22噸履帶式液壓挖掘機(jī)總體設(shè)計(jì)

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1、22噸履帶式液壓挖掘機(jī)總體設(shè)計(jì) 70 摘 要 參照國(guó)內(nèi)外著名品牌的先進(jìn)機(jī)型，收集分析挖掘機(jī)的尺寸參數(shù)，性能參數(shù)，作業(yè)要求等相關(guān)資料。以此為基礎(chǔ)，進(jìn)行對(duì)挖掘機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，液壓系統(tǒng)，電氣控制的設(shè)計(jì)等。設(shè)計(jì)思路是從挖掘機(jī)總體的工作性能和動(dòng)作要求入手，確定整機(jī)必要的性能參數(shù)并對(duì)整機(jī)的穩(wěn)定性進(jìn)行校核。隨后將對(duì)挖掘機(jī)工作裝置的具體結(jié)構(gòu)、基于單片機(jī)對(duì)柴油機(jī)油門控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)并運(yùn)用軟件將其繪制。 關(guān)鍵詞：液壓挖掘機(jī)，總體設(shè)計(jì)，單片機(jī)，柴油機(jī)油門控制 AB

2、STRACT According to the domestic and international famous brands of advanced type，collecting and analyzing the information of the hydraulic excavator about their size, performance parameters, operational requirements other relevant information. On this basis, I designed the mechanical structure, hy

3、draulic excavator, electrical control system of hydraulic excavator and so on. The way to solve the task is on the basis of the function of the whole of the excavator ,calculated the performance parameters of the excavator and checked the stability of the excavator. Then I designed the structure of

4、the platform of type excavator, desgin control system based on MCU（Micro Controller Unit），and use software to draw. Key words: Hydraulic excavator, overall design, micro-controller unit (MCU), control of diesel engine’s accelerator 目 錄 1 緒論………………………………………………………………………………………01 1.1 液壓挖掘機(jī)的工作特點(diǎn)和基

5、本類型……………………………………………01 1.2 液壓挖掘機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r …………………………………………………………03 2 總體設(shè)計(jì)方案 ……………………………………………………………………… 05 2.1 工作裝置設(shè)計(jì)方案原則 …………………………………………………………05 2.2 液壓設(shè)計(jì)方案原則 ………………………………………………………………05 3 液壓系統(tǒng)及元件的選型 ……………………………………………………………07 3.1 液壓系統(tǒng)的工況分析 ……………………………………………………………07 3.2 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的回路分

6、析 ……………………………………………………08 3.3 系統(tǒng)初步計(jì)算和液壓元件的選型 ………………………………………………11 4 挖掘機(jī)工作裝置的設(shè)計(jì) ……………………………………………………………14 4.1 反鏟裝置工作原理 ………………………………………………………………14 4.2 確定動(dòng)臂、斗桿、鏟斗的結(jié)構(gòu)形式………………………………………………15 4.3確定動(dòng)臂、斗桿、鏟斗的鉸點(diǎn)布置…………………………………………………17 4.4 動(dòng)臂、斗桿、鏟斗機(jī)構(gòu)參數(shù)選擇 ………………………………………………21 5 行走部分參數(shù)選擇 ………

7、…………………………………………………………28 5.1 最大牽引力計(jì)算 …………………………………………………………………28 5.2 行駛速度的計(jì)算 …………………………………………………………………29 5.3 挖掘機(jī)原地轉(zhuǎn)彎能力校核 ………………………………………………………29 5.4 爬坡能力校核 ……………………………………………………………………30 5.5 履帶平均接地比壓計(jì)算 …………………………………………………………31 6 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)參數(shù)計(jì)算……………………………………………………………………32 6.1 對(duì)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的基

8、本要求 …………………………………………………………32 6.2 轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的確定 ……………………………………………………………32 7 液壓挖掘機(jī)的工作穩(wěn)定性 …………………………………………………………36 7.1 斗桿垂直于地面狀態(tài) ……………………………………………………………36 7.2 最大挖掘深度狀態(tài) ……………………………………………………………37 7.3 最大挖掘半徑狀態(tài) ………………………………………………………………39 8 液壓挖掘機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………… 41 8.1控制系統(tǒng)分析 ……

9、……………………………………………………………41 8.2 油門控制設(shè)計(jì) …………………………………………………………………41 8.3 油門控制的軟件設(shè)計(jì)…………………………………………………………45 結(jié)論 ……………………………………………………………………………………………………49 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………………………50 致謝 ……………………………………………………………………………………………………51 附錄Ⅰ. 運(yùn)用Matlab軟件對(duì)挖掘機(jī)的挖掘力進(jìn)行計(jì)算 ………………………52 附錄Ⅱ. 基于單片機(jī)柴油機(jī)

10、油門制程序…………………………………………64 一 緒論 液壓挖掘機(jī)是在機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它的工作過程是以鏟斗的切削刃切削土壤、鏟斗裝滿后提升、回轉(zhuǎn)至卸土位置、卸空后的鏟斗再回到挖掘位置并開始下一次的作業(yè)。因此，液壓挖掘機(jī)是一種周期作業(yè)的土方機(jī)械。 液壓挖掘機(jī)的應(yīng)用與機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)一樣，在工業(yè)與民用建筑、交通運(yùn)輸、水利施工、露天采礦及現(xiàn)代化軍事工程中都有著廣泛的應(yīng)用，是各種土石方施工中不可缺少的一種重要機(jī)械設(shè)備。 在建筑工程中，可用來挖掘苦坑、排水溝，拆除舊有建筑物，平整場(chǎng)地等。更換工作裝置后，可進(jìn)行裝卸、安裝、打樁和拔除樹根等作業(yè)。 在水利施工中，可用來開

11、挖水庫(kù)、運(yùn)河、水電站堤壩的基坑、排水或灌溉的溝渠，疏浚和挖深原有河道等。 在鐵路、公路建設(shè)中，用來挖掘土方、建筑路基、平整地面和開挖路旁排水溝等。 在石油、電力、通信業(yè)的基礎(chǔ)建設(shè)及市政建設(shè)中，用來挖掘電纜溝和管道等。 在露天采礦場(chǎng)上，可用來剝離礦石或煤，也可用來進(jìn)行堆棄、裝載和鉆孔等作業(yè)。 在軍事工程中，或用來筑路、挖壕溝和掩體、建造各種軍事建筑物。 所以，液壓挖掘機(jī)作為工程機(jī)械的一個(gè)重要品種，對(duì)于減輕工人繁重的體力勞動(dòng)，提高施工機(jī)械化水平，加快施工進(jìn)度，促進(jìn)各項(xiàng)建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，都　起著很大的作用。據(jù)建筑施工部門統(tǒng)計(jì)，一臺(tái)斗容量1.0m3的液壓挖掘機(jī)挖掘Ⅰ～Ⅳ級(jí)土壤埋，每班生產(chǎn)率大約

12、相當(dāng)于300～400個(gè)工人一天的工作量。因此，大力發(fā)展液壓挖掘機(jī)，對(duì)于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和加速國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要意義。 1.1液壓挖掘機(jī)的工作特點(diǎn)和基本類型 1.1.1液壓挖掘機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn) 液壓挖掘機(jī)在動(dòng)力裝置之間采用容積式液壓靜壓傳動(dòng)，即靠液體的壓力能進(jìn)行工作。液壓傳動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)相比有許多優(yōu)點(diǎn)。 ①能無級(jí)調(diào)速且調(diào)速范圍大，例如液壓馬達(dá)的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比可達(dá)到1000∶1。 ②能得到較低的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，例如柱塞式液壓馬達(dá)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速可低達(dá)1r/min. ③快速作用時(shí)，液壓元件產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)慣性小，加速性能好，并可作調(diào)整反轉(zhuǎn)。例如電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)的慣性力矩比其平穩(wěn)盍?xí)r的驅(qū)動(dòng)力矩大50%，而

13、液壓馬達(dá)則不大于5%，加速中等功率電動(dòng)機(jī)需1s到數(shù)秒，而加速液壓馬達(dá)只需0.1s。 ④傳動(dòng)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可吸收沖擊和振動(dòng)，操縱省力，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。 ⑤易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化。　 基于液壓傳動(dòng)的上述優(yōu)點(diǎn)，液壓挖掘機(jī)與機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)相比，具有下列主要特點(diǎn)。 ①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(dòng)平穩(wěn)，作用效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。液壓挖掘機(jī)與同級(jí)機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)相比，挖掘力約高30%，例如1.0m液壓挖掘機(jī)鏟斗挖掘力120～150KN，而同級(jí)機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)只有100KN左右。 挖掘機(jī)在工作時(shí)的主要?jiǎng)幼靼ㄐ凶?、轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)和工作裝置的作業(yè)動(dòng)作，其中動(dòng)作最頻繁的是

