液压挖掘机行走机构设计(crg)
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液压挖掘机⾏⾛机构设计(crg)
昆明理⼯⼤学成⼈⾼等教育毕业设计(论⽂)
题⽬:液压挖掘机⾏⾛机构设计
姓名:付⽂⾹
专业:机电设备维修与管理
年级:2010级
指导教师:杜宝林
函授站:昆明⼯业职业技术学院
⽬录
前⾔·····················································2 -
摘要·····················································2 -
第⼀章绪论··············································- 3 -
1.1液压挖掘机在现代化建设中的作⽤·······················3-
1.2液压挖掘机的基本类型·································4-
1.3本设计的⽬的和意义···································5-
第⼆章总体⽅案设 (5)
2.1履带式液压挖掘机的组成·······························5-
2.2设计依据·············································6-
2.3总体设计原则·········································7-
2.4传动⽅式的⽐较与选择 (7)
第三章主要参数确·······································- 10 -
3.1总体⼏何尺⼨的设计 (10)
3.2驱动轮主要参数的确定及强度校核 (13)
3.3功率计及挖掘⼒参数计算与确定 (14)
3.4⾏⾛装置的牵引⼒计算 (16)
3.5液压马达主要参数计算确定 (18)
第四章张紧装置设计要求与计算...........................21- 21 -4.1张紧弹簧的设计 (21)
第五章四轮⼀带及其他部件...............................22- 22 -5.1四轮⼀带选型.. (22)
5.2悬架选型与制动器选型 (26)
第六章设计⼯作总结······································28- 28 -
致谢 (29)
参考⽂献 (29)
液压挖掘机⾏⾛机构设计
【摘要】随着⼈类社会的不断进步,科学技术的⾼速发展,⼯程机械在各⾏各业中得到了很好的运⽤。
然⽽,在不同的环境下,对挖掘机等⼯程机械的⼤⼩、性能的要求有所不同,各种性能参数决定其⼯作环境。
⼯程机械在国民⽣产中有着很重要的
位置,它在很⼤程度上取代了原始的、落后的⽣产⼯具,它在现今中国和全世界的飞速发展的今天功不可没。
然⽽,在不同的环境下,对挖掘机等⼯程机械的⼤⼩、性能的要求有所不同,各种性能参数决定其⼯作环境。
⽽挖掘机的⾏⾛装置是整个机械的⽀撑部分,它承受机械的⾃重及⼯作装置挖掘时的反⼒,使挖掘机稳定的⽀撑在地⾯⼯作,也是挖掘机在⼯作场地⾃由移位的装置。
