履带式液压挖掘机回转装置设计说明书

CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985摘 要 回转装置不仅功能重要而且能有效提高挖掘机的能源利用率。回转支承装置对上有着支承的关键作用，对下能将铲斗的载荷传递到地上。现如今在全回转液压挖掘机的普遍情境下，回转支承装置能担任的角色也更多了。在能源紧张的今天，任何工程机械都要将节能节源作为选择机构时的一个依据。回转机构的能源消耗在液压挖掘机总消耗中可达到百分之25到百分之40，所以有个合适的回转支承装置对整个挖掘机的节能节源都能有所帮助。现如今滚轮夹套式支承回转装置的应用极其广泛包括了工程机械、石油机械、化工机械等领域。但值得一提的是，这类支承方式有着很多缺点。这种装置，首先不能传递综合载荷，传递时条件苛刻，要借助中央驱动对准中中心。它的滚子滚轮形状呈圆柱形，导致外内回转的半径有差别，使其摩擦减小，发生相对位移，最终导致滚轮的消耗，使费用增加。为了解决以上问题，本文采用了轴承式回转支承装置来代替滚轮夹套式支承。本论文做了如下工作：(1) 根据回转支承的综合性能以及设计准则，得到液压挖掘机回转支承类型。(2) 提出了将回转支承设计出来的具体方法和计算其各个部分强度具体变化的方法。(3) 达成不发生各种问题，解决其相对滑动及受力问题的具体方法。关键词：回转支承；平衡条件；节能节源IAbstractThe rotary supporting device is not only important but also can effectively improve the energy efficiency of the excavator. The rotary support device has the key function of supporting, and the load of the bucket can be transferred to the ground. Nowadays, in the general situation of all rotary hydraulic excavators, the rotary support device can play more roles. In todays energy shortage, any engineering machine should use the energy saving source as a basis for selecting an organization. Slewing mechanism of energy consumption in hydraulic excavator total consumption can reach twenty-five percent to forty percent, so there is a suitable energy-saving section of rotary bearing device for the excavator source can help.Nowadays, the application of roller jacket type supporting rotary device is widely used in engineering machinery, petroleum machinery, chemical machinery and other fields. But it is worth mentioning that such supporting methods have many disadvantages. This device, first of all, cannot transmit the integrated load, and the condition is harsh when passed, and the central drive is used to center the center. Its roller shape is cylindrical, resulting in a difference in the radius of the inner circle, which causes the friction to decrease and the relative displacement occurs, resulting in the consumption of the roller and the increase of the cost. In order to solve the above problems, the bearing type rotary support device is adopted to replace the roller jacket.This paper does the following work:(1) according to the comprehensive performance and design criterion of rotary support, the type of rotary support of hydraulic excavator is obtained.(2) the concrete method of designing the rotary support and calculating the specific change of each part strength are put forward.