揽清幽单斗正铲液压挖掘机工作装置设计 南昌航空大学毕业设计
Mc'?Wkld?W2b 2式中，b——铲斗宽（米）。
切向挖掘阻力W1作用于斗边齿，造成对斗杆的扭矩MKP：
MKP?W1b (吨*米) 2按以上作用力分析，作斗杆内力图，包括轴力N，斗杆平面内的剪力Qx和弯矩Mx，斗杆平面外的剪力Qy和弯矩MY，以及扭矩T如图5-1。 取弯矩最大处进行校核，断面如图5-3所示：
Iy NIz QxMx
图5-3
Qy断面面积为：F?180?10?4 m2 断面转动惯量：IZ?5.8?10?4
?4?10 IY?1.7
My断面处压应力为：?1?N?14 MP FT斗杆平面内剪应力为：?x?图5-2
斗杆平面内弯曲正应力：
Q1?20 MP F?xmax?M1ymaxIZ?95MP
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斗杆平面外剪应力为：?y?Q2?2.7 MP FM2ZmaxIY?63.2MP
斗杆平面外弯曲正应力： ?ymax?按闭口薄壁杆件公式计算扭转剪应力：
??T2??min=14.7 MP
式中，?——截面中线所围面积m2
m ?mi——最小壁厚n此时，有附加载荷，斗杆安全系数取为2，材料16Mn的屈服极限??s?=350MP，则，许用应力??????s??175nMP
最大压应力?max??1??xmax??ymax?172MP
1、动臂位于动臂油缸最大作用力臂处； 2、斗杆油缸作用力臂最大；
3、铲斗斗齿尖，动臂与斗杆铰点，斗杆与铲斗铰点三点位于同一直线； 4、正常挖掘，挖掘阻力对称于铲斗，无横向力。 斗杆受力分析同工况一。
切向最大挖掘力W1取决斗杆油缸的闭锁力Pg'，取斗杆为隔离体，按力矩平衡求得：
???
2???
2W1?Pg'lb?Gdr4?Ggr3l2?ld (吨)
式中，Gg,Gd——斗杆和铲斗的重量（吨）；
l2,ld——斗杆和铲斗长（米）；
r3——斗杆重力到动臂与斗杆铰点的力臂（米）；
r4——铲斗重力到动臂与斗杆铰点的力臂（米）
取铲斗为隔离体，按力矩平衡求得铲斗油缸工作力：
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P1ld?Gdr2d?Wr?r6 (吨)
7r5式中，r2——铲斗重力到铲斗与斗杆铰点的距离（米）；
r5——连杆到铲斗与斗杆铰点的距离（米）； r6——连杆到摇杆与斗杆铰点的距离（米）；
r7——摇杆的长度（米）。
法r'6向阻力取决于动臂油缸的闭锁力PB，取整个工作装置为隔离体，由力矩平衡求得：
W12?r?P'BrB??MA(Gb,Gg,Gd)?W1r0??2.571(吨) 1式中，r0——切向挖掘阻力到动臂下铰点的力臂（米）；
r1——法向挖掘阻力到动臂下铰点的力
N臂（米）；
rB——动臂油缸作用力到动臂下铰点的
力臂（米）；
Q?MA(Gb,Gg,Gd)——工作装置各个部
分对动臂下铰点的力矩和。
M
按图解法和力平衡方程求得斗杆所受作用
力。按以上作用力分析，作斗杆内力图， 图5-5
包括轴力N，斗杆平面内的剪力Q，弯矩M如图5-5。 取弯矩最大处进行校核，断面如图5-6所示： 受力分析同上。 断面处压应力为：?1?NF?14.0 MP 斗杆平面内剪应力为：?Qmax?F?19.7 MP 斗杆平面内弯曲正应力：
?ymaxmax?MI?96.7MP
Z此时，为主载荷，斗杆安全系数取为2.5，材料16Mn
Iz
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的屈服极限??s?=350MP， 则，许用应力??????s??140nMP 图5-6
最大压应力???1??max?110.7MP
反铲装置动臂的强度校核按挖掘中动臂可能出现的最大载荷来选定计算位置。 一、工况一
1、工作装置处于最大挖掘深度处； 2、正常挖掘，无横向作用力。
切向最大挖掘力W1取决斗杆油缸的闭锁力Pg'，取斗杆为隔离体，按力矩平衡求得：
???
2W1?Pg'lb?Gdr4?Ggr3l2?ld
式中，Gg,Gd——斗杆和铲斗的重量（吨）；
l2,ld——斗杆和铲斗长（米）；
r3——斗杆重力到动臂与斗杆铰点的力臂（米）；
r4——铲斗重力到动臂与斗杆铰点的力臂（米）
法向阻力取决于动臂油缸的闭锁力PB'，取整个工作装置为隔离体，由力矩平衡求得：
W2?1'?PBrB??MA(Gb,Gg,Gd)?W1r0? (吨) ??r1式中，r0——切向挖掘阻力到动臂下铰点的力臂（米）；
r1——法向挖掘阻力到动臂下铰点的力臂（米）； rB——动臂油缸作用力到动臂下铰点的力臂（米）；
?MA(Gb,Gg,Gd)——工作装置各个部分对动臂下铰点的力矩和。
取铲斗和斗杆为隔离体，求得斗杆与动臂铰点处的作用力。再取动臂为隔离体，求得动臂下铰点的作用力。
按以上作用力分析，作动臂内力图，包括轴力N，动臂平面内的剪力Q和弯
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矩M如图5-8。
取动臂弯曲处进行强度校核，断面如图5-9： 断面面积为：F?204?10?4 m2 断面转动惯量：IZ?7.6?10?4
取动臂安全系数为2，材料16Mn的屈服极限
??s?=350MP，则许用应力为： ??????s??175
nMP断面处压应力为：?1?剪应力为：??N?16.6 MP FQ1?7.6 MP F 图5-8 弯曲正应力：
?max?MymaxIZ?143.7MP
此处按曲梁进行验算，则
Iz
??NM?1y???=135.1
???
2 图5-9
1、工作装置位于最大挖掘半径处； 2、正常挖掘，无横向阻力。
切向最大挖掘力W1取决斗杆油缸的闭锁力Pg'，取斗杆为隔离体，按力矩平衡求得：
W1?Pg'lb?Gdr4?Ggr3l2?ld
式中，Gg,Gd——斗杆和铲斗的重量（吨）；
