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畢業(yè)設(shè)計（論文）外文翻譯
題目 開采機(jī)械化及自動化
專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計制作及其自動化
班 級 學(xué) 號 0781052 22
學(xué) 生 姓 名 盧越
指 導(dǎo) 教 師 邢普
填 表 日 期 2011 年 05 月 15 日
畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
I、畢業(yè)設(shè)計(論文)題目：
液壓挖掘機(jī)反鏟工作裝置設(shè)計
II、畢 業(yè)設(shè)計(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設(shè)計技術(shù)要求：
主要對由動臂、斗桿、鏟斗、銷軸、連桿機(jī)構(gòu)組成挖掘機(jī)工作裝置進(jìn)行設(shè)計。具體內(nèi)容包括以下五部分:
(1) 挖掘機(jī)工作裝置的總體設(shè)計。
(2) 挖掘機(jī)的工作裝置詳細(xì)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)分析，運(yùn)動模擬。
(3) 工作裝置各部分的基本尺寸的計算和驗證。
(4) 工作裝置主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計。仿真設(shè)計。
(5) 銷軸的設(shè)計及螺栓等標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行選型。
III、畢 業(yè)設(shè)計(論文)工作內(nèi)容及完成時間：
1. 查找資料，外文資料翻譯（不少于6000字符），開題報告 第1周-第2周
2．運(yùn)動及動力參數(shù)計算 第3周-第4周
3．總裝配圖設(shè)計 第5周-第6周
4. 工作裝置各部分基本尺寸設(shè)計 第7周-第8周
5．用UG/Solidworks對系統(tǒng)進(jìn)行實體建模和設(shè)計 第9周-第11周
6. 繪制零、部件圖 第12周-第13周
7. 畢業(yè)論文撰寫 第14周-第16周
8 .答辯準(zhǔn)備及論文答辯 第17周-第17周
Ⅳ 、主 要參考資料：
[1]成大先主編.機(jī)械設(shè)計手冊(第三版,第三卷),第十四篇[M].化學(xué)工業(yè)出版社,1992年
[2]付 越，鄧子龍. 基于ProE的液壓挖掘機(jī)反鏟工作裝置運(yùn)動仿真，遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報.2007..6.pp50-53.
[3] 鄧子龍，劉杰，高財?shù)摰?挖掘機(jī)鏟斗結(jié)構(gòu)優(yōu)化.機(jī)械與電子.2009.1.pp13-16.
[4] 李濱城，何允紀(jì).液壓挖掘機(jī)反鏟工作裝置運(yùn)動的模擬.華東船舶工業(yè)學(xué)院學(xué)報.1995.6.pp74-80
[5] 劉玉強(qiáng)，王學(xué)軍.液壓挖掘機(jī)反鏟工作裝置優(yōu)化設(shè)計，機(jī)械產(chǎn)品與科技.1997.1.pp12-15
[6] Yu. I. Berezhnoi and Yu. A. Potapov. Method for the intermittent optimization of the working of a block by a rotary excavator Refractories and Industrial Ceramics, 1982, Volume 23, Numbers 3-4, Pages 183-186
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航空與機(jī)械工程 系 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)類 班
學(xué)生（簽名）：
填寫日期： 2011 年 01 月 03 日
指導(dǎo)教師（簽名）：
助理指導(dǎo)教師(并指出所負(fù)責(zé)的部分)：
機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 系主任（簽名）：
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
題目 液壓挖掘機(jī)反鏟工作裝置設(shè)計
專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
班 級 學(xué) 號 078105222
學(xué) 生 姓 名 盧越
指 導(dǎo) 教 師 邢普
填 表 日 期 2011 年 5 月 20日
一、選題的依據(jù)及意義：
液壓挖掘機(jī)反鏟挖掘裝置大大改善了挖掘機(jī)的技術(shù)性能，挖掘力大、牽引力大，機(jī)器重量，傳動平穩(wěn)，作用效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。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)動及其組合。反鏟液壓挖掘機(jī)的工作過程為，先下放動臂至挖掘位置，然后轉(zhuǎn)動斗桿及鏟斗，當(dāng)挖掘至裝滿鏟斗時，提升動臂使鏟斗離開土壤，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)至工作裝置開始下一次作業(yè)循環(huán)。動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)斗挖掘結(jié)束時裝滿鏟斗，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轉(zhuǎn)斗液壓缸實現(xiàn)的。由于挖掘力大且挖掘行程短，因此轉(zhuǎn)斗挖掘可用于清除障礙或提高生產(chǎn)率。在實際工作中，熟練的液壓挖掘機(jī)人員可根據(jù)實際情況，合理操縱各個液壓缸，往往是各液壓缸聯(lián)合 工作，實現(xiàn)最有效的挖掘作業(yè)。