14、回轉(zhuǎn)和工作裝置的循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這種入選運(yùn)動(dòng)一般速度不高，而所需作用力卻很大，要求在短時(shí)間內(nèi)通過變速或換向來完成各種復(fù)雜動(dòng)作。機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)完成上述運(yùn)動(dòng)需通過磨擦離合器、減速器、制動(dòng)器、逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、 提升和推壓機(jī)構(gòu)等配合來完成。因此，機(jī)械傳動(dòng)挖掘力不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且還要產(chǎn)生很大的慣性力和沖擊載荷。而液壓挖掘機(jī)則不需要龐大和復(fù)雜的蹭傳動(dòng)，大大簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，也減少了易損件。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，液壓挖掘機(jī)的質(zhì)量大約比相同斗容量的機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)輕30%，不僅節(jié)省了鋼材，而且降低了接地比壓。液壓挖掘機(jī)上的各種液壓元件可相對(duì)獨(dú)立布置，使整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、外形美觀，同時(shí)也易于改進(jìn)或變型。 ②液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)有防止過載

15、的能力，所以使用安全可靠，操縱簡(jiǎn)便。由于可采用液壓先導(dǎo)控制，無論驅(qū)動(dòng)功率多大，操縱均很靈活、省力，司機(jī)的工作條件得到改善。更換工作裝置時(shí)，由于不牽連轉(zhuǎn)臺(tái)上部的其他機(jī)構(gòu)，因此更換工作裝置容易，而機(jī)械式挖掘機(jī)則受到提升機(jī)構(gòu)和推壓機(jī)構(gòu)的牽連和限制。 ③由于液壓傳動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，因此現(xiàn)代液壓挖掘機(jī)普遍采用了以微處理器國(guó)核心的電子控制單元（ECU），使發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓泵、控制閥和執(zhí)行元件在最佳匹配狀態(tài)下工作，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能和提高作業(yè)效率，同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)整機(jī)狀態(tài)參數(shù)的電子監(jiān)控和故障診斷?！　　? ④液壓元件易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，便于組織大規(guī)模專業(yè)化生產(chǎn)，進(jìn)一步提高質(zhì)量和降低成本。 1.1.2液壓挖

16、掘機(jī)的基本類型及主要特點(diǎn) 液壓挖掘機(jī)種類繁多，可以從不同角度對(duì)其類型進(jìn)行劃分。 （1）根據(jù)液壓挖掘機(jī)種類主要機(jī)構(gòu)傳動(dòng)類型劃分。 根據(jù)液壓挖掘機(jī)主要機(jī)構(gòu)是否全部采用液壓傳動(dòng)，分為全液壓傳動(dòng)和非全液壓（或稱半液壓）傳動(dòng)兩種。若挖掘、回轉(zhuǎn)、行走等幾個(gè)主要機(jī)構(gòu)的動(dòng)作均為液壓傳動(dòng)，則為全液壓挖掘機(jī)。若液壓挖掘機(jī)中的某一個(gè)機(jī)構(gòu)采用機(jī)械傳動(dòng)，則稱其為非全液壓（或半液壓）挖掘機(jī)。一般說來，這種區(qū)別主要表現(xiàn)在行走機(jī)構(gòu)上。 對(duì)液壓挖掘機(jī)來說，工作裝置及回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)必須是液壓傳動(dòng)，只有行走機(jī)構(gòu)有的為液壓傳動(dòng)，有的為機(jī)械傳動(dòng)。 （2）根據(jù)行走機(jī)構(gòu)的類型劃分 根據(jù)行走機(jī)構(gòu)的不同，液壓挖掘機(jī)可分為履帶式、輪胎式、汽

17、車式、懸掛式及拖式。 履帶式液壓挖掘機(jī)應(yīng)用最廣，在任何路面行走均有良好的通過性，對(duì)土壤有足夠的附著力，接地比壓小，作業(yè)時(shí)不需設(shè)支腿，適用范圍較大。在土質(zhì)松軟或沼澤地帶作業(yè)的液壓挖掘機(jī)，還可通過加寬履帶來降低接地比壓。為防止對(duì)路面的碾壓破壞、有些液壓挖掘機(jī)還采用了橡膠履帶。通用通常，履帶行走的液壓挖掘機(jī)多為全液壓傳動(dòng)。 輪胎式液壓挖掘機(jī)具有行走速度快，機(jī)動(dòng)性好，可在多種路面通行的特點(diǎn)。近年來，輪胎式挖掘機(jī)的生產(chǎn)量日漸增長(zhǎng)。 懸掛式液壓挖掘機(jī)是將工作裝置安裝在輪胎式或履帶式拖拉機(jī)上，可以達(dá)到一機(jī)多用的目的。這種挖掘機(jī)拆裝方便，成本低廉。 汽車式液壓挖掘機(jī)一般采用標(biāo)準(zhǔn)的汽車底盤，速度快，機(jī)動(dòng)

18、性好。 拖式液壓挖掘機(jī)沒有行走傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，行走時(shí)由拖拉機(jī)牽引， （3）根據(jù)工作裝置劃分 根據(jù)工作裝置結(jié)構(gòu)不同，可分為鉸接式和伸縮臂式挖掘機(jī)。鉸接式工作裝置應(yīng)用較為普遍。這種挖掘機(jī)的工作裝置靠各構(gòu)件繞鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)來完成作業(yè)動(dòng)作。伸縮臂式挖掘機(jī)的動(dòng)臂由主臂及伸縮臂組成，伸縮臂可在主臂臂內(nèi)伸縮，還可以變幅。伸縮臂前端裝有鏟斗，適于進(jìn)行平整和清理作業(yè)，尤其是修整溝坡。 1.2液壓挖掘機(jī)的發(fā)展概況 挖掘機(jī)械的最早雛形，主要用于河道。港口的疏浚工作，第一臺(tái)有確切記載的挖掘機(jī)械是1796年英國(guó)人發(fā)明的蒸汽“挖泥鏟”。而能夠模擬人的掘土工作，在陸地上使用的蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)的“動(dòng)力鏟”于1835年 在美國(guó)誕生，主

19、要用于修筑鐵路的繁重工作，被認(rèn)為是現(xiàn)代挖掘機(jī)的先驅(qū)，距今已有170多年歷史。1950年，德國(guó)研制出世界上第一臺(tái)全液壓挖掘機(jī)。由于科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種新技術(shù)、新材料不斷在挖掘機(jī)上得到應(yīng)用，尤其是電子技術(shù)和信息技術(shù)的應(yīng)用使得液壓挖掘機(jī)在作業(yè)效率、可靠性、安全性和操作舒適性以節(jié)能、環(huán)保等方面有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。目前液壓挖掘機(jī)已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，成為土石方施工不可缺少的重要機(jī)械設(shè)備。 1.2.1國(guó)外液壓挖掘機(jī)目前水平及發(fā)展趨勢(shì) 工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的液壓挖掘機(jī)生產(chǎn)較早，產(chǎn)品線齊全，技術(shù)成熟。美國(guó)、德國(guó)和日本是液壓挖掘機(jī)的主要生產(chǎn)國(guó)，具有較高市場(chǎng)占有率。從20世紀(jì)后期開始，國(guó)際上液壓挖掘機(jī)的生產(chǎn)

20、從產(chǎn)品規(guī)格上看，在穩(wěn)定和完善主力機(jī)型的基礎(chǔ)上向大型化、微型化方向發(fā)展；從產(chǎn)品性能上看，向 高效節(jié)能化、自動(dòng)化、信息化、智能化的方向發(fā)展。 1.2.2國(guó)內(nèi)液壓挖掘機(jī)的發(fā)展概況 我國(guó)從1967年開始研制液壓挖掘機(jī)。早期開發(fā)成功的產(chǎn)品主要有上海建筑機(jī)械廠的WY100、貴陽礦山機(jī)器廠的W4－60、合肥礦山機(jī)器廠的WY60等。到20世紀(jì)70年代末80年代初，長(zhǎng)江挖掘機(jī)廠和杭州重型機(jī)械研制成功了WY160和WY250等液壓挖掘機(jī)產(chǎn)品。從1994年開始，美國(guó)的卡特彼勒公司、日本的神戶制鋼所、日本的小松制作所、日本的日立建機(jī)株式會(huì)社、韓國(guó)大宇重工、韓國(guó)現(xiàn)代重工業(yè)以及德國(guó)利勃海爾、德國(guó)雪孚、德國(guó)阿特拉斯、瑞

