特定情況，盡可能提高作業(yè)效率，通用反鏟裝置常配有甚至十多種斗容量不同，構(gòu)造形式各異的鏟斗。目前，對鏟斗構(gòu)造形式的研究還處于現(xiàn)場試驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)或模型試驗(yàn)階段，未建立起較系統(tǒng)的理論。將兩只0.6m3容量而斗型不同的反鏟斗裝在RH對各種鏟斗構(gòu)造形狀的共同要：1有利于物料的自由流動(dòng)，因此鏟斗壁不宜設(shè)置橫向凸緣、棱角等。斗底的縱向剖面

23、形狀要適合各種物料的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。2要使物料易于卸凈。用于粘土的鏟斗卸載時(shí)不易卸凈，因此延長了作業(yè)循環(huán)時(shí)間，降低了有效斗容量。國外采用設(shè)有強(qiáng)制卸土的粘土鏟斗。3為了使裝進(jìn)鏟斗的物料不易掉出，鏟斗寬度與物料顆粒直徑之比應(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，視物料為勻質(zhì)。4裝設(shè)斗齒有利于增大鏟斗與物料剛接觸時(shí)的挖掘線比壓，以便切入或破碎阻力較大有物料。挖硬土或碎石時(shí)還能把石塊從土壤中耙出。斗齒的材料、形狀、安裝構(gòu)造及其尺寸參數(shù)都值得研究，對它的主要要挖掘阻力小，耐磨，易于更換。表2-1反鏟斗比照試驗(yàn)結(jié)果a在頁巖中作業(yè)作業(yè)條件鏟斗編號鏟斗充滿時(shí)間(s)生產(chǎn)率10kN/h效率%在頁巖

24、中作業(yè)鏟斗1鏟斗219.0540.642.622.6810053.3作業(yè)條件鏟斗編號鏟斗充滿時(shí)間(s)生產(chǎn)率10kN/h效率%在頁砂中作業(yè)鏟斗1鏟斗25.96.3163.5152.710093.3b在頁砂中作業(yè)2確定斗齒安裝方式目前，國產(chǎn)挖掘機(jī)斗齒安裝方式主要有兩類，斗容量q0.6m3時(shí)多采用螺栓連接圖2-2a，斗容量q0.6m本次設(shè)計(jì)斗容量為0.2 m3挖掘機(jī)，所以斗齒安裝方式為螺栓連接5圖22斗齒的設(shè)計(jì)a)螺栓連接方式；b)橡膠卡銷連接方式1-卡銷；2-橡膠卡銷；3-齒座；4-斗齒鏟斗與鏟斗液壓缸的連接方式鏟斗與鏟斗液壓缸有三種型式圖2-3，其區(qū)別主要在于液壓缸活塞桿端部與鏟斗的連接方式不

25、同，圖a為直接連接，鏟斗、斗桿與鏟斗液壓缸組成四連桿機(jī)構(gòu)。圖b中鏟斗液壓缸通過搖桿1和連桿2與鏟斗相連，它們與斗桿一起組成六連桿機(jī)構(gòu)。圖a和圖b類似，區(qū)別在于前者液壓缸活塞桿端接于搖桿兩端之間。圖c的機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比與b差不多，但鏟斗擺角位置順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)了一個(gè)角度。六連桿方式與四連桿方式相比在同樣的液壓缸行程下能得到較大的鏟斗轉(zhuǎn)角，改善了機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特性。六連桿方式b和d在液壓缸行程一樣時(shí)，后者能得到更大的鏟斗轉(zhuǎn)角，但其鏟斗挖掘力的平均值較小。連接方式如以下圖。圖2-3鏟斗與鏟斗液壓缸的連接方式確定動(dòng)臂、斗桿、鏟斗油缸的鉸點(diǎn)布置反鏟工作裝置實(shí)際上是多個(gè)連桿機(jī)構(gòu)的組合。在發(fā)動(dòng)機(jī)功率、整機(jī)質(zhì)量和鏟斗容量

