【《某液压挖掘机回转台设计案例分析》6400字】

致谢某液压挖掘机回转台设计案例分析目录TOC\o"1-3"\h\u13313某液压挖掘机回转台设计案例分析 1121121.1回转滚盘的结构形式及选择 3223831.2回转支承型号的选择 466201.3回转机构传动设计 5182851.3.1传动方式选择 5124451.3.2回转传动系统及设计 6281781.4回转滚盘的计算与选型 678291.1.1选择滚盘型号和校核 657781.1.2换转机构参数的计算 814011.1.3计算回转支撑装置的最大静态载荷 966191.1.4确定静态安全系数 9185281.5转台的设计 1033281.5.1转台基本尺寸的确定 10217651.5.2旋转台转动惯量和回转时启动制动力矩计算 11266191.5.3转台转角范围确定 12102311.5.4转台的布置 13液压回转挖掘机的液压回转支撑轴承支撑装置主要产品包括液压回转传动支承,回转支撑机构及其回转台。回转底架支承的外圈轮坐与座圈齿轮采用连接螺栓进行连接安装到一个回转台,带滚动齿轮的内圈和座圈于回转底架之间采用连接螺栓进行联接,内外圈和座圈之间齿轮应直接安装在具有一个滚动体。挖掘机的传动工作是由支架轴承传动装置将其自动作用于支承转台的顶部垂直方向载荷、水平方向载荷及转台倾覆所受力的转矩经自动回转后将支承后的顶部外座和线圈、滚动体、内和外座圈自动传递到底部支架。回转驱动机构支承壳体被自动固定并放到一个自动旋转台,用一个大和小齿轮于一个回转机构支承内的一个大和小齿轮互相旋转啮合。这个自动小齿轮既不仅能够自动围绕自己的一个轴线位置来手动自转,又甚至能够自动围绕着它在转台的一个中心线位置来自动公转,当一个新的回转传动机构正常进行工作时,这个自动转台也许就会自动相对着它在转台的一个底架位置来自动进行一次性的回转。因此,液压滚动控制的螺旋回转支撑轴承传动装置类型中的液压回旋旋转轴向支承也被明确划分分别为液压旋转柱型和液压滚动转向轴承式两种。本课题选用滚动轴承。液压动力挖掘机的机身回转运动支撑架装置安装在该装置主要是为了保证支撑一个回转运动平台以上的器械机身运动质量,而使其机身能够同时实现各种类型回转运动平台的横向运动。除了在采用悬挂式和采用伸缩臂式的现代液压传动挖掘机上主要都是采用半回转液压传动系统机构外,现代液压挖掘机使用中的液压回转传动机构大多数都已经是直接采用完全的半回转采用液压动力传动的回转方式,(在半回转传动机构中的运动大约一般占据在液压传动挖掘机整个回转过程中每次传动工作回转周期持续时间的50%-70%,能耗约一般为25%-40%,回转机构液压传动系统过程中的气体发热量大约为总系统发热量的30%-40%。所以合理地规划设计和正确合理选择各种能源回转站的管理机构,对于大量小幅度地有效提高能源生产经营效益和提高能源源的综合利用率都应该具有非常重要的技术指导参考价值。回转轴承滚盘主要用途是一种用大型滚珠或滚柱型物体支撑的滚动回转大型滚动轴承装置,它主要功能是在普通大型滚动回转轴承的应用技术理论基础上进一步研究发展而来形成,其总体结构上有点类似于被人们称为"大型滚动轴承"。他和以往任何其他各种形式的自动化和回转支承系统相比,都同样具有很多突出的性能优势。因此,近年来该传动技术已经得到广泛应用于大型挖掘机、起重机及其他大型工程机械中。