21、典沃爾沃等公司先后在中國(guó)建立了中外合資、外商獨(dú)資挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)，生產(chǎn)具有世界先進(jìn)水平的多種型號(hào)和規(guī)格的液壓挖掘機(jī)產(chǎn)品。近年來我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)迅速，液壓挖掘機(jī)市場(chǎng)需求不斷擴(kuò)大，形成了巨大的挖掘機(jī)市場(chǎng)窨，但該行業(yè)主要由合資企業(yè)和外資企業(yè)所壟斷。國(guó)內(nèi)一些工程機(jī)械待業(yè)的上市股分公司合資的方式介入了挖掘機(jī)產(chǎn)業(yè)，同時(shí)國(guó)內(nèi)還有眾多的企業(yè)也在生產(chǎn)液壓挖掘機(jī)， 但在生產(chǎn)規(guī)模、品種、質(zhì)量等方面與國(guó)外大公司相比還有一定差距。為了發(fā)展民族挖掘機(jī)產(chǎn)業(yè)，必須瞄準(zhǔn)國(guó)際先進(jìn)水平，圍繞國(guó)內(nèi)外兩個(gè)市場(chǎng)，在充分利用國(guó)際化配套的國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)自主創(chuàng)新意識(shí)，掌握核心設(shè)計(jì)制造技術(shù)，發(fā)揮性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，把我國(guó)液壓挖掘機(jī)

22、產(chǎn)品做大做強(qiáng)。 1.2.3 本次設(shè)計(jì)概述 本次設(shè)計(jì)斗容量為，由于履帶式液壓挖掘機(jī)因有良好通過性能應(yīng)用最廣，對(duì)松軟地面或沼澤地帶還可采用加寬、加長(zhǎng)以及浮式履帶來降低接地比壓。 二 總體設(shè)計(jì)方案 2.1工作裝置設(shè)計(jì)方案原則 設(shè)計(jì)合理的工作裝置應(yīng)能滿足下列要求： 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，并注意到結(jié)構(gòu)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)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)型式和截面尺寸形

23、狀時(shí)盡可能使受力狀態(tài)有利，在保證強(qiáng)度、剛度和連接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)件種類少，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，并盡可能使液壓缸卸載或減載。 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)型式和布置使于裝拆和維修，尤其是易損件的更換。 ⑨要采取合理措施來滿足特殊使用要求。 2.2液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案原則（總體） 按照

24、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)連接起來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)械能以油液為工作介質(zhì)，利用液壓泵轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗苓M(jìn)行傳送，然后通過液壓缸和液壓馬達(dá)等執(zhí)行元件將液壓能再轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，實(shí)現(xiàn)液壓挖掘機(jī)的各種動(dòng)作。 2.2.1單斗液壓挖掘機(jī)作業(yè)過程 液壓挖掘機(jī)的作業(yè)過程包括下列幾個(gè)間歇?jiǎng)幼鳎簞?dòng)臂升降、斗桿收放、鏟斗裝載、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)作不需要功率驅(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)的作業(yè)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： ①實(shí)現(xiàn)各種主要?jiǎng)幼鲿r(shí)，阻力與作業(yè)速度隨時(shí)變化

25、。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。 ②為了充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率和縮短作業(yè)循環(huán)時(shí)間，工作過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)要求需要由液壓系統(tǒng)來保證。 2.2.2對(duì)液壓系統(tǒng)作業(yè)動(dòng)作要求 液壓挖掘機(jī)的動(dòng)作復(fù)雜，機(jī)構(gòu)經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng)、換向，負(fù)載變化大，沖擊和振動(dòng)頻繁，而且野外施工作業(yè)，溫度變化和地理?xiàng)l件差別大，因此，應(yīng)根據(jù)液壓挖掘機(jī)的工作特點(diǎn)和環(huán)境特點(diǎn)，對(duì)其液壓系統(tǒng)提出一些有別于其他應(yīng)用的基本要求。 　　液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)應(yīng)滿足的作業(yè)動(dòng)作要求如下。 ①保證液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂、斗桿和鏟斗可以各自單獨(dú)動(dòng)作，也可以相互配合實(shí)現(xiàn)復(fù)合動(dòng)作。 ②保證工作裝置的動(dòng)作

26、與回轉(zhuǎn)平臺(tái)的回轉(zhuǎn)動(dòng)作既能單獨(dú)動(dòng)作，又能作復(fù)合動(dòng)作，以提高液壓挖掘機(jī)的作業(yè)效率。 ③履帶式液壓挖掘機(jī)的左、右履帶應(yīng)能分別驅(qū)動(dòng)，使挖掘機(jī)行走轉(zhuǎn)彎方便靈活，并能實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向，以提高　挖掘機(jī)的機(jī)動(dòng)性。 ④保證液壓挖掘機(jī)工作安全可靠，對(duì)各機(jī)構(gòu)及液壓執(zhí)行元件應(yīng)具有完善的安全保護(hù)措施。例如，對(duì)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和行走裝置有可靠的制動(dòng)和限速；防止動(dòng)臂因自重而下降過快；防止機(jī)器下坡行駛時(shí)超速溜坡等。 2.2.2對(duì)液壓系統(tǒng)基本的要求　 根據(jù)液壓挖掘機(jī)的作業(yè)動(dòng)作和環(huán)境特點(diǎn)，對(duì)液壓系統(tǒng)提出如下要求。 ①液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)應(yīng)具有較高效率，以充分發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。 ②液壓系統(tǒng)　和液壓元件在大負(fù)載和劇烈振動(dòng)沖

27、擊作用下，應(yīng)具有足夠的可靠性。 ③選擇輕便、適用、耐振的冷卻散熱系統(tǒng)，減少系統(tǒng)總發(fā)熱量，使液壓系統(tǒng)工作溫度及溫升在規(guī)定范圍內(nèi)。 ④由于液壓挖掘機(jī)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)塵土多，液壓油被污染，因此液壓稭密封性能要好，整個(gè)液壓系統(tǒng)要設(shè)置濾油器和防塵裝置。 ⑤在必要時(shí)采用液壓先導(dǎo)或電液伺服操縱裝置，提高液壓挖掘機(jī)操作的舒適性，減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。 ⑥在液壓系統(tǒng)中采用先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)，提高液壓挖掘機(jī)的技術(shù)性能指標(biāo)，使液壓挖掘機(jī)具有節(jié)能、高效和自動(dòng)適應(yīng)負(fù)載變化的特點(diǎn)。 三 液壓系統(tǒng)及元件的選型 按照液壓挖掘機(jī)工作裝置和各個(gè)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)要求，把各種液壓元件用管路有機(jī)地連接起來的組合，稱為挖

28、掘機(jī)的液壓系統(tǒng)。液壓挖掘機(jī)的基本液壓系統(tǒng)是由能使挖掘機(jī)完成基本作業(yè)動(dòng)作并以手動(dòng)控制為主的基本功能回路所構(gòu)成的液壓系統(tǒng)。 一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)由五個(gè)部分組成，即動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件和液壓油。動(dòng)力元件的作用是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，指液壓系統(tǒng)中的油泵，它向整個(gè)液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。液壓泵的結(jié)構(gòu)形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。執(zhí)行元件（如液壓缸和液壓馬達(dá)）的作用是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)負(fù)載做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?？刂圃锤鞣N液壓閥）在液壓系統(tǒng)中控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、流量和方向。根據(jù)控制功能的不同，液壓閥可分為壓力控制、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分

29、為溢流閥（安全閥）、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據(jù)控制方向不同，液壓閥可分為開關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例閥。輔助元件包括油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、壓力表、油位油溫計(jì)等。液壓油是液壓系統(tǒng)中傳遞能量的工作介質(zhì)，有各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等幾大類。 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是系統(tǒng)設(shè)計(jì)和液壓元件選擇。 液壓系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)，要滿足機(jī)械傳動(dòng)要求、并考慮動(dòng)作配合和運(yùn)動(dòng)速度，力求效率高，液壓元件容易制造或購(gòu)置，此外，還要保證工作安全可靠，操作簡(jiǎn)便，造價(jià)低廉和便于檢修。因此，必須充分了解所設(shè)計(jì)

