毕业论文终稿-ZG-75型液压抓钢机设计(送全套CAD图纸 资料打包)_第1页
毕业论文终稿-ZG-75型液压抓钢机设计(送全套CAD图纸 资料打包)_第2页
毕业论文终稿-ZG-75型液压抓钢机设计(送全套CAD图纸 资料打包)_第3页
毕业论文终稿-ZG-75型液压抓钢机设计(送全套CAD图纸 资料打包)_第4页
毕业论文终稿-ZG-75型液压抓钢机设计(送全套CAD图纸 资料打包)_第5页
已阅读5页,还剩47页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图,原稿更清晰,可编辑分类号密级宁宁波大红鹰学院毕业设计论文ZG75型液压抓钢机设计所在学院机械与电气工程学院专业机械设计制造及其自动化班级11机自X班姓名学号指导老师2015年3月31日诚信承诺我谨在此承诺本人所写的毕业设计(论文)ZG75型液压抓钢机设计均系本人独立完成,没有抄袭行为,凡涉及其他作者的观点和材料,均作了注释,若有不实,后果由本人承担。承诺人(签名)年月日买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763I摘要液压抓钢机是一种广泛应用于钢铁厂、冶炼厂、港口、码头和废钢转运等行业的特种工程机械,配备不同的抓具能满足不同客户不同工况对废钢、矿石、煤炭、散化肥、黄沙装卸的需求。本文是对ZG75型液压抓钢机进行设计,抓钢机主要由上部车体、底盘、工作装置、抓具、液压控制系统等组成。设计过程中,首先对液压抓钢机的现况及结构原理进行了分析,在此基础上提出了ZG75型液压抓钢机的整体方案,并对各组成机构进行了说明;接着通过按照参数要求通过运动分析确定了各主要零部件的结构及尺寸,并通过动力学分析校核了其强度;然后根据工况要求设计了整机液压系统;最后通过AUTOCAD制图软件绘制了总装配图和主要零部件图。本文的研究方法对今后各类抓钢机的设计与改进工作均有很好的参考价值,是一篇系统规范的液压抓钢机设计论文。关键词抓钢机,液压,设计校核IIABSTRACTHYDRAULICGRABSTEELMACHINEISWIDELYUSEDINSTEELPLANTS,SMELTERS,PORTS,TERMINALSANDTRANSPORTINDUSTRIESSUCHASSTEELSCRAPSPECIALENGINEERINGMACHINERY,EQUIPPEDWITHDIFFERENTGRIPPERCANMEETDIFFERENTCUSTOMERSDIFFERENTCONDITIONSFORSCRAP,ORES,COAL,BULKFERTILIZER,SANDHANDLINGNEEDSTHISARTICLEISZG75STEELHYDRAULICGRABMACHINEDESIGN,GRASPINGSTEELMACHINEISMAINLYFROMTHEUPPERBODY,CHASSIS,EQUIPMENT,GRIPPERS,HYDRAULICCONTROLSYSTEMCOMPONENTSTHEDESIGNPROCESS,THEFIRSTOFTHECURRENTSITUATIONANDTHESTRUCTURALPRINCIPLEOFHYDRAULICSTEELMACHINEGRASPINGANALYZED,BASEDONTHISPROPOSEDZG75HYDRAULICSTEELMACHINEGRASPINGTHEOVERALLPROGRAM,ANDTHECONSTITUENTBODIESAREDESCRIBEDTHENADOPTEDINACCORDANCEWITHPARAMETERSREQUIREDBYTHEMOTIONANALYSISTODETERMINETHESTRUCTUREANDSIZEOFTHEMAJORCOMPONENTS,ANDCHECKEDBYKINETICANALYSISOFITSSTRENGTHANDACCORDINGTOTHECONDITIONSREQUIREDTODESIGNTHEMACHINEHYDRAULICSYSTEMANDFINALLYDRAWAGENERALASSEMBLYDRAWINGSBYAUTOCADDRAWINGSOFTWAREANDTHEMAINPARTSDIAGRAMRESEARCHMETHODSINTHEFUTUREALLKINDSOFGRASPINGSTEELMACHINEDESIGNANDIMPROVEMENTSAREAGOODREFERENCEVALUE,ISANHYDRAULICSYSTEMSPECIFICATIONGRABSTEELMACHINEDESIGNTHESISKEYWORDSGRASPINGSTEELMACHINE,HYDRAULIC,DESIGNVERIFICATION买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763III目录摘要IABSTRACTII目录III第1章绪论111抓钢机简介112设计背景及意义113国内