單斗挖掘機(jī)畢業(yè)論文

1、單斗挖掘機(jī)畢業(yè)論文單斗挖掘機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)摘 要單斗挖掘機(jī)是一種重要的工程機(jī)械，廣泛應(yīng)用于房屋建筑、筑路工程、水利建設(shè)、農(nóng)林開(kāi)發(fā)、港口建設(shè)、國(guó)防工事等的土石方施工和礦山采掘工業(yè)中，對(duì)減輕繁重的體力勞動(dòng)、保證工程質(zhì)量、加快建設(shè)速度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率起著十分巨大的作用。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，單斗挖掘機(jī)的需求量將逐年大幅度增長(zhǎng)，其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的作用將越來(lái)越顯著。反鏟裝置作為單斗挖掘機(jī)工作裝置的一種主要形式，在工程實(shí)踐中占有重要地位。反鏟裝置的各組成部分有各種不同的外形，要根據(jù)設(shè)計(jì)要求選用適合的結(jié)構(gòu)并對(duì)其作運(yùn)動(dòng)分析。然后，在滿足機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)要求的基礎(chǔ)上對(duì)各機(jī)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行理論計(jì)算，確定各機(jī)構(gòu)尺寸參數(shù)，確

2、定挖掘機(jī)反鏟裝置的基本輪廓。挖掘阻力和挖掘力是衡量挖掘機(jī)性能參數(shù)的重要性能指標(biāo)，對(duì)其分析計(jì)算至關(guān)重要。挖掘阻力主要與挖掘?qū)ο蠹白陨沓叽鐓?shù)有關(guān)，而挖掘力則受眾多條件限制，危險(xiǎn)工況的分析是關(guān)鍵點(diǎn)。在挖掘力分析基礎(chǔ)上，可對(duì)各桿件鉸接點(diǎn)進(jìn)行力的分析計(jì)算，并進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性分析。關(guān)鍵詞：?jiǎn)味吠诰驒C(jī)，運(yùn)動(dòng)分析，力學(xué)分析，強(qiáng)度校核 abstractsingle dou excavator is a kind of important engineering machinery, widely used in building, road engineering, water conservancy c

3、onstruction, forestry development, port construction, national defense construction and the conditions of fortifications mining extraction industries, to reduce heavy manual labor, ensuring the quality of projects and accelerate the construction speed and improve labor productivity plays an enormous

4、 role. with the continuous development of national economic construction, dou excavator demand will greatly increase year by year, its role in national economic construction will become more and more prominent.the shovel device as a single dou excavator working device of a main form in engineering p

5、ractice, occupies an important position. the shovel device of each component of a variety of different shape, according to the design requirements for the selection of the structure and kinematic analysis. then, on the basis of the requirement of motion parameters of various institutions, organizati

6、ons, and determine the size parameters of the shovel device determine excavator basic outline.digging resistance and mining force is the important measure excavator performance parameters on its performance index analysis, calculation is very important. digging resistance with mining and relevant pa

7、rameters, and their size by numerous dig power restriction, dangerous working conditions, the analysis is the key point. based on the analysis in the mining strength to the bar on the pivotal point force calculation and analysis, and the rationality of the design.key words: single dou excavator, mot

8、ion analysis, mechanics analysis，strength check目 錄前 言第一章 整機(jī)參數(shù)1.1主要參數(shù)的選擇1.2尺寸參數(shù)的選擇第二章 工作裝置設(shè)計(jì)2.1動(dòng)臂機(jī)構(gòu)2.1.1動(dòng)臂機(jī)構(gòu)參數(shù)選擇2.1.2 校核動(dòng)臂力矩特性2.3 鏟斗機(jī)構(gòu)的參數(shù)選擇2.4最大卸載高度、最大挖掘深度和停機(jī)面最大挖掘半徑的計(jì)算2.5 挖掘力的計(jì)算2.6挖掘范圍第三章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 元件選擇3.2 系統(tǒng)分析第四章 整機(jī)穩(wěn)定性4.1 初步確定配重4.2 穩(wěn)定性校核第五章 主要結(jié)構(gòu)件的計(jì)算5.1斗桿5.2 動(dòng)臂5.3連桿、搖桿和銷軸第六章 生產(chǎn)率計(jì)算6.1 斗桿油缸伸、縮時(shí)間的計(jì)算6.2

9、 動(dòng)臂油缸伸、縮時(shí)間的計(jì)算6.3 鏟斗油缸伸、縮時(shí)間的計(jì)算6.4 轉(zhuǎn)臺(tái)滿斗回轉(zhuǎn)和空斗回轉(zhuǎn)時(shí)間的計(jì)算6.5 作業(yè)循環(huán)時(shí)間計(jì)算6.6 理論生產(chǎn)率計(jì)算第七章 挖掘機(jī)的使用與維修7.1 挖掘機(jī)的使用7.2 挖掘機(jī)的維修結(jié) 論致 謝前 言 挖掘機(jī)是工程機(jī)械的一個(gè)主要機(jī)種，它廣泛應(yīng)用于礦山開(kāi)采、道路工程、國(guó)防施工、農(nóng)田水利等基本建設(shè)之中。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展特別是國(guó)家加大公路、鐵路、住宅和水利設(shè)施的投資，挖掘機(jī)越來(lái)越顯示出在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的巨大作用。我國(guó)挖掘機(jī)生產(chǎn)起步于60年代，第一代產(chǎn)品為機(jī)械式挖掘機(jī)。進(jìn)入70年代，開(kāi)始研制液壓挖掘機(jī)，并形成了系列產(chǎn)品，標(biāo)志著我國(guó)挖掘機(jī)行業(yè)已經(jīng)形成。80年代中期，

10、隨著我國(guó)改革開(kāi)放的深入和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)一些大型挖掘機(jī)企業(yè)分別引進(jìn)了德國(guó)利渤海爾、德馬克等公司的先進(jìn)制造技術(shù)，使我國(guó)的挖掘機(jī)在技術(shù)水平、產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)管理上都有了很大的提高。涌現(xiàn)出諸如長(zhǎng)江挖掘機(jī)廠、撫順挖掘機(jī)廠、上海建筑機(jī)械制造廠、合肥礦山機(jī)器廠、北京建筑機(jī)械廠和貴陽(yáng)礦山機(jī)器廠等一批實(shí)力較強(qiáng)的骨干企業(yè)，為我國(guó)挖掘機(jī)產(chǎn)品的生產(chǎn)和發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。進(jìn)入90年代，挖掘機(jī)市場(chǎng)需求迅速擴(kuò)大，一些企業(yè)紛紛看好這一市場(chǎng)，挖掘機(jī)行業(yè)如雨后春筍，新企業(yè)不斷涌現(xiàn)，一些原本生產(chǎn)其它工程機(jī)械的企業(yè)，也紛紛加入到挖掘機(jī)行業(yè)。國(guó)外一些大公司也把目光瞄準(zhǔn)了中國(guó)市場(chǎng)，短短的幾年

