WY6液壓挖掘機(jī)的整機(jī)設(shè)計(jì)

前言挖掘機(jī)是重要的工程機(jī)械，它廣泛應(yīng)用于礦山開采、道路工程、國(guó)防施工、農(nóng)田水利等基本建設(shè)之中。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展，特別是國(guó)家加大公路、鐵路、住宅和水利設(shè)施的投資，挖掘機(jī)越來(lái)越顯示出在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的巨大作用。自20世紀(jì)90年代以來(lái)，據(jù)有關(guān)專家估算，全世界各種施工作業(yè)場(chǎng)所約有65%-70%的土石方工作量是由挖掘機(jī)來(lái)完成的，因此，液壓挖掘機(jī)在各種工程建設(shè)領(lǐng)域，特別是在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中得到廣泛的應(yīng)用。從20世紀(jì)后期開始，國(guó)際上挖掘機(jī)的生產(chǎn)向大型化、微型化、多功能化、專用化和自動(dòng)化的方向發(fā)展，重視采用新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)，加快標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化發(fā)展速度，小型液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)有向變量系統(tǒng)轉(zhuǎn)變的明顯趨勢(shì)，本文設(shè)計(jì)的液壓挖掘機(jī)正是基于以上目的，設(shè)計(jì)出符合生產(chǎn)需求的小型液壓挖掘機(jī)。第一章緒論§1.1挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理§1.1.1液壓挖掘機(jī)的基本組成液壓挖掘機(jī)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)、工作裝置、行走裝置和電氣控制等部分組成。液壓系統(tǒng)由液壓泵、控制閥、液壓缸、液壓馬達(dá)、管路、油箱等組成。電氣控制系統(tǒng)包括監(jiān)控盤、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、泵控制系統(tǒng)、各類傳感器、電磁閥等。液壓挖掘機(jī)一般由工作裝置、回轉(zhuǎn)裝置和行走裝置三大部分組成。根據(jù)其構(gòu)造和用途可以區(qū)分為：履帶式、輪胎式、步履式、全液壓、半液壓、全回轉(zhuǎn)、非全回轉(zhuǎn)、通用型、專用型、鉸接式、伸縮臂式等多種類型?！?.1.2液壓挖掘機(jī)的工作原理液壓傳動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)液壓泵將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給液壓馬達(dá)、液壓缸等執(zhí)行元件，推動(dòng)工作裝置動(dòng)作，從而完成各種作業(yè)?！?.2國(guó)內(nèi)外液壓挖掘機(jī)的發(fā)展概況§1.2.1國(guó)外液壓挖掘機(jī)發(fā)展概況和趨勢(shì)挖掘機(jī)在國(guó)外起步較早，法國(guó)、德國(guó)、美國(guó)、俄羅斯、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家是斗容量3.5-4.0m3單斗液壓挖掘機(jī)的主要生產(chǎn)國(guó)，從20世紀(jì)80年代開始生產(chǎn)特大型挖掘機(jī)[1]。例如，美國(guó)馬利昂公司生產(chǎn)的斗容量50-150m3剝離用挖掘機(jī)，斗容量132m3的步行式拉鏟挖掘機(jī)；B-E（布比賽路斯-伊利）公司生產(chǎn)的斗容量168.2m3的步行式拉鏟挖掘機(jī)，斗容量107m3的剝離用挖掘機(jī)等，是世界上目前最大的挖掘機(jī)。從20世紀(jì)后期開始，國(guó)際上挖掘機(jī)的生產(chǎn)向大型化、微型化、多功能化、專用化和自動(dòng)化的方向發(fā)展。一、開發(fā)多品種、多功能、高質(zhì)量及高效率的挖掘機(jī)。為滿足市政建設(shè)和農(nóng)田建設(shè)的需要，國(guó)外發(fā)展了斗容量在0.25m3以下的微型挖掘機(jī)，最小的斗容量?jī)H在0.01m3。另外，數(shù)量最的的中、小型挖掘機(jī)趨向于一機(jī)多能，配備了多種工作裝置一一除正鏟、反鏟外，還配備了起重、抓斗、平坡斗、裝載斗、耙齒、破碎錐、麻花鉆、電磁吸盤、振搗器、推土板、沖擊鏟、集裝叉、高空作業(yè)架、鉸盤及拉鏟等，以滿足各種施工的需要。與此同時(shí)，發(fā)展專門用途的特種挖掘機(jī)，如低比壓、低嗓聲、水下專用和水陸兩用挖掘機(jī)等。二、迅速發(fā)展全液壓挖掘機(jī)，不斷改進(jìn)和革新控制方式，使挖掘機(jī)由簡(jiǎn)單的杠桿操縱發(fā)展到液壓操縱、氣壓操縱、液壓伺服操縱和電氣控制、無(wú)線電遙控、電子計(jì)算機(jī)綜合程序控制⑵。在危險(xiǎn)地區(qū)或水下作業(yè)采用無(wú)線電操縱，利用電子計(jì)算機(jī)控制接收器和激光導(dǎo)向相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了挖掘機(jī)作業(yè)操縱的完全自動(dòng)化。所有這一切，挖掘機(jī)的全液壓化為其奠定了基礎(chǔ)和創(chuàng)造了良好的前提。三、重視采用新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)，加快標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化發(fā)展速度。例如，德國(guó)阿特拉斯公司生產(chǎn)的挖掘機(jī)裝有新型的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置，使挖掘機(jī)按最適合其作業(yè)要求的速度來(lái)工作;美國(guó)林肯貝爾特公司新C系列LS-5800型液壓挖掘機(jī)安裝了全自動(dòng)控制液壓系統(tǒng)，可自動(dòng)調(diào)節(jié)流量，避免了驅(qū)動(dòng)功率的浪費(fèi)。還安裝了CAPS（計(jì)算機(jī)輔助功率系統(tǒng)），提高挖掘機(jī)的作業(yè)功率，更好地發(fā)揮液壓系統(tǒng)的功能；日本住友公司生產(chǎn)的FJ系列五種新型號(hào)挖掘機(jī)配有與液壓回路連接的計(jì)算機(jī)輔助功率控制系統(tǒng)，利用精控模式選擇系統(tǒng)，減少燃油、發(fā)動(dòng)機(jī)功率和液壓功率的消耗，并處長(zhǎng)了零部件的使用壽命；德國(guó)奧加凱（O&K）公司生產(chǎn)的挖掘機(jī)的油泵調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有合流特性，使油泵具有最大的工作效率；日本神鋼公司在新型的904、905、907、909型液壓挖掘機(jī)上采用智能型控制系統(tǒng)，即使無(wú)經(jīng)驗(yàn)的駕駛員也能進(jìn)行復(fù)雜的作業(yè)操作；德國(guó)利勃海爾公司開發(fā)了ECO（電子控制作業(yè)）的操縱裝置，可根據(jù)作業(yè)要求調(diào)節(jié)挖掘機(jī)的作業(yè)性能，取得了高效率、低油耗的效果；美國(guó)卡特匹勒公司在新型B系統(tǒng)挖掘機(jī)上采用最新的3114T型柴油機(jī)以及扭矩載荷傳感壓力系統(tǒng)、功率方式選擇器等，進(jìn)一步提高了挖掘機(jī)的作業(yè)效率和穩(wěn)定性。韓國(guó)大宇公司在DH280型挖掘機(jī)上采用了EPOS---電子功率優(yōu)化系統(tǒng)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)液壓泵所吸收的功率，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速始終保持在額定轉(zhuǎn)速附近，即發(fā)動(dòng)機(jī)始終以全功率運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣既充分利用了發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、提高挖掘機(jī)的作業(yè)效率，又防止了發(fā)動(dòng)機(jī)因過(guò)載而熄火⑶。