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拖拉机后部挖掘机具摆臂机构的设计
发布时间:2014-05-04 点击次数:
  后挖掘机具是悬挂在轮式拖拉机尾部,以液压缸作为执行驱动各工作部件,实现挖掘、提升、回转、卸载等循环作业。常用于小型土方工程作业和大面积旱田开沟、作垅,园林栽培,城乡电缆管道的铺设等。我公司于2010年开发生产的一款后挖掘机具是应欧洲市场的需求,专门为20马力以下小型轮拖配套设计的一款小型后挖掘机具。其绝大部分性能参数的设定在参照公司已成熟的配套20马力以上的后挖掘机具下没有太大的难度,唯一被反复调整的一个参数指标是该款机具的整机重量。因为是配套小型轮拖,整机重量被限制在250kg以下,在保证各部件设计强度的条件下还是有一定难度。为此,我们在其余部位很难再减重的情况下,对该款后挖掘机具的摆臂机构上作了创新设计。传统的摆臂机构多利用双油缸驱动转向节的方式,来实现挖臂左右180°的回转。也有简化为单油缸驱动的方式,但那种方式受回转死点的限制,不能实现左右180°的回转。
  这款新设计的后挖掘机具摆臂机构利用了机械机构原理,实现了单油缸驱动转向节,在左右180°的范围内回转,同时减少了该机构部件所占用空间和重量。
  我们先来了解一下该机构的部件组成。
  如图1所示,机构主要由油缸、摆臂、滑槽组成,其中滑槽为了便于装配,设计为装配组合形式,由槽体和槽盖用螺栓联接组成。
机械图
  我们再来对该机构作一下简单的受力运动定性分析。
  图2画出了转向节从右往左摆动过程中的三个具有代表性的极限瞬时位置的受力和运动状态:
机械图2
  当机构处于a状态时,油缸作用力F0的分力F1驱动摆臂逆时针摆动,由杠杆原理在D点产生对转向节的驱动力F3,驱动转向节向左摆动;分力F2驱动摆臂沿滑槽向前滑动。摆臂直接传递分力F2在D点驱动转向节向左摆动。由图上可以看出,转向节限制在左右180°的回转范围内时,力F2和力F3的合力F4相对A点总存在着一定的转臂而产生有效的转矩驱动转向节。
  当机构处于b状态时,油缸作用力F0直接通过杠杆原理对转向节产生驱动力F4,驱动转向节向左摆动。
  当机构处于c状态时,油缸作用力F0的分力F1驱动摆臂逆时针摆动,由杠杆原理在D点产生对转向节的驱动力F3,驱动转向节向左摆动;分力F2驱动摆臂沿滑槽向后滑动。摆臂直接传递分力F2在D点驱动转向节向左摆动。由图上可以看出,力F2和力F3的合力F4相对A点也是存在着一定的转臂而产生有效的转矩驱动转向节。
  我们经过试制,验证了该机构可行性的可靠性。该机构在底座上的结构布置相比于双油缸驱动转向节的方式方便的多,机构部分重量能减轻30~40%,其产生的摆臂动作也较为灵活。在实际生产中要注意的是滑槽与摆臂之间滑动配合的精度控制和配合面的硬度,加上良好的润滑条件,就能够很好地满足机具的性能要求。
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