11、內(nèi)，先后有日本、韓國(guó)、德國(guó)等十余家公司與中國(guó)企業(yè)進(jìn)行了合資，還有的在中國(guó)獨(dú)資辦企業(yè)生產(chǎn)挖掘機(jī)，使得我國(guó)從原有的六大骨干廠，一下猛增到44家。企業(yè)性質(zhì)由原來(lái)的單一國(guó)有企業(yè)，變成了國(guó)有、合資、獨(dú)資、股份制、鄉(xiāng)鎮(zhèn)集體等多種形式。目前，擺在挖掘機(jī)行業(yè)面前的是挑戰(zhàn)和機(jī)遇并存。今后幾年中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，無(wú)疑會(huì)給工程機(jī)械行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)無(wú)限商機(jī)，挖掘機(jī)是工程機(jī)械的主要產(chǎn)品之一，許多工程都離不開(kāi)挖掘機(jī)械的參與。據(jù)中國(guó)機(jī)電報(bào)報(bào)道，“九五”期間國(guó)家計(jì)劃新建鐵路6000多公里，增建復(fù)線3000多公里，電氣化改造4000多公里，到2000年鐵路運(yùn)營(yíng)將達(dá)到6.8萬(wàn)公里，平均每年投入資金500億元?！熬盼濉逼陂g還將投資5

12、500億元，新建公路11萬(wàn)公里，其中高速公路6000公里；港口將新建萬(wàn)噸以上的舶位100個(gè)，新增吞吐能力2百多萬(wàn)噸；同時(shí)還要大力發(fā)展原油、天然氣管道建設(shè)；在能源工業(yè)方面，將新建20座大型水電站，若干大型露天煤礦，石油的開(kāi)采也逐步加大；另外，冶金、礦山的開(kāi)采，“九五”期間要新建9座大型露天鐵礦；還有農(nóng)田水利工程，改造黃河流域10大水系，南水北調(diào)、疏竣河道，特別是98年遭受特大洪水災(zāi)害后，對(duì)堤壩、圍堰的整修、加固、和綜合治理工作將會(huì)加大力度。所有這些領(lǐng)域的巨大發(fā)展都需要大量的挖掘機(jī)械，為我國(guó)挖掘機(jī)械的發(fā)展提供了廣闊前景。預(yù)計(jì)近幾年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)每年需求挖掘機(jī)12000-15000臺(tái)。因此，要使挖掘機(jī)的產(chǎn)

13、量滿足市場(chǎng)需求，只有把產(chǎn)品質(zhì)量搞上去，提高產(chǎn)品的可靠性，切實(shí)做好售后服務(wù)，才能在競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地，在市場(chǎng)上占有重大份額。 第一章 整機(jī)參數(shù)1.1主要參數(shù)的選擇按照國(guó)家頒布的液壓挖掘機(jī)型式與基本參數(shù)系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)值范圍，結(jié)合擬采用的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選定參數(shù)值，即按標(biāo)準(zhǔn)選定法，查表1-3，初步確定以下參數(shù)：標(biāo)準(zhǔn)斗容量q=1m3 機(jī)重g=7t 發(fā)動(dòng)機(jī)功率n=60馬力1.2尺寸參數(shù)的選擇以液壓挖掘機(jī)的機(jī)重為指標(biāo)，用以下公式近似確定：線尺寸參：=面積參數(shù)：=體積參數(shù)： =式中， ，分別是各個(gè)線向、面積、體積尺寸經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，查單斗液壓挖掘機(jī)表1-4。列計(jì)算后所得機(jī)體尺寸和工作尺寸數(shù)據(jù)在下表。表1-1計(jì)算所得的單

14、斗挖掘機(jī)機(jī)體尺寸和工作尺寸名 稱尺寸（米）名 稱尺寸（米）履帶接地長(zhǎng)度2.4軌距1.20司機(jī)室頂高2.7轉(zhuǎn)臺(tái)離地高0.90尾部半徑1.345機(jī)棚高1.10最小離地間隙0.24履帶寬0.50臂鉸與油缸鉸距0.548履帶總高0.48臂鉸離地高1.111臂鉸離回轉(zhuǎn)中心0.37前部離回轉(zhuǎn)中心0.60動(dòng)臂長(zhǎng)度2.90斗桿長(zhǎng)1.979鏟斗長(zhǎng)0.95第二章 工作裝置設(shè)計(jì)該挖掘機(jī)工作裝置為反鏟裝置，采用如下結(jié)構(gòu)方案：一、采用整體式彎動(dòng)臂，動(dòng)臂油缸下置式。二、采用整體式斗桿。三、動(dòng)臂與斗桿的長(zhǎng)度比，采用中間方案，即特性參數(shù)=在1.52之間。取=1.889。2.1動(dòng)臂機(jī)構(gòu)2.1.1動(dòng)臂機(jī)構(gòu)參數(shù)選擇最大挖掘半徑一般

15、與動(dòng)臂長(zhǎng)、斗桿長(zhǎng)和鏟斗長(zhǎng)的和值相等，按經(jīng)驗(yàn)公式取其值=米如圖，在三角形czf中，?。簞?dòng)臂彎角=120，特性參數(shù)=1.2。得： =2.197 （米）=2.637 （米）=27可得到，在圖2-1三角形czf中，。圖2-1取=60基本用于反鏟。斗桿全縮時(shí)為最大值，取為160?？紤]結(jié)構(gòu)尺寸、運(yùn)動(dòng)余量、穩(wěn)定性構(gòu)件運(yùn)動(dòng)幅度等因素，取因：得： 又因： 得： 符合下列幾何條件：即得： （米）（米）=1.403（米）=2.384（米）這樣，動(dòng)臂機(jī)構(gòu)的全部參數(shù)初步選出。2.1.2 校核動(dòng)臂力矩特性一、最大挖掘深度時(shí)動(dòng)臂油缸的閉鎖能力足以克服正常挖掘阻力即： （）式中為工作裝置重量時(shí)c點(diǎn)的力矩。工作裝置重量參照表估

16、計(jì)如下表所示： 表2-1工作裝置重量估計(jì)值重 量（噸）動(dòng)臂斗桿鏟斗斗桿缸鏟斗缸連桿搖桿10.40.420.170.110.1代入數(shù)據(jù)后計(jì)算可得：左4342.6右，即滿足要求。二、滿斗處于最大半徑時(shí)動(dòng)臂油缸應(yīng)有足夠的提升力矩。即：m估計(jì)土重噸，載荷力矩的近似表達(dá)式：=14.224 （噸/米）如圖2-2示，三角形fcq中，可得：圖2-2（米）=6.9=94.9又有在三角形abc中，（米）得： =（米）取動(dòng)臂油缸直徑d=125毫米，工作壓力公斤/厘米。則動(dòng)臂油缸大腔作用面積：f1= =122.656 （厘米），油缸的推力：=30.664 （噸）油缸提升力矩：=39.024（噸/米）m滿足要求。（3）

17、滿斗處于最大高度時(shí)的動(dòng)臂缸應(yīng)該有足夠的提升力。按（2）同類方法計(jì)算可得：=14.124 （米）顯然，滿斗處于最大高度時(shí)的載荷力矩要小于滿斗處于最大半徑時(shí)的值，故=28（噸/米）m，滿足要求。2.2 斗桿機(jī)構(gòu)根據(jù)斗桿挖掘阻力計(jì)算，并參考國(guó)內(nèi)外同類型機(jī)器斗桿挖掘力值，取最大挖掘力為80kn或8t，斗桿油缸直徑d=125毫米，工作壓力公斤/厘米。則：斗桿油缸大腔作用面積：= =122.656 （厘米）油缸的推力：=30.664 （噸）最大作用力臂：=0.867 （米）如圖2-3：圖2-3取斗桿擺角，。則：（米）（米）斗桿上=138，=5。2.3 鏟斗機(jī)構(gòu)的參數(shù)選擇一、基本參數(shù)的選擇如圖2-4：圖2-

