挖掘机回转机构毕业设计
挖掘装载机回转机构性能优化设计

挖掘装载机回转机构性能优化设计【摘要】随着我国经济的发展,各种工程项目的建设更是不断发展和繁荣。
在工程的建设实践中,挖掘装载机是重要的施工机械设备,在提高工程项目施工效率、提高工程质量方面发挥着重要作用。
在挖掘装载机的各个重要机构中,反铲挖掘装置的回转机构对于整个挖掘系统的功能发挥有着重要作用,其回转时间、能量消耗、液压油路发热量等都是挖掘系统中占据重要比重的部分。
本文对挖掘装载机回转机构的性能发挥和优化设计做出了简要探讨。
【关键词】挖掘装载机;回转机构;性能优化设计随着工程建设行业的不断发展,各种先进的机械设备也不断广泛应用于生产建设实践中。
挖掘装载机在工程建设中发挥着重要作用,但是在现阶段的回转作业中,也出现了很多问题,对于机械性能发挥产生了不利影响,对机械进行优化设计,提高生产效率和功能利用率势在必行。
而WZ25-20挖掘装载机更是挖掘装载机中的典型,本文就是以WZ25-20挖掘装载机为例展开探讨的。
1 挖掘装载机以及回转机构研究概况1.1 挖掘装载机概况所谓的挖掘装载机,就是指一种机体前部装有装载装置,后部装有反铲挖掘装置的自行式机械。
在反铲挖掘时,铲斗向机械方向进行挖掘,挖掘运动方向是机械方向,主要的挖掘地点是地平面以下的挖掘。
而提升、回转、卸料时,铲斗是主要的运动装置,机体则保持在原地固定不动。
此外,还可以将其作为装载机使用,机体向前运动,装载斗进行装载或挖掘,也可以对材料进行运输和卸载。
随着我国经济的不断发展,机械化的施工技术越来越广泛应用于各种施工过程中,现代化的机械设备不断发展,尤其是挖掘装载机,更是在工程施工的挖掘、装载过程中得到了广泛应用。
水利设施建设、工业建筑和民用建筑建设、电力建设等工程的施工都离不开挖掘装载机,由此可见,挖掘装载机的适应性之强更是其他机械所不能比拟的。
虽然有时候挖掘装载机的性能不如专用的挖掘机和装载机等,但是随着技术的进步,生产商更是不断优化其操作性能,逐渐受到更多施工单位的青睐。
35m挖掘机回转机构设计计算

35m挖掘机回转机构设计计算作者:谢毅娜刘洪波李勇来源:《中国新技术新产品》2013年第03期摘要:机械式单斗挖掘机用一个铲斗以间歇重复的工作循环进行工作,即由挖掘、满斗回转至卸载点、卸载、空斗回转至挖掘地点等四个工序构成一个工作循环。
在作业过程中,挖掘机不移动,直到将一次停机范围内的矿石挖完,挖掘机才移动到新的作业地点。
35m 挖掘机是全回转式的,即工作平台相对于底架可回转360°以上。
挖掘机回转为运载过程,回转角度决定于工作面与卸载位置的关系,一般为90°~180°。
当角度大于160°时,往往沿一个方向转360°回到原来位置,这样可以减少回转加速的时间,降低能量的消耗。
在单斗挖掘机中,回转运动的时间占工作循环时间的65%~75%,最大可达85%。
因此,回转机构对于单斗挖掘机的生产率有很大影响。
所以要合理的选择回转机构的运动形式。
关键词:机械式单斗挖掘机;回转机构;机构计算中图分类号: TU62 文献标识码:A回转机构的作用是使平台回转。
回转机构的传动系统如下图所示,它由两组相同的驱动装置组成,每组都有各自的电动机、减速器和制动器。
立式交流电机1固定在行星减速器2上,减速器安装在回转平台7里。
减速器输出轴上的小齿轮6与固定在底架上的大齿圈5相啮合。
回转平台与底座用中央枢轴8联接在一起。
中央枢轴使回转平台对底架起定心作用,保证回转传动齿轮的正常啮合。
回转平台通过其上的锥面环形轨道3压在锥形滚子4上,滚子能在下锥面环形轨道上滚动。
这种结构的滚子在轨道上作纯滚动,能承受回转平台的重载荷,可提高传动效率,减轻滚子和轨道的磨损,滚道更换方便。
当打开回转电机时,由于大齿轮被固定在底座上,小齿轮便沿着大齿轮周边滚动,从而带动整个回转平台和中央枢轴一起绕中央枢轴的轴线旋转。
1 回转动力装置选择为了充分利用回转机构发动机的功率和提高生产率,正确选择回转机构的参数,减少回转时间,是挖掘机设计的主要任务之一,这些参数有:回转部分的转动惯量;回转时间;回转角速度和最大功率。
矿大毕业设计-液压挖掘机回转装置设计

摘要一般来说,小型挖掘机是指1~6吨级的挖掘装载机,由于其身姿小巧和具有方便的转场特性,所以在城市地区建设土方工程应用中,小型液压挖掘机扮演着重要角色。
20世纪八九十年代以来小型挖掘机得以迅速发展,在城市建设、交通,建筑等诸多施工中无一不发挥了重要作用。
