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20T履带挖掘机工作装置零件图与设计
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    2总体方案设计

    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: 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[2]。
    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[2]。
    2.2 动臂及斗杆的结构形式
    动臂采用整体式弯动臂,这种结构形式在中型挖掘机中应用较为广泛。其结构简单、价廉,刚度相同时结构重量较组合式动臂轻[3],且有利于得到较大的挖掘深度。
    斗杆也有整体式和组合式两种,大多数挖掘机采用整体式斗杆。在本设计中由于不需要调节斗杆的长度,故也采用整体式斗杆。
    2.3 动臂油缸与铲斗油缸的布置
    动臂油缸装在动臂的前下方,动臂的下支承点(即动臂与转台的铰点)设在转台回转中心之前并稍高于转台平面[3],这样的布置有利于反铲的挖掘深度。油缸活塞杆端部与动臂的铰点设在动臂箱体的中间,这样虽然削弱了动臂的结构强度,但不影响动臂的下降幅度。并且布置中,动臂油缸在动臂的两侧各装一只,这样的双动臂在结构上起到加强筋的作用,以弥补前面的不足。具体结构如图2-4所示。
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