26、等主要參數(shù)及工作裝置根本形式初步確定的情況下，工作裝置各鉸點(diǎn)在布置及各工作油缸參數(shù)的選擇是否合理，會(huì)直接影響液壓挖掘機(jī)的實(shí)際挖掘能力。動(dòng)臂油缸的布置動(dòng)臂油缸一般布置在動(dòng)臂前下方，下端與回轉(zhuǎn)平臺(tái)鉸接，常見的有兩種具體布置方式。1油缸前傾布置方案，如圖2-4所示，動(dòng)臂油缸與動(dòng)臂鉸接于E點(diǎn)。當(dāng)動(dòng)臂油缸全伸出，將動(dòng)臂舉升至上極限位置，動(dòng)臂油缸軸線向轉(zhuǎn)臺(tái)前方傾斜。2油缸后傾布置方案，如圖2-4所示，當(dāng)動(dòng)臂油缸全伸出，將動(dòng)臂舉升到上極限位置時(shí)，動(dòng)臂油缸軸線向前方傾斜。油缸全收縮時(shí)，后傾方案的最大挖掘深度比前傾方案小，即h1h2。此外，在后傾方案中，動(dòng)臂EF局部往往比前傾方案的長，因此動(dòng)臂所受彎矩也比較大。

27、以上為動(dòng)臂油缸后傾方案的缺點(diǎn)。然而，后傾方案動(dòng)臂下鉸點(diǎn)C與動(dòng)臂油缸下鉸點(diǎn)D的距離CD比前傾方案的大，則動(dòng)臂在上下兩極位置時(shí)，動(dòng)臂油缸的作用力臂Cp也較大。因此，在動(dòng)臂油缸作用力一樣時(shí)，后傾方圖為了增大后傾方案的挖掘深度，有的挖掘機(jī)將長動(dòng)臂CEF改換成短動(dòng)臂CEF，并配以長斗桿。在最大深度處挖掘時(shí)，采用鏟斗挖掘而還是斗桿挖掘，這樣得到的最大挖掘深度為h1h2。圖2-4動(dòng)臂油缸前傾布置方案顯然，不管是動(dòng)臂油缸前傾還是后傾方案，當(dāng)C、D兩鉸點(diǎn)位置和CE長度均不變時(shí)，通過加大動(dòng)臂油缸長度可以增大動(dòng)臂仰角，從而增大最大挖掘高度，但會(huì)影響到最大挖掘深度。所以，在布置油缸時(shí)，應(yīng)綜合考慮動(dòng)臂的構(gòu)造、工作裝置的

28、作業(yè)尺寸及動(dòng)臂舉升力的挖掘力等因素。本設(shè)計(jì)選用動(dòng)臂油缸前傾布置方案。斗桿油缸的布置確定斗桿油缸鉸點(diǎn)、行程及斗桿力臂比時(shí)應(yīng)該考慮以下因素。1保證斗桿油缸產(chǎn)生足夠的斗齒挖掘力。即油缸從最短長度開場推伸時(shí)和油缸最大伸出時(shí)產(chǎn)生的斗齒挖掘力應(yīng)該大于正常挖掘阻力。油缸全伸時(shí)的力矩應(yīng)該足以支承滿載鏟斗和斗桿靜止不動(dòng)。油缸力臂最大時(shí)產(chǎn)生的最大斗齒挖掘力應(yīng)大于要求克制的最大挖掘圍可以取得越小一些。2保證斗桿的擺角圍。斗桿擺角圍一般取100130。在斗桿油缸和轉(zhuǎn)斗油缸同時(shí)伸出最長時(shí)，鏟斗前壁和動(dòng)臂之間的距離應(yīng)大于10cm。一般來說，斗桿越長，則其擺角圍可以取得越小一些。鉸點(diǎn)位置確實(shí)定需要反復(fù)進(jìn)展。在計(jì)算中初定鉸點(diǎn)

29、位置，如不夠合理，應(yīng)進(jìn)展適當(dāng)修改。鏟斗油缸的布置確定鏟斗油缸鉸點(diǎn)應(yīng)考慮以下因素。1保證轉(zhuǎn)斗挖掘時(shí)產(chǎn)生足夠大的斗齒挖掘力，即在鏟斗油缸全行程中產(chǎn)生的斗齒挖掘力應(yīng)大于正常工作情況下的挖掘阻力。當(dāng)鏟斗油缸作用力臂最大時(shí)，所產(chǎn)生的最大斗齒挖掘應(yīng)能使?jié)M載鏟斗靜止不動(dòng)。2保證鏟斗的擺角圍。鏟斗的擺角圍一般取140160，在特殊作業(yè)時(shí)可以大于180，擺角位置可以按圖2-5布置。當(dāng)鏟斗油缸全縮時(shí)，鏟斗與斗桿軸線夾角在軸線上方應(yīng)大于10,常取1525，鏟斗油缸全伸、鏟斗滿載回轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)使土壤不從斗中撒落。3鏟斗從位置到位置時(shí)圖2-5，鏟斗油缸作用力臂最大，這里能得到斗齒最大切削角度的1/2左右，即當(dāng)鏟斗挖掘深度最

