1、三、工作裝置各部分的基本尺寸計算和驗證反鏟裝置的合理設計問題至今尚未理想地解決。以往多按經(jīng)驗，采取統(tǒng)計和作周試湊的方法，現(xiàn)在則盡可能采用數(shù)解分析方法。液壓挖掘機基本參數(shù)是表示和衡量挖掘機性能的重要指標，本文主要計算和驗證鏟斗、動臂、斗桿的尺寸。(一) 反鏟裝置總體方案的選擇反鏟裝量總體方案的選擇包括以下方面：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方式或整體式動臂的形狀動臂液壓 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扦，以及組合式斗桿的組合方式或整體式斗扦是否采用變鉸 點調(diào)節(jié)。3、 確定動臂與斗桿的長度比，即特性參數(shù)Ki l

2、v l2。對于一定的工作尺寸而言，動臂與斗桿之間的長度比可在很大圍選擇。一般當Ki> 2時(有的反鏟取 Ki> 3)稱為長動臂短斗桿方案，當KV 1.5時屬于短動比長斗桿力案。 K在1.52之間稱為中間比例方案。要求適用性較強而又無配套替換構件或可調(diào)結構的反鏟常取中間比例方案。4、確定配套鏟斗的種類、斗容量及其主參數(shù)，并考慮鏟斗連桿機構傳動比是否需要調(diào) 節(jié)。5、根據(jù)液壓系統(tǒng)工作壓力、流量、系統(tǒng)回路供油方式、工廠制造條件等確定各液壓缸缸數(shù)、缸徑、全伸長度與全納長度之比入?？紤]到結構尺寸、運動余量、穩(wěn)定性和構件運動幅度等因素一般取入i= 1.61.7。取 入2= 1.61.7 ;入3=

3、 1.51.7。(二) 斗形主要參數(shù)的確定當鏟斗容量q定時，挖掘轉(zhuǎn)角2 ，挖掘半徑R和平均斗寬B之間存在一定的關系， 即具有尺寸R和B的鏟斗轉(zhuǎn)過2角度所切下的土壤剛好裝滿鏟斗，于是斗容量可按下式計1 2q -R B(2sin2 )Ks算：2(4.1)式中：Ks土壤松散系數(shù)。(取Ks 1.25)一般?。築=(1.01.4)3 q(4.2)R 的取值圍：R=(1.31.6)3 q(4.3)式中：q鏟斗容量，m3 ；B鏟斗平均寬度，m可根據(jù)表4-3根據(jù)斗容選取B值。根據(jù)式(4.1 )可得0值B叭C.L0,15(L20.25仇90.61J.91f - 英旳-歐韭l勿種0.34. 40.52fl. 72

4、n.Fto+5d1.1.25L5l.ESH本砒種4.3I0-5K671k Dfi1. Li1,27he1. 77蘇麻各種0.65(1,7K口 M：.1 fi中苗12種0.51九關I0,9o.g】l. ja其怡0 + 9Kiue低限Sb0.70,7O.fi1,0R2L.n庇限C.60,70.80.9l.Gi.e鏟斗兩個鉸點K、Q之間的間距丨244太大將影響機構的傳動特性，太小則影響鏟斗的結構剛度，一般取 k2 124：3 =0.30.38。由經(jīng)驗公式知：|3 1.553 q ；當鏟斗的轉(zhuǎn)角較大，而k2的取值較小，一般a io = / KQ= 95° 115°（三）動臂機構參數(shù)

5、的確定一般動臂轉(zhuǎn)角可取ai = 120 ° 140°o彎角太小會對結構強度不利。彎臂轉(zhuǎn)折處的長度比K3=ZF/ZC。要根據(jù)結構和液壓缸鉸點B的位置來考慮，初步設計時可取K3=1.11.3或 BC=l71、ll2的計算據(jù)統(tǒng)計，最大挖掘半徑Rax值一般與l1l2l3的值很接近。因此要求Rmax ,已知的l32、K1可按下列近似經(jīng)驗公式初定可得：l2|41和l42的計算l1 和 l2 ,即:R|maxl1l2l3l1K1 l2Rmax131 K1l 1 = k 1lCZF中已知1、h、K3可得:l41l11 k| 2K3 cos 13942心41ZFCarc cos2412 I4