(3) to achieve the specific method of solving the relative sliding and bearing problems without various problems.Keywords: rotary support; Equilibrium conditions; Energy saving section source目录引 言1第一章 液压挖掘机回转机构运动分析21.1 回转机构的基础条件21.2 回转机构运动特点说明21.3 液压挖掘机回转机构的参数选取5第二章 液压挖掘机回转传动装置72.1 回转液压马达72.2 回转减速器设计82.3 装配条件的验算9第三章 回转支承的选择及联接103.1回转支撑的类型103.2回转支撑性能比较133.3回转支撑载荷分析153.4选择回转支撑的类型153.5选择回转支撑的型号163.6回转支承联接体的设计与计算19由下面的图可知。19第四章 与外齿轮啮合的小齿轮设计26图3.1 回转传动示意图26(2) 安装条件使得齿轮传动的中心距a要与原中心距保持一致。264.1 小齿轮的材料和精度选择27第五章 机械式挖掘机的平衡性分析345.1 确定平衡重的最大值345.2 确定平衡重的最小值355.3 确定合理的平衡重37P11 = Q1 + Gp + Gbi + Gb + Gd+tu40M11 = Q1r1 + Gp rp - Gbi rbi - Gb rb -Gd+tu rd+tu 40M 1 = 1867324.68 - 903846 = 963478.68Nm40P11 = 1063205.4 + 67100 + 171700 = 1302005.4 N40M 11 = 1867324.68 - 3091731 = -1224406.32Nm406 结论42参考文献43致 谢44引 言自从第二次工业革命以来，工业发展日新月异，工程机械的发展也极其迅速。作为工程机械重要的几种之一的挖掘机的发展也是极为迅猛的。从1833年发明的蒸汽机驱动的单斗式挖掘机到现在已经有几百年。挖掘机的发展经历了五个阶段，一百多年的蒸汽时代，再到1899年诞生的第一台电动挖掘机，还有1940出现的液压挖掘机，再到杠杆操纵的改变，到现在与电子计算机的融合。挖掘机自发明以后便生机勃勃，与时俱进。随着社会的发展，不断进步。 液压挖掘机的每个装置都有着不断着革新，而这篇论文主要是对与其回转支承装置的探讨与学习。现在液压挖掘机的回转机构大多是全回转的这种液压转动方式。现在我们都倡导节能节源，绿色自然，如果能将某些地方更加的完善一下，就可以一定程度上做到。比如我这次的课题，因为回转机构的运动量大概可以达到整个液压挖掘机的全部工作循环时间的百分之50多，能量占比也能达到百分之三十左右，所以如果我们能设计出一个精良的回转支承机构，不仅对回转支承装置的研发与发展对挖掘机本身有着重要的意义，更能为整个挖掘机的节能做出贡献。47第一章 液压挖掘机回转机构运动分析液压挖掘机回转机构是有三种的，它们分别是定量泵驱动、单功率调节变量泵驱动和全功率调节双变量泵驱动。根据不同种类的回转机构，有着不同的运动情况。当液压挖掘机处于工作状态时，回转平台在回转运动时，所发生的角度变化通常在70度和180度之间。回转平台如果在进行运动时发生的角度变化不大情况下，速度没有什么太大的变化，而当角度不小时，回转的经过就会变成三个阶段：保持原来速度、速度变快、速度减小。1.1 回转机构的基础条件要想整个液压挖掘机常规作业，不发生问题。对其回转的机构有其最基础的条件：（1） 在一定条件下，需要使回转的时间达到最小值。这个过程中，叫角加速度等条件不能超过其最高值。因为角加速度还会因为最大回转转矩的不同而不同，所以在某些回转部分惯性是明确的条件下这个转矩就不能比地面的附着力矩要大，否则会有安全的问题。（2） 在条件运行的情况下，节能节源。（3） 回转过程中整个系统的动载系数有个最大值限定。1.2 回转机构运动特点说明如图1-1所示，这是液压挖掘回转平台运动是的特点图。此图明确指出了在液压挖掘机工作时，工作的一个循环中两种不同驱动方式的运动特性的说明。有了图上的这两种，还需计算另一种驱动方式变量泵驱动时的工作状态。（1） 铲斗装满时，回转平台的速度增加的过程铲斗装满时，回转平台的速度变化过程可以划成两个进程，加速度不变时的加速过程和加速度变化时的加速过程。加速度不变时，回转平台的角速度变化的快慢为。加速度不变时，所花时间为。加速度变化的运动阶段看功率的特点，可以求出相关数据 可以得到结果加速度变化时，角加速的变化规律为加速度变化时转台的转动的总角度为根据公式可以求出速度增加过程中，时间总数为（2） 铲斗装满时，回转平台速度减小的过程求得平台在装满时刻，速度减小的时间为 在平台速度减小过程中，转台转动的角度为 （3） 在铲斗装满时刻，速度不变时，各项运动数据为 其转角为 时间为以上分析都是用变量泵驱动时回转平台的各项数据，但是定量泵驱动的情况，只需要把上面的公式将加速度互相等于就可以了。1.3 液压挖掘机回转机构的参数选取1.3.1 平台转动惯量当铲斗满载时，回转平台的最大转动惯量为： 1.3.2 回转平台启动力矩和制动力矩一般情况下，启动力矩和制动力矩之比C为1.6这两个力矩越大，回转的速度也会跟着增大，而时间就会减小。地面扶着力矩可根据下面公式大致求得。1.3.3 回转平台转动的速度最大值考虑到能量问题，转动角度我们一般取得较大一点。范围则在90度到120度之间。根据下图可知，在液压挖掘机正常地工作情况下，角速度在不同驱动下随着时间的变化情况这时，上文所做的对运动特性的分析可以得出平台转动时，角速度的最大值为 从实践可以得出真理，在转动平台转速过低和过高对生产作业都是有害无利的。所以，转速大小的选择尤为重要。1.3.4 回转装置的总转动比计算回转装置总传动比为i，是回转马达的转速最高值与回转平台转速最高值之比。实际上，回转装置的传动比还与减速器有关联。