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中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2007屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第61頁(yè)
1 概述
1.1 機(jī)械發(fā)展的特點(diǎn)
1)挖掘機(jī)品種和產(chǎn)量劇增并向多功能,高效發(fā)展
為適應(yīng)各種工程對(duì)象的要求以及國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng),七年內(nèi)品種增加10～15倍,達(dá)600多種以上.為擴(kuò)大機(jī)械的使用性能,中小型單斗挖掘機(jī)還附有多達(dá)數(shù)十種可換工作裝置.大型挖掘機(jī)和斗輪挖掘機(jī)由于生產(chǎn)率高,經(jīng)濟(jì)效果顯著也發(fā)展很快.
2)液壓挖掘機(jī)迅速發(fā)展
液壓挖掘機(jī)由于使用性能,技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上的優(yōu)越,六十年代即開(kāi)始蓬勃發(fā)展,六十年代末世界各國(guó)液壓挖掘機(jī)產(chǎn)量與挖掘機(jī)總產(chǎn)量之比平均值已達(dá)到時(shí)80%以上.
3)普遍重視產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化以及新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)和新材料的采用
產(chǎn)品的“三化”不僅可大大縮短新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研制周期和老產(chǎn)品改進(jìn)更新?lián)Q代周期,有利發(fā)展品種,并且便于大批量生產(chǎn)、提高產(chǎn)量和質(zhì)量、降低成本、有利用用戶的使用修理以及配件的生產(chǎn)和供應(yīng).它已是組織與管理現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要手段.挖掘機(jī)主要生產(chǎn)國(guó)美、日、法、西德和蘇聯(lián)等除有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)外各大公司還有自己的系列標(biāo)準(zhǔn).
4)生產(chǎn)專業(yè)化程度不斷提高,并重視質(zhì)量管理
加強(qiáng)挖掘機(jī)及其零部件生產(chǎn)的專業(yè)化,使工廠集中精力于承擔(dān)有限部分的加工工藝,為大批量生產(chǎn)保證產(chǎn)品的質(zhì)量、降低成本增加利潤(rùn)并便于產(chǎn)品的變型發(fā)展.采用主機(jī)零件廠分工協(xié)作,由幾個(gè)專業(yè)廠專門為主機(jī)廠配套.
國(guó)外制造挖掘機(jī)各公司對(duì)質(zhì)量的管理都非常重視,認(rèn)為是影響企業(yè)生存和發(fā)展的重要環(huán)節(jié).各企業(yè)都沒(méi)設(shè)有質(zhì)量管理部并自成管理體系.
5)重視試驗(yàn)與研究工作、提高科技人員的比例
為了不斷提高挖掘機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量,改進(jìn)產(chǎn)品性能和發(fā)展新產(chǎn)品,各國(guó)普遍重視試驗(yàn)研究工作.各國(guó)大的公司企業(yè)或由國(guó)家投資建立工程機(jī)械、挖掘機(jī)的試驗(yàn)中心、試驗(yàn)研究所或室等.
1.2 挖掘機(jī)械的類型
挖掘機(jī)械的類型與構(gòu)造型式繁多，可按照挖掘工作原理與過(guò)程、用途、構(gòu)造特征等進(jìn)行劃分。
按照用途，單斗挖掘機(jī)分為：建筑型、采礦型和剝離型等。建筑型挖掘機(jī)一般可裝置各種不同的工作裝置，進(jìn)行多種作業(yè)，故又稱通用式。
按照動(dòng)力裝置，挖掘機(jī)有電驅(qū)動(dòng)、內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)和復(fù)合驅(qū)動(dòng)等，以一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)帶支挖掘機(jī)全部機(jī)構(gòu)者為單機(jī)驅(qū)動(dòng)式，以若干發(fā)動(dòng)機(jī)分別帶動(dòng)各個(gè)主要機(jī)構(gòu)者為多機(jī)驅(qū)動(dòng)式。
按照傳動(dòng)方式，挖掘機(jī)分為機(jī)械傳動(dòng)式、液壓傳動(dòng)式和混合傳動(dòng)式。
挖掘機(jī)的行走裝置型式有：履帶式、輪胎式、汽車式、步行式、軌道式、拖式等。
單斗挖掘機(jī)工作裝置的型式很多，常用的基本型式，對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)的挖掘機(jī)有：正鏟、反鏟、拉鏟和起重吊鉤等。
本次設(shè)計(jì)斗容量為1m3,由于輪胎式液壓挖掘機(jī)的諸多優(yōu)點(diǎn),其應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛,輪胎式液壓挖掘機(jī)傳動(dòng)性能好,工作平穩(wěn),行走速度快,對(duì)路面沒(méi)有破壞,機(jī)構(gòu)布置合理緊湊,操作簡(jiǎn)便靈活易實(shí)現(xiàn)“三化”.