6、2 h計算得 141142ZFC 180 CZF CFZ圖3.1最大挖掘半徑時動臂機構計算簡圖3、15的計算動臂液壓缸全伸與全縮時的力臂比K4按不同的情況選取，專用反鏟取K4<0.8，所以這里我取 K4=0.4。11的取值對特性參數(shù)K4和最大挖掘深度Hmax及最大挖掘高度H2max有影響，加大加大11會使K4減少或使H1max增大這是符合反鏟作業(yè)要求因此基本用作反鏟的小型機常取11 60根據(jù)要求可以初選1162.5斗桿液壓缸全縮時CFQ 328最大，如圖3.2所示，常選 328 max 160max180根據(jù)本設計的要求可選擇328160328 max圖3.2最大卸載高度時動臂機構計算簡

7、圖Z的下面，初定BCZ取決于液壓缸布置形式，如圖3.1所示。動臂又液壓缸結構中這一夾角較小，可能為零。動臂單液壓缸在動臂上的鉸點一般置于動臂下翼緣加耳座上，5，則在 CZF中可以得到:BCZ由圖3.2H 3maxBCF 2 ZCF得最大卸載高度的表達式為:YChs in( 1max 112)BCZ 33.1526.1l2 sin( 32max 1max11180 ) I3也可以寫成以下式子:H 3maxYAl5 sinl1 sin( 1max112) l2 sin( 32max1max112180 )13(3-1)由圖3.3得到最大挖掘深度絕對值的表達式:H1maxYChs in( 1min

8、112) l2 l3也可以寫成以下的表達式;H 1maxl3l2 l1 sin(1min112)5 sin11ya(3-2)將式（3-1 ）和（3-2 ）相加，消去15 得:H H1max3maxl1 sin( 1max 211 )l2 sin(1min32max11 8l1 sin( 111min 2)l2(3-3)同時令A 11 232max根據(jù)以上求得的數(shù)據(jù)代入得，可知:62.526.188.688.616071.4將A與B的值代入到式（3-3 ）中則得到以下式子:H 1max H 3max l1sin( 1max 88.6 ) sin(88.61min )l2 sin(1maxB)(3

9、-4)又知特性參數(shù):K4sin 1max1 sin 1min(3-5)則有關sin1minsin 1maxK4121(Sin 1max )1( K2 2 丿K4 1(3-6)將式（3-6 ）代入式（3-4 ）中則得一元函數(shù)f（ 1max）0。式中H1max與tmax是在設計任務書要求的，就是已知的，l1、|2、A和B都先已選出或算出，由此式可解得:1mi n26.51max163.4再由式（3-2 ）可求得|5為:l2 l3 l1 si n(A1min )Ya1maxsin 11而 1min 與 1max 滿足以下方程:1minarccos(l7 l5 . L1min)2l7l52arccos

10、(-(3-7)222715L1max 1maxarccose；一)242arccos(2 2)(3-8)所以:1 = cos26.5=0.8952 2=cos163.4 = -0.958一般情況下選擇是：則解上式就可以得到禾口 。1.29530.3437對求得的和口值進行驗算：1.6391.60.95161則 禾口的值滿足這兩個經(jīng)驗公式，說明了禾口的值是可行的。由（3-7 ）和（3-8 ）兩式可知:L1minls 624.310.34371816.44mmL1maxL1min 1.6 1816.442906.30mmL1min1.2953 1816.442352.83mm圖3.3最大挖掘深度時

11、動臂機構計算簡圖至此，動臂機構的各主要基本參數(shù)已初步確定。（四）斗桿機構基本參數(shù)的選擇1、斗桿參數(shù)的計算及選擇應考慮的因素第一：保證斗桿液壓缸有足夠的斗齒挖掘力。一般來說希望液壓缸在全行程中產(chǎn)生的斗齒挖掘力始終大于正常挖掘阻力；液壓缸全伸時的作用力矩應足以支撐滿載斗和斗桿靜止不動；液壓缸作用力臂最大時產(chǎn)生的的最大斗齒挖掘力大于要求克服的最大挖掘阻力。第二：保證斗桿液壓缸有必要的閉鎖能力。對于以轉(zhuǎn)斗挖掘力為主的中小型反鏟， 選擇斗桿機構參數(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)轉(zhuǎn)斗液壓缸的挖掘力能得到充分的發(fā)揮。第三：保證斗桿的擺角圍。斗桿的擺角圍大致在105 125之間。在