工作裝置是工程機(jī)械進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)的裝置，該裝置直接影響到整機(jī)的生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性，因此合理的設(shè)計有著重大意義，尤其是土方工程機(jī)械，作業(yè)過程中動力裝置的大部分能量消耗在挖掘土壤上。由于工作裝置的重量和成本只占整個機(jī)械的很小部分，因此，要降低挖掘土壤的能耗，提高效率，從研究工作裝置入手，在通常情況下，僅耗用較少的材料和費用就能明顯地提高機(jī)械的性能，而機(jī)械的結(jié)構(gòu)無需作重大改變。
工程施工對工程機(jī)械的工作裝置提出的高效、多能，能適應(yīng)各種作業(yè)條件的要求，促使工作裝置在結(jié)構(gòu)形式和材料選用上不斷提高改進(jìn)，許多工作裝置的操縱已采用液壓伺服系統(tǒng)或自動控制，是機(jī)械的操縱力大大減小，生產(chǎn)效率利用顯著提高，取得了良好的效果。在眾多的工作裝置中，裝載機(jī)的工作裝置的設(shè)計具有一定的典型性
二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻(xiàn)綜述）：
第一臺手動挖掘機(jī)問世至今已有130多年的歷史，期間經(jīng)歷了由蒸汽驅(qū)動半回轉(zhuǎn)挖掘機(jī)到電力驅(qū)動和內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動全回轉(zhuǎn)挖掘機(jī)、應(yīng)用機(jī)電液一體化技術(shù)的全自動液壓挖掘機(jī)的逐步發(fā)展過程。
我國的挖掘機(jī)生產(chǎn)起步較晚，從1954年撫順挖掘機(jī)廠生產(chǎn)第一臺斗容量為1m3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)和發(fā)展提高等三個階段。 新中國成立初期，以測繪仿制前蘇聯(lián)20世紀(jì)30～40年代的W501、W502、W1001、W1002等型機(jī)械式單斗挖掘機(jī)為主，開始了我國的挖掘機(jī)生產(chǎn)歷史。1967年開始，我國自主研制液壓挖掘機(jī)。早期開發(fā)成功的產(chǎn)品主要有上海建筑機(jī)械廠的WYl00型、貴陽礦山機(jī)器廠的W4-60型、合肥礦山機(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型和杭州重型機(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)的形成和發(fā)展邁出了極其重要的一步。 到20世紀(jì)80年代末，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。但總的來說，我國挖掘機(jī)生產(chǎn)的批量小、分散，生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品質(zhì)量等與國際先進(jìn)水平相比，有很大的差距。我國單斗液壓挖掘機(jī)應(yīng)向全液壓方向發(fā)展；斗容量宜控制在0.1-15 m³；而對于大型及多斗挖掘機(jī)，由于液壓元件的制造、裝配精度要求高，施工現(xiàn)場維修條件差等，則仍以機(jī)械式為主。應(yīng)著手研究、運(yùn)用電液控制技術(shù)，以實現(xiàn)液壓挖掘機(jī)操縱的自動化。
改革開放以來，積極引進(jìn)、消化、吸收國外先進(jìn)技術(shù)，以促進(jìn)我國挖掘機(jī)行業(yè)的發(fā)展。例如，中國第一拖拉機(jī)工程機(jī)械公司、廣西玉柴股份有限公司、柳州工程機(jī)械廠等。這些企業(yè)經(jīng)過幾年的努力已達(dá)到一定的規(guī)模和水平?！ I(yè)內(nèi)人士指出，我國單斗液壓挖掘機(jī)應(yīng)向全液壓方向發(fā)展；斗容量宜控制在0.1-15 m3；而對于大型及多斗挖掘機(jī)，由于液壓元件的制造、裝配精度要求高，施工現(xiàn)場維修條件差等，則仍以機(jī)械式為主。應(yīng)著手研究、運(yùn)用電液控制技術(shù)，以實現(xiàn)液壓挖掘機(jī)操縱的自動化。
工業(yè)發(fā)達(dá)國家的挖掘機(jī)生產(chǎn)較早，法國、德國、美國、俄羅斯、日本等是斗容量3.5-40 m3單斗液壓挖掘機(jī)的主要生產(chǎn)國，從20世紀(jì)80年代開始生產(chǎn)特大型挖掘機(jī)。例如，美國馬利昂公司生產(chǎn)的斗容量50-150 m3的剝離用挖掘機(jī)，斗容量132 m3的步行式拉鏟挖掘機(jī)；B-E(布比賽路斯一伊利)公司生產(chǎn)的斗容量168.2 m3的步行式拉鏟挖掘機(jī)，斗容量107 m3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、專用化和自動化的方向發(fā)展。