四、更新設(shè)計(jì)理論，提高可靠性，延長(zhǎng)使用壽命。美、英、日等國(guó)家推廣采用有限壽命設(shè)計(jì)理論，以替代傳統(tǒng)的無(wú)限壽命設(shè)計(jì)理論和方法，并將疲勞損傷累積理論、斷裂力學(xué)、有限元法、優(yōu)化設(shè)計(jì)、電子計(jì)算機(jī)控制的電液伺服疲勞試驗(yàn)技術(shù)、疲勞強(qiáng)度分析方法等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于液壓挖掘機(jī)的強(qiáng)度研究方面，促進(jìn)了產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)高效率和競(jìng)爭(zhēng)力囹。美國(guó)提出了考核動(dòng)強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)分析方法，并創(chuàng)立了預(yù)測(cè)產(chǎn)品失效和更新的的理論。日本制定了液壓挖掘機(jī)構(gòu)件的強(qiáng)度評(píng)定程序，研制了可靠性住處處理系統(tǒng)。在上述基礎(chǔ)理論的指導(dǎo)下，借助于大量試驗(yàn)，縮短了新產(chǎn)品的研究周期，加速了液壓挖掘機(jī)更新?lián)Q代的進(jìn)程，并提高其可靠性和耐久性。例如，液壓挖掘機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)到85%-95%，使用壽命超過(guò)1萬(wàn)小時(shí)。五、加強(qiáng)對(duì)駕駛員的勞動(dòng)保護(hù)，改善駕駛員的勞動(dòng)條件。液壓挖掘機(jī)采用帶有墜物保護(hù)結(jié)構(gòu)和傾翻保護(hù)結(jié)構(gòu)的駕駛室，安裝可調(diào)節(jié)的彈性座椅，用隔音措施降低噪聲干擾。六、進(jìn)一步改進(jìn)液壓系統(tǒng)。中、小型液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)有向變量系統(tǒng)轉(zhuǎn)變的明顯趨勢(shì)。因?yàn)樽兞肯到y(tǒng)在油泵工作過(guò)程中，壓力減小時(shí)和增大流量來(lái)襝，使液壓泵功率保持恒定，亦即裝有變量泵的液壓挖掘機(jī)可經(jīng)常性地充分利用油泵的最大功率⑸。當(dāng)外阻力增大時(shí)則減少流量（降低速度），使挖掘力成倍增長(zhǎng)率加；采用三回路液壓系統(tǒng)。產(chǎn)生三個(gè)互不成影響的獨(dú)立工作運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)與回轉(zhuǎn)達(dá)機(jī)械的功率匹配。將第三泵在其他工作運(yùn)動(dòng)上接通，成為開式回路第二個(gè)獨(dú)立的快速成運(yùn)動(dòng)。此外，液壓技術(shù)在挖掘機(jī)上普遍使用，為電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)在挖掘機(jī)的應(yīng)用與推廣創(chuàng)造了條件。七、迅速拓展電子化、自動(dòng)化技術(shù)在挖掘機(jī)上的應(yīng)用。20世紀(jì)70年代，為了節(jié)省能源消耗和減少對(duì)環(huán)境的污染，使挖掘機(jī)的操作輕便和安全作業(yè)，降低挖掘機(jī)口音，改善駕駛員工作條件，逐步在挖掘上應(yīng)用電子和自動(dòng)控制技術(shù)6］。隨著對(duì)挖掘機(jī)的工作效率、節(jié)能環(huán)保、操作輕便、安全舒適、可靠耐用等方面性能要求的提高，促使了機(jī)電一體化在挖掘機(jī)上的應(yīng)用，并使其各種性能有了質(zhì)的飛躍。20世紀(jì)80年代，以微電子技術(shù)為核心的高新技術(shù)，特別是微機(jī)、微處理器、傳感器和檢測(cè)儀表在挖掘機(jī)上的應(yīng)用，推動(dòng)了電子控制技術(shù)在挖掘機(jī)上應(yīng)用和推廣，并已成為挖掘機(jī)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，亦即目前先進(jìn)的挖掘機(jī)上設(shè)有發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)怠速及油門控制系統(tǒng)、功率優(yōu)化系統(tǒng)、工作模式控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等電控系統(tǒng)?！?.2.2國(guó)內(nèi)液壓挖掘機(jī)的發(fā)展概況我國(guó)挖掘機(jī)生產(chǎn)起步于60年代，第一代產(chǎn)品為機(jī)械式挖掘機(jī)。進(jìn)入70年代，開始研制液壓挖掘機(jī)，并形成了系列產(chǎn)品，標(biāo)志著我國(guó)挖掘機(jī)行業(yè)已經(jīng)形成。80年代中期，隨著我國(guó)改革開放的深入和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)一些大型挖掘機(jī)企業(yè)分別引進(jìn)了德國(guó)利渤海爾、0&K、德馬克等公司的先進(jìn)制造技術(shù)，使我國(guó)的挖掘機(jī)在技術(shù)水平、產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)管理上都有了很大的提高。涌現(xiàn)出諸如長(zhǎng)江挖掘機(jī)廠、撫順挖掘機(jī)廠、上海建筑機(jī)械制造廠、合肥礦山機(jī)器廠、北京建筑機(jī)械廠和貴陽(yáng)礦山機(jī)器廠等一批實(shí)力較強(qiáng)的骨干企業(yè)，為我國(guó)挖掘機(jī)產(chǎn)品的生產(chǎn)和發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。進(jìn)入90年代，挖掘機(jī)市場(chǎng)需求迅速擴(kuò)大，一些企業(yè)紛紛看好這一市場(chǎng)，挖掘機(jī)行業(yè)如雨后春筍，新企業(yè)不斷涌現(xiàn)，一些原本生產(chǎn)其它工程機(jī)械的企業(yè)，也紛紛加入到挖掘機(jī)行業(yè)。國(guó)外一些大公司也把目光瞄準(zhǔn)了中國(guó)市場(chǎng)，短短的幾年內(nèi)，先后有日本、韓國(guó)、德國(guó)等十余家公司與中國(guó)企業(yè)進(jìn)行了合資，還有的在中國(guó)獨(dú)資辦企業(yè)生產(chǎn)挖掘機(jī)，使得我國(guó)從原有的六大骨干廠，一下猛增到44家。企業(yè)性質(zhì)由原來(lái)的單一國(guó)有企業(yè)，變成了國(guó)有、合資、獨(dú)資、股份制、鄉(xiāng)鎮(zhèn)集體等多種形式?！?.3小結(jié)自2000年以來(lái)，中國(guó)挖掘機(jī)市場(chǎng)的銷量以超常規(guī)的速度增長(zhǎng)著。2000年中國(guó)國(guó)內(nèi)所有挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)銷售量之和為7926臺(tái)，2003年則達(dá)到34800臺(tái)，三年時(shí)間增長(zhǎng)了四倍。2001年比2000年增長(zhǎng)56.4%，2002年比2001年增長(zhǎng)59%，2003年與2002年比較，增長(zhǎng)率竟然達(dá)到76%，2004年第一季度與2003年第一季度相比較全國(guó)挖掘機(jī)銷售量的增長(zhǎng)率又創(chuàng)新高，達(dá)到78%。近年，中國(guó)挖掘機(jī)的實(shí)際銷售量屢屢打破人們事先對(duì)市場(chǎng)的預(yù)計(jì)，顯然這種過(guò)高的增長(zhǎng)率對(duì)中國(guó)挖掘機(jī)市場(chǎng)的穩(wěn)定、健康發(fā)展是不利的。我們知道，中國(guó)國(guó)土遼闊，經(jīng)濟(jì)建設(shè)的任務(wù)很重，挖掘機(jī)市場(chǎng)需求空間很大，將來(lái)挖掘機(jī)產(chǎn)量發(fā)展到八萬(wàn)臺(tái)、十萬(wàn)臺(tái)恐怕是不夠的。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,按照我們國(guó)家的土地、人口、經(jīng)濟(jì)、挖掘機(jī)的年均增長(zhǎng)率在20%是一種比較正常的發(fā)展速度。