30、挖掘機(jī)的工作條件、負(fù)荷大小與變化、動(dòng)作特性、元件配套和三化要求等。 3.1 液壓系統(tǒng)的工況分析 液壓挖掘機(jī)的作業(yè)過程包括以下幾個(gè)間歇的動(dòng)作(圖3-1):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。除了輔助動(dòng)作(例如整機(jī)轉(zhuǎn)向等)不需全功率驅(qū)動(dòng)以外，其它都是液壓挖掘機(jī)的主要?jiǎng)幼?，要考慮全功率驅(qū)動(dòng)。 1、動(dòng)臂升降 2、斗桿收放 3、鏟斗裝卸 4 、平臺(tái)臺(tái)回轉(zhuǎn) 5、整機(jī)行走 圖3-1 單斗液壓挖掘機(jī)的工作運(yùn)動(dòng) 由于液壓挖掘機(jī)的作業(yè)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:(1)實(shí)現(xiàn)各種主要?jiǎng)幼鞯臅r(shí)侯，阻力與作業(yè)速度隨時(shí)變化，因此，要求液壓缸和液壓馬

31、達(dá)的壓力和流量也能相應(yīng)變化;(2)為了充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率和縮短作業(yè)循環(huán)時(shí)間，工作過程中往往要求有兩個(gè)主要?jiǎng)幼?例如挖掘與動(dòng)臂、提升與回轉(zhuǎn))同時(shí)進(jìn)行復(fù)合動(dòng)作。 液壓挖掘機(jī)一個(gè)作業(yè)循環(huán)時(shí)間內(nèi)的符合運(yùn)動(dòng)主要包括: (1) 挖掘:通常以鏟斗液壓缸或斗桿液壓缸來進(jìn)行挖掘，或者兩者配合進(jìn)行挖掘，所以，在此過程中主要是鏟斗和斗桿的復(fù)合動(dòng)作，必要時(shí)，配以動(dòng)臂動(dòng)作。 (2) 滿斗舉升回轉(zhuǎn):挖掘結(jié)束，動(dòng)臂液壓缸將動(dòng)臂頂起，滿斗提升，同時(shí)回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)使轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)向卸土點(diǎn)，此時(shí)主要是動(dòng)臂和回轉(zhuǎn)的復(fù)合動(dòng)作。 (3) 卸載:轉(zhuǎn)到卸土點(diǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)制動(dòng)，用斗桿液壓缸調(diào)節(jié)卸載半徑，然后鏟斗液壓缸回縮，鏟斗進(jìn)行卸載。為了調(diào)整卸

32、載位置，還需要有動(dòng)臂液壓缸的配合，此時(shí)是斗桿和鏟斗的復(fù)合動(dòng)作，間以動(dòng)臂配合動(dòng)作。 (4)返回:卸載結(jié)束，轉(zhuǎn)臺(tái)反向回轉(zhuǎn)，動(dòng)臂液壓缸和斗桿液壓缸配合動(dòng)作，把空斗放到新的挖掘點(diǎn)，此時(shí)是回轉(zhuǎn)和動(dòng)臂或斗桿的復(fù)合動(dòng)作。 3.2 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的回路分析 為了提高生產(chǎn)率，中型以上挖掘機(jī)在挖掘過程中，要求鏟斗缸和斗桿缸同時(shí)動(dòng)作；在滿斗提升及回轉(zhuǎn)過程中要求動(dòng)臂缸和回轉(zhuǎn)馬達(dá)同時(shí)動(dòng)作。為保證同時(shí)動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)各自動(dòng)作的獨(dú)立性，通常采用雙泵雙回路系統(tǒng)，即用兩個(gè)同功率的液壓泵分別向兩個(gè)回路供油：一個(gè)液壓泵供鏟斗缸、動(dòng)臂缸和左行走馬達(dá)；另一個(gè)液壓泵供斗桿缸、回轉(zhuǎn)馬達(dá)和右行走馬達(dá)。當(dāng)動(dòng)臂缸或斗桿缸單獨(dú)動(dòng)作時(shí)，要求雙泵

33、合流供油，以提高工作速度。小型及微型挖掘機(jī)常采用單泵單回路系統(tǒng)，對(duì)于復(fù)合動(dòng)作較多、各執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作獨(dú)立性較強(qiáng)的大型挖掘機(jī)，多采用多泵多回路系統(tǒng)。 液壓挖掘機(jī)負(fù)流量控制系統(tǒng)的液壓回路主要由液壓泵控制部分、安全鎖部分、先導(dǎo)控制部分、操縱閥部分和執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分。如圖示： 圖3-2 液壓系統(tǒng)圖 3.2.1 液壓泵控制回路 液壓泵部分由兩個(gè)變量泵和一個(gè)齒輪泵組成，變量泵1和變量泵2提供系統(tǒng)主油路所需流量，齒輪泵提供先導(dǎo)油路所需流量。液壓泵1的驅(qū)動(dòng)軸一端通過彈性聯(lián)接盤與柴油機(jī)的飛輪聯(lián)接，另一端通過花鍵套與變量泵2的驅(qū)動(dòng)軸相聯(lián)，齒輪泵由液壓泵2的驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)。恒功率控制時(shí)兩泵的排量相等（原理見液壓系

34、統(tǒng)原理圖），負(fù)流量控制時(shí)每個(gè)液壓泵的排量與加至各變量泵的負(fù)流量壓力成反比。液壓泵排量調(diào)節(jié)器為一伺服變量機(jī)構(gòu)，由一個(gè)雙邊滑閥和差動(dòng)液壓缸組成。 3.2.2 安全鎖回路 安全鎖部分主要由安全桿（電磁閥）、蓄能器、閥座等組成。安全桿的位置決定了先導(dǎo)油路的斷通，為操作挖掘機(jī)提供安全保證，即：柴油機(jī)啟動(dòng)后，在安全桿放下之前，先導(dǎo)油路是斷開的，即使扳動(dòng)操縱手柄，工作機(jī)構(gòu)也不會(huì)動(dòng)作；放下安全桿，先導(dǎo)油路接通，扳動(dòng)操縱手柄，挖掘機(jī)可以工作；司機(jī)離開駕駛室，必須拉起安全桿，斷開先導(dǎo)油路，以防止由于誤動(dòng)作而啟動(dòng)工 作機(jī)構(gòu)。 3.2.3 先導(dǎo)控制回路 先導(dǎo)控制油路提供開啟操縱閥閥芯的壓力，改變工作液

35、流的大小和方向。主要包括四個(gè)先導(dǎo)手柄，分別控制動(dòng)臂油缸、斗桿油缸、鏟斗油缸、回轉(zhuǎn)馬達(dá)、左行走馬達(dá)和右行走馬達(dá)的動(dòng)作。 3.2.4 操縱閥回路 操縱閥的閥體為整體式結(jié)構(gòu)，為了滿足挖掘機(jī)工作時(shí)獨(dú)立動(dòng)作、復(fù)合動(dòng)作及合流要求，必須按照作業(yè)情況對(duì)操縱閥從功能上進(jìn)行分組。負(fù)流量控制系統(tǒng)將其操縱閥分為兩組：閥組1由四個(gè)換向閥組成，油路按并聯(lián)方式連接，依次為左行走馬達(dá)操縱閥、回轉(zhuǎn)馬達(dá)操縱閥、動(dòng)臂合流閥及斗桿缸操縱閥1，由液壓泵1供油；閥組2由五個(gè)換向閥組成，第一聯(lián)與第二聯(lián)的油路為串聯(lián)方式連接，其余為并聯(lián)方式連接，依次為右行走馬達(dá)操縱閥、破碎錘操縱閥、動(dòng)臂油缸操縱閥、鏟斗油缸操縱閥和斗桿操縱閥2，由液壓

