3.5噸液壓挖掘機總體設(shè)計全套圖紙

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1、原創(chuàng)通過答辯畢業(yè)設(shè)計說明書論文 QQ 194535455 摘要3.5噸液壓挖掘機主要由工作裝置和行走裝置組成。本設(shè)計中主要是對工作裝置進行設(shè)計和分析計算。并對數(shù)據(jù)進行校核。我設(shè)計的內(nèi)容包括動力系統(tǒng)設(shè)計，對行駛過程中的受力分析。運輸工況時的牽引力和牽引功率的平衡。我對工作裝置的設(shè)計主要包括工作裝置總體方案的選擇。工作裝置結(jié)構(gòu)尺寸的確定。液壓缸的設(shè)計。以及設(shè)計合理性的分析。我對PLC設(shè)計的部分包括：介紹PLC設(shè)計的背景，挖掘機節(jié)能控制系統(tǒng)的介紹。I/O點的分配。PLC程序梯形圖和接線圖。本文完成的主要工作有： 1)建立了液壓挖掘機主工作裝置的數(shù)學(xué)模型； 2)針對工作裝置的計算工況，建立了相關(guān)的力學(xué)

2、模型； 3)確定了液壓挖掘機的設(shè)計方案，完成了主要參數(shù)的設(shè)計計算； 4)對主要工作裝置的鉸點和關(guān)鍵部位進行力學(xué)分析和計算； 5）PLC部分的設(shè)計 6）液壓回路分析關(guān)鍵詞：3.5噸液壓挖掘機，工作裝置，設(shè)計合理性，可編程序控制器，液壓ABSTRACT3.5 ton hydraulic excavator is mainly composed of a working device and a walking device. This design mainly is the work of device design and calculation. And data checking. The

3、 design includes the design of the power system, the driving force analysis in the. The transport condition when the traction force and the traction power balance. I work on device design mainly includes the choice of the overall program of working device. Determining the size of working device stru

4、cture. The design of hydraulic cylinder. Design and analysis of rationality. I design to PLC portion includes : an introduction to PLC design background, energy-saving control system introduction. I/O point distribution. PLC programming ladder diagram and wiring diagram. This paper has completed the

5、 major work:1) establishment of hydraulic excavator work device of main mathematical model;2) the working device calculation conditions, establishes the mechanics model;3) determine the hydraulic excavator design, completed the design calculation of main parameters;4) the main work of the hinge poin

6、t and device the key parts of mechanical analysis and calculation;5) PLC6) part of the design of hydraulic circuit analysisKey words:3.5 ton hydraulic excavator, power system, working mechanism, design reasonable, PLC, hydraulic目 錄1 緒論11.1本課題的目的和意義11.2國內(nèi)外小型挖掘機的發(fā)展情況11.3本設(shè)計研究的主要內(nèi)容31.4本課題的技術(shù)難點及主要手段42 總

7、體方案構(gòu)思52.1基本原理及主要工藝52.2主要構(gòu)思方案52.3本方案特點63 動力系統(tǒng)的設(shè)計73.1 牽引力和牽引功率的平衡73.2發(fā)動機的選型104 工作裝置的設(shè)計144.1 工作裝置總體方案的選擇134.2工作裝置結(jié)構(gòu)尺寸的確定154.3液壓缸的設(shè)計184.4 設(shè)計的合理性分析195 PLC部分的設(shè)計.- 30 5.1 本課題PLC設(shè)計的背景-305.2 挖掘機節(jié)能控制系統(tǒng)-305.3設(shè)計部分-. 316 液壓系統(tǒng)分析- 34 6.1挖掘機液壓系統(tǒng)回路分析- 347結(jié)論-40附錄 自動怠速PLC梯形圖-41附錄 自動怠速PLC接線圖-42附錄 整機的電氣控制圖-43 參考文獻-44致謝-

8、451 緒論1.1本課題的目的和意義 液壓挖掘機是一種多功能的機械，廣泛應(yīng)用于水利，交通，電力工程，建筑和礦山機械，它在減輕繁重的體力勞動來確保工程質(zhì)量。加快建設(shè)速度，提高勞動生產(chǎn)率起著重要的作用。液壓挖掘機的特點是多品種，多功能，高質(zhì)量、高效益，因此受到廣大施工單位的青睞。生產(chǎn)制造液壓挖掘機也日益繁榮。挖掘機液壓傳動是密切相關(guān)的發(fā)展主要是基于液壓技術(shù)的應(yīng)用。其結(jié)構(gòu)的發(fā)動機，液壓系統(tǒng)，工作裝置，行走裝置和電氣控制部分，工作條件差的挖掘機，要求的行動是非常復(fù)雜的，所以其液壓系統(tǒng)的設(shè)計，高要求的液壓系統(tǒng)是液壓系統(tǒng)是最復(fù)雜的。因此，挖掘機液壓系統(tǒng)的分析與設(shè)計已成為一個重要組成部分促進挖掘機。目前在中

9、國全面實施階段的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，沿海地區(qū)日益完善的基礎(chǔ)設(shè)施，挖掘應(yīng)用市場環(huán)境，擴大和顯示了強大的Out look在可預(yù)見的在這個時候，一個小挖一些理論與實踐的研究顯然具有重要的現(xiàn)實意義和長遠的指導(dǎo)設(shè)計質(zhì)量的權(quán)力的挖掘機和主要工作裝置在很大程度上決定了整體性能的挖掘機，主題在這些領(lǐng)域的研究。1.2國內(nèi)外小型挖掘機的發(fā)展情況1.2.1國內(nèi)小型挖掘機的發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)挖掘機市場比裝載機等工程機械起步晚，小挖則更晚。盡管近幾年小挖在國內(nèi)市場的發(fā)展速度很快，主要生產(chǎn)廠家已近20余家，市場銷量增長率很高，現(xiàn)今國產(chǎn)挖掘機銷售量已占百分之三十幾。在國內(nèi)小挖生產(chǎn)企業(yè)中，以三一重工為首，山河智能、江西南特、山東臨挖、杭

10、州軍聯(lián)等企業(yè)組成的中國小挖團隊已經(jīng)初具規(guī)模。但質(zhì)量仍然有待提高。同國外特別是歐美的產(chǎn)品在質(zhì)量上仍然有很大差距。國內(nèi)的小挖已形成各為8噸全系列產(chǎn)品，占據(jù)主要份額的國內(nèi)市場和出口略有下降。總體技術(shù)水平國內(nèi)小挖在國際水平的第二十個世紀(jì)里，80年代末90年代先進技術(shù)，與國外的差距主要體現(xiàn)在整場比賽，微操作的性能，可維護性，可靠性，和外觀質(zhì)量。在這一階段，中國挖掘機還處于模仿階段，缺乏認(rèn)識的自我發(fā)展能力和探索自己的長處。在價格上的優(yōu)勢，但國內(nèi)鋼鐵制造流程，質(zhì)量，但。一般還遠遠落后于國際先進水平。如在施工現(xiàn)場將能夠看到三位一體，使挖掘機手臂。國產(chǎn)配件，質(zhì)量低于標(biāo)準(zhǔn)。未來的發(fā)展將受到長期的主要部分，一個是動