1.3 單斗液壓挖掘機(jī)的基本組成和工作原理
單斗液壓挖掘機(jī)為了實(shí)現(xiàn)周期性作業(yè)要求,設(shè)有下列基本組成部分:工作裝置、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、動(dòng)力裝置、傳動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)、行走裝置和輔助設(shè)備等.常用是全回轉(zhuǎn)式挖掘機(jī),其動(dòng)力裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要部分、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、輔助設(shè)備和駕駛室等都裝在可回轉(zhuǎn)的平臺(tái)上,簡(jiǎn)稱為上部轉(zhuǎn)臺(tái).因而常又常把這類機(jī)械概括成由工作裝置,上部轉(zhuǎn)臺(tái)和行走裝置三大部分組成.挖掘機(jī)的基本性能也就決定各組成部分的構(gòu)造和性能.
液壓挖掘機(jī)由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵,把高壓油輸送到各閥,再到有關(guān)液壓執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作.
1.4 本次設(shè)計(jì)任務(wù)
本次設(shè)計(jì)斗容量1m3的液壓挖掘機(jī),挖掘Ⅳ級(jí)及以下土壤.設(shè)計(jì)任務(wù):工作裝置的運(yùn)動(dòng)分析,整體設(shè)計(jì),回轉(zhuǎn)裝置設(shè)計(jì),零件圖設(shè)計(jì),液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的原理設(shè)計(jì).
2 設(shè)計(jì)方案
2.1 工作裝置方案設(shè)計(jì)
2.1.1 工作裝置設(shè)計(jì)原則
設(shè)計(jì)合理的工作裝置應(yīng)滿足下列要求：
1)主要工作尺寸及作業(yè)范圍能滿足要求。在設(shè)計(jì)通用反鏟裝置時(shí)要考慮與同類型，同等級(jí)機(jī)器相比的先進(jìn)性?？紤]國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并注意到參數(shù)受結(jié)構(gòu)碰撞限制等的可能性。
2)整機(jī)挖掘力的大小及其分布情況應(yīng)用滿足使用要求并具有一定的先進(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，結(jié)構(gòu)形式和截面尺寸形狀時(shí)盡可能使受力狀態(tài)有利。在保證強(qiáng)度、剛度和連剛性的條件下盡量減輕結(jié)構(gòu)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)件各類少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，換裝方便。
6)運(yùn)輸或停放時(shí)工作裝置應(yīng)有合理的姿態(tài)，使運(yùn)輸尺寸小，行駛穩(wěn)定性好，保證安全可靠并盡可能性使液壓缸載呀減載。
7)工作裝置液壓缸設(shè)計(jì)應(yīng)考慮三化，采用系列參數(shù)，盡可能減少液壓缸零件種類，尤其是易損件的種類。
8)工作裝置的結(jié)構(gòu)形式和布置要使于裝拆和維修，尤其是易損件的更換。
9)要采取合理措施來(lái)滿足特殊使用要求。
2.1.2 反鏟裝置的組成及構(gòu)造特點(diǎn)
反鏟裝置是中小型液壓挖掘機(jī)的主要工作裝置，目前廣泛應(yīng)用的斗容在1.6m3 以下。
液壓挖掘機(jī)反鏟裝置由動(dòng)臂、斗桿、鏟斗以及動(dòng)臂液壓缸、斗桿液壓缸、鏟斗液壓缸和連桿機(jī)構(gòu)等組成，其構(gòu)造特點(diǎn)是各構(gòu)件之間的聯(lián)系全部采用鉸接通過(guò)液壓缸的伸縮來(lái)實(shí)現(xiàn)挖掘過(guò)程的各個(gè)動(dòng)作。
動(dòng)臂的下鉸點(diǎn)與回轉(zhuǎn)平臺(tái)鉸接并以動(dòng)臂液壓缸來(lái)支承和改變動(dòng)臂的傾角通過(guò)動(dòng)臂液壓缸的伸縮可使動(dòng)臂繞下鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)而升降斗桿鉸接于動(dòng)臂的上端，斗桿與動(dòng)臂的相對(duì)位置由斗桿液壓缸控制。當(dāng)斗桿液壓缸伸縮時(shí)，斗桿便可繞動(dòng)臂上鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。鏟斗與斗桿前端鉸接并通過(guò)鏟斗液壓缸伸縮使鏟斗繞該點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。為增大鏟斗的轉(zhuǎn)角通常以連桿機(jī)構(gòu)與鏟斗連接。反鏟主要用于挖掘停機(jī)面以下地壤，其挖掘軌跡決定于各液壓缸的運(yùn)動(dòng)及其相互配合的情況，當(dāng)采用動(dòng)臂液壓缸工作來(lái)進(jìn)行挖掘時(shí)，可以得到最大的挖掘半徑和最長(zhǎng)的挖掘行程。
