正鏟液壓挖掘機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)D

挖掘深度m挖掘高度m挖掘半徑m卸載高度m小松PC1250-74（）12.9815.97519.4711.32邦立重機(jī)CED750-74.5（4-5.5）2.689.7459.287.68邦立重機(jī)CED650-64（）3.29.5219.0617.911邦立重機(jī)CE750-74.5（4-5.5）2.689.7459.287.68邦立重機(jī)CE650-64（）3.29.5219.0617.911表1其中邦立重機(jī)CED750-7和邦立重機(jī)CED650-6是電動(dòng)液壓挖掘機(jī)，在這里也就不考慮。經(jīng)過參數(shù)的對(duì)比，邦立重機(jī)CE650-6的參數(shù)和題目參數(shù)最接近，所以這里我選擇邦立重機(jī)CE650-6的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。邦立重機(jī)CE650-6的參數(shù)如下表：整機(jī)重量46標(biāo)準(zhǔn)斗容2.5最大挖掘半徑mm8260最大挖掘深度mm2440最大挖掘高度mm9240最大卸載高度mm6630斗桿最大推壓力kN243鏟斗最大破裂力kN230表2依據(jù)[2]中的公式QUOTE以及表1-3可知：相關(guān)系數(shù)斗桿長(zhǎng)0.90.747名稱系數(shù)代號(hào)舉薦值范圍所選值臂鉸離回轉(zhuǎn)中心0.150.1臂鉸離地高度0.630.6臂長(zhǎng)1.21.14斗桿長(zhǎng)0.90.747最小挖掘半徑0.850.85表3于是，動(dòng)臂長(zhǎng)度QUOTE，斗桿長(zhǎng)度QUOTE，由QUOTE可得QUOTE，符合QUOTE這個(gè)條件，所以該參數(shù)設(shè)計(jì)合理。則A、C點(diǎn)的最大距離：當(dāng)動(dòng)臂和斗桿成最大角（即QUOTE）時(shí)QUOTE的大小：4、動(dòng)臂的轉(zhuǎn)角范圍以及鉸點(diǎn)A依據(jù)表3以及QUOTE可知：鉸點(diǎn)A的橫坐標(biāo)QUOTE，縱坐標(biāo)QUOTE。由公式（1）可知：鏟斗挖掘半徑：動(dòng)臂轉(zhuǎn)角范圍：由公式（2）可知：因?yàn)镼UOTE，所以BC能呈垂直狀態(tài)。再由公式（5）可知：5、鏟斗的轉(zhuǎn)角范圍確定依據(jù)最大挖掘半徑高度確定依據(jù)最大挖掘卸載高度確定6.斗桿的轉(zhuǎn)角范圍確定依據(jù)表3以及QUOTE可知：因?yàn)镼UOTE，并且QUOTE則，整理可得：仿真以下截圖為用SolidWorks做的三維建模因?yàn)橛肧olidWorks做的三維模型不好倒入Adams，所以本文就以一個(gè)簡(jiǎn)化模型還做仿真，但是數(shù)據(jù)都是用上文所計(jì)算的數(shù)據(jù)。以下就是仿真的截圖，只要為鏟斗的運(yùn)行軌跡。經(jīng)過仿真，得到以下數(shù)據(jù)：D的y坐標(biāo)的值A(chǔ)為（0，0）AD的距離下面是試驗(yàn)臺(tái)模型搭建：液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)作為液壓挖掘機(jī)設(shè)計(jì)的重要組成部分，設(shè)計(jì)時(shí)必需滿意挖掘機(jī)工作循環(huán)所需的全部技術(shù)要求，且靜動(dòng)態(tài)性能好、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、工作平安牢靠、壽命長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)性好、運(yùn)用維護(hù)便利。其中液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)作為挖掘機(jī)總體設(shè)計(jì)的一部分，必須要滿意整機(jī)工作要求，并要求進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的計(jì)算和分析驗(yàn)證，選取合適的各液壓元件。