小型挖掘机利用其特有的设计,经常工作在城市等狭窄的空间内,节省了劳动力、提高了工作效率,对于各种作业要求都能够游刃有余,可以说是城市施工中最具有代表性的施工机械。
现在城市建设飞速发展,大量的城市改造工程不仅要求施工时间短、而且对施工的安全性,环保性和不妨碍居民生活上都提出了要求,这些条件都促进了小型挖掘机的发展。
小型挖掘机一般由动力装置、传动装置、回转装置、行走装置和工作装置等组成。
其中回转装置和行走装置则直接影响着挖掘机的使用性和经济性,在挖掘机研究中占有重要地位。
本设计参照了现有的一些小型液压挖掘机产品,着重对挖掘机的回转装置和行走装置进行分析设计,主要完成对行走装置和回转装置装置的总体设计,进一步掌握挖掘机的设计方法和步骤,巩固和加深对所学基础理论和专业知识的掌握,了解国内外挖掘机的发展状况。
关键字:小型液压挖掘机回转装置行走机构AbstractGenerally speaking, small excavators refers to the 1 ~ 6 t excavating loader, thanks to its small body and convenient also features, making small excavators become urban areas the earthwork the ideal equipment of application. Since the s, small engineering machinery is in municipal engineering, transportation construction plays the bigger superiority and develop rapidly. Small excavators in these engineering to save human, material made great contributions, meet the operation requirement of city, in the city of narrow space in the work can maximize their production ability, and gradually become urban construction the representative construction machinery. The development of small excavators depends on the development of city construction, because the city's transformation, the construction is more, requirements of short time, construction construction machinery minor impact on the environment, safety and low pollution, turning radius, easy to transport and a small city scenery in coordination with appearance, and so on.Small excavators general by power device, transmission, and turn to device, walk device and working equipment etc. One device and walk back the device directly influence the excavator used and the economy, in the excavator occupies an important place in the study. With reference to the design of existing some small hydraulic excavator products, and focuses on the device and walk back excavator device in the analysis and design, the main finish