太原科技大学2t挖掘机设计

太 原 科 技 大 学课程设计说明书题目:2t单斗液压挖掘机工作装置设计 2014年 12 月 29 日太原科技大学课程设计说明书目录第1章 绪论- 1 -第2章 主要参数的确定- 3- 2.1动臂机构参数选择- 4 - 2.2斗杆机构参数选择- 4 - 2.3 铲斗机构参数选择- 5 -第3章 动臂液压缸作用力及闭锁力的确定- 6 -3.1动臂液压缸的作用力- 6 -3.2动臂液压钢的闭锁力- 9 -第4章 工作装置运动分析及包络图的绘制- 16 -4.1动臂运动分析- 16 -4.2斗杆运动分析- 17 -4.3铲斗运动分析- 18 -4.4斗齿间运动分析- 19 -4.5包络图的绘制- 21 -参考文献- 23 -第1章 绪论 早在1954年我国就已开始生产机械式挖掘机,当时的抚顺重型机器厂(抚顺挖掘机厂前身)引进前苏联的机械式挖掘机W10012和W5012等国际20世纪3040年代的产品。由于国家经济建设的需要,后又发展10余家厂生产,到1966年12年全国共生产了机械式挖掘机3000余台,后又延续生产到八十年代初。随着我国液压挖掘机行业国外先进技术的引进和国产液压挖掘机产品的增加和性能水平的提高,开始全面淘汰已生产多年的落后、笨重的中、小型机械式挖掘机。我国开发液压挖掘机的时间是从1967年开始的(这与日本开发液压挖掘机的时间差不多是相同的),早期开发成功的产品主要有上海建筑机械厂的WY100,贵阳矿山机器厂的W4-60,合肥矿山机器厂的WY60(在此之前,个别工厂也曾尝试开发液压挖掘机,但因多种原因未能成功)。到七十年代末八十年代初出现了长江挖掘机厂的WY160和杭州重型机械厂的WY250等液压挖掘机产品。纵观我国液压挖掘机近40年的发展历史,大致可以分成以下几个阶段:(1)开发阶段(19671977年):以测绘仿制为主的开发。通过多年坚持不懈的努力,克服一个一个的困难,有少量几种规格的液压挖掘机终于获得初步成功,为我国挖掘机行业的形成和发展迈出了重要的一步。(2)液压挖掘机发展、提高并全面替代机械挖掘机阶段(19781986年)。这个阶段通过各主机厂引进技术(主要是德国挖掘机制造技术)的消化、吸收和移植,使我国液压挖掘机产品的性能指标全面提高到国际70年代末80年代初的水平。全国液压挖掘机的平均年产量达到1230台。(3)液压挖掘机生产企业数量增加,新加入挖掘机行业的国有大、中型企业以技贸结合、合作生产方式联合引进日本挖掘机制造技术(19871993年)。由于国内对挖掘机的需求量的不断提高,新加入挖掘机行业的企业通过开发和引进挖掘机制造技术,其产品批量或小批量的投放国内市场或出口,打破了多年来主要由六大家挖掘机生产企业垄断国内挖掘机市场的局面,形成了有益于提高产品质量、性能和产量的良性竞争。这个期间国内液压挖掘机的年均产量提高到2000余台。(4)国内液压挖掘机供需矛盾日益扩大,国外各著名挖掘机制造厂商看好中国市场纷纷前来创办合资、独资挖掘机生产企业(1994年至今)。从1994年开始,特别到1995年在我国挖掘机行业掀起了一股不小的合资浪潮。其中美国卡特彼勒公司和日本神户制钢所率先在徐州金山桥开发区和与成都工程集团公司合作在成都相继建立了生产液压挖掘机的中外合资企业,随后日本小松制作所、日立建机株式会社、韩国大宇重工、韩国现代重工业以及德国利勃海尔、德国雪孚、德国Atlas、瑞典Volvo公司等都先后在中国建立了中外合资、外商独资挖掘机生产企业,生产具有世界先进水平的多种型号和规格的液压挖掘机产品。近几年这些企业运营情况良好，发展速度很快。我国是一个发展中国家,在其辽阔的土地上正在进行大规模的经济建设,这就需要大量的土石方施工机械为其服务,而液压挖掘机是最重要的一类土石方施工机械,因此在中国存在着一个巨大的液压挖掘机现实市场和更为巨大的液压挖掘机潜在市场。近年来,我国液压挖掘机的产量在不断增加,1994年全国液压挖掘机产量为2150台,1995年为2336台,1995年比1994年增长了10%;而1996年产量达到了3104台,与1995年相比较则增长了31%;1997年增长了18%,1999年全国液压挖掘机总产量达到6000台,与1998年相比较则增长幅度达33%,从1994年到1999年五年液压挖掘机年产量增加了三倍。