11、力，液壓件。國內(nèi)權(quán)力抗衡進口權(quán)力將需要一些時間，而國內(nèi)液壓部分替代進口液壓配件更是巨大的努力。1.2.2國外挖掘機目前水平及發(fā)展動向早期的挖掘機生產(chǎn)工業(yè)國家，法國，德國，美國，俄羅斯，日本是主要的生產(chǎn)國的液壓挖掘機鏟斗容量3.5-40立方米單桶從上世紀(jì)80年代，生產(chǎn)超大型挖掘機。開始從第二十世紀(jì)末，生產(chǎn)挖掘機在國際發(fā)展走向規(guī)?；?，小型化，多功能，致力與自動化。（1）發(fā)展多品種，多功能，高質(zhì)量和高效率的挖掘機。滿足需求的市政建設(shè)和農(nóng)業(yè)建設(shè)，發(fā)展海外的微型挖掘機鏟斗容量0.25m3以下最低斗容量0.01立方米。此外，數(shù)量最大的挖掘機往往是機器的各種設(shè)備-除了被鏟，鏟，配有起重機，挖掘機，鏟斗平坡，

12、裝載斗，耙齒，圓錐破碎，麻花鉆，電磁吸盤，振動器，推土板，影響鏟，容器叉架高空作業(yè)，鉸鏈板和拉鏟，等，以滿足各種需要的建設(shè)。同時，特種挖掘機的發(fā)展，專門用途，如低壓力比，低音的聲音，特殊的水下和水陸兩用挖掘機。（2）迅速發(fā)展，液壓挖掘機，不斷改進和創(chuàng)新的控制方法，挖掘機通過簡單的杠桿操縱的發(fā)展，液壓控制，操縱空氣壓力，液壓伺服控制和電氣控制，無線遙控，計算機集成過程控制。無線電控制在危險地區(qū)或水下作業(yè)，通過結(jié)合計算機控制接收器和激光制導(dǎo)，全自動操作挖掘機操作。這一切，全液壓挖掘機的奠定了基礎(chǔ)，創(chuàng)造了良好的前提。（3）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

13、阿特拉斯公司生產(chǎn)的挖掘機裝有新型的發(fā)動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置，使挖掘機按最適合其作業(yè)要求的速度來工作；美國林肯貝爾特公司新C系列LS-5800型液壓挖掘機安裝了全自動控制液壓系統(tǒng)，可自動調(diào)節(jié)流量，避免了驅(qū)動功率的浪費。還安裝了CAPS（計算機輔助功率系統(tǒng)），提高挖掘機的作業(yè)功率，更好地發(fā)揮液壓系統(tǒng)的功能。（4）更新的設(shè)計理論，提高可靠性和延長生命。有限的生命，美國，英國，日本等國家推廣使用設(shè)計理論作為一種替代傳統(tǒng)的無限壽命設(shè)計理論與方法，和疲勞累積損傷理論，斷裂力學(xué)，有限元方法，優(yōu)化設(shè)計，微機控制電液伺服疲勞試驗技術(shù)的先進技術(shù)，疲勞強度分析方法用在強度液壓挖掘機，促進產(chǎn)品質(zhì)量高，效率和競爭力。美國評估

14、動態(tài)強度，動態(tài)設(shè)計分析方法，并創(chuàng)立了理論預(yù)測的失敗和更新。日本制定了液壓挖掘機零件強度可靠性評估程序開發(fā)的住宅處理系統(tǒng)。的基礎(chǔ)理論指導(dǎo)下，通過大量的試驗次數(shù)，縮短新產(chǎn)品的周期，加快置換過程中的液壓挖掘機，并提高其可靠性和耐久性。例如，液壓挖掘機操作率85% -95%，超過10000小時的使用壽命。（5）加強勞動保護，改善工作條件的驅(qū)動器的驅(qū)動器。液壓挖掘機駕駛室和落物保護結(jié)構(gòu)和翻車保護結(jié)構(gòu)，安裝靈活可調(diào)座椅，并降低噪聲的保溫措施。（6）進一步完善的液壓系統(tǒng)。小型液壓挖掘機液壓系統(tǒng)，一個明顯的趨勢變化的變量系統(tǒng)。變量泵系統(tǒng)的過程中，壓力降低，增加流量測試液壓泵功率是恒定的，是配備了一個可變排量泵

15、的液壓挖掘機往往可以充分利用最大功率的泵。下降時，外部阻力增加（減少的速度），成倍的增長率加上挖掘力；三回路液壓系統(tǒng)。生產(chǎn)三個獨立工作，互不影響運動。實現(xiàn)機械功率匹配和傳達。第三泵成為獨立的開環(huán)快到其他體育運動。此外，該技術(shù)的液壓挖掘機，廣泛使用電子技術(shù)，自動控制技術(shù)創(chuàng)造了條件，為應(yīng)用和推廣的挖掘機。（7）迅速擴大電子，自動化技術(shù)在挖掘機。19年，為節(jié)省能源的消耗，減少環(huán)境污染，使操作方便，安全操作挖掘機挖掘機，降低噪音，改善駕駛員的工作條件，逐步應(yīng)用在電子技術(shù)，自動控制技術(shù)。如挖掘機工作效率，節(jié)能，操作方便，安全舒適，可靠耐用，性能要求的提高，機電一體化，挖掘機，其性能有了質(zhì)的飛躍。在19年

16、代，微電子技術(shù)，尤其是計算機，微處理器，傳感器和檢測儀器在挖掘機，并促進其應(yīng)用和推廣電子控制技術(shù)在挖掘機，并已成為一個現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，是一種先進的挖掘機挖掘機配有發(fā)動機自動怠速和油門控制系統(tǒng)，功率優(yōu)化系統(tǒng)，模式的控制系統(tǒng)，監(jiān)測系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。總之，外國的小挖的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢國外挖電流電平可以稱為成為非常有效，更好的性能可靠，運行平穩(wěn)、舒適，不需要擴大，即使它是駕駛室的外觀和質(zhì)感也有一些國內(nèi)汽車美容。國外小挖趨勢主要體現(xiàn)在：一機多功能的目標(biāo)；提高業(yè)務(wù)績效目標(biāo)實現(xiàn)智能化；節(jié)能模式控制；動態(tài)設(shè)計分析的基礎(chǔ)上設(shè)計的可靠性；以人為本的設(shè)計是基于微電子技術(shù)的發(fā)展，自動監(jiān)測系統(tǒng)。1.3本設(shè)計研究的主要