18、4在鏟斗連桿機(jī)構(gòu)中可取f、n、q三點(diǎn)一直線。取。則： （米）二、斗形參數(shù)的選擇斗容量q、平均斗寬b、轉(zhuǎn)斗挖掘半徑r和轉(zhuǎn)斗挖掘裝滿轉(zhuǎn)角2（取為95）四者之間有以下幾何關(guān)系：取土壤松散系數(shù)，得b=1.254米。轉(zhuǎn)斗挖掘時(shí)挖掘米容積的土所耗的能量稱為轉(zhuǎn)斗挖掘能容量，用符號(hào)e表示。取。得：e=1.587k式中，k挖掘過(guò)程中考慮其它因素影響的系數(shù)。三、轉(zhuǎn)角范圍為1622.4最大卸載高度、最大挖掘深度和停機(jī)面最大挖掘半徑的計(jì)算一、當(dāng)下置動(dòng)臂油缸全伸，斗桿油缸全縮，qv連線處于垂直狀態(tài)時(shí)，可得到最大卸載高度，如圖2-5：圖2-5二、當(dāng)下置動(dòng)臂油缸全縮，fqv三點(diǎn)同一直線并處于垂直狀態(tài)時(shí)得到最大挖掘深度，如圖

19、2-6：圖2-6三、當(dāng)斗桿油缸全縮，fqv三點(diǎn)同一直線，而且=0時(shí)可以得到停機(jī)面最大挖掘半徑，如圖2-7：圖2-7=7.530 （米）得值為3.492米，值為5.454米，為7.738米。2.5 挖掘力的計(jì)算反鏟裝置挖掘力可按以下情況分為工作油缸的理論挖掘力、整機(jī)的理論挖掘力。一、工作油缸的理論挖掘力反鏟裝置主要采用鏟斗油缸進(jìn)行挖掘。假定不考慮以下因素：工作裝置自重和土重；液壓系統(tǒng)和連桿機(jī)構(gòu)效率；工作油缸的背壓。鏟斗挖掘時(shí)，鏟斗油缸的理論挖掘力： （噸）式中，鏟斗油缸大腔作用面積：=122.656 （厘米）鏟斗油缸的理論推力： （噸）液壓系統(tǒng)工作壓力：p=250公斤/厘米鏟斗連桿機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)比

20、：。對(duì)于反鏟裝置動(dòng)臂油缸的理論挖掘力一般不予考慮。二、整機(jī)的理論挖掘力假定挖掘力的方向?yàn)槎俘X運(yùn)動(dòng)軌跡的切線方向，如圖工況為鏟斗油缸挖掘，鏟斗油缸主動(dòng)作用產(chǎn)生的挖掘力為，大小已知。-可得到整機(jī)的理論挖掘力：式中，鏟斗加土和連桿機(jī)構(gòu)自重對(duì)q點(diǎn)的作用力矩：噸*米。能克服的最大挖掘阻力大小與相等，方向相反，即：=13.411噸。在作用下斗桿油缸受壓，動(dòng)臂油缸受拉。設(shè)動(dòng)臂油缸不被拉長(zhǎng)的條件所限制的挖掘阻力為。取整個(gè)工作裝置為隔離體，列出對(duì)c點(diǎn)的力矩平衡方程式：= 式中，各裝置的大?。▏崳粍?dòng)臂油缸對(duì)c點(diǎn)的作用力臂（米）； 對(duì)c點(diǎn)的作用力臂（米）；各裝置作用力臂（米）?？傻茫?9.362 （噸）同理：=9

21、.701 （噸）式中，對(duì)f點(diǎn)的作用力臂（米）；各裝置對(duì)f點(diǎn)的力矩（噸*米）；斗桿油缸對(duì)f點(diǎn)的作用力臂（米）。取整機(jī)為隔離體，列出對(duì)傾翻支點(diǎn)i的力矩平衡方程式，得整機(jī)穩(wěn)定條件所允許的挖掘阻力最大值：=9.671 （噸）式中，對(duì)i點(diǎn)的作用力臂（米）；工作裝置總重（噸）；對(duì)i點(diǎn)的作用力臂（米）；機(jī)體重量（噸）； 對(duì)i點(diǎn)的作用力臂（米）。附著條件所限制的挖掘阻力值可由整機(jī)受力的坐標(biāo)投影平衡方程求得：=9.578 （噸）式中，整機(jī)重量（噸）；行走裝置與地面附著系數(shù)；挖掘阻力的水平傾角，取為20。綜上所述，只有在主動(dòng)油缸產(chǎn)生的挖掘力同時(shí)滿足下列條件才可能實(shí)現(xiàn)：動(dòng)臂油缸閉鎖條件斗桿油缸閉鎖條件整機(jī)與地面附著

22、條件整機(jī)穩(wěn)定條件否則，整機(jī)能實(shí)現(xiàn)的理論挖掘力被和中的最小值所確定，即整機(jī)理論挖掘力響應(yīng)最小值9.362噸。2.6挖掘范圍挖掘軌跡如圖2-8所示：cfeabdg圖2-8鏟斗挖掘軌跡是動(dòng)臂油缸進(jìn)行挖掘，且鏟斗尖、鏟斗與斗桿鉸點(diǎn)、斗桿與動(dòng)臂鉸點(diǎn)位于同一直線上；是斗桿油缸進(jìn)行挖掘，且動(dòng)臂位于最低，鏟斗尖、鏟斗與斗桿鉸點(diǎn)、斗桿與動(dòng)臂鉸點(diǎn)位于同一直線上；是動(dòng)臂油缸全縮，斗桿油缸全伸，鏟斗油缸動(dòng)作；是斗桿油缸全伸，鏟斗尖到動(dòng)臂與機(jī)架鉸點(diǎn)最近，動(dòng)臂油缸動(dòng)作；是動(dòng)臂油缸和斗桿油缸全伸，鏟斗油缸動(dòng)作； 是動(dòng)臂和鏟斗油缸全伸斗桿油缸動(dòng)作； 是動(dòng)臂油缸全伸，斗桿油缸全縮以鏟斗進(jìn)行挖掘。第三章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)國(guó)家公稱

23、壓力及流量系列, 選用系統(tǒng)壓力為250公斤/厘米2。已計(jì)算系統(tǒng)流量為2125升/分。 3.1 元件選擇一、油缸的選擇動(dòng)臂油缸為雙缸，鏟斗和斗桿油缸均為單缸，缸徑均為125毫米。二、油泵的選擇油泵功率：=63.13 （馬力）式中，油泵的最大工作壓力（公斤/厘米2）；油泵的流量（升/分）；油泵的總效率，取為0.88；r變量系數(shù)，取為2.5。查相關(guān)資料，主油泵采用埋油斜軸式軸向柱塞雙向變量泵, 參數(shù)如下：表3-1主油泵相關(guān)參數(shù)型號(hào)公稱排量 ml/r額定壓力 mpa額定轉(zhuǎn)速r/minzb-125,125ev125252200控制油路采用齒輪泵cb-b20,參數(shù)如下：表3-2齒輪泵cb-b20相關(guān)參數(shù)型