36、泵2供油，操縱閥的分組如圖示。 圖3-3 多路閥分組 鏟斗油缸 回轉(zhuǎn)馬達(dá) 左行走馬達(dá) 斗桿油缸2 組1 動(dòng)臂油缸 破碎錘 右行走馬達(dá) 動(dòng)臂合流 斗桿油缸1 組2 泵1 泵2 3. 2.5 回轉(zhuǎn)回路 回轉(zhuǎn)部分主要由回轉(zhuǎn)馬達(dá)、行星減速機(jī)、常閉式液壓制動(dòng)器、緩沖補(bǔ)油閥和防擺動(dòng)閥等組成。因挖掘機(jī)上部回轉(zhuǎn)慣量很大，在啟動(dòng)、制動(dòng)、回轉(zhuǎn)中突然停車和換向時(shí)會(huì)引起很大的液壓沖擊，產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。由單向閥和溢流閥組成的緩沖補(bǔ)油閥的作用是使液壓馬達(dá)高壓腔的油液超過一定壓力時(shí)溢流，低壓腔經(jīng)單向閥補(bǔ)油。當(dāng)回轉(zhuǎn)操縱閥回中位時(shí)產(chǎn)生液壓制動(dòng)作用，挖掘機(jī)上部的慣性動(dòng)能將轉(zhuǎn)換為液壓位能，接

37、著位能由轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，使上部回轉(zhuǎn)體產(chǎn)生反彈運(yùn)動(dòng)，引起嚙合齒輪間的沖擊、振動(dòng)和噪聲。防擺動(dòng)閥的作用是當(dāng)操縱閥回中位時(shí)避免兩腔的液壓油反沖和振蕩。 3.3 系統(tǒng)初步計(jì)算和液壓元件的選擇 3.3.1 液壓泵 液壓泵的選擇要根據(jù)主機(jī)的性能和功率，為充分利用系統(tǒng)液壓功率，尤其是大、中型挖掘機(jī)，要選用恒功率調(diào)節(jié)的變量泵。所選液壓泵的額定壓力宜比系統(tǒng)工作壓力大25%以上，使液壓泵有一定的壓力儲(chǔ)能。所以本次設(shè)計(jì)選用型號(hào)為K3V112DT、流量為224 L/min的柱塞式液壓泵。 3.3.2 液壓馬達(dá) 根據(jù)機(jī)構(gòu)或裝置的運(yùn)動(dòng)形式選擇執(zhí)行元件，在挖掘機(jī)中的工作中，行走及回轉(zhuǎn)裝置都為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所以選用液壓馬

38、達(dá)。在回轉(zhuǎn)裝置中選擇M5X130CHB-RG10D型號(hào)的回轉(zhuǎn)馬達(dá)，排量是121.6 ml/r。在行走裝置中在一臺(tái)M5X130CHB-RG10D型號(hào)的行走馬達(dá)，減速比是56，最小排量是87.3 ml/r，最大排量是134.7 ml/r。 3.3.3 液壓缸 通過對(duì)已有產(chǎn)品的對(duì)比，確定液壓缸徑及桿徑為： 動(dòng)臂、斗桿液壓缸缸徑，桿徑。 鏟斗液壓缸缸徑D=，桿徑 變量系統(tǒng)具有流量調(diào)節(jié)的特性，允許以低速克服高峰負(fù)荷，假定動(dòng)臂、斗桿液壓缸全推力時(shí)，伸出速度降為8cm/s，鏟斗液壓缸全推力時(shí)，伸出速度降為9cm/s，其液壓缸的容積效率為0.98，則液壓缸所需流量為： 動(dòng)臂、斗桿液壓缸：

39、 L/min （3-1） 鏟斗液壓缸: L/min （3-2） 3.3.4 發(fā)動(dòng)機(jī)功率計(jì)算 根據(jù)以上計(jì)算，選用工作壓力32000 Kpa, 流量為224 L/min的變量泵兩臺(tái)，且泵的總效率為0.85，則發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率： kw （3-3） 3.3.5 液壓閥 根據(jù)系統(tǒng)工作壓力和通過該閥的最大流量來選擇標(biāo)準(zhǔn)閥類或設(shè)計(jì)專用閥。 單向閥：?jiǎn)蜗蜷y是系統(tǒng)中最常用到的，單向閥安裝在泵的出口用來防止系統(tǒng)壓力沖擊泵的影響；在泵不工作時(shí)還可以防止系統(tǒng)油液倒流回郵箱。

40、在某些情況下，起保壓作用。 溢流閥：溢流閥安裝在液壓系統(tǒng)的進(jìn)油路上，通過閥口的溢流，是被控系統(tǒng)或回路的壓力維持恒定，防止系統(tǒng)過載，限定系統(tǒng)的最高壓力，保護(hù)系統(tǒng)安全運(yùn)行。 換向閥：選用三位六通換向閥，利用閥芯在閥體中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使液體的聯(lián)通、關(guān)斷、變換流動(dòng)方向，從而使執(zhí)行元件啟動(dòng)、停止以及變換運(yùn)動(dòng)方向。 3.3.6 輔助元件 包含有油管、管接頭、郵箱、濾油器、冷卻裝置和密封件的選擇。 主油管管徑和油箱容量 （1） 油管：由于系統(tǒng)工作壓力高，所以在系統(tǒng)中沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的管路中選用無縫鋼管，它能承受高壓，價(jià)格低廉，耐油，抗腐蝕，剛性好，裝拆方便，所以適合用在高壓管道。在系統(tǒng)中有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的壓

41、力管道選用高壓橡膠管。 （2） 管接頭：在采用無縫鋼管的管路中，管接頭采用錐密封焊接式管接頭，他除了具有焊接頭的優(yōu)點(diǎn)外，由于它的O形密封圈裝在錐體上，使密封有調(diào)節(jié)的可能，密封更可靠。工作壓力為24.5MP工作溫度為-25—+80攝氏度。在橡膠管的接頭處選用扣壓式膠管接頭，安裝方便，與鋼絲編織膠管配套總成，適合在油溫為-30—+80攝氏度的環(huán)境工作。 （3） 密封裝置：在液壓系統(tǒng)中密封裝置非常重要，它是用來防止工作介質(zhì)泄露及外界灰塵和異物的侵入，以保證系統(tǒng)建立起必要的壓力，使其能夠正常工作。密封裝置應(yīng)滿足在一定的壓力.濕度范圍內(nèi)具有良好的密封性能。密封裝置和運(yùn)動(dòng)件之間的摩檫力要小，摩檫系數(shù)要

42、穩(wěn)定，抗腐蝕能力強(qiáng)，不易老化，工作壽命長(zhǎng)，耐磨性好，磨損后在一定程度上能自動(dòng)補(bǔ)償，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維護(hù)方便，價(jià)格低。其于以上幾點(diǎn)，在有相對(duì)運(yùn)動(dòng)且有摩檫的元件上使用Y型密封圈，其截面小，結(jié)構(gòu)緊湊。且Y型密封圈能隨壓力增高而增大，并能自動(dòng)補(bǔ)償磨損。在相對(duì)摩檫不嚴(yán)重或無相對(duì)摩檫的元件上用O型密封圈，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造，密封性能好，摩檫力小，安裝方便。 （4） 濾油器：在液壓系統(tǒng)中，不允許液壓油含有超過限制的固體顆粒和其他不溶性贓物。因?yàn)檫@些雜質(zhì)可以使間隙表面劃傷，造成內(nèi)部泄露量增加，從而降低效率增加發(fā)熱。這些雜質(zhì)還會(huì)使閥芯卡死，小孔或縫隙堵塞，潤(rùn)滑表面破壞，造成液壓系統(tǒng)故障，膠狀物和淤渣等雜質(zhì)，將

43、會(huì)引起元件粘著，酸類還將加速運(yùn)動(dòng)件的腐蝕和使油液進(jìn)一步惡化。因此要采用濾油器對(duì)油液進(jìn)行過濾，以保證油液質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。因此選用網(wǎng)式濾油器安裝在泵吸油管上，這種濾油器壓力損失不超過0.04MPa，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，流通能力大，可以滿足泵的流量，清洗方便。 （5） 蓄能器：它能把壓力油的液壓能儲(chǔ)存在耐壓容器里，待需要時(shí)又將其釋放出來的一種裝置。主要用途：做輔助動(dòng)力源。減小壓力沖擊和壓力脈動(dòng)。在本系統(tǒng)中選用氣囊式蓄能器，這種蓄能器密封可靠，膠囊慣性小，反映靈敏，結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，重量輕，并有系列批量生產(chǎn)，公稱壓力可達(dá)16Mpa，以滿足系統(tǒng)壓力的要求。 四　挖掘機(jī)的工作裝置設(shè)計(jì)計(jì)算 圖

