单斗正铲液压挖掘机工作装置设计

单斗正铲液压挖掘机工作装置设计 南昌航空大学毕业设计

成装载斗，在整机重量基本不变的情况下，这种斗的容量可以大大增加，因而提高了生产率。装载斗一般都是前卸式，不装斗齿，以减小挖掘松散物料时的挖掘阻力。

本设计中我采用图2.3这一结构。

图 2.3 液压正铲挖掘机结构

图 2.4 液压正铲挖掘机机构简图

图2.4所示是5 m3正铲挖掘机工作装置的示意图，采用直动臂、直斗杆形式，

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铲斗为前卸式。动臂和动臂油缸在转台上的铰点分别为C和A，它们的位置以停机面为X轴，整机回转中心线为Y轴(图b)的直角坐标值来表示。这台挖掘机的主要工作油缸共5只，其中动臂油缸两只，置于动臂的两侧；斗杆油缸一只,置于斗杆的中部；铲斗油缸两只，铰于斗杆中部。主要工作油缸的主要参数列于表2—1中。

表 2.1 5m正铲液压挖掘机主要油缸的主要参数

油缸名称 工作压力/MPa 全缩时长度/mm 全伸时长度/mm 行程/mm 3

动臂油缸 斗杆油缸 铲斗油缸 28 28 28 1580 1600 1400 2660 2660 2320 1080 1060 920

第三章 液压正铲挖掘机工作装置机构运动学分析

3.1动臂运动分析

动臂CF的位置由动臂油缸AB的长度L1决定。L1和动臂水平倾角?1之间的关系可用下式表示

222?L1?l5?l7?2l5l7cos??1?a2?a11? （2-1）

2?l72?l52?L1????1?cos??2ll??a2?a11 （2-2） 75???1从上式看出，a11-a2对?1的影响很大，当动臂和油缸的参数不变时，a11-a2

愈大动臂提升高度愈小。设动臂油缸全缩时动臂倾角为?1min；动臂油缸全伸时动臂倾角为?1max，那么在动臂油缸由全缩到全伸，动臂总的转角为：

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?1??1max??1min （2-3）

为了便于运算和比较，仍用无因次比例系数?、?、?表示，即

??L1maxlL；??1min；??7 （2-4）

l5L1minl5代入式(2—2)可以得到动臂油缸全缩和全伸时相应的动臂倾角值

?min??2?1??2???cos??a2?a11 （2-5） ??2????1?max??2?1??2?2???cos??a2?a11 （2-6） ??2????1而动臂总转角为

??2?1??2?2?1?cos??2???122??1???1?????cos??2?????? （2-7） ?动臂油缸伸缩时对C点的力臂也在不断变化，由图可知

?e1L1?l7?l5?sin?BCA

52?l7?l5?l7?l52?L1??e1?sin?arccos?? （2-8） L12ll75???为： 显然，当AB?AC时e1有最大值，此时e1max?l5，而相应的油缸长度L1?=l72?l52 L1此时的动臂倾角为

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???arccos5?a2?a11

ll7若用动臂油缸相对力臂（即

e1e1max)来表示油缸长为L1时的力臂，则

e1e1max2??l7l72?l52?L1? （2-9） ?sin?arccos??L1?2l7l5?综上所述，动臂倾角?1、力臂e1和

e1e1max都是L1的参数。

3.2斗杆运动分析

斗杆FQ的位置由动臂CF和斗杆油缸DE的长度L2所决定。但是动臂的位置随动臂油缸的伸缩而变化，为了便于分析斗杆油缸对头杆位置的影响，假定动臂不动，那么斗杆铰点F以及斗杆油缸在动臂上的铰点D就可以看作为固定基座。

L2与斗杆、动臂夹角?2之间的关系为

22??2?a4?a3? （2-10） ?L2?l?l289?2?l8?l9cos?l82?l92?L2?2???2?arccos?2?l?l???a4?a3 （2-11）

89??设斗杆油缸全缩时动臂与头杆的夹角为?2min，全伸时为?2max，那么当油缸由全缩到全伸时斗杆总的转角为

?2??2max??2min （2-12）

斗杆油缸的作用力臂e2也是可变值。

?e2L2?l8?l9?sin?DFE