3kN微型裝載機(jī)設(shè)計(jì)【說(shuō)明書(shū)+CAD】
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設(shè)計(jì)課題:微型挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)輔導(dǎo)老師:薛家國(guó)設(shè)計(jì)人:汪利兵一、緒論挖掘機(jī)械包括各種類(lèi)型和功能的挖掘機(jī),有單斗挖掘機(jī)和多斗挖掘機(jī)兩類(lèi)。其共同特點(diǎn)是鏟斗按照一定順序、間歇或連續(xù)地進(jìn)行挖掘、裝載、卸載和整機(jī)移動(dòng)。由于機(jī)械具有許多優(yōu)點(diǎn),在土方施工中得到廣泛應(yīng)用。單斗挖掘機(jī)是一種利用單個(gè)鏟斗挖掘或裝載土壤或石塊的機(jī)械,廣泛應(yīng)用在建筑施工、筑路工程、水電建設(shè)、港口工程、農(nóng)田改造、國(guó)防工事的土方施工和露天礦場(chǎng)的采掘作業(yè)中,對(duì)減輕繁重的體力勞動(dòng)、加快施工速度、實(shí)現(xiàn)土方工程機(jī)械化、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率起了很大的作用。我設(shè)計(jì)的是一種微型單斗挖掘機(jī),該挖掘機(jī)可用于煤礦井下狹小空間的清理、裝載、運(yùn)輸工作,也可以用冶金、礦山、隧道建設(shè)等場(chǎng)合的工作。這類(lèi)挖掘機(jī)的工作效率約為人工的6倍以上,使用這類(lèi)挖掘機(jī)進(jìn)行清理、運(yùn)輸可為煤礦的安全生產(chǎn)提供有利的保障。本設(shè)計(jì)包括挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)裝置、行走裝置、工作裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算,以工作裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算為重點(diǎn),設(shè)計(jì)的程序和過(guò)程如正文所示。二、設(shè)計(jì)方案論證1、行走裝置的選擇 按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)液壓挖掘機(jī)行走裝置可分為履帶式和輪胎式兩大類(lèi).履帶式行走裝置牽引力大,接地比壓小,因而越野性能好,爬坡能力大,且轉(zhuǎn)彎半徑小,機(jī)動(dòng)靈活,獲得廣泛應(yīng)用.但運(yùn)行和轉(zhuǎn)彎時(shí)功率消耗大,零件磨損快,履帶板醫(yī)損路面,故一般僅作場(chǎng)地內(nèi)部運(yùn)行,長(zhǎng)距離運(yùn)行時(shí)需借助其它車(chē)輛.輪胎式行走裝置運(yùn)行速度快,機(jī)動(dòng)性能好,運(yùn)行式輪胎不損壞路面,因而在城市建設(shè)中很受歡迎.缺點(diǎn)是接地比壓大,爬坡能力小,挖掘作業(yè)時(shí)一般需要專(zhuān)門(mén)支腿以確保機(jī)身穩(wěn)定,運(yùn)行時(shí)要受橋梁的容許負(fù)荷限制,目前還限于斗容1立方米以下的挖掘機(jī)采用.因本人設(shè)計(jì)的是一種微型挖掘機(jī),故綜觀兩種行走裝置的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),應(yīng)采用履帶式行走裝置.2、工作機(jī)構(gòu)類(lèi)型的選擇 綜合國(guó)內(nèi)外履帶式挖掘機(jī)工作機(jī)構(gòu)的形式,主要有7種類(lèi)型的連桿機(jī)構(gòu),按構(gòu)件數(shù)不同可分為三桿、四桿、五桿、六桿、八桿連桿機(jī)構(gòu);按輸入和輸出桿是否相同,又可分為正轉(zhuǎn)(同向)和反轉(zhuǎn)(反向)連桿機(jī)構(gòu)。(1)正轉(zhuǎn)八桿機(jī)構(gòu) (2)轉(zhuǎn)斗油缸前置式正轉(zhuǎn)六桿結(jié)構(gòu) (3)轉(zhuǎn)斗油缸后置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu) (4)轉(zhuǎn)斗油缸后置式反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu) (5)正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu) (6)正轉(zhuǎn)五桿機(jī)構(gòu) (7)動(dòng)臂可伸縮式三桿機(jī)構(gòu)反轉(zhuǎn)六桿工作機(jī)構(gòu)能比較全面地滿(mǎn)足轉(zhuǎn)載工作要求,所以我所設(shè)計(jì)的微型挖掘機(jī)就采用了這種工作機(jī)構(gòu)。