单斗挖掘机工作装置设计毕业论文

单斗挖掘机工作装置设计毕业论文

目 录

前 言 .................................................. １ 第一章 整机参数 ......................................... ３

§1.1主要参数的选择 .................................. ３ §1.2 尺寸参数的选择 .................................. ３ 第二章 工作装置设计 ...................................... ４

§2.1动臂机构 ....................................... ４

§2.1.1动臂机构参数选择 ........................... ４ §2.1.2 校核动臂力矩特性........................... ５ §2.3 铲斗机构的参数选择 .............................. ８ §2.4最大卸载高度、最大挖掘深度和停机面最大挖掘半径的计算 . ９ §2.5 挖掘力的计算 ................................. １１ §2.6 挖掘范围 ..................................... １３ 第三章 液压系统设计 .................................... １４

§3.1 元件选择 ..................................... １４ §3.2 系统分析 ..................................... １５ 第四章 整机稳定性 ..................................... １８

§4.1 初步确定配重 ................................. １８ §4.2 稳定性校核 ................................... １９ 第五章 主要结构件的计算 ................................ ２５

§5.1斗杆 ......................................... ２５ §5.2 动臂 ........................................ ３０ §5.3连杆、摇杆和销轴 .............................. ３５ 第六章 生产率计算 ..................................... ３７

§6.1 斗杆油缸伸、缩时间的计算 ....................... ３７ §6.2 动臂油缸伸、缩时间的计算 ....................... ３８

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§6.3 铲斗油缸伸、缩时间的计算 ....................... ３８ §6.4 转台满斗回转和空斗回转时间的计算 ................ ３９ §6.5 作业循环时间计算 .............................. ３９ §6.6 理论生产率计算 ............................... ３９ 第七章 挖掘机的使用与维修 ............................... ４０

§7.1 挖掘机的使用 ................................. ４０ §7.2 挖掘机的维修 ................................. 结 论 ................................................ 致 谢 ................................................

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４１４３４６河南科技大学毕业设计（论文）

前 言

挖掘机是工程机械的一个主要机种，它广泛应用于矿山开采、道路工程、国防施工、农田水利等基本建设之中。随着我国经济建设的迅猛发展特别是国家加大公路、铁路、住宅和水利设施的投资，挖掘机越来越显示出在国民经济建设中的巨大作用。

我国挖掘机生产起步于60年代，第一代产品为机械式挖掘机。进入70年代，开始研制液压挖掘机，并形成了系列产品，标志着我国挖掘机行业已经形成。80年代中期，随着我国改革开放的深入和国民经济的发展，我国一些大型挖掘机企业分别引进了德国利渤海尔、德马克等公司的先进制造技术，使我国的挖掘机在技术水平、产品质量和生产管理上都有了很大的提高。涌现出诸如长江挖掘机厂、抚顺挖掘机厂、上海建筑机械制造厂、合肥矿山机器厂、北京建筑机械厂和贵阳矿山机器厂等一批实力较强的骨干企业，为我国挖掘机产品的生产和发展奠定了坚实的基础，也为我国的经济建设做出了不可磨灭的贡献。

进入90年代，挖掘机市场需求迅速扩大，一些企业纷纷看好这一市场，挖掘机行业如雨后春笋，新企业不断涌现，一些原本生产其它工程机械的企业，也纷纷加入到挖掘机行业。国外一些大公司也把目光瞄准了中国市场，短短的几年内，先后有日本、韩国、德国等十余家公司与中国企业进行了合资，还有的在中国独资办企业生产挖掘机，使得我国从原有的六大骨干厂，一下猛增到44家。企业性质由原来的单一国有企业，变成了国有、合资、独资、股份制、乡镇集体等多种形式。

目前，摆在挖掘机行业面前的是挑战和机遇并存。今后几年中国经济的快速增长，无疑会给工程机械行业的发展带来无限商机，挖掘机是工程机械的主要产品之一，许多工程都离不开挖掘机械的参与。据中国机电报报道，“九五”期间国家计划新建铁路6000多公里，增建复线3000多公里，电气化改造4000多公里，到2000年铁路运营将达到6.8万公里，平均每年投入资金500亿元。“九五”期间还将投资5500亿元，新建公路11万公里，其中高速公路6000公里；港口将新建万吨以上的舶位100个，新增吞吐能力2