24、號(hào)公稱排量ml/r額定壓力mpa額定轉(zhuǎn)速r/min驅(qū)動(dòng)功率kw重量kg容積效率cb-b20202.514501.025.490三、馬達(dá)的選擇回轉(zhuǎn)馬達(dá)和行走馬達(dá)（在上述設(shè)計(jì)中已選定）型號(hào)均為gqm16-1600。四、發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 由于變量系統(tǒng)油泵經(jīng)常在滿載或超載情況下工作，功率利用系數(shù)比較高，為了保證功率儲(chǔ)備，同時(shí)考慮到輔助設(shè)備的動(dòng)力消耗，取發(fā)動(dòng)機(jī)功率：78.91 （馬力）查相關(guān)資料，采用4120f型風(fēng)冷柴油機(jī)。五、主油管管徑的計(jì)算挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)主油管路的油液流速取為8米/秒。=1.8 （厘米）六、油箱容量的計(jì)算油箱為開(kāi)式，容量取為油泵總流量的1.5倍。=375 （升）3.2 系統(tǒng)分析由柴油機(jī)驅(qū)

25、動(dòng)液壓油泵,向工作裝置、轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和行走裝置的執(zhí)行元件輸送液壓油。工作裝置包括動(dòng)臂、斗桿和鏟斗，分別由液壓缸驅(qū)動(dòng)；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和行走裝置由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。其工作循環(huán)是：以鏟斗切削土壤，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，開(kāi)始下一次作業(yè)。液壓系統(tǒng)為雙泵雙回路全功率調(diào)節(jié)變量系統(tǒng)。液壓泵組包括兩臺(tái)軸向柱塞式變量泵（主泵）和一臺(tái)齒輪泵（先導(dǎo)油泵）。通過(guò)操縱減壓閥式先導(dǎo)閥手柄的不同方向和位置，使來(lái)自先導(dǎo)油泵的液壓油控制液控多路換向閥的開(kāi)度和換向，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的單一動(dòng)作和同步動(dòng)作。工作回路除容積調(diào)速外，尚有節(jié)流調(diào)速和雙泵合流的有級(jí)調(diào)速。一、主要回路組成全功率變量泵組調(diào)節(jié)回路、減壓閥式先導(dǎo)操

26、縱控制回路、回轉(zhuǎn)回路、行走回路、動(dòng)臂回路、斗桿回路及鏟斗回路。以下分別就各回路進(jìn)行分析。1、全功率變量泵組調(diào)節(jié)回路兩臺(tái)主泵均為軸向柱塞變量泵，由旋轉(zhuǎn)部件、斜盤部件和閥部件組成。根據(jù)調(diào)節(jié)器改變主泵斜盤擺交，就可以改變泵的輸出流量和壓力。2、減壓閥式先導(dǎo)操縱控制回路控制回路的壓力油由先導(dǎo)油泵提供。工作壓力由泵出口處的溢流閥調(diào)定為 25 公斤/厘米 2 。在控制回路進(jìn)油路上，設(shè)有氣體隔離式蓄能器，保證有一定的操縱壓力，并在液壓泵不工作或損壞時(shí)仍能使工作機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)。3、回轉(zhuǎn)回路回轉(zhuǎn)馬達(dá)型號(hào)為 gqm16-1600 。工作力矩為 6158nm。挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)時(shí)，由于上車轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大，在起動(dòng)制動(dòng)和突然換向時(shí)，易

27、引起很大的液壓沖擊，因此設(shè)置如圖3-1所示緩沖回路。兩限壓閥常閉，當(dāng)馬達(dá)突然停止或轉(zhuǎn)向時(shí)，高壓腔的壓力油經(jīng)限壓閥泄回油箱，低壓腔則由單向閥進(jìn)行補(bǔ)油，從而消除液壓沖擊。 圖3-1 4、斗桿回路斗桿液壓缸由單泵供油時(shí)，1倍速工作，也可通過(guò)操作左合流閥實(shí)現(xiàn)雙泵合流供油，2倍速作業(yè)。5、動(dòng)臂回路動(dòng)臂操作位于“上升”位置時(shí)，由于動(dòng)臂是雙液壓缸驅(qū)動(dòng)，要求驅(qū)動(dòng)功率較大，故采用合流。操作左合流閥使兩主泵來(lái)的壓力油合流，實(shí)現(xiàn) 2 倍速。動(dòng)臂操作位于“下降”位置時(shí)，只有單泵供油，即只有 1 倍速?；赜蜁r(shí)，液壓油通過(guò)平衡閥使之流速緩慢，足以避免油路中的吸空現(xiàn)象，并防止動(dòng)臂收縮時(shí)因自重失速。6、鏟斗回路鏟斗液壓缸由單

28、泵供油時(shí)，1倍速工作，也可通過(guò)操作右合流閥實(shí)現(xiàn)雙泵合流供油，2倍速作業(yè)。7、行走回路左右行走馬達(dá)液壓油分別由兩主泵提供。如圖3-2示，為防止超速溜坡現(xiàn)象，設(shè)有限速補(bǔ)油回路。當(dāng)馬達(dá)超速時(shí)，進(jìn)油供應(yīng)不及，壓力降低，二位二通閥右移，回油通道關(guān)小或關(guān)閉，行走馬達(dá)減速制動(dòng)，保證了行走裝置安全運(yùn)行。 圖3-2工作裝置（斗桿、動(dòng)臂、鏟斗）以及回轉(zhuǎn)、行走裝置的控制閥均為三位六通液控閥，兩合流閥均為二位二通電磁閥。過(guò)載溢流壓力均為 300 公斤/厘米 2 。二、同步操作當(dāng)兩主泵分別供油時(shí)，整個(gè)液壓系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)同步操作：回轉(zhuǎn)與動(dòng)臂、斗桿同步；鏟斗分別與動(dòng)臂、斗桿同步。三、輔助元件回路中均設(shè)有過(guò)載安全閥和單向補(bǔ)油閥。

29、主油路進(jìn)油路上均設(shè)有單向閥保壓和防倒流。液壓油回油箱油路上設(shè)有冷油用的冷油器，以及防止油路堵塞的全流量濾清器。第四章 整機(jī)穩(wěn)定性單斗液壓挖掘機(jī)的工作裝置呈懸臂的特點(diǎn)，因此工作時(shí)其自重對(duì)底部履帶邊緣產(chǎn)生很大的傾覆力矩，這個(gè)力矩完全靠機(jī)身和轉(zhuǎn)臺(tái)后部另加的配重所產(chǎn)生的力矩來(lái)平衡，使挖掘機(jī)能在各種工況下穩(wěn)定地工作。4.1 初步確定配重如圖4-1所示工況進(jìn)行計(jì)算。動(dòng)臂上下鉸點(diǎn)連線水平，斗桿垂直于地面，鏟斗齒尖在地下0.5米以下，切向挖掘阻力垂直向下，用轉(zhuǎn)斗挖掘，動(dòng)臂和斗桿油缸的閉縮力足夠大。此時(shí)履帶端部a為傾翻邊緣。圖4-1全部作用力對(duì)a點(diǎn)取矩，即。即：=2.3 （噸）式中，切向挖掘阻力，已算，9.36