44、4-1 整體式動(dòng)彎臂 4.1反鏟裝置的工作原理 反鏟工作裝置是液壓挖掘機(jī)的一種主要工作裝置，如圖4－1所示。 液壓反鏟工作裝置一般由動(dòng)臂1、動(dòng)臂液壓缸2、斗桿液壓缸3、斗桿4、鏟斗液壓缸5、鏟斗6、連桿7和搖桿8等組成。其構(gòu)造特點(diǎn)是各構(gòu)件之間全部采用鉸接連接，并通過改變各液壓缸行程來實(shí)現(xiàn)挖掘過程中的各種動(dòng)作。動(dòng)臂1的下鉸點(diǎn)與回轉(zhuǎn)平臺(tái)鉸接，并以動(dòng)臂液壓缸2來支承動(dòng)臂，通過改變動(dòng)臂液壓缸的行程即可改變動(dòng)臂傾角，實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂的升降。斗桿4鉸接于動(dòng)臂的上端，可繞鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，斗桿與動(dòng)臂的相對(duì)轉(zhuǎn)角由鏟斗液壓缸5控制，當(dāng)斗桿液壓缸伸縮時(shí)，斗桿即可繞動(dòng)臂上鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。鏟斗6則鉸接于斗桿4的末端，通過鏟斗液壓缸5

45、的伸縮來使鏟斗繞鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。為了增大鏟斗的轉(zhuǎn)角，鏟斗液壓缸一般通過連桿機(jī)構(gòu)（即連桿7和搖桿8）與鏟斗連接。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(dòng)及其組合。反鏟液壓挖掘機(jī)的工作過程為，先下放動(dòng)臂至挖掘位置，然后轉(zhuǎn)動(dòng)斗桿及鏟斗，當(dāng)挖掘至裝滿鏟斗時(shí)，提升動(dòng)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(dòng)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(dú)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(shí)裝滿鏟斗，需要較大的挖掘力以保證能挖

46、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(shí)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(shí)際工作中，熟練的液壓挖掘機(jī)人員可根據(jù)實(shí)際情況，合理操縱各個(gè)液壓缸，往往是各液壓缸聯(lián)合　工作，實(shí)現(xiàn)最有效的挖掘作業(yè)。例如，挖掘基坑時(shí)由于挖掘深度較大，并要求有較陡而平整的基坑壁，則采用動(dòng)臂和斗桿同時(shí)工作；當(dāng)挖掘基坑底時(shí)，挖掘行程將結(jié)束，為加速裝滿鏟斗，或挖掘過程中調(diào)整切削角時(shí)，則需要鏟斗液壓缸和斗桿液壓缸同時(shí)工作。 4.2 確定動(dòng)臂、斗桿、鏟斗的結(jié)構(gòu)形式 4.2.1 確定動(dòng)臂的結(jié)構(gòu)形式 動(dòng)臂是工作裝置中的主要構(gòu)件，斗桿的結(jié)構(gòu)形式往往決定于動(dòng)臂的結(jié)構(gòu)形式

47、。反鏟動(dòng)臂分為整體式和組合式兩類。 直動(dòng)臂構(gòu)造簡(jiǎn)單、輕巧、布置緊湊，主要用于懸掛式挖掘機(jī),如圖4－2所示。 采用整體式彎動(dòng)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(dòng)臂在彎曲處的結(jié)構(gòu)形狀和強(qiáng)度值得注意，有時(shí)采用三節(jié)變動(dòng)臂有利于降低彎曲處的應(yīng)力集中。 圖4-2 整體式直動(dòng)臂 整體式動(dòng)臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)廉，風(fēng)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。往往需要配備幾套完全　不通用的工作裝置。一般說，長(zhǎng)期用于作業(yè)相似的反鏟采用整體式動(dòng)臂結(jié)構(gòu)比較合適。 組合式動(dòng)臂一般都為彎臂形式。其組合方式有兩類，一類用輔助連

48、桿（或液壓缸）連接，另一類用螺栓連接。 組合式動(dòng)臂與整體式動(dòng)臂相比各有優(yōu)缺點(diǎn)，它們分別適用于不同的作業(yè)條件。組合式動(dòng)臂的主要優(yōu)點(diǎn)是： 1．工作尺寸和挖掘力可以根據(jù)作業(yè)條件的變化進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)采用螺栓或連桿連接時(shí)調(diào)整時(shí)間只需十幾分鐘，采用液壓缸連接時(shí)可以進(jìn)行無級(jí)調(diào)節(jié)。 2．較合理地滿足各種類型作業(yè)裝置的參數(shù)和結(jié)構(gòu)要求，從而較簡(jiǎn)單地解決主要構(gòu)件的統(tǒng)一化問題。因此其替換工作裝置較多，替換也方便。一般情況下，下動(dòng)臂可以適應(yīng)各種作業(yè)裝置要求，不需拆換。 3．裝車運(yùn)輸比較方便。 由于上述優(yōu)點(diǎn)，組合式動(dòng)臂結(jié)構(gòu)雖比整體式動(dòng)臂復(fù)雜，但得到了較廣泛的應(yīng)用。尤以中小型通用液壓挖掘機(jī)作業(yè)條件多時(shí)采用組合式動(dòng)臂

49、較為合適。 本次設(shè)計(jì)作業(yè)條件比較單一，所以選用整體式彎動(dòng)臂。 4.2.2　確定斗桿的結(jié)構(gòu)形式 斗桿也有整體式和合式兩種，大多數(shù)挖掘機(jī)都采用整體式斗桿，當(dāng)需要調(diào)節(jié)斗桿長(zhǎng)度或杠桿時(shí)采用更換斗桿的辦法，或者在斗桿上設(shè)置2～4個(gè)可供調(diào)節(jié)時(shí)選擇的與動(dòng)臂端部鉸接的孔。有些反鏟采用組合式斗桿。在此，選用整體式。 4.2.3 確定鏟斗的結(jié)構(gòu)形式 鏟斗結(jié)構(gòu)形狀和參數(shù)的合理選擇對(duì)挖掘機(jī)的作業(yè)效果影響很大。鏟斗的作業(yè)對(duì)象繁多，作業(yè)條件也不同，用一個(gè)鏟斗來適應(yīng)任何作業(yè)對(duì)象和條件較困難。為了滿足各種特定情況，盡可能提高作業(yè)效率，通用反鏟裝置常配有甚至十多種斗容量不同，結(jié)構(gòu)形式各異的鏟斗。 目前，對(duì)鏟斗結(jié)構(gòu)形

50、式的研究還處于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)或模型試驗(yàn)階段，未建立起較系統(tǒng)的理論。例如有人曾將兩只0.6m3容量而斗型不同的反鏟斗裝在RH6液壓挖掘機(jī)上進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果如表4－1所示。由于砂的挖掘阻力較小，對(duì)鏟斗設(shè)計(jì)的合理性反映不靈敏，所以這兩種鏟斗的試驗(yàn)結(jié)果差別不大。而對(duì)頁(yè)巖作業(yè)效果就大不一樣，其中一個(gè)鏟斗的切削前緣中間略微凸出，不帶側(cè)齒，側(cè)臂略呈凹形，這些因素使頁(yè)巖挖掘阻力降低。另一個(gè)鏟斗的情況則相反。 對(duì)各種鏟斗結(jié)構(gòu)形狀的共同要求是： 1．有利于物料的自由流動(dòng)，因此鏟斗內(nèi)臂不宜設(shè)置橫向凸緣、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。 2．要使物料易于卸凈。用于粘土的鏟斗卸載時(shí)不易

51、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。國(guó)外采用設(shè)有強(qiáng)制卸土的粘土鏟斗。 表4—1 反鏟斗對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果 作業(yè)條件 鏟斗 編號(hào) 鏟斗充滿時(shí)間 （s） 生產(chǎn)率 （10KN/h） 效率 （%） 在頁(yè)巖中 作 業(yè) 鏟斗1 鏟斗2 19.05 40.6 42.6 22.68 100 53.3 在砂中 作 業(yè) 鏟斗1 鏟斗2 5.9 6.3 163.5 152.7 100 93.3 3．為了使裝進(jìn)鏟斗的物料不易掉出，鏟斗寬度與物料顆粒直徑之比應(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，視物料為勻質(zhì)。

