挖掘機手臂設計【含CAD圖紙】

0畢業(yè)論文文獻綜述挖掘機手臂設計實驗裝置設計文獻綜述 姓名：摘要：單 斗 挖 掘 機 利 用 單 個 鏟 斗 挖 掘 土 壤 或 礦 石 的 自 行 式 挖 掘 機 械 。 由 工 作 置 轉(zhuǎn) 臺和 行 走 裝 置 等 組 成 。 作 業(yè) 時 ， 鏟 斗 挖 掘 滿 斗 后 轉(zhuǎn) 向 卸 土 點 卸 土 ， 空 斗 返 轉(zhuǎn) 挖 掘 點進 行 周 期 作 業(yè) 。 廣 泛 應 用 在 房 屋 建 筑 施 工 、 筑 路 工 程 、 水 電 建 設 、 農(nóng) 田 改 造和 軍 事 工 程 以 及 露 天 礦 場 、 露 天 倉 庫 和 采 料 場 中 。 根 據(jù) 工 作 裝 置 ， 分 正 鏟 反 鏟 、刨 鏟 、 拉 鏟 、 抓 鏟 （ 也 稱 抓 斗 ） 等 形 式 。 正 鏟 挖 掘 機 的 鏟 斗 鉸 裝 于 斗 桿 端 部 ，由 動 臂 支 持 ， 其 挖 掘 動 作 由 下 向 上 ， 斗 齒 尖 軌 跡 常 呈 弧 線 ， 適 于 開 挖 停 機 面以 上 的 土 壤 。 反 鏟 挖 掘 機 的 鏟 斗 也 與 斗 桿 鉸 接 ， 其 挖 掘 動 作 通 常 由 上 向 下 斗齒 軌 跡 呈 圓 弧 線 ， 適 于 開 挖 停 機 面 以 下 的 土 壤 。 刨 鏟 挖 掘 機 的 鏟 斗 沿 動 臂 下 緣 移 動 ， 動 臂 置 于 固 定 位 置 時 ， 斗 齒 尖 軌 跡 呈 直 線 ,因 而 可 獲 得 平 直 的 挖 掘 面 ,適于 開 挖 斜 坡 、 邊 溝 或 平 整 場 地 。 拉 鏟 挖 掘 機 的 鏟 斗 呈 畚 箕 形 ， 斗 底 前 緣 裝 斗 齒 。工 作 時 ,將 鏟 斗 向 外 拋 擲 于 挖 掘 面 上 ,鏟 斗 齒 借 斗 重 切 入 土 中 ， 然 后 由 牽 引 索 拉曳 鏟 斗 挖 土 ， 挖 滿 后 由 提 升 索 將 斗 提 起 ， 轉(zhuǎn) 臺 轉(zhuǎn) 向 卸 土 點 ， 鏟 斗 翻 轉(zhuǎn) 卸 土 可 挖 停機 面 以 下 的 土 壤 ， 還 可 進 行 水 下 挖 掘 ， 挖 掘 范 圍 大 ， 但 挖 掘 精 確 度 差 。 抓 鏟 挖 掘機 的 鏟 斗 由 兩 個 或 多 個 顎 瓣 鉸 接 而 成 ,顎 瓣 張 開 ,擲 于 挖 掘 面 時 ， 瓣 的 刃 口 切 入土 中 ,利 用 鋼 索 或 液 壓 缸 收 攏 顎 瓣 ,挖 抓 土 壤 。 松 開 顎 瓣 即 可 卸 土 。 用 于 基 坑 或水 下 挖 掘 ， 挖 掘 深 度 大 。 也 可 用 于 裝 載 顆 粒 物 料 。 土 方 工 程 中 常 用 的 中 小 型 挖掘 機 ， 其 工 作 裝 置 可 以 拆 換 ， 換 裝 上 不 同 鏟 斗 ， 可 進 行 不 同 作 業(yè) 。 還 可 改 裝 成 起重 機 、 打 樁 機 、 夯 土 機 等 ， 故 稱 通 用 （ 多 能 ） 挖 掘 機 。 采 掘 或 礦 用 挖 掘 機 一 般只 配 備 一 種 工 作 裝 置 ， 進 行 單 一 作 業(yè) ， 故 稱 專 用 挖 掘 機 。