當(dāng)動(dòng)臂位于最大下傾角并以斗桿液壓缸進(jìn)行挖掘工作時(shí)可以得到最大的挖掘深度尺寸，并且也有較大工業(yè)挖掘行程。在輕堅(jiān)硬的士質(zhì)條件下工作時(shí)能夠證裝滿鏟斗幫中小型挖掘機(jī)在實(shí)際工作中常以斗桿液壓缸工作進(jìn)行挖掘，以鏟斗液壓缸工作進(jìn)行挖掘時(shí)挖掘行程較短，如使用權(quán)鏟斗在挖掘行程結(jié)束時(shí)能裝滿土壤需要有較大的挖掘力以保證能挖掘較大厚度的土壤。所以一般土方工程挖掘中轉(zhuǎn)斗挖掘最常采用。實(shí)際挖掘工作中往往需要采用各種液壓缸的聯(lián)合工作。
2.1.3 具體結(jié)構(gòu)方案
1)動(dòng)臂及斗桿的結(jié)構(gòu)形式
動(dòng)臂是工作裝置的主要構(gòu)件，斗桿的結(jié)構(gòu)型式往往取決于動(dòng)臂的結(jié)構(gòu)形式反鏟動(dòng)臂分為整體式和組合式兩類。整體式動(dòng)臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。價(jià)廉，剛度相同時(shí)結(jié)構(gòu)重量較組合式動(dòng)臂輕。它的缺點(diǎn)是替換工作裝置較少，通用性較差為了擴(kuò)大機(jī)械通用性，提高其利用率，往往需要配備幾套不通用的工作裝置。一般說(shuō)長(zhǎng)期用于作業(yè)條件相似的反鏟采用整體動(dòng)臂結(jié)構(gòu)比較合適。因此，考慮到國(guó)內(nèi)的現(xiàn)代化建設(shè)中的西部大開(kāi)發(fā)及南水北調(diào)工程。本設(shè)計(jì)采用整體式動(dòng)臂。
2)動(dòng)臂液壓缸和斗桿液壓缸的布置
動(dòng)臂液壓缸的連接，一般有兩種布置方案：一種是動(dòng)臂液壓缸裝于動(dòng)臂的前下方動(dòng)臂下支承點(diǎn)，可以調(diào)在轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)達(dá)中心之前，并稍高于轉(zhuǎn)臺(tái)平面，它也可以設(shè)在轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)中心之后，以改善轉(zhuǎn)達(dá)臺(tái)的受力情況，但使用反鏟作業(yè)裝置時(shí)動(dòng)臂支點(diǎn)靠后布置會(huì)影響挖掘深度。大部分中小型液壓挖掘機(jī)以反鏟作業(yè)為主，因此采用動(dòng)臂支點(diǎn)靠前布置的方案，動(dòng)臂液壓缸支于轉(zhuǎn)臺(tái)中點(diǎn)靠前處，以增加作業(yè)上方和后主，有的稱之謂是掛式液壓缸，這種方案的特點(diǎn)是動(dòng)臂下降幅度較大，在挖掘時(shí)，尤其在挖深較大壓缸往往處于受壓狀態(tài)，閉鎖能力較強(qiáng)，盡管在動(dòng)臂提升時(shí)液壓缸小腔進(jìn) 油提升力矩一般尚夠用，提升速度也較快幫作為專用的反鏟裝置這種方案仍然可取。
3)鏟斗的聯(lián)接
鏟斗與鏟斗液壓缸的連接有三各形式，其區(qū)別主要在于液壓缸活塞端部與鏟頭號(hào)、斗桿與鏟斗的連接方式不同。
4)鏟斗的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
對(duì)各種鏟斗結(jié)構(gòu)形狀的共同要求是：
⑴有利二物料的自由流動(dòng)，因此鏟斗內(nèi)壁不宜設(shè)置橫向緣，棱角等斗底的縱向剖面形狀要適合各種物料的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
⑵要使物料易于卸凈，用于粘于的鏟斗裝卸時(shí)不易卸凈，因此延長(zhǎng)了作業(yè)循環(huán)時(shí)間，降低了有效斗容量，因此可采用強(qiáng)制卸土板的粘土鏟斗。
⑶為了便于物料的鏟裝，裝入物料不易掉出，鏟斗寬度與物料顆料直徑之比應(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，視物料為均質(zhì)。
⑷裝設(shè)計(jì)齒有利于增大鏟斗與物料剛接觸時(shí)的挖掘線比壓，以便函切入或破碎陰力較的物料。
2.2 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)
單斗液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)時(shí)間約占整個(gè)工作循環(huán)時(shí)間的50～40%。回轉(zhuǎn)液壓油路的發(fā)熱量約占液壓系統(tǒng)總發(fā)熱量的30～40%。因此合理地確定回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的液壓油路和結(jié)構(gòu)方案，正確選擇回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)諸參數(shù)，對(duì)提高生產(chǎn)率，改善司機(jī)的勞動(dòng)條件，減少工作裝置的沖擊等具有十分重要的意義
2.2.1 對(duì)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的基本要求