52、 4．裝設(shè)斗齒有利于增大鏟斗與物料剛接觸時(shí)的挖掘線比壓，以便切入或破碎阻力較大有物料。挖硬土或碎石時(shí)還能把石塊從土壤中耙出。斗齒的材料、形狀、安裝結(jié)構(gòu)及其尺寸參數(shù)都值得研究，對(duì)它的主要要求是挖掘阻力小，耐磨，易于更換。 4.3確定動(dòng)臂、斗桿、鏟斗油缸的鉸點(diǎn)布置 反鏟工作裝置實(shí)際上是多個(gè)連桿機(jī)構(gòu)的組合。在發(fā)動(dòng)機(jī)功率、整機(jī)質(zhì)量和鏟斗容量等主要參數(shù)及工作裝置基本形式初步確定的情況

53、下，工作裝置各鉸點(diǎn)在布置及各工作油缸參數(shù)的選擇是否合理，會(huì)直接影響液壓挖掘機(jī)的實(shí)際挖掘能力。 4.3.1動(dòng)臂油缸的布置 動(dòng)臂油缸一般布置在動(dòng)臂前下方，下端與回轉(zhuǎn)平臺(tái)鉸接，常見的有兩種具體布置方式。 ①油缸前傾布置方案，如圖4－3所示，動(dòng)臂油缸與動(dòng)臂鉸接于E點(diǎn)。當(dāng)動(dòng)臂油缸全伸出，將動(dòng)臂舉升至上極限位置，動(dòng)臂油缸軸線向轉(zhuǎn)臺(tái)前方傾斜。 ②油缸后傾布置方案，如圖4－4所示，當(dāng)動(dòng)臂油缸全伸出，將動(dòng)臂舉升到上極限位置時(shí)，動(dòng)臂油缸軸線向后方傾斜。 圖4－3　動(dòng)臂油缸后傾布置 圖4－4　動(dòng)臂油缸前傾布置 當(dāng)兩方案的動(dòng)臂油缸安裝尺寸DE′、鏟斗最大挖掘高度H和地面最大挖掘半徑R相等時(shí)，后傾

54、方案的最大挖掘深度比前傾方案小，即＜。此外，在后傾方案中，動(dòng)臂EF部分往往比前傾方案的長(zhǎng)，因此動(dòng)臂所受彎矩也比較大。以上為動(dòng)臂油缸后傾方案的缺點(diǎn)。然而，后傾方案動(dòng)臂下鉸點(diǎn)C與動(dòng)臂油缸下鉸點(diǎn)D的距離CD雙前傾方案的大，則動(dòng)臂在上下兩極位置時(shí)，動(dòng)臂油缸的作用力臂Cp也較大。因此，在動(dòng)臂油缸作用國(guó)相同時(shí)，后傾方案得到較大的動(dòng)臂作用力矩，這是其優(yōu)點(diǎn)。 為了增大后傾方案的挖掘深度，有的挖掘機(jī)將長(zhǎng)動(dòng)臂CE′F′改換成短動(dòng)臂CE′F″（圖4－4），并配以長(zhǎng)斗桿。在最大深度處挖掘時(shí)，采用鏟斗挖掘而還是斗桿挖掘，這樣得到的最大挖掘深度為′＞。 顯然，不論是動(dòng)臂油缸前傾還是后傾方案，當(dāng)C、D兩鉸點(diǎn)位置和CE長(zhǎng)

55、度均不變時(shí)，通過加大動(dòng)臂油缸長(zhǎng)度可以增大動(dòng)臂仰角，從而增大最大挖掘高度，但會(huì)影響到最大挖掘測(cè)試。所以，在布置油缸時(shí)，應(yīng)綜合考慮動(dòng)臂的結(jié)構(gòu)、工作裝置的作業(yè)尺寸及動(dòng)臂舉升力的挖掘力等因素。 本設(shè)計(jì)選用動(dòng)臂油缸前傾布置方案。 4.3.2斗桿油缸的布置 確定斗桿油缸鉸點(diǎn)、行程及斗桿力臂比時(shí)應(yīng)該考慮下列因素。 ①保證斗桿油缸產(chǎn)生足夠的斗齒挖掘力。即油缸從最短長(zhǎng)度開始推伸時(shí)和油缸最大伸出時(shí)產(chǎn)生的斗齒挖掘力應(yīng)該大于正常挖掘阻力。油缸全伸時(shí)的偷稅漏稅力矩應(yīng)該足以支承滿載鏟斗和斗桿靜止不動(dòng)。油缸力臂最大時(shí)產(chǎn)生的最大斗齒挖掘力應(yīng)大于要求克服的最大挖掘范圍可以取得越小一些。 ②保證斗桿的擺角范圍。斗桿擺角

56、范圍一般取100°～130°。在斗桿油缸和轉(zhuǎn)斗油缸同時(shí)伸出最長(zhǎng)時(shí)，鏟斗前壁和動(dòng)臂之間的距離應(yīng)大于10cm。一般來說，斗桿越長(zhǎng)，則其擺角范圍可以取得越小一些。 　鉸點(diǎn)位置的確定需要反復(fù)進(jìn)行。在計(jì)算中初定鉸點(diǎn)位置，如不夠合理，應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)修改。 4.3.3鏟斗油缸的布置 鏟斗與鏟斗液壓缸的連接有三種連接方式（圖4-5），其區(qū)別在于液壓缸活塞桿端部與鏟斗的鏈接方式不同。圖（4-5 a）為直接連接，鏟斗、斗桿與鏟斗液壓缸組成四連桿機(jī)構(gòu)。圖（4-5 b）中鏟斗液壓缸通過搖桿1和連桿2與鏟斗鏈接。它們與斗桿組成六連桿機(jī)構(gòu)。圖（4-5 d）與圖（4-5 b）類似，區(qū)別在于前者液壓缸活塞桿端鉸接于搖桿兩端

57、之間。圖（4-5 c）的機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比與b差不多，但鏟斗擺角位置向順時(shí)針方向轉(zhuǎn)到了一個(gè)角度。 六連桿方式與四連桿方式相比在同樣的液壓缸行程下能得到較大的鏟斗轉(zhuǎn)角，改善了機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特性，所以選用連接方式中的b。 圖4－5　鏟斗與鏟斗液壓缸的連接方式 確定鏟斗油缸鉸點(diǎn)應(yīng)考慮以下因素。 ①保證轉(zhuǎn)斗挖掘時(shí)產(chǎn)生足夠大的斗齒挖掘力，即在鏟斗油缸全行程中產(chǎn)生的斗齒挖掘力應(yīng)大于正常工作情況下的挖掘阻力。當(dāng)鏟斗油缸作用力臂最大時(shí)，所產(chǎn)生的最大斗齒挖掘應(yīng)能使?jié)M載鏟斗靜止不動(dòng) ②保證鏟斗的擺角范圍。鏟斗的擺角范圍一般取140°～160°，在特殊作業(yè)時(shí)可以大于180°，擺角位置可以按圖4-6布置。當(dāng)鏟斗油缸

58、全縮時(shí)，鏟斗與斗桿軸線夾角（在軸線上方）應(yīng)大于10°,常取15°～25°，鏟斗油缸全伸、鏟斗滿載回轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)使土壤不從斗中撒落。 ③鏟斗從位置Ⅰ到位置Ⅱ時(shí)，鏟斗油缸作用力臂最大，這里能得到斗齒最大切切削 圖4－6　鏟斗擺角范圍 角度的1/2左右，即當(dāng)鏟斗挖掘深度最大時(shí)，正好斗齒挖掘力也最大。實(shí)際上鏟斗的切削轉(zhuǎn)角是可變的。在許多情況下，特別是進(jìn)行復(fù)合動(dòng)作挖掘時(shí)，鏟斗的切削轉(zhuǎn)角一般都小于100°，而且鏟斗也不一定都在初始位置Ⅰ開始挖掘。因此，目前一般取位置Ⅰ至位置Ⅱ的轉(zhuǎn)角為30°～50°，在這個(gè)角度范圍內(nèi)可以照顧到鏟斗在挖掘過程中能較好地適應(yīng)挖掘阻力的變化，又可以使鏟斗在開始挖掘時(shí)就有一定