一般来说滚动底盘轴承的整体内外圈传动刚度一般是主要依靠滚动轴与回转滚动轴承轮座的相互装配性和作用关系来进行确定和加以保证,而同轴回转传动滚盘的外圈刚度也则是主要依靠轴来支持他的滚动底盘轴和机械传动结构。回转滚盘的转速低，它通常受轴向载荷、径向载荷及倾覆力矩。因此，回转器在滚盘上向滚道上的接触点增加载荷可使循环的振动次数相对应的减小。在对整体设计部件进行测量计算时,主要目的是通过进行整体滚动部件承载力的测量计算,确定各个整体滚动部件到相互之间的各个接触面的承应力。1.1回转滚盘的结构形式及选择回转传动滚盘通常由上下回转座圈、内外部坐轮、滚动控制机构、保护架、密封器和润滑传动系统轴承、润滑传动系统和其它相连接处的螺栓部分组成。内部轮椅座圈或外部座椅坐垫配件可以按照产品相应的安装位置要求进行安装加工。而且滚珠或者是滚柱在轴承的滚道上不仅没有做纯粹的滚动,同时还会伴随着滑行。当滚珠在一个平面滚道上进行滚动时,滚珠的方向和位移会产生摩擦和滑动的现象,例如当我们采用了圆锥形的滚柱,则其工作时所产生的摩擦和滑动现象相对较小。根据回转滚盘的结构不同,我们可以做出一个如下的分类:按滚动机械体的形式来划分,有滚柱式、滚筒式;按照各个滚动体派数来划分,有单排时、双拍时和多重拍时;按滚动滚道的形式来划分,有曲面式、平面式和钢丝滚动轴承时。单排滚珠滑道滚盘结构如下方框图图示所示,其中四个座圈滑珠滚道内部结构整体呈一个圆弧状的四曲面,滚珠于内外两个滚珠座圈之间的四个滚道分别以轴作为四点相互滚动接触,能同时在此滚动过程中同时承受大的轴向推动力、径向推动力和整体倾覆时的力矩。单排轻型传动滚珠轴承传动整体轴承简称滚盘多数都指的是由内外围滚圈组合而成一个滚珠传动轴承整体,滚珠与外圈导向体从其中的内圈或外围导向环上的小孔和圆孔中分别直接安装或塞进一个传动整体轴承的内圈滚道里,然后把外圈分配的小孔和圆孔进行封闭。单排滚球式滚动轴承,其起点滚到滑球滚道内部是一个类似圆弧状的滚球曲面,滚到滚道断面的滚球半径约等r于每个滚到滑球4直径,与d的向量关系一般情况建议较为推荐用其定义公式为:r=0.52,滚到滚球断面的接触角滚球中心点需要完全偏离每个滚球的滚道中心,与滑球滚道内部相切于滚球a、b、c、d四个中心点,接触角中心α一般建议设定为45°,可以向每个滚球中心传递不同滚球运动速度方向的不同轴向运动载荷、径向运动载荷和滚球倾覆时的力矩。坐标盘的整体座圈主要划分有两个剖面划分型和全部型及整体型。整体型齿轮坐标杆汽车座圈配件造价低,刚度高。为了将这个径向球体填装进径向滚道,座圈6上方的打开口处有一个径向滚球填充空,待这个滚球的径向填装处理工作进行完毕后在用手把挡销2堵塞并封住。这种单排系列滚动箱式轴承制造设备的主要技术优点之处主要在于:产品制造过程成本相对较低、质量轻、结构紧凑。另外,他们还允许可以被人们认为为这是为了允许我们在每次安装软件过程中会随时发生微小的安装错误。图7-1单排球式回转支承综上所述,液压轮式挖掘机的单球回转支承一般都指的是直接采用单球或排球型式的回转支承。1.2回转支承型号的选择滚盘外径：LD——取自《单斗液压挖掘机》P式中：KD根据滚盘尺寸可其型号为：HSW-880表7-1回转支承的型号基本型号外形尺寸安装尺寸结构尺寸齿轮参数DdHDDnΦnHhbmHSW-8801000760959568004038268内齿参数重量XDZKg+0.35718.189121601.3回转机构传动设计1.3.1传动方式选择转台回转形式采用全回转的回转机构，按液动机的结构形式分为“高速方案”和“低速方案”两类。