to walk and rotation of the equipment can device overall design, to grasp the design method and steps of the excavator,strengthen and deepen our understanding of the basic theory and specialty knowledge learned of the master, understand the development situation of domestic and foreign excavator.Keywords: small excavators walk and rotation of the equipment目录第1章绪论 (6)1.1小型液压挖掘机的工作特点和基本类型 (6)1.1.1小型液压挖掘机的工作特点 (6)1.1.2小型液压挖掘机的基本类型 (8)1.2国内外研究现状和未来发展趋势 (9)1.2.1国内外研究现状 (9)1.2.2未来的发展趋势 (10)1.3 主要设计内容 (10)第2章整体设计 (12)2.1 小型液压挖掘机的组成 (12)2.2 行走机构的选择 (13)2.2.1履带式行走的特点 (13)2.2.2轮胎式行走的特点 (13)2.3 回转装置的选择 (14)第3章主要参数的计算 (15)3.1总体几何尺寸 (15)3.2 行走装置的计算 (16)3.2.1履带运行阻力计算 (16)3.2.2平均接地比压的计算计算 (19)第4章行走装置的设计 (20)4.1四轮一带的设计 (20)4.1.1履带的选型设计 (20)4.1.2驱动轮的选型设计 (24)4.1.3导向轮的设计 (26)4.1.4支重轮的设计 (28)4.1.5托轮的计算 (32)4.2张紧装置的选型设计 (34)4.2.1张紧弹簧的设计 (35)4.2.2油缸的设计 (38)4.3行走架的设计 (38)第5章回转装置 (40)5.1回转机构的设计 (41)5.1.1回转机构的参数选择 (41)5.1.2最佳转速的计算 (42)5.2回转支承的选型设计 (43)5.2.1支承型式的选择 (44)5.2.2滚动轴承的参数 (44)5.2.3回转机构的容量 (45)5.3回转小齿轮的设计 (46)第6章设计总结 (48)参考文献 (49)致谢 (50)第1章绪论1.1小型液压挖掘机的工作特点和基本类型1.1.1小型液压挖掘机的工作特点小型液压挖掘机无论是在体积还是作业效率方面都具有相当大的优势。
挖掘装载机回转机构性能研究及优化设计

挖掘装载机回转机构性能研究及优化设计随着国民经济的发展,应用机械化施工技术越来越重要,促使现代工程建设机械的蓬勃发展。
挖掘工作装置的挖掘效率以及动态特性是衡量挖掘装载机好坏与能否满足用户使用需求的重要指标。
基于此,文章就挖掘装载机回转机构性能研究及优化设计进行分析。
标签:挖掘装载机;回转机构;性能研究;优化设计一、回转机构组成及工作原理(一)组成液压挖掘机回转机构主要由回转支承、回转减速器、回转制动器和回转液压系统等组成。
(二)工作原理当操纵挖掘机回转时,回转先导阀输出的压力油进入回轉换向阀1阀芯一侧,推动回转换向阀1阀芯移动,打开回转换向阀1油路。
主泵输出的压力油经回转换向阀1进入回转马达的工作油路(A、B油口),驱动回转马达5旋转。
来自回转先导阀的先导压力油同时进入延时制动阀8的SH油口,SH油口的先导压力油推动延时制动阀的换向阀9阀芯,使先导泵输出的压力油(PG油口)进入回转制动器6活塞室。
将制动活塞顶起,使制动摩擦片分离以解除制动,回转马达5方可通过回转减速器10驱动转台旋转。
二、回转机构参数优化(一)优化模型建立1.目标函数建立回转机构回转性能的好坏,由几个方面可以判断:制动时刻角加速度、最大回转角度、系统能量消耗。
根据以上三点建立回转机构的优化目标函数:化成标准形式为:2.设计变量选取液压缸的初始安装角α0、β0,液压缸铰接点与回转中心的垂直距离H,以及回转半径r,都对上面的优化目标函数有较大影响。
因此选定α0、β0、H和r 作为优化目标函数的设计变量。
3.约束条件确定(1)启动力矩的约束液压系统的启动压力为=Mpap5.17起,因此要使机构在初始安装位置,在启动压力作用下能够启动起来,约束条件用数学表达式表示为:p起L0(A1+A2)≥Mj其中:A1:液压缸有杆腔面积。