⾏⾛装置设计的好坏会影响挖掘机的机动性、爬坡能⼒、越野性能、接地⽐压以及挖掘机的稳定性等。
【关键词】履带式,液压挖掘机,⾏⾛机构,张紧装置。
前⾔
改⾰开放以来,我国的科学技术、信息技术迅猛发展,各⾏各业都发⽣了翻天覆地
的变化,⼯程机械⾏业同样得到了相应的快速发展。
各⾏各业都在奋⼒拼搏、⼤胆创新,使得⼯程机械品种不断增加、产量不断提⾼、性能不断完善,发展势头强劲。
液压挖掘机是⼯程机械的⼀个重要品种,是⼀种⼴泛⽤于建筑、铁路、公路、⽔利、采矿等建设⼯程的⼟⽅机械。
它的发展与应⽤反映了⼀个国家施⼯机械化的⽔平。
液压挖掘机由发动机、液压系统、回转机构、⼯作装置、底盘五部分组成。
发动机的作⽤是提供动⼒;液压系统功能是把发动机机械能以油液为介质,利⽤油泵转变为液压能传送给油缸、马达等,再传动各个执⾏机构,实现各种运动;回转机构是实现转台的回转;⼯作装置的作⽤是进⾏作业;底盘的作⽤是承重、传⼒并保证满⾜对车速、牵引⼒和⾏驶⽅向的要求。
底盘是组成整体的主要部分,⾏⾛机构的性能优劣直接影响整机的使⽤性能、经济性能,因此着⼒研究液压挖掘机的底盘具有⼗分重要的意义。
第⼀章绪论
1.1.液压挖掘机在现代化建设中的作⽤
液压挖掘机是在机械传动挖掘机的基础上发展起来的。
它的⼯作过程是以铲⽃的切割刃切削⼟壤,铲⽃装满后提升、回转⾄卸⼟位置,卸空后的铲⽃再回到挖掘位置并开始下⼀次的作业。
因此,液压挖掘机是⼀种周期作业的⼟⽅机械。
液压挖掘机与机械传动挖掘机⼀样,在⼯业与民⽤建筑、交通运输、⽔利施⼯、露天采矿及现代化军事⼯程中都有着⼴泛的应⽤,是各种⼟⽯⽅施⼯中不可缺少的⼀种重要机械设备。
在建筑⼯程中,可⽤来挖掘基坑、排⽔沟,拆除旧有建筑物,平整场地等。
更换⼯作装置后,可进⾏装卸、安装、打桩和拔除树根等作业。
在⽔利中,可⽤来开挖⽔库、运河、⽔电站堤坝的基坑、排⽔或灌溉的沟渠,疏浚和挖深原有河道等。
在铁路、公路建设中,⽤来挖掘⼟⽅、建筑路基、平整地⾯和开挖路旁排⽔沟。
在⽯油、电⼒、通信业的基础建设及市政建设中,⽤来挖掘电缆沟和管道沟等。
在露天采矿场上,可⽤来剥
离表⼟、采掘矿⽯或煤,也可⽤来进⾏堆弃、装载和钻孔等作业。
在军事⼯程中,可⽤来筑路、挖壕沟和掩体、建造各种军事建筑物。
所以,液压挖掘机作为⼯程机械的⼀个重要品种,对于减轻⼯⼈繁重的体⼒劳动,提⾼施⼯机械化⽔平,加快施⼯进度,促进各项建设事业的发展,都起着很⼤的作⽤。
据建筑施⼯部门统计,⼀台容量为1.0m3的液压挖掘机挖掘Ⅰ-Ⅳ级⼟壤时。
每班⽣产率⼤约相当于 300-400和⼯⼈⼀天的⼯作量。
因此,⼤⼒发展液压挖掘机,对于提⾼劳动⽣产率和加速国民经济的发展具有重要意义。
1.2.液压挖掘机的基本类型
液压挖掘机的种类繁多,可以从不同⾓度对其来写进⾏划分。
(1)根据液压挖掘机主要机构传动来写划分
根据液压挖掘机主要机构是否全部采⽤液压传动,分为全液压传动和⾮全液压(或称半液压)传动两种。
如图1.1 和图1.2 所⽰为某⼩型和中型液压挖掘机。
若挖掘、回转、⾏⾛等⼏个主要机构的动作均为液压传动,则称为全液压挖掘机。
若液压挖掘机中的某⼀个机构采⽤机械传动则称其为⾮液压挖掘机。