第二章液壓挖掘機(jī)的整機(jī)設(shè)計(jì)§2.1液壓挖掘機(jī)主要參數(shù)的確定§2.1.1整機(jī)主要參數(shù)[9]整機(jī)使用質(zhì)量6000kg發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率42kw發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速2400rpm斗容0.m§2.1.2液壓系統(tǒng)主要參數(shù)系統(tǒng)壓力22MPa系統(tǒng)流量15Lmin工作裝置系統(tǒng)壓力22MPa工作裝置系統(tǒng)流量12Lmin回轉(zhuǎn)系統(tǒng)壓力22MPa回轉(zhuǎn)系統(tǒng)流量35.Lmin伺服系統(tǒng)壓力3MPa伺服系統(tǒng)流量1Lmin§2.1.3功率計(jì)算選用康明斯A2300T發(fā)動(dòng)機(jī)（日本產(chǎn)）功率為42kW;2400r/min工作裝置油泵排量2x25c/rev回轉(zhuǎn)裝置油泵排量16.c2crev先導(dǎo)操縱油泵排量4.5c/rev（起調(diào)壓力10MPa額定壓力22MPa）泵所需功率N=PQ/60門門一機(jī)械效率0.85工作裝置功率：N=冬0=23.53kWi60x0.85回轉(zhuǎn)裝置功率:N=3對(duì)x10=6.98kW260x0.85伺服裝置功率:N=7*20=2.75kW360x0.85N總=N1+N2+N3=23.53+6.98+2.745=33.26kW風(fēng)扇直徑4=470mm，消耗功率5kW，發(fā)電機(jī)消耗功率0.75kW，飛輪輸出功率為36.25kW發(fā)動(dòng)機(jī)功率儲(chǔ)備系數(shù)為：36.25一33.26*100%=8.28%36.11發(fā)動(dòng)機(jī)功率儲(chǔ)備系數(shù)合適§2.1.4轉(zhuǎn)速度及回轉(zhuǎn)力矩計(jì)算回轉(zhuǎn)裝置A、B口的流量為35.L6/mi轉(zhuǎn)支承傳動(dòng)比i=901=6.923回轉(zhuǎn)馬達(dá)排量q=28.8Ccrev回轉(zhuǎn)裝置減速比i=19.464回轉(zhuǎn)平臺(tái)轉(zhuǎn)速n=35.6(0.02887x6.923x19.464)=9.21轉(zhuǎn)/分回轉(zhuǎn)裝置在20MPa壓力下，輸出扭矩為：(2-1)T=159xAPxqxi=159x(20-1.5)x28.87x19.464=1652.9N-m(2-1)11001000AP一壓力差回轉(zhuǎn)起動(dòng)力矩：M平臺(tái)=1652x6.923=11443.02N-m地面附著力矩：M中=4910x中xGx4/3=4910x0.50x5.6x4/3=18330.7N-m中一地面附著系數(shù)取0.50G—整機(jī)質(zhì)量取5.6噸根據(jù)計(jì)算回轉(zhuǎn)時(shí)地面附著力矩滿足要求。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算平臺(tái)回轉(zhuǎn)起動(dòng)力矩M4=泌xGx4/3=960x5.6x4/3=7168N-m(2-2)k4=960G-整機(jī)質(zhì)量取5.6噸§2.1.5牽引力計(jì)算