A2:液压缸无杆腔面积。
L0:安装起始位置液压缸驱动力臂,由于结构对称,左右两缸力臂相等。
Mj:回转静阻力矩。
(2)液压缸结构参数的约束由液压缸最大行程和结构尺寸的限制,液压缸伸长到最长时,液压缸铰接点到活塞杆端的距离要小于液压缸的结构尺寸加最大行程。
毕业设计说明书参考模版-挖掘机工作装置设

本科毕业论文题目:挖掘机工作装置设计学院:机械自动化学院专业: 机械工程及自动化学号:200603130233学生姓名:汪乐指导教师: 侯宇日期: 2010年6月摘要液压挖掘机是一种应用广泛的多功能的建设施工机械,作为工程机械的主力机种。
出于液压挖掘机具有多品种,多功能,高质量及高效率等特点,因此受到了广大施工作业单位的青睐,其生产制造来了日益蓬勃发展。
液压挖掘机主要由发动机、工作装置、回转装置、行走装置和、电气装置和液压系统等部分组成。
本次设计主要是关于挖掘机工作装置设计,工作装置是直接完成挖掘任务的装置,进行工作装置的全面的通用性设计研究对推动国内挖掘机发展具有十分重要的意义。
本设计全面收集了国内外挖掘机工作装置设计的资料,对挖掘机的各种工况进行了分析,总结了挖掘机工作装置的设计要求。
分别对工作装置的各个组成部分进行了较为详细的设计,这其中就包括了动臂,斗杆和挖斗的选型,各种组成部分尺寸的计算及它们驱动装置的设计,驱动装置设计包括各种驱动装置的布置,行程,作用力的确定。
最后对动臂和斗杆在一些特殊工况下进行了校核。
关键字:挖掘机:工作装置:动臂:斗杆:挖斗AbstractHydraulic excavator is a kind of multifunction machine used widely in construction field.It is a primary kind of machine.Because of its multifunction,high quality and efficiency and various kinds,many company like to use it.Its manufacture is developing day by day.Hydraulic excavator consist of engine working equipment,rotator,walking equipment , electric control part and hydraulic system.One main parts—working equipment designing make up of this article.Working equipment is the first equipment to finish digging task.Using universal and professional excavator’s working Equipment’s design methods,having a study of universal design with computer is very important to the development of domestic excavator.In this article,collect most of the world excavator’s working equipment's designing material.Analyze various kinds of excavator’s working conditions.Detailed design the various components of working device separately,including the selection and calculation of Boom,Stick and bucket and what they drive and design of their drive. The design of drive includes determine of their arrangement and travelling and force。
液压挖掘机回转机构毕业设计论文