三、研究內(nèi)容及實驗方案：
主要對由動臂、斗桿、鏟斗、連桿機(jī)構(gòu)組成挖掘機(jī)工作裝置進(jìn)行設(shè)計。具體內(nèi)容包括以下四部分:
1．挖掘機(jī)工作裝置的總體設(shè)計。
工作裝置是液壓挖掘機(jī)的主要組成部分之一。因用途不同，工作裝置的種類繁多，其中最主要的有反產(chǎn)裝置，正鏟裝置，起重裝置和抓斗裝置等。而同一種裝置也可以有許多種結(jié)構(gòu)形式，有的多達(dá)數(shù)十種，以適應(yīng)各種不同的作業(yè)條件。主要設(shè)計的內(nèi)容有動臂及斗桿的結(jié)構(gòu)形式。動臂是工作裝置中的主要構(gòu)件，斗桿的結(jié)構(gòu)型式往往取決于動臂的結(jié)構(gòu)型式。反鏟動臂可以分為整體式和組合式兩類。整體式動臂有直動式和組合式兩類。
直動式臂結(jié)構(gòu)簡單，輕巧，布置緊湊，主要用于懸掛式挖掘機(jī)。采用整體式彎動臂有利于得到較大的挖掘深度，它是專用反鏟裝置的常見形式。整體式彎動臂在彎曲處的結(jié)構(gòu)形式和強(qiáng)度值得注意，近年來懸掛式挖掘機(jī)出現(xiàn)了小彎臂的結(jié)構(gòu)形式，是直動臂的改良，動臂的箱型結(jié)構(gòu)可以不用開口，動臂和斗桿油缸及管路的布置也比較方便。
整體式動臂結(jié)構(gòu)簡單，價廉。剛度相同時結(jié)構(gòu)重量較組合式動臂輕。它的缺點是替換工作裝置較少，通用性較差。
而組合式動臂有以下優(yōu)點：
（1）．工作尺寸和挖掘力可以根據(jù)作業(yè)條件的變化調(diào)整。
（2）．較合理的滿足各種類型作業(yè)裝置的參數(shù)和結(jié)構(gòu)要求。
（3）．裝車運(yùn)輸比較方便。
綜上選用組合式方案
2．挖掘機(jī)的工作裝置詳細(xì)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)分析。
通過研究平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析與曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的規(guī)律，綜合利用作圖法與解析法，得出各構(gòu)件的長度與位置。作圖法精度不夠，只是一種近似的計算方法。
3．工作裝置各部分的基本尺寸的計算和驗證。
動臂機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇
（1）．動臂機(jī)構(gòu)的鉸點位置的選擇。
（2）．動臂液壓缸作用力及閉鎖力的確定
斗桿機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇
確定斗桿液壓缸的鉸點位置，行程及力臂比時應(yīng)該考慮以下因素：
（1）．保證斗桿液壓缸產(chǎn)生足夠的斗齒挖掘力。
（2）．保證斗桿液壓缸有必要的閉鎖能力。
（3）．保證斗桿的擺角范圍。
鏟斗機(jī)構(gòu)的參數(shù)選擇
反鏟鏟斗及機(jī)構(gòu)有四桿機(jī)構(gòu)的，也有六桿機(jī)構(gòu)的。作為機(jī)構(gòu)的桿長參數(shù)一般都預(yù)先選定。這些參數(shù)必須滿足以下要求：
（1）．鏟斗的轉(zhuǎn)角范圍
（2）．鏟斗機(jī)構(gòu)的載荷分析
4．工作裝置主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
對由動臂、斗桿、鏟斗、連桿機(jī)構(gòu)組成挖掘機(jī)工作裝置進(jìn)行設(shè)計。
二 設(shè)計方案
反鏟裝置的合理設(shè)計問題至今尚未理想的解決。以往多按經(jīng)驗，采用統(tǒng)計和作圖試湊的方法，現(xiàn)在則盡可能采用數(shù)解分析方法，并利用電子計算機(jī)輔助設(shè)計。
反鏟方案的選擇主要依據(jù)是設(shè)計任務(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。此處確定為通用工作裝置。以反鏟為主的通用裝置應(yīng)保證反鏟使用要求，并照顧到其他裝置的性能。專用裝置應(yīng)根據(jù)作業(yè)條件決定結(jié)構(gòu)方案，在滿足主要作業(yè)條件的同時照顧其它條件下的性能。
設(shè)計方法主要是通過利用經(jīng)驗公式計算設(shè)計量，動臂，斗桿，轉(zhuǎn)斗。將計算得到的設(shè)計量帶入精確的計算公式來驗證設(shè)計量是否得當(dāng)。若有出入，則再修改設(shè)計量。直到由設(shè)計量計算出的最大挖掘深度，挖掘半徑。最大卸載高度與給定的參數(shù)相吻合。具體步驟如下
1． 動臂及動臂液壓缸的布置
確定用組合式或整體式動臂，以及組合式動臂的組合式方式，確定動筆液壓缸的布置為懸掛式或是下置式。
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調(diào)節(jié)。
3． 確定動臂與斗桿的長度比，及特性參數(shù)K1=L1/L2。
對于一定的工作尺寸而言，動臂與斗桿之間的長度比可以在很大的范圍內(nèi)選擇。一般當(dāng)K1>2時稱為長動臂短斗桿方案，當(dāng)K1<1.5時屬于短動臂長斗桿方案。K1在1.5~2之間稱為中間比例方案。
4． 確定配套鏟斗的種類,斗容量及其主要參數(shù)，并考慮鏟斗連桿機(jī)構(gòu)傳動比是否需要調(diào)節(jié)。