一擋工況：馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩:T=159x(22-1.5)x^37=142.4N-m1000驅(qū)動(dòng)裝置的輸出轉(zhuǎn)矩：M1=142.4x53.706=7647.73N-m單邊牽引力：F[=M1+R=7647.73+0.26125=29273.6N式中：R驅(qū)動(dòng)輪半徑一擋牽引力：2F]=2x29273.6=58547.2N=58.547kN取地面附著力：F=5600x9.8x0.75=41.16kN二擋工況：馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩：T=159x(22-1.5)x22.7=73.99N-m1000驅(qū)動(dòng)裝置的輸出轉(zhuǎn)矩：M2=73.99x53.706=3973.7N-m單邊牽引力：F2=3973.7:0.26125=15210N二擋牽引力：2F2=2x15210=30420N=30.42kN附著力發(fā)揮為F總/F附：2F/F=30.42/41.16?73.9%行走速度計(jì)算行走裝置(馬達(dá)、減速機(jī))馬達(dá)排量?jī)蓳?3./722.c7re/v減速機(jī)傳動(dòng)比I=53.706驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速：55x0.96(2-3)(2-4)(2-5)(2-6)(2-7)(2-8)(2-3)(2-4)(2-5)(2-6)(2-7)(2-8)=22.497r/min河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)n=55x爵6=43.3r/min驅(qū)20.0227x53.706(2-9)§2.1.6行走速度計(jì)算行走速度：v=6°x"驅(qū)x七x七km/h106x2(2-10)式中n驅(qū)一驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速t一鏈軌節(jié)距t=135mmz驅(qū)動(dòng)輪齒數(shù)z=23u=60x22.497x135x23=2加/h1106x2*(2-11)60x43.3x135x23,.v==4.03km/h2106x2(2-12)§2.1.7接地比壓計(jì)算接地面積：S=2000x2x400=16000000m2平均接地比壓：Pw=G/S=54880/16000000=0.0343MPa=34.3KPa(2-13)§2.1.8轉(zhuǎn)向時(shí)阻力計(jì)算Fr=0.5aG+UGL/4Sa一履帶動(dòng)力阻力系數(shù)取0.12u履帶與地面的摩擦系數(shù)取0.7L—輪距1990mmS一軌距1520mmG—整機(jī)質(zhì)量5600kgFr=1/2x0.12x5600+(0.7x5600x1990)/(4x1520)=360+1235.3=1625kg二擋牽引力3042kg可以轉(zhuǎn)向§2.1.9回轉(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)齒輪圓周力計(jì)算1、首選驗(yàn)算回轉(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)地面附著力矩是否夠履帶式挖掘機(jī)對(duì)地面的附著力矩M^=4910VG4/3（2-14）中一履帶對(duì)地面的附著系數(shù)中=0.5G—機(jī)重5.6tMp=4910x0.5x5.6x4/3=18330.7N-m2、轉(zhuǎn)臺(tái)的制動(dòng)力矩M=1.6M起=1.6x11443.02=18308.83N-mMp>Mz回轉(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)附著力滿足要求。3、制動(dòng)時(shí)回轉(zhuǎn)減速機(jī)輸出齒輪轉(zhuǎn)矩M；M'廣18308.83x0.94/（90+13）=2485.9N?m（2-15）制動(dòng)時(shí)圓周力P(2-16)p=M=2485.9Nm=5.463x104Nmz7x13+103m22選用Is-616回轉(zhuǎn)支承內(nèi)齒模數(shù)m=7,Z=90,x=0其額定圓周力p'=7x104N>p=5.46x104N故齒輪強(qiáng)度安全。(2-16)§2.2整機(jī)穩(wěn)定性計(jì)算挖掘機(jī)的穩(wěn)定性包括作業(yè)穩(wěn)定性和自身穩(wěn)定性。為使機(jī)器外形尺寸較小，充分發(fā)揮挖掘力，為此在挖掘機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)后部設(shè)有平衡重U0］（俗稱配重）。§2.2.1初定配重（表2-1）挖掘機(jī)停在水平地面上，斗桿和鏟斗液壓缸全伸出，空斗，斗底離地高約1m,

轉(zhuǎn)臺(tái)上部各部件和工作裝置的重心應(yīng)當(dāng)平衡，即各部件對(duì)回轉(zhuǎn)中心力矩之和為零。（上部重心通過(guò)回轉(zhuǎn)中心）表2-1各部件重量和與回轉(zhuǎn)中心的距離穩(wěn)定力矩M穩(wěn)傾翻力矩M翻下車重G下=2400kgr下=0mm動(dòng)臂重G『300kgr=2129mm轉(zhuǎn)臺(tái)重量（不含配重和工作裝置）連桿重G連=28kgr=2540mmG『2300kgr上=890mm斗桿重G桿=120kgr=3320mm

G配r配=1484mm搖桿重G搖=28kgr=2651mm鏟斗重G斗=120kgr=2550mm動(dòng)臂缸1只Gi=126kgrj1450zmm斗桿缸1G2=120kgr2=3400mm鏟斗缸1只G3=98kgr3=3340mmM穩(wěn)=￡Gr=M翻（2-17）不計(jì)下車重量G配=（￡G右r右-G上r上）/r配=242kg（2-18§2.2.2挖掘機(jī)采用單排球四點(diǎn)接觸式回轉(zhuǎn)支承，通過(guò)回轉(zhuǎn)支承將上下車連成一體，下車的重量也參與平衡［11。工作裝置和履帶垂直，傾翻點(diǎn)為支重輪中心A點(diǎn)（圖2-1）。挖掘機(jī)各構(gòu)件（包括下車及工作裝置）重心至A點(diǎn)的距離為r（圖2-1未表示出，計(jì)算時(shí)，在A的左側(cè)加760，右側(cè)減760）選取配重為G配=240kg表2-2各部件重量和與回轉(zhuǎn)中心的距離穩(wěn)定力矩M穩(wěn)傾翻力矩M翻G配=240kgr配=1484mmG臂=300kgr臂=1369mmG上=2300kgr上=890mmG連=28kgr連=1780mmG下=2400kgr下=760mmG桿=120kgr桿=2560mmG搖=2購(gòu)r搖=1891mmG斗=120kgr斗=1790mmG1=126kgrj690mmG2=120kgr2=2640mmG3=98kgr3=2580mmM穩(wěn)=4227160kgfmmM翻=1692068kgfmm穩(wěn)定系數(shù)K=M穩(wěn)『M翻=2.5>1,可以。

圖2-1作業(yè)穩(wěn)定性1.挖掘狀態(tài)一工況（1）（圖2-2）挖掘機(jī)停在水平地面上，工作裝置與履帶平行，斗桿與地面垂直，斗齒尖在停機(jī)面以下500mm處；用鏟斗缸挖掘，風(fēng)從后面來(lái)，傾翻點(diǎn)為履帶前方引導(dǎo)輪中心［12。（1）求挖掘力（圖2-3）圖2-2挖掘狀態(tài)鏟斗與斗桿鉸點(diǎn)全斗齒尖距離R=952mml]=185mm=159mmI3=241mml斗=284mm

鏟斗缸直徑85mm,油壓力P=210barmax（扣除壓力損失）取液壓缸效率n鏟斗缸直徑85mm,油壓力P=210barmax（扣除壓力損失）取液壓缸效率n=0.98鏟斗缸最大推力P=4X兀X852X21X0.98=11916初=116781N(2-19)鏟斗0」8m3III級(jí)松土重324kg系統(tǒng)壓力Pmax=210barW=plllR-GlR切132(土+斗)斗?’=(11916x185x241).(159x952)-(444x284)952=3377kgf=33kN取W=25kgf/m2風(fēng)力尸=WS迎風(fēng)面積S=3.5m2F=255x3.5=87.5kgf=857.5NW徑=0.2W切=675.4kgf=6.62KNh=1490mm風(fēng)表2-3各部件重量和與回轉(zhuǎn)中心的距離穩(wěn)定力矩M穩(wěn)傾翻力矩M翻G配=240kgr配=1484mmG臂=300kgr臂=1069mmG『2300kgr上=1885mmG連=28kgr連=2985mmG下=2400kgr下=995mmG桿=120kgr桿=2890zmmG搖=2購(gòu)r搖=2995mmG斗=120kgr斗=2522mmGi=126kgrj400mmG2=120kgr2=2058mm