17、內(nèi)容設(shè)計的挖掘機3.5噸的小型液壓挖掘機。設(shè)計的總體設(shè)計，包括主臂的設(shè)計。優(yōu)點和缺點的總體設(shè)計的質(zhì)量決定的其他部分的設(shè)計，并確定整體性能。合理，整體設(shè)計是保證順利完成整個設(shè)計任務(wù)。因此，整體設(shè)計必須從更高層次和更高要求的總體設(shè)計。小型液壓挖掘機的總體設(shè)計進行深入分析，并提出了切實可行的解決方案的設(shè)計計算的整體參數(shù)，總體布局，整體系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及其主要組成部分，并最終建模組件。主要工作裝置的設(shè)計是非常重要的整體設(shè)計。為整個挖掘機，主要工作和底盤行走系統(tǒng)的前提和保證整機工作，這將確定性能和整機質(zhì)量。主要設(shè)備的設(shè)計必須綜合考慮，如尺寸，形狀，鉸點布局，工作過程中互不干擾，強度，剛度，等。至于底盤的履帶

18、行走系統(tǒng)，是更穩(wěn)定的比車輪，轉(zhuǎn)向半徑小，地面的壓力，連接到更好的性能，更緊湊的結(jié)構(gòu)安排，執(zhí)行操作更方便。本設(shè)計主要用于反鏟裝置，一些主要的整體彎曲的熱潮，這是一個很好的得到更深入的挖掘。棒的一些主要的全局直線移動棒；桶的部分道路一側(cè)的斗齒。分享到 翻譯結(jié)果重試抱歉，系統(tǒng)響應(yīng)超時，請稍后再試 支持中英、中日在線互譯 支持網(wǎng)頁翻譯，在輸入框輸入網(wǎng)頁地址即可 提供一鍵清空、復(fù)制功能、支持雙語對照查看，使您體驗更加流暢1.4本課題的技術(shù)難點及主要手段困難的整體設(shè)計的挖掘機，設(shè)計的主要工作裝置。主要設(shè)備是工作的一部分，整個機器，它直接影響機器的性能。它主要由臂臂油缸，杓棒，棒液壓缸，液壓缸桶。形狀的臂，

19、臂和斗的大小，形狀，空間，結(jié)構(gòu)和布局的病例系列和向陽尾小型液壓挖掘機模擬來確定最終的計算，證明其設(shè)計也基本達到要求，能達到預(yù)期目標(biāo)。底盤行走系統(tǒng)支持整個機械本體，它設(shè)計的好壞直接影響到穩(wěn)定的整體性能和運動性能。底盤行走系統(tǒng)主要由四個沿軌道框架和x-rack。經(jīng)過研究確定液壓挖掘機底盤，全液壓驅(qū)動，轉(zhuǎn)向和制動。全液壓壓力可以使操作更加方便，而且更方便，也可以迅速和順利實現(xiàn)無級變速箱。這個設(shè)計是指設(shè)計的數(shù)值計算和計算機圖形學(xué)。該設(shè)計方法主要采用模擬和傳統(tǒng)的法律。目標(biāo)機，所需的技術(shù)分析和集對身體部位的決定性作用，適當(dāng)?shù)姆治霭l(fā)現(xiàn)，核心的技術(shù)困難，整個設(shè)計和解決問題，以便找到相應(yīng)的解決問題的辦法，最終的

20、問題解決2 總體方案構(gòu)思2.1基本原理及主要工藝必須明確設(shè)計在設(shè)計的早期作品。一般的建筑機械，必須包括電力系統(tǒng)，變速箱，底盤行走系統(tǒng)，操作控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)，這五個基本系統(tǒng)（見圖2 - 1）。電力系統(tǒng)主要用于柴油發(fā)動機，原因是因其良好的燃油經(jīng)濟性，可靠性，電力，排氣污染和許多優(yōu)點；傳動系統(tǒng)主要類型建筑機械包括機械傳動，液壓機械傳動，這四種形式的液壓傳動與電氣傳動；底盤的輪式和履帶式行走系統(tǒng)2種類型，除了行走傳動裝置。操縱控制系統(tǒng)一般包括一個底盤控制系統(tǒng)和設(shè)備控制系統(tǒng)的一部分；執(zhí)行系統(tǒng)，包括各類設(shè)施和機構(gòu)，各種類型。確定了五個基本的系統(tǒng)能夠確定基本設(shè)計。圖2-1 五大基本系統(tǒng)圖2.2主要構(gòu)思方案

21、根據(jù)實際調(diào)研結(jié)果，結(jié)合國內(nèi)外工程用液壓挖掘機的相關(guān)資料，經(jīng)過認(rèn)真分析總結(jié)，又根據(jù)設(shè)計的要求，考慮到機械的實用性、經(jīng)濟性、生產(chǎn)等方面的因素，仿照CASE系列和山河智能小型液壓挖掘機的整體結(jié)構(gòu)和整機系統(tǒng)，擬定構(gòu)思方案如下：（1）動力系統(tǒng)采用柴油發(fā)動機；（2）傳動系統(tǒng)采用靜壓傳動系統(tǒng)；（3）底盤行走系統(tǒng)采用履帶式底盤；（4）操縱控制系統(tǒng)采用全液壓控制系統(tǒng)；（5）執(zhí)行系統(tǒng)主要包括鏟斗、斗桿和動臂。動臂部分主要采用整體式彎動臂，斗桿部分主要采用整體式直動斗桿，鏟斗部分采用道側(cè)齒的鏟斗，而整個主工作裝置則采用反鏟裝置。2.3本方案特點整體結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)構(gòu)緊湊。履帶底盤行走，操作方便，適應(yīng)性強，工作現(xiàn)場。機械

22、能代替鋼軌道和橡膠履帶可以運行在不同的操作條件（在城市使用的橡膠履帶，野外作業(yè)用鋼軌道），適應(yīng)性的網(wǎng)站。此外，使用履帶底盤結(jié)構(gòu)，機械，機械穩(wěn)定性，全液壓驅(qū)動，可以方便地實現(xiàn)無級變速、自動剎車，并可實現(xiàn)大范圍的速度?？尚D(zhuǎn)的支持使機器容易達到360旋轉(zhuǎn)，工作能力，可以大大提高。久保田發(fā)動機的前提下，保證功率達到布置安裝在一個較小的空間，使人體和轉(zhuǎn)盤不超過設(shè)計要求，滿足要求，運行成功。3 動力系統(tǒng)的設(shè)計動力系統(tǒng)的設(shè)計需要計算整機的牽引力平衡和牽引功率平衡，選擇合適的柴油機，滿足功率和扭矩要求，且發(fā)動機的外形尺寸不和其它部件發(fā)生干涉。3.1 牽引力和牽引功率的平衡牽引平衡以及牽引功率平衡，以便分析機