5． 根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力，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，全伸長度與全縮長度之比λ，考慮到結(jié)構(gòu)尺寸，運(yùn)動余量，穩(wěn)定性和構(gòu)件運(yùn)動幅度等因素，一般取λ1=1.6~1.7，個別情況下因動臂擺角和鉸點布置要求可以取λ1<=1.75
6． 斗桿機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇
對于以轉(zhuǎn)斗挖掘為主的中小型反鏟，選擇斗桿參數(shù)時必須注意轉(zhuǎn)斗挖掘時斗桿液壓缸的閉鎖能力，要求在主要挖掘區(qū)內(nèi)轉(zhuǎn)斗液壓缸的挖掘力能得到充分發(fā)揮。而斗桿的擺角范圍大致在105~125之間。在滿足工作范圍和運(yùn)輸要求的條件下此值盡可能的取得小些，對以斗桿挖掘為主的中型機(jī)更應(yīng)注意到這一點。一般說斗桿愈長，其擺角范圍可稍小。當(dāng)斗桿液壓缸和轉(zhuǎn)斗液壓缸同時伸出最長時，鏟斗前臂與動臂之間的距離應(yīng)大于10cm。
根據(jù)斗桿挖掘阻力計算，并參照國內(nèi)外同類型機(jī)器斗桿挖掘力值，按要求的最大挖掘力確定斗桿液壓缸的最大作用力臂值l9。斗桿上∠EFQ取決于結(jié)構(gòu)因素，并考慮到工作范圍，一般在130o~170o之間。動臂上∠DFZ也是結(jié)構(gòu)尺寸，根據(jù)結(jié)構(gòu)因素預(yù)先估計。
斗桿機(jī)構(gòu)參數(shù)最后還必須按閉鎖性能校核。
7.鏟斗機(jī)構(gòu)的參數(shù)選擇
反鏟鏟斗及機(jī)構(gòu)有四桿機(jī)構(gòu)的，也有六桿機(jī)構(gòu)的。轉(zhuǎn)角范圍大致為90o~110o，為了滿足開挖和最后卸載及運(yùn)輸狀態(tài)的要求，鏟斗總轉(zhuǎn)角往往要達(dá)到150o~180o。為了挖掘深溝及垂直側(cè)壁的要求，不使斗底先于斗齒接觸土壤，常采用大仰角機(jī)構(gòu)，總轉(zhuǎn)角必須選擇適當(dāng)，不宜過大。設(shè)計時還要避免當(dāng)鏟斗液壓缸全伸時斗齒尖碰撞斗桿下緣的現(xiàn)象。
四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度
（1） 工作進(jìn)度表
1. 查找資料，外文資料翻譯（不少于6000字符），開題報告 第1周-第2周
2．運(yùn)動及動力參數(shù)計算 第3周-第4周
3．總裝配圖設(shè)計 第5周-第6周
4. 工作裝置各部分基本尺寸設(shè)計 第7周-第8周
5．用UG/proe對系統(tǒng)進(jìn)行實體建模和設(shè)計 第9周-第11周
6. 繪制零、部件圖 第12周-第13周
7. 畢業(yè)論文撰寫 第14周-第16周
8 .答辯準(zhǔn)備及論文答辯 第17周-第17周
（2） 挖掘機(jī)反鏟工作裝置主要特點：
反鏟主要用于挖掘停機(jī)面以下的土壤。其挖掘軌跡決定于各油缸的運(yùn)動及其相互配合的情況。當(dāng)采用動臂油缸工作并進(jìn)行挖掘時（斗桿油缸和鏟斗油缸不工作）可以得到最大的挖掘半徑和最長的挖掘行程。此時鏟斗的挖掘軌跡是以動臂下鉸點為中心，斗齒尖至該鉸點的距離為半徑而做的圓弧線，其極限挖掘高度和深度（不是最大挖掘深度即圓弧線之起點、終點，分別決定于動臂的最大上傾角和下傾角（動臂對水平線的夾角），也即決定于動臂油缸的行程。由于這種挖掘方式時間長并且由于穩(wěn)定條件限制挖掘力的發(fā)揮，實際工作中基本不采用。
在實際挖掘工作過程中，往往需要采用各種油缸的聯(lián)合工作。如當(dāng)挖掘基坑時由于挖掘深度較大，并要求有較陡而平整的基坑時，則采用動臂與斗桿兩種油缸同時工作當(dāng)挖掘坑底，挖掘行程將結(jié)束為加速將鏟斗裝滿土，以及挖掘過程需要改變鏟斗與切削角等情況下，則要求采用斗桿與鏟斗油缸共同工作。顯然此時挖掘機(jī)的挖掘軌跡是由相應(yīng)油缸分別工作時的軌跡組合而成。當(dāng)然，這種動作能否實現(xiàn)決定于液壓系統(tǒng)的設(shè)計絡(luò)圖，即挖掘機(jī)在任意正常工作周位置時，控制到的工作范圍，圖上各控制尺寸即液壓挖掘機(jī)的工作尺寸。
對于反鏟裝置的只要工作尺寸為最大挖掘深度和最大挖掘半徑，包絡(luò)圖中可能有部分區(qū)間靠近甚至深入到挖掘機(jī)停機(jī)點以下，這一范圍的土壤雖然能挖掘但可能引起土壤的崩塌而影響機(jī)械的穩(wěn)定性和安全性，除有條件的挖溝作業(yè)一般不使用。故有的挖掘機(jī)工作尺寸圖上標(biāo)明有效的工作范圍，或以虛線表明此段的挖掘軌跡如圖所示。
圖一
挖掘機(jī)反鏟裝置的最大挖掘力決定于液壓系統(tǒng)的工作壓力，油缸尺寸，以及油缸間作用力影響（斗桿，動臂油缸的閉鎖壓力及力臂）外。還決定與整機(jī)的穩(wěn)定和地面的附著情況。反鏟挖掘機(jī)速度結(jié)構(gòu)尺寸已定的條件下決定于液壓系統(tǒng)對工作油缸的供油量，對動臂油缸和斗桿油缸為提高其單獨工作的挖掘速度，在液壓系統(tǒng)中可采用合流供油措施來保證。液壓反鏟都采用轉(zhuǎn)斗卸土，卸載較準(zhǔn)確，平穩(wěn)，便于裝車工作。
五、參考文獻(xiàn)
[1]成大先主編.機(jī)械設(shè)計手冊(第三版,第三卷),第十四篇[M].化學(xué)工業(yè)出版社,1992年
[2]付 越，鄧子龍. 基于ProE的液壓挖掘機(jī)反鏟工作裝置運(yùn)動仿真，遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報.2007..6.pp50-53.
[3] 鄧子龍，劉杰，高財?shù)摰?挖掘機(jī)鏟斗結(jié)構(gòu)優(yōu)化.機(jī)械與電子.2009.1.pp13-16.