2工作装置总体设计2.1 工作装置构成1-斗杆油缸;2- 动臂; 3-油管; 4-动臂油缸; 5-铲斗; 6-斗齿; 7-侧板;8-连杆; 9-曲柄(摇杆): 10-铲斗油缸; 11-斗杆.图2-1 工作装置组成图图2-1为液压挖掘机工作装置基本组成及传动示意图,如图所示反铲工作装置由铲斗5、连杆9、斗杆11、动臂2、相应的三组液压缸1, 4,10等组成。
动臂下铰点铰接在转台上,通过动臂缸的伸缩,使动臂连同整个工作装置绕动臂下铰点转动。
依靠斗杆缸使斗杆绕动臂的上铰点转动,而铲斗铰接于斗杆前端,通过铲斗缸和连杆则使铲斗绕斗杆前铰点转动。
挖掘作业时,接通回转马达、转动转台,使工作装置转到挖掘位置,同时操纵动臂缸小腔进油使液压缸回缩,动臂下降至铲斗触地后再操纵斗杆缸或铲斗缸,液压缸大腔进油而伸长,使铲斗进行挖掘和装载工作。
铲斗装满后,铲斗缸和斗杆缸停动并操纵动臂缸大腔进油,使动臂抬起,随即接通回转马达,使工作装置转到卸载位置,再操纵铲斗缸或斗杆缸回缩,使铲斗翻转进行卸土。
卸完后,工作装置再转至挖掘位置进行第二次挖掘循环。
在实际挖掘作业中,由于土质情况、挖掘面条件以及挖掘机液压系统的不同,反铲装置三种液压缸在挖掘循环中的动作配合可以是多样的、随机的。
上述过程仅为一般的理想过程。
挖掘机工作装置的大臂与斗杆是变截面的箱梁结构,铲斗是由厚度很薄的钢板焊接而成。
各油缸可看作是只承受拉压载荷的杆。
根据以上特征,可以对工作装置进行适当简化处理[3]。
则可知单斗液压挖掘机的工作装置可以看成是由动臂、斗杆、铲斗、动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸及连杆机构组成的具有三自由度的六杆机构,处理的具体简图如2-2所示。
进一步简化得图如2-3所示。
图2-2 工作装置结构简图1-铲斗;2-连杆;3-斗杆;4-动臂;5-铲斗油缸;6-斗杆油缸图2-3 工作装置结构简化图挖掘机的工作装置经上面的简化后实质是一组平面连杆机构,自由度是3,即工作装置的几何位置由动臂油缸长度L1、斗杆油缸长度L2、铲斗油缸长度L3决定,当L1、L2、L3为某一确定的值时,工作装置的位置也就能够确定。
机械式挖掘机回转支承结构设计与分析

分类号密级U D C学位论文机械式挖掘机回转支承结构设计与分析作者姓名:王忠海指导教师:张伟华副教授现代传动与数字化技术研究所申请学位级别:硕士学科类别:工学学科专业名称:机电一体化论文提交日期: 2007年2月论文答辩日期:2007年3月学位授予日期:答辩委员会主席:评阅人:东北大学2007 年3月A Thesis in Mechanic and electronic EngineeringStructure Design and Analysis of Slewing Ring of Mechanical Excavatorby Wang ZhonghaiSupervisor : Professor Zhang WeihuaNortheastern UniversityMarch 2007独创性声明本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。
论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外,不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示诚挚的谢意。
学位论文作者签名:签字日期:学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定:即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。
本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。
(如作者和导师同意网上交流,请在下方签名:否则视为不同意)学位论文作者签名:导师签名:签字日期:签字日期:东北大学硕士学位论文摘 要 机械式挖掘机回转支承结构设计与分析摘要挖掘机是重要的工程机械之一,被广泛用于建筑、化工、水利、矿山等领域,是工程建设项目中不可缺少的施工工具。
我国目前大部分露天矿山,仍然普遍采用4m3机械式单斗挖掘机进行采装作业。
WK-4单斗机械式挖掘机是全回转式的,即工作平台相对于底架可回转360°以上,回转运动的时间占工作循环时间的65%~75%,最大可达85%。
液压挖掘机回转装置的设计(补充参考)