30、大時(shí)，正好斗齒挖掘力也最大。實(shí)際上鏟斗的切削轉(zhuǎn)角是可變的。在許多情況下，特別是進(jìn)展復(fù)合動(dòng)作挖掘時(shí)，鏟斗的切削轉(zhuǎn)角一般都小于100，而且鏟斗也不一定都在初始位置開場挖掘。因此，目前一般取位置至位置的轉(zhuǎn)角為3050，在這個(gè)角度圍可以照顧到鏟斗在挖掘過程中能較好地適應(yīng)挖掘阻力的變化，又可以使鏟斗在開場挖掘時(shí)就有一定的挖掘力6。圖2-5鏟斗擺角圍動(dòng)臂、斗桿、鏟斗機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇反鏟裝置總體方案的選擇反鏟方案選擇的主要依據(jù)是設(shè)計(jì)任務(wù)書規(guī)定的使用要求，據(jù)以決定工作裝置是通用或是專用的。以反鏟為主的通用裝置應(yīng)保證反鏟使用要求，并照顧到其它裝置的性能。專用裝置應(yīng)根據(jù)作業(yè)條件決定構(gòu)造方案，在滿足主要作業(yè)條件要求的

31、同時(shí)照顧其它條件下性能。反鏟裝置總體方案的選擇包括以下方面：1動(dòng)臂及動(dòng)臂液壓缸的布置確定用組合式或整體式動(dòng)臂，以及組合式動(dòng)臂的組合方式或整體式動(dòng)臂的形狀。確定動(dòng)臂液壓缸的布置為懸掛式或是下置式。前面已確定采用整體式動(dòng)臂，動(dòng)臂液壓缸的布置為下置式。2斗桿及斗桿液壓缸的布置確定用整體式或組合式斗桿，以及組合式斗桿的組合方式或整體式斗桿是否采用變鉸點(diǎn)調(diào)節(jié)。前面已確定采用整體式斗桿。3確定動(dòng)臂與斗桿的長度比，即特性參數(shù)K1=l1l2。對于一定的工作尺寸而言，動(dòng)臂與斗桿之間的長度比可在很大選擇。一般當(dāng)K12時(shí)，有反鏟取K13稱為長動(dòng)臂短斗桿方案，當(dāng)K11.5葉屬于短動(dòng)臂長斗桿方案。K1要求適用性較強(qiáng)而又

32、無配套替換構(gòu)件或可調(diào)構(gòu)造的反鏟常取中間比例方案。相反，當(dāng)用配套替換構(gòu)件或可調(diào)連接適應(yīng)不同作業(yè)條件時(shí)，不同的配置或鉸點(diǎn)連接情況可組成各種比例方案。在使用條件單一，作業(yè)對象明確的條件下采用整體式動(dòng)臂和斗桿固定鉸接，K1值由作業(yè)條件確定。從作業(yè)圍看，在挖高、挖深與挖掘半徑均一樣的條件下，K1愈大作業(yè)圍愈窄，從挖掘方式看K1大宜用于斗桿挖掘?yàn)橹?，因其剛度較易保證。而K1值小宜用于以轉(zhuǎn)斗挖掘?yàn)橹?。本設(shè)計(jì)采用中間比例方案,取K1=1.8。4確定配套鏟斗的種類、斗容量及其主參數(shù)，并考慮鏟斗連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比是否需要調(diào)節(jié)。5根據(jù)液壓缸系統(tǒng)壓力、流量、系統(tǒng)回路供油方式、工廠制造條件和三化要求等確定各液壓缸缸數(shù)、缸徑