⼀般来说,这种区别主要表现在⾏⾛机构上,对液压挖掘机来说,⼯作装置及回转机构必须是液压传动,只有⾏⾛机构有的为液压传动,有的为机械传动。
图 1.1 ⼩型全液压挖掘机图 1.2 中型全液压挖掘机
(2)根据⾏⾛机构的类型划分
根据⾏⾛机构的不同,液压挖掘机可分为履带式、轮胎式。
履带式液压挖掘机应⽤最⼴,在任何路⾯⾏⾛均有良好的通过性,对⼟壤有⾜够的
附着⼒,接地⽐压⼩,作业时不需设⽀腿,适⽤范围较⼤。
在⼟质松软或沼泽地带作业的液压挖掘机,还可以通过加宽和履带来降低接地⽐压。
为防⽌对路⾯的碾压破坏。
有些液压挖掘机还采⽤了橡胶履带。
通常,履带⾏⾛的液压挖掘机多为全液压传动。
轮胎式液压挖掘机具有⾏⾛速度快,机动性好,可在多种路⾯上⾏⾛的特点。
近年来,轮胎式挖掘机的⽣产量⽇益增长。
1.3.本设计的⽬的和意义
液压挖掘机在⼯业与民⽤建筑、道路建设、农⽥⽔⼒、油⽥矿⼭、市政⼯程、机场港⼝等部门⼟⽯⽅施⼯中,占有重要位置。
并反映了这些部门施⼯机械化⽔平。
该课题结合机械设计专业的教学内容和国内外液压挖掘机的应⽤与发展。
对履带式液压挖掘机底盘作较深⼊的分析研究。
根据设计依据及要求,完成挖掘机⾏⾛机构总体及减速器设计,进⼀步掌握挖掘机的设计⽅法和步骤。
通过毕业设计,使我们进⼀步巩固、加深对所学的基础理论、基本技能和专业知识的掌握,使之系统化、综合化;培养我们独⽴思考、独⽴⼯作和综合运⽤已学知识分析与解决实际问题的能⼒,尤其注重培养我们独⽴获取新知识的能⼒;培养我们在⽅案设计、设计计算、⼯程绘图、⽂字表达、⽂献查阅、计算机应⽤及⼯具书使⽤等⽅⾯的基本⼯作实践能⼒;使我们树⽴具有符合国情和⽣产实际的正确设计思想和观点,树⽴严谨、负责、实事求是、刻苦钻研、勇于探索、勇于创新、善于与他⼈合作的⼯作作风。
第⼆章总体⽅案设计
2.1.履带式液压挖掘机的组成
液压挖掘机主要由发动机、液压系统、⼯作装置、⾏⾛装置和电⽓控制等部分组成。
液压系统由液压泵、控制阀、液压缸、液压马达、管路、油箱等组成。
电⽓控制系统包括监控盘、发动机控制系统、泵控制系统、各类传感器、电磁阀等,如图 2.1。
图 2.1 单⽃反铲液压挖掘机
1-柴油机;2-机罩;3-油泵;4-多路阀;5-邮箱;6-回转减速器;7-回转马达;8-回转接头;9-驾驶室;10-动臂;11-动臂油缸;12-操纵台;13-边齿;14-⽃齿;15-铲⽃;16-⽃杆油缸;17-⽃杆;18-铲⽃油缸;19-平衡重;20-转台;21-⾏⾛减速器;22-⾏⾛马达;23-拖链轮;24-履带;Ⅰ-⼯作室;Ⅱ-上部转台;Ⅲ-⾏⾛机构
2.2.设计依据
2.2.1.履带式⾏⾛装置的主要特点
(1)牵引⼒⼤(通常每条履带的牵引⼒达机重的 35-40%),接地⽐⼩(⼀般为4-15N/cm2),转弯半径⼩,机动灵活;
(2)采⽤液压传动,能实现⽆极调速;
(3)每条履带各⾃有驱动的液压马达及减速装置。
2.2.2.设计参数
(1)机重18t
(2)标准⽃容量0.7m3
(3)最⼤⾏⾛速度3-5Km/h
(4)发动机功率80-100Kw
(5)爬坡能⼒不低于40%
2.3.总体设计原则