反 鏟 裝 置 作 為 單 斗 挖 掘 機 工 作 裝 置 的 一 種 主 要 形 式 ， 在 工 程 實 踐 中 占 有 重要 地 位 反 鏟 裝 置 的 各 組 成 部 分 有 各 種 不 同 的 外 形 ， 要 根 據(jù) 設 計 要 求 選 用 適 合 的 結構 并 對 其 作 運 動 分 析 。 然 后 在 滿 足 機 構 運 動 要 求 的 基 礎 上 對 各 機 構 參 數(shù) 進 行 理 論計 算 ， 確 定 各 機 構 尺 寸 參 數(shù) ， 確 定 挖 掘 機 反 鏟 裝 置 的 基 本 輪 廓 。1挖 掘 阻 力 和 挖 掘 力 是 衡 量 挖 掘 機 性 能 參 數(shù) 的 重 要 性 能 指 標 ， 對 其 分 析 計 算 至關 重 要 。 挖 掘 阻 力 主 要 與 挖 掘 對 象 及 自 身 尺 寸 參 數(shù) 有 關 ， 而 挖 掘 力 則 受 眾 多 條 件限 制 ， 危 險 工 況 的 分 析 是 關 鍵 點 。 在 挖 掘 力 分 析 基 礎 上 ， 可 對 各 桿 件 鉸 接 點 進 行力 的 分 析 計 算 ， 并 進 行 機 構 設 計 的 合 理 性 分 析 。本 文 設 計 主 要 包 括 ： 挖 掘 機 手 臂 各 個 部 件 的 結 構 設 計 ， 斗 桿 、 動 臂 長 度 的選 取 ， 以 及 斗 桿 和 動 臂 的 應 力 要 求 計 算 。(1)機 構 部 分 的 設 計 主 要 是 考 慮 到 各 個 部 件 能 否 很 好 的 安 裝 和 定 位 ， 以 及安 裝 和 定 位 后 能 否 按 照 要 求 正 常 工 作 (2)各 個 部 件 主 要 是 通 過 銷 軸 來 連 接 的 ， 所 以 就 應 校 核 銷 軸 的 強 度 要 求(3)液 壓 挖 掘 機 的 動 力 元 件 是 液 壓 缸 。關 鍵 字 ： 單 斗 挖 掘 機 ； 反 鏟 裝 置 ； 運 動 分 析 ； 力 學 分 析 ； 強 度 校 核挖掘機手臂設計實驗裝置及發(fā)展1.挖 掘 機 手 臂 設 計 裝 置 基 本 組 成 ：單 斗 挖 掘 機 的 動 力 裝 置 有 柴 油 機 驅(qū) 動 、 電 驅(qū) 動 （ 稱 電 鏟 ） 、 蒸 汽 機 驅(qū) 動 和復 合 驅(qū) 動 等 。 其 傳 動 有 機 械 傳 動 和 液 壓 傳 動 等 。 其 行 走 裝 置 有 履 帶 式 、 輪 胎 式 、軌 道 式 、 步 行 式 和 浮 式 。 轉(zhuǎn) 臺 可 作 360°全 回 轉(zhuǎn) 或 局 部 回 轉(zhuǎn) 。 土 木 建 筑 施 工 中常 用 的 為 柴 油 機 驅(qū) 動 、 全 回 轉(zhuǎn) 、 液 壓 傳 動 挖 掘 機 。2. 挖 掘 機 手 臂 的 工 作 原 理 ：機 械 傳 動 單 斗 挖 掘 機 利 用 齒 輪 、 鏈 條 、 鋼 索 滑 輪 組 等 傳 動 件 傳 遞 動 力 的挖 掘 機 。 常 見 的 為 正 鏟 挖 掘 機 ， 其 動 臂 中 間 裝 有 特 種 軸 承 （ 稱 鞍 式 軸 承 ） ， 斗桿 支 承 于 此 軸 承 上 ， 可 繞 其 轉(zhuǎn) 動 ， 并 利 用 齒 輪 齒 條 或 鋼 索 進 行 伸 縮 。 