裝載機工作裝置設計
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裝載機工作裝置設計,,,主要技術(shù)指標,最大牽引力:138KN;爬坡能力:;使用質(zhì)量:17500kg;鏟斗容量:3.0;額定載荷:50kN;額定功率:154.5kw/2200rpm;低檔速度:10km/h;高檔速度:34km/h;倒檔速度:13km/h;最大掘起力:160kn;最大卸載高度:3200mm;最小卸載距離:1250mm,1 .結(jié)構(gòu)型式選擇,反轉(zhuǎn)連桿機構(gòu)的工作裝置:當機構(gòu)運動時,鏟斗與搖臂的轉(zhuǎn)動方向相反稱為反轉(zhuǎn)連桿機構(gòu)。轉(zhuǎn)斗油缸大缸進油時轉(zhuǎn)斗,并且連桿系統(tǒng)的倍力系數(shù)能設計成較大值,所以獲得較大的掘起力,恰當?shù)剡x擇各構(gòu)件尺寸,不僅能得到良好的鏟斗平動性能,而且可以實現(xiàn)鏟斗的自動平放;結(jié)構(gòu)緊湊,前懸小,司機視野好。,2. 鏟斗的基本參數(shù)確定,設計時,把鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑作為基本參數(shù),由于鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑不僅影響鏟起力和插入阻力的大小,而且與整機的總體參數(shù)有關(guān)。因此鏟斗的其它參數(shù)依據(jù)它來決定。,2.1鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑可按下式計算,式中Vp為幾何斗容量,Bo為內(nèi)鏟斗寬度,λ為鏟斗各部分系數(shù)。,斗底長度lg是指由鏟斗切削刃到斗底與后斗壁交點的距離:后斗壁長度是指出后斗壁上緣到與斗底相交點的距離 擋板高度鏟斗圓弧半徑鏟斗與動臂鉸銷距斗底的高度:鏟斗側(cè)壁切削刃相對于斗底的傾角 。在選擇時,應保證側(cè)壁切削刃與擋板的夾角為90°。因此取=600,切削角δ0=300。,,2.2 額定斗容的計算,鏟斗斗容的誤差率所以鏟斗的設計合格。,3 動臂與鏟斗、搖臂、機架的三個鉸接點B、E、A的確定,3.1 動臂與鏟斗的交接點的確定畫鏟斗圖:把已設計好的鏟斗橫截面外輪廓按比例畫在坐標里,斗尖對準坐標原點O,斗前臂與x軸呈3°前傾角。此為鏟斗插入料堆時位置,即工況Ⅰ。由于B點的x坐標值越小,轉(zhuǎn)斗鏟取力就越大,所以B點靠近O 點是有利的,但它受斗底和最小離地高度的限制,不能隨意減??;而坐標值增大時,鏟斗在料堆中的鏟取面積增大,裝的物料多,但這樣就縮小了B點與連桿鏟斗鉸接點C的距離,使鏟取力下降。綜合考慮各種因素的影響,在保證B點與Y軸坐標值yb和x軸坐標值盡可能小而且不與斗底干涉的前提下,在坐標圖上人為地把B點初步確定下來,取 G 點的坐標為(1300,250)。,,3.2動臂與機架的交接點A的確定 (1) 以B點為圓心,使鏟斗順時針轉(zhuǎn)動48°,即工況Ⅱ。(2)把已選定的輪胎外廓畫在坐標圖上。作圖時,應使輪胎前緣與工況Ⅱ時鏟斗后壁的間隙盡量小些,目的使機構(gòu)緊湊、前懸小,但一般不小于50mm ;輪胎中心Z的y軸坐標值應等于輪胎的工作半徑:(3)根據(jù)給定的最大卸載高度 、最小卸載距離和卸載角畫出鏟斗在最高位置卸載時的位置圖,即工況Ⅳ,,,,,,(4) 連接 G 并作垂直平分線。因為 G 和 點同在以 A 點為圓心,動臂 AG 長為半徑的圓弧上,所以 A 點必在的垂直平分線上。 A 點在垂直平分線的位置應盡量低些,般取在前輪右上方,與前軸心水平距離為軸距的 1/3~1/2 處。因此,我取 A 點坐標為(3900,2097)。,,3.34)確定動臂與搖臂的鉸接點 GG 點的位置是一個十分關(guān)鍵的參數(shù),它對連桿機構(gòu)的傳動比、倍力系數(shù)、連桿機構(gòu)的布置以及轉(zhuǎn)斗油缸的長度都有很大影響。