33、、全伸長度與全縮長度之比。考慮到構(gòu)造尺寸、運(yùn)動(dòng)余量、穩(wěn)定性和構(gòu)件運(yùn)動(dòng)幅度等因素一般取1=1.61.7，個(gè)別情況下因動(dòng)臂擺角和鉸點(diǎn)布置要求可以取11.75，而取2=1.61.7，3=1.61.77。機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù)機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù)有三類，第一類是決定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性的必要參數(shù)，稱原始參數(shù)，本次設(shè)計(jì)主要選擇長度參數(shù)作為原始參數(shù)；第二類是由第一類參數(shù)推算出來的參數(shù)，稱推導(dǎo)參數(shù)，多為運(yùn)算中需要的角度參數(shù)；第三類是作方案分析比較所需要的其它特性參數(shù)。反鏟機(jī)構(gòu)各局部原始參數(shù)、推導(dǎo)參數(shù)和局部特性參數(shù)見表2-2所示。表2-2反鏟機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù)表參數(shù)分類機(jī)構(gòu)組成鏟斗斗桿動(dòng)臂符號意義原始參數(shù)l3=QV，l12=MH

34、，l13=MN，l14=HN，l24=QK，l25=KV，l29=KHl2=FQ，l9=EF，l10=FG，l11=EG，l15=GN，l16=FN，l21=NQl1=CF，l6=CDl7=CB，l8=DF，l22=BF推導(dǎo)參數(shù)9NMH10KQV4EFG5GNF6GFN7NQF8NFQ2BCF3DFC特性參數(shù)K2=，l3K2=，l3K2=l31CZF=K1=備注L2斗桿長l1動(dòng)臂長1動(dòng)臂彎角斗形參數(shù)的選擇1.鏟斗的主要參數(shù)的選擇斗容量q、平均斗寬B，轉(zhuǎn)斗挖掘半徑R和轉(zhuǎn)斗挖掘裝滿轉(zhuǎn)角2這里令=ma*是鏟斗的四個(gè)主要參數(shù)。R、B及2三者與q之間有以下幾何關(guān)系圖2-68。 (2-1)其中q0.2m3

35、其中：q=0.2mR鏟斗挖掘半徑，單位m；B鏟斗斗寬，根據(jù)反鏟斗平均斗寬統(tǒng)計(jì)值和推薦圍，查表2-67取B0.75m；2鏟斗挖掘裝滿轉(zhuǎn)角，一般取290100，取2=95=1.658rad把q、B、2代入式(2-1)得：解得：R=0.803m圖2-6鏟斗主參數(shù)示意圖鏟斗上兩個(gè)鉸點(diǎn)K與Q的間距l(xiāng)24圖2-5太大將影響鏟斗傳動(dòng)特性，太小則影響鏟斗構(gòu)造剛度。一般取特性：K2=l24l3取K20.34l24l3=0.34，R=0.803m，得出l24=當(dāng)轉(zhuǎn)角較大時(shí)K2取較小值，一般取10=KQV=95115，取KQV =105。2 .斗形尺寸計(jì)算根據(jù)鏟斗主要參數(shù)可進(jìn)一步設(shè)計(jì)計(jì)算斗形其尺寸，如圖2-7所示。

36、圖中三角形OGE為等腰三角形，OA段為直線，AB弧段為拋物線。A點(diǎn)至直線EB的距離為H，拋物線定點(diǎn)高度為L，一般取HL。斗尖角取值圍一般為2030，斗側(cè)壁角為取3050，包角取108。常見鏟斗斗形參數(shù)參考表2-2。改變?nèi)切蜲EG的形狀可以獲得不同的形狀的斗形。斗形尺寸根據(jù)比較法D=0.75m()、RD=0.803m()，得出：1=0.294m；2=0.534m；3=0.87；R=0.7324m；m=0.0706m；=40；=23；=108；HL=0.56m。圖2-7反鏟斗計(jì)算尺寸3.初選斗齒的幾何形狀鏟斗的幾何形狀應(yīng)對挖掘比阻力到達(dá)最小值。鏟斗及切削時(shí)的主要參數(shù)，如圖2-7所示，圖中鏟斗容量