作 業(yè) 時 ， 以動 臂 為 支 承 ， 斗 桿 伸 出 ， 將 斗 齒 強 制 壓 入 挖 掘 面 ， 同 時 由 起 升 索 提 升 鏟 斗 進 行 挖土 。 鏟 斗 底 部 可 以 開 啟 ， 以 進 行 卸 土 。 轉(zhuǎn) 臺 回 轉(zhuǎn) 借 齒 輪 傳 動 ， 并 采 用 滾 球 式 或 滾柱 式 回 轉(zhuǎn) 支 承 ， 大 型 機 也 常 采 用 滾 輪 式 回 轉(zhuǎn) 支 承 ， 但 摩 擦 阻 力 矩 大 。 整 機 行 走 由發(fā) 動 機 通 過 鏈 條 和 齒 輪 傳 動 來 完 成 。 輪 胎 式 行 走 裝 置 由 于 底 盤 結 構 和 承 載 能 力 的限 制 ， 只 適 用 于 中 小 型 挖 掘 機 。 機 械 傳 動 挖 掘 機 的 主 要 技 術 參 數(shù) 是 鏟 斗 容 量 ， 常據(jù) 以 計 算 機 械 生 產(chǎn) 率 和 估 算 運 土 車 輛 的 車 斗 大 小 。 此 種 挖 掘 機 由 于 重 量 大 、 機 構2性 能 不 能 很 好 地 滿 足 作 業(yè) 要 求 、 操 縱 不 輕 便 ， 故 中 小 型 機 已 基 本 上 被 液 壓 傳 動 挖掘 機 所 取 代 。液 壓 傳 動 單 斗 挖 掘 機 利 用 油 泵 、 液 壓 缸 、 液 壓 馬 達 等 元 件 傳 遞 動 力 的 挖 掘 機 。油 泵 輸 出 的 壓 力 油 分 別 推 動 液 壓 缸 或 馬 達 工 作 ， 使 機 械 各 相 應 部 分 運 轉(zhuǎn) 。 常 見 的是 反 鏟 挖 掘 機 (見 彩 圖 )。 反 鏟 作 業(yè) 時 ， 動 臂 放 下 ,作 為 支 承 ， 由 斗 桿 液 壓 缸 或鏟 斗 液 壓 缸 將 鏟 斗 放 在 停 機 面 以 下 并 使 之 作 弧 線 運 動 ， 進 行 挖 掘 和 裝 土 ,然 后提 起 動 臂 ,利 用 回 轉(zhuǎn) 馬 達 轉(zhuǎn) 向 卸 土 點 ， 翻 轉(zhuǎn) 鏟 斗 卸 土 。 整 機 行 走 采 用 左 右 液 壓 馬達 驅(qū) 動 ， 馬 達 正 逆 轉(zhuǎn) 配 合 ， 可 以 進 、 退 或 轉(zhuǎn) 彎 。 輪 胎 行 走 也 有 由 發(fā) 動 機 經(jīng) 變 速 箱 、主 傳 動 軸 和 差 速 器 傳 動 的 ， 但 機 構 復 雜 。 中 小 型 機 多 采 用 雙 泵 驅(qū) 動 ， 也 有 再 添 設一 泵 單 獨 驅(qū) 動 回 轉(zhuǎn) 機 構 的 ， 可 以 節(jié) 省 功 率 。 液 壓 傳 動 挖 掘 機 的 主 要 技 術 參 數(shù) 是 鏟斗 容 量 ， 也 有 以 機 重 或 發(fā) 動 機 功 率 為 主 要 參 數(shù) 的 。 此 種 挖 掘 機 結 構 緊 湊 、 重 量 輕 ，常 擁 有 品 種 較 多 的 可 換 工 作 裝 置 ， 以 適 應 各 種 作 業(yè) 需 要 ， 操 作 輕 便 靈 活 ， 工 作 平穩(wěn) 可 靠 ,故 發(fā) 展 迅 速 ,已 成 為 挖 掘 機 的 主 要 品 種 。3 單 項 挖 掘 機 裝 置 發(fā) 展 概 況 ：最 早 的 挖 掘 機 設 備 室 用 于 十 六 世 紀 意 大 利 威 尼 斯 運 河 的 疏 浚 工 作 。 