30、公斤；、分別為鏟斗和土、斗桿、動(dòng)臂、轉(zhuǎn)臺(tái)和底盤的重量（公斤），見(jiàn)表；切向挖掘阻力至傾覆邊的力臂（米）；、分別為鏟斗、斗桿、動(dòng)臂、轉(zhuǎn)臺(tái)和底盤的重量至傾覆邊的力臂（米）；配重的重量至傾覆邊的力臂（米）。結(jié)合前面的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，取配重為2.8噸。4.2 穩(wěn)定性校核校核時(shí)，還要考慮可能發(fā)生的不利因素，如坡度、風(fēng)載荷和慣性力等的影響。風(fēng)載荷在此取25公斤/米。挖掘機(jī)的穩(wěn)定性以穩(wěn)定系數(shù)k表示，它是挖掘機(jī)在工作或非工作狀態(tài)時(shí)對(duì)于傾覆邊緣的穩(wěn)定力矩與傾覆力矩的比值。一作業(yè)穩(wěn)定性挖掘機(jī)在以下工況進(jìn)行挖掘作業(yè)時(shí)最可能造成整機(jī)失穩(wěn)，故，進(jìn)行穩(wěn)定性校核。1、 在斜坡上滿斗最大幅度時(shí)這時(shí)鏟斗裝滿土幅度最大，挖掘機(jī)停在斜坡上

31、且工作裝置位于下坡方向。如圖4-2所示。傾覆支點(diǎn)為左履帶中點(diǎn)，工作裝置和土重對(duì)履帶支承邊形成傾覆力矩，風(fēng)載荷按最不利情況考慮，即風(fēng)向使挖掘機(jī)有傾覆的趨勢(shì)。機(jī)身、底盤、配重起穩(wěn)定作用。取坡角為11。圖4-2此時(shí)，傾覆力矩：=11550.628 （公斤*米）穩(wěn)定力矩：=17721.282 （公斤*米）則，穩(wěn)定系數(shù)：=1.5341.02、在斜坡上滿斗下降制動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性挖掘機(jī)停在上裝車時(shí)工作裝置位于下坡方向，鏟斗幅度最大，裝車時(shí)調(diào)整卸土高度可能產(chǎn)生動(dòng)臂下降后突然制動(dòng)的動(dòng)作，從而產(chǎn)生很大的向下作用的慣性力，這些慣性力對(duì)挖掘機(jī)底部的支乘邊緣形成一個(gè)傾覆力矩。如圖4-3所示：圖4-3動(dòng)臂下降制動(dòng)時(shí)角減速度：

32、=0.698 （弧度/秒）式中，p動(dòng)臂油缸的最大作用力，已算，30.664公斤；h動(dòng)臂油缸作用力對(duì)動(dòng)臂下鉸點(diǎn)的力臂，為0.5496米；工作裝置各構(gòu)件重量（公斤），見(jiàn)表；各重量對(duì)動(dòng)臂下鉸點(diǎn)的力臂（米）；各重量重心到動(dòng)臂下鉸點(diǎn)的距離（米）；g重力加速度，9.8米/秒。工作裝置下降時(shí)各構(gòu)件重心繞動(dòng)臂下鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，緊急制動(dòng)時(shí)，這些構(gòu)件產(chǎn)生瞬時(shí)最大慣性力： 代入數(shù)值，得鏟斗、斗桿和動(dòng)臂瞬時(shí)的最大慣性力矩分別為0.6148噸*米、0.1292噸*米和0.1488噸*米。再測(cè)得這些慣性力對(duì)地面傾覆邊緣的力臂，則慣性力產(chǎn)生的傾覆力矩為。另外，工作裝置也產(chǎn)生傾覆力矩。故，總傾覆力矩：=+=16176.011 （公

33、斤*米）式中，為工作裝置各構(gòu)件重量至傾覆邊緣的力矩（米）；穩(wěn)定力矩：=17721.282 （公斤*米）則，穩(wěn)定系數(shù)：=1.0961.03、挖掘機(jī)在斜坡上滿斗回轉(zhuǎn)緊急制動(dòng)時(shí)如圖4-4所示：圖4-4挖掘機(jī)在斜坡上工作，轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)緊急制動(dòng)時(shí)，整個(gè)工作裝置及回轉(zhuǎn)平臺(tái)各部分重量將產(chǎn)生慣性力：式中，工作裝置各構(gòu)件重量（公斤），見(jiàn)表；構(gòu)件重心至回轉(zhuǎn)中心的回轉(zhuǎn)半徑（米）；轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)角減速度，在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)計(jì)算中已求出，為0.42765弧度/秒；g重力加速度，9.8米/秒。這些慣性力（除轉(zhuǎn)臺(tái)外）對(duì)傾覆邊緣產(chǎn)生傾覆力矩，風(fēng)載荷w的傾覆力矩。則，總傾覆力矩：=+=1045.177 （公斤*米）挖掘機(jī)各部分重量對(duì)傾覆邊緣a

34、形成穩(wěn)定力矩，此外轉(zhuǎn)臺(tái)的慣性力矩亦起到穩(wěn)定作用。故，穩(wěn)定力矩：=11749.503 （公斤*米）式中，、分別為轉(zhuǎn)臺(tái)、底盤和配重的重量（公斤）；、分別為轉(zhuǎn)臺(tái)、底盤和配重對(duì)傾覆邊緣的力臂（米）；各工作裝置對(duì)傾覆邊緣的力臂（米）；轉(zhuǎn)臺(tái)的慣性力（公斤）；轉(zhuǎn)臺(tái)的重心高度（米）。則，穩(wěn)定系數(shù)：=11.21.0二、自身穩(wěn)定性挖掘機(jī)的機(jī)身重量和配重在作業(yè)狀態(tài)起穩(wěn)定作用，但在空載時(shí)卻對(duì)底盤邊緣形成向后翻的傾覆力矩，而此時(shí)工作裝置的重量起到了穩(wěn)定作用。如圖，挖掘機(jī)在空載時(shí)易失穩(wěn)的不利位置是：挖掘機(jī)停在斜坡上動(dòng)臂抬的最高位于上坡方向，幅度最小，風(fēng)向正面吹。如圖4-5所示：圖4-5此時(shí)，穩(wěn)定力矩是：=10962.55

35、8 （公斤*米）傾覆力矩是：=3854.125 （公斤*米）式中，、分別為鏟斗、斗桿和動(dòng)臂重（公斤），見(jiàn)表；、分別為轉(zhuǎn)臺(tái)和底盤的重量（公斤），見(jiàn)表；、轉(zhuǎn)臺(tái)和底盤的重量對(duì)傾覆邊緣的力臂（米）；工作裝置各構(gòu)件的重量對(duì)傾覆邊緣的力臂（米）；w風(fēng)載荷（公斤）；風(fēng)載荷作用高度（米）。則，穩(wěn)定系數(shù)：=2.8031.15三、行走穩(wěn)定性1、爬坡時(shí)如圖4-6所示，反鏟挖掘機(jī)爬坡時(shí)，動(dòng)臂放低，斗桿和鏟斗油缸伸出，迎面有風(fēng)載荷，并考慮起動(dòng)時(shí)的慣性力。取坡角為27。如圖所示：圖4-6爬坡時(shí)的起動(dòng)慣性力：=397.948 （公斤）式中，g挖掘機(jī)機(jī)重，15噸；v挖掘機(jī)行走速度，2.6公里/小時(shí)；t起動(dòng)時(shí)間，2.778秒。