工程机械课程设计液压挖掘机回转装置的设计长沙学院第2章整机性能参数的确定与计算2.1 主要性能参数斗容量 0.1M³整机使用质量(含配重) 2940㎏其中预估:上车 1990㎏下车 910㎏表2.1 结构质量分配及其质心坐标预估(坐标原点为回转轴线接地点):注:挖掘机工作装置总质量为92KG,其质心坐标随工作状态而变化,未列入此表。
柴油机型号 JC480额定功率 22.4KW 2400r/min 29.4KW 2900r/min行驶速度范围:=0~2.32 km/h低速范围 VI=0~3.84 km/h高速范围 VⅡ最大爬坡角(第Ⅰ速度范围) 30º轨距 1180 mm每侧履带接地尺寸(长×宽) 1250×300 mmr=173 mm驱动轮动力半径k运输工况外形尺寸(长×宽×高) 3200×1480×2540液压系统参数:行走液压系统额定油压 16 MPa流量 20 L/min空载时系统背压 1.5MPa挖掘工作装置液压控制系统额定油压 16MPa流量 20L/min液压回转装置控制系统液压马达型号 INM05-200额定油压 16MPa流量 8L/min转速范围 0~100rmp最大工作压力 25MPa最大输出扭矩 2900N.m额定输出扭矩 1500N.m静制动力矩 3000N.m驱动小齿轮齿数 12回转支承内齿圈齿数 86啮合模数 5 mm卸载稳定性计算工况如图2.1所示3=1.154L4L=0.57552.3.2 工作稳定性计算挖掘机在挖掘作业过程中,当工作臂铲斗内土方和挖掘阻力形成向前翻倾力矩时,有可能造成整机失稳,必须进行工作稳定性计算。
挖掘机作业稳定性计算应取典型的挖掘工况:即挖掘机应采用纵向挖掘挖掘作业,斗杆垂直于地面,斗齿尖位于停机面以下H深处(取H=0.5m),采用铲斗油缸挖掘,切向挖掘阻力W1垂直于停机面,计算工况见图2.2。
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斗容1m3挖掘机回转机构设计2015 年 6 月摘要近年来,我国的基建工程有日益增多的趋势,国家也要大力发展基建工程来拉动经济增长,而挖掘机作为土方施工必不可少的机械设备,将在我国的基础设施建设方面发挥举足轻重的作用。
挖掘机在进行作业时,其回转机构要承受轴向载荷,径向载荷,和倾覆力矩,对其刚度,强度与稳定性就有一定的要求。
所以,挖掘机的回转系统对保持挖掘机整体的稳定性方面有重要作用,对挖掘机回转系统的研究有助于国家发展各种不同类型的挖掘机。
针对斗容1m3挖掘机的回转系统,我进行了驱动方案分析,回转支承选型设计,回转速度控制及制动方案与制动器设计,回转系统各部件的受力校核及选型,还采用了有限元方法来进行优化设计。
国内的挖掘机厂商对国内市场的把握还不够大,对挖掘机回转系统的不断优化对国内厂商制造更大更多类型的挖掘机有重要的意义。
关键词:机械设备;挖掘机;回转机构设计;有限元第一章绪论1.1 液压挖掘机及其回转机构介绍液压挖掘机是一种多功能周期作业的土方机械,广泛应用于交通运输,水利工程,矿山采掘和电力工程等机械施工中。
它的工作过程先是以铲斗的切割刃切削土壤,装满后再提升、回转至卸土位置,把土卸空后铲斗再回原来位置开始下一次作业,如此循环。
所以挖掘机对于对于减轻工人繁重的体力劳动,加快施工进度,提高施工机械化水平,促进各项建设事业的发展,都起着很大的作用。
一台斗容1m3挖掘机每班的生产率基本上等于300-400个工人一天的工作量。
所以很有必要大力发展液压挖掘机,提高其工作性能,让其更好地提高生产率,为国民建设与国民经济服务。
挖掘机的回转系统由回转支承、回转机构、转台和液压回转系统等组成。
回转支承的内外座圈间设有滚动体,其底座跟带齿的内座之间用螺栓连接,外座圈跟转台用螺栓连接。
挖掘机工作装置上的各种载荷与力矩经过回转支承传给底架。
回转机构的小齿轮既能绕自身自转又能绕转台中心公转,带动转台绕底架回转,相当于行星机构。
1.2国内外发展概况工国外发达国家在挖掘机技术上一直处于领先优势,他们从20世纪80年代就开始生产特大型挖掘机,例如,美国生产的斗容132m³的步行式拉铲挖掘机,斗容50-150m³剥离用挖掘机;B-E(布比赛路斯-伊利)公司生产的斗容量107m ³的剥离用挖掘机,斗容量168.2m³的步行式拉铲挖掘机等。
从20世纪后期开始,国际上挖掘机的生产向微型化、多功能化、大型化、专用化和自动化的方向发展。