隨 著 工 業(yè)發(fā) 展 ， 科 學 技 術 的 進 步 ， 單 斗 挖 掘 機 也 由 于 新 技 術 、 新 工 藝 的 采 用 而 不 斷 地 發(fā) 展改 進 ,但 它 的 基 本 工 作 原 理 至 今 未 變 。 動 力 裝 置 以 及 控 制 方 式 的 不 斷 革 新 ， 基 本上 反 映 了 挖 掘 機 發(fā) 展 的 以 下 幾 個 階 段 ：(1)蒸 汽 機 驅(qū) 動 的 挖 掘 機 ， 從 發(fā) 明 到 廣 泛 應 用 ， 大 約 經(jīng) 歷 了 100年 。 當 時 主 要 用于 開 挖 運 河 和 修 建 鐵 路 。 結 構 型 式 由 軌 道 行 走 的 半 回 轉(zhuǎn) 式 ， 發(fā) 展 到 履 帶 行 走 的 全回 轉(zhuǎn) 式 。(2)挖 掘 機 傳 動 型 式 的 液 壓 化 ， 是 挖 掘 機 由 機 械 傳 動 型 式 的 傳 統(tǒng) 結 構 發(fā) 展 到 現(xiàn) 代3結 構 的 一 次 躍 進 。 隨 著 液 壓 傳 動 技 術 的 迅 速 發(fā) 展 ， 四 十 年 代 至 五 十 年 代 初 挖 掘 機開 始 應 用 于 液 壓 傳 動 ， 并 且 由 半 液 壓 發(fā) 展 到 全 液 壓 傳 動 。 產(chǎn) 量 日 益 增 長 ， 六 十 年代 初 期 液 壓 挖 掘 機 產(chǎn) 量 占 挖 掘 機 總 產(chǎn) 量 的 15%， 發(fā) 展 到 七 十 年 代 初 期 占 總 產(chǎn) 量90%左 右 ， 近 年 來 ， 西 歐 市 場 出 售 的 挖 掘 機 幾 乎 己 全 部 采 用 液 壓 傳 動 。 與 此 同 時 ，斗 輪 挖 掘 機 、 輪 斗 挖 溝 機 等 工 作 裝 置 和 臂 架 升 降 等 部 分 也 采 用 了 液 壓 傳 動 。 大 型礦 用 挖 掘 機 在 基 本 傳 動 型 式 不 變 的 情 況 下 ， 其 工 作 裝 置 也 改 為 液 壓 驅(qū) 動 。(3)控 制 方 式 的 不 斷 革 新 ， 使 挖 掘 機 由 簡 單 的 杠 桿 操 縱 發(fā) 展 到 液 壓 操 縱 、 氣 壓 操縱 、 液 壓 伺 服 操 作 和 電 氣 控 制 ， 無 線 電 遙 控 。 最 近 又 出 現(xiàn) 了 電 子 計 算 機 綜 合 程 序控 制 ， 控 制 人 員 可 在 遠 離 施 工 現(xiàn) 場 的 集 中 控 制 室 內(nèi) 通 過 工 業(yè) 電 視 監(jiān) 視 數(shù) 臺 挖 掘 機工 作 。(4)現(xiàn) 在 的 挖 掘 機 趨 向 于 大 型 化 、 微 型 化 、 多 能 化 和 專 用 化 。 大 型 礦 用 挖 掘 機 將繼 續(xù) 增 大 斗 容 量 以 降 低 挖 方 單 價 。 結 合 城 市 和 農(nóng) 村 建 設 需 要 ， 則 發(fā) 展 輕 便 靈 活 的微 型 機 。 產(chǎn) 量 大 的 中 小 型 機 趨 向 于 一 機 多 能 ， 發(fā) 展 多 種 工 作 裝 置 ， 以 便 進 行 不 同作 業(yè) 。 