斗轮挖掘机液压变幅机构设计

　　引言

　　变幅机构在斗轮挖掘机中起着至关重要的作用。俯仰机构可将斗轮或卸料臂升降到所需的工作高度，并停止在那里，在非工作状态时，它可防止斗轮着地，并能使斗轮从工作面移开，以防工作面塌方埋没斗轮。斗轮挖掘机通常采用钢丝绳变幅和液压油缸变幅两种方式，钢丝绳主要应用在大中型斗轮挖掘机上，而液压油缸变幅在紧凑型斗轮挖掘机中应用较为广泛。下面以本单位试制生产的1500m3/h紧凑斗轮挖掘机为例进行阐述。

　　1、概述

　　1500m3/h紧凑型斗轮挖掘机的变幅机构包括两个部分：取料臂变幅机构和卸料臂变幅机构。根据挖掘高度和物料特性，取料臂变幅机构的变幅角度为±16°，卸料臂变幅机构的变幅角度为0-16°。变幅机构运动过程中仅承受臂架重力载荷，当变幅运动结束，设备挖掘时，液压缸要承受多方面的载荷。

　　斗轮挖掘机液压变幅机构大多采用扎制式单杆双作用液压缸，而且使用两端铰接关节轴承的安装方式，此种型式液压缸可适应重载、恶劣的工作环境。

　　2、取料臂液压变幅机构设计

　　2.1液压缸压力计算

　　首先对取料系统进行载荷分析，通过下面公式对液压缸承受的压力进行计算：

（1）

　　将表1中的数值带入其中即可求出液压缸压力。

　　取料臂在上仰16°、下俯16°时的液压缸压力计算方法同在水平时是相同的，这里不详细讲述，直接给出数值，如表2所示。

　　2.2活塞直径校核

　　液压缸活塞直径、活塞杆直径初选值分别为380mm和280mm。

　　活塞无杆侧有效面积：

　　活塞有杆侧有效面积：

　　通过正常工作最大压力校核活塞直径：，压力小于20MPa，满足使用要求。

　　2.3活塞杆直径校核

　　由于活塞杆通常可当作细长杆处理，因此可以用欧拉公式进行压杆稳定校核，上仰16°时液压杆伸出长度最大，此时最为危险，对此进行校核：

　　安全系数大于3.5，满足使用要求。

　　3、卸料臂液压机构设计

　　3.1液压缸拉力计算　　

　　卸料臂液压缸拉力仍然按照公式（1）进行计算，所需数据及计算结果如表3所示。

　　3.2活塞直径校核

　　液压缸活塞直径、活塞杆直径初选值分别为280mm和180mm。

　　活塞无杆侧有效面积：

　　活塞有杆侧有效面积：

　　通过正常工作最大压力校核活塞直径