外液压抓钢机的发展动态和研究现状2131国外液压抓钢机的发展动态和研究现状2132国内液压抓钢机的发展动态和研究现状2第2章整体方案设计321设计参数及要求322总体方案设计3221行走机构4222传动机构4223操纵机构4224回转机构4225执行机构5第3章主要零部件的设计621确定动臂、斗杆、抓钢器的结构形式6211确定动臂的结构形式6212确定斗杆的结构形式622确定动臂、斗杆、抓钢器油缸的铰点布置6221动臂油缸的布置6222斗杆油缸的布置8223抓钢器油缸的布置823主要参数的选择9231动臂机构参数的选择9IV232斗杆机构参数的选择13233连杆、摇臂参数的选择14第4章动力分析及校核1541动臂的校核15411动臂机构闭锁力的校核15412当满斗处最大抓钢半径时,动臂油缸提升力矩校核1842斗杆的结构设计和强度校核19421第一工况位置的受力分析19423第二工况位置的受力分析2643整机稳定性校核27431抓钢失稳状态校核27432接地比压计算29第5章液压系统设计3151液压系统的形式31511开式、闭式系统31512单泵、多泵系统3152液压回路设计31521限压回路设计32522卸荷回路的设计32523回转回路的设计32524节流调速和背压回路的设计32526辅助回路的设计3353重要液压元件的选型设计33531回转液压马达的选型设计33532工作机构液压缸的选型设计3354液压原理图34结论35参考文献36致谢37第1章绪论1宁波大红鹰学院毕业设计(论文)2第1章绪论3宁波大红鹰学院毕业设计(论文)4第1章绪论5宁波大红鹰学院毕业设计(论文)6第1章绪论7宁波大红鹰学院毕业设计(论文)8第1章绪论11抓钢机简介液压抓钢机是一种广泛应用于钢铁厂、冶炼厂、港口、码头和废钢转运等行业的特种工程机械,配备不同的抓具(如梅花抓斗、贝壳抓斗、圆木抓具、钢坯抓具、液压剪、液压钳等)能满足不同客户不同工况对废钢、矿石、煤炭、散化肥、黄沙装卸的需求。第1章绪论9图11液压抓钢机12设计背景及意义作为国民经济支柱同时又是节能减排重点行业之首的钢铁工业,无疑将在其中担当主要角色。从生产源头考虑,优化原料结构,合理采用铁矿石,增大载能、环保的废钢铁原料的使用比例,是我国钢铁工业实现低碳生产的重要途径。“钢铁产业调整和振兴规划”指出2009年粗钢产量将达到53亿吨左右,废钢应用量将超过7600万吨,其中进口废钢将超过1000万吨。按照现行炼钢工艺的要求,无论是钢企生产线上自产废钢或是社会采购废钢和进口废钢,都不能直接入炉使用,必须经过专业化的分选、加工和配送。庞大的废钢加工市场为加工设备产业的发展提高广阔的应用市场和发展契机,我国废钢加工行业前景看好。对于质优价廉、适合中国国情、具有环保功能的废钢加工设备市场容量将十分巨大。淘汰落后、追求先进、提倡环保;鼓励多元化发展,规范行业管理,提倡技术创新,这将是废钢加工设备今后一个时期的发展方向。本文以实际项目抓钢机的为研究对象,设计抓钢机的结构。目前抓钢机正向着人性化、小型化、多样化方向发展,其应用也越来越广泛,几乎渗透到所有领域。13国内外液压抓钢机的发展动态和研究现状抓钢机在未来工业用途中,应用将会越来越广。不止是工业,其他的一些领域的应用将是发展的必然趋势,通过对机械臂系统研制,积累了比较丰富的设计经验,相信经过不断的发展和改进,抓钢机将走向成熟和使用化。131国外液压抓钢机的发展动态和研究现状国外抓钢机生产历史较长,液压技术的不断成熟使抓钢机得到全面的发展。德国是世界上较早开发研制抓钢机的国家;美国是继德国以后生产抓钢机历史最长、数量最大、品种最多和技术水平处于领先地位的国家;日本抓钢机制造业是在二次大战后发展上起来的,其主要特点是在引进、消化先进技术的基础上,通过大胆创新发展起来的;韩国是抓钢机生产的后起之秀,20世纪70年代开始引进技术,由于产业政策进入国际市场,并已挤入国际液压抓钢机的主要生产国之一。当前,国际上抓钢机的生产正向大型化、微型化、多能化和专用化的方面发展。宁波大红鹰学院毕业设计(论文)10132国内液压抓钢机的发展动态和研究现状早在1958年国内便开始了抓钢机的研制开发工作,随后开发出一系列比较成熟的产品。当时出于受配件如、液压件及企业自身条件的影响,其质量和产量远未达到应有的水平,与国外同类产品相比也存在较大差距。到了80年代末和90年代初,世界各工业发达国家液压抓钢机技术水平得到了迅速的提高,突出表现在追求高效率同一机重的抓钢机功率普遍提高,液压系统流量增大作业循环时间减小,作业效率大大提高;高可靠性和追求司机操作的舒适性。国内原有的数家抓钢机专业生产厂为了生存和发展,利用自身的实力和丰富的抓钢机生产经验,纷纷在工厂的技术改造、试验研究、新产品开发方面下大功夫。有的新开发的产品也包括某些已生产多年的老产品为了提高作业的可靠性,干脆采用了进口的液压件和发动机,甚至于整个传动系统都按照采用国外元件来设计,这种经过改型或新设计开发的抓钢机其工作可靠性和作业效率得到很大的提高。这样,引进和消化国外的不少技术,在技术方面都有了长足的进步。