G3=98kgr3=3102mmW切=3377kgr切=920mmG徑=675.4kgr徑=300mmG風(fēng)=87.5kgr=1256.5mmG鏟=200kgr鏟=400mmM穩(wěn)=7079660kgfmmM翻=5158339.75kgfmm穩(wěn)定系數(shù)K="肱翻=技7>1，滿足穩(wěn)定要求。圖2-4挖掘狀態(tài)2.挖掘狀態(tài)一工況（2）（圖2-4）挖掘機(jī)停在水平地面上，工作裝置與履帶平行，斗桿與地面垂直，挖掘至最

大深度（3890），風(fēng)從前面來(lái)，傾翻點(diǎn)在履帶前方推土鏟B點(diǎn)；這時(shí)配重成為穩(wěn)定載荷。求挖掘力----鏟斗缸挖掘（圖2-5）河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)

圖2-5鏟斗缸R(shí)=952mml=324mm,l=268mm,l=220mm,l斗=304mm鏟斗缸最大推力P=11916kgf挖掘力w=pllaR-GlR=3187kgf=31kN(2-20)切13'2(土+斗)斗.W徑=0.2W切=637.6kgf(2-21)W=pll.lR-GlR切13'2(土+斗)斗?’=(11916x185x241)(159x952)-(444x284)952=3377kgf=33kN取W風(fēng)=25kgf/m2風(fēng)力尸廣W風(fēng)S迎風(fēng)面積S=3.5m2F=25x3.5=87.5kgf=857.5NW徑=0.2W切=675.4kgf=6.62KNh=1490mm風(fēng)表2-4各部件重量和與回轉(zhuǎn)中心的距離穩(wěn)定力矩M穩(wěn)傾翻力矩M翻G『2300kgr上=3032mmG臂=300kgr臂=550mmG下=2400kgr下=2142mmG連=28kgr連=2521mmG配=240kgr配=3106mmG桿=120kgr桿=2291mmG產(chǎn)=200kgr產(chǎn)=200mmG搖=2購(gòu)r搖=2398mmG1=126kgrj335mmG斗=120kgr斗=2410mmW切=3187kgr切=3890mmG2=120kgr2=2528mmG徑=637.6kgr徑=689mmG3=98kgr3=2559mmG風(fēng)=87.5kgr風(fēng)=1490mmM穩(wěn)=25909161.4kgf.mmM翻=1120282kgf.mm穩(wěn)定系數(shù)：K=MM翻=23.13>1滿足穩(wěn)定要求。3.卸載狀態(tài)一工況（3）（圖2-6）（圖2-7）挖掘機(jī)橫向停在12°斜坡上，工作裝置位于下坡方向（與履帶垂直），伸出最大幅度，滿斗，鏟斗剛離開地面，風(fēng)從后面來(lái)，傾翻點(diǎn)為下坡方向履帶邊緣A點(diǎn)；挖掘機(jī)向下坡方向回轉(zhuǎn)制動(dòng)，傾翻力矩除A點(diǎn)右側(cè)的重力矩外，還有慣性力矩、穩(wěn)定力矩為A點(diǎn)左側(cè)的重力矩和回轉(zhuǎn)中心左側(cè)的慣性力矩。圖2-6卸載狀態(tài)W=plllR-GlR切13'2(土+斗)斗’=(11916x185x241),??(159x952)-(444x284)952=3377kgf=33kN取W風(fēng)=25kgf/m2風(fēng)力尸廣W風(fēng)S迎風(fēng)面積S=3.5m2F=25x3.5=87.5kgf=857.5NW徑=0.2W切=675.4kgf=6.62KNh=1490mm風(fēng)表2-5各部件重量和與回轉(zhuǎn)中心的距離穩(wěn)定力矩M穩(wěn)傾翻力矩M翻G配-240kgr配-2396mmG臂-300kgr臂-1100mmh配-897mmh臂-2254mmG上-2300kgr上-1815mmG連-28kgr連-4138mmh上-1293mmh連-1618mmG下-2400kgr下-944mmG桿-120kgr桿-3660mmh下-423mmh桿-1943mmG搖-28kgr搖-4118mmh搖-1738mm

G斗=120kgr斗=3686mmh斗=1525mmGi=126kgrj444mmh1=1829mmG2=120kgr2=2093mmh2=2653mmG3=98kgr3=3880mmh3=2090mmG土=324kgr土=3003mmh土=250mmG風(fēng)=87.5kgr風(fēng)=930mmh風(fēng)=1490mmM穩(wěn)=7015140kgf.mmM翻=3407939kgf.mm穩(wěn)定系數(shù)K=M穩(wěn)M翻=2.06>1.25，可以。圖2-7穩(wěn)定性§2.2.3自身穩(wěn)定性（圖2-8）挖掘機(jī)停在12°斜坡上，履帶與坡度方向垂直，工作裝置與履帶垂直，鏟斗舉至最高，空斗，幅度最小，鏟斗處于上坡方向，風(fēng)從上坡方向來(lái)，挖掘機(jī)有向下坡方向傾翻的可能，傾翻點(diǎn)為下方履帶支重輪中心A點(diǎn)。表2-6各部件重量和與回轉(zhuǎn)中心的距

穩(wěn)定力矩M穩(wěn)傾翻力矩M翻G下=2400kgr下=651mmG配=240kgr配=892mmG臂=300kgr臂=1495mmW風(fēng)=87.5kgr風(fēng)=1490mmG連二28kgr連=3085mmG上=2300kgr上=418mmG桿=l20kgr桿=3007mmG搖=2購(gòu)r搖=3075mmG斗=120kgr斗=2625mmG1=126kgrj1457mmG2=120kgr2=2202mmG3=98kgr3=3144mmM穩(wěn)=3615154kgf.mmM翻=1305855kgf.mm穩(wěn)定系數(shù)K=M穩(wěn).成翻=2.77>1.25，可以。圖2-8自身穩(wěn)定性§2.2.4行駛穩(wěn)定性1.上坡行駛穩(wěn)定性（圖2-9）挖掘機(jī)沿25°斜坡上坡行駛，斗桿全收回，斗底離地約0.5m位于上坡方向，風(fēng)從前方來(lái)，挖掘機(jī)由靜止到啟動(dòng)狀態(tài)［13。這時(shí)配重、風(fēng)力和啟動(dòng)慣性力使挖掘機(jī)繞位于斜坡下方驅(qū)動(dòng)輪中心A點(diǎn)朝后傾翻。表2-7各部件重量和與回轉(zhuǎn)中心的距離穩(wěn)定力矩M穩(wěn)G『120kgr桿=3814mmh『1109mmG下=2400kgr下=668mmh下=575mmG臂=300kgr臂=1895mmh臂=2191mmG連二28kgr連=3069mmh連=325mmG搖=2購(gòu)r搖=3249mmh搖=393mmGi=126kgrj1687mmh=1422mm1G2=120kgr2=3137mmh=1908mm2G3=98kgr3=3762mmh=746mm3G斗=120kgr斗=2897mmh斗=757mmM穩(wěn)=4111602kgf.mm傾翻力矩M翻G配=240kgr配=2163mmh配=1103mmG上=1800kgr上=440mmh上=1280mmm=5600kgv=2.7km/h=0.75m/st=1.7sP=(5600x075)/1.7=2470.6N=252kgfH0=￡GHJEGj頊2248%880=905mmM翻=1539180kgf.mm穩(wěn)定系數(shù)K=M:M=2.67>1.25,可以.穩(wěn)’翻圖2-9上坡行駛穩(wěn)定性圖2-10下坡行駛穩(wěn)定性2.下坡行駛穩(wěn)定性（圖2-10）挖掘機(jī)沿25°斜坡上下坡制動(dòng)，斗桿及鏟斗垂直于地面，斗齒尖離地約0.5m,急剎車（制動(dòng)）慣性力（P）使挖掘機(jī)朝前傾翻，傾翻點(diǎn)在履帶前方推土鏟A點(diǎn)，風(fēng)從后方來(lái)。表2-8各部件重量和與回轉(zhuǎn)中心的距離