[4] 李濱城，何允紀(jì).液壓挖掘機(jī)反鏟工作裝置運(yùn)動的模擬.華東船舶工業(yè)學(xué)院學(xué)報.1995.6.pp74-80
[5] 劉玉強(qiáng)，王學(xué)軍.液壓挖掘機(jī)反鏟工作裝置優(yōu)化設(shè)計，機(jī)械產(chǎn)品與科技.1997.1.pp12-15
[6] Yu. I. Berezhnoi and Yu. A. Potapov. Method for the intermittent optimization of the working of a block by a rotary excavator Refractories and Industrial Ceramics, 1982, Volume 23, Numbers 3-4, Pages 183-186
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學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明
本人聲明，所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立完成的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他學(xué)位申請的論文或成果。對本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。
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液壓反鏟裝置設(shè)計
學(xué)生姓名：盧越 班級：078105222
指導(dǎo)老師：邢普
摘 要：本次設(shè)計的題目是液壓挖掘機(jī)反鏟裝置機(jī)構(gòu)。與其它類型的挖掘機(jī)相比，這種類型的挖掘機(jī)因有良好通過性能應(yīng)用最廣，對松軟地面或沼澤地帶還可采用加寬、加長以及浮式履帶來降低接地比壓。液壓挖掘機(jī)反鏟裝置的主要特點為：反鏟是中小型液壓挖掘機(jī)的主要工作裝置。液壓挖掘機(jī)的反鏟裝置由動臂，斗桿鏟斗，以及動臂油缸，斗桿油缸，鏟斗油缸和連桿機(jī)構(gòu)組成。其構(gòu)造特點是各部件之間的連接全部采用鉸接，通過油缸的伸縮來實現(xiàn)挖掘工作中的各種動作。動臂的小鉸點與回轉(zhuǎn)平臺鉸接，并以動臂油缸來支撐和改變動臂的傾角，通過動臂油缸的伸縮可使動臂繞小鉸點轉(zhuǎn)動而升降。斗桿鉸接于動臂的上端，斗桿與動臂的相對位置由斗桿油缸來控制，當(dāng)斗桿油缸伸縮時，斗桿便可繞動臂上焦鉸點轉(zhuǎn)動。鏟斗與斗桿前端鉸接，并通過鏟斗油缸伸縮使鏟斗繞該點轉(zhuǎn)動。為增大鏟斗的轉(zhuǎn)角，通常以連桿機(jī)構(gòu)與鏟斗連接。本次設(shè)計的主要參數(shù)是斗容量0.2m3,它屬于中小型液壓挖掘機(jī)，主要設(shè)計挖掘機(jī)的工作裝置。
在設(shè)計中，采用了輪胎式行走裝置，來滿足要求。上部轉(zhuǎn)臺是全回轉(zhuǎn)式，因此它可在一個更大的范圍內(nèi)工作。又因采用液壓傳動控制而使整機(jī)性能得以改善。與機(jī)械式挖掘機(jī)相比，其挖掘力提高到2～3倍，整機(jī)質(zhì)量約為5噸，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5.728m，從中可以看出整機(jī)作業(yè)能力有了很大的改進(jìn)，不僅挖掘力大，且機(jī)器重量輕，傳動平穩(wěn)，作業(yè)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。另外，還對挖掘機(jī)的工作裝置提出基于結(jié)構(gòu)推理的機(jī)構(gòu)方案創(chuàng)新設(shè)計方法。
關(guān)鍵詞：液壓挖掘機(jī) ；挖掘機(jī)構(gòu) ；創(chuàng)新設(shè)計
指導(dǎo)教師簽名：
The design of hydraulic excavator shovel device
Student name: luyue class:0781052
Supervisor:xingpu
ABSTRACT:This designed topic is the marching hydraulic excavator excavational organization. Compared with other types excavators, this kind of type excavator used very universal that because has good through theperformance, also may use to lengthens widens as well as the floating type caterpillar band to reduce pressure for the soft ground or the bogregion.
The hydraulic excavator main characteristic is: The small and medium-sized hydraulic excavator shovel is the main work device. Hydraulic excavator shovel device by the arm, dou stem bucket, and arm oil cylinder, dou rod oil cylinders, the bucket of cylinder and linkage mechanism. Its structure feature is between components All adopt the connection by oil cylinder hinged adjustable to realize the various movements excavation. Moving arm little hinge point and rotary platform, and with hinged arm oil cylinder to support and change the dip Angle, through arm arm Oil cylinder telescopic can make moving arm around small hinge point lifting rotation. Dou lever arm hinged on the upper arm, dou rod and the relative By dou pole position to control oil cylinder, when dou rod oil cylinder telescopic, dou lever arm can be around the upper energizer hinge point rotation. Bucket and measures Rod front-end loader, and through hinged cylinder telescopic made the bucket turning around the point. To increase the bucket corner, usually by connecting rod Institutions and bucket connection. theperformance good,and may make the high speed reverse, the transmission steady,structure simple, may absorb attacks and vibrates, the operation reduces effort, and to be easy to realize the automated control, is easy to realize the standardization, the seriation, the universalization.This designed main parameter is scoop capacity 0.2m3, it is long to the middle and small scale hydraulic excavator, mainly design the excavator，s the work installment and the hydraulic transmissionprinciple.
In the design, used marching walked the installment to satisfied request. Upside the turnplate is the entire rotation , thereof it may work in a greater scope. And further because uses the hydraulicsteering to enable the entire machine performance to improve. Compared with the mechanical type excavator, its excavation strength enhance to 2 ~ 3 times, the entire machine weight approximately is 5 tons,the excavation strength approximately is 30kN, the biggest unloading high approximately is 2.65m, biggest digging depth is 4.2m, the biggest excavation radius approximately is 5.728m, thus can see the entire machine work ability to have the very big improvement, not only excavation strength big, but also machine weight light, transmission steadyly, work efficiency is high, the structure is compact. Moreover, but also proposes to the excavator work installment based on the structureinference organization plan innovation design method.