三、設(shè)計(jì)計(jì)算部分1、回轉(zhuǎn)裝置回轉(zhuǎn)裝置由轉(zhuǎn)臺(tái)、回轉(zhuǎn)支承和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成,如圖所示(1)滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支撐滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支承由內(nèi)、外座圈,滾動(dòng)體,隔離體,密封裝置,潤(rùn)滑裝置和連接螺栓等組成回轉(zhuǎn)支承按滾動(dòng)體形式有滾球和滾柱,按滾動(dòng)體排數(shù)有單排、雙排和多排;按滾道形式有圓弧曲面、平面和鋼絲滾道等。常用的有單排滾球式、雙排滾球式、單排交叉滾柱式和組合滾柱式四種。結(jié)合本人所設(shè)計(jì)的微型挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn),可采用單排交叉滾柱式。(2)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式及其特點(diǎn):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%70%,能 量 消 耗 約 占25%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%,因此合理的確定回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的液壓油路型式和結(jié)構(gòu)方案,正確選擇回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)參數(shù),對(duì)提高生產(chǎn)率和功能利用率,改善司機(jī)的勞動(dòng)條件,減少工作裝置的沖擊等都是具有重要的意義的。對(duì)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的基本要求是:(1)在回轉(zhuǎn)力矩和角加速度不超過(guò)允許值的前提下,盡可能縮短回轉(zhuǎn)時(shí)間;(2)回轉(zhuǎn)是工作裝置的動(dòng)載系數(shù)不應(yīng)超過(guò)應(yīng)許值;(3)回轉(zhuǎn)能量損失最小2、行走裝置(1)構(gòu)造和傳動(dòng)方式履帶行走裝置由四輪一帶(即驅(qū)動(dòng)輪2,導(dǎo)向輪7,支重輪3,托輪6,以及履帶1,如圖所示),張緊裝置4和緩沖彈簧5,行走機(jī)構(gòu)11(包括底架10,橫梁9和履帶架8)等組成.如圖:3、工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作機(jī)構(gòu)是履帶式挖掘機(jī)上直接實(shí)現(xiàn)鏟裝物料的裝置,它的結(jié)構(gòu)和性能都能顯著地影響著整機(jī)的工作尺寸、性能參數(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)功率及生產(chǎn)率。因此,這部分設(shè)計(jì)是我這次設(shè)計(jì)課題的重點(diǎn)。我設(shè)計(jì)的挖掘機(jī)的工作機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示,它由鏟斗1、動(dòng)臂2、連桿3、搖桿4、轉(zhuǎn)斗油缸5、舉臂油缸6等組成。整個(gè)工作機(jī)構(gòu)鉸接在車(chē)架7上?;窘Y(jié)構(gòu)如圖:(1)裝載工作對(duì)工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求履帶式裝載機(jī)工作過(guò)程 履帶式裝載機(jī)是一種裝運(yùn)卸作業(yè)聯(lián)合一體的自行式機(jī)械,它的工作過(guò)程由5種工作狀態(tài)或工況組成:(1)工況1插入狀態(tài) 動(dòng)臂下放,鏟斗放置地面,斗尖觸地,鏟斗前壁對(duì)地面呈3度到5度前傾角;開(kāi)動(dòng)挖掘機(jī),鏟斗借助機(jī)器的牽引力插入料堆。