穩(wěn)定力矩M穩(wěn)傾翻力矩M翻G配=240kgr配=2422mmG臂=300kgr臂=1020mmh配=901mmh臂=2695mmG『2300kgr上=2008mmG連=28kgr連=2540mmh上=1230mmh連=1123mmG下=2400kgr下=1024mmG桿=120kgr桿=2565mmh下=619mmh桿=1999mmG搖=2購(gòu)r搖=2543mmh搖=1118mmG斗=120kgr斗=2014mmh斗=788mmG1=126kgrj449mmh「3033mmG2=120kgr2=2394mmh2=1685mmG3=98kgr3=2721mmh3=1972mmP=252kgfH0=￡GH￡G=6582。6么80=1119mmM穩(wěn)=7657280kgf.mmM翻=1890304kgf.mm穩(wěn)定系數(shù)K=肱穩(wěn).頑翻=4.05>1.25,可以.§2.2.5誤操作時(shí)的穩(wěn)定性（圖2-11）

圖2-11誤操作時(shí)的穩(wěn)定性挖掘機(jī)在25°斜坡上下坡，工作裝置全伸出在下坡方向，空斗，斗齒尖離地約1m,以最高速度下坡，急剎車，風(fēng)從后方來(lái)，慣性力使挖掘機(jī)繞履帶引導(dǎo)輪中心下方A點(diǎn)向前傾翻。表2-9各部件重量和與回轉(zhuǎn)中心的距離穩(wěn)定力矩M穩(wěn)傾翻力矩M翻G配=240kgr配=2428mmG臂=300kgr臂=1368mmh配=901mmh臂=2286mmG『2300kgr上=1765mmG連=28kgr連=3578mmh上=1251mmh連=820mmG下=2400kgr下=1242mmG桿=120kgr桿=2959mmh下=563mmh桿=1157mmG搖=28kgr搖=3538mmh搖=806mmG斗=120kgr=3678mmh=392mmG1=126kg"048mmh=1565mm1G2=120kgr2=2830mmh2=1999mm

G3=98kgr3=3820mmh3=1287mmH=￡GH/￡G=59251445224916/5880=1040.9mmP=252kgfM穩(wěn)=7623020kgf.mmM翻=2514402.8kgf.mm穩(wěn)定系數(shù):可以K=M穩(wěn)...?.'〃翻=3.03>1.25圖2-12拆除工作裝置時(shí)的穩(wěn)定性可以§2.2.6拆除工作裝置時(shí)的穩(wěn)定性（圖2-12）挖掘機(jī)修理時(shí)，停在水平場(chǎng)地上，上車縱軸線和履帶垂直，拆除工作裝置，此時(shí)配重變成傾翻因素。場(chǎng)地?zé)o風(fēng)，挖掘機(jī)繞后方履帶支重輪中心A點(diǎn)傾翻。表2-10各部件重量和與回轉(zhuǎn)中心的距離穩(wěn)定力矩M穩(wěn)傾翻力矩M翻G配=240kgr配=724mmG下=2400kgr下=760mmG上=2300kgr上=130mmM穩(wěn)=1824000kgfmmM翻=472760kgfmm穩(wěn)定系數(shù)K=M:M=3.86〉1滿足要求。穩(wěn)'翻§2.3整機(jī)的重心計(jì)算圖2-13挖掘機(jī)運(yùn)輸狀態(tài)一、挖掘機(jī)運(yùn)輸狀態(tài)縱向重心位置圖示符號(hào)的含義：GB=240kg平衡重重量，重心距回轉(zhuǎn)中心線〃坐標(biāo)）的距離YB為1484mm；Gp=2300kg平臺(tái)上部重量，重心距回轉(zhuǎn)中心線〃坐標(biāo)）的距離Yp為750mm；Gu=2400kg平臺(tái)下部重量，重心距回轉(zhuǎn)中心線（2坐標(biāo)）的離Yu為0mm；G斗=120kg斗桿重量，重心距回轉(zhuǎn)中心線（2坐標(biāo)）的距離Y1為3450mm；G鏟=120kg鏟斗重量，重心距回轉(zhuǎn)中心線（Z坐標(biāo)）的距離Y2為2550mm；G臂=300kg動(dòng)臂重量，重心距回轉(zhuǎn)中心線（Z坐標(biāo)）的距離Y3為2129mm；G1=120kg動(dòng)臂油缸重量，重心距回轉(zhuǎn)中心線（Z坐標(biāo)）的距離Y4為1520mm；G2=120kg斗桿油缸重量，重心距回轉(zhuǎn)中心線（Z坐標(biāo)）的距離Y5為3150mm；G3=98kg鏟斗油缸重量，重心距回轉(zhuǎn)中心線（2坐標(biāo)）的距離Y6為3630mm；G=5600kg整機(jī)重量。整機(jī)重心距回轉(zhuǎn)中心線（2坐標(biāo)）的距離Y=EGixYi/G（2-22）=（120x3450+120x2550+300x2129+126x1520+120x3150+98x3630-240x14842300x890）/5600=-21.28mm運(yùn)輸狀態(tài)整機(jī)縱向重心距回轉(zhuǎn)中心向后21.28mm§2.4小結(jié)本章通過(guò)確定液壓挖掘機(jī)的整機(jī)參數(shù)，經(jīng)過(guò)一系列的計(jì)算，確定了液壓挖掘機(jī)的整機(jī)穩(wěn)定性，為下文進(jìn)一步的設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)，有利于實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。第三章底盤的計(jì)算§3.1底盤數(shù)據(jù)概述根據(jù)《單斗挖掘機(jī)》的底座計(jì)算方法"I，液壓挖掘機(jī)橫向挖掘，選擇動(dòng)臂上、下鉸點(diǎn)連線水平，斗桿垂直以鏟斗挖掘而挖掘力W1為垂直方向時(shí)來(lái)作為計(jì)算工況（如圖3-1所示）已知數(shù)據(jù)（機(jī)器各部分位置如圖3-1）：圖3-1挖掘機(jī)整機(jī)圖示符號(hào)的含義：G1=2352N平衡重重量，其重心距回轉(zhuǎn)中心線（Z坐標(biāo)）的距離Y1為1484mm；G2=22540N不包括平衡重及工作裝置的平臺(tái)上部的重量，其重心距回轉(zhuǎn)中心線〃坐標(biāo)）的距離Y2為890mm；G=23520N行走裝置總重量，其重心距回轉(zhuǎn)中心線（Z坐標(biāo)）的距離Y3為0mm；G4=2940N動(dòng)臂重量，其重心距回轉(zhuǎn)中心線〃坐標(biāo)）的距離Y4為2064mm；G5=1234.8N動(dòng)臂油缸重量，其重心距回轉(zhuǎn)中心線〃坐標(biāo)）的距離Y5為1404mm；G6=1724.8N斗桿及連桿、搖桿重量，其重心距回轉(zhuǎn)中心線（2坐標(biāo)）的距離Y6為3913mm；G7=1176N斗桿油缸重量，其重心距回轉(zhuǎn)中心線（Z坐標(biāo)）的距離Y7為3188mm;Q=4351.2N鏟斗及土重總和，其重心距回轉(zhuǎn)中心線（Z坐標(biāo)）的距離Y8為3508mm;G9=960.4N鏟斗油缸重量，其重心距回轉(zhuǎn)中心線（Z坐標(biāo)）的距離Y9為4169mm;W1=33094.6N圖示位置挖掘力，其距回轉(zhuǎn)中心線（Z坐標(biāo)）的距離Yw為2960mm.平臺(tái)及平臺(tái)上部各部分的重量總和：G尸G+G+G+G+G+G+G+G上12456789=2352+22540+2940+1234.8+1724.8+1176+4351.2+960.4=37279.2N平臺(tái)及平臺(tái)上部各力對(duì)回轉(zhuǎn)中心水平軸的力矩（包括挖掘力）：M=￡Gxy=GxY+GxY+GxY+GxY+GxY+GxY+WxY-（GxY+4455667788991w11G2xY2）設(shè)=（2940x2064+1234.8x1404+1724.8x3913+176x3188+4351.2x3508+960.4x4169+3309.46x2960-（2352x1484+22540x890）=11197701.48Nmm平臺(tái)及平臺(tái)上部合力作用點(diǎn)的位置為M點(diǎn)（包括挖掘力），貝U：M上=（G上+W）xr（3-1）r=M/（G+W）=111977014.8/（37279.2+33094.6）=1591.2mm=159.12cmr一平臺(tái)及平臺(tái)上部合力作用點(diǎn)到機(jī)器回轉(zhuǎn)中心的水平距離.本底座計(jì)算中的單位規(guī)定如下：圖形中的長(zhǎng)度單位：mm力的單位：N