第2章整体方案设计11第2章整体方案设计21设计参数及要求按照课题要求设计ZG75型液压抓钢机,结构设计方案合理、结构紧凑,设计参数如下发动机型号YC6B160Z额定功率118KW/2200RPM最大扭矩750NM最大抓钢力377KN行走速度24KM/H爬坡能力70平台回转速度12RPM工作参数斗容06M3最大作业高度3200最大作业半径720022总体方案设计ZG75型液压抓钢机属于全液压履带式抓钢机,其整体结构如下图21抓钢机整体结构简图宁波大红鹰学院毕业设计(论文)12221行走机构ZG75型液压抓钢机,行走机构如下图示由行走架、支重轮、托链轮、行走马达、链轮、张紧弹簧、导向轮、履带组成。行走过程中,有液压泵供给的高压液压油驱动行走马达旋转,行走马达通过链轮驱动履带绕支重轮、托链轮、导向轮转动从而带动整个抓钢机行走。左右行走马达通过调整转速及转向来实现抓钢机的转向。图22抓钢机行走机构简图222传动机构ZG75型液压抓钢机属于全液压抓钢机,动力的传送通过液压传动实现。工作过程中,发动机提供动力通过联轴器带动液压主泵工作,不断给各执行元件(油缸、马达)提供液压油。各执行元件(油缸、马达)接收到主泵的液压油后动作,油缸的伸缩驱动动臂、斗杆、抓钢器动作,马达的旋转驱动车体回转与抓钢机行走。223操纵机构ZG75型液压抓钢机属于全液压抓钢机,所有的操纵控制均是通过液压油控制实现的。在驾驶室内有实现抓钢机各种动作的操纵手柄,操纵手柄下方连接控制油路的换向阀;工作过程中,驾驶员通过操作操纵手柄来切换控制油路的换向阀,控制油路的换向阀被切换后,控制液压油进入主控阀并推动主控阀阀芯动作实现工作油路的切换,就这样工作油路的液压油进入到各执行元件(油缸、马达)并驱动其动作。224回转机构ZG75型液压抓钢机在工作过程中要求上部车体与下部底盘之间可以相对旋转。回转机构正是用于上部车体与下部底盘之间的连接,可以实现相对旋转。其主要是通过在上部车体与下部底盘之间连接一回转支撑,回转支撑上有内啮合齿圈,内啮合齿圈在回转马达的驱动下可以转动从而带动上部车体绕下部底盘中心回转。为了保证上部车体与下部底盘之间回转的同时油路的畅通,中间通过回转接头过渡连接高压油管,回转接头的存在防止了油管的相互缠绕保证了油路的畅通。第2章整体方案设计13225执行机构ZG75型液压抓钢机执行机构主要由动臂、斗杆、抓钢器、动臂油缸、斗杆油缸、抓钢器油缸、抓爪油缸等组成,各个动作均是在液压油驱动各自执行元件(油缸)的伸缩运动实现的。宁波大红鹰学院毕业设计(论文)14第3章主要零部件的设计21确定动臂、斗杆、抓钢器的结构形式211确定动臂的结构形式动臂是工作装置中的主要构件,斗杆的结构形式往往决定于动臂的结构形式。反铲动臂分为整体式和组合式两类。采用整体式弯动臂有利于得到较大的抓钢高度,它是专用反铲装置的常见形式。整体式弯动臂在弯曲处的结构形状和强度值得注意,有时采用三节变动臂有利于降低弯曲处的应力集中。整体式变动臂结构简单、价廉,风度相同时结构重量较组合式动臂轻。它的缺点是替换工作装置少,通用性较差。为了扩大机械通用性,提高其利用率。往往需要配备几套完全不通用的工作装置。一般说,长期用于作业相似的反铲采用整体式动臂结构比较合适。组合式动臂一般都为弯臂形式。其组合方式有两类,一类用辅助连杆(或液压缸)连接,另一类用螺栓连接。组合式动臂结构虽比整体式动臂复杂,但得到了较广泛的应用。尤以中小型通用液压抓钢机作业条件多时采用组合式动臂较为合适。本次设计作业条件比较单一,所以选用整体式弯动臂。212确定斗杆的结构形式斗杆也有整体式和合式两种,大多数抓钢机都采用整体式斗杆,当需要调节斗杆长度或杠杆时采用更换斗杆的办法,或者在斗杆上设置24个可供调节时选择的与动臂端部铰接的孔。有些反铲采用组合式斗杆。22确定动臂、斗杆、抓钢器油缸的铰点布置221动臂油缸的布置动臂油缸一般布置在动臂前下方,下端与回转平台铰接,常见的有两种具体布置方式。油缸前倾布置方案,如图22所示,动臂油缸与动臂铰接于E点。当动臂油缸全伸出,将动臂举升至上极限位置,动臂油缸轴线向转台前方倾斜。第3章主要零部件的设计15油缸后倾布置方案,如图23所示,当动臂油缸全伸出,将动臂举升到上极限位置时,动臂油缸轴线向后方倾斜。当两方案的动臂油缸安装尺寸DE、抓钢器最大抓钢高度H和地面最大抓钢半径R相等时,后倾方案的最大抓钢高度比前倾方案小,即。此外,在后倾方案中,2H1动臂EF部分往往比前倾方案的长,因此动臂所受弯矩也比较大。以上为动臂油缸后倾方案的缺点。然而,后倾方案动臂下铰点C与动臂油缸下铰点D的距离CD双前倾方案的大,则动臂在上下两极位置时,动臂油缸的作用力臂CP也较大。因此,在动臂油缸作用国相同时,后倾方案得到较大的动臂作用力矩,这量其优点。图22动臂油缸前倾布置图23动臂油缸后倾布置显然,不论是动臂油缸前倾还是后倾方案,当C、D两铰点位置和CE长度均不变时,通过加大动臂油缸长度可以增大动臂仰角,从而增大最大抓钢高度,但会影响到最大抓钢测试。所以,在布置油缸时,应综合考虑动臂的结构、工作装置的作业尺寸宁波大红鹰学院毕业设计(论文)16及动臂举升力的抓钢力等因素。