1．液壓挖掘機(jī)的工況分析液壓挖掘機(jī)的主要功能運(yùn)動(dòng)包括以下幾個(gè)動(dòng)作:動(dòng)臂升降、斗桿收放、鏟斗裝卸、轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)、整機(jī)行走以及其它協(xié)助動(dòng)作。除了協(xié)助動(dòng)作(例如整機(jī)轉(zhuǎn)向等)不需全功率驅(qū)動(dòng)以外，其它都是液壓挖掘機(jī)的主要?jiǎng)幼?，要考慮全功率驅(qū)動(dòng)。挖掘機(jī)的典型作業(yè)流程:(1)整機(jī)移動(dòng)至合適的工作位置(2)回轉(zhuǎn)平臺(tái)，運(yùn)用工作裝置處于挖掘位置(3)動(dòng)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(dòng)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2.液壓缸主要幾何尺寸的計(jì)算挖掘機(jī)各驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)系統(tǒng)包括：發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓泵、液壓馬達(dá)、電液比例換向閥、動(dòng)臂缸、斗桿缸及齒輪傳動(dòng)。本設(shè)計(jì)主要對(duì)動(dòng)臂缸進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)。動(dòng)臂液壓缸內(nèi)徑尺寸和活塞桿直徑的確定由表4.1、表4.2可知，大型挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)在斗桿最大推壓力，鏟斗最大破裂力前提下，考慮到鏟斗容量為，所以宜取液壓缸的工作壓力＝30×，負(fù)載，液壓缸選用單桿式，并在工作時(shí)進(jìn)行差動(dòng)連接。此時(shí)液壓缸無(wú)桿腔工作面積應(yīng)為有桿腔工作面積的兩倍。由于液壓缸回油路上必需具有背壓力存在，以防止挖掘機(jī)卸土后突然前沖，由表4.3,可取＝1.2×。表4.1按負(fù)載選擇執(zhí)行元件工作壓力負(fù)載F/N<50005000～1000010000～3000030000～50000>50000工作壓力p/MPa<0.8～11.5～22.5～44～5>5～7表4.2按主機(jī)類型選擇執(zhí)行元件工作壓力主機(jī)類型機(jī)床農(nóng)業(yè)機(jī)械小型工程機(jī)械工程機(jī)械協(xié)助機(jī)構(gòu)液壓機(jī)中、大挖掘機(jī)重型機(jī)械起重運(yùn)輸機(jī)構(gòu)磨床組合機(jī)床龍門刨床拉床工作壓力p/Mpa≤23～5≤88～1010～1620～32表4.3執(zhí)行元件背壓力系統(tǒng)類型背壓力/Mpa簡(jiǎn)潔系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)0.2～0.5回油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng)0.4～0.6回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng)0.5～1.5用補(bǔ)油泵的閉式回路0.8～1.5回油路較困難的工程機(jī)械1.2～3回油路較短，且干脆回油箱可忽視不計(jì)由于是差動(dòng)式單桿連接，所以活塞桿直徑d和缸筒直徑D的關(guān)系為d=0.707D。依據(jù)公式=81.63(3.5)故有 D==101.78mm，d=0.707D=71.96mm(3.6)當(dāng)按GB/T2348－1993將這些直徑圓整成就近標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)得：D=110mm,d=72mm，由此求得液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積為(3.7)液壓缸行程的確定液壓缸行程主要依據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求而定。