由高速液压马达经齿轮减速箱带动回转小齿轮绕回转支撑上的固定齿圈滚动，促使转台回转的称为高速方案，如图7.2所示。减速部分有采用两级正齿轮传动，有一级正齿轮和一级行星齿轮传动，有采用两级行星齿轮传动。由低速大扭矩液压马达直接带动回转小齿轮促使转台回转的称为低速方案。这种方案所采用的液压马达通常为内曲线式，静力平衡式和行星柱塞式等。由于低速大扭矩液压马达的制动性能较好，故未采用另外的制动器。图7.2斜轴式高速液压马达驱动的回转机构传动简图高速液压马达具有体积小，效率高，不需背压补油，便于设置小制动器，发热和功率损失小，工作可靠，可与轴向柱塞泵零件通用等优点。低速大扭矩液压马达具有零件少，传动简单，起制动性能好，对油污的敏感性小，使用寿命长等优点。本次设计由于手中高速液压马达的产品型号有限，和减速器匹配后未选到合适的液压马达，故调整方案，采用了，为了降低低速马达的扭矩和径向尺寸，采用了一级正齿轮减速，这样也使得马达在速度较低时效率不至于太低，具体计算下面将给出。1.3.2回转传动系统及设计液压挖掘机的高速回转式传动系统通常主要有两个选择:低速大扭矩马达和高度小扭矩马达。本工程设计采用低速大扭矩马达解决方案,直接把马达当做是回转式机构的驱动力装置,中间不必再需要减速器,这样就使得结构简单,便于安装,且本工程设计是为了小型挖掘机,所选用回转式滚盘尺寸相对较小,不用少了减速器,即可以节省空间,方便了布置。它的传动形式将是采用一级正齿轮或一级行星齿轮。1.4回转滚盘的计算与选型目前,液压式动力挖掘机上所使用的四轴回转传动支撑轴承滚盘大部分产品是由国内轴承设施企业自主进行专门研发生产,国内主要轴承设施企业包括河南洛阳徐州轴承厂,徐州洛阳回转传动支撑厂家及辽宁马鞍山沈阳回转传动支撑滚盘厂。各个滚盘的生产工厂除了为不同客户量身提供生产相应各种滚盘的具体规格及其使用参数外,对于不同使用类型的各种滚盘也都会分别给出各自较为动态的滚盘承载力变化曲线,以方便供不同客户进行选型。1.1.1选择滚盘型号和校核滚盘外径：LD——取自《单斗液压挖掘机》P式中：KD根据回转滚盘体积大小和具体尺寸也可选用安徽马鞍山市新统力机械回转滚动支撑轴承有限公司设计制造的内齿式系列单排滚球形式回转滚动支承,其中各种型号分别如下表示：BJ/T2300-78，HSW-880型。该型号的滚盘具体结构尺寸如图7.3和表7.1所示。图7.3滚盘结构图表7-2回转支承内齿参数lmξ706+0.35661.5112选定内齿齿圈与小齿轮的传动比为：i=3计算小齿轮参数：齿数：Z1分度圆直径：d1齿顶圆直径：da1齿根圆直径：df1——取自《机械原理》P式中：m——模数Z1ha∗——齿顶高系数