23、械傳動工作，牽引力是如何使用的發(fā)動機功率的消耗。平衡牽引，牽引功率平衡是指機械的任何時刻在運行過程中移動牽引平衡可以分析動態(tài)性能的挖掘機，牽引功率平衡可以選擇挖掘機發(fā)動機功率和牽引力分析。3.1.1機械行駛作業(yè)過程中的阻力挖掘機行駛作業(yè)過程中，在底盤行走架上有以下幾種阻力：（1）滾動阻力 (KN) (3-1)式中 挖掘機自重(KN)，初步設(shè)定挖掘機自重為3500kg，也35009.8=34.3KN；滾動阻力系數(shù)，根據(jù)鏟土運輸機械表1-1，考慮到挖掘機的工作環(huán)境，取=0.07；坡角，根據(jù)任務(wù)書要求 =30；所以： (KN)34.30.07cos30=2.08KN（2）坡度阻力（KN）=34.3s

24、in30=17.15 KN（3）工作阻力（KN）（4）風(fēng)阻力（KN）（5）加速阻力（KN）3.1.2牽引工況時的牽引力平衡和牽引功率平衡（1）牽引力的平衡挖掘機在工作時，其切線牽引力需克服滾動阻力、坡度阻力、工作阻力、風(fēng)阻力及加速阻力，即： (3-2)取自工程機械底盤構(gòu)造與設(shè)計P139式中：切線牽引力，對于履帶式行走系： /；驅(qū)動力矩（）；履帶驅(qū)動功率， =0.96；驅(qū)動輪動力半徑。由于挖掘機在進行挖掘作業(yè)時不行駛，進行推填作業(yè)時的工作阻力主要有水平切削阻力和推移阻力，由于本設(shè)計中的推土鏟主要對挖掘過的土壤進行推填，因此阻力較小，初步估計。由于挖掘機的行走速度較慢，因此其風(fēng)阻力和挖掘阻力均可忽

25、略不計。所以，在上式中風(fēng)阻力和加速阻力均為0。因此，挖掘機的切線牽引力=+=2.08+17.15+12=31.58 KN由此得出牽引工況時挖掘所需總的牽引力。由于挖掘機是履帶式，有兩個驅(qū)動輪，所以對于每個驅(qū)動輪，其切線牽引力為：=/2=31.58/2=15.79 KN欲得到每個驅(qū)動輪上的驅(qū)動力矩，就必須知道驅(qū)動輪的動力半徑，動力半徑可以由后面的底盤行走系部分得到：320.6 mm所以驅(qū)動輪的總的驅(qū)動力矩為： =10.55 KNm （2）牽引功率的平衡挖掘機的工作裝置的設(shè)計，設(shè)備和行走裝置一般不同時，電力消費的主要工作裝置，因此，牽引功率應(yīng)主要設(shè)備計算。主要工作裝置的工作，和底盤行走架不工作，使

26、機器停在地方固定。機械運動的速度為零，從而驅(qū)動輪的運動速度為0。挖掘機在這個時候，該發(fā)動機的動力消耗的主要工作的裝置。因此，機械傳動功率=0。3.1.3運輸工況時的牽引力和牽引功率的平衡挖掘機在運輸工況下沒有工作阻力，而行使速度較高，故此時風(fēng)的阻力不能忽略不計。由于沒有工作阻力，牽引力較小，故可以忽略滑轉(zhuǎn)引起的功率損失。（1）牽引力的平衡挖掘機切線牽引力： (3-3) 取自工程機械底盤構(gòu)造與設(shè)計P139式中 滾動阻力，=2.08 KN；坡度阻力，=17.15 KN；風(fēng)阻力； 取=0 (3-4) 取自工程機械底盤構(gòu)造與設(shè)計P139參考三河市智能我們系列小無尾機大小的液壓挖掘機，結(jié)合位點和設(shè)備的大

27、小，以l=1200毫米；車輛高度根據(jù)機器的操作范圍地圖和參考三河市智能我們的系列，久保田系列小taillesshydraulic挖掘機，可以確定=2200毫米則 對于其加速阻力可以忽略不計。所以其切線牽引力為：2).牽引功率的平衡挖掘機行走時的最大理論行使速度為：Km/h對于履帶式機械：由于在運輸工況下，較小，速度較高，所以滑轉(zhuǎn)率。因此，挖掘機的實際行使速度。 (3-5) 參看工程機械底盤構(gòu)造與設(shè)計P139式中 滾動阻力功率，；克服坡道阻力功率，；克服加速消耗的功率，可以忽略不計，即=0；克服風(fēng)的阻力功率，；所以，也即挖掘機在運輸工況時的驅(qū)動功率為：3.2發(fā)動機的選型3.2.1 單斗液壓挖掘機

28、對柴油機的基本要求目前和未來相當(dāng)長的一段時間內(nèi)單斗液壓挖掘機的功率仍將柴油機。很少使用其他原動機。由于柴油機的一個靈活的，艱苦的曲線，可靠，經(jīng)濟優(yōu)勢。單斗液壓挖掘機的基本要求是柴油發(fā)動機和汽車，類似于一個拖拉機。挖掘機工作條件更為惡劣，負荷不穩(wěn)定，有時勞累。因此，工作負載的柴油發(fā)動機是普遍低于額定負載。額定負載的汽車拖拉機，挖掘機，它指的是額定功率在接下來的幾個小時或以上的額定速度。挖掘機的特點：在環(huán)境溫度變化（通常40，最熱門的，有時長達60丙），灰塵，污垢；負載變化；往往傾向于工作，有時在斜坡上常年工作；維護條件。網(wǎng)站，遠從維修站。為此，柴油發(fā)動機的一些特殊要求：（1）柴油發(fā)動機維修不得少

29、于3000至4000小時的工作。（2）燃料消耗量不得超過190克/惠普小時。石油消費量不應(yīng)超過3至4克/ hp-hour。我希望不是缺乏燃料和油。（3）結(jié)構(gòu)簡單，保養(yǎng)維修方便，調(diào)整點少，備件可充分供應(yīng)。（4）低溫啟動容易。（5）功率柴油機應(yīng)被視為獨立的曲軸前端，側(cè)，或分配齒輪箱輸出全功率。因為有些挖掘機有時專用轉(zhuǎn)向泵或泵。（6）至少可連續(xù)運行在額定功率，一個小時的功率不下降。工作四小時，掉電不超過5%。柴油機適應(yīng)性因子不小于1.15 -1.20。配備全調(diào)速器。（7）柴油機廠應(yīng)配備空氣過濾器，水或油冷卻裝置，電器儀表，控制機制和罩。還應(yīng)考慮增加一個增壓器。3.2.2 發(fā)動機功率的確定根據(jù)牽引工況

30、和運輸工況的功率平衡方程式分別算出所需功率，然后取其中較大值來選擇柴油機的標(biāo)定功率。（1）牽引工況 (3-6)式中 ： 機械傳動效率（履帶式包括履帶驅(qū)動功率）。計算時?。狠喬ナ?0.900.92；履帶式=0.870.89；液力變矩器效率，計算時取，采用機械傳動時；液壓泵的流量,； 液壓泵進出口壓力差,； 液力壓泵及液壓泵驅(qū)動機構(gòu)的效率，可取。（2）按運輸工況最高行駛速度計算 (3-7) 參看鏟土運輸機械P37頁 =45.38KW取其最大值：綜合分析，考慮發(fā)動機和輔助動力和動力儲備，選擇廣西玉林柴油機有限公司生產(chǎn)，yc4108zg式柴油發(fā)動機，其基本參數(shù)列于表3.1表3-1 YC4108ZG工程