Key word：Hydraulic pressure excavator ；Excavation organization??；Hydraulic system??；Innovation design
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開采機(jī)械化及自動化
幾何學(xué)的工作部分的挖掘機(jī)的齒
動力學(xué)的研究進(jìn)行穿挖掘機(jī)齒本早些時候作者[1,2]表明,一個主要的因素穿平臺是控制動力學(xué)物理力學(xué)特性的巖石。在兩階段進(jìn)化穿平臺。
齒磨損中獲得的“臨界期”[2]對挖掘機(jī)沒有顯著影響表現(xiàn)在以下典型的礦業(yè)和地質(zhì)條件的俄羅斯東北亞區(qū)域。切削元素可以繼續(xù)使用指定的最大允許穿水平由制造商。在這方面,密集的時候穿初始階段顯然反映了一些設(shè)計缺陷的影響,而不是工作的調(diào)整過程。研究人員已經(jīng)研究了強(qiáng)烈的深層原因和后果的齒,但穿挖掘機(jī)仍沒有制定基本標(biāo)準(zhǔn)之上一般原則,以提高其耐磨性的切削元件,取決于其設(shè)計[3 - 5]。
一種有效的方法來提高其耐磨性的齒,發(fā)掘挖掘機(jī)設(shè)計參數(shù)的工作組件以確保古典單穿,省略“至關(guān)重要的”(pseudoadjustment)階段。我們開發(fā)了一個新挖掘機(jī)設(shè)計”為基本特征的齒提高耐磨損。
工作元件的輪廓的齒和它的維度是開發(fā)與考量主要磨損特征點的阻力曲線的大量生產(chǎn)的楔狀的齒。為了達(dá)到線性行為的這樣的齒磨損過程的速率等于或小于觀察在第二階段的磨損與大量生產(chǎn)的齒,我們指定了設(shè)計參數(shù)對應(yīng)于第二階段的開始,那里的特定從標(biāo)準(zhǔn)的力壓推力這滴到10 - 12兆帕的機(jī)制。圖1地塊的壓力變化的磨損平臺的齒數(shù)是常見的采石場開鑿按照以下表達(dá):
U的寬度是穿平臺;P1額定力的推力機(jī)制;D和i是長度的齒先鋒和的齒數(shù),分別。
曲線表明,有一定壓力的地區(qū)巖石抗磨損平臺在齒是公平的或大于力所研制開發(fā)的推力機(jī)制。這個裝載模式對切割的元素是上觀察到的單強(qiáng)(例如,多年凍土)的巖石。另一方面,一些材料抵抗切割與力量比弱多了自行研制的力推力機(jī)制。估計時形成的具體壓力與切削要素的相互作用機(jī)制這批材料,我們繪制了曲線1 - 4通過計算壓力平臺的穿t ~ KG-5A挖掘機(jī)牙0.8,0.4,0.2,及0.1額定推力的力量。
在軟巖石上的壓力變化規(guī)律的磨損平臺是一樣的,但壓力和尺寸齒磨損的一部分后開始的第二階段可能是小得多(有時是由一個相當(dāng)大的因素)。這是能清楚的看到在圖1。帶我,穿過了曲線的參數(shù),定義了第二階段的開始穿不同的挖掘機(jī)及齒不同巖石強(qiáng)度曲線為1 - 4)。因為KG-5A挖掘機(jī)的齒的起點第二階段實驗在于獲得穿帶我和對應(yīng)一個壓力P的10 - 12兆帕和磨損的平臺寬度Utc r = 45毫米。
圖1 .作為一種功能的壓力變化的大小(1 - 4——穿平臺上壓力曲線理論- 1 ~ 2公斤齒穿平臺5A挖掘機(jī)工作時巖與阻力0.8,0.4,0.2,及0.1標(biāo)準(zhǔn)推力力量)。
圖2.工作部分切斷的元素和180°角大小(1切削刃與地區(qū);b -邊寬;D -長度;2——穿平臺;1,表面積Sp2——穿平臺坡角。
在某一特定尺寸的工作部分的工具,這個階段的關(guān)鍵磨損實際上是外出巖石和理由與低強(qiáng)度增大,而強(qiáng)烈的兩階段磨損工具經(jīng)驗強(qiáng)/硬的巖石。在不同的開采和地質(zhì)條件,它顯然是方便工作與可互換的工具。當(dāng)前它是無法控制的力參數(shù)對挖掘機(jī)工作的元素。操作者遵守工作的機(jī)器視覺,看著他的運(yùn)動和桶子的灌裝。作用在工作的元素和齒這樣不僅取決于巖石耐切割,但是,在很大程度上依賴于員工技能和經(jīng)驗。高效、合理途徑藝術(shù)設(shè)計工作組件參數(shù)是考慮齒的力量挖掘機(jī)驅(qū)動器。
切削刃的面積為矩形切割的輪廓,180°銳化可以計算出的穿平臺的壓力(見圖2)相應(yīng)開始的第二個磨損階段:
在P是壓力時穿的平臺與平臺維度的第二階段,開始P1是額定驅(qū)動力的挖掘機(jī)(垂直分量的切削力);Sp2是穿在第二個平臺區(qū)嗎階段;我是發(fā)病的齒數(shù)挖掘機(jī)桶。定義在磨損條件平臺的切割邊緣區(qū)域作為
是邊坡角相對磨損平臺背面一方面的切割角度,So是切削刃的區(qū)域。
壓力可以表示為穿平臺
該地區(qū)的切削刃的磨損輥型的計算提供了理想的切削元素的定義是源自同一
公式:
圖3.提高耐磨性切削要素與相應(yīng)Ucr——線性穿(為第一個關(guān)鍵階段;b b和D b——基本的長、寬楔形齒的切削刃,D計算長度的切削刃——)。
圖4。耐磨損性能Design-controlled楔形切削元件(1、2 ~變異的影響一顆牙的線性穿擴(kuò)大部分和標(biāo)準(zhǔn)齒,分別地;Umax &V——最大允許的磨損,提高操作的資源——新齒設(shè)計。