进⾏液压挖掘机的底盘总体设计时应该遵循以下原则:
(1)满⾜使⽤要求、满⾜经济性的要求、满⾜劳动保护的要求、满⾜⼯艺性要求、满⾜机器的结构性能要求、某些零件、部件满⾜耐磨性要求;
(2)在不增⾼⾏⾛装置总⾼度的前提下应使⾏⾛装置具有较⼤的离地间隙,使挖掘机在不平地⾯上⾏⾛具有良好的通过性能,⼒求增强机器对各种运⾏条件和作业要求的适应性;
(3)要降低挖掘机的接地⽐压或具有较⼤的⽀承⾯积,以提⾼挖掘机的稳定性。
挖掘机在斜坡下⾏时不发⽣超速溜坡现象,挖掘时不发⽣下滑,提⾼⼯作时的安全可靠性;
(4)挖掘机的⾏⾛装置外型尺⼨应符合道路运输要求,外形美观;
(5)各个部件或总成的性能应相互协调、匹配,⼒求整体性能的⼀致和最优化,不可盲⽬追求某个局部的最佳性能,否则,可能造成整体性能恶化,或产⽣薄弱坏节;(6)正确地处理继承与创新的辩证关系,采⽤成熟技术,通过深⼊的理论分析,进⾏必要的科学实验,勇于创新。
2.4.传动⽅式的⽐较与选择
动⼒装置⾄驱动轮之间所有传动部件的总称为传动系统。
传动系统的功⽤是把动⼒装置输出的功率传递给驱动轮,并改变动⼒装置的输出特性,以满⾜对⾃⾏式⼯程机械车速和牵引⼒的要求。
⽬前,⼯程机械的传动系统有以下三种类型:机械传动、液⼒机械传动、液压传动。
每种传动⽅式各有其特点、⽤途和适⽤的范围。
2.4.1.机械传动
所谓机械传动是指传动系统中采⽤刚性零部件传递动⼒的⽅式。
它是通过齿轮、齿条、带、链等机件传递动⼒和进⾏控制。
⼯程机械中使⽤机械传动系统由来已久。
机械传动具有结构简单、制造容易、⼯作可靠、重量轻、操作简单、维护⽅便、价格低廉、传动效率⾼、可以利⽤传动系统运动零件的惯性进⾏作业等优点,同时,湿式离合器的普遍采⽤及发动机特性的改善(提⾼适应性系数)在某种程度上改进了机械传动的某些
缺点,因此,采⽤机械传动的⼯程机械仍然占有相当的⽐例。
但近年来在⼀些作业或⾏驶时阻⼒变化很⼤的机械中,⽇益⼴泛地采⽤了液⼒机械传动或者其他传动⽅式。
2.4.2.液⼒机械传动
在上述机械传动系统中串联或并联加⼊液⼒变矩器(或液⼒偶合器)后,使发动机输出的动⼒通过液⼒变矩器(或液⼒偶合器)及机械传动部件传到驱动轮,这个系统称为液⼒机械传动系统。
它具有的主要优点是:
(1)使⼯程机械具有⾃动适应载荷变化的特性;
(2)简化了机械的操纵;
(3)提⾼了机械的使⽤寿命;
(4)提⾼了机械的起步性能和通过性能;
(5)提⾼了机械的舒适性;
(6)简化了维修⼯作。
这种传动⽅式能使机器随作业阻⼒的变化,⾃动调整牵引⼒和速度,显著改善牵引性能,提⾼了发动机功率,改善发动机的⼯况,提⾼作业效率,并能防⽌发动机过载,操纵也较为⽅便,所以在⼯程机械中应⽤较为⼴泛。
同时液⼒机械传动也存在⼀些的缺点:传动效率低,⼀般变矩器的最⾼效率只能达到 0.82-0.92,在⾏驶阻⼒变化⼩⽽连续作业时,由于效率低⽽增加了燃油消耗量。
液⼒机械传动系统需要设置供油系统,其液⼒元件加⼯精度要求⾼、价格贵,⼯作油容易泄漏,这使其结构复杂化,同时增加了运⾏成本。
但因为液⼒机械传动的优点突出,所以⽬前在⼯程机械中有着⼴泛的应⽤。
轮式机械⼴泛采⽤了液⼒机械传动。
但在近年新型挖掘机中应⽤较少。
2.4.