36、起動(dòng)慣性力矩：=313.981 （公斤*米）式中，整機(jī)的重心高（米），見(jiàn)表；傾覆力矩：=2830.141 （公斤*米）式中，配重的重量（公斤），見(jiàn)表；配重的重量對(duì)傾覆邊緣的力臂（米）；w風(fēng)載荷（公斤）；風(fēng)載荷作用高度（米）。 （公斤）穩(wěn)定力矩：=16197.908 （公斤*米）式中，、分別為鏟斗、斗桿、動(dòng)臂、轉(zhuǎn)臺(tái)和底盤重（公斤），見(jiàn)表；、分別為鏟斗、斗桿、動(dòng)臂、轉(zhuǎn)臺(tái)和底盤的重量至傾覆邊的力臂（米）；則，穩(wěn)定系數(shù)：=5.7231.202、 下坡制動(dòng)時(shí)鏟斗油缸全縮，斗桿垂直于地面，動(dòng)臂抬起使斗齒離地面0.5米，下行時(shí)背后作用有風(fēng)載荷，制動(dòng)時(shí)有慣性力矩。如圖4-7所示：圖4-7則，穩(wěn)定力矩：=209

37、07.791 （公斤*米）傾覆力矩：=4591.317 （公斤*米）則，穩(wěn)定系數(shù)：=4.5541.20第五章 主要結(jié)構(gòu)件的計(jì)算主要結(jié)構(gòu)件的計(jì)算主要是指對(duì)斗桿和動(dòng)臂在不利工況下進(jìn)行載荷分析，以計(jì)算其材料與結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。5.1斗桿反鏟挖掘機(jī)斗桿的強(qiáng)度主要由彎矩控制。取以下兩個(gè)工況位置進(jìn)行強(qiáng)度校核。一、工況一如圖5-1所示：1、動(dòng)臂位于最低；2、斗桿油缸作用力臂最大；3、斗齒尖位于鏟斗與斗桿鉸點(diǎn)和斗桿與動(dòng)臂鉸點(diǎn)連線的延長(zhǎng)線上；4、側(cè)齒遇障礙有橫向作用力。圖5-1切向最大挖掘力取決斗桿油缸的閉鎖力，取斗桿為隔離體，按力矩平衡求得：=8.458 (噸)式中，斗桿和鏟斗的重量（噸）；斗桿和鏟斗長(zhǎng)（米）；斗桿

38、重力到動(dòng)臂與斗桿鉸點(diǎn)的力臂（米）；鏟斗重力到動(dòng)臂與斗桿鉸點(diǎn)的力臂（米）取鏟斗為隔離體，按力矩平衡求得鏟斗油缸工作力：=24.846 (噸)式中，鏟斗重力到鏟斗與斗桿鉸點(diǎn)的距離（米）；連桿到鏟斗與斗桿鉸點(diǎn)的距離（米）；連桿到搖桿與斗桿鉸點(diǎn)的距離（米）；搖桿的長(zhǎng)度（米）。法向阻力取決于動(dòng)臂油缸的閉鎖力，取整個(gè)工作裝置為隔離體，由力矩平衡求得： (噸)式中，切向挖掘阻力到動(dòng)臂下鉸點(diǎn)的力臂（米）；法向挖掘阻力到動(dòng)臂下鉸點(diǎn)的力臂（米）；動(dòng)臂油缸作用力到動(dòng)臂下鉸點(diǎn)的力臂（米）；工作裝置各個(gè)部分對(duì)動(dòng)臂下鉸點(diǎn)的力矩和。鏟斗邊齒遇障礙時(shí)，橫向挖掘阻力取決于回轉(zhuǎn)平臺(tái)的制動(dòng)力矩：=5.012 (噸)式中，橫向挖掘阻

39、力與回轉(zhuǎn)中心間的距離。按圖解法和力平衡方程求得斗桿所受作用力。此外，斗桿與鏟斗鉸點(diǎn)處還作用有和產(chǎn)生的橫向力矩：=8.868 (噸*米)式中，b鏟斗寬（米）。切向挖掘阻力作用于斗邊齒，造成對(duì)斗桿的扭矩：=4.034 (噸*米)按以上作用力分析，作斗桿內(nèi)力圖，包括軸力n，斗桿平面內(nèi)的剪力和彎矩，斗桿平面外的剪力和彎矩，以及扭矩如圖5-2。取彎矩最大處進(jìn)行校核，斷面如圖5-3所示： 圖5-3斷面面積為： 斷面轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 斷面處壓應(yīng)力為： 斗桿平面內(nèi)剪應(yīng)力為： 圖5-2斗桿平面內(nèi)彎曲正應(yīng)力：斗桿平面外剪應(yīng)力為： 斗桿平面外彎曲正應(yīng)力： 按閉口薄壁桿件公式計(jì)算扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力：=14.6810 式中，截面中線

40、所圍面積 最小壁厚此時(shí)，有附加載荷，斗桿安全系數(shù)取為2，材料16mn的屈服極限=350，則，許用應(yīng)力最大壓應(yīng)力x方向最大剪應(yīng)力y方向最大剪應(yīng)力故，強(qiáng)度滿足。二、工況二如圖5-4所示：1、動(dòng)臂位于動(dòng)臂油缸最大作用力臂處；2、斗桿油缸作用力臂最大；3、鏟斗斗齒尖，動(dòng)臂與斗桿鉸點(diǎn)，斗桿與鏟斗鉸點(diǎn)三點(diǎn)位于同一直線；4、正常挖掘，挖掘阻力對(duì)稱于鏟斗，無(wú)橫向力。圖5-4斗桿受力分析同工況一。切向最大挖掘力取決斗桿油缸的閉鎖力，取斗桿為隔離體，按力矩平衡求得：=8.458 (噸)式中，斗桿和鏟斗的重量（噸）；斗桿和鏟斗長(zhǎng)（米）；斗桿重力到動(dòng)臂與斗桿鉸點(diǎn)的力臂（米）；鏟斗重力到動(dòng)臂與斗桿鉸點(diǎn)的力臂（米）取鏟斗

41、為隔離體，按力矩平衡求得鏟斗油缸工作力：=25.896 (噸)式中，鏟斗重力到鏟斗與斗桿鉸點(diǎn)的距離（米）；連桿到鏟斗與斗桿鉸點(diǎn)的距離（米）；連桿到搖桿與斗桿鉸點(diǎn)的距離（米）；搖桿的長(zhǎng)度（米）。法向阻力取決于動(dòng)臂油缸的閉鎖力，取整個(gè)工作裝置為隔離體，由力矩平衡求得：2.571(噸)式中，切向挖掘阻力到動(dòng)臂下鉸點(diǎn)的力臂（米）；法向挖掘阻力到動(dòng)臂下鉸點(diǎn)的力臂（米）；動(dòng)臂油缸作用力到動(dòng)臂下鉸點(diǎn)的力臂（米）；工作裝置各個(gè)部分對(duì)動(dòng)臂下鉸點(diǎn)的力矩和。按圖解法和力平衡方程求得斗桿所受作用力。按以上作用力分析，作斗桿內(nèi)力圖， 圖5-5包括軸力n，斗桿平面內(nèi)的剪力，彎矩如圖5-5。取彎矩最大處進(jìn)行校核，斷面如圖5