考慮到切削刃的磨損面積與平臺,之前的關(guān)系,我們可以制定簡單的工藝條件,提高工作元件的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的楔形在齒上的條件最理想的長度作為齒的切削刃
在D最優(yōu)切削刃的磨損提供穩(wěn)定的單級長度切割的元素;b是實際的(基本)寬度的先鋒,大量生產(chǎn)的楔形牙齒;Sp2的面積是平臺相應(yīng)出現(xiàn)的穩(wěn)定的角是斜率的牙齒穿平臺與縱軸的重合。
圖3提供技術(shù)概念,為降低切削元件磨損動力學(xué)基于大量生產(chǎn)的楔狀的齒。擴(kuò)展部分的長度的一顆齒(D)不應(yīng)小于臨界線性穿Ucr。后擴(kuò)展的部分是逐漸消失,一顆齒獲得自然大小相應(yīng)的平臺穩(wěn)定磨損的第二階段。
根據(jù)該設(shè)計穿成線性關(guān)系(圖4)的強(qiáng)度相當(dāng)于的第二階段磨損的大量生產(chǎn)的齒(平行的部分情節(jié))。實現(xiàn)最大的齒就已經(jīng)磨損,延長服務(wù)生活中,表達(dá)了在一個貿(mào)易量的增加(AV)出土的巖石。
根據(jù)該設(shè)計穿成線性關(guān)系(圖4)的強(qiáng)度相當(dāng)于的第二階段磨損的大量生產(chǎn)的齒(平行的部分情節(jié))。實現(xiàn)最大的齒就已經(jīng)磨損,延長服務(wù)生活中,表達(dá)了在一個貿(mào)易量的增加,巖石(AV)出土?xí)r應(yīng)特別注意提高耐磨性與創(chuàng)造的齒不改變基本的尺寸或形狀的工作元件。這非常重要,因為這張表格就會更容易、更便宜的生產(chǎn)。我們研制通用幾何的工作部分的基礎(chǔ)上計算挖掘機(jī)的齒的最優(yōu)寬度的切削刃的同時保留了電機(jī)的主要尺寸的標(biāo)準(zhǔn)齒的設(shè)計齒與新工作
其幾何(圖5)1、直線段切削刃的背臉2和曲線3部分。前面的臉是兩個線性段構(gòu)成的第四和第五。線性段平行于臉,二是要回牙縱軸6,地處從遠(yuǎn)處我軸[6]。這架飛機(jī)的尖端位于大于90°角對剖切平面。這有助于形成一個穩(wěn)定的核心在平面上的壓實的前沿領(lǐng)域,部分地保護(hù)它從磨損。寬度是發(fā)現(xiàn)一種經(jīng)驗性關(guān)系從:
圖5.設(shè)計的工作部分的一個齒具有最優(yōu)的切削刃參數(shù)(1——2——線性;部分回來;3——曲線回方面;4、5——方面的片段前面方面;6——齒軸;7 -磨損平臺;b =邊緣寬度;1 =初始切割角角大小之間的距離;女=楔形閘板使用頂點和切削刃的角度,A和B =維度直線段前后兩方面,分別地;位移方面的部分,從齒背軸r =穿平臺坡角。
b是一種高效率的寬度的先鋒;P1是挖掘機(jī)的驅(qū)動力,它包括重量的桶,嗎把棍子,力所研制開發(fā)的推力機(jī)制是邊坡角度的穿平臺相對于牙長軸(或線形段背面刻面);D的長度;P的切削刃的磨損是壓力平臺的第二階段開始的;我是大量的齒在桶里。
尖端1應(yīng)該在距離
從頂點的楔角在哪里的楔角的工作部分的齒。
文學(xué)的數(shù)據(jù)表明:改變切割角度(更準(zhǔn)確的說,后角,而這又取決于切割角度)很大程度上影響了入侵力量的切削的元素。當(dāng)一顆牙后角的增加,能量的能力其侵入到地面的呈現(xiàn)下降趨勢[7]。我們制定了新的齒幾何采取這一因素考慮進(jìn)去。因此,線性區(qū)段2或3平行回方面牙軸6,這讓我們增加后角2.0-2.5因子進(jìn)行了比較與大量生產(chǎn)的模型。為了減少磨損產(chǎn)生的水平分量的切割參數(shù)的挖掘機(jī)鏟斗,我們搬動區(qū)段2背部的方面(從而切削刃的1)按價值F從牙軸。這個職位的工作元件的元素相對于齒切削刃減少桶的速度穿因為之間的距離和鏟斗齒切削平面邊緣切平面是增加了70% - 80%給定長度的部分工作之外的凸齒桶里。因為這顆牙的設(shè)計,我們定義了關(guān)系可以用來計算出工作元素的尺寸(表1)。
切割邊的長度(D)和齒(i)的數(shù)量取決于設(shè)計選擇的挖掘機(jī)工作要素和注塑機(jī)一般規(guī)格。
圖6顯示理論曲線的形成,穿平臺作為一種功能的維度對一個線性穿KG-5A挖掘機(jī)。我們可以看出,在零的設(shè)計參數(shù)與高效穿穿平臺有= 50(公羊。這設(shè)計生產(chǎn)協(xié)會所產(chǎn)生的Uralmash后才達(dá)到理想的尺寸明顯的線性穿Ucr。由Uralmash齒。 換句話說,在磨損階段、抗磨損區(qū),這是我和第二次世界大戰(zhàn)積累一定的因為穿平臺保留一顆新牙發(fā)展更為迅速在初始階段(高達(dá)50毫米)。隨后,改變尺寸磨損平臺上沒有顯著影響磨損率。
參數(shù)
工作元件的尺寸
參數(shù)KG-5A
切削刃的寬度
b
b=28mm
頂點的距離牙楔形角度和切削刃的
f=40mm
楔角的工作部分的牙齒
b=33-37
b=35
穿平臺坡角
r=40-45
r=40
線性段長度背方面
B=(4.5-5.8)b
B=150mm
前面的線性段長度方面
A=(3.0-4.0)b
A=100mm
位移的線性段回來方面通過牙齒軸
r=（2.0-3.5）b
r=70mm
