1841_裝載機(jī)的工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計
1841_裝載機(jī)的工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計,裝載,工作,機(jī)構(gòu),設(shè)計
南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文- 21 -第四章 工作裝置動臂的強(qiáng)度校核裝載機(jī)是一種用途較廣的施工機(jī)械。廣泛應(yīng)用于建筑公路礦山及國防工程中,對加快工程速度、保證工程質(zhì)量、降低工程成本具有重要作用。因此,近幾年來,裝載機(jī)品種和產(chǎn)量都得到了迅猛發(fā)展,已成為了工程機(jī)械的主導(dǎo)產(chǎn)品之一。而工作裝置是完成鏟、裝、運(yùn)、卸等作業(yè)并帶有液壓缸的空間多桿機(jī)構(gòu)。工作裝置設(shè)計水平的高低直接影響裝載機(jī)作業(yè)性能的好壞,進(jìn)而影響整機(jī)工作效率。裝載機(jī)提升能力是衡量整機(jī)性能的一個重要參數(shù)。提升能力不足是指裝載機(jī)不能將額定的載荷舉升到額定高度。提升能力不足將影響整機(jī)性能的發(fā)揮,降低工作效率,因此必須加以改進(jìn)。另外,為了特殊的用途,在原有提升能力基礎(chǔ)上增加提升能力,同樣可采用本文所述的方法。提升能力的判斷就是本章所要講的強(qiáng)度校核計算。本章以 TZ08D 裝載機(jī)工作裝置動臂為例,采用材料力學(xué)中的梁模型對動臂結(jié)構(gòu)精確求解動臂的應(yīng)力,從而驗(yàn)證設(shè)計的合理性,減少材料用量,降低產(chǎn)品成本。4.1 計算載荷工況當(dāng)裝載機(jī)處于鏟斗掘起偏載工況時,鏟斗插入料堆,翻斗油缸工作,動臂油缸閉鎖。偏載為集中載荷,作用于距斗刃尖和鏟斗內(nèi)側(cè)壁各 100mm 處。根據(jù)整機(jī)縱向穩(wěn)定性條件作用于鏟斗上最大的垂直載荷N=G L1/L=105 KN?式中: G——裝載機(jī)操作重量L1——整機(jī)重心離前橋中心水平距離L——載荷 N 離前橋中心水平距離以工作裝置為分析對象,分別取鏟斗、叉子掛接框?yàn)楦綦x體得翻斗油缸的作用力為P= N L3 L5 L2 L4=251.1 kN ?式中:L2——搖臂中鉸孔中心線到轉(zhuǎn)斗缸中心線垂直距離L3——搖臂中鉸孔中心線到 拉桿中心線垂直距離南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文- 22 -L4—— 鏟斗下鉸孔中心線到拉桿中心線垂直距離L5—— 載荷 N 到鏟斗下鉸孔中心線垂直距離由前面公式(2-4) (2-5)計算可得到F1=4.99x104 NF2=3.45x104 N4.2建立動臂強(qiáng)度分析力學(xué)模型(模型的簡化)圖 4-1 TZ08D 裝載機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)圖4.2.1支座的簡化在圖 4-1 中,工作裝置動臂前面與叉子掛接框連接,使活動端,后面與動臂后座連接,是固定端,所以把這端利用固定鉸支座簡化表示,而另一端是活動端。最后得到懸臂梁模型。4.2.2載荷的簡化在裝載機(jī)工作的時候,一般工作載荷為均勻載荷,為了方便計算可以將它簡化為集中力,作用在鏟斗中部。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文- 23 -經(jīng)過以上簡化得到工作裝置動臂的計算簡圖,如圖 4-2 所示圖 4-2 工作裝置動臂的計算簡圖G——動臂結(jié)構(gòu)重力 N——外部載荷 F——動臂油缸對動臂所加的力4.3動臂的校核4.3.1彎矩的計算分析裝載機(jī)工作的幾個工況可以看出,動臂在舉升工況的時候受力最大,容易造成破壞,所以滿足了這一個工況,其他的工況也就會滿足強(qiáng)度要求了。下面就只校核工作裝置動臂在舉升工況下的強(qiáng)度。如圖 4-3 所示動臂仍然受三個力分別是載荷的壓力,動臂油缸的推力,還有自身的重力,以及支座的作用力(圖中未標(biāo)出)南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文- 24 -圖 4-3 舉升工況下工作裝置動臂的計算簡圖在計算內(nèi)力的時候,一般應(yīng)先求出支座的反力。在現(xiàn)在的情況下,由于動臂的右端是自由端,無需確定支反力,就可以直接計算彎矩。在后梁 AC 范圍內(nèi),把坐標(biāo)原點(diǎn)取在 A 點(diǎn),并用截面 1-1 以右的外力來計算彎矩,得到M1=N =5 =5 Nm1X?4041?取 B-3 這一段為研究對象,在 3-3 截面左側(cè)受力分析得到M2= N +G X2=5 +17.5 0.3 104=10.25 104 Nm14 ?取 A-B 段為研究對象,在 2-2 截面右側(cè)受力分析得到M3= N +G X2-F X3=15.5 104-4.99 104 0.5=10.5 104Nm1X??取 A 端面授力分析得到M4=15.5 104 Nm-0.725 4.99 104=12.5 104 Nm南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文- 25 -4.3.2 彎矩圖的繪制以 A 點(diǎn)為原點(diǎn)繪制動臂的彎矩圖如圖 4-4 所示圖 4-4 動臂的彎矩圖由圖 4-4 可知截面 A 上的彎矩最大 Mmax=12.5 104 Nm?4.3.3 彎曲應(yīng)力的計算公式(4-1)WMmaxax??W= 公式(4-2)621hb?根據(jù)圖 4-5 和公式 4-2 可以得到 W= =9.5 105mm361537522??南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文- 26 -圖 4-5 動臂的截面由公式(4-10)計算可得 = =132 MPaWMmaxax??4105.92??查表可知 Q235 鋼的許用彎曲應(yīng)力[ ]=158 MPa比較得到 < [ ]max因此可以得出結(jié)論,動臂滿足強(qiáng)度要求,具有較大的安全儲備。4.4 結(jié)論由以上分析可以看出,TZ08D 裝載機(jī)工作裝置動臂滿足強(qiáng)度要求,設(shè)計比較合理。4.5本章小結(jié)本章主要介紹了工作裝置動臂結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度校核,首先隊動臂結(jié)構(gòu)簡化模型,最后通過材料力學(xué)的校核計算得出了設(shè)計的合理性。
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