单斗液压挖掘机设计

单斗液压挖掘机设计内容摘要：

21 图 52 动臂液压缸作用力计算简图（工况二） 表 各作用力的近似力臂值表（ mm） 对动臂铰点 C点取矩有： 0cM 即： 077665544332211239。 1  ttF rGrGrGrGrGrGrGrGeP 求得： KNP  工况三：从最大卸载高度处提起满载斗时所需要的动臂缸举升力 13P ，图上所 有重心位置及到 C 点的所在纵轴线距离都是通过作图在图上的测得的，与实际的存在误差，只能对动臂缸的作用力作估计计算。 如图 所示。 对动臂铰点 C 点取矩有： 0cM 即： 077665544332211339。 39。 1  ttF rGrGrGrGrGrGrGrGeP 土 动臂 斗杆 铲斗 斗杆缸 铲斗缸 连杆摇杆 动臂缸 力臂 tr 1r 2r 3r 4r 5r 6r 7r 2e 8927 2563 6549 8927 3932 7710 8100 1400 810 太原科技大学课程设计说明书 22 图 53 动臂液压缸作用力计算简图（工况三） 各构件到动臂铰点的力臂值 如 表 所示： 表 各作用力的近似力臂值表（ mm） 求得： KNP  综上所述，动臂缸最大举升力 KNP  动臂液压缸的闭锁力 确定合理的液压缸闭锁能力是保证挖掘力得到充分发挥的基本条件之一。 选择适当的动臂液压缸闭锁压力既能起到保护元件的目的又能保证主动油缸发挥最大挖掘力使正常作业顺利进行。 过大的闭锁压力不但起不到保护液压系统及其元件的作用，而且会对系统提出过高的要求，这样既不经济，也无必要，还可能损坏元件。 合理的闭锁压力是保证在主要挖掘范围内使主动液压缸 能发挥出最大挖掘力的同时还能起到保护元件的作用。 常选定以下三个工况进行闭锁力分析： 土 动臂 斗杆 铲斗 斗杆缸 铲斗缸 连杆摇杆 动臂缸 力臂 tr 1r 2r 3r 4r 5r 6r 7r 3e 5524 737 3125 5524 950 3500 5330 510 420 太原科技大学课程设计说明书 23 Ⅰ .动臂最低，斗杆铅垂，转斗挖掘，其作用力臂最大； Ⅱ .动臂最低， F、 Q、 V三点一线，斗杆挖掘且作用力臂最大 ； Ⅲ .动臂最低，挖掘深度最大， F、 Q、 V 三点一线，铲斗挖掘，克服平均阻力。 工况一： 动臂液压缸全缩，斗杆液压缸垂直于水平面， 铲斗液压缸产生的挖掘力最大，挖掘阻力对动臂铰点 C，斗杆铰点 F所造成的力矩均接近最大值，而动臂液压缸的力臂值为最小 注： 21 rr 铲斗缸的主动作用力 P3为 KNPDP 2 6 74 023 π 转斗液压缸 1W 可通过对 Q 点的力矩平衡方程求得： KNr rl rGlr rrPW 446267 2 13 5332 3131  从 可 能 出 现 的 最 不 利 情 况 出 发 ， 假 设 存 在 法 向 阻 力 ， 其 值 取KNWW 12  各点对 F点取矩，可得到斗杆液压缸所受的被动作用力 2P 图 55 液压缸闭锁压力计算简图（工况一） 太原科技大学课程设计说明书 24 表 各作用力的近似力臂值表（ mm）（工况一） 斗杆缸的主动作用力 P2为 KNPDP 022  π KNerGrGrwrwP871 6 0 2625382712 在此工况下闭锁力不足，限压阀的调定压 力应高于液压缸工作压力，超出的百分比为： %%100 22 P PP 同样对动臂在平台上的支撑点 C取矩，求得动臂液压缸所受的被动作用力 1P ， KNerwrwrGrGrGP609114216113111210339。 1 此时动臂缸受拉，液压缸的闭锁力等于小腔作用力 KNPDP 6 04 d 0221  ）π （小 在此工况下 动臂液压缸小 腔闭锁力不足，超出的百分比为： %7 2 1 7 2 3 22 21 11  小小P PP 工况二： 动臂最低，即动臂液压缸全缩， F、 Q、 V 三点一线， 斗杆液压缸产生最大挖掘力，挖掘阻力对动臂铰点 C的力矩接近最大值，而动臂液压缸的力臂为最小。 