31、機用柴油機基本參數(shù) 名稱 技術(shù)參數(shù)型號YC4108ZG型式直列、水冷、立式、四沖程吸氣方式增壓氣缸數(shù)4氣缸直徑活塞行程（mm）108115活塞排量（L）4.214壓縮比17：1標(biāo)定功率(KW)/轉(zhuǎn)速(r/min)60/2200標(biāo)定工況燃油消耗率()230最大扭矩（）/轉(zhuǎn)速（r/min）340/14001600最大扭矩油耗率()220扭矩儲備率（%）12調(diào)速率（%）1012機油牌號夏季用40CD、15W/40CD號，冬季用30CD、10W/30CD號冷起動性能不帶冷起動裝置（）-10冷起動裝置（）-25傾斜角度（）橫傾25，縱傾30全負荷最大煙度（FSN）3.0噪聲限值dB(A)113凈值量(k

32、g)360外形尺寸（長寬高）（mm）6905205604 工作裝置的設(shè)計工作裝置的設(shè)計需根據(jù)要求確定其結(jié)構(gòu)方案，進而確定其各部件的尺寸以及鉸點位置，最后還應(yīng)對其作業(yè)尺寸和工作臂的強度以及挖掘力的大小進行校核，確保其滿足要求。4.1 工作裝置總體方案的選擇 總體方案的選擇主要包括工作裝置總體結(jié)構(gòu)的選擇、動臂和斗桿結(jié)構(gòu)形式的選擇以及各個鉸點的布置形式的選擇。4.1.1 工作裝置的總體結(jié)構(gòu)圖4.1 工作裝置總體結(jié)構(gòu)圖1.機架 2.動臂 3.動臂油缸 4.斗桿油缸 5.斗桿7.連桿 8搖桿 9.鏟斗液壓挖掘機工作裝置采用連桿結(jié)構(gòu)原理，各部分的運動則通過液壓缸的伸縮來實現(xiàn)。最常用的反鏟工作裝置由鏟斗、連

33、桿、搖臂、斗桿、動臂及鏟斗液壓缸、斗桿液壓缸、動臂液壓缸組成。 動臂下鉸點及動臂缸下鉸點鉸接在轉(zhuǎn)臺上，利用動臂液壓缸的伸縮，使動臂（亦即整個工作裝置）繞動臂下鉸點轉(zhuǎn)動，依靠斗桿液壓缸使斗桿繞動臂的上鉸點擺動，而鏟斗鉸于斗桿前端，并通過鏟斗液壓缸和連桿使鏟斗繞斗桿前端轉(zhuǎn)動?？傊?，液壓挖掘機采用三組液壓缸使鏟斗實現(xiàn)有限的平面運動，加上液壓回轉(zhuǎn)馬達驅(qū)動回轉(zhuǎn)機構(gòu)運動，使鏟斗運動擴大到有限的空間，再通過行走液壓馬達驅(qū)動行走移位，使挖掘空間可沿水平方向得到間歇地擴大，從而滿足挖掘作業(yè)的要求。臂，臂和斗高輕度鋼板焊接結(jié)構(gòu)，重量輕，強度高。兩根吊桿與轉(zhuǎn)讓針在中東的平臺前端支持一個鉸接次級部臂油缸3只是做伸展運

34、動，繁榮的升降運動。5鉸接于繁榮的結(jié)束和另一端鉸接桶和操縱桿。堅持恢復(fù)和拉伸依靠鉸鏈臂，斗桿液壓缸。斗9鉸接在堅持到底的，伸展的鏟斗液壓缸使鏟斗繞鉸鏈旋轉(zhuǎn)點。角增大的斗，鏟斗液壓缸桶連接的聯(lián)系（如桿、搖桿8，等。）。該運動的工作裝置可以單獨，也可以與轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的同時，縮短周期的挖掘工作更快。到卸貨的位置，通常從挖掘地點或挖掘地點，同時旋轉(zhuǎn)和繁榮升降機返回從卸載位置。反鏟作業(yè)，根據(jù)需要把繁榮的同時把棍子或鏟斗卸同時旋轉(zhuǎn)桶和棒。工作裝置銷合金鋼，滲碳處理，強度高。各鉸點與油杯，注冊成脂潤滑油。工作裝置，鉸點處設(shè)有l(wèi)imited-bit塊以減少對燃料箱。部分由紅色座椅、斗齒斗齒。斗齒設(shè)置在紅色的座椅彈

35、性的固定斗齒磨損可以更換。4.1.2動臂和斗桿結(jié)構(gòu)形式的選取a) 動臂結(jié)構(gòu)的選擇動臂是工作裝置的主要構(gòu)件，斗桿的結(jié)構(gòu)一般取決于動臂的結(jié)構(gòu)。反鏟裝置有直動臂和彎動臂兩種方案。直動臂構(gòu)造簡單、輕巧、布置緊湊，適用于專用正鏟和懸掛式挖掘機，且反鏟工作裝置使用直動臂只能得到較小的挖掘深度。整體風(fēng)格曲臂以獲得更大的深度挖掘，它是一種常見的形式，致力反鏟裝置，使用這種結(jié)構(gòu)在現(xiàn)在常用的中小型液壓挖掘機反鏟。整體的繁榮結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，外觀，在剛度相同時，打火機。其結(jié)構(gòu)堅固耐用，工作范圍，與長度直動臂挖掘機有較大深度的挖掘，但減少排放的高度，這是符合要求的反鏟挖掘機操作。其缺點為更換設(shè)備，那么多功能，同時增

36、加了開采深度減少排放高度，形狀和強度的結(jié)構(gòu)彎曲是值得注意的。方案比較，結(jié)合任務(wù)書的要求的開挖深度和高度，可以看出，直臂顯然不適用，因此整體彎曲臂結(jié)構(gòu)。提高了設(shè)計的可行性和可靠性的繁榮，確保其工作范圍和平滑的運動。其結(jié)構(gòu)可以是鋼板焊接矩形盒變截面結(jié)構(gòu)，內(nèi)部和分區(qū)，增加強度和剛度b) 斗桿結(jié)構(gòu)形式的選擇斗桿有整體式和組合式兩種方案。大多數(shù)挖掘機都采用整體式斗桿。整體式斗桿在運動中又很多優(yōu)點：油缸布置簡單；挖掘效率高，原因是挖掘時受力好；相對來說耐用性好。并且可根據(jù)工作狀況來調(diào)節(jié)斗桿長度以實現(xiàn)優(yōu)化作業(yè)。且現(xiàn)在市場上的挖掘機主要采用整體式斗桿。通過以上分析可知，這里采用整體式斗桿較為適宜，其結(jié)構(gòu)采用有