本设计选用动臂油缸前倾布置方案。222斗杆油缸的布置确定斗杆油缸铰点、行程及斗杆力臂比时应该考虑下列因素。保证斗杆油缸产生足够的斗齿抓钢力。即油缸从最短长度开始推伸时和油缸最大伸出时产生的斗齿抓钢力应该大于正常抓钢阻力。油缸全伸时的偷税漏税力矩应该足以支承满载抓钢器和斗杆静止不动。油缸力臂最大时产生的最大斗齿抓钢力应大于要求克服的最大抓钢范围可以取得越小一些。保证斗杆的摆角范围。斗杆摆角范围一般取100130。在斗杆油缸和转斗油缸同时伸出最长时,抓钢器前壁和动臂之间的距离应大于10CM。一般来说,斗杆越长,则其摆角范围可以取得越小一些。铰点位置的确定需要反复进行。在计算中初定铰点位置,如不够合理,应进行适当修改。223抓钢器油缸的布置确定抓钢器油缸铰点应考虑以下因素。保证转斗抓钢时产生足够大的斗齿抓钢力,即在抓钢器油缸全行程中产生的斗齿抓钢力应大于正常工作情况下的抓钢阻力。当抓钢器油缸作用力臂最大时,所产生的最大斗齿抓钢应能使满载抓钢器静止不动保证抓钢器的摆角范围。抓钢器的摆角范围一般取140160,在特殊作业时可以大于180,摆角位置可以按图37布置。当抓钢器油缸全缩时,抓钢器与斗杆轴线夹角(在轴线上方)应大于10,常取1525,抓钢器油缸全伸、抓钢器满载回转时,应使土壤不从斗中撒落。抓钢器从位置到位置时(图26),抓钢器油缸作用力臂最大,这里能得到斗齿最大切削角度的1/2左右,即当抓钢器抓钢高度最大时,正好斗齿抓钢第3章主要零部件的设计17图24抓钢器摆角范围力也最大。实际上抓钢器的切削转角是可变的。在许多情况下,特别是进行复合动作抓钢时,抓钢器的切削转角一般都小于100,而且抓钢器也不一定都在初始位置I开始抓钢。因此,目前一般取位置I至位置II的转角为3050,在这个角度范围内可以照顾到抓钢器在抓钢过程中能较好地适应抓钢阻力的变化,又可以使抓钢器在开始抓钢时就有一定的抓钢力。23主要参数的选择231动臂机构参数的选择由于抓钢器容量011M3,根据国内外液压抓钢机有关设计标准,通过类比法,Q选出参数机重5吨。G又根据经验公式计算法,参考表13机体尺寸和工作尺寸经验系数表,线尺寸参数MLIIK3得出最大抓钢半径3355728M;R135最大抓钢高度2053505M;HAX最大卸载高度155265M;M33据统计,最大抓钢半径值一般与的和值很接近。因此由要求,R1L12L3R1已定的和可按下列经验公式初选、3L1KL213LRK1宁波大红鹰学院毕业设计(论文)18其中5728M;18;R11K经计算得出1759M;L21817593166ML1L在三角形CZF中,、和都可以根据经验初选出1L3其中动臂的弯角,采用弯角能增加抓钢高度,但降低了卸载高度,1但太小对结构的强度不利,一般取120140,取140;1前面已算出为3166M;L1动臂转折处的长度比,一般根据结构和液压缸铰点B的位置来考虑,3KZCF初步设计取1113,取12;3K因此根据公式可以算出、41L239图25动臂实际尺寸L411321COSKLLKL2341ZCFARCCOS39142LL经计算得出ZC1529M;1LZF1834M;4217939如图25所示。动臂液压缸全伸与全缩时的力臂比K4按不同情况选取,专用反铲可取08;4K以反铲为主的通用机,0811;斗容量1M3左右的通用机,则可取1。4K本设计中取1。第3章主要零部件的设计19的取值对特性参数、最大抓钢高度和最大抓高有影响。14KHMAX1HMAX2加大会使减小或使增大,这下符合反铲作业要求,因此基本用作反铲的HMAX1小型机取60。1本设计中取70。1斗杆液压缸全缩时最大(图26),常选()CFQ832832MAX160180本设计中取()170。832MAX取决于液压缸布置形式,动臂液压缸结构中这一夹角较BCZ图26最大卸载高度时动臂机构计算简图小,可能为零。动臂单液压缸在动臂上的铰点一般置于动臂下翼加耳座上,B在Z的下面。初定BCZ5,根据已知CZF221,解得BCF171。由图26得最大卸载高度的表达式为)21MAX15AMAX3SINSIYHLL328MAX1280SINLL由图27得最大抓钢高度绝对值的表达式为AYLLL152MIN1123MAX1SISI将这两式相加,消去,5并令,得到A12BA8AX32A10HMAX1AX3LSINMAX1SINMI12LBSINMAX1宁波大红鹰学院毕业设计(论文)20又特性参数4KMIN1AXS图27最大抓钢高度时动臂机构计算简图因此SINMI114AXSKCOIN1214MAXI将上式代入式(36)则得到一元函数F0。