42、-6所示：受力分析同上。斷面處壓應(yīng)力為： 斗桿平面內(nèi)剪應(yīng)力為： 斗桿平面內(nèi)彎曲正應(yīng)力：此時(shí)，為主載荷，斗桿安全系數(shù)取為2.5，材料16mn的屈服極限=350，則，許用應(yīng)力 圖5-6最大壓應(yīng)力最大剪應(yīng)力故，強(qiáng)度滿足。5.2 動(dòng)臂反鏟裝置動(dòng)臂的強(qiáng)度校核按挖掘中動(dòng)臂可能出現(xiàn)的最大載荷來(lái)選定計(jì)算位置。一、工況一如圖5-7所示：1、 工作裝置處于最大挖掘深度處；2、 正常挖掘，無(wú)橫向作用力。圖5-7切向最大挖掘力取決斗桿油缸的閉鎖力，取斗桿為隔離體，按力矩平衡求得：=7.332 (噸)式中，斗桿和鏟斗的重量（噸）；斗桿和鏟斗長(zhǎng)（米）；斗桿重力到動(dòng)臂與斗桿鉸點(diǎn)的力臂（米）；鏟斗重力到動(dòng)臂與斗桿鉸點(diǎn)的力臂（

43、米）法向阻力取決于動(dòng)臂油缸的閉鎖力，取整個(gè)工作裝置為隔離體，由力矩平衡求得： (噸)式中，切向挖掘阻力到動(dòng)臂下鉸點(diǎn)的力臂（米）；法向挖掘阻力到動(dòng)臂下鉸點(diǎn)的力臂（米）；動(dòng)臂油缸作用力到動(dòng)臂下鉸點(diǎn)的力臂（米）；工作裝置各個(gè)部分對(duì)動(dòng)臂下鉸點(diǎn)的力矩和。取鏟斗和斗桿為隔離體，求得斗桿與動(dòng)臂鉸點(diǎn)處的作用力。再取動(dòng)臂為隔離體，求得動(dòng)臂下鉸點(diǎn)的作用力。按以上作用力分析，作動(dòng)臂內(nèi)力圖，包括軸力n，動(dòng)臂平面內(nèi)的剪力和彎矩如圖5-8。取動(dòng)臂彎曲處進(jìn)行強(qiáng)度校核，斷面如圖5-9：斷面面積為： 斷面轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 取動(dòng)臂安全系數(shù)為2，材料16mn的屈服極限=350，則許用應(yīng)力為：斷面處壓應(yīng)力為： 剪應(yīng)力為： 圖5-8彎曲正應(yīng)

44、力：此處按曲梁進(jìn)行驗(yàn)算，則=135.1175且, ,故，強(qiáng)度滿足。二、工況二 圖5-9如圖5-10所示：1、工作裝置位于最大挖掘半徑處；2、正常挖掘，無(wú)橫向阻力。圖5-10切向最大挖掘力取決斗桿油缸的閉鎖力，取斗桿為隔離體，按力矩平衡求得：=8.032 (噸)式中，斗桿和鏟斗的重量（噸）；斗桿和鏟斗長(zhǎng)（米）；斗桿重力到動(dòng)臂與斗桿鉸點(diǎn)的力臂（米）；鏟斗重力到動(dòng)臂與斗桿鉸點(diǎn)的力臂（米）法向阻力取決于動(dòng)臂油缸的閉鎖力，取整個(gè)工作裝置為隔離體，由力矩平衡求得： (噸)式中，切向挖掘阻力到動(dòng)臂下鉸點(diǎn)的力臂（米）；法向挖掘阻力到動(dòng)臂下鉸點(diǎn)的力臂（米）；動(dòng)臂油缸作用力到動(dòng)臂下鉸點(diǎn)的力臂（米）；工作裝置各個(gè)部

45、分對(duì)動(dòng)臂下鉸點(diǎn)的力矩和。取鏟斗和斗桿為隔離體，求得斗桿與動(dòng)臂鉸點(diǎn)處的作用力。再取動(dòng)臂為隔離體，求得動(dòng)臂下鉸點(diǎn)的作用力。按以上作用力分析，作動(dòng)臂內(nèi)力圖，包括軸力n，動(dòng)臂平面內(nèi)的剪力和彎矩如圖5-11。取動(dòng)臂彎曲處進(jìn)行強(qiáng)度校核，斷面如圖5-12：圖5-12斷面面積為： 圖5-11斷面轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 取動(dòng)臂安全系數(shù)為2，材料16mn的屈服極限=350則，許用應(yīng)力為：斷面處壓應(yīng)力為： 剪應(yīng)力為： 彎曲正應(yīng)力：此處按曲梁進(jìn)行驗(yàn)算，則=138.3007且, ,故，強(qiáng)度滿足。5.3連桿、搖桿和銷軸一、連桿鏟斗油缸全縮時(shí)進(jìn)行挖掘，連桿與鏟斗夾角最小，所受作用力最大。如圖5-13所示：圖5-13鏟斗油缸主動(dòng)挖掘力為

46、30.66噸。按圖解法求得連桿作用力為31.94噸。連桿主要作用力為拉壓，按正應(yīng)力進(jìn)行校核。安全系數(shù)取n=3，材料16mn的屈服極限=350則，許用應(yīng)力=116.7 mp=62.298 mp式中，s連桿截面面積（米2）。滿足要求。二、搖桿鏟斗油缸全伸時(shí)進(jìn)行挖掘，搖桿與鏟斗夾角最小，所受作用力最大。如圖5-14所示：圖5-14鏟斗油缸主動(dòng)挖掘力為30.66噸。按圖解法求得連桿作用力為21.98噸。搖桿主要作用力為拉壓，彎曲影響可忽略，按正應(yīng)力進(jìn)行校核。安全系數(shù)取n=3，材料16mn的屈服極限=350則，許用應(yīng)力=116.7 mp=51.289 mp式中，s搖桿截面面積（米2）。滿足要求。三、銷軸

47、銷軸主要承受剪力，按剪應(yīng)力進(jìn)行校核。斗桿油缸閉鎖力最大時(shí)，銷子所受剪力最大，q=18.40噸。銷子材料為45鋼，=294安全系數(shù)取n=2，則許用應(yīng)力=147 mp=46.871 mp式中，s銷子截面面積（米2）。滿足要求。第六章 生產(chǎn)率計(jì)算在如下“計(jì)算條件”下，計(jì)算挖掘機(jī)的理論生產(chǎn)率：一、司機(jī)操作熟練，充分考慮單一動(dòng)作時(shí)合流供油和復(fù)合動(dòng)作的可能性；二、選擇最經(jīng)常出現(xiàn)的工作條件和平均工作條件；三、運(yùn)輸工具與挖掘機(jī)的相互位置恰當(dāng)，配合良好。理論生產(chǎn)率：式中，q鏟斗容量（米）；土壤松散系數(shù)；t每一工作循環(huán)的延續(xù)時(shí)間（秒）。按下式計(jì)算：式中，挖掘時(shí)間（秒）；滿斗回轉(zhuǎn)時(shí)間（秒）；卸載時(shí)間（秒）；空斗回轉(zhuǎn)