37、鋼板焊接而成的變截面箱形結(jié)構(gòu)。動臂油缸和斗桿油缸布置形式的選取總體布局的動臂油缸底之前的繁榮，底部的旋轉(zhuǎn)平臺鉸接，都有一個特定形式的布局，將手臂向前和向后2繁榮。當(dāng)氣缸的安裝尺寸的計劃，挖掘最大的高度和最大挖掘達到相同的最大挖掘深度的程序落后比著程序是小，即，1 h 2。此外，該計劃向后移動的力臂遭受普遍高于計劃。但當(dāng)臂油缸的力是一樣的，后傾計劃可以得到一個大的作用力矩的繁榮。通過比較分析上述2個方案，結(jié)合使命聲明，你可以選擇的布局程序。4.2工作裝置結(jié)構(gòu)尺寸的確定工作裝置的結(jié)構(gòu)尺寸主要包括鏟斗、斗桿和動臂的尺寸以及各鉸點的位置。4.2.1鏟斗參數(shù)的選擇當(dāng)鏟斗容量一定時，切削轉(zhuǎn)角、切削半徑和切

38、削寬度之間存在著一定的關(guān)系，即具有尺寸和鏟斗轉(zhuǎn)過角度所切下的土壤剛好裝滿鏟斗（圖）。于是斗容量按下式計算： (4-1)式中:鏟斗充滿系數(shù)； 土壤輸送系數(shù)。根據(jù)經(jīng)驗，一般取 (4-2)式中:鏟斗容量，； 鏟斗平均寬度，。由任務(wù)書要求可知，可得，這里取。考慮到鏟斗切削入土和出土的余量，一般取，同時考慮到再轉(zhuǎn)都速度一定時轉(zhuǎn)都角度太大會增大挖掘力，降低生產(chǎn)率，一般取，這里取。在確定鏟斗寬度和轉(zhuǎn)斗角度以后，根據(jù)式(4-1)即可得到鏟斗轉(zhuǎn)斗切削半徑 （m） (4-3)式中: 鏟斗寬度， m；鏟斗轉(zhuǎn)斗角度的一半，（）； 土壤疏松系數(shù)； 鏟斗充滿系數(shù)，這里取。將數(shù)據(jù)代入得到鏟斗上兩個鉸點之間的距離,一般取特性

39、參數(shù),所以，這里取，一般取,這里取。4.2.2動臂和斗桿尺寸的確定動臂與斗桿的長度比為,當(dāng)時稱為長動臂短斗桿方案，當(dāng)時屬于短動臂長斗桿布置方案，對于沒有特殊要求的挖掘機，一般取中間比例方案，即取特性參數(shù)。，這里取。根據(jù)CASE系列及玉柴挖掘機的作業(yè)參數(shù)，初步選取最大挖掘半徑，據(jù)統(tǒng)計，最大挖掘半徑值一般于的和值很接近，因此在和值已定時可按下列經(jīng)驗公式計算： (4-4) (4-5)式中：動臂長，即尺寸CF長,mm；斗桿長，即尺寸FQ長，mm；鏟斗尺寸QV,即,mm；最大挖掘半徑，mm。由此可初步計算得:,初步選定。，初步選定。動臂的彎角一般可取，彎角大可增加挖掘深度，但降低了卸載高度，太小則對強度

40、不利，針對任務(wù)書要求的最大挖掘深度較大，可初步確定。圖4-2 工作裝置的尺寸圖到此，動臂和斗桿的基本長度和彎角已經(jīng)確定，其各部分的具體參數(shù)，可參照CASE cx35系列和山河智能SWE40系列的小型液壓挖掘機，對本次設(shè)計的挖掘機進行類比做仿形設(shè)計，并結(jié)合任務(wù)書對作業(yè)參數(shù)（挖掘深度、卸料高度和挖掘高度）和挖掘力的要求，進行建模，對起鉸點位置進行優(yōu)化，從而確定各部分的結(jié)構(gòu)尺寸,見表4-1所示:表4.1 挖掘機反鏟機構(gòu)的尺寸參數(shù)表鏟斗斗桿動臂機體QV=1024mmQK=303mmKH=251mmHN=279mmFQ=1700mmEF=478mmFG=682mmGN=1080mmQN=239mmEG=

41、722mmCF=3000mmCD=2017mmCB=1448mmDF=1549mmBF=1686mmCZ=1821mmZF=1541mm=120CA=450mm此時，工作裝置的基本尺寸和鉸點位置已基本確定。4.3液壓缸的設(shè)計本部分主要包括系統(tǒng)壓力的選取和液壓缸工作行程的確定。4.3.1系統(tǒng)工作壓力的選取根據(jù)液壓氣動系統(tǒng)設(shè)計手冊 ,我們可以得到不同機械大致工作壓力，從而對設(shè)計有所參照和幫助。表格入下所示：表4.2 不同類型主機的工作壓力主機類型工作壓力機床精加工機床0.22半精加工機床35龍門刨床28拉床810農(nóng)業(yè)機械、小型工程機械、工程機械輔助機構(gòu)1016液壓機、中大型挖掘機、重型機械、起重機

42、運輸機械2032結(jié)合三一重工的小挖和凱斯CX35和山河智能SWE50H小型挖掘機，初選系統(tǒng)工作壓力為16。4.3.2 液壓缸工作行程的確定液壓缸工作行程應(yīng)符合粒度要求的挖掘機操作臂油缸，當(dāng)充分伸展，棍子缸全面收縮，桶處于直立狀態(tài)，工作裝置排放的最大高度狀態(tài)；當(dāng)繁榮剛滿stretchdipper桿油缸和鏟斗油缸收縮工作裝置最大挖掘高度狀態(tài)；當(dāng)繁榮汽缸充分減少，臂和斗在垂直狀態(tài)的裝置，最大開挖深度狀態(tài)。通過建模，在滿足最大挖掘深度的前提下，動臂缸的長度，在最大卸料高度位置時，動臂缸的長度，根據(jù)機械設(shè)計手冊第四卷P17_257活塞行程系列表，初步選定動臂缸的工作行程。斗桿液壓缸應(yīng)使斗桿有一定的擺角范

43、圍，一般取100130，在最短時滿足最大卸料高度要求，在最長時不與動臂發(fā)生干涉，通過分析，得到，結(jié)合液壓缸行程的標(biāo)準(zhǔn)系列值，初步選定工作行程的液壓缸。鏟斗液壓缸應(yīng)使斗擺動角度范圍，當(dāng)鏟斗液壓缸的角度充分收縮，水桶與棒應(yīng)大于10，桶筒是完全延長，水桶滿負荷回到drillmakes土壤不被突然從桶的桶的整個過程中，桶筒之間的聯(lián)系和避免死亡，通過分析，長度的鏟斗油缸約8001300 mm，因此初步選擇液壓缸。在實際設(shè)計過程中，鉸鏈和液壓缸行程是難以確定的時間，通過反復(fù)修改，最終確定結(jié)構(gòu)尺寸和液壓缸行程。4.4 設(shè)計的合理性分析前面機構(gòu)參數(shù)的選擇計算是初步的，對其作業(yè)尺寸、挖掘力和強度等還要做進一步的