3.液压传动
采⽤发动机驱动随机的油泵站,再由液压马达驱动⾏⾛机构。
该传动⽅式取消了主离合器、变速箱、后桥等传动部件,使⼯作装置的操纵和整机驱动⽅式统⼀,可减轻机重、结构紧凑、总体布置简单,原地转向性能好,可实现牵引⼒和速度的⽆极调整,⼤⼤提⾼了牵引性能。
与其它传动⽅式相⽐,液压传动具有其独特的优越性。
液压传动的主要优点:
(1)体积⼩、重量轻,例如同功率液压马达的重量只有电动机的10%-20%。
因此惯性⼒较⼩,当突然过载或停车时,不会发⽣⼤的冲击;
(2)能在给定范围内平稳的⾃动调节牵引速度,并可实现⽆极调速,且调速范围最⼤可达1:2000(⼀般为1:100);
(3)换向容易,在不改变电机旋转⽅向的情况下,可以较⽅便地实现⼯作机构旋转和直线往复运动的转换;
(4)液压泵和液压马达之间⽤油管连接,在空间布置上彼此不受严格限制;
(5)由于采⽤油液为⼯作介质,元件相对运动表⾯间能⾃⾏润滑,磨损⼩,使⽤长;(6)操纵控制简便,⾃动化程度⾼;
(7)容易实现过载保护;
(8)液压元件实现了标准化、系列化、通⽤化、便于设计制造和使⽤。
经过以上分析⽐较,随着液压技术的不断发展完善,液压传动的应⽤⽇益⼴泛。
鉴于本机械产品的实际要求,在充分考虑其实现可⾏性和经济性的基础上本产品设计中采⽤液压传动系统。
2.5.⾏⾛⽅式的⽐较与选择
挖掘机根据不同的⾏⾛系可分为轮胎式、履带式等。
相对履带式⽽⾔,轮胎式⾏⾛装置在挖掘机中⽤得不多,但已成为⼯程机械的发展趋势之⼀。
主要优点是:具有运⾏速度⾼,运⾏性能好,机动性能好,利于减轻机器重量,⼯作点转移⽅便、迅速、作业辅助⼯作时间段、⽣产效率⾼及本⾝效率⾼等优点。
但轮胎式挖掘机对路⾯要求⾼,由于履带式挖掘机的附着⼒⼤,能达到轮胎式的1.5倍,通过性好,接地⽐压⼩,适宜在松软地段和湿地作业,抗磨损性能好,可在碎⽯地段、地形起伏较⼤的恶劣条件下作业,爬地能⼒强,宜在⼭区作业。
履带式⾏⾛系⽐之轮胎式有以下特点:
(1)履带式挖掘机的驱动轮只卷绕履带⽽不在地⾯滚动,机器全重经⽀重轮压在多⽚履带板上,全部重量都是附着重量(这相当于全轮驱动的轮式机器),加上履带⽀承⾯上同时抓地的履齿较轮式机器同时抓地的胎⾯花纹多得多,所以履带式机器的牵引附着性能要好得多。
(2)与同马⼒的轮胎式机器相⽐,由于履带⽀承⾯⼤,接地⽐压⼩(⼀般⼩于0.1MPa),所以在松软⼟壤上的下陷深度⼩,因⽽滚动阻⼒⼩,有利于发挥较⼤的牵引⼒。
(3)履带销⼦,销套等运动副使⽤中要磨损,要有张紧装置调节履带张紧度,它兼起
⼀定的缓冲作⽤。
导向轮既是张紧装置的⼀个组成部分,也是引导履带正确卷绕。
但不能偏转,不能引导机器转向。
(4)履带式⾏⾛系重量⼤,运动惯性⼤,缓冲减振作⽤⼩。
结构中最好有某些弹性元件。
(5)履带式⾏⾛系结构复杂,⾦属消耗多,磨损严重,维修量⼤,运⾏速度受限制。
履带式⾏⾛装置是液压挖掘机⽤得最多的⼀种装置。
履带⾏⾛装置的主要优点:具有较⼤的牵引⼒和较低的接地⽐压(40 -150KPa);稳定性好;具有良好的越野性和爬坡能⼒(坡度达50%-100%);转弯半径⼩、机动灵活。
但履带式⾏⾛装置的运⾏速度较低,⼀般在0.5-6km/h的范围内。
现代中⼩型液压挖掘机多采⽤双速⾏⾛马达,⾏⾛速度可在0-3.5Km/h 和0-
5.5Km/h之间切换。
⽬前,液压挖掘机的履带⾏⾛装置,除特殊⽤途外,均由专⽤底盘向通⽤底盘发展,不同⼚家的底盘结构形式有趋同化的趋势。
综上⽐较,考虑到挖掘机⼀般在野外作业,⼯作载荷变化⼤,作业环境恶劣,技术保养条件差;⽽履带式⾏⾛装置⼜是液压挖掘机⽤得最多的⼀种装置。