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百多万吨；同时还要大力发展原油、天然气管道建设；在能源工业方面，将新建20座大型水电站，若干大型露天煤矿，石油的开采也逐步加大；另外，冶金、矿山的开采，“九五”期间要新建9座大型露天铁矿；还有农田水利工程，改造黄河流域10大水系，南水北调、疏竣河道，特别是98年遭受特大洪水灾害后，对堤坝、围堰的整修、加固、和综合治理工作将会加大力度。所有这些领域的巨大发展都需要大量的挖掘机械，为我国挖掘机械的发展提供了广阔前景。预计近几年国内市场每年需求挖掘机12000-15000台。因此，要使挖掘机的产量满足市场需求，只有把产品质量搞上去，提高产品的可靠性，切实做好售后服务，才能在竞争中立于不败之地，在市场上占有重大份额。

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第一章 整机参数

§1.1主要参数的选择

按照国家颁布的液压挖掘机型式与基本参数系列标准规定的数值范围，结合拟采用的结构特点选定参数值，即按标准选定法，查表1-3，初步确定以下参数：

标准斗容量q=1m3 机重G=7t 发动机功率

N=60马力

§1.2 尺寸参数的选择

以液压挖掘机的机重为指标，用以下公式近似确定：

线尺寸参：Li=kli3G

2G

体积参数： Vi=kviG

面积参数：Si=ksi

3式中， kli，ksi，kvi分别是各个线向、面积、体积尺寸经验系数，查《单斗液压挖掘机》表1-4。列计算后所得机体尺寸和工作尺寸数据在下表。

表1-1计算所得的单斗挖掘机机体尺寸和工作尺寸

名 称 履带接地长度 司机室顶高 尾部半径 最小离地间隙 臂铰与油缸铰距 臂铰离地高 前部离回转中心 斗杆长 尺寸（米） 2.4 2.7 1.345 0.24 0.548 1.111 0.60 1.979 轨距 转台离地高 机棚高 履带宽 履带总高 臂铰离回转中心 动臂长度 铲斗长 名 称 尺寸（米） 1.20 0.90 1.10 0.50 0.48 0.37 2.90 0.95 ３

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第二章 工作装置设计

该挖掘机工作装置为反铲装置，采用如下结构方案： 一、采用整体式弯动臂，动臂油缸下置式。 二、采用整体式斗杆。

三、动臂与斗杆的长度比，采用中间方案，即特性参数k1=取k1=1.889。

l1在1.5~2之间。l2

§2.1动臂机构

§2.1.1动臂机构参数选择

最大挖掘半径一般与动臂长、斗杆长和铲斗长的和值相等，按经验公式取其值R1=l1?l2?l3?7.6446米

如图，在三角形CZF中，取：动臂弯角?1=120°，特性参数k3=1.2。 得： l41?l1=2.197 （米）

21?k3?2k3cos?1l42?k3l41=2.637 （米） ?ZFC??3922l42?l12?l41?cos()=27°

2?l42?l1?1可得到，在图2-1三角形CZF中，?ZCF?33°，?BCZ?5°，

?BCF??2?28°。

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ZBCFQVA

图2-1

取k4?0.96,?11=60?基本用于反铲。斗杆全缩时?CFQ为最大值，取为160°。考虑结构尺寸、运动余量、稳定性构件运动幅度等因素，取?1?1.7,?1min?30 因：k4?sin?1max

?1sin?1min得：?1max?125°

?2?1??2) 又因： ?1min?cos(2??1?1max22?2?1??1??cos()

2??1,??2.1065 得： ??2.9129符合下列几何条件：??1??,1?????

即得： YA?H0?l5?sin?11?0.977（米）

l7?l5??1.939（米） L1min?l5?=1.403（米） L1max??1L1min=2.384（米）

这样，动臂机构的全部参数初步选出。 §2.1.2 校核动臂力矩特性

一、最大挖掘深度时动臂油缸的闭锁能力P1'X足以克服正常挖掘阻力W1J 即： P1'Xl7l5sin?1min?MG?W1J（H1max?YC）

L1min５

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式中为工作装置重量时c点的力矩。工作装置重量参照表２－７估计如下表所示：

表2-1工作装置重量估计值

重 量（吨） 动臂 斗杆 铲斗 斗杆缸 铲斗缸 连杆摇杆 G1 1 G2 G3 G4 0.17 G5 0.11 G6 0.1 0.4 0.42 代入数据后计算可得：左＝43?42.6＝右，即满足要求。 二、满斗处于最大半径时动臂油缸应有足够的提升力矩。 即：MT?2e1P1?MZ

