小型挖掘机行走装置设计.doc
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1、如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流小型挖掘机行走装置设计【精品文档】第 40 页摘 要当今随着科技的不断进步与发展,各行各业都面临着技术的革新,同时也面临着来自多方面的挑战。而随着社会的发展进步,工程机械在各行各业中起到了举足轻重的地位。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。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
2、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。本设计的主要内容为:液压挖掘机行走装置总体方案设计;绘制装配草图和总装配图;行走装置牵引力的计算;行走装置传动方案的选择和传动比的设计计算;一些主要零部件的强度校核;张紧装置、行走架和四轮一带的选型设计;绘制零、部件图和总装配图,编写设计计算说明书。本设计的主要特点是:本方案设计中提出多种方案,从理论上、实际经验上、可靠性、可实现性、综合性能等进行方案比较,从而选择最佳方案。技术设计中应考虑总体配置合理、安全;选材、加工方法和技术条件可行;制图正确、标注齐全符合国家标准。充分注意整机各子系
3、统之间的相关性,力求整机性能的一致性和最优化性。关键字:液压挖掘机、行走装置、底盘。 Todayas technologycontinuestoprogress and development,all walks of lifearefaced withtechnology innovation.The same time that itis also facingchallengesfrom a wide range.目 录第1章 绪论11.1 研究小型挖掘机行走装置的意义11.2 设计背景11.3 国内外小型挖掘机的研究现状和发展趋势和存在问题2第2章 小型挖掘机概述32.1 小型挖掘机的
4、组成32.2 小型挖掘机行走机构的组成52.3 小型挖掘机类型确定7第3章 小型挖掘机行走装置传动系统93.1 机械式93.2 液力机械式93.3 全液压式(静液压式和液压机械式)103.4 电力式11第4章 小型挖掘机行走装置的详细设计134.1行走机构设计的主要参数134.2行走装置的总体几何尺寸134.3履带运行阻力计算154.3.1 土壤变形的阻力(即外部行驶阻力)164.3.2 履带对地面的水平挤压力164.3.3 履带的运行比阻力174.3.4 坡度阻力184.3.5 内部阻力184.3.6 转弯阻力214.3.7 风载阻力234.3.8 惯性阻力244.3.9 牵引力的校核254
5、.4平均接地比压的计算264.5 行走装置轮边减速器的设计264.5.1 行星齿轮的传动特点264.5.2 行星减速器传动方案的选定274.5.3 减速器传动比的分配原则284.5.4 行星减速器齿轮的配齿294.6行走装置张紧结构的设计294.6.1 液压挖掘机张紧装置的结构及工作原理304.6.2 履带式底盘对张紧装置的设计要求304.6.3 张紧弹簧的设计314.6.4 弹簧强度的校核354.6.5 张紧油缸主要尺寸的设计 364.7 行走装置功率及挖掘力的设计374.7.1 发动机功率N374.7.2 液压功率 P374.7.3 挖掘力参数Pf的计算374.7.4 最大转弯力矩的计算3
6、84.8 四轮一带的设计384.8.1履带的选型设计384.8.2驱动轮的选型设计3944.8.2.1主要参数的确定3944.8.2.2强度校核404.8.3导向轮的设计404.8.4支重轮的设计414.8.5托轮的计算414.9 行走架设计42第5章 设计总结和未来展望435.1总结收获435.2未来展望44参考文献45第1章 绪论1.1 研究小型挖掘机行走装置的意义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
