工程机械学(3)PPT资料.ppt

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多斗式挖掘机（斗轮式）多斗式挖掘机（斗轮式）二、单斗液压挖掘机的分类1、根据行走装置传动型式分：

机械式、全液压式，如合肥WY60型；

半液压式，如贵阳WLY60型。

液压挖掘机，其回转动作和工作装置动作必须采用液压传动。

2、根据不同的行走系分：

履带式、轮胎式、汽车式和悬挂式等。

3、根据铲斗作业方式分：

正铲式、反铲式。

1斗杆油缸；

2动臂；

3油管；

4动臂油缸；

5铲斗；

6斗齿；

7侧齿；

8连杆；

9摇杆；

10铲斗油缸；

11斗杆反铲反铲式挖掘机式挖掘机1动臂油缸；

3加长臂；

4斗底油缸；

6斗杆；

7斗杆油缸；

8液压软管正铲式挖掘机正铲式挖掘机正铲式挖掘机正铲式挖掘机正铲式挖掘机正铲式挖掘机履带式履带式挖掘机因其附着力大，接地比压小，作业时不用支腿，所以，应用最广。

软土或沼泽地可采用加宽和加长履带的低比压挖掘机。

由于履带式挖掘机速度低、档数少，为了简化传动，一般为全液压式。

轮胎式轮胎式挖掘行走速度比履带式高，机动性好，可在良好路面行驶。

这种挖掘机一般作成四支点式。

如果把两个前轮轮距缩短到最小值，而与两个后轮形成三支点支承（图101（c），可以简化前桥结构，减小转弯半径，提高机动性。

目前，有的轮胎式单斗液压挖掘机的行走传动采用机械式。

图102所示，为WLY60型挖掘机的机械行走传动简图。

显然，这种行走传动比较复杂。

因此有的液压挖掘机采用两个油马达分别直接驱动其前后桥，以简化其行走传动。

但机械式行走传动可靠性好。

第二节第二节工作装置工作装置一、工作装置的结构形式单斗液压挖掘机的工作装置分为标准式标准式和伸缩臂式伸缩臂式。

标标准准式式工作装置为常规的结构，即由动臂、斗柄、挖斗（或其他作业装置）、油缸和其他杆件组成，如图101所示。

伸伸缩缩臂臂式式工作装置为特殊的结构，如图103所示。

伸缩臂式工作装置为单斗挖掘机工作装置的另一种型式，出现较晚，动臂由两节套装而成。

由伸缩机构控制伸缩臂相对于主动臂作往复伸缩动作，代替了一般结构上斗柄与动臂间的铰接（滑动副代替回转副）。

其余动臂摆动与挖斗转动则与一般的液压挖掘机动作相同，主动臂铰支于转台上，挖斗铰支于伸缩臂上，由各自的油缸驱动。

伸缩式动臂的断面有三角形的、矩形的、圆形的，而以三角形断面为多。

大量的液压挖掘机装标准式工作装置，适用于土方工程的各种挖掘作业。

装伸缩臂式工作装置的液压挖掘机，主要用于平整边坡（刷坡）和清理作业。

常用的液压挖掘机的动臂采用两种结构形式：

1、单节整体式动臂：

如图101所示，单节整体式动臂一般为弯曲的外型、箱型的断面，它制造较简单、重量轻、成本较低。

2、双节可调式动臂：

图104所示，为常见的双节可调式动臂，上下动臂用两个螺栓连结为一体。

通过拆卸螺栓，可以将上动臂缩回一个孔或两个孔，再用螺栓固定，就得到较短的动臂。

所以，称为双节可调式动臂。

双节可调式动臂可以得到不同的工作参数（挖掘半径、挖掘高度、挖掘深度、卸载半径、卸载高度等），以适应不同的作业工况，可以扩大挖掘机的作业范围，通用性好。

例如，上动臂缩回两个孔，换以加长的斗柄，能够较好地完成垂直壁面的挖掘作业，如图105所示。

反铲斗挖基坑与抓斗比较，作业时不会摆动，操作准确，挖掘的壁面干净，作业效率高。

二、工作装置的静载分析与强度计算反铲是单斗液压挖掘机工作装置的主要形式，如图10-6所示，其动臂和斗柄通常都采用箱形断面。

（一）挖掘力的确定单斗液压挖掘机反铲有转动斗柄挖掘和转动挖斗挖掘两种挖掘方式。

挖掘机斗齿上的作用力取决于油缸的力及各构件的相对位置，并受限于整机稳定性及行走装置对地面的附着力。

转动挖斗挖掘如图107所示。

挖掘时斗柄油缸和动臂油缸承受反力。

转斗时斗齿上产生的挖掘力转斗时斗齿上产生的挖掘力取为，则式中转斗油缸经由连杆AC作用到挖斗上的力，其值可对点A用作图法求取。

在力三角形中：

摆杆AB承受的拉力；