kgNmkgNm力矩的單位:§3.2底盤強(qiáng)度計(jì)算§3.2.1底盤車架的尺寸如圖3-2所示A、B、C、D為底盤在履帶架上分支承點(diǎn)。即底盤橫梁中心線和履帶架中心線的交點(diǎn)。A1、B1、C1、D1為驅(qū)動(dòng)輪、導(dǎo)向輪在地面的支承點(diǎn)，A1、B1、C1、D1分別在單條履帶的中心線上。AK和A1K1分別為BC、B1q的垂線ACAK=ABxsinZABC=ABxsin(arctan箜)(3-2)AB….，1520、…-=655xsin(arctan)=601.5mm655AC(3-3)A]K]=ABxsinZABC=ABxsin(arctan-^^)(3-3)111111111AB111520=1990xsin(arctan)1990=1208mm圖3-2底盤車架(單位:mm)圖3-3截面(單位:mm)§3.2.2底架強(qiáng)度計(jì)算［20］：取M作用于A的一邊270mm處是最大受力工況。按A、B、C、三點(diǎn)支承受力平面進(jìn)行計(jì)算。RA=G上/4+M上/AK(3-4)=22540/4+111977014.8/601.5=191798N計(jì)算取圖3-3中的N—N截面和N'—N'截面為危險(xiǎn)截面。N—N截面的計(jì)算(尺寸如圖3-3所示)：TOC\o"1-5"\h\zI=—(165x1903-149x1723)(3-5)x12=31129687.33mm4Y=190/2=95mm(3-6)M=RAx27(3-7)q=M/WxW=I/y=31129687.33/95=327.68cm3(3-8)=191798X27/327.68=15803.7N/cm2N—N'截面的計(jì)算(尺寸如圖3-4所示)：

(3-9)Y'圖3-4截面（單位:mm）「180+10+113￡Ay^=10x(180+10+113)x(——25)+10x87.5x(180-5+5)+99x30(15+113+10+180-5)-94x3(28.5+113+10+180-5)-28.5x16(13.5+113+10+180-5)=1296888mm3ZA=10x188+10x(180+10+113)+10x87.5+30x99-94x3-16x27=8041mm2(3-10)Y'=￡A.y./￡A.=1296888/8041=161.284(3-9)Y'圖3-4截面（單位:mm）(3-10)I'=2(I+a2A)尤xiiiTOC\o"1-5"\h\z1/1=X188X103+10X188X161.2842+x10x(180+10+113)3+10x1212180+10+1131(180+10+113)(161.2845)2+—x99x303+99x30x2121

(15+113+10+180-5-161.284)2-x94x33-94x3x(28.5+113+

12110+180-5-216.284)2---x16x273_16x27x(13.5+113+10+180-5-161.284)2=123283757.9mm4Wx=I'/Y'=123283757.9/161.284=764.389cm3(3-11)圖3-2X中的m點(diǎn)為(G+嗎)合力作用點(diǎn)的位置，4660為滾盤座螺孔中心的分布直徑，1520為兩條履上帶中心線的距離［21］。即底座橫梁按簡(jiǎn)支梁計(jì)算的長(zhǎng)度，則N'-M截面螺孔中心所受的力為：82.2Rn,=G上+叫+(G上+W)(r--^-)/82.2(3-12)=22540+33094.6+(22540+33094.6)(1591.2-竺)/6602=161947.263N(3-13)(3-14)M=1Rx1520N'4N'1=—x161947.263x15204=61539959.94N-mm=6153995.994N.cm(3-13)(3-14)qn=M^lW^=6153995.994/764.389=805.86N/cm2§3.3許用應(yīng)力的選取根據(jù)《單斗液壓挖掘機(jī)》底架計(jì)算，其許用應(yīng)力按動(dòng)載荷選用。板厚＜5^16mm時(shí)的容許應(yīng)力為17150N/cm2。很明顯，通過(guò)對(duì)挖掘底座的計(jì)算，各部分的應(yīng)力均小于所選取的許用應(yīng)力值，所以機(jī)器各部分16Mn板材所受的力均能滿足強(qiáng)度要求，且有足夠的安全系數(shù)。§3.4小結(jié)本章主要設(shè)計(jì)液壓挖掘機(jī)的底盤，主要計(jì)算了底盤的強(qiáng)度，研究了底盤的支撐力，從而提高機(jī)器的安全系數(shù)，在實(shí)際生產(chǎn)中根據(jù)需要選擇適合的板材，滿足生產(chǎn)需要。第四章履帶行走裝置的計(jì)算§4.1液壓馬達(dá)的輸出扭矩和轉(zhuǎn)速M(fèi)=1.59?匕Fm.nxi(馬達(dá)扭矩)g100001000?n