1998年(特别是1998年10月份以来)国内液压挖掘机市场形势不断趋好的原因是多方面的:首先是国内基础设施建设项目的陆续启动，投资不断加大和资金到位,扩大了内需;其次是按照国外同一标准生产的合资、独资企业的液压挖掘机产品,在不降低质量要求的前提下,随着国产化率的提高,产品成本有所下降,其性能价格逐步得到用户的认可和接受;另外,自1998年10月份以来国外二手挖掘机的进口得到有效遏制,新机进口严格审批,扩大了国内挖掘机市场空间。还有一个重要原因,那就是广大用户,各级施工单位对液压挖掘机在施工中的重要性和不可缺少性越来越明显,用液压挖掘机在众多场合替代装载机、推土机进行施工作业的合理性也越来越明显。随着国家经济建设的不断发展,对液压挖掘机的需求量将逐年大幅度增加。在这里,我们还清楚地看到,中国广大挖掘机用户对液压挖掘机的要求越来越高。以高性能价格比作为选择机型的一个重要参数,来获取最大的经济效益和社会效益。 第2章 主要尺寸参数的确定 设计要求：本次设计主要是参照YC85-8履带式液压挖掘机。主要对其反铲工作装置机构的几何参数进行设计，对各主要工作尺寸、各液压缸闭锁力进行验算，并对工作装置各部件运动及受力分析、工作装置挖掘性能分析，验算主要工作尺寸及摆角范围。在设计中应注意整体参数要求：整机重量2000kg，标准斗容量0.09m3发动机功率20kw，最大挖掘距离4.27m，最小回转半径1.86m，最大卸载高度2.25m。对工作装置的参数和几何机构进行研究；对液压缸闭锁力进行验算，以调整使其达到要求；主要尺寸误差不得大于3%；对动臂、斗杆、进行强度校核，应满足。工作装置构成1-斗杆油缸；2- 动臂； 3-油管； 4-动臂油缸； 5-铲斗； 6-斗齿； 7-侧板；8-连杆； 9-曲柄： 10-铲斗油缸； 11-斗杆.图 2-1工作装置组成图 图2为液压挖掘机工作装置基本组成及传动示意图，如图所示反铲工作装置由铲斗5、连杆9、斗杆11、动臂2、相应的三组液压缸1, 4,10等组成。动臂下铰点铰接在转台上，通过动臂缸的伸缩，使动臂连同整个工作装置绕动臂下铰点转动。依靠斗杆缸使斗杆绕动臂的上铰点转动，而铲斗铰接于斗杆前端，通过铲斗缸和连杆则使铲斗绕斗杆前铰点转动。2.1动臂尺寸参数的确定动臂下铰点C位置的确定 表2.1机体尺寸和工作尺寸经验系数表机 体 尺 寸 系 数名称推荐值范围转台底部离地高0.400.37-0.42臂铰离回转中心0.150.1-0.2臂铰离地高度0.630.6-0.7臂铰与液压缸臂距0.300.25-0.32关于尺寸参数可按下式近似求得: 由于机重G=2t，查表可求出：的确定：反铲挖掘，取=60°。动臂缸下铰点A位置的确定所以 初步确定动臂长度原始参数给定最大挖掘半径为动臂和斗杆的夹角最大角即取图2-2 最大挖掘半径计算简图最大挖掘半径 选动臂与斗杆的长度比求出 动臂缸的伸缩比的确定考虑到结构尺寸、运动余量、稳定性和构件运动幅度等因素，取=1.6初选上下动臂长度之比，取=1.2动臂弯角，取图2-3 动臂结构简图有三角形余弦公式可求出：ZC=1720，ZF=2858有最大挖掘深度和最大卸载高度确定动臂最大仰角和最大俯角由原始参数可知：最大卸载高度.最大挖掘深度同类机型对比表 表2.2 各机型主要挖掘参数型号斗容量铲斗挖掘力斗杆挖掘力机重XN60-70.2-0.337.728.4EC400.1423.520.4徐挖XCG60-70.214328竹内TB1500.236.525.44.825竹内TB1800.352.736.77.28山河智能SWE85/85SU液压挖掘机0.2847.742.26.5JGM9060.242.528.56.12.2斗杆尺寸参数的确定确定斗杆后部长度 由表取p=207KN初选斗杆缸缸径液压系统工作压力是26Mpa，假定液压泵到液压缸的压力损失是500Kpa，液压缸回油背压是1000Kpa。将其代入上式得出： 求得：mm由几何位置确定<EFQ=130°170°。斗杆上取决于结构因素，并考虑到工作范围，取必要的转角范围必要的开挖角（水平面以上0°30°）必要的挖掘转角（90°110°）必要的挖掘装满转角（铲斗的总转角=150°180°）符合载荷变化情况开挖角范围内及处大于等于平均挖掘阻力25°35°之间大于等于最大挖掘阻力之后可不考虑，只要挖掘力大于零就行机构运动无干涉（避免转斗缸全伸时斗齿尖碰撞斗杆下缘的现象）在铲斗主要参数已知的情况下： 取初选 取初选共点时 此次设计采用共点时，初选铲斗缸伸缩比，取 当转斗处于两个极限位置时，作图求出由于-<MM1,在油缸行程系列中取600mm，即：求得： 2.3铲斗参数尺寸的确定