ZL40装载机反转连杆机构工作装置的设计全套图纸Word文档下载推荐.docx
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四、反转斗四连杆机构设计---------------------------------------10
1、斗四连杆设计---------------------------------------------11
2、运动学和动力学分析------------------------------------12
2、程序代码---------------------------------------------------16
3、程序运行结果---------------------------------------------17
5、ZL40装载机参数-----------------------------------------20
6、转斗缸四连杆设计---------------------------------20
五、心得体会-------------------------------------------------21
六、参考文献-------------------------------------------------21
1装载机工作装置介绍
装载机的工作装置是由铲斗、升降动臂的液压缸、连杆机构组成,用以完成铲掘、装载作业。
对中小型装载机,一般还常配有可以更换的工作装置,以适应多种作业的需要。
装载机工作装置应满足如下要求:
1.铲斗的运动轨迹符合作业要求,即要满足铲掘、装载的要求;
2.要满足卸载高度和卸载距离的要求,并保证动臂在任何位置都能卸净铲斗中的物料;
3.在满足作业要求的前提下,工作装置结构简单,自重轻、受力合理、强度高;
4.保证驾驶员具有良好的工作条件,确保工作安全,视野良好,操作简单和维修方便。
原始的装载机工作装置如图1—1所示,铲斗与动臂固定,若转斗液压缸不动,当动臂提升时,铲斗和动臂一起绕着定点转动,斗的倾角随着动臂转角的增大而增大,使斗中物料撒落,为使物料不撒落,要求动臂举升时,铲斗应相对动臂向前倾,以补偿铲斗随动臂转动所引起的后倾,实现铲斗接近平移运动。
这样的运动通常是由连杆机构来实现。
图1—2所示,为一个由机架、动臂拉杆和框架(斗)组成的工作装置连杆机构,动臂和拉杆的一端与车架铰接,另一端则与框架铰接。
斗和斗液压缸固定在框架上。
动臂举升时,动臂与机架的夹角α改变,引起框架和动臂的夹角ß
改变,由于斗装在框架上,故斗相对于动臂产生了转动。
动臂举升时,斗在空间的运动,可以为斗跟随动臂一起绕定
点转动的牵连运动和相对动臂转动的相对运动的合成。
若动臂转角△α(即斗的牵连运动),通过连杆机构使框架(斗)相对于动臂转动△ß
(斗的相对运动),则斗在空间的实际转角为:
△γ=△α+△ß
若△α≈-△ß
,则△γ≈0,即使动臂在举升时,斗在空间基本上无转角变化。
2铲斗的设计
2.1铲斗的介绍
铲斗是铲装物料的工具,它的斗型与结构是否合理,直接影响装载机的生产率,在设计工作装置连杆之前,首先要确定铲斗的几何形状和尺寸,因为
它与连杆机构的设计有密切的关系。
设计铲斗首先要具有合理的斗型,以减少切削和装料阻力,提高作业生产率,其次是在保证铲斗具有足够强度和刚度的前提下,尽量减少自重,同时也应考虑到更换工作装置和修复易换零件(切削刃、斗点)的方便。
1.普通铲斗的构造(图2—1)
图2—1所示是一个焊接结构的铲斗,底板上的主切削刃1和侧板上侧刀刃2均由耐磨材料制成;
在铲斗上方有挡板3把斗后壁加高,以防止斗举高时物料向后撒落。
斗底上镶有耐磨材料制成的护壁4,以保护斗底,并加强斗的刚度。
直线型刀刃适宜用于转载轻质和松散小颗粒物料,并可以利用刀刃作刮平、清理场地工作;
V形刀刃便于插入料堆,有利于改善作用装置的偏载,适宜于铲装较密实物料。
由于其刀刃突出,影响卸载高度。
通常在设计铲斗时都采用带齿的铲斗,因为斗齿的作用是铲斗插入物料时,减少铲斗与物料的作用面积使插入力集中在斗齿上,破坏物料结构,因而带齿的斗具有较大的插入料堆的能力,适宜于装矿石和坚硬的物体,齿型的铲斗的选择使提高铲斗的寿命,使铲斗的插入力减小,如果齿变钝了易于更换和维修,设计时采用分体式铲斗。
(如图2—2)
铲斗的截面形状如图2—2所示,它的基本形状由一段圆弧、两段直线所焊接而成的基本的斗状圆弧的半径r、张开角γ、后臂高h、底臂长l等四个参数决定的,圆弧半径大,物料进入铲斗的流动性能好,有利于减少物料装入斗内的阻力,卸料快而干净,但圆弧半径过大,斗的张开角大,不易于装满,且铲斗外形高,影响驾驶员的视野。
后臂过小则容易漏料,过大则增加铲斗的外形影响驾驶员的视野底臂长,则斗的插入料堆深度大,斗易于装满,但铲起力由于力臂的增加而减少,底臂长度小则铲起力大,且由于卸料时铲斗刃口降落的高度小,可以减少动臂举升高度,缩短作业时间。
2.2铲斗的断面形状和基本参数的确定
斗的断面形状由圆弧半径r、张开角γ、后臂高度h、和底臂长l等四个参数决定。