12、滿足工作圍和運輸要求的前提下此值應盡可能小些， 對以斗桿挖掘為主的中型機更應注意到這一點。-般說斗桿愈長，其擺角也可稍小。當斗桿液壓缸和轉(zhuǎn)斗液壓缸同時伸出最長時， 鏟斗前壁與 動臂之間的距離應大于 10cmo2、斗桿液壓缸的最大作用力臂19及18的計算根據(jù)斗桿挖掘阻力計算，并參考國外同型機器斗桿挖掘力值，按要求的最大挖掘力確定斗桿液壓缸的最大作用力臂|9,取整個斗桿為研究對象，可得斗桿油缸最大作用力臂的表達式為：lPGmax(l213)e2max19如圖4-1所示圖中，D:斗桿油缸的下鉸點；E:鏟斗油缸的上鉸點；F動臂的上鉸點；“ 2:斗桿的擺角；18 :斗桿油缸的最大作用力臂。斗桿油缸的初始

13、位置力臂e20與最大力臂e2max有以下關系：e20l8 COS2max2COSe2max2max2可見I9已定時2max愈大，e?和0就愈小，即平均挖掘力就越小。 要得到較大的的平均挖掘力，就要盡量減少2max，初取2max = 90由圖4.1的幾何關系有：2minL2min2I9si門（十尹）L2min2max 2 l9 Sin(F)而 L2maxL2min 2同樣由圖4.1所示可知，由余弦定律知:l92L2min9COS(2max23、斗桿其它相關尺的計算斗桿上/ EFQ取決于結構因素和工作圍，一般在130 °170 °之間.初定 Z EFQ150° ,動臂

14、上/ DFZ也是結構尺寸，按結構因素分析，可初選 Z DFZ=10° .l 8 = 2995 mm（五）鏟斗機構基本參數(shù)的選擇1、鏟斗主要參數(shù)的計算鏟斗的主要參數(shù)包括鏟斗的寬度b,切削半徑RD。這兩個參數(shù)都可以用經(jīng)驗公式進行計算：鏟斗寬度的計算：b 1.13q 1.1308 1020m鏟斗切削半徑的計算：RD 1.443 q 1.44308 1448mm5.3所示2、斗形尺寸的計算根據(jù)鏟斗主要參數(shù)可進一步設計計算斗形其它的結構尺寸，如圖圖5.3反鏟鏟斗計算尺寸圖中三角形OGE為等腰三角形，0A段直線，AB弧為拋物線，A點到直線EB的距離為H,拋物線定點高度為L, 一般取H=L,根據(jù)一

15、般的取值圍，斗尖角 =22斗側(cè)臂角40，包角 108。表5.1參數(shù)/mm3斗容量q/ m0.651.0b11001400Rd12501370m180230R'10701140X1341300X2840996X312801410L855960常見鏟斗斗形參數(shù)參照表5.1可以計算q 0.8m3的挖掘機鏟斗的各種參數(shù)。3、轉(zhuǎn)角圍確定由最大挖掘高度 H2max和最大卸載高度 H3max的分析，可以得到初始轉(zhuǎn)角H 2max H 3max13(sin DO 1)代入數(shù)值得：8470 5850 1448(s in DO 1)解得:DO最大轉(zhuǎn)角3maxVoQV，其不易太大，太大會使斗齒平均挖掘力降低，

16、初選3max鏟斗的最大挖掘力阻力F3Jmax應該等于斗桿的最大挖掘力，即F3 J max130KN= 165ll2 -搖臂的長度，129 -連桿的長度；13 -鏟斗的長度；J -斗桿的長度；F-斗桿的下鉸點;G-鏟斗油缸的下鉸點；N-搖臂與斗桿的鉸接點；K-鏟斗的上鉸點；Q-鏟斗的下鉸點。圖5.4鏟斗機構計算簡圖其中由設計經(jīng)驗可知：K2 也 0.33則有：12413 K21448 0.3434.4mmL3max和L3min的確定130粗略的計算斗桿挖掘平均阻力F3J max 丿0 65KN2挖掘阻力F3jmax所做的功W3J :W3JF3max13 3max6.5 1051.448 1653.141802.7 105N ?m(5.1)由圖5.4可知，鏟斗油缸推力所做的功W3 :6W3RL3min= 34 102 6 .4010L3min(5.2)由功能守恒知鏟斗油缸推力所做的功W3應該等于鏟斗挖掘阻力所做的功W3J