37、q、長度L、寬度B、高度H、切削角、刃角和后角等參數(shù)的選擇都對挖掘比阻力有直接影響。斗齒在鏟斗上的布置齒寬和齒距也是一個(gè)重要參數(shù)9。為使斗側(cè)壁不參與切削，鏟斗應(yīng)裝有側(cè)齒。一般齒寬：m；齒長：m；齒距為：m；取a=0.18m斗前臂與切削面的間隙?。?0.7b=0.0448m又由于鏟斗寬度B=0.75m,齒寬與齒距之和為a+b因此：斗裝有3個(gè)齒。另外齒尖應(yīng)保持銳利，否則挖掘阻力將急劇增加。新鑄或鍛的齒只有一個(gè)小的圓弧尖連續(xù)工作后，齒尖將逐漸磨損，并變鈍。通常，挖掘級土壤，齒尖顯著磨鈍后，挖掘阻用將增加50100%。因此，為防止這種超載挖掘，應(yīng)及時(shí)更換或在齒刃口上堆焊硬質(zhì)合金層，斗齒做成楔入式或組合

38、式，以便快速更換和修補(bǔ)。圖2-8鏟斗的根本參數(shù)切削角對切削阻力影響也很大。通常，挖級土?xí)r，斗切削角為2035較大值適用于硬土，小值適用于一般土，常用切削角為30，本次設(shè)計(jì)取30，后角不應(yīng)小于5，刃角取25。動(dòng)臂機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇由于鏟斗容量q0.2m3,根據(jù)國外液壓挖掘機(jī)有關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，通過類比法，選出參數(shù)機(jī)重G又根據(jù)經(jīng)歷公式計(jì)算法，參考表1-3機(jī)體尺寸和工作尺寸經(jīng)歷系數(shù)表7，線尺寸參數(shù)：得出:最大挖掘半徑：m；最大挖掘深度：m；最大卸載高度：m據(jù)統(tǒng)計(jì)，最大挖掘半徑R1值一般與l1+ l2+ l3的和值很接近。因此由要求R1，已定的l3和K1可按以下經(jīng)歷公式初選l1、l2：(2-2)其中：R1=5.

39、728m；K1經(jīng)計(jì)算得出：l2=1.759m；l1= K1 l2=1.81.759=在三角形CZF中，1、l1和K3都可以根據(jù)經(jīng)歷初選出：其中1動(dòng)臂的彎角，采用彎角能增加挖掘深度，但降低了卸載高度，但太小對構(gòu)造的強(qiáng)度不利，一般取120140，取11407；l1前面已算出為3.166m；K3動(dòng)臂轉(zhuǎn)折處的長度比ZFZC，一般根據(jù)構(gòu)造和液壓缸鉸點(diǎn)B的位置來考慮，初步設(shè)計(jì)取K31.11.3，取K31.2；圖2-9動(dòng)臂實(shí)際尺寸因此根據(jù)公式： (2-3)可以算出l41、l42、39經(jīng)計(jì)算得出：m；m；39 =17.9如圖2-9所示動(dòng)臂液壓缸全伸與全縮時(shí)的力臂比K4按不同情況選取，專用反鏟可取K40.8；以

40、反鏟為主的通用機(jī)，K40.81.1；斗容量1m3左右的通用機(jī)，則可取K4本設(shè)計(jì)中取K41。11的取值對特性參數(shù)K4、最大挖掘深度1ma*和最大挖高2ma*有影響。加大11會(huì)使減小或使1ma*增大，這下符合反鏟作業(yè)要求，因此根本用作反鏟的小型機(jī)取1160。本設(shè)計(jì)中取1170。斗桿液壓缸全縮時(shí)CFQ=32-8最大圖2-10，常選(32-8)=160180本設(shè)計(jì)中取32-8ma*170。BCZ取決于液壓缸布置形式，圖2-5，動(dòng)臂液壓缸構(gòu)造中這一夾角較小，可能為零。動(dòng)臂單液壓缸在動(dòng)臂上的鉸點(diǎn)一般置于動(dòng)臂下翼加耳座上B在Z的下面。初定BCZ5，根據(jù)CZF22.110。解得：BCF17.1。由圖2-10得