為 解 決 特 殊 施 工 ， 還 要 發(fā) 展 低 比 壓 、 低 噪 聲 、 水 下 專 用 、 水 陸 兩 用 等 特 種專 用 挖 掘 機 。4：現(xiàn)擁有單斗挖掘機的廠家：深圳玉工機械有限公司 YG30-9X 4沃爾華集團 DLS890-9A 輪式液壓挖掘機小松 PC200-8 挖掘機三一重工股份有限公司 SY355H-9 大型挖掘機5Cat?(卡特) 313D 系列 2 液壓挖掘機徐工集團 XXE150W加藤挖掘機 HD1430R6龍工挖掘機 LG6060D 挖掘機廈工機械股份有限公司 LT230 履帶式液壓挖掘機沃爾沃 240 挖掘機7設計總結：挖 掘 機 手 臂 是 由 液 壓 缸 控 制 的 因 此 要 對 液 壓 傳 動 、 液 壓 缸 和 液 壓 泵 的 運 作 做 逐 一了 結 。液 壓 傳 動 原 理 － 以 油 液 作 為 工 作 介 質(zhì) ， 通 過 密 封 容 積 的 變 化 來 傳 遞 運 動 ， 通 過油 液 內(nèi) 部 的 壓 力 來 傳 遞 動 力 。1、 動 力 部 分 － 將 原 動 機 的 機 械 能 轉(zhuǎn) 換 為 油 液 的 壓 力 能 （ 液 壓 能 ）2、 執(zhí) 行 部 分 － 將 液 壓 泵 輸 入 的 油 液 壓 力 能 轉(zhuǎn) 換 為 帶 動 工 作 機 構 的 機 械 能 。3、 控 制 部 分 － 用 來 控 制 和 調(diào) 節(jié) 油 液 的 壓 力 、 流 量 和 流 動 方 向 。4、 輔 助 部 分 － 將 前 面 三 部 分 連 接 在 一 起 ， 組 成 一 個 系 統(tǒng) ， 起 貯 油 、 過 濾 、 測 量和 密 封 等 作 用 。在 一 定 體 積 的 液 體 上 的 任 意 一 點 施 加 的 壓 力 ,能 夠 大 小 相 等 地 向 各 個 方 向傳 遞 .這 意 味 著 當 使 用 多 個 液 壓 缸 時 ,每 個 液 壓 缸 將 按 各 自 的 速 度 拉 或 推 ,而 這些 速 度 取 決 于 移 動 負 載 所 需 的 壓 力 .在 液 壓 缸 承 載 能 力 范 圍 相 同 的 情 況 下 ,承 載 最 小 載 荷 的 液 壓 缸 會 首 先 移 動 ,承載 最 大 載 荷 的 液 壓 缸 最 后 移 動 .為 使 液 壓 缸 同 步 運 動 ,以 達 到 載 荷 在 任 一 點 以 同一 速 度 被 頂 升 ,一 定 要 在 系 統(tǒng) 中 使 用 控 制 閥 或 同 步 頂 升 系 統(tǒng) 元 件 .然 而 液 壓 泵 則 為 液 壓 傳 動 提 供 加 壓 液 體 的 一 種 液 壓 元 件 其 工 作 原 理 是 運 動帶 來 泵 腔 容 積 的 變 化 ， 從 而 壓 縮 流 體 使 流 體 具 有 壓 力 能 。參考文獻(1)馮 培 恩 ， 邱 清 盈 ， 潘 雙 夏 等 ； 機 械 產(chǎn) 品 的 廣 義 優(yōu) 化 設 計 進 程 研 究 ； 中 國 科 學（ E輯 ） ； 1999(2)石 來 德 ， 袁 禮 平 等 ； 機 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