因此本设计采⽤了履带式⾏⾛装置。
经过上述总体⽅案的选型设计,最终确定⾏⾛装置的动⼒路线为:柴油机—液压泵—控制阀—液压马达—制动器—减速器—驱动轮—履带
第三章主要参数确定
3.1总体⼏何尺⼨的设计
在本次设计中按照标注选定法、理论分析计算法等⽅法得出的参数值不可能都是完全切合的。
通常在设计开始时⼀些参数还不能利⽤以上⽅法完全确定,因此在本设计中有的参数采⽤了经验公式法进⾏计算。
(1)履带带长 L1
L1 = K A G1/ 3(3.1)
=1.38*(18*109) 1/ 3
=3620mm
式中:K A为尺⼨系数(1.25 ~ 1.5),本设计取K A =1.38;
G为整机重量,本设计G=18t(本设计除特殊说明外,G 含义相同)。
考虑到整体布局,类⽐同型产品可在此基础上增⼤10%;故L1取为4084mm。
(2)驱动轮与导向轮轴向中⼼距l1
l1= K i G1/ 3 (3.2)
=1.1*(18*109)1/3
=2880mm
式中:K i为尺⼨系数(1.0 ~ 1.2)。
考虑到整体布局,类⽐同型产品可在此基础上增⼤10%;故l1取为3200mm。
(3)轨距B
B= K B G1/ 3(3.3)
=0.8*(18*109)1/3
=2100mm
式中:K B为尺⼨系数(0.75 ~ 0.85)。
考虑到整体布局,类⽐同型产品可在此基础上增⼤10%;故B取为2400mm。
(4)履带⾼度H
H= KT G1/ 3(3.4)
=0.32*(18*109)1/3
=840mm
式中:K T为尺⼨系数(0.3 ~ 0.35)。
为了整体的整体布局,考虑将其扩⼤17%左右,计算得H=980mm。
(5)履带板宽b
由经验数据得:b的值可在600 ~ 800mm 间取值,根据《中华⼈民共和国国家标准-液压挖掘机履带GB10677—89》规格系列查取b =600mm。
(6)底盘总宽C
C =B +b (3.5)
=2400+600
=3000mm
(7)履带接地长度 L接
L接= l1 + 0.35D (3.6)
= l1 + 0.35( L1 - l1 )
=3200+0.35 *(4084-3200)
=3510mm
式中:D为驱动轮直径,约为L1 - l1。
(8)后端⽀重轮到驱动轮间距 C3
C3 = K C1 l t (3.7)
=2.5 *171
=428mm
式中:K C1为尺⼨系数(2.4 ~ 2.6);
l t 为履带节距,根据《中华⼈民共和国国家标准—液压挖掘机履带GB10677—89》规格系列查取l t =171mm。
(9)前端⽀重轮到导向轮间距C1
C1 = K C 2 l t (3.8)
=2.4 *171
=410mm
式中:K C 2为尺⼨系数(2.4 ~ 3)。
(10) 两端⽀重轮间距l o
l o = l1- C1 - C3(3.9)
=3200-410-428
=2360mm
(11)转台离地⾼h1
h1 = K0 G1/ 3(3.10)
=1048mm
式中:K 0为尺⼨系数(0.37 ~ 0.42)。
为了整体的整体布局,考虑将其扩⼤3%左右,计算得h1=1080mm。
(12) 相邻两⽀重轮间距t1
t1 =(1 ~ 2) l t (3.11)
=1.9*171
=325mm
机体主要线性尺⼨如下表:
表 3.1 机体主要线性尺⼨
3.2驱动轮主要参数的确定及强度校核
驱动轮是将传动系统的动⼒传⾄履带,以产⽣使车辆运动的驱动⼒。