国内的挖掘机生产商虽然要有很强的创新意识,并且要针对市场与用户的各种要求来开发出新一代挖掘机的变型产品(如高原型车、焊接车等),争取步入大型挖掘机市场,不能只依靠国外进口,把握市场方向。
同时,国内的厂商要提高用户服务,树立良好的品牌形象,力求企业与用户实现双赢局面。
只有这样,国内厂商才可能慢慢把失去的市场份额夺过来。
1.3 本设计的目的和意义目前我国及发展中国家的基础工程建设相当多,挖掘机的产销量很大。
作为工程机械应用专业的学生,通过此设计,可以很全面地掌握挖掘机的构造和作业环境及要求;掌握产品设计思路与方法;锻炼其综合运用机械类基础知识解决实际问题的能力和提高对计算机软件的应用水平;本设计要求完成上台车回转机构方案设计及结构设计。
研究内容包括,驱动方案分析确定,传动设计,回转支承选型设计,回转速度控制及制动方案与制动器设计。
1.3研究的基本思路与采用的方法通过查阅相关资料进行回转马达与回转支承的选型,计算啮合齿轮参数,计算液压系统参数。
结合三维建模及分析修改设计方案及结构参数;标准件或选用总成要完成选型匹配计算,写出具体的型号。
生成二维设计图,按标准要求完成标注、打印出二维设计图;第二章方案设计2.1 回转方案选择1)高速方案:采用高速液压马达,经过齿轮减速箱来带动小齿轮绕齿圈滚动,从而使平台回转。
可以使用4种回转方案:1 一级正齿轮和一级行星齿轮传动2 两级行星齿轮传动3 两级正齿轮传动4 一级正齿轮和两级行星齿轮传动在高速轴上装了机械制动器,我国目前对一级行星齿轮传动和一级正齿轮和两级行星齿轮传动进行了系列化和专业化生产。
方案优点:马达采用了高速马达,又加了齿轮减速机构,可靠性效率都比较高,同时又能降低成本缩小体积。
设置了机械制动器,不需要背压补油,降低了油液发热与功率损失,可与轴向柱塞泵零件通用。
2)低速方案:这种马达转速比较低,但扭矩比较大,带动小齿轮并让转台回转的时候,中间不用加减速器。
这种方案采用的液压马达通常为静力平衡式,内曲线式和星型柱塞式等。
不用经过减速器驱动的回转机构多是内曲线式的,而且这种马达转速低,扭矩大。
方案优点:这种马达传动比较简单,起动的时候制动性能也比较好,零件比较少,可靠性比较好,对油污的敏感性也比较小。
为了经济性、可靠性和效率,选用了方案2。
2.2 回转机构齿轮啮合方案的确定内齿式齿轮啮合结构紧凑能节省尺寸,受外部环境影响小。
而外齿式齿轮啮合传动受外部环境影响比较大,比较浪费横向尺寸。
所以选用内齿式齿轮啮合传动。
2.3 回转轴承选型(1)单排滚球式滚道端面中心d偏滚珠中心而且滚道是圆弧形曲面的,滚道半径R=0.52d,滚珠与滚道接触角α(水平线与作用力的夹角)一般45°,所以可以传各种方向的轴向、径向载荷与倾覆力矩。
(2)双排滚球式它的滚珠分了2排,下排比上排收到的载荷小,所以下排滚珠比较小。
接触角α(水平线与作用力的夹角)=90°,所以能承受很大的轴向载荷与倾覆力矩。
(3)交叉滚柱式滚动体做成了圆锥或圆柱形,接触角常为45°,相邻滚珠轴线交叉排列,滚道做成平面的,可以传递各种方向的载荷与力矩。
(4)组合滚子式跟双排滚珠式类似,带第三排滚珠直于上、下两排滚柱,能传递径向载荷。
主要用在直径与受到的载荷都比较大的大型的液压挖掘机上。
现实应用最广泛的是上述(1)(2)(3)3种。
纵观液压挖掘机回转支承发展历程,开始采用的双排异径球式,后来发展成用单排交叉滚柱式,近来单排四点接触球式得到了迅速的发展。
对比这三种回转支承,单排四点接触球式的全部滚动体都能同时分担载荷,而另外两种只有一般滚动体可以承受载荷,所以其静容量远超另外两种。
综合以上结论,此次的液压挖掘机回转轴承的选型选用单排四点接触球式滚动轴承式,2.4滚动轴承式回转支承的系列标准及其具体选型滚动轴承式回转支承,不少国家已有系列标准,由专门的轴承厂制造,主机成更具用途选用即可。
我国制定的滚动支撑系列标准分两大类,六种结构形式,四十种规格。
第一类或称第一系列为接触角45,滚柱按1:1排列的交叉滚柱式回转支承,以代号“HJ”表示。
第二类或称为第二系列为接触角45的四点接触球式回转支承,以代号“HS”表示。
每一类按座圈不带齿(代号“B”),带外齿(代号“W”)和带内齿(代号“N”)的不同分为三种结构形式。
每一类按滚道中心直径的大小分为二十种规格。
例如HJN-2820表示滚道中心直径02820D mm=,具有内齿机构形式的交叉滚柱式回转支承。