但為了簡(jiǎn)化工藝和降低成本，應(yīng)盡量采納GB/T2348-1993標(biāo)準(zhǔn)的液壓缸行程，則依據(jù)技術(shù)要求，取行程為900mm。3.液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算（1）缸筒壁厚的計(jì)算對(duì)于低壓系統(tǒng)或≥16時(shí)，液壓缸缸筒厚度一般按薄壁筒計(jì)算，公式如下：(3.8)式中－液壓缸缸筒厚度－試驗(yàn)壓力(Mpa)，當(dāng)工作壓力P≤16Mpa時(shí)，=1.5P，當(dāng)工作壓力31.5≥P≥16Mpa時(shí)，=1.25P，當(dāng)工作壓力P≥31.5Mpa時(shí)，=1.15P，這里應(yīng)取=1.25P=37.5Mpa。－液壓缸內(nèi)徑(m)－缸體材料的許用應(yīng)力（Mpa），可通過下面公式求得：(3.9)－缸體材料的抗拉強(qiáng)度(Mpa)－平安系數(shù)，=3.5～5，一般取=5但對(duì)于鍛鋼45的許用應(yīng)力一般都取=110(Mpa)則依據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，取液壓外缸直徑為=130mm。（2）液壓缸油口直徑的計(jì)算液壓缸油口直徑應(yīng)依據(jù)活塞最高運(yùn)動(dòng)速度和油口最高液流速度而定，公式如下：(3.10)式中－液壓缸油口直徑(m)－液壓缸內(nèi)徑(m)－液壓缸最大輸出速度(m/min)－油口液流速度(m/min)，依據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，取=7m/min同時(shí)對(duì)于單桿油塞式液壓差動(dòng)聯(lián)接時(shí)，活塞的外伸速度為:(3.11)式中－液壓缸差動(dòng)聯(lián)接時(shí)，活塞外伸的速度，可視為油口液流的速度(m/min)－液壓泵流量(/s)，依據(jù)邦立CE６５０－６正鏟挖掘機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)?。海剑钊麠U面積，其公式如下:(3.12)式中－活塞桿直徑(m)所以代入數(shù)據(jù)，解析以上公式得：，故取（3）下蓋聯(lián)接螺釘強(qiáng)度校核計(jì)算螺釘聯(lián)接可采納高強(qiáng)度螺釘M16×1.5(GB/T70.1-2000)聯(lián)接,兩端數(shù)量均為24件，螺釘精度等級(jí)為10.9級(jí)，其強(qiáng)度校核，公式如下：拉應(yīng)力：=7.7Mpa(3.15)剪應(yīng)力：=3.1Mpa(3.16)式中：螺紋擰緊系數(shù)，此處取=1.25:螺紋摩擦系數(shù),一般取=0.12：螺紋外徑，依據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，取=16mm：螺紋內(nèi)徑，依據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，取=-1.0825×1.5＝14.4mm：數(shù)量為24：螺釘材料屈服強(qiáng)度，取45鋼，則[σ]=110Mpa得：，符合工況要求，則驗(yàn)證合格，可取。（4）活塞桿柔度校核計(jì)算活塞桿細(xì)比計(jì)算如下：λ=≤[λ](3.17)此處：L為折算長(zhǎng)度，導(dǎo)向套中心至吊頭尺寸，約630mm，活塞桿直徑d=63mm，[λ]活塞桿許用瘦長(zhǎng)比，按規(guī)定拉力桿此處[λ]≤100。計(jì)算得，故滿意要求，則活塞桿長(zhǎng)度和缸筒長(zhǎng)度的取值合格。選擇各執(zhí)行元件1.液壓泵的選擇依據(jù)現(xiàn)有產(chǎn)品的相關(guān)數(shù)據(jù)，取主泵的壓力為，最大流量為；齒輪泵的壓力為，最大流量為。依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，可查閱得：此液壓泵可采納NB3-G20F雙聯(lián)柱塞泵，主泵由2個(gè)柱塞式串聯(lián)變量柱塞泵組成。