1)在加速度和回轉(zhuǎn)力矩不超過(guò)允許值的前提下，應(yīng)盡可能縮短回時(shí)間。在回轉(zhuǎn)部分慣性已知的情況下，角加速度的大小變最大的回轉(zhuǎn)扭掩蔽的限制該扭矩不應(yīng)超過(guò)行走部分與地面的附著力矩。
2)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的動(dòng)載荷系數(shù)不應(yīng)超過(guò)允許值，非全回轉(zhuǎn)的挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)時(shí)，工作裝置不應(yīng)碰撞定位器。
3)回轉(zhuǎn)能量損失最小
2.2.2 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的選擇
回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)分為全回轉(zhuǎn)式和半回轉(zhuǎn)式，懸掛式液壓挖掘機(jī)通常采用半回轉(zhuǎn)的的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，回轉(zhuǎn)角度一般等于或小于180o本次設(shè)計(jì)為履帶式液壓挖掘機(jī)，因此采用全回轉(zhuǎn)式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
全回轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，按液動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式可分為高速方案和低速方案兩類。由高速液壓馬達(dá)經(jīng)齒輪減速成器帶動(dòng)回轉(zhuǎn)小支承上的回定齒圈動(dòng)，促使轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)的稱為高速方案。其低速大扭矩液壓馬達(dá)直接帶支回轉(zhuǎn)小齒輪促使轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)的稱為低速方案。在高速方案中，通常采用行星齒輪減速成箱減速。行星齒輪減速成箱，雖然加工要求較高，但可用一般漸開(kāi)線齒廓的模數(shù)銑刀進(jìn)行加工，結(jié)構(gòu)也比較緊湊，速成比大，受力好。因此獲得廣泛的應(yīng)用，高速方案一般采用斜軸式液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。此方案結(jié)構(gòu)比較緊湊，速比大，受力好，回此在液壓挖掘機(jī)中獲得廣泛的應(yīng)用，本次設(shè)計(jì)將采用斜軸式液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。高速方案還有以上優(yōu)點(diǎn)：高速成液壓馬達(dá)體積小，效率高，不需要背壓補(bǔ)油，便函于設(shè)置小制支器發(fā)熱和功率損失小，工作可靠。
2.2.3 制動(dòng)器的選擇
制動(dòng)器應(yīng)滿足工作安全可靠，制動(dòng)平穩(wěn)，操縱輕便靈敏等要求，在對(duì)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用了鉗盤式制動(dòng)器。因?yàn)橥ㄟ^(guò)試驗(yàn)與蹄式制動(dòng)器相比，它具有下優(yōu)點(diǎn)：
1)鉗盤式制支器所產(chǎn)生的制動(dòng)力矩比較半穩(wěn)由于它無(wú)增力作用其效率系數(shù)K與磨擦系數(shù)u為直線關(guān)系。
2)由于制動(dòng)盤都暴露在外，因此通風(fēng)良好，旋轉(zhuǎn)時(shí)還有自潔作用，熱穩(wěn)定性好，基本上無(wú)熱衰退現(xiàn)象，在連續(xù)多次使用情況下制動(dòng)力矩變化很小，甚至在惡劣工況下仍能正常使用。
3)維修方便，不需要經(jīng)常調(diào)整間隙。
4)制動(dòng)磨擦襯片磨擦均勻，使用壽命也比較長(zhǎng)。但其也存在一些缺點(diǎn)，需采取措施減小及至消除。
2.3 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
按照挖掘機(jī)各個(gè)機(jī)構(gòu)和裝置的傳動(dòng)要求，把各種液壓元件用管路有機(jī)地連接想來(lái)的組合體叫做挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)的功能是把發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能以油液為介質(zhì)，利用液壓泵轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗苓M(jìn)行傳送，然后通過(guò)液壓缸和液壓馬達(dá)等執(zhí)行元件轉(zhuǎn)返為機(jī)械能實(shí)現(xiàn)各種動(dòng)作。
2.3.1 單斗液壓挖掘機(jī)的作業(yè)過(guò)程包括下列幾個(gè)間歇?jiǎng)幼?