估计土重GT?1.7?q?1020吨，载荷力矩的近似表达式：

MZ?G1?4?0.5?l1?GG?D(l1?0.7l2)?GT(l1?l2?0.5l3)=14.224 （吨/米） 如图2-2示，三角形FCQ中?CFQ?160°，可得：

图2-2

2l23?CQ?l12?l2?2l1l2cos?CFQ?6.324（米）

ZBCVAFQ?3422l12?l23?l2??FCQ?cos()=6.9°

2l1l23?1?ACB??11??34??2=94.9° 又有在三角形ABC中，

AB?l1?l72?l52?2?l7l5cos?ACB?2.1032（米）

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22l?L1?l7?CAB?cos?66.7°

2l5L12?15得： e1=l5sin?CAB?0.6116（米）

取动臂油缸直径D=125毫米，工作压力p?250公斤/厘米2。

D12?=122.656 （厘米2）， 则动臂油缸大腔作用面积：F1= 4油缸的推力：P1?pF1=30.664 （吨） 油缸提升力矩：MT=39.024（吨/米）>MZ

满足要求。

（3）满斗处于最大高度时的动臂缸应该有足够的提升力。

按（2）同类方法计算可得：e1?l7l5sin?1max1L1max=14.124 （米）

显然，满斗处于最大高度时的载荷力矩要小于满斗处于最大半径时的值， 故MT=28（吨/米）>MZ，满足要求。 §2.2 斗杆机构

根据斗杆挖掘阻力计算，并参考国内外同类型机器斗杆挖掘力值，取最大挖掘力为80KN或8t，斗杆油缸直径D=125毫米，工作压力p?250公斤/厘米2。

D2?=122.656 （厘米2） 则：斗杆油缸大腔作用面积：F2= 4油缸的推力：P2?pF2=30.664 （吨） 最大作用力臂：e2max?l9?如图2-3：

PGmax(l2?l3)=0.867 （米）

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L2maxL2minDE0EZF

图2-3

取斗杆摆角?2?90°，?2?1.7。

2l9sin?2则：L2min?2?1.592（米） ?2?12l8?L2?l2MIN9?2L2minl9cos(???2max2)?2.249（米）

斗杆上?EFQ=138°，?DFZ=5°。

§2.3 铲斗机构的参数选择

一、基本参数的选择 如图2-4：

GHMFNQKV0V

图2-4

在铲斗连杆机构中可取F、N、Q三点一直线。取k2?0.34,?10??KQV?105°。

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则： l24?KQ?k2l3?0.419 （米） 二、斗形参数的选择

斗容量q、平均斗宽B、转斗挖掘半径R和转斗挖掘装满转角2?（取为95°）四者之间有以下几何关系：

q?0.5?R2B(2??sin2?)Ks

取土壤松散系数Ks?1.25，得B=1.254米。

转斗挖掘时挖掘米容积的土所耗的能量称为转斗挖掘能容量，用符号E表示。取K2?1.5,K3?0.07。

Ksin???cos???1.5sin2??2?cos2?得：E=(2K2?100RK3)=1.587K

B2??sin2?2??sin2?式中，K——挖掘过程中考虑其它因素影响的系数。 三、转角范围为162°

§2.4最大卸载高度、最大挖掘深度和停机面最大挖掘半径的计算

一、当下置动臂油缸全伸，斗杆油缸全缩，QV连线处于垂直状态时，可得到最大卸载高度，如图2-5：

FZVQL1maxCH3maxA

图2-5

H3max?YA?l5sin?11?l1sin(?1max??11??2)?l2sin(?1max??8??11??2?180?)?l3 二、当下置动臂油缸全缩，FQV三点同一直线并处于垂直状态时得到最大挖掘深度，如图2-6：

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CZAL1minBFH1maxQV

图2-6

H1max?l3?l2?l1sin(?11??1min??2)?l5sin?11?YA

三、当斗杆油缸全缩，FQV三点同一直线，而且YV=0时可以得到停机面最大挖掘半径，如图2-7：

ZCAQVBF

图2-7

l40?CV?l12?(l2?l3)2?2?l1?(l2?l3)?cos(?32??8)=7.530 （米）

2R0max?XV?l40?YC2?l30

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/lna.html