41、最大卸載高度的表達(dá)式為：2-4圖2-10最大卸載高度時(shí)動(dòng)臂機(jī)構(gòu)計(jì)算簡圖由圖2-11得最大挖掘深度絕對值的表達(dá)式為(2-5)將這兩式相加，消去l5，并令A(yù)112，BA+8-32ma*，得到：(2-6)又特性參數(shù)：(2-7)圖2-11最大挖掘深度時(shí)動(dòng)臂機(jī)構(gòu)計(jì)算簡圖) 2-8將上式代入式(2-7)則得到一元函數(shù)f(1ma*)=0。式中H1ma*和H3ma*已根據(jù)經(jīng)歷公式計(jì)算法求出：1min=29.6；1ma*=73.5最后由式2-5求l5為： 2-9=0.638m(其中l(wèi)1=3.166m；l21.759m；A=97.1；由于履帶總高，近似取YA=0.65m)然后，解下面的聯(lián)立方程，可求和： (2-1

42、0)經(jīng)計(jì)算得出：=1.63；=0.67；L1min=0.952m；L1ma*=1.52m；l7=1.61m得到的結(jié)果符合以下幾何條件：；10。斗桿機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇第一步計(jì)算斗桿挖掘阻力：斗桿挖掘過程中，切削行程較長，切土厚度在挖掘過程中視為常數(shù)，一般取斗桿在挖掘過程中總轉(zhuǎn)角g=5080,取g65，在這轉(zhuǎn)角過程中，鏟斗被裝滿，這時(shí)半齒的實(shí)際行程為：其中：r6斗桿挖掘時(shí)的切削半徑，r6=FV；m斗桿挖掘時(shí)的切土厚度hg可按下式計(jì)算：斗桿挖掘阻力為： (2-11)式中K0挖掘比阻力，由表010查得，K020級土壤以下KS土壤松散系數(shù)近似值取1.2511。斗桿l2與鏟斗l3和FVmin之間，為了滿足開挖

43、和最后卸載及運(yùn)輸狀態(tài)的要求，鏟斗的總轉(zhuǎn)角往往要到達(dá)150180。計(jì)算得：m把K0、q、r6min、g、KS代入式2-12得：kN第二步確定斗桿液壓缸的最大作用力臂。m其中：根據(jù)經(jīng)歷公式計(jì)算法得出P213.96kN斗桿液壓缸初始力臂e20與最大力臂e2min之比是斗桿擺角2min的余弦函數(shù)，設(shè)e20=e2ma*則： 2-12由圖2-13，取e20=e2ma*，求得：m其中斗桿擺角圍大致在105125，取2ma*105=1.588m連桿、搖臂參數(shù)的選擇從幾何可容性與構(gòu)造布置的角度對鏟斗機(jī)構(gòu)的要求考慮，必須保證鏟斗六連桿機(jī)構(gòu)在l3全行程中任一瞬間時(shí)都不會(huì)被破壞，即保證GFN、GNM及四邊形HNQK在

44、任何瞬間皆成立12。根據(jù)鏟斗六連桿機(jī)構(gòu)的要求，借助電子計(jì)算機(jī)選出可行的方案為QN=7m；MH=156m；NM=95m；HK=12m；HN=3m。-. z.工作裝置的強(qiáng)度計(jì)算工作裝置由鏟斗、斗桿、動(dòng)臂以及連桿機(jī)構(gòu)和各種工作液壓缸組成。對這些構(gòu)造件的分析計(jì)算，首先應(yīng)確定各構(gòu)造件的不利工況，即在這工況下對*一構(gòu)造件可能出現(xiàn)最大的應(yīng)力，以這工況作為設(shè)計(jì)該構(gòu)造件的依據(jù)，也就是強(qiáng)度設(shè)計(jì)中計(jì)算位置的選擇，計(jì)算圖式和載荷確實(shí)定問題。由于影響挖掘機(jī)挖掘力的因素很多，如三個(gè)工作液壓缸的匹配。整機(jī)穩(wěn)定問題等，并且同樣的反鏟裝置還有較多的形式，對計(jì)算位置的選擇，看法很不一致，更無統(tǒng)一的規(guī)定。隨著電子計(jì)算機(jī)的普及應(yīng)用，