48、時(shí)間（秒）。6.1 斗桿油缸伸、縮時(shí)間的計(jì)算該挖掘機(jī)主要挖掘級(jí)土。挖掘時(shí)斗桿擺動(dòng)45角，這時(shí)斗桿油缸伸出長(zhǎng)度約61厘米。其中，前42厘米行程有雙泵合流供油，后19厘米行程與鏟斗油缸同時(shí)工作，由單泵供油。合流時(shí)，斗桿油缸伸出速度為： （厘米/秒）式中，油缸容積效率，取為0.98；斗桿油缸大腔面積（厘米2）。單泵供油時(shí)，斗桿油缸伸出速度： （厘米/秒）一、斗桿油缸伸出時(shí)間 （秒）式中，雙泵合流時(shí)斗桿油缸伸出行程（厘米）；單泵供油時(shí)斗桿油缸伸出行程（厘米）。卸載時(shí)，斗桿油缸要縮回，此時(shí)單泵供油，縮回速度： （厘米/秒）式中，斗桿油缸小腔面積（厘米2）。二、斗桿油缸縮回時(shí)間2.345 （秒）6.2 動(dòng)

49、臂油缸伸、縮時(shí)間的計(jì)算動(dòng)臂升降與轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)可同時(shí)進(jìn)行。為保證將鏟斗從停機(jī)面以下2.7米處提升至停機(jī)面以上2.5米處，所需動(dòng)臂行程約74厘米。其中，前44厘米雙泵合流供油，后30厘米與回轉(zhuǎn)同時(shí)進(jìn)行，由單泵供油。根據(jù)設(shè)計(jì)所有油缸缸徑相同，動(dòng)臂雙缸，則合流時(shí)伸出速度為=16.645厘米/秒；單泵供油時(shí)，伸出速度為=8.323厘米/秒，縮回速度為=13.001厘米/秒。一、動(dòng)臂油缸伸出時(shí)間=2.640+3.601=6.241（秒）二、動(dòng)臂油缸縮回時(shí)間=5.690（秒）式中，雙泵合流時(shí)動(dòng)臂油缸伸出行程（厘米）；單泵供油時(shí)動(dòng)臂油缸伸出行程（厘米）。6.3 鏟斗油缸伸、縮時(shí)間的計(jì)算挖掘的后一階段，鏟斗油缸要外

50、伸，使鏟斗轉(zhuǎn)動(dòng)約90，這時(shí)，油缸的伸出行程為47厘米，由單泵供油。一、鏟斗油缸伸出時(shí)間=2.820 （秒）二、鏟斗油缸縮回時(shí)間=1.810 （秒）6.4 轉(zhuǎn)臺(tái)滿斗回轉(zhuǎn)和空斗回轉(zhuǎn)時(shí)間的計(jì)算根據(jù)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)計(jì)算，回轉(zhuǎn)100時(shí)，一、滿斗回轉(zhuǎn)時(shí)間t=4.608 （秒）二、空斗回轉(zhuǎn)時(shí)間=3.701（秒）6.5 作業(yè)循環(huán)時(shí)間計(jì)算充分考慮單一動(dòng)作時(shí)合流供油和復(fù)合動(dòng)作的可能性，根據(jù)下圖作業(yè)循環(huán)時(shí)間表，得t=18.61秒。6.6 理論生產(chǎn)率計(jì)算（米3/小時(shí)）第七章 挖掘機(jī)的使用與維修簡(jiǎn)要介紹挖掘機(jī)使用中的問(wèn)題，以期提高挖掘機(jī)的使用壽命和可靠性，提高設(shè)備完好率和工作效率。7.1 挖掘機(jī)的使用一、使用特點(diǎn)1、必須充分認(rèn)

51、識(shí)液壓挖掘機(jī)的特殊性，使用時(shí)的重點(diǎn)是掌握好液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)和使用方法。駕駛員應(yīng)熟悉其動(dòng)作原理，了解其性能和可能出現(xiàn)的故障。2、作業(yè)前的準(zhǔn)備工作，除說(shuō)明書(shū)規(guī)定的例保外，駕駛員還必須熟練掌握各個(gè)操縱手柄和踏板的動(dòng)作，理解臂桿、鏟斗斗齒的工作角度和運(yùn)動(dòng)軌跡。不論進(jìn)行何種作業(yè)都應(yīng)該選擇好一塊較為平整、結(jié)實(shí)的場(chǎng)地作為挖掘機(jī)的停機(jī)面。同時(shí)還要選擇好一條合理的挖掘軌跡。3、掘機(jī)直線行走時(shí)，要注意保持行走機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)輪在后面，而工作裝置在行走前進(jìn)方向的前面。履帶裝置盡量避免反轉(zhuǎn)，保持正常的嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)，以免行走裝置各個(gè)零件過(guò)早損傷。二、典型的施工方法1、反鏟挖掘機(jī)最適合溝渠的挖掘。開(kāi)挖方法有兩種：（1）、沿溝端倒退式挖

52、掘。這樣挖掘時(shí)，挖掘機(jī)位于溝廓中心線上，車輛停在溝側(cè)，動(dòng)臂只要回轉(zhuǎn)4045即可卸料，如果所挖掘的溝寬是挖掘機(jī)最大挖掘半徑的兩倍，車輛只能停在挖掘機(jī)側(cè)面，回轉(zhuǎn)90卸料。挖掘更寬的渠道時(shí)，可分段進(jìn)行。當(dāng)挖掘機(jī)倒退挖掘到盡頭后，由該端轉(zhuǎn)換位置反向開(kāi)挖比鄰一段。這種開(kāi)挖方式，每段的挖掘?qū)挾炔灰诉^(guò)大，以車輛能在溝側(cè)行駛為原則。挖掘曲線溝時(shí)，可用短直線的連續(xù)挖掘進(jìn)行。（2）、溝側(cè)開(kāi)挖法。車輛開(kāi)始時(shí)停在溝端，以后就只能停在溝側(cè)。挖掘機(jī)須回轉(zhuǎn)90卸料。挖伸溝時(shí)，可采用分層分段的挖掘方法。先挖淺溝當(dāng)挖掘機(jī)沿溝渠方向前進(jìn)，挖掘到長(zhǎng)度等于挖掘機(jī)全長(zhǎng)的一半時(shí)，再挖掘的所規(guī)定的深度。挖掘時(shí)，應(yīng)使動(dòng)臂下降，斗桿幾乎和挖掘面垂直，并配合挖掘機(jī)后退移動(dòng)。有時(shí)，挖掘溝渠后還要鋪設(shè)管子。（3）、挖掘機(jī)還可進(jìn)行建筑物基礎(chǔ)的挖掘。主要適宜挖掘停機(jī)面以下的土壤。挖掘機(jī)經(jīng)常處于地平面以上，汽車也在地面以上裝車，不需另辟傾斜通道。能準(zhǔn)確挖掘具有垂直壁面的基礎(chǔ)。三、挖掘機(jī)跨越溝、坎和自救自動(dòng)跨越溝塹、路坎是液壓挖掘機(jī)相比之下最突出的優(yōu)點(diǎn)之一。需橫過(guò)溝塹時(shí)，可將挖掘機(jī)開(kāi)到溝旁，再將工作裝裝置支承在溝的另一側(cè)地面上，然后驅(qū)動(dòng)履帶慢慢向