【摘要】結合本單位斗輪挖掘機的研發(fā)試制，本文就液壓變幅機構設計思路進行闡述。

【關鍵詞】變幅角度；液壓缸；計算

引言

變幅機構在斗輪挖掘機中起著至關重要的作用。俯仰機構可將斗輪或卸料臂升降到所需的工作高度，并停止在那里，在非工作狀態(tài)時，它可防止斗輪著地，并能使斗輪從工作面移開，以防工作面塌方埋沒斗輪。斗輪挖掘機通常采用鋼絲繩變幅和液壓油缸變幅兩種方式，鋼絲繩主要應用在大中型斗輪挖掘機上，而液壓油缸變幅在緊湊型斗輪挖掘機中應用較為廣泛。下面以本單位試制生產的1500m3/h緊湊斗輪挖掘機為例進行闡述。

1、概述

1500m3/h緊湊型斗輪挖掘機的變幅機構包括兩個部分：取料臂變幅機構和卸料臂變幅機構。根據挖掘高度和物料特性，取料臂變幅機構的變幅角度為±16°，卸料臂變幅機構的變幅角度為0-16°。變幅機構運動過程中僅承受臂架重力載荷，當變幅運動結束，設備挖掘時，液壓缸要承受多方面的載荷。

斗輪挖掘機液壓變幅機構大多采用扎制式單桿雙作用液壓缸，而且使用兩端鉸接關節(jié)軸承的安裝方式，此種型式液壓缸可適應重載、惡劣的工作環(huán)境。

2、取料臂液壓變幅機構設計

2.1液壓缸壓力計算

首先對取料系統(tǒng)進行載荷分析，通過下面公式對液壓缸承受的壓力進行計算：

（1）

將表1中的數值帶入其中即可求出液壓缸壓力。

取料臂在上仰16°、下俯16°時的液壓缸壓力計算方法同在水平時是相同的，這里不詳細講述，直接給出數值，如表2所示。

液壓缸壓力 表2

位置水平上仰下俯

壓力（kN）1852.517372178.6

2.2活塞直徑校核

液壓缸活塞直徑、活塞桿直徑初選值分別為380mm和280mm。

活塞無桿側有效面積：

活塞有桿側有效面積：

通過正常工作最大壓力校核活塞直徑：，壓力小于20MPa，滿足使用要求。

2.3活塞桿直徑校核

由于活塞桿通?？僧斪骷氶L桿處理，因此可以用歐拉公式進行壓桿穩(wěn)定校核，上仰16°時液壓桿伸出長度最大，此時最為危險，對此進行校核：

安全系數大于3.5，滿足使用要求。

3、卸料臂液壓機構設計

3.1液壓缸拉力計算

卸料臂水平位置載荷 表3

載荷名稱膠帶物料載荷取料裝置自重液壓缸拉力

數值（kN）53.624.2587.3

力臂（m）12.511.75.954

卸料臂液壓缸拉力仍然按照公式（1）進行計算，所需數據及計算結果如表3所示。

3.2活塞直徑校核

液壓缸活塞直徑、活塞桿直徑初選值分別為280mm和180mm。

活塞無桿側有效面積：

活塞有桿側有效面積：

通過正常工作最大壓力校核活塞直徑

壓力值小于20MPa，滿足使用要求。

3.3活塞桿直徑校核

卸料臂液壓缸承受拉力，不需要校核壓桿穩(wěn)定性，但需要校核活塞桿拉應力，水平時所承受的載荷最大，對此進行校核：

安全系數大于3.5，滿足使用要求。

4、其它注意事項

斗輪挖掘機工作環(huán)境惡劣，沖擊載荷較大，在設計還應考慮諸多事項。首先液壓站應設在油缸和上部結構鉸點的下部，盡可能距離近些，并應安裝防塵罩。其次，在低溫地區(qū)，應設預熱裝置，在高溫地區(qū)，應有足夠的通風設施。最后，變幅機構需要設置行程開關或液壓缸自帶接近開關來保護設備。