n=rVg（馬達(dá)轉(zhuǎn)速）Q—流量V一幾何排量詢—壓差，門一容積效率，門一機(jī)械效率，i一傳動(dòng)比(4-1)(4-2)Q=55L/minV=43.7/22.7ml/r取Ap=205barn=0.96n=0.93i=53.706一檔工況:w1.59x43.7x205x0.93,M=x53.706g1100(4-3)=7\\4N.m55x1000x0.9643.7(4-4)=1208r/min二檔工況:m1.59x22.7x205x0.93Mg2100x53.706(4-5)=3696N.m(4-6)55x1000x0.9622.7=2326,/min(4-6)圖4-1履帶行走裝置1、導(dǎo)向輪2、組合行走架3、張緊裝置4、中護(hù)軌板5、托帶輪6、履帶7、支重輪8、驅(qū)動(dòng)輪§4.2挖掘機(jī)的行走速度和牽引力行走馬達(dá)選用JA3D3000B型排量：43.7/22.7ml/r中央末端傳動(dòng)比i=53.706/1=53.706、行走速度為:V=6°n驅(qū)'?乙

1000?i(4-7)t—鏈軌節(jié)距t=135mmz—驅(qū)動(dòng)輪有效節(jié)數(shù)z=12驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速:n=漣x0.96=22.497./min10.0437x53.706(4-8)n=55x0.96=43.3./min20.0227x53.706(4-9)行走速度：60x22.497x135x12106=2.186燦/h(4-10)60x43.3x135x12=4.21km/h106(4-11)、履帶牽引力:驅(qū)動(dòng)輪半徑:t

r=..180。2sinz135八.180。2xsin12=260.80(mm)(4-12)一擋工況:馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩:V1000mn)T=159xAp=159x(22-1.5)x43.7x0.931000(4-13)=132.4Nm驅(qū)動(dòng)裝置輸出轉(zhuǎn)矩:M1=132.4x53.706=7110.67N.m(4-14)單邊牽引力：F]=7110.67+0.26080=27264.84N(4-15)一擋牽引力:2F]=2x27264.84=54529.68N=54.53kN(4-16)取地面附著力：F扁5600x9.8x0.75=41.16kN附二擋工況：馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩:T=159xApx—x門21000mn=159x(22-1.5)x4x0.931000(4-17)=68.81N.m驅(qū)動(dòng)裝置的輸出轉(zhuǎn)矩:(4-18)(4-19)(4-20)M2=68.81x53.706=3695.5N.m單邊牽引力：(4-18)(4-19)(4-20)F2=3695.5:0.26080=14169.86N二擋牽引力：2F2=2x14169.86=28339.72N=28.34kN§4.3挖掘機(jī)爬坡度計(jì)算一、挖掘機(jī)在坡度上行走時(shí)(硬路面)，其牽引力需要克服：運(yùn)動(dòng)阻力；坡度阻力(下滑力)；內(nèi)部阻力；根據(jù)牽引力的計(jì)算，我們知道挖掘機(jī)的牽引力大于地面附著力，故計(jì)算時(shí)以地面附著力為準(zhǔn)，另外發(fā)動(dòng)機(jī)有足夠的動(dòng)力克服內(nèi)部阻力，故計(jì)算時(shí)不考慮內(nèi)部阻力的影響。ipGcosa+Gsina=甲Gcosa(4-21)地面阻力系數(shù)：p=0地面附著系數(shù)：甲=0.8代入得：a=arctan(0.8-0.1)=35°二、實(shí)際爬坡能力由發(fā)動(dòng)機(jī)爬坡允許傾角的限制，按照柴油機(jī)的使用要求，最大允許傾角為30。，所以本機(jī)最大爬坡度為30。O§4.4行走、下坡制動(dòng)力計(jì)算挖掘機(jī)下a=30。坡時(shí)全速(二擋)行駛計(jì)算制動(dòng)力，風(fēng)從后面吹來(lái)，其驅(qū)動(dòng)輪的主動(dòng)力有下滑力、制動(dòng)慣性力、風(fēng)的合力。下滑力：W1=5600x(Sin30°—0.035Cos30°)=2630.26kgf(4-22)制動(dòng)慣性力：W2=(5600xV2)/t=5600x4.03x1000/3600)/3.5(4-23)=1791.1kgf(制動(dòng)時(shí)間t=3.5秒)風(fēng)力：W3=50kgfW=W1+W2+W3=4471.2=2X2235.6kgf(4-24)每條履帶上主動(dòng)力為2235.6kgf履帶效率為0.85P=2235.6X0.85=1900.2kgf驅(qū)動(dòng)輪上需制動(dòng)轉(zhuǎn)矩為：M=1900.2X0.26080X0.90/53.706=8.30kg.m(4-25)行走裝置的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩為：451/53.706=8.4kgm制動(dòng)力矩夠。§4.5彈簧張緊裝置計(jì)算：一、已知：履帶節(jié)距t=135mm,單邊履帶牽引力F苛27.264kN單?。簭椈芍睆紻=120mm,彈簧鋼絲直徑d=30mm二、彈簧張緊力計(jì)算：P1=1.5xF單=1.5x25.844=40.897KN(4-26)壓縮后彈簧力計(jì)算：P2=3xF單=3x25.844=81.795KN(4-27)彈簧的工作行程：h>t/4=135/4=33.75mm取48mmm三、計(jì)算參數(shù)如下P1=40.897kN,P2=81.795kN,(4-28)h=H1-H2=48mm,D=120mmd=30mm,(4-29)彈簧材料60SiCrVA[T]=950N/mm2,經(jīng)噴丸及熱處理后強(qiáng)度提高取[T][[=1150N/mm2四、彈簧指數(shù)計(jì)算：C=D/d=120/30=4(4-30)五、彈簧剛度系數(shù)：K=((4c-1)/(4c-4))+0.615/c=((4x4-1)/(4x4-4))+0.615/4=1.25+0.154=1.404六、彈簧鋼絲直徑校核：d=1.6乂杷xkxC/t)=1.6xp(81795x1.404x4/1150)=31.978mm(4-31)取鋼絲直徑d=30mm七、彈簧工作極限負(fù)荷計(jì)算p=nd3xt/8kD=3.14x303x1150/8x1.404x120=72.34kN(4-32)i八、單圈