图7.4回转滚盘的静态承载力曲线1.1.2换转机构参数的计算作业周期（理论）：tZO转台机起动力矩：MQ转台制动力矩：MZ转台惯量平均值：Jf制动减速度：εZf转台转速：n=k回转时间：∑t以上公式根据《单斗液压挖掘机》P48表1-61.1.3计算回转支撑装置的最大静态载荷本系统工程设计方案中的各种整体回转受载支撑系统部件均需要采用整体坐座式结构安装，在实际安装应用操作过程中一般部件需要分别承受物体轴向推动力Fa、径向推动力Fr、倾覆时的力矩由于挖掘机在各种作业场合的情况不一样,其承受载重的情况不一样。所以,这里的最大静态载荷是一种采用近似计算方式的。由所有前面两种主要工作设备的结构图所述可知,最大的挖掘力FW1图7.5回转支撑装置受载图当最大开挖力为横向的竖直线方向时，轴向力Fa=FW1+G=31.5+62=由于我们需要仔细考虑如何得到一定的动态附加运动载荷,这里我们通过挑选选择用于轴向运动力、径向运动力和用于倾覆轴向力的偶矩分别将其设置为94KN、32KN和52KN⋅m，并将以上三个附加载荷合理地分别设置为一个动态额定附加载荷。1.1.4确定静态安全系数由《液压挖掘机》P41可知，对于斗容量为1.5m3以下的挖掘机，统一取计算静态参照载荷FFM'——取自《液压挖掘机》P回转滚动支撑滚盘装置的型号设计技术要求我们根据公司产品的设计要求类型来合理确定各种回转支撑滚盘的型号种类,选取恰当的滚盘型号用来回转各种滚盘,并通过综合分析计算其最大化的静态回转载荷,结合公司产品的强度应力校正曲线模型来对其强度进行应力校正。1.5转台的设计液压式动力挖掘机平台回转支承平台的整体设计原理是通过利用一个具有上下两层盒形覆盖板和两层纵横向钢筋板所结合组成的一个盒形框架结构整体来将其作为主要的平台承载支撑结构,下面的板是一个支撑液压循环机的衬板,便于两个回转平台支承相互连接。左右侧的可焊接小型的框架可以安装在汽车司机的厨房,车棚等,作为其内部附加的框架承重。1.5.1转台基本尺寸的确定依据《单斗液压挖掘机》中个数和主要参数的一般方法确定机体设计基本方法,采用结合工作实践经验采用公式设计来作为确定机体设计的基本方法,根据单斗液压动力挖掘车中机体的最大尺寸及其在一定工作经验阶段的实践经验采用公式进行设计的其系数可参见本文下列图表（《单斗液压挖掘机》P47计算各转台主要参数如下：（1）转台总宽：L（2）转台底部离地高：L(3)尾部半径：L(4)前部离回转中心距离：L(5)臂铰离回转中心距离：L——取自《单斗液压挖掘机》P471.5.2旋转台转动惯量和回转时启动制动力矩计算在总体设计阶段计算转台最佳转速时需要预先确定转台的转动惯量，启动力矩和制动力矩，转角范围。这些参数的正确选择，对回转机构的运动特性是有决定意义的。(1)转台的转动惯量应根据最常用的工作装置和最常遇到的工况来估计转台的转动惯量。采用反铲工作装置时，可按下列经验公式估算。满斗回转：J=128G空斗回转：J0式中G—整机质量t，6.3t。将G=6.3t带入上式（7-7）、（7-8）得J=128×6.J(2)回转起动力矩和制动力矩回转起动力矩和最大制动力矩不应超过行走部分与地面的附着力矩。当机械制动时可取MB=0.8~0.9Mϕ，仅靠液压制动时可取MB=0.5~0.7M履带式液压挖掘机对地面的附着力矩可按下式求得：Mϕ式中G—整机质量6.0t；ϕ—附着系数，对平面履带板取0.3，对带筋履带板取0.5，（取0.5）。根据上述算得：M作用在转台上的最大起动力矩一般小于最大制动力矩，其比值随制动方式而异。对于纯液压制动（[1],式3-86）：C=Mη0—马达和减速器的总效率，当采用低速大扭矩油马达时取ηMS=M1.5.3转台转角范围确定1.转台最佳转速的计算公式为（变量泵驱动）：n3.