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，以及其它輔助動(dòng)作，除輔助動(dòng)作不需全功率驅(qū)動(dòng)外，其它都是挖掘機(jī)的主要?jiǎng)幼?，要考慮全功率驅(qū)動(dòng)。由于挖掘機(jī)的作出對(duì)象和工作條件變化較大，主機(jī)的工作有兩項(xiàng)特殊要求：第一，實(shí)現(xiàn)各種主要?jiǎng)幼鲿r(shí)，陰力與作業(yè)速度隨時(shí)變化，因此，要求液壓缸和液壓 馬達(dá)的壓力和流量也能相應(yīng)變化。第二，為了充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率縮短作業(yè)循環(huán)時(shí)間，工作過(guò)程中往往要求有兩個(gè)主要?jiǎng)幼魍瑫r(shí)進(jìn)行叫做復(fù)合動(dòng)作，這兩項(xiàng)要求需要?jiǎng)幼魍瑫r(shí)進(jìn)行叫做復(fù)合動(dòng)作，這兩項(xiàng)要求需要由液壓系統(tǒng)來(lái)保證。
2.3.2 對(duì)液壓系統(tǒng)的要求
單斗液壓挖掘機(jī)動(dòng)作繁雜，主要機(jī)構(gòu)經(jīng)常超支、制動(dòng)、換向、外負(fù)荷變化很大，沖擊和振動(dòng)多，而且野外我作，溫度和環(huán)境變化大，所以對(duì)液壓系統(tǒng)的要喜慶是多方面的。
1)動(dòng)臂、斗桿和鏟斗的傳動(dòng)要保證工作裝置的各部分可單獨(dú)動(dòng)作，也可以互相配合實(shí)現(xiàn)復(fù)合動(dòng)作。
2)主機(jī)工作過(guò)程中，要求工作裝置的動(dòng)作和轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)既能單獨(dú)進(jìn)行，又能作復(fù)合動(dòng)作，以提高機(jī)械生產(chǎn)率。
3)挖掘機(jī)的一切動(dòng)作都是可逆的，而且要求無(wú)級(jí)變速。
4)要求機(jī)械工作安全可靠，各種作業(yè)油缸要有良好的過(guò)載保護(hù)，回轉(zhuǎn)機(jī)械和行走裝置要有可靠的制動(dòng)和限速成，要防止動(dòng)臂因自重而快速成下降和整機(jī)超速溜坡。
5)充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率，提高傳動(dòng)效率。
6)系統(tǒng)和元件應(yīng)保證在外負(fù)荷變化大和急劇振動(dòng)沖擊作用下具有足夠的可靠性。
7)系統(tǒng)密封性好。
8)為了減輕司機(jī)操作強(qiáng)度，要考慮采用液壓或電液伺服操裝置。
本次設(shè)計(jì)將考慮選用高壓變量系統(tǒng)，雙泵雙回路，全功率變量系統(tǒng)，后續(xù)部分將對(duì)其詳細(xì)說(shuō)明。
3 工作裝置設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1 尺寸估計(jì)
參照《單斗液壓挖掘》估算整機(jī)各部分尺寸和工作裝置尺寸。
根椐經(jīng)驗(yàn)公式求尺寸參數(shù)。
線尺寸參數(shù)： (m)
Kli為線向尺寸經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，G為整機(jī)質(zhì)量。
1)轉(zhuǎn)臺(tái)離地高：
2)底架離地高：
3)臂鉸離地高：
3)臂鉸離回轉(zhuǎn)中心:
4)臂鉸與液壓缸鉸距:
5)臂鉸與液壓缸傾角：～
6)缸鉸離地高度：
7)臂長(zhǎng)：標(biāo)準(zhǔn)臂尺寸系數(shù)推薦值,范圍1.7～1.9
標(biāo)準(zhǔn)臂
8)斗桿：推薦系數(shù)