發(fā)展原則和參數(shù)評價工作元件,使其可能的預(yù)測控制系統(tǒng)的磨損動力學(xué)切割的元素進(jìn)行實際工業(yè)條件。Orotukan采礦機(jī)的工廠的生產(chǎn)Severovostokzoloto黃金礦業(yè)生產(chǎn)協(xié)會測試一批挖掘機(jī)齒證明這種新設(shè)計。他們進(jìn)行了測試,Berelekh在Yagodnin,和其他礦山企業(yè)。有價值的試驗結(jié)果進(jìn)行了Korba獲取設(shè)備在Burkandya礦(Berelekh企業(yè)),在那里的齒是用來挖掘高度評價磨料凍結(jié)巖石組成的花崗巖、砂巖和粘土片巖碎片在周圍空氣的溫度-45°
發(fā)展原則和參數(shù)評價工作元件,使其可能的預(yù)測控制系統(tǒng)的磨損動力學(xué)切割的元素進(jìn)行實際工業(yè)條件。Orotukan采礦機(jī)的工廠的生產(chǎn)Severovostokzoloto黃金礦業(yè)生產(chǎn)協(xié)會測試一批挖掘機(jī)的齒證明這種新設(shè)計。他們進(jìn)行了測試,Berelekh在Yagodnin,和其他礦山企業(yè)。有價值的試驗結(jié)果進(jìn)行了Korba獲取設(shè)備在Burkandya礦(Berelekh企業(yè)),在那里的齒是用來挖掘高度評價磨料凍結(jié)巖石組成的花崗巖、砂巖和粘土片巖碎片在周圍空氣的溫度-45°C。分析與設(shè)計相關(guān)聯(lián)的耐磨損性能,這些實驗的齒表明,隨著新的工作他們的經(jīng)驗,單穿組件幾何與一個阻力至少40%高于標(biāo)準(zhǔn)楔形齒(圖7)。實驗數(shù)據(jù)分析定義線性穿你像一個函數(shù)的工作輸出V(萬米3)新的齒。它是由一個一級回歸方程表達(dá):
0.980的相關(guān)系數(shù)。試驗證實了基本設(shè)計原則的基礎(chǔ)上削減元素與經(jīng)驗工作關(guān)系的幾何元素的壓力來表達(dá)的穿平臺力的特點挖掘機(jī)工作的部件。
切削刃的寬度可以被定義
磨損是穿平臺發(fā)作的穩(wěn)態(tài)齒磨損,從一個圖的定義是(見圖1)是穿平臺坡角。
使用經(jīng)驗主義的關(guān)系(見表1)和重新排列它的數(shù)值與替代的P的基礎(chǔ)測試中,我們可以估算先鋒寬度.
這保證單穿在任何使用條件。這就是之所以成功是因為表達(dá)式包含一個常數(shù)系數(shù)(壓力P= 12兆帕)作為主要標(biāo)準(zhǔn)。剛開始的時候,一個特定的線性穿壓力~ 12兆帕的運(yùn)作就穿平臺切斷的元素設(shè)計依據(jù)這個公式。
這種分析技術(shù)是結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠,因為它提供了一份耐磨性的空白處。這是很重要的用于切割基巖挖掘機(jī)的齒,它們往往是迅速減弱。齒的銳度在這種情況下,幾乎沒有實用的因為穿強(qiáng)度重要性極高。一個類似的正面影響該方法不能指望的齒用于切割凍結(jié)巖石,而后者以抗入侵導(dǎo)致背部方面形成。磨損一個穿平臺的“提高”的齒(降低切削刃的)。
圖6。尺寸的變化在功能上穿平臺的線性磨損(一——磨損的形成與提高平臺切削元件參數(shù)
工作部分的磨損;b -形成的Uralmash平臺的齒設(shè)計;I、II——開發(fā)區(qū)中的發(fā)病前穿平臺線性的
以及期間穿線性穿(二).
圖7 .Design-controlled耐磨損性能KG-5A挖掘機(jī)齒磨損新的齒動力學(xué)設(shè)計(a)和(b)標(biāo)準(zhǔn)楔形齒;1、2 - - - - -線性磨損,磨損平臺形成的關(guān)系,分別)。
特點
挖掘機(jī)
EKG-5A(4.6)
EKG-81
EKG-12.5
EKG-20
挖掘機(jī)參數(shù):討重量的桶和棍子,噸總壓力量、錳齒一桶的數(shù)量, 單位
0，205
20，0
0，405
5
0，37
26，5
0，635
5
0，60
45，0
1，05
5
0，70
81，5
1，565
6
傳統(tǒng)的牙齒;
基本長度,mm
基礎(chǔ)寬度的前沿領(lǐng)域楔狀
20 - 30°角
牙齒與彎曲的前、后方面
150
12
（16）
180
16（40）
-
180
20
-
220
45*
-
新設(shè)計:
寬度的計算切削
邊緣,mm
根據(jù)(1)
根據(jù)(2)
25
25
34
37
44
63
44
64
*角大小的38°工作元件。
表2中深數(shù)據(jù)表明,目前多數(shù)的設(shè)計款式不適應(yīng)的凍結(jié)巖石開挖。我們的研究與計算結(jié)果證實這一觀察。標(biāo)準(zhǔn)的齒與增加切削刃的尺寸(用括號內(nèi)所給)現(xiàn)在用在一個有限的基礎(chǔ)。因為他們僅可在挖掘機(jī)的生產(chǎn)和Uralmash嗎Izhorskii工廠。
我們應(yīng)該注意到提高耐磨性的齒能獨立高效的設(shè)計具有一定的局限性。這個潛在是制約因素的影響的大小和在切割巖石的精深的能量斷裂過程,并要求專項調(diào)查。齒設(shè)計中描述的,本論文的Uralmash采納了工廠和Krasnoyarsk工業(yè)協(xié)會KG-12所需的生產(chǎn)t,t KG-15、t KG-5、挖掘機(jī)、和由Orotukan采礦設(shè)備的工廠Severovostokzoloto黃金開采的瓷磚生產(chǎn)協(xié)會。