2.柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇取泵的總效率=0.8，泵的總驅(qū)動(dòng)功率為：=241.87KW(5.1)考慮平安系數(shù),故取246KW3.液壓閥的選擇選擇液壓閥主要依據(jù)閥的工作壓力和通過閥的流量。液壓閥的作用是限制液壓系統(tǒng)的油流方向、壓力和流量，從而限制整個(gè)液壓系統(tǒng)。系統(tǒng)的工作壓力，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作依次，工作部件的運(yùn)動(dòng)速度、方向，以及變換頻率，輸出力和力矩等。（1）依據(jù)液壓閥額定壓力來選擇選擇的液壓閥應(yīng)使系統(tǒng)壓力適當(dāng)?shù)陀诋a(chǎn)品標(biāo)明的額定值。對(duì)液壓閥流量的選擇，可以依據(jù)產(chǎn)品標(biāo)明的公稱流量為依據(jù)，依據(jù)產(chǎn)品有關(guān)流量曲線來確定。（2）液壓閥的安裝方式的選擇液壓閥和系統(tǒng)的管路或其他閥的進(jìn)出油口的連接方式，一般有三種，螺紋連接方式，板式連接方式，法蘭連接方式。安裝方式的選擇要依據(jù)液壓閥的規(guī)格大小，以及系統(tǒng)的簡(jiǎn)繁及布置特點(diǎn)來確定。（3）液壓閥的限制方式的選擇液壓閥的限制方式一般有四種，有手動(dòng)限制，機(jī)械限制，液壓限制，電氣限制。依據(jù)系統(tǒng)的操縱須要和電氣系統(tǒng)的配置實(shí)力進(jìn)行選擇。（4）液壓閥的結(jié)構(gòu)形式的選擇液壓閥的結(jié)構(gòu)方式分為：管式結(jié)構(gòu)，板式結(jié)構(gòu)。一般依據(jù)系統(tǒng)的工作須要來確定液壓閥的結(jié)構(gòu)形式。4.其他液壓元件的選擇（1）膠管的選擇依據(jù)工作壓力和按公式得管子的內(nèi)徑選擇膠管的尺寸規(guī)格。高壓膠管的工作壓力對(duì)不正常運(yùn)用的狀況下可提高20%；對(duì)于運(yùn)用頻繁，常常扭變的要降低40%。膠管在運(yùn)用及設(shè)計(jì)中應(yīng)主要下列事項(xiàng)：1）膠管的彎曲半徑不宜過小，一般不應(yīng)小于320，膠管和管接頭聯(lián)接處應(yīng)留有一段直的部分，此段長(zhǎng)不應(yīng)小于管外徑的兩倍。2)膠管的長(zhǎng)度應(yīng)考慮到膠管在通入壓力油后，長(zhǎng)度方向?qū)l(fā)生收縮變形，一般收縮是取3%~4%，膠管安裝時(shí)避開處于拉緊狀態(tài)。3)膠管安裝是應(yīng)保證不發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，為便于安裝，可沿管長(zhǎng)涂以色紋，以便檢查。4)膠管的接頭軸線，應(yīng)盡量放置在運(yùn)動(dòng)的平面內(nèi)，避開兩端相互運(yùn)動(dòng)時(shí)膠管受力。5)膠管應(yīng)避開和機(jī)械上的尖角部分想接觸和摩擦，以免管子損壞。（2）非橡膠管道的選擇本系統(tǒng)管路很困難，取其中主要的幾條來計(jì)算，依據(jù)公式：(5.3)－液體流量－流速，對(duì)于吸油管=1~2m/s，一般取1m/s以下，對(duì)于壓油管≤3~6m/s，對(duì)于回油管≤1.5~2.5m/s。通過以下公式算出管道內(nèi)徑：(5.4)式中－液體流量－流速其設(shè)定值和計(jì)算數(shù)值如表5.1所示表5.1計(jì)算數(shù)值管路名稱通過流量(L/min)允許流速(m/min)管道內(nèi)徑(m)實(shí)際取值(m)大泵吸油管20.4×20.80.04210.045小泵吸油胳150.90.01420.021大泵排油管26.9×240.0170.021小泵排油管19.240.0070.0105.油箱容量的確定初步確定油箱的有效容積,跟據(jù)閱歷公式來確定油箱的容量：(5.5)式中－液壓泵每分鐘排出的壓力油的容積－閱歷系數(shù)已知所選泵的總流量為800L/min,這樣,液壓泵每分鐘排出的壓力油體積為80