转斗油缸的推力。

为了正常挖掘，应使式中斗柄油缸所受压力，由大腔油液闭锁最大油压保证；

动臂油缸所受压力，由小腔油液闭锁最大油压保证。

转动斗柄挖掘转动斗柄挖掘如图10-8所示。

挖掘时挖斗油缸和动臂缸承受反力。

转动斗柄时，斗齿上产生的挖掘力为了保证正常挖掘为了保证正常挖掘，应使单斗液压挖掘机斗齿作用力的大小和方向在挖掘过程中，随传力构件位置而变。

最大挖掘力指额定油压时能发挥的最大斗齿作用力。

（二）反铲斗柄的计算反铲斗柄的计算位置，按挖掘时挖掘阻力引起斗柄某一断面出现最大弯矩予以确定。

实践表明，当动臂处在最低位置，斗柄油缸中心线与斗柄尾部轴线互成90，用转斗油缸转斗进行挖掘时，斗柄在其动臂的铰接点B附近出现最大弯矩。

如图109示这一计算位置。

由，略去重力的影响不计，得如果在上述这一位置进行挖掘的同时，转台回转，在斗齿上作用有一水平力K（此力在图10-9中垂直于纸面），则式中M转台的驱动力矩；

r斗齿与回转轴线的距离。

力K引起斗柄B点处另一平面内的弯矩MBZ得挖掘时可能发生侧斗齿偏载受力，使斗柄产生附加扭矩式中b挖斗深度。

计算时，要求得弯扭组合应力之值。

（三）反铲动臂的计算位置动臂强度计算，同样应按挖掘工作中可能出现的最大载荷选定计算位置。

一般认为，动臂最大载荷发生在最大深度用斗转油缸挖掘时，如图1010所示。

计算步骤是先确定挖掘力P1及P2，计算斗柄的支反力，此支反力作用到动臂上，使动臂受载，从而计算最大受载断面处的应力。

第三节第三节回转支承装置回转支承装置单斗挖掘机以及其他若干种工程机械，作业时要求其上部的转台可相对于其下部的底架作360的回转，并要求采取某些结构措施，使转台回转时轻便灵活，因此采用了各种回转支承装置。

挖掘机回转支承装置上，承受了轴轴向向力力、倾倾覆覆力力矩矩和和径径向向力力。

图1011形象地描绘出理论载荷分布状况。

其前部承受压力，后部承受拉力，而径向力在多数情况下，相对地说是微不足道的。

回转支承装置现已普遍地采用结构先进的回转滚盘。

它其实就是大型滚动轴承，在这里主要用以承受轴向力及倾覆力矩引起的轴向荷载。

回转滚盘有多种结构型式，主要有交叉滚柱滚盘、单排滚珠滚盘、交叉滚柱滚盘、单排滚珠滚盘、双排滚珠滚盘、多排滚珠滚盘等双排滚珠滚盘、多排滚珠滚盘等。

一、交叉滚柱滚盘交叉滚柱滚盘如图1012所示，其接触角为45。

滚动体为圆柱形滚柱或圆锥形滚柱，载荷经由滚柱传递。

滚柱的长度小于或稍小于滚柱的直径，交叉地排列在滚道之中，以传递不同方向的载荷，如图1013所示。

滚柱交叉的排列，根据载荷的情况，可以是1：

1、2：

1、3：

1或3：

2等多种交叉形式。

对于某一个方向的圈滚柱，承受一个方向的作用力，另一方向的圈滚柱，承受另一方向的作用力。

所以不但能传递轴向和径向载荷，还能传递倾覆力矩引起的载荷。

交叉滚柱与滚道之间为线线接接触触，接触应力分布于整个滚柱长度和滚道面宽度上，这就比点接触式接触应力小，从而延长了滚道面的疲劳寿命。

滚动面是平面，比圆弧面容易制造，也容易达到加工精度和光洁度要求。

交叉滚柱滚盘对相邻构件的刚度及安装精度要求较高。

否则滚盘受载时可能由于支持连接构件的变形，使滚柱与滚道出现边缘载荷，线接触变成点接触，引起应力集中。

这样，就会很快划破道面、产生噪声、并降低其使用寿命。

交叉滚柱滚盘的优点是：

结构紧凑、平面滚道加工方便，重量轻，高度小，使转台重心稍微降低，可提高整机稳定性。

二、单排滚珠滚盘二、单排滚珠滚盘单排轻型滚珠滚盘（图1014）的滚道为圆弧形曲面，滚珠与内外座圈的滚道为四点点接接触触，如图1015所示。

这种滚盘滚珠与座圈的接触角一般为45，也可以有较大的接触角（=6070）。

在承受载荷时，由于滚珠受力大小与接触角之间是正弦函数关系，所以外力越大，接触角也随着增大。

这样可使滚珠本身承受的法向力小一些，起一定的补偿作用。

这种单排滚珠滚盘是广为应用的一种结构型式，此一排滚珠承受并传递了不同的轴向载荷、径向载荷和倾覆力矩引起的载荷，这使滚盘一侧受到向上的作用力，另一侧受到数值更大的下压力。