(2)工況2鏟裝狀態(tài)工況1以后,轉(zhuǎn)動(dòng)鏟斗,鏟運(yùn)物料,待鏟斗口翻轉(zhuǎn)至水平位置為止。(1)工況3重載運(yùn)輸狀態(tài)舉升動(dòng)臂,將工況2之鏟斗升高到適當(dāng)位置(以斗底離地的位置不小于最小允許距離為準(zhǔn)),然后驅(qū)動(dòng)挖掘機(jī),載重駛向卸載點(diǎn)。(2)工況4卸載狀態(tài) 在卸載點(diǎn),舉生動(dòng)臂使鏟斗至卸載位置,翻轉(zhuǎn)鏟斗,向運(yùn)輸車(chē)或固定料廠卸載;卸畢,下放動(dòng)臂,使鏟斗恢復(fù)到運(yùn)輸狀態(tài)。(3)工況5空載運(yùn)輸狀態(tài) 卸載結(jié)束后,挖掘機(jī)由卸載點(diǎn)空載返回裝載點(diǎn)。履帶式挖掘機(jī)工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求(1)生產(chǎn)率高(2)插入和鏟取能力大,能耗??;(3)結(jié)構(gòu)和工作尺寸適應(yīng)生產(chǎn)條件需要;(4)零部件受力狀態(tài)良好,強(qiáng)度和壽命合理;(5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,制造維修容易,操作使用方便;(6)合理選取鏟斗的結(jié)構(gòu)和尺寸,以減小工作阻力,達(dá)到滿(mǎn)載卸凈、運(yùn)輸平穩(wěn)(2)鏟斗設(shè)計(jì)(3)工作機(jī)構(gòu)連桿系統(tǒng)的尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)分析設(shè)計(jì)方法尺寸參數(shù)的圖解法(4機(jī)構(gòu)的受力分析及計(jì)算外載荷計(jì)算如下圖所示,挖掘機(jī)鏟裝工作時(shí),斗尖上可能產(chǎn)生的最大(極限)插入阻力和最大(極限)鏟取阻力分別為Fin和Fsh。最大插入阻力的計(jì)算Fin=9.8k1k2k3k4BL-1.25式中 Fin鏟斗插入阻力,F(xiàn)in為N k1物料的塊度與松散程度系數(shù) K2物料的性質(zhì)系數(shù)K3物料堆高系數(shù) K4鏟斗的斗形系數(shù) B鏟斗寬度,B為cm L鏟斗一次插入深度,L為cm取k1=1,K2=0.14,K3=1,K4=1.2,B=73.2cm,L=20cm則Fin=5097.2N最大鏟取阻力Fsh的計(jì)算工作機(jī)構(gòu)各構(gòu)件受力分析轉(zhuǎn)斗油缸及舉臂油缸的設(shè)計(jì)計(jì)算4、結(jié)論 經(jīng)過(guò)一個(gè)學(xué)期的努力,終于初步設(shè)計(jì)出了微型挖掘機(jī)。由于水平有限,所以所設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品比預(yù)想的要差,但工作裝置還是能達(dá)到預(yù)期的效果,如鏟斗能夠由轉(zhuǎn)斗油缸控制,由搖臂和連桿來(lái)實(shí)現(xiàn)它的自由鏟取和翻轉(zhuǎn);舉升油缸能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)臂的自然上升和下降,但畢竟是初步設(shè)計(jì),加上以前對(duì)該課題了解的不是很多,因此產(chǎn)品中存在的問(wèn)題還是有的,比如在確定動(dòng)臂上幾個(gè)鉸接點(diǎn)的位置是,使人為地定下來(lái)的,難免會(huì)產(chǎn)生誤差,所以所產(chǎn)生的效果不一定很好。雖然我對(duì)挖掘機(jī)機(jī)體的動(dòng)力源地設(shè)計(jì)不是很具體,但我也有一些見(jiàn)解和主張,在此僅供參考。由于微型裝載機(jī)多數(shù)為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),這就帶來(lái)了一個(gè)麻煩的問(wèn)題裝載機(jī)不得不拖動(dòng)很長(zhǎng)的電纜,使得電纜長(zhǎng)期在復(fù)雜的采場(chǎng)地面拖曳,有時(shí)操作人員不注意,可能會(huì)碾壓電纜,電纜被拖動(dòng)受到磨損,極易發(fā)生導(dǎo)電、漏電現(xiàn)象,從而引發(fā)人身、設(shè)備事故,同時(shí)也使車(chē)輛的機(jī)動(dòng)性受到了很大的限制。該問(wèn)題有待相關(guān)設(shè)計(jì)人員進(jìn)一步解決。謝謝各位老師的審查
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