44、分析校核。4.4.1作業(yè)尺寸的校核當(dāng)液壓缸的缸徑和工作行程都確定后，其全伸和全縮時的長度也就確定了，此時根據(jù)工作裝置的基本尺寸就可以計算其作業(yè)尺寸。根據(jù)所計算的挖掘阻力，初步選取三個液壓缸的缸徑均為100mm。各液壓缸的最短和最長尺寸如下表所示：表4-3 各液壓缸的尺寸動臂缸L1斗桿缸L2鏟斗缸全縮長度（min）10501232850全伸長度（max）181020721350由此可知，動臂缸全伸，斗桿缸全縮，鏟斗豎直，此時卸料高度最大，通過分析，得，所以滿足任務(wù)書要求。同樣，為最大挖掘高度和最大挖掘深度狀態(tài)，分析得，均滿足任務(wù)書要求。4.4.2 挖掘力的計算在整個工作過程，挖掘力產(chǎn)生的缸應(yīng)大于

45、一個正常的挖掘阻力。挖掘阻力分為鏟斗挖掘阻力和挖掘阻力，設(shè)計鏟斗挖掘。挖掘阻力是不同的在不同的地點，只有選擇最阻力位。鏟斗挖掘土壤切削阻力與開采深度的變化和顯著的變化，切削阻力基本上是成正比的切割深度。但在一般的半成品，在上半場的過程中切削阻力后。上半場的過程中切削角無效，導(dǎo)致大量的切削阻力。降低切削阻力的表達有助于以下公式： (4-6) 取自單斗液壓挖掘機P70式中 : 表示土壤硬度的系數(shù)，對于II級土宜取=5080，對III級土宜取C=90150,對IV級土宜取=160320；鏟斗與斗桿鉸點至斗齒尖距離，也即轉(zhuǎn)斗切削半徑，單位為cm；挖掘過程中鏟斗總轉(zhuǎn)角的一半；鏟斗瞬間轉(zhuǎn)角；切削刃寬度影響

46、系數(shù)，其中為鏟斗平均寬度，單位為m；切削角變化影響系數(shù)，??；帶有斗齒的系數(shù)，（無斗齒時，）；斗側(cè)壁厚度影響系數(shù)，其中為側(cè)壁厚度，單位為cm，初步設(shè)計時可取；切削刃擠壓土壤的力，根據(jù)斗容量大小在1000017000N范圍內(nèi)選取。當(dāng)斗容量時應(yīng)小于10000N。轉(zhuǎn)斗挖掘裝土阻力的切向分力為 (4-7)式中 密實狀態(tài)下土壤容量，單位為； 挖掘起點和終點間連線方向與水平線的夾角； 土壤與鋼的摩擦系數(shù)；經(jīng)過計算后表明，與相比很小，可忽略不計。當(dāng)，時出現(xiàn)轉(zhuǎn)斗挖掘最大切向分力，其值為 (4-8)實驗結(jié)果表明，挖掘阻力點的方法是可變的，價值是較小的，一般=。更均勻，更小的土壤。從統(tǒng)計的角度來看，從零到強制簡化允

47、許這樣它可以作為一個旋轉(zhuǎn)桶開采的最大阻力觀看。本次設(shè)計中挖掘機在III級土壤上工作，故取。根據(jù)前面所取得鏟斗原始參數(shù)可知：cm，同時由上可取其余參數(shù)如下：，。所以，切削刃擠壓土壤的力可取為：；4.4.3 主工作裝置的強度校核對主工作裝置進行校核需先選擇最不利工況來計算工作裝置的受力，進而對工作裝置進行強度校核。a) 工況的選擇工作裝置，檢查，應(yīng)首先確定結(jié)構(gòu)的最不利工況下，最大應(yīng)力條件的一個結(jié)構(gòu)，在這一條件的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的驗算，強度設(shè)計計算選擇和負載。反鏟裝置和手臂的力量主要是由彎矩，所以計算位置根據(jù)反鏟挖掘阻力確定最大彎矩的棒或繁榮。第七章規(guī)定了單斗液壓挖掘機，設(shè)計使用的位置的計算方法：（1）動臂

48、位于動臂液壓缸對鉸點A有最大力臂處；（2）斗桿位于斗桿液壓缸作用力臂最大處（斗桿液壓缸與斗桿尾部軸線夾角90時）；（3）鏟斗位于發(fā)揮最大挖掘力的位置；該工況下工作裝置位置如圖4.4所示。圖中各參數(shù)如下（未注單位為mm）：，。圖4.3最不利工況尺寸圖b) 力的計算在這個時候，工作臂的力量：重量的各個部分的工作臂（臂re-g1臂re-g2，斗re-g3）的作用和一斗齒的挖掘阻力。液壓缸工作狀況如下：斗油缸的作用力F桶，活塞桿承受力折算，臂油缸承受鎖緊力佛羅里達州。每個氣缸可以發(fā)揮最強烈確定使用下列方程：式中：D油缸的大腔直徑； P液壓油作用力；已選定D1=D2=D3=100mm，系統(tǒng)壓力p=16M

49、p，因此各油缸能達到的最大力：取鏟斗為脫離體，按對鉸點Q的力矩平衡方程求得鏟斗油缸的挖掘力 取工作裝置為脫離體，按對動臂底部鉸點C的力矩平衡方程求得另一個鏟斗挖掘力。=1.17KN取斗桿為脫離體，按對鉸點F的力矩平衡方程求得斗桿油缸在被動狀態(tài)下的作用力： 而斗桿油缸的閉鎖力，由，說明。計算時取代入計算得到。取鏟斗為脫離體，連桿HJ為二力桿，其對鉸點J作用力的方向沿HJ方向，按對鉸點Q的力矩平衡方程，可求得鉸點J處受力。由鏟斗在水平和豎直方向上的合力分別平衡可求得鏟斗在鉸點Q處受到的水平力。 =141.3KN根據(jù)鉸點H處的力平衡，可求得搖桿HN對鉸點H的水平力。 以斗桿為脫離體，根據(jù)斗桿的力平衡

50、方程可以求得在鉸點F處斗桿受到的水平力和豎直力。 以整個工作裝置為脫離體，按對鉸點C的力矩平衡方程可求得動臂缸的作用力，再按力平衡方程可求得動臂在鉸點C處受到的水平力和豎直力。到此，各鉸點的力均已求出。c) 主工作裝置的強度校核（1） 斗桿的強度校核堅持的變截面箱形結(jié)構(gòu)，鋼板焊接在一起，有時為了提高剛性的內(nèi)部加分區(qū)。第三章根據(jù)機械設(shè)計手冊，第一卷，桿材料的選擇行為，力學(xué)性能，焊接性能和低溫韌性，冷沖壓和切削阻力，q235-a鋼相比，強度為50%，大氣腐蝕，增加20至38%，良好的低溫沖擊韌性便宜，應(yīng)用廣泛。大型船舶，車輛，橋梁和其他結(jié)構(gòu)承受動態(tài)負荷。將被分解成點力沿軸向方向桿和垂直軸，力的大小