7、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传动设计,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。1.2 设计背景随着我国基础设施建设
8、的深入和在建设中挖掘机的广泛应用,挖掘机市场有着广阔的发展空间,因此发展满足我国国情所需要的挖掘机是十分必要的。而工作装置作为挖掘机的重要组成部分,对其研究和控制是对整机开发的基础。反铲式单斗液压挖掘机工作装置是一个较复杂的空间机构,国内外对其运动分析、机构和结构参数优化设计方面都作了较深入的研究,具体的设计特别是中型挖掘机的设计已经趋于成熟。而关于反铲式单斗液压挖掘机的相关文献也很多,这些文献从不同侧面对工作装置的设计进行了论述。而笔者的设计知识和水平还只是一个学步的孩子,进行本课题的设计是为对挖掘机的工作装置设计有一些大体的认识,巩固所学的知识和提高设计能力。1.3 国内外小型挖掘机的研究
9、现状和发展趋势和存在问题当前,国际上挖掘机的生产正向大型化、微型化、多能化和专用化的方向发展。国外挖掘机行业重视采用新技术、新工艺、新结构和新材料,加快了向标准化、系列化、通用化发展的步伐。我国己经形成了挖掘机的系列化生产,近年来还开发了许多新产品,引进了国外的一些先进的生产率较高的挖掘机型号1。由于使用性能、技术指标和经济指标上的优越,世界上许多国家,特别是工业发达国家,都在大力发展单斗液压挖掘机。目前,单斗液压挖掘机的发展着眼于动力和传动系统的改进以达到高效节能;应用范围不断扩大,成本不断降低,向标准化、模块化发展,以提高零部件、配件的可靠性,从而保证整机的可靠性;电子计算机监测与控制,实
10、现机电一体化;提高机械作业性能,降低噪音,减少停机维修时间,提高适应能力,消除公害,纵观未来,单斗液压挖掘机有以下的趋势:(1)向大型化发展的同时向微型化发展。(2)更为普遍地采用节能技术。(3)不断提高可靠性和使用寿命。(4)工作装置结构不断改进,工作范围不断扩大。(5)由内燃机驱动向电力驱动发展。(6)液压系统不断改进,液压元件不断更新。(7)应用微电子、气、液等机电一体化综合技术。(8)增大铲斗容量,加大功率,提高生产效率。(9)人机工程学在设计中的充分利用。一般由动力装置、传动装置、行走装置和工作装置等组成。原理:用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料,并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。
11、用铲斗从工作面铲装剥离物或矿产品并将其运至排卸地点卸载的自行式采掘机械。历史:第一台手动挖掘机问世至今已有130多年的历史,期间经历了由蒸汽驱动斗回转挖掘机到电力驱动和内燃机驱动回转挖掘机、应用机电液一体化技术的全自动液压挖掘机的逐步发展过程。履带式行走装置如图 1.1 所示由四轮一带(即引导轮 2、支重轮 6、托链轮 7、驱动轮 8、 履带 3),张紧装置 4,行走机构 9,行走架 6,推土装置 1(选用)组成。 图2.1 履带式行走装置挖掘机行走运行时,驱动轮在驱动力矩的作用下产生一个拉力,企图把履带从支重轮下拉出, 由于支重轮下的履带与地面间有足够的附着力,阻止履带的拉出,迫使整机克服阻
12、力向前移动使驱动轮卷动履带,导向轮再把履带铺设到地面上,从而使挖掘机沿着履带轨道向前持续运行。挖掘机转向时,由安装在两条履带上、分别由液压泵供油的行走马达通过对油路的控制,很方便地实现转向或就地转弯,以适应挖掘机在各种地面、场地上运动。下面介绍主要组成部分的功能和结构特点:支重轮:挖掘机的重力通过支重轮传给履带,在挖掘和行走时还经常受到冲击,所以支重轮所承受的载荷很大,支重轮的工况恶劣,密封性要求可靠;支重轮的布置设计需考虑履带链轨的节距,以免引起下车共振现象。托链轮:用于托起上部履带,防止其过度下垂。在托链轮的布置设计时,需考虑履带脱离驱动轮的离去角和滑向引导伦的引入角,以减小履带运行过程时