45、目前已有可能對挖掘機(jī)的所有工況及其挖掘過程中指定的千百個(gè)位置進(jìn)展作用力分析和對各構(gòu)造件進(jìn)展較多的可能危險(xiǎn)斷面進(jìn)展應(yīng)力計(jì)算，再結(jié)合樣機(jī)的應(yīng)力測定，使工作裝置構(gòu)造設(shè)計(jì)有可能得到比較可行而又經(jīng)濟(jì)的構(gòu)造尺寸和形狀，對工作裝置中構(gòu)造復(fù)雜的構(gòu)件以及對構(gòu)造中斷面突變或應(yīng)力集中的局部可以采用有限元法進(jìn)展計(jì)算，以提高分析計(jì)算的準(zhǔn)確度13。斗桿的計(jì)算反鏟裝置的斗桿尤以標(biāo)準(zhǔn)和加長斗桿強(qiáng)度主要為彎矩所控制，故其計(jì)算位置可根據(jù)反鏟工作中挖掘阻力對斗桿可能產(chǎn)生的最大彎矩來確定。根據(jù)斗桿工作情況的手試驗(yàn)說明，斗桿危險(xiǎn)斷面最大應(yīng)力發(fā)生在采用轉(zhuǎn)斗挖掘的工況下。其計(jì)算位置可按以下條件確定：計(jì)算位置圖3-1，條件為：1動(dòng)臂位于最低

46、動(dòng)臂液壓缸全縮；2斗桿液壓缸作用力臂最大斗桿液壓缸與斗桿尾部夾角為90；3斗齒尖位于鏟斗與斗桿鉸點(diǎn)和斗桿與動(dòng)臂鉸點(diǎn)連線的延長線上；4側(cè)齒遇障礙作用有橫向力Wk。這時(shí)，工作裝置上的作用力有工作裝置各局部的重量(鏟斗重Gd，斗桿重Gg和動(dòng)臂重Gb)，作用于斗側(cè)齒上的挖掘阻力(包括切向力為W1，法向分力W2和側(cè)向力Wk)14。鏟斗挖掘時(shí)，鏟斗液壓缸工作力Pd所能克制的切向阻力W1可取鏟斗為隔離體，按對鉸點(diǎn)的力矩平衡方程MC0求得 (3-1)式中l(wèi)d由圖3-1畫圖得，液壓缸與斗臂兩鉸點(diǎn)距l(xiāng)d0.766m；r5鏟斗上兩鉸點(diǎn)間距離r50.3mr6鏟斗上的鉸點(diǎn)E與斗臂上的鉸點(diǎn)D間距離r60.423mr7動(dòng)力

47、臂與斗臂兩鉸點(diǎn)距為r70.268m；r2r20.142m；把ld、r5、r6、r7代入式(3-1)得：kN法向阻力W2決定于動(dòng)臂液壓缸的閉鎖力PB，可取工作裝置為隔離體，按對動(dòng)臂底部鉸點(diǎn)的力矩平衡方程MA0求得： (3-2)式中PB動(dòng)臂液壓缸的閉鎖力，PB286kN；MA(GbGgGd) 工作裝置各局部重量對點(diǎn)的力矩之和，相應(yīng)的力臂值由圖3-1確定為：rb由圖3-1畫圖得，rb1.36m；rg1.99m；rd1.1m；rB0.325m；r13.16m；r02.05m把rb、rg、rd、rB、r1、r0代入式5-2得：=4.15kN取斗桿帶斗為隔離體，列出對鉸點(diǎn)B力矩平衡方程MB0，可求得斗桿液

48、壓缸作用力被動(dòng)狀態(tài)。一般情況下，此力Pg與其閉鎖力值按該液壓缸閉鎖壓力決定相近。 3-3式中rb由圖3-1畫圖得，rb=0.46m；r2=1.56m；rd=0.766m；r4=1.39m；r3=0.49m；把rb、r2、rd、r4、r3代入式(3-3)得：Pg=0.4641.718(1.56+0.766)+0.861.392.230.49=45.69kN鏟斗邊齒遇障礙時(shí)，橫向挖掘阻力Wk由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器承受，此力的最大值決定于回轉(zhuǎn)平臺(tái)的制動(dòng)力矩，其值為：(3-4)式中r橫向阻力Wk與回轉(zhuǎn)中心間的距離, 由CAD做圖得，r=1.28m；MT回轉(zhuǎn)平臺(tái)制動(dòng)器可承受的最大力矩，MT4925.3Nm。