式中和已根据经验AXHMAX1AX3公式计算法求出,经计算得出296;735MIN1MAX1最后由式(35)求为5L5L1AX1IN123SIHYALA0638M70I5036296(其中3166M;1759M;971;1L2L由于履带总高0320547,近似取065M)35AY然后,解下面的联立方程,可求和第3章主要零部件的设计21ARCOSARCMIN1572MIN12LLL21ARCOSARCAX1572AX12LL2于是MIN1L5LXAXIN11I经计算得出163;067;0952M;MIN1L152M;161MMAX1L7L得到的结果符合下列几何条件236;|0961232斗杆机构参数的选择第一步计算斗杆抓钢阻力斗杆抓钢过程中,切削行程较长,切土厚度在抓钢过程中视为常数,一般取斗杆在抓钢过程中总转角5080,取65,在这转角过程中,抓钢器被装满,这时GG半齿的实际行程为GRS601745其中斗杆抓钢时的切削半径,;6RFV取175908032562MMAXFV32L斗杆抓钢时的切土厚度可按下式计算GHSGBKQHSGBKRQ601745斗杆抓钢阻力为SGGGRW6001式中抓钢比阻力,由表010查得,20(III级土壤以下)0K土壤松散系数近似值取125。SK宁波大红鹰学院毕业设计(论文)22斗杆与抓钢器和之间,为了满足开抓和最后卸载及运输状态的要求,抓2L3LMINFV钢器的总转角往往要达到150180,32MIN0COSLL08668075912INFV计算得1137MMIN6RINFV把、代入式312得0KQIGSK248KN3MAX1102561374502GW第二步确定斗杆液压缸的最大作用力臂。M23AX9MAX2PLLEG45096138748)(其中根据经验公式计算法得出1396KN2P斗杆液压缸初始力臂与最大力臂之比是斗杆摆角的余弦函数。设20EMAXEAX2,则ZE209MAX2MAX20COSLE2CSMAX由图27,取,求得ZE201203M1SIN2MAX9MIN2LL165SIN4(其中斗杆摆角范围大致在105125,取105)MAX2COSAX29MIN292MIN8LLLLL)10545003121588M第3章主要零部件的设计23233连杆、摇臂参数的选择从几何可容性与结构布置的角度对抓钢器机构的要求考虑,必须保证抓钢器六连杆机构在全行程中任一瞬间时都不会被破坏,即保证、及四边形3LGFNM在任何瞬间皆成立。根据抓钢器六连杆机构的要求,借助电子计算机选出可行HNQK的方案027M;0156M;0195M;0312M;03MMHNHK宁波大红鹰学院毕业设计(论文)24第4章动力分析及校核41动臂的校核411动臂机构闭锁力的校核正常抓钢力1JW135MAX1COSJCRBAZXD在式中切削阻力的切向分力;JC土壤的硬度系数,对不同的土壤条件取值不同,这里设抓钢机用于III级土壤的抓钢,取值为120;R抓钢器与斗杆铰点到斗齿尖距离,即转斗切削半径其在前面已经初步确定取值为1448MM;某一抓钢位置时抓钢器总转角的一半,这里取值为50;MAX某一抓钢位置处转斗的瞬时转角,在此处由于是求平均抓钢阻力,故初取值与相同为50;AXB切削刃宽度影响系数,B126B1261448476M;A切削角变化影响系数,取值为13;Z带有斗齿白唇红系数,取值为075;X斗侧臂厚影响系数,X1003S,其中要为侧臂百度,由于是初步设计,故预取值为115;D切削刃挤压土壤的力,根据经验统计和斗容量的大小选取D13N;410将以上的数值代入到式(39)中可以解得02N1JW50值的求取CY如图35所示,当斗杆油缸全缩时,E,Q,V三点共线,且斗齿尖V和铰点C在同一水平线上,22401MAX1MAX132MAXCOSLRLRL代入数值得第4章动力分析及校核25224038915703891538915742038915COS68739LM则7420737941MML由图41可知51SINCAYL代入数值得13006246251853MM图41最大抓钢半径计算简图由图42知,最大抓钢高度时的抓钢力力矩;1JM11MAXJCMWHY02(5121853)139N5050动臂油缸的闭锁力62611374401FPS解之得235N5其中为动臂油缸小腔作用面积,锁紧压力1S15347PMP最大抓钢半径工作装置自身重力所产生的力矩为GM要求力矩,自行应该需要知道作用力和作用力臂。在此处,则是先要求出工作装置各个部分的重量;由经验统计,初步估计工作装置各部分质量如下动臂斗杆173GKG26GKG抓钢器斗杆624178抓钢器缸连杆机构动臂油缸56718GKG当处于最大抓钢高度时宁波大红鹰学院毕业设计(论文)261MIN2216541由前面的计算可知210另外根据经验公式斗内土重G3360802QKG由图35可知123456012COSGMGGL代入数值得5861782893COS101320GN动臂油缸的闭锁力与工作装置重力所产生的力矩(对C点的矩)171MIN3I5553S2062SI871301GGFLMMLN由前面的计算可知J9则31JM这说明动臂油缸的闭锁力与工作装置重力所产生的力矩略大于平均抓钢姐力满足要求。