根據(jù)分析與經(jīng)驗,一般取 G 點在 AB連線的上方,過 A 點的水平線下方,并在 AB 的垂直平分線上左側(cè)靠近工況Ⅱ時的鏟斗處。相對于前輪胎,G點在其外廓的左上部。通過作圖,設計出 G點坐標為(2065,1696)。,,4三維建模,,,,,,,,,5工作裝置的強度計算,5.1外載荷的確定裝載機的鏟掘過程通??煞秩缦氯N受力情況: 1) 斗水平插入料堤,工作裝置油缸閉鎖,此時認為鏟斗切削刃只受到水平力的作用。 2) 鏟斗水平插入料堆后,翻轉(zhuǎn)鏟斗(靠轉(zhuǎn)斗油缸工作) 或提升動臂(靠動臂油缸工作)鏟掘時,此時認為鏟斗切削刃只受到垂直力的作用。 3) 鏟斗邊插入邊轉(zhuǎn)斗或邊插入邊提臂鏟掘時,此時認為水平力與垂直力同時作用在鏟斗的切削刃上。,綜合上述分機可以得到如下六種工作裝置的典型工況 1.對稱水平力的作用工況。 2.對稱垂直力的作用工況。 3.對稱水平力與垂直力同時作用的工況。 4.受水平偏載的作用工況。 5.受垂直偏載的作用工況,垂直力之大小與工況(2)相同。 6.受水平偏載與垂直偏載同時作用的工況,水平力與垂直力的大小與工況(c)相同。,,,5.2工作裝置的受力分析,1) 在對稱受載工況中,由于工作裝置是個對稱結(jié)構(gòu),故兩動臂受的載荷相等。同時略去鏟斗及支承橫梁對動臂受力與變形的影響,則可取工作裝置結(jié)構(gòu)的一例進行受力分析。水平力(即插入阻力PC)的大小由裝載機的牽引力決定,其水平力的最大值為:此處根據(jù)已知取——裝載機空載時的最大牽引力,——插入力。,2). 對稱垂直力的作用工況垂直力(即鏟起阻力)的大小受裝載機縱向穩(wěn)定條件的限制,其最大值為式中 W——裝載機滿載時的自重;L1——裝載機重心到前輪與地面接觸點的距離;在此處取軸距的四分之一靠前。,,3) 在偏載工況中,近似地用求簡支粱支反力的方法,求出分配于左右動臂平面內(nèi)的等效力 :由于 所以取 進行計算。,,4)通過上面的分析與假設,就能將工作裝置這樣一個空間超靜定結(jié)構(gòu),簡化為平面問題進行受力分析。 a)取鏟斗為分離體,根據(jù)平衡原理,分析鏟斗的受力,,b)取連桿為脫離體,根據(jù)平衡原理,作用于連桿兩端的力大小相等,方向相反,即: 由圖示受力分析可知,連桿此時受拉。 c)取搖臂為脫離體,根據(jù)平衡原理,分橋搖臂的受力:d)取動臂為脫離體,根據(jù)平衡原理,分析動臂的受力:,,,5.3工作裝置的強度校核,5.31連桿連桿的強度校核:式中F——軸向力A——連桿截面積連桿材料選用16Mn鋼,其屈服極限σs=350MPa,即[σ]= σs/n=360/1.8=200MPa取連桿截面為圓形截面,直徑D=80mm,則壓桿穩(wěn)定校核:連桿的材料取16Mn鋼,查表可得:E=210MPa,σs=350MPa,σp=280MPa,a=461MPa,b=2.568MPa則,將連桿簡化成一端鉸支一端固定的梁,即μ=0.7,則因為λλ1,所以不能用歐拉公式計算臨界壓力。由經(jīng)驗公式知因為λλ2,所以σcr=σs=350MPa Fcr=A?σcr=1758KN 由于鏟斗額定載荷為50KN,斗重為7.487KN,所以連桿壓力為:Fmax=(50+7.487)cos7o=57KN 所有 滿足壓桿穩(wěn)定的要求。,,5.32搖臂搖臂的危險截面處于E點附近,在次截面上作用有彎曲應力和正應力,計算方法與動臂相同,將搖臂主軸線分成DE、EF段分別計算其內(nèi)力。DE段:軸向力剪力彎矩搖臂材料選用16Mn,其屈服極限σs=360MPa,n=1.8,則[σ]=360/1.8=200MPa截面M——M處的正應力和剪應力按如下公式計算:,,因為動臂計算斷面多為矩形,則E點橫截面圖形見圖4—8。 將此截面在AutoCAD中做成面域,查詢可得所以EF段;軸向力剪力彎矩,和DE段一樣,此處截面N——N如圖4—8。,- 配套講稿:
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- 裝載 機工 裝置 設計
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