因此,要求驱动轮与履带的啮合性能要良好,即在各种不同⾏驶条件和履带不同磨损程度下啮合应平稳,进⼊和退出啮合要顺利,不发⽣冲击、⼲涉和脱落履带的现象,其次要耐磨且便于更换磨损元件。
(1)主要参数的确定
A、节距:驱动轮节距应与履带节距相等,l t = 171 mm。
B、齿数:增加驱动轮齿数Z,能使履带速度均匀性改善,摩擦损失减少,但会导致驱动轮直径增⼤,引起机重和整机⾼度的增加。
驱动轮齿数⼀般为奇数,使得啮合过程中每个齿都能和节销啮合。
其齿数通常取23 ~ 27,本设计中取Z =23。
C、驱动轮直径的确定
3.1.1 驱动轮的节圆半径r k按下式计算:
r k= l t */(∠sin3600*Z k) (3.12)
=171/(∠sin3600*12)
=331mm
式中:Z k为驱动链轮的名义齿数,为实际齿数的⼀半,则Z K=12
3.1.2 驱动轮的齿顶圆半径r e 按下式计算:
r e = ( 0.165 ~ 0.170 ) l t Z K(3.13)
= 0.168*171*12
=345mm
3.1.3 齿根圆半径r1 按下式计算:
r1= r k - r i(3.14)
=331-26.9
=304mm
式中:r i为履带节销半径,根据《中华⼈民共和国国家标准—液压挖掘机履带GB10677—89》规格系列查取,r i=26.9mm。
3.1.4 齿根圆弧偏⼼距e 按下式计算:
e =0.07(l t -2 r i)(3.15)
=0.07 *(171 - 2 * 26.9)
=8.2mm
(关于驱动轮的细部结构件附录其零件图)
(2)强度的校核
按机械零部件的计算⽅法验算轮齿的齿⾯接触强度。
驱动轮轮齿齿⾯挤压应⼒应满⾜:
j = 184(G/bd)1/2 δ ?≤? j /? (3.16)
=184(18*103/(70*58.3))1/2
=402.27δ ?≤? j /?=500M Pa
式中:b—驱动轮齿宽度,b = 70 mm;
d—履带销套外径,查对应履带型号得d = 58.3 m m;
≤ j /—许⽤⽤挤压应⼒;?≤? j /? = 500 ~ 1000MPa。
条件满⾜,符合强度要求。
3.3功率计及挖掘⼒参数计算与确定
(1)发动机功率N,根据经验公式估算:
N = 17.7 + 92.7Q (3.17)
=17.2 + 92.7*0.7
= 82.09Kw
式中:Q为⽃容量0.7m3。
考虑到柴油机的功率必须充分满⾜主机⼯作过程的动⼒要求,取发动机功率为90千⽡,在设计允许范围内。
(2)液压功率P,根据经验公式估算:
P=(0.75 ~ 0.88) N (3.18)
=0.75 * 90
=67.5Kw
式中:N为发动机功率。
(3)挖掘⼒参数P f的计算
P f = K f G2/3(3.19)
=1.65*182/3
=11.33t
式中:P f为最⼤反铲挖掘⼒;
K f为挖掘潜⼒系数(1.5 ~ 1.8)。
(4)最⼤转弯⼒矩M w
M w = K w ∝ G4/3(3.20)
=0.3*0.6*184/3
=8.49吨·⽶
式中:K w 为转弯系数(取0.3);
∝为摩擦系数(不良路⾯取0.6)。
(5)平均接地⽐压P c
P c = K pc3 G (3.21)
=0.25*18
= 0.655 Kg/ cm2
式中:K pc为接地⽐系数(取为0.21 ~ 0.28)。
3.4⾏⾛装置的牵引⼒计算
牵引⼒计算是液压挖掘机⾏⾛装置设计计算的主要内容之⼀。
由于液压挖掘机的发
动机和油泵的主要参数及其它⼀些总体参数主要根据挖掘⼯况确定,因此,对⾏⾛装置来说实际上是在已定的功率条件下验算挖掘机的⾏⾛速度、爬坡能⼒和转弯能⼒。
