斗輪挖掘機(jī)液壓變幅機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

【摘要】結(jié)合本單位斗輪挖掘機(jī)的研發(fā)試制，本文就液壓變幅機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)思路進(jìn)行闡述。

【關(guān)鍵詞】變幅角度；液壓缸；計(jì)算

引言

變幅機(jī)構(gòu)在斗輪挖掘機(jī)中起著至關(guān)重要的作用。俯仰機(jī)構(gòu)可將斗輪或卸料臂升降到所需的工作高度，并停止在那里，在非工作狀態(tài)時(shí)，它可防止斗輪著地，并能使斗輪從工作面移開(kāi)，以防工作面塌方埋沒(méi)斗輪。斗輪挖掘機(jī)通常采用鋼絲繩變幅和液壓油缸變幅兩種方式，鋼絲繩主要應(yīng)用在大中型斗輪挖掘機(jī)上，而液壓油缸變幅在緊湊型斗輪挖掘機(jī)中應(yīng)用較為廣泛。下面以本單位試制生產(chǎn)的1500m3/h緊湊斗輪挖掘機(jī)為例進(jìn)行闡述。

1、概述

1500m3/h緊湊型斗輪挖掘機(jī)的變幅機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)部分：取料臂變幅機(jī)構(gòu)和卸料臂變幅機(jī)構(gòu)。根據(jù)挖掘高度和物料特性，取料臂變幅機(jī)構(gòu)的變幅角度為±16°，卸料臂變幅機(jī)構(gòu)的變幅角度為0-16°。變幅機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中僅承受臂架重力載荷，當(dāng)變幅運(yùn)動(dòng)結(jié)束，設(shè)備挖掘時(shí)，液壓缸要承受多方面的載荷。

斗輪挖掘機(jī)液壓變幅機(jī)構(gòu)大多采用扎制式單桿雙作用液壓缸，而且使用兩端鉸接關(guān)節(jié)軸承的安裝方式，此種型式液壓缸可適應(yīng)重載、惡劣的工作環(huán)境。

2、取料臂液壓變幅機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1液壓缸壓力計(jì)算

首先對(duì)取料系統(tǒng)進(jìn)行載荷分析，通過(guò)下面公式對(duì)液壓缸承受的壓力進(jìn)行計(jì)算：

（1）

將表1中的數(shù)值帶入其中即可求出液壓缸壓力。

取料臂在上仰16°、下俯16°時(shí)的液壓缸壓力計(jì)算方法同在水平時(shí)是相同的，這里不詳細(xì)講述，直接給出數(shù)值，如表2所示。

液壓缸壓力 表2

位置水平上仰下俯

壓力（kN）1852.517372178.6

2.2活塞直徑校核

液壓缸活塞直徑、活塞桿直徑初選值分別為380mm和280mm。

活塞無(wú)桿側(cè)有效面積：

活塞有桿側(cè)有效面積：

通過(guò)正常工作最大壓力校核活塞直徑：，壓力小于20MPa，滿(mǎn)足使用要求。

2.3活塞桿直徑校核

由于活塞桿通?？僧?dāng)作細(xì)長(zhǎng)桿處理，因此可以用歐拉公式進(jìn)行壓桿穩(wěn)定校核，上仰16°時(shí)液壓桿伸出長(zhǎng)度最大，此時(shí)最為危險(xiǎn)，對(duì)此進(jìn)行校核：

安全系數(shù)大于3.5，滿(mǎn)足使用要求。

3、卸料臂液壓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1液壓缸拉力計(jì)算

卸料臂水平位置載荷 表3

載荷名稱(chēng)膠帶物料載荷取料裝置自重液壓缸拉力

數(shù)值（kN）53.624.2587.3

力臂（m）12.511.75.954

卸料臂液壓缸拉力仍然按照公式（1）進(jìn)行計(jì)算，所需數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果如表3所示。

3.2活塞直徑校核

液壓缸活塞直徑、活塞桿直徑初選值分別為280mm和180mm。

活塞無(wú)桿側(cè)有效面積：

活塞有桿側(cè)有效面積：

通過(guò)正常工作最大壓力校核活塞直徑

壓力值小于20MPa，滿(mǎn)足使用要求。

3.3活塞桿直徑校核

卸料臂液壓缸承受拉力，不需要校核壓桿穩(wěn)定性，但需要校核活塞桿拉應(yīng)力，水平時(shí)所承受的載荷最大，對(duì)此進(jìn)行校核：

安全系數(shù)大于3.5，滿(mǎn)足使用要求。

4、其它注意事項(xiàng)

斗輪挖掘機(jī)工作環(huán)境惡劣，沖擊載荷較大，在設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮諸多事項(xiàng)。首先液壓站應(yīng)設(shè)在油缸和上部結(jié)構(gòu)鉸點(diǎn)的下部，盡可能距離近些，并應(yīng)安裝防塵罩。其次，在低溫地區(qū)，應(yīng)設(shè)預(yù)熱裝置，在高溫地區(qū)，應(yīng)有足夠的通風(fēng)設(shè)施。最后，變幅機(jī)構(gòu)需要設(shè)置行程開(kāi)關(guān)或液壓缸自帶接近開(kāi)關(guān)來(lái)保護(hù)設(shè)備。