图42最大抓钢高度计算简图第4章动力分析及校核27412当满斗处最大抓钢半径时,动臂油缸提升力矩校核NH摇臂HK连杆C动臂下铰点A动臂油缸下铰点B动臂与动臂油缸铰点P动臂上铰点D斗杆油缸上铰点E斗杆下铰点G抓钢器油缸下铰点Q抓钢器下铰点K抓钢器上铰点V抓钢器斗齿尖图43最大抓钢半径时工作装置结构简图工作装置重量级2356GDG代入数值得61475KG按经验公式取土的重量30280Q当处最大抓钢半径时,工作装置简图如图43所示,则有141212372ZGDTLMLLL代入数值得5814817305038986018952364ZNM动臂油缸的推力62651411FPSN如前图所示在CAB中212086ACB同样在CAB当中由余弦定律可知221COSLABAB代入数值得2221575COS64358643528COS649LLACBM宁波大红鹰学院毕业设计(论文)28由等面积的方法可知以下等式157SINSINLEACBLACB则力臂571LL代入数值可知624358SIN6059EM则此时动臂油缸的提升力矩为55136026481TZMFENM故满足要求。42斗杆的结构设计和强度校核421第一工况位置的受力分析在这个工况下斗杆可能存在最大的矩,受到的应力也可能最大。该工况的具体简图如图43所示,取工作装置为研究对象,如图44所示,在该工况下存在的力有工作装置各部件所受到的重力;作用在抓钢器上的抓钢力,包括IG切向阻力,法向阻力,侧向阻力。1W23WAACBDFEGVQKNHHK连杆HN摆杆C动臂下铰点A动臂油缸下铰点B动臂与动臂油缸的交点F动臂上铰点D斗杆油缸上铰点E斗杆油缸下铰点G铲斗油缸下铰点Q铲斗下铰点K铲斗上铰点V铲斗斗齿尖HK连杆HN摆杆C动臂下铰点A动臂油缸下铰点B动臂与动臂油缸的交点F动臂上铰点D斗杆油缸上铰点E斗杆油缸下铰点G抓钢器油缸下铰点Q抓钢器下铰点K抓钢器上铰点V抓钢器斗齿尖图44斗杆第二工况时的工作装置简图当液压缸全缩时,则动臂处于摆摆角最小处,由图44可知以下的角度关系。201MIN2根据前面的已知的角度可求得,由图43所示可知,向量CF可以表示216第4章动力分析及校核29为向量389COS62INCF3581COS62INHKQNG3FPWW412NH摇臂HK连杆NH摇臂HK连杆图45抓钢器受力分析简图图46F点坐标计算简图由前面的计算结果可知,269ZC8253DLM在中DEF9073COS017285EDF通过上式可解得1同样在前面我已经确定了在四边形CDEF中QEFC26907584由以上的角度关系可表达出向量FV,设向量FV与X轴的夹角为,则根据图22可知1803601845062则取正值就是39宁波大红鹰学院毕业设计(论文)30向量FV23COS140IN4L358086S连杆机构的总传动比为R,抓钢器油缸对N点的作用力臂为;连杆HK对N1R点的作用力臂为;连杆对Q点的作用力臂为;抓钢器对Q点的作用力臂;2R3R4R13243SIN5SI160823N758RLMNHKLRM1244036651I则可得此时抓钢器的理论抓钢力34810ODFIN切向阻力1W抓钢器的重心到Q点的水平距离为2R2R3COS405782LM取抓钢器为研究对象,如图46所示,并对Q点取矩,则有1320QODMFWLGR代入数值可得51046848605780120N法向阻力的求解工作装置所受重力对C点的力矩有1252346207CIFMGXGXX4411730965COSCS39602COS62ILLL4212COSCSO2LL第4章动力分析及校核31把,的值代入上式得1L23L5081CIMGN到C点的距离为1W0R23COSLCFV148683915COS6018450280889MM到C点的距离为21R1SIN3895SIN06374RFVM法向阻力决定于动臂油缸闭锁力,2W1F72651340642N取整个工作装置为研究对象,则有CM即11021IFEGWR把以上求得的数值全部该式可求得2N520斗杆油缸作用力的求解2GP向量FQ在X轴上的模量COS104FNQ2386M如图42所示,取斗杆(带斗和连杆机构)为研究对象,则有0CM213232210GFNFNPEFWLGXRX将已知量代入数值可得宁波大红鹰学院毕业设计(论文)323442107641280614802163057862013GP解得23N5而些时的斗杆闭锁力为,略大于说明闭锁力中够7265234106401230PN2GP横向抓钢力的求解KW横向抓钢力由回转机构制动器所承受,即的最大值决定于回转平台的制动力KW矩,故先要计算出制动力矩。地面附着力矩M435005G其中43251NM在所设计的液压抓钢机中采用的是液压制动,由经验公式求得回转机构的最制动力矩BM5068210743BKVWNMXQ点作用力与作用力矩,的求解QXRYQXMY取连杆机构为研究对象,如图45所示,则有NH摇臂HK连杆G3铲斗油缸推力RK连杆的作用力RN摇臂的作用力RNG3XYYZNQKHRKNH摇臂HK连杆G3抓钢器油缸推力RK连杆的作用力RN摇臂的作用力图47连杆机构的计算简图20X即3222COSCOSCOS0NKPGXXHX第4章动力分析及校核3320Y即322SINSINSIN0NKPGHXRXRHX其中7265341017815215将这些数值代入到上式中就可以得到51708COS4COS57COS0NKRINININ15解上两式得531NR5190K如图47所示,取整个抓钢器为研究对象,以V点为新坐标的原点,VQ为轴,3X过V点与VQ垂直的直线为,建立坐标,则有3Y3XOY30X即2COS150QXKWR代入数值得591COS0QXR解得56QXN30Y即1SINQYKRW代入数值得550412891SIN0QY解得3YN30YM即321YKMWLB代入数值得553071480210Y解得9NM3X即3102XBMW宁波大红鹰学院毕业设计(论文)34代入数值得530412801XM解得5NMN点的作用力与力矩,及的求解XRYN取曲柄和连杆为研究对象,如图48所示则有3KHFNH摇臂HK连杆F3铲斗油缸推力NRNYRNXRK连杆沿HK方向的作用力RNY摇臂没HK方向的作用力RKNH摇臂HK连杆F3抓钢器油缸推力RK连杆沿HK方向的作用力RNY摇臂没HK方向的作用力图48曲柄和连杆的受力图20X即3COS150NXKRP代入数值得5559COS170810NXN如图可知TANTAN241YFH同样根据图可知3NKMRPK代入数值得55197080NMF点作用力与作用力矩的求解以斗杆为研究对家,进行受力分析计算,以F为原点,FN为X轴,以垂直FN的FY为Y轴进行分析40X即2COSFXNXRPER4Y即2SIN0FYNYX另外2536381P代入数值得第4章动力分析及校核355553810COS0123810FXRN4IN47Y同样由图可知292COS5YNXMPLR3841007150235292SINZNYL538410I70421376则总力矩M2XY52521013N423第二工况位置的受力分析在这个工况位置下斗杆可能存在最大弯矩,受到的应力也可能最大具体如图49所示。取工作装置为研究对象,如图49所示,在该工况下存在的力有工作装置各部件所受的重力;作用在抓钢器上的抓钢阻力,包括切向阻力;法向阻力。IG1W2HK连杆HN摆杆C动臂下铰点A动臂油缸下铰点B动臂与油缸的交点F动臂上铰点D斗杆油缸上铰点E斗杆油缸下铰点G抓钢器油缸下铰点Q抓钢器下铰点K抓钢器上铰点V抓钢器斗齿尖图49第二工况工作装置计算简图同第一工况的分析一样,可以得到以下的向量宁波大红鹰学院毕业设计(论文)36向量FC383915()COS137IN向量FV213283()4同理可得斗杆和抓钢器的力其分别解得51252555504891409012KNXYXYNXYFWRMMR各种参数意义如前面一致。43整机稳定性校核抓钢机的稳定性根据工况的不同可以分为作业稳定性、自身稳定性、行走稳定性。本文以作业稳定性作为稳定性计算。抓钢机在抓钢过程中有两种失稳状态即抓钢失稳和卸载失稳状态。本文主要以抓钢失稳状态作为校核。431抓钢失稳状态校核反铲液压抓钢机的失稳状态有以下三种工况(1)斗杆垂直于地面,斗齿尖离地面以下05M,用抓钢器抓钢,切向阻力垂直地面,法向阻力指向机体,此时倾覆边缘在履带前端(如图410)。图410失稳状态1采用平衡法计算许用稳定系数第4章动力分析及校核37N倾覆力矩稳定力矩LWLGGII271415式中底盘和上车总重;1N012、分别表示抓钢器、斗杆、副动臂、主动臂的重量,G2343570N,5740N,6870N,9490N。13G4G各个工作机构相对于履带前端的距离,其中IL3675MM,4047MM,2837MM,500MM,3000MM,500MM,123L4L56L2832MM。7切向抓钢阻力22000N,法向抓钢阻力9240N。1W2W将以上数据代入公式51中得N18N1所以该工况抓钢机稳定性符合要求。(2)在最大抓钢高度时斗杆及抓钢器处于垂直位置,用抓钢器液压缸抓钢,此时抓钢阻力有使整机抬起的趋势,倾覆边缘在履带的后端(图411)。图411失稳状态2采用平衡法计算许用稳定系数N倾覆力矩稳定力矩72154LWHGGIII式中、意义同(41),抓钢最大高度,H4702MM,IIH5699MM,5270MM,4926MM,3873MM,800MM,5102M1L2L34L5L7宁波大红鹰学院毕业设计(论文)38M。将以上数据代入(42)得N21N1所以该工况稳定性符合要求。(3)在停机面上最大抓钢半径处用抓钢器液压缸抓钢,抓钢阻力有使整机后倾覆的趋势,倾覆边缘在履带的后端(图412)。图412失稳状态3采用平衡法计算许用稳定系数N倾覆力矩稳定力矩6154LWGGI式中、意义同(41),8948MM,7509MM,5698MM,II1L2L3L3430MM,800MM,8620MM。4L5L6将以上数据代入(43)得N17N1所以该工况稳定性符合要求。432接地比压计算抓钢机由于作业条件和环境比较恶劣,因此计算接地比压十分重要。接地比压,是指公称平均接地比压。它等于机器的总重力与两条履带接地面积的比值,用公式表示为12BLGP2第4章动力分析及校核39式中公称接地比压,MPA;P机器的总重力,250000N;GG履带接地长度,3310MM;LL履带板宽度,650MM。BB由式44计算的接地比压是理想的平均比压(如图413)。