13、的内阻。托链轮的结构与支重轮类似,所以在有些挖掘机上用支重轮来替代。履带:履带是将挖掘机的重力及工作和行走时的载荷传给地面。挖掘机履带按材质可以分为钢履带与 橡胶履带;钢履带耐磨性好,维修方便,经济性好因而运用普及;橡胶履带是为了保护路面不受损伤一般运用在小型液压挖掘机上。钢履带由履带板、链轨节、履带销轴和销套等组成;常用履带板分为单筋、双筋和三筋三种, 单筋履带板筋较高,易插入地面产生较大的牵引力,主要用于推土机上;双筋履带板筋稍矮易于转向,且履带板刚度较好,三筋履带板由于筋多,使履带板的强度和刚度都得以提高,承重能力大, 所以在挖掘机上广泛应用,三筋履带板上有四个联接孔,中间有清泥孔,当链
14、轨绕过驱动轮时可借助轮齿清除链轨节上的淤泥;相邻两履带板制成搭接部分,防止履带板之间夹进石块而产生过高的张力。导向轮:导向轮用于引导履带正确运转,可以防止跑偏和越轨,大部分液压挖掘机的导向轮同时起到了支重轮的作用,这样可增加履带对地面的接触面积,减小比压。导向轮的轮面大多制成光面,中间有挡肩环作导向用,两侧的环面则能支撑轨链起支重轮的作用。导向轮的中间挡肩环应有足够的高度,两侧边的斜度要小,导向轮与最靠近的支重轮距离愈小则导向性能愈好。驱动轮:用来将行走机构的动力传递给履带,因此对驱动轮的主要要求是啮合平稳,并在履带因销套磨损而伸长时,仍能很好啮合,不得有“跳齿”现象。履带行走装置的驱动轮通常
15、放在后部,这样既可缩短履带张紧段的长度,减少功率损失,又可提高履带的使用寿命。由于液压技术的应用,20世纪40年代有了在拖拉机上配装液压反铲的悬挂式挖掘机,20世纪50年代初期和中期相继研制出拖式全回转液压挖掘机和履带式全液压挖掘机。初期试制的液压挖掘机是采用飞机和机床的液压技术,缺少适用于挖掘机各种工况的液压元件,制造质量不够稳定,配套件也不齐全。从20世纪60年代起,液压挖掘机进入推广和蓬勃发展阶段,各国挖掘机制造厂和品种增加很快,产量猛增。1968-1970年间,液压挖掘机产量已占挖掘机总产量的83%,目前已接近100%。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
16、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。液压挖掘机一般由工作装置、回转装置和行走装置三大部分组成。其相应的布置如图 2.1。图 2.2 挖掘机的基本组成 2.2 小型挖掘机行走机构的组成液压挖掘机的行走装置,按结构可分为履带式和轮胎式两大类。 履带式行走装置的特点是:驱动力大(通常每条履带的驱动力可达机重的35%45%),接地比压小(40150kPa),因而越野性能及稳定性好,爬坡能力大(一般为50%80%,最大的可达100%),且转弯半径小,灵活性好。履带式行走装置在液压挖掘上使用较为普遍
17、。 但履带式行走装置制造成本高,运行速度低,运行和转向时功率消耗大,零件磨损快,因此,挖掘机长距离运行时需借助于其他运输车辆。 轮胎式行走装置与履带式的相比,优点是运行速度快、机动性好,运行时轮胎不损坏路面,因而在城市建设中很受欢迎,缺点是接地比压大,爬坡能力小,挖掘作业时需要用专门支腿支撑,以确保挖掘机的稳定性和安全性。 履带式行走装置组成与工作原理 履带式行走装置由四轮一带(即驱动轮、导向轮、支重轮、托轮、以及履带),张紧装置和缓冲弹簧,行走机构,行走架等组成。 挖掘机运行时,驱动轮在履带的紧边驱动段及接地段(支撑段)产生一个拉力,企图把履带从支重轮下拉出,由于支重轮下的履带与地面间有足够
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