如图2—3所示,
圆弧半径r越大,物料进入铲斗的流动性越好,有利于减少物料装入斗内的阻力,卸载快而干净,但r过大,斗的开口大,不易装满,且铲斗的外形较高,影响驾驶员观察铲斗刃的工作情况。
后壁高h和底壁长h是指斗上缘至圆弧与后壁切点的距离,h过小则易漏料,过大则增加铲斗外形,影响驾驶员视线。
根据图2—3铲斗截面基本参数:
已知该工作机构的额定载重量Q=4t
由土壤的自然重度公式得V=mg/γ=40/20=2
在应用中采用平装斗容来计算铲斗的截面面积的基本参数,铲斗的截面面积:
(2—1)
铲斗的几何容积V=S×
B,则可以建立下式:
(2—2)
式中V—平装斗容量图2—4所示阴影面积由设计给定;
B—铲斗的净宽度;
Q=4t
V=2
λ—铲斗斗底长度系数,λ=L/R;
λ—后斗壁长度,λ=L/R;
L—后斗壁长度,是指由后斗壁上缘至斗壁与斗底延长线相交点的距离;
λ—挡板高度系数,λ=L/R;
Lk—挡板高度;
λ—圆弧半径系数,λ=r/R;
γ―――斗底与后斗壁间的夹角,又称斗张开角;
γ—挡板与后斗壁的夹角。
由式(2—2)可见,已知V、B,只要选定λg、λz、λk、λr等系数值和γ、γ1值,即可求得新铲斗的基本R。
为此,实测所选样机铲斗的下列数据R,Lg,Lk,Lr,r,γ1和γ值,并分别计算出λg,λz,λk和λr值,带入(2—1)式,即可求得新铲斗的回转半径R,由基本参数R,根据所选定的各系数值,即可求得新铲斗的其他参数值。
铲斗侧板切削刃,相对于斗底的倾交α0=50°
~60°
。
取α0=60°
根据已知条件取合适的值:
取γ=8°
、λr=0.4、、λz=1.2、λg=1.5、γ=50°
把以上数据代入式(2—2)得铲斗的回转半径:
并由R得到以下数值:
铲斗的横截面面积S=V/B=2/2.5=0.8㎡;
后斗臂长度Lz=1.2×
1.08=1.31m;
斗底长度Lg=1.5×
1.08=1.62m;
挡板高度Lk=0.12×
1.08=0.13m;
铲斗圆弧半径r=1.08×
0.4=0.43m;
底臂长l=1.8/5.3×
1.62=0.59m;
2.3斗容的计算
根据确定的铲斗几何尺寸即可计算铲斗的容量。
1.平装容量(几何容量)Vp:
铲斗的平装斗容分为装有当板和无挡板两种。
我选用有挡板铲斗:
(1)平装斗容V
V=SB-2ab/3m
式中:
S—铲斗横截面积等于0.8㎡
B—铲斗内侧宽度等于2.5m
a—近似取0.108m
b—铲斗刀刃与挡板最上部之间的距离(如图2—5),又余弦定理得b=1.338m
所以
α0=60°
γ=8°
λr=0.4
λz=1.2
λg=1.5
γ=50°
R=1.08㎜
S=0.8㎡
Lz=1.08m
Lg=1.62m
Lk=0.13m
r=0.43m
l=0.59m
B=2.5m
b=1.338m
(2)堆装容量VH(额定斗容量)
VH=V+bB/8-[b(a+c)]/6
C——物料堆积高度
由于物料按2:
1的坡度角堆装,所以c近似等于c=0.730m
所以
2.4斗铰点位置的确定
动臂与斗的连接铰点(简称下铰点)的位置应尽量使铲斗在铲掘位置时布置在靠近切削与地面。
下铰点靠近铲斗切削刃,则转斗时力臂l小,有利于增加作用在刀刃上的铲起力。
下铰点靠近地面,可减少在作业时,由插入阻力所引起的附加力矩(ph,见图2—6),此力矩将影响掘起力值。
对装载轻质物料的铲斗,其下铰点允许高一些,以增加回转半径R,增加转斗时斗刃所扫过的料堆面积,从而提高铲斗物料的装满程度。
下铰点距离斗底高度一般可取h=(0.06~0.15)R。
即:
下铰点距斗底高度h=0.11×
1.08=0.108m。
三:
动臂的设计
动臂长度决定于动臂与机架的铰点位置和动臂与铲斗的铰点的位置。
动臂下铰点在动臂举升最高位置A1由所需的最大卸载高度Hmax和相应的卸载距离S确定。
动臂的下铰点在动臂下落时的位置A2则应尽量靠近轮胎,以减少对倾覆轴的力臂,缩短整机总长,但应保证铲斗上翻时,斗与轮胎有一定的间隙。
动臂绕定轴转动至最高和最低位置时,要求其下铰点分别落在A1和A2位置上,则A1和A2两点必在同一圆弧上,故动臂与机架铰接点(简称动臂上
c=0.730m
h=0.108m
铰点)应在A1A2连线的垂直平分线上。
上铰点在该
平分线上的具体位置由总体布置确定。
上铰点O的位置将影响动臂转角和动臂的最大外伸距离。
由图3—1可见,O点靠后布置,可减少动臂转角(δ<
δ’)和动臂最大外伸距离(l<
l'
),有利于整机的稳定。
但O点布置太后面,对驾驶室的布置造成困难,可能影响驾驶员的操作安全。
对铰接式装载机则还受到折腰铰接点位置的限制
动臂的长度决定于动臂与机架的铰点位置(上铰点)和动臂与铲斗的铰点(下铰点)的位置。
动臂上铰点:
在确定了A1、A2、则上铰点O一定在由A1、A2、连线的垂直平分线上,具体位置由总体布置确定,O点向后布置可减少和最大外伸,有利于整机稳定,但
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