3r 5r 6r 7r 8r 10r 11r 13r 14r 16r 1e 2e 446 768 238 4100 1364 4163 4347 2250 6930 5830 609 871 太原科技大学课程设计说明书 25 注： 21 rr 转斗液压缸 1W 可通过对 Q 点的力矩平衡方程求得： KNl rGlr rrPW 0 6 5332 3131  从 可 能 出 现 的 最 不 利 情 况 出 发 ， 假 设 存 在 法 向 阻 力 ， 其 值 取KNWW 12  图 56 液压缸闭锁压力计算简图（工况二） 表 各作用力的近似力臂值表（ mm）（工况二） 各点对 F点取矩，可得到 铲斗 液压缸所受的被动作用力 3P 3r 5r 6r 7r 8r 10r 11r 13r 14r 16r 1e 2e 393 211 107 4437 0 3898 4215 2250 4735 7834 609 947 太原科技大学课程设计说明书 26 KNerGrGrwrwP94726253827139。 3 此时斗杆缸的主动作用力 KNPDP 8 44 023  π 在此工况下闭锁力富裕，斗杆缸会出现被动回缩现象，为了防止液压缸回缩，限压阀的调定压力应高于液压缸工作压力，超出的百分比为： % 15 .7%100 33 P PP 同样对动臂在平台上的支撑点 C取矩，求得动臂液压缸所受的被动作用力 1P ， KNerwrwrGrGrGP609 3 .8 542156 .338986 .9114216113111210339。 1 此时动臂缸受拉 KNPDP 6 04 d 0221  ）π （小 在此工况下动臂缸会出现伸长现象，为防止其伸长，限压阀的调定压力应高于其工作压力，超出的百分比为： %7 2 1 5 12 21 11  小 小P PP 工况 三： 动臂液压缸全缩 ， F、 Q、 V 三点一线且与地面垂直， 挖掘阻力对动臂铰点 C必将造成最大的挖掘阻力矩，它会要求液压缸缸径增大，或闭锁压力过分增高，这种过分的要求往往被认为是不合理的。 因此在这种情况下挖掘时只要求能克服平均挖掘阻力。 最大挖掘阻力：    DB A Z XRCW  a xm a x1 c o s1  式中 C— 土壤硬质系数。 对于 III 级土宜取 150~90c ，取 90C 太原科技大学课程设计说明书 27 R — 铲斗与斗杆铰点到斗齿齿尖距离，单位为 cm， cmlR  max — 挖掘过程中铲斗总转角的一半， 45max  B — 切削刃宽度影响系数， bB  ， b 为铲斗平均宽度，单位为 m A — 切削角变化影响，取 A X — 斗的侧壁厚度影响系数， sX  ， s 为侧壁厚度单位为 cm，初步设计时可取 X= Z — 带有斗齿的系数， Z= 图 57 液压缸闭锁压力计算简图（工况三） 表 各作用力的近似力臂值表（ mm）（工况三） D— 切削刃挤压土壤的力，根据斗容大小在 D=10000~17000N 的范围内选1r 2r 3r 5r 6r 7r 8r 10r 11r 13r 14r 16r 1e 2e 534 527 392 368 239 4437 0 4492 4363 2265 4492 7596 609 870 太原科技大学课程设计说明书 28 取，斗容小于 时， D 应小于 10000N。 取 D=5000N 求得：     kNW 17 o a x1  铲斗平均挖掘阻力   kNWW ~%80~70 m a x11  取 KNW 501  从可能出现的最不利情况出发，假设存在法向阻力，其值取 KNWW 12  各点对 F点取矩，可得到斗杆液压缸所受的被动作用力 2P 87026253827139。 2erGrGrwrwP 此时斗杆缸的主动作用力 KNPDP 022  π 在此工况下闭锁力富裕，超出的百分比为： %%1003 8 22 P PP 同样对动臂在平台上的支撑点 C取矩，。