图413接地比压将数据代入公式413,解得058MPA。P通过计算可以得出的结论是抓钢机在工作时,路面承受压力的平均能力必须大于058MPA。宁波大红鹰学院毕业设计(论文)40第5章液压系统设计51液压系统的形式511开式、闭式系统按油液循环方式不同,液压系统可分为开式系统和闭式系统。开式系统是指液压泵从油箱中吸油,把压力油输给执行元件,执行元件排出的油则直接流回油箱。开式系统结构简单,液压油能够得到较好的冷却,油液中杂质易沉淀,但油箱尺寸较大,空气、脏物容易进入系统中去,会导致工作机构运动的不平稳。在实际应用中多用于发热较多的液压系统,如具有节流调速回路的系统。闭式系统是指液压泵的排油腔直接与执行元件的进油管相连,执行元件的回油管直接与液压泵的吸油管相连,油液在系统的管路中进行封闭循环。闭式系统油箱尺寸小、结构紧凑、执行元件回油管和液压泵吸油腔直接连通,减少了空气及脏物进入系统的机会,但油液的冷却条件差,需要辅助泵进行换油冷却和补偿漏油,结构比较复杂。一般情况下,闭式系统中的执行元件若采用双作用单活塞杆液压缸时,由于两腔流量不等,在工作中会使功率利用下降。所以闭式系统的执行元件一般为马达13。512单泵、多泵系统按系统中的液压泵数量,液压系统可分为单泵系统和多泵系统。单泵系统是指由一个液压泵向一个或一组执行元件供油的液压系统。单泵系统适合于不需要进行多种复合动作的工程机械,如推土机等铲土运输机械的液压系统。多泵系统是多个单泵系统的组合。每台泵可以分别向各自回路中的执行元件供油。每台泵的功率是根据各自回路中的功率而定。例如当系统中只需要进行单个动作而又要充分利用发动机功率时,可采用合流供油方式,即几个液压泵流量同时供给一个执行元件,这样可使工作机构的运动速度加快。52液压回路设计由于执行机构较多、工作环境恶劣、控制精度要求高等特点,抓钢机的液压系统的设计应考虑多方面的要求。抓钢机的工作装置全部采用液压驱动。抓钢机的作业过程包括下列几个间歇动作动臂升降、斗杆收放、抓钢器装载、转台回转、整机行走、以及其他辅助动作14。第5章液压系统设计41抓钢机主机的工作由两项特殊要求1、实现各种主要动作时阻力于作业速度随时变化,因此要求液压缸和液压马达的压力和流量也相应变化。2、为了充分利用发动机功率和缩短作业循环时间,工作过程中往往要求有两个主要动作同时进行,这叫做复合动作。这两项要求需要由液压系统保证。因此本次设计采用双泵单回路,全功率变量系统的开式液压回路,该系统中两个油泵由一个总功率调节机构调节平衡使两个泵的流量相同。521限压回路设计整个系统设置一个限压回路用来限制系统的压力,使系统压力不超过调定的值,用溢流阀来实现限压。522卸荷回路的设计卸荷回路是抓钢机各个机构不工作时,使液压泵尽可能以最低功率消耗进行空转,采用换向阀中位卸荷。523回转回路的设计在抓钢机回转机构的回路上设有缓冲阀,利用缓冲阀使液压马达高压腔的油液超过一定压力时获得出路。524节流调速和背压回路的设计节流调速就是利用节流阀的可变通流截面来改变流量,进行调速,为了工作的安全在液压缸的回油路上装以单向节流阀,形成节流限速回路。为了防止动臂因自重降落速度太快而发生危险,其大腔回油路上装以单向节流阀,使动臂下降速度受节流控制。在各个液压缸的进油和回油路上装以背压阀,实现各个液压缸的安全工作。525行走限压回路的设计履带式液压抓钢机下坡行驶时,因自重加速,可能导致超速溜坡事故,发生危险,此时行走马达超速运转,发生吸空现象,甚至损坏。因此履带行走装置必须考虑行走液压马达的限速和补油,使液压马达转速控制在安全容许范围内。利用节流阀调节马达回油速度,抓钢机一旦超速,进油供应不及,压力降低,控制油压力也随着降低,防止了超速溜坡。宁波大红鹰学院毕业设计(论文)42526辅助回路的设计抓钢机的作业操作回路主要是操作换向阀移位,以改变各个机构的动作方向和速度。利用手柄操纵若干个先导阀,使具有一定压力的液压油进入各个换向阀,推动阀杆移位,实现主机各个机构的动作15。53重要液压元件的选型设计531回转液压马达的选型设计动力头驱动元件初选力士乐回转减速机GFB17T2,输出转矩12000NM,液压马达A2FE63/61WVZL,输出齿轮齿数MZXB843090,减速机重量120KG。下面对扭矩进行校核由于回转机构额定输出扭矩为16KNM,大小齿轮的齿数比为6443,故减速机的输出扭矩为1643/641075KNM。根据减速机选型公式T2KT2K式中T2输出扭矩,T21075KNMT2K已修正的输出扭矩K系数根据工作级别和载荷级别,取工作级别为M5,载荷级别为重,查表得K11。将各值代入式(51)中,得T2K1182KNM12000NM,故扭矩满足要求,选型合理。532工作机构液压缸的选型设计运动分析得出抓钢机各个液压缸的参数,主动臂油缸全伸为2900MM,全缩为1900MM因此其行程为1000MM;斗杆液压缸全伸为2645MM,全缩为1421MM,其行程为1200MM;

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论