这种滚盘采用单个隔离体，不用保持架。

滚珠的安装方法有两种，如图1016所示，一种是将座圈之一分成两半，另一种是使用径向装填孔，此孔在滚珠及隔离体装填完毕后，用紧配合的塞子堵住。

采用装填孔法的成本低，且座圈未被剖分因而刚度高。

单排滚珠滚盘的优点是：

结构紧凑、成本较低、重量较轻、并允许安装中的微小误差。

三、双排滚珠滚盘三、双排滚珠滚盘图1017为双排同径球滚珠滚盘，图1018为双排异径球滚珠滚盘。

双排滚珠滚盘主要由上下两排滚珠、内外座圈、隔离体和密封装置、润滑装置等组成。

内外座圈中之不带齿圈者，可作为上下可分式。

在较大的轴向载荷和倾覆力矩作用下，其接触角能达90（参看图1017），因此双排滚珠滚盘比同样大小和一圈中同样滚珠数目的单排滚珠滚盘的承载力要大得多。

双排滚珠滚盘在欧洲用得较多，整个看来因为成本较高应用不广。

它比单排滚珠滚盘更适用于机体金属结构刚度较低的情况。

当结构刚度较低时，在轴向力和倾覆力矩作用下，通过接触角传递轴向载荷时，产生的反力会引起单排滚珠滚盘滚道出现分离倾向。

当座圈直径与滚珠直径间比值/较大时，刚度不足甚至引起座圈出现滚道边缘受载以至内外座圈分离损坏。

因此，在/值较大而机体结构刚度又较差时，如要求结构轻巧的工程机械（如塔式起重机），可采用双排滚珠滚盘。

四、多排滚珠滚盘四、多排滚珠滚盘图1019为组合式滚柱滚盘，图1020为组合式锥形滚柱滚盘。

组合式多排滚柱滚盘目前在国内很少使用，在国外却是广泛使用的一种新型滚盘。

它等于在双排滚柱滚盘上增设一排承受径向载荷的滚柱，因此有三组滚道，零件较多，加工复杂。

在整机尺寸较小时采用这种结构型式成本高，但尺寸较大时相对说来就经济些。

图1021表示承载能力相同的单排滚珠滚盘与多排滚柱滚盘断面尺寸的比较，显然后者断面较小、重量较轻。

在尺寸较小时这些节省材料的优点不能补偿滚道和滚动体较多、制造成本较高的缺点。

而尺寸较大时节约材料费用就比较重要。

从经济指标考虑，任何回转支承装置承受倾覆力矩的能力都是滚道直径平方的函数，而挖掘机主要的载荷就是倾覆力矩，所以，尽可能加大滚道直径是最经济的（图22）。

此外，大直径滚道还可以降低回转齿轮载荷和提高减速比。

目前国内主要采用的前三类。

现根据其结构（图1023）列出其主要性能参数于表101。

根据SKFRKS的计算，如表101所示，在及H相同的条件下（即重量及外形尺寸相同），四种型式的性能比值为；

静容量动容量如前所述，单排四点接触滚珠滚盘的全部钢球都可同时承受负荷，交叉滚柱滚盘只有1/2的滚柱承受负荷（指1：

1排列时），双排滚珠滚盘也只有一半钢球承受负荷。

因此，单排滚珠滚盘相当于把相邻交叉布置的两个滚柱合并成一个直径约为滚柱直径的1.4倍（约倍，受限于高度方向）的钢球，也相当于把双排滚珠滚盘的上下两排负荷能力差的小直径钢球（因为高度H相同限制了双排球的直径）合并成一个大直径钢球，因而静容量大大超过其他型式。

动容量之值，交叉滚柱滚盘最高，这是由于它是线接触，接触疲劳强度较高之故。

因此，其结构虽对座圈变形、锥角误差、滚道精度较敏感，接触长度较难保证，仍广泛采用。

单排滚珠滚盘的滚道弧面半径R，一般建议R=0.52d0，组合后形成四点接触，如图1015所示。

当滚道直径、滚动体形状和