51、，如表4.3所示，力的方向和內(nèi)部應(yīng)力，如圖4.5所示。表4-3 斗桿在各鉸點的受力大小 (單位KN)Q點N點E點F點沿斗桿F1133.4411.9991.42112.09垂直斗桿F234.7832.2521.1169.13FN2=32.25KNFF2=69.131KNFQ2=34.78KNFF1=112.09KNM=82.06KNFD1=82.06KNFD2=45.49KN.4KNFE1=91.42KNFE2=21.11KNFN1=11.99KN圖 4-4 力矩圖133.44KN121.45KN30.03KN34.78KN2.53KN23.64KN7.83KN.M10.14KN.M50.91K

52、N.M61.83KN.M圖4-5 斗桿的受力和內(nèi)應(yīng)力圖其裝載圖分析表明，貼在鉸鏈點的彎矩，接口是一個危險的部分，具體參數(shù)的截面圖4.6所示。在橫截面：N=30.03KN Q=23.64KN MMAX=61.83KN斗桿的材料選用16Mn，由鋼板焊接成的矩形箱結(jié)構(gòu)，鋼板的厚度為15mm，16Mn的許用應(yīng)力，對其進行內(nèi)應(yīng)力校核如下：其截面面積為：抗彎截面系數(shù)為：16Mn的許用應(yīng)力圖4-6 斗桿的截面圖截面所受的正應(yīng)力為：所以，斗桿的強度滿足要求（2） 動臂的強度校核臂鉸點的力分解為方向的軸線方向和垂直軸的臂沿著繁榮各力大小如表4.4所示。表4-4動臂各鉸點的受力C點B點M點F點沿動臂F128.16

53、69.1495.15127.88垂直動臂F234.7315.964.9917.64分析，鉸鏈點移動手臂的瞬間最大，這里有角，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，截面的危險截面，繁榮的材料仍然鋼板厚度截面specificparameters15毫米，見圖4.8：圖4-7動臂的截面尺寸圖在該截面上的力N=34.59KN Q=15.84KN MMAX=52.83KN其截面面積為：抗彎截面系數(shù)為：截面所受的正應(yīng)力為：所以，動臂的強度也滿足相應(yīng)要求。5 PLC部分的設(shè)計5.1 本課題PLC設(shè)計的背景土方挖掘是挖掘機最主要的一種作業(yè)方式。根據(jù)土方量和運載距離，一般一臺挖掘機配有若干臺自卸車輛，進行連續(xù)作業(yè)。連續(xù)作業(yè)過程是：

54、自卸車輛開進挖掘機卸載位置；挖掘機挖掘土方，回轉(zhuǎn)卸載，裝滿車輛；車輛開走，挖掘機挖掘一滿斗土方，回轉(zhuǎn)至卸載位置，等待下一車輛進入裝載點。這種作業(yè)方式一般要求挖掘機按照H模式工作，柴油機的轉(zhuǎn)速基本在額定轉(zhuǎn)速附近，以發(fā)揮機器的最大功率。據(jù)作者在工地現(xiàn)場觀察，挖掘機等待卸載的時間較長（大約在一分鐘左右），等待時間內(nèi)液壓泵的負載功率很小。如果柴油機一直處于高速空轉(zhuǎn)的狀態(tài)，既浪費燃油，又增加了柴油機的磨損。而駕駛員在此期間內(nèi)一般不會改變調(diào)速手柄的位置。在上述情況下，對調(diào)速手柄的位置進行自動控制是一種有效的節(jié)能措施，這就是實施柴油機自動怠速控制的出發(fā)點。原理是：在挖掘機的工作間歇，各執(zhí)行元件均無動作。如果

55、這種狀態(tài)超過事先設(shè)定的時間，壓力繼電器將這一信號輸送到控制器，控制器發(fā)出控制信號給油門執(zhí)行器，控制油門拉桿轉(zhuǎn)動，使柴油機處于怠速運轉(zhuǎn)，以節(jié)約燃油，減少柴油機和液壓泵的磨損以及系統(tǒng)發(fā)熱。當(dāng)駕駛員操作任何一個先導(dǎo)控制手柄準(zhǔn)備再次作業(yè)時，控制器又會將柴油機恢復(fù)到設(shè)定轉(zhuǎn)速。由于液壓挖掘機在工作時需要控制的自由度多，駕駛員操作時手腳有限，往往造成駕駛員無暇。根據(jù)負載的大小調(diào)節(jié)發(fā)動機的油門，只能使油門處于固定位置，因而造成大量的能量損耗和嚴(yán)重的機械磨損。針對挖掘機能量損失情況，采用PLC控制，以檢測到的柴油機的轉(zhuǎn)速為判斷信號。PLC控制程序根據(jù)操作員選擇的不同檔位后，按照控制命令執(zhí)行指令，驅(qū)動步進電機的轉(zhuǎn)

56、向和轉(zhuǎn)角，實現(xiàn)油門開度的高精度控制，使發(fā)動機-液壓泵系統(tǒng)處于最經(jīng)濟的匹配工作狀態(tài)，從而使油門的開度始終處于所選擇的柴油機轉(zhuǎn)速上。5.2 挖掘機節(jié)能控制系統(tǒng)節(jié)能控制裝置包括主控制器、油門控制器、柴油機油門執(zhí)行器以及一些必要的模擬量、開關(guān)量傳感器。它主要以柴油機的調(diào)速手柄位置的定位控制和液壓泵的排量調(diào)節(jié)為基礎(chǔ)來實現(xiàn)挖掘機的節(jié)能控制目的5.2.1 功率模式設(shè)定（1）H模式：柴油機處于額定轉(zhuǎn)速工況，液壓泵設(shè)定為最大功率檔。在實際運行中，液壓泵的吸收轉(zhuǎn)矩將根據(jù)工況自動調(diào)節(jié)，在保證柴油機功率得到最大利用的同時，柴油機不會因過載而熄火。若要求挖掘機高速度強力作業(yè)時選用此檔；（2）S模式：柴油機的最高設(shè)定轉(zhuǎn)速處于最低燃油消耗區(qū)，同時兼顧動力性，約為1850轉(zhuǎn)/分鐘左右，同時控制液壓泵的吸收轉(zhuǎn)矩，使液壓泵輸入功率的總和約為柴油機的最大功率的85%。此時可用油門指令電位器調(diào)節(jié)調(diào)速手柄位置在怠速轉(zhuǎn)速和最高設(shè)定轉(zhuǎn)速之間變換，此模式適用于經(jīng)濟挖掘；（3）L模式：柴油機最高設(shè)定轉(zhuǎn)速約為1600轉(zhuǎn)/分鐘左右，液壓泵輸入功率的總和約為柴油機的最大功率 的60，此模式適