牵引⼒计算原则是⾏⾛装置的牵引⼒应该⼤于总阻⼒,⽽牵引⼒⼜不应超过机械与地⾯的附着⼒。
履带式挖掘机的⾏⾛装置运⾏时所发出的牵引⼒必需能克服下列阻⼒:履带的内阻⼒;⼟壤变形等的运⾏阻⼒;坡度阻⼒和转弯阻⼒等。
牵引平衡⽅程为:
T= M x/R+ W (3.22)
式中:M x为驱动轮的扭矩;
R为驱动轮节圆半径;
T为履带牵引⼒;
W为运⾏时各阻⼒之和。
本设计采⽤在⽬前⼤多数履带式液压挖掘机的⾏⾛牵引⼒T的经验公式计算:T = (0.70 ~ 0.85)G (3.23)
= 0.8*18
= 14.4t
下⾯分别对各阻⼒作计算。
(1)⼟壤的变形阻⼒
⼟壤对履带⾏⾛装置在运⾏时的阻⼒是由于履带使⼟壤挤压变形⽽引起的。
⼟壤形阻⼒计算如下:
W1 = ?1 * G (3.24)
=0.12*18
=2.16t
式中:W1为⼟壤的变形阻⼒;
1为运⾏⽐阻⼒,考虑到挖掘机⼯作环境较为恶劣,所以取地⾯种类为深砂类。
?1值取为0.10 ~ 0.15。
(2)坡度阻⼒
坡度阻⼒是由于机器在斜坡上因⾃重的分⼒所引起的。
设坡⾓度为?,则坡度阻⼒W2为:
W2 = G *sin? (3.25)
=18 * sin 360
=10.58t
式中:W2为坡度阻⼒;
为坡度⾓度,取为360。
(3)转弯阻⼒
履带式运⾏装置在转弯时所受到的阻⼒较为复杂,其中包括履带与地⾯的摩擦阻⼒,履带板侧⾯剪切⼟壤的阻⼒以及履带板突肋挤压⼟壤的阻⼒等等。
这些阻⼒要全部进⾏详细计算是⽐较困难的,但因第⼀项阻⼒最⼤,也是最主要的,所以重点研究履带板在转弯时与地⾯的摩擦⼒矩。
对于挖掘机来说,由于转弯时机器空载,⽽且⼯作装置是悬起的。
因此履带上的⽐压基本上可以看作是均匀分布的。
计算如下:
W3 = ( 0.35 ~ 0.39) ∝G (3.26)
= 0.36*0.55*18
=3.564t
式中:W3为转弯阻⼒;
∝为履带与地⾯摩擦系数,取值为(0.5 ~ 0.6) 。
(4)履带运⾏的内阻⼒
履带运⾏时由于履带销轴间的摩擦以及⽀重轮、导向轮和驱动轮等滚动阻⼒和轴颈摩擦阻⼒形成履带运⾏的内阻⼒。
粗算如下:
W4 = (0.05 ~ 0.07)G (3.27)
= 0.06*18
=1.08t
式中:W4为履带运⾏的内阻⼒。
(5)不稳定运⾏时的惯性阻⼒W5
W5 = ( 0.01 ~ 0.02 ) G (3.28)
= 0.01*18
=0.18t
忽略风载阻⼒,则转弯⾏⾛阻⼒Wz为:
W z = W1 + W3 + W4 + W5 (3.29)
=2.16+3.564+1.08+0.18
=6.984t
坡道运⾏阻⼒W p为:
W p = W1 + W2 + W4 + W5 (3.30)
=2.16+10.58+1.08+0.18
=14t
因为Wp > Wz,则取总阻⼒为 W =W p = 14 吨。
(6)牵引⼒的校核
牵引⼒T=14.4t,因为T > W,所以牵引⼒满⾜要求,则牵引⼒为14.4t,每条履带的牵引⼒:T1 =T/2=14.4/2=7.2t。
附着⼒T f:T f = ∏G cos? (3.31)
=14.68t
式中:∏为履带和地⾯间的附着系数,取为0.9;
为坡度⾓。
所以T f > T,由此得 W
3.5液压马达主要参数计算确定
(1)液压马达输出功率P m
Pm = T V min//R (3.32)
=7.2 * 3/(0.9*0.331)
=72.51Kw
式中:T为单条履带⾏⾛牵引⼒7.2t;
V min 为履带最⼩⾏⾛速度,取3km/h;
为⾏⾛传动机构的效率,取0.8 ~ 0.9 ;。