49、把r、MT代入式(3-4)得：Wk=3.848kN5計(jì)算位置圖3-2，條件為：動(dòng)臂位于動(dòng)臂液壓缸對鉸點(diǎn)有最大作用力臂rBma*處；斗桿液壓缸作用力臂最大；鏟斗斗齒尖位于B、C兩鉸點(diǎn)連線的延長線上，或鏟斗位于發(fā)揮最大挖掘力為置，正常挖掘，即挖掘阻力對稱于鏟斗，無側(cè)向力作用。此時(shí)工作裝置上的作用力僅為工作裝置的自重及斗齒上的作用力W1及W2。作用力的分析方法同上15切向阻力： (3-5)法向阻力： (3-6)橫向挖掘阻力： (3-7)由圖3-1畫圖得，r60.423m；r70.29m；r20.14m；，rb1.52m；rg2.225m；rd1.36m；rB0.56m；r12.8m；r00.45m；

50、lb=0.46m；l2=1.56m；ld=0.77m；R4=1.39m；r3=0.49m；r=1.22m；圖3-1斗桿計(jì)算位置通過計(jì)算得出：W163.51kN；W26.45kN；Wk4.037kN。根據(jù)以上位置的斗桿作用力分析，便可作出斗桿的力圖。對于計(jì)算位置，斗桿力圖包括斗桿軸向力N，斗桿平面、外的彎矩M*、My和剪力Q*、Qy，以及扭矩Mkp；對于計(jì)算位置或，斗桿力側(cè)僅有N，M*、Q*。斗桿受載荷最嚴(yán)重的那一側(cè)，危險(xiǎn)斷面為m-m。作用在這個(gè)截面中心上載荷有：T2力可對斗齒取力矩平衡方程式來解得：圖3-2斗桿受力圖=2.87kN垂直平面的彎矩y-z平面：=81.35kN通過斗桿中心垂直于yz

51、平面的*z平面中的彎矩為：=0.8kNm沿斗桿軸向拉力為：=39.25kN這樣斗桿危險(xiǎn)斷面上正應(yīng)力為：=83MPa式中許用應(yīng)力，取0.85s；F斗桿梁的斷面積。斗桿還應(yīng)根據(jù)危險(xiǎn)斷面上的力進(jìn)展整體穩(wěn)定驗(yàn)算，其應(yīng)力值為： (3-8)式中W*、Wy截面對*-*軸、y-y軸的抗彎斷面系數(shù)；Fm斗桿梁橫斷面的毛面積；中心壓桿許用應(yīng)力折減系數(shù)，可根據(jù)斗桿梁的細(xì)長比來定。按下式求出：上式中用下式求出：式中斗桿的計(jì)算長度；計(jì)算截面的最小回轉(zhuǎn)半徑；計(jì)算截面的最小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；因此斗齒截面上的應(yīng)力：=82.45MPa對于承受扭力的單梁方型斷面斗桿，還要計(jì)算其扭力矩：=63.510.44.0370.18=26.13kN

52、m其扭曲應(yīng)力為：=120.97MPa式中a1、a1單梁方型斷面相應(yīng)邊壁厚中心線距；t最薄處的壁厚。經(jīng)歷算，該斗桿符合要求。動(dòng)臂的計(jì)算反鏟裝置動(dòng)臂的強(qiáng)度計(jì)算同樣應(yīng)按挖掘工作中對動(dòng)臂可能出現(xiàn)的最大載荷選定計(jì)算位置。除按電算結(jié)果進(jìn)展選擇外，一般近似計(jì)算可采用以下計(jì)算位置條件為：1動(dòng)臂位于最低動(dòng)臂液壓缸全縮；2斗齒尖、鏟斗與斗桿鉸點(diǎn)、斗桿與動(dòng)臂鉸點(diǎn)三點(diǎn)位將支座A點(diǎn)產(chǎn)總反力銨兩支座三個(gè)座標(biāo)方向分解。支座總反力RA分解為RA*和RAZ并平均分配作用于兩支座。橫向力Wk引起動(dòng)臂的彎矩和扭矩可用支座反力T和Q的形式來代替：(3-9)(3-10)式中MZA支座A處的橫向彎矩；MZA支座A處的扭矩即M*A；由于動(dòng)臂支座的側(cè)向間隙，橫向力Wk可能同其中一個(gè)分支座左邊或右邊的來承受。這樣，距動(dòng)臂支座ln的截面N*的力可按以下各式求得：垂直平面的彎矩： (3-11)橫向彎矩： (3-12)軸向力： (3-13)整體彎曲動(dòng)臂對