我国指定的滚动轴承职称系列标准有一下特点:1.尺寸参数比较齐全(滚道中心直径范围是6254540mm-),符合主机系列,可满足发展需要;2.两种系列的安装尺寸,毛胚尺寸完全相同,可以互换:3.齿轮有两种模数以满足不同的主机需要,内外齿的原始齿形均为标准型(即压力角020α=,齿顶高系数01f=,齿顶间隙系数00.25C=).为了减少小齿轮齿数,提高其承载能力,改善传动性能,内齿式采用高度变位(变位系数+0.35),外齿式采用角度变位(当大齿圈齿数为95—116时变位系数取+1.0;当齿数为117—136时取+1.15;当齿数等于和大于137时取+1.4)4.滚动体材料为GCr15及GCr15SiMn,表面硬度为HRC61—55.座圈材料为50Mn,50SiMn,5CrMnMo等,滚道表面硬度为HRC55—65,硬化层深度为35mm.参考《单斗液压挖掘机》表3-2滚动轴承式回转支承参数系列,初步选取四点接触球式滚动回转支承880HSN-系列,其基本技术参数如下:滚道中心直径:0880D mm=外形尺寸: 1000D mm = 760d mm = 95H mm = 12.5h mm =安装尺寸: 956u D mm = 800n D mm = 24n = 20mm φ=内齿参数: 718.18e D mm = 728f d mm = mm m 10= 182=Z35.01+=x mm L 70=四点接触球式滚动回转支承滚球尺寸:040d mm = kN C a 21600= 接触角45=α图 2.1回转支承2.5 主要性能参数斗容量 1M ³整机使用质量(含配重) 30000㎏其中预估: 上车 19900㎏下车 9100㎏柴油机 型号 SAA6D102E-2额定功率 125/2100行驶速度范围:低速范围 V I =0~3.1 km/h高速范围 V Ⅱ=0~5.5 km/h最大爬坡角 35º轨距 2380 mm每侧履带接地尺寸(长×宽) 6470×2980 mm运输工况外形尺寸(长×宽×高) 9865×2980×3015液压系统参数:铲斗油缸-个数×缸径×行程(mm) 130×1020×90回转液压回路(Mpa) 28.4控制液压回路(Mpa) 3.2先导油路斗杆油缸-个数×缸径×行程(mm) 140×1635×100动臂油缸-个数×缸径×行程(mm) 130×1335×90行走液压回路(Mpa) 37.3主泵最大流量(L/min) 439第三章结构设计3.1回转支承的受力分析决定回转支承寿命的主要是静容量,因为其常在低速大负荷下运转。
为了研究滚动轴承式回转支承的受力状态,求出滚动体受的最大作用力,以便与验算滚道与滚动体间的接触强度。
回转支撑的座圈是一个多支点弹性体,主要以滚动体为支点,承受着倾覆力矩M径向载荷F r以及轴向载荷F a的共同作用。
设内座圈与底架固定,外座圈与转台固定,转台经外座圈,滚动体,内座圈到底架是力的传递路线,如下图2.3所示。
图3.1 回转支承受力简图内外座圈间的内力分布跟制造方法有关,为了计算的简化,假设:受力变形只发生在滚动体与滚道接触处,内外座圈为绝对刚体;滚道与滚动体接触良好,无加工误差,无径向间隙和轴向间隙。
用在滚动体上的轴向、径向载荷与倾覆力矩的叠加内力进行计算,经过分析后得出挖掘机在直立状态下受到的载荷为最大。
总轴向力V=23KN径向力的分析包括了小齿轮与齿圈间啮合力啮P 和风力风P 和惯性作用下产生的离心力离PKN 43cos D 1i M 3P =⨯⨯⨯⨯⨯=αη额啮 5.2KN 520F q Kh C P ==⨯⨯⨯∑=公斤风其中C ——风载体型系数取0.7Kh ——高度休整系数取1q ——风压值取25公斤/m2F ——迎风面离P 按照外倾5°来进行计算: 900n L G P 2i i ∑=离=900/61.0421.12.13.26.07.2312.42297.015201.46105.242)(⨯-⨯-⨯-⨯-⨯-⨯+⨯+⨯⨯⨯ ≈1.37KN所以总H = 啮P +风P +离P ≈5.2+1.37+43≈50KN各力对回转中心取距的倾斜力矩M 为i i i i i i R F h P L G M ∑∑∑++=风离≈391KN.m3.2静载系数的确定一般用回转支承的静、动容量来决定回转支承的负荷能力,动容量指回转支承回转100万转不会疲劳破坏出现裂纹的能力,而静容量指回转支承的滚动体与滚道接触处在静负荷的作用下的永久变形量之和到了滚动体直径的万分之一但不影响回转支承正常运转的能力。