推薦：
9)鏟斗：推薦系數(shù),
10)動(dòng)臂轉(zhuǎn)角：～
11)斗桿轉(zhuǎn)角：～
12)鏟斗轉(zhuǎn)角：～
13)最大挖掘半經(jīng)：系數(shù),
14)最大挖掘深度：系數(shù)，
15)最大挖掘高度：系數(shù),
16)最大卸載高度：系數(shù),
3.2 運(yùn)動(dòng)分析
反鏟裝置的幾何位置取決于動(dòng)臂液壓缸的長(zhǎng)度L1斗桿液壓缸的長(zhǎng)度L2和鏟斗液壓缸的長(zhǎng)度L3 ，顯然，當(dāng)L1 、L2 、L3 為某一組確定值時(shí)，反鏟裝置就相應(yīng)處于一個(gè)確定的幾何位置。建立坐標(biāo)系：X軸與地面重合，Y軸與挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)中心線重合，則斗齒尖V所在的X 坐標(biāo)值就表示挖掘半經(jīng)Y坐標(biāo)，YV為正值表示挖掘高度，為負(fù)值表示挖掘深度。
3.2.1 機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù)
機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù)分三類：原始參數(shù)，推導(dǎo)參數(shù)，特征參數(shù)，各參數(shù)見(jiàn)圖3-1
3.2.2 動(dòng)臂的運(yùn)動(dòng)
圖 3-1 反鏟機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù)的計(jì)算簡(jiǎn)圖
1)動(dòng)臂的擺角范圍1max和各點(diǎn)瞬時(shí)坐標(biāo)（圖3-2），1max是L1的函數(shù)，動(dòng)臂上任意一點(diǎn)在任一時(shí)刻的坐標(biāo)值也是L1的函數(shù)，根據(jù)全余弦定理，當(dāng)L1=L1min和L1= L1msc時(shí)得
1min=∠ACB0=arccos() (3-1)
1max=∠ACB0=arccos( )(3-2)
動(dòng)臂的擺角范圍：1max=1max-1min
圖3-2 動(dòng)臂擺角范圍計(jì)算簡(jiǎn)圖
圖3-3 F點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算簡(jiǎn)圖
動(dòng)臂的瞬時(shí)擺角：= arccos()-1min
列動(dòng)臂F點(diǎn)坐標(biāo)方程。 圖3-3中
=∠BCU=1 -= arccos()- (3-3)
F點(diǎn)在水平線CU之下時(shí)為負(fù),否則為正。
F點(diǎn)坐標(biāo)方程：
(3-4)
(3-5)
C點(diǎn)坐標(biāo)可由圖示2-22求得
(3-6)
2)動(dòng)臂液壓缸作用力臂
當(dāng)動(dòng)臂液壓缸長(zhǎng)度為L(zhǎng)1時(shí),動(dòng)臂液壓缸作用力臂
е1= (3-7)
當(dāng)分別取和時(shí),可得動(dòng)臂機(jī)構(gòu)的起始和終了力臂е10和е1z。顯然動(dòng)臂液壓缸的最大作用力臂，此時(shí)
3.2.3 斗桿的運(yùn)動(dòng)
斗桿的位置參數(shù)是L1 和L2的函數(shù)，此外討論斗桿相對(duì)于動(dòng)臂的運(yùn)動(dòng)，也即只考慮L2的影響，斗桿機(jī)構(gòu)與動(dòng)臂機(jī)構(gòu)性質(zhì)類似，它們是四連桿機(jī)構(gòu)，但連桿比不同，在動(dòng)臂機(jī)構(gòu)中，一般L1>L5,?斗桿機(jī)構(gòu)中一般L9
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