59、的挖掘力。 4.4動(dòng)臂、斗桿、鏟斗機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇 4.4.1反鏟裝置總體方案的選擇 反鏟方案選擇的主要依據(jù)是設(shè)計(jì)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的。以反鏟為主的通用裝置應(yīng)保證反鏟使用要求，并照顧到其它裝置的性能。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)條件要求的同時(shí)照顧其它條件下性能。 反鏟裝置總體方案的選擇包括以下方面： 1.動(dòng)臂及動(dòng)臂液壓缸的布置 確定用整體式動(dòng)臂，以及整體式動(dòng)臂的形狀。確定動(dòng)臂液壓缸的布置為下置式。 2.斗桿及斗桿液壓缸的布置 確定用整體式斗桿。 3.確定動(dòng)臂與斗桿的長(zhǎng)度比，即特性參數(shù)=。 對(duì)于一定的工作尺寸而言，動(dòng)臂與斗

60、桿之間的長(zhǎng)度比可在很大內(nèi)選擇。一般當(dāng)K1＞2時(shí)，（有反鏟取K1＞3）稱為長(zhǎng)動(dòng)臂短斗桿方案，當(dāng)K1＜1.5葉屬于短動(dòng)臂長(zhǎng)斗桿方案。K1在1.5～2之間稱為中間比例方案。 要求適用性較強(qiáng)而又無配套替換構(gòu)件或可調(diào)結(jié)構(gòu)的反鏟常取中間比例方案。相反，當(dāng)用配套替換構(gòu)件或可調(diào)連接適應(yīng)不同作業(yè)條件時(shí)，不同的配置或鉸點(diǎn)連接情況可組成各種比例方案。在使用條件單一，作業(yè)對(duì)象明確的條件下采用整體式動(dòng)臂和斗桿固定鉸接，K1值由作業(yè)條件確定。從作業(yè)范圍看，在挖高、挖深與挖掘半徑均相同的條件下，K1愈大作業(yè)范圍愈窄，從挖掘方式看K1大宜用于斗桿挖掘?yàn)橹?，因其剛度較易保證。而K1值小宜用于以轉(zhuǎn)斗挖掘?yàn)橹鳌? 本設(shè)計(jì)采用中間

61、比例方案,取＝1.8。 4．確定配套鏟斗的種類、斗容量及其主參數(shù)，并考慮鏟斗連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比是否需要調(diào)節(jié)。 5．根據(jù)液壓缸系統(tǒng)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(zhǎng)度與全縮長(zhǎng)度之比?？紤]到結(jié)構(gòu)尺寸、運(yùn)動(dòng)余量、穩(wěn)定性和構(gòu)件運(yùn)動(dòng)幅度等因素一般?。?.6～1.7，個(gè)別情況下因動(dòng)臂擺角和鉸點(diǎn)布置要求可以取≤1.75，而?。?.6～1.7，＝1.6～1.7。 4.4.2機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù)及工作液壓缸的理論挖掘力 機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù)有三類，第一類是決定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性的必要參數(shù)，稱原始參數(shù)，本次設(shè)計(jì)主要選擇長(zhǎng)度參數(shù)作為原始參數(shù)；第二類是由第一類參數(shù)推算出來的參數(shù)

62、，稱推導(dǎo)參數(shù)，多為運(yùn)算中需要的角度參數(shù)；第三類是作方案分析比較所需要的其它特性參數(shù)。 反鏟機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù)的計(jì)算圖式及有關(guān)符號(hào)于圖4-7所示。 反鏟機(jī)構(gòu)各部分原始參數(shù)、推導(dǎo)參數(shù)和部分特性參數(shù)見表4-2所示 工作液壓缸外伸時(shí)由該液壓缸理論推力所能產(chǎn)生的斗齒切向挖掘力稱為理論挖掘力。 圖4-7　反鏟機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù)的計(jì)算簡(jiǎn)圖 表4-2 反鏟機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù)表　　 參數(shù)分類 機(jī)　　　　構(gòu)　　　　組　　　　成 鏟斗 斗桿 動(dòng)臂 機(jī)體 符　　　　號(hào)　　　　意　　　　義 原始參數(shù) L3=QV,L12=MH L13=MN,L14=HN L24

63、=QK,L25=KV L29=KH L2=FQ,L9=EF L10=FG,L11=EG L15=GN,L16=FN L21=NQ L1=CF,l6=CD L7=CB,l8=DF L22=BF L4=CP,l5=CA L17=CI,l19=CT L30=CS,l38=JT l39=JI 推導(dǎo)參數(shù) α9＝∠NMH α10＝∠KQV α4＝∠EFG α5＝∠GNF α6＝∠GFN α7＝∠NQF α8＝∠NFQ α2＝∠BCF α3＝∠DFC α11＝∠CAP α9＝∠TCP 特性參數(shù) K2==0.35 ,L3 K5== 0.35,

64、L2 K3==1.2,l3 α1＝∠CZF σ= α11 K1= 備注 l—斗桿長(zhǎng) l1—?jiǎng)颖坶L(zhǎng) α1—?jiǎng)颖蹚澖? 懸掛式α11＝∠ACU 4.4.3工作裝置的自由度計(jì)算 　如圖4-8所示，液壓挖掘機(jī)反鏟裝置由動(dòng)臂1、斗桿2、鏟斗3以及動(dòng)臂油缸4、斗桿油缸5、鏟斗油缸6和連桿機(jī)構(gòu)7等組成。其構(gòu)造特點(diǎn)是各部件之間的聯(lián)系全部采用鉸接，通過油缸的伸縮來實(shí)現(xiàn)挖掘過程中的各種動(dòng)作。挖掘作業(yè)時(shí)，將反鏟裝置轉(zhuǎn)到挖掘地點(diǎn)，操縱動(dòng)臂油缸4，使動(dòng)臂下降至鏟斗接觸挖掘面，然后操縱斗桿油缸5和鏟斗油缸6，使鏟斗進(jìn)行挖掘工作。鏟斗裝滿后，將其轉(zhuǎn)到卸載地點(diǎn)卸載，然后進(jìn)行第二次循環(huán)挖掘工作。由于油

65、缸可以簡(jiǎn)化為兩個(gè)串聯(lián)在一起的二副桿，這兩個(gè)二副桿的中間鉸為驅(qū)動(dòng)副(驅(qū)動(dòng)副用兩個(gè)同心圓表示)，液壓挖掘機(jī)的反鏟裝置可以轉(zhuǎn)化為下圖所示的平面運(yùn)動(dòng)鏈型式。 圖4-8 挖掘機(jī)的平面運(yùn)動(dòng)鏈型式 連桿機(jī)構(gòu)的自由度為： （4-1） 計(jì)算所得挖掘機(jī)工作裝置的自由度為3，而其結(jié)構(gòu)有三個(gè)液壓缸，可以知道此結(jié)構(gòu)是正確的，可以準(zhǔn)確動(dòng)作的。 4.4.4動(dòng)臂機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇 初定動(dòng)臂長(zhǎng)5700mm，動(dòng)臂彎角取130°，動(dòng)臂油缸=1780~3050mm。=2450mm，=807mm。 4.4.3.1動(dòng)臂的擺角范圍 是的函數(shù)。都

66、能夠比上的任意一點(diǎn)在任意時(shí)刻的坐標(biāo)值也都是的函數(shù)。根據(jù)余弦定理： 當(dāng) =時(shí) =132.05° （4-2） 當(dāng) =時(shí) =28.19° （4-3） =-=103.86° （4-4） 4.4.4斗桿機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇 動(dòng)臂與斗桿的長(zhǎng)度比＝1.8，得斗桿長(zhǎng)3167mm，斗桿上∠EFQ取135°，斗桿油缸 =2000~3450mm，=2730mm，=820mm。 4.4.4.1斗桿的擺角范圍 斗桿的位置參數(shù)是和的函數(shù)。這里暫時(shí)先討論斗桿相對(duì)于動(dòng)臂的運(yùn)動(dòng)，也即只是考慮的影響。斗桿機(jī)構(gòu)與動(dòng)臂機(jī)構(gòu)性質(zhì)相似，都是四連桿機(jī)構(gòu)，但連桿比不同。 =- （4-5） = = 131.88°-22.87° = 109.01° 4.4.5鏟斗機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇 初選鏟斗液壓缸=1700~2800mm，鏟斗在挖掘過程中得轉(zhuǎn)角為100°，為滿足開挖和最后卸載及運(yùn)輸狀態(tài)得要求，