即 第二章 液压挖掘机回转传动装置液压挖掘机的回转传动装置大致由三个部分组成，回转液压马达，回转减速器和回转驱动小齿轮和使它发生移动的齿圈。2.1 回转液压马达液压马达本身是一种传递介质的液压机器，回转液压马达也是如此。我们常用的回转液压马达有斜轴式的和斜盘式的柱塞马达。如今的液压马达不但有专门的生产基地，某些厂家同样自己开始做出了自己的液压马达。这样的好处在于可以根据自己的实际情况，去加一些零件来完成自己预期的目标。下面是一些典型的耶液压马达的基本数据。我们这次的设计就是选用了其中一个。根据下列计算：已知是我们的挖掘机是1立方米斗容的挖掘机，根据公式m2179+20147q=2179+20147=22326kg=22t又可由， MF指的是挖掘机地面附着力矩，对于履带式液压挖掘机来说，取0.25，这里取0.6。由上关系可得出，制动力矩MB为46500。最总选择M2X63，最高转速2200，额定转矩300。这是一种定量斜盘式轴向柱塞液压马达。轴向柱塞马达因输出转矩较齿轮马达、叶片马达大、且容积效率较高，因此常用于工程、矿山、起重运输等机械。2.2 回转减速器设计减速器的作用在于传动，其实在液压挖掘机的回转系统中，有一种不需要减速器的方式，可直接使用液压马达，这种低速大转矩的形式，虽然结构会相对简单一点可是达不到预期效果并且费用也更高。所以，这里我们采用的是带有回转减速器的一种方式。直接能有高转速的液压马达，之后再加上回转减速器。不仅可以达到我们想要的效果，在经济，结果上考虑，都是优于第一种选择的。这种结构紧密、价格也适中的方案越来越来受欢迎了，带着减速器（如行星回转减速器）的传动系统已经逐步取代了第一种只靠一个速度低转矩大的液压马达的形式了。本文也是采用的第二种方案。需要设计一个回转行星减速器。2.2.1 选取行星齿轮减速器的传动类型和传动简图 根据上述设计要求可知，需要采用双级行星齿轮传动。2X-A型结构简单，制造方便，适用于任务工况下的大小功率的传动。选用由两个2X-A行星齿轮传动串联而成的双级行星齿轮减速器，名义传动比可分为ip1=7.1,ip2=5进行传动。传动简图如下所示： 2.2.2 配齿计算选第一级中心齿轮数17和行星齿轮为3，根据公式可得内齿轮齿数为103。求出其传动比误差为8%。2.2.3 初步计算齿轮的主要参数高级齿轮与低级齿轮的模数9和12.42.2.4 啮合参数计算高速级中心距为270 变位系数 Xa=0.314 Xb=-0.314 Xc=-0.314低速级中心距为342 变位系数 Xa2=0.115 Xb2=-0115 Xc2=-0.1152.2.5 几何尺寸的计算2.3 装配条件的验算邻接条件满足同心条件满足安装条件满足第3章 液压系统的设计3.1 液压系统方案设计3.1.1 确定回路方式选用开式回路3.1.2 选用液压油液这里我们选用矿油型液压油作工作介质3.1.3 初定系统压力根据书中表格可知，选用250系统压力最为合适3.1.4 选择执行元件上文中进行的计算，选好了液压马达3.1.5 确定液压泵类型由于系统压力大于21MPa，选用柱塞泵，为求高效节能，使用变量泵。3.1.6 选择调速方式使用变量泵调压3.1.7 确定调压方式用纯机械制动，制动力矩大，制动时间短，但有着结构复杂、体积较大、且冲击较大，制动平稳性也比较差。用纯液压制动结构紧凑，制动过程平稳，但制动时间长不易精确顶位，所以我们这里采用液压与机械相结合的制动方式。3.2 液压系统参数计算3.2.1 液压缸的主要尺寸计算系统压力ps=250MPa,液压缸的最高工作压力pmax=0.9ps=225MPa，若液压缸回油背压为0，可得液压缸活塞作用减速器作用面积A=FL/pmax ，对柱塞泵根据表格 液压缸背压可取53.2.2 液压马达的主要尺寸计算设回油背压pb=1MPa。最大负载转矩TLmax=300、最高转速nmax=2200,工作压力p=29.7可得出最大流量=第三章 回转支承的选择及联接3.1回转支撑的类型据书本和网上资料显示我们不难了解到，回转支承在现在已经发展的很成熟了，不但结构完善了而且，种类大致分为了两种。分别都是转动的回转支承，一个是转柱的，一个是转盘的。回转支承应用非常广泛，不仅为汽车等各种回转式臂架起重机配套，而且应用于冶金机械、医疗机械等。伴随着机械工业的发展，回转支承也有着很大的发展，它的作用是让来支持住来自各个方向的径向力、轴向力和力矩，达到传动的效果。它的种类其实也有很多，滚柱的不同，滚道的不同，它的种类也会不用，功能也会不同，应用的领域也会不同。它的种类还与排数有关，单排，多排都有着影响。首先会影响到滚柱的滚道，其次会影响到它的直径从而力又会不用的。下面本文将会对几种典型的回转支承进行图文介绍，计算其各个数据，从而选出最合适用于液压挖掘机上的轴承。好的不一定好，合适的才是最好的。所以计算与校核也是相当重要的。1231螺栓联接孔； 2回转支承内座圈；3回转支承外座圈图2.1 回转支承我们所知道的是回转支承不难见的有单排球式、双排球式、交叉滚柱式和三排滚柱式四种。(1) 单排球式回转支承根据图片我们可以看到这就是典型的单排式回转支承。它的内外滚圈有着不东西，这个东西叫做滚道，它不是一条，也不是两条，单排式回转支承有着组成部分紧密的联系，质量小，并且可以受轴向力和倾覆力矩是典型的回转支撑结构。它的特点还有在承受非正符合是，可以自己完成在接触中的动作的角度用来面对不同的负荷时的状况，最终可以达到减小相互接触时所产生的应力。所以，如果发现DL小于1800毫米的那一刻，这种内外圈有两条滚道的回转支承的综合性能相对于其他轴承的更加优秀，更加经济可靠。当前，单排式回转支承的应用还是相当广泛的如液压挖掘机、中小型起重机、输送机等机械中。(2) 双排球式回转支承由第二张图可知，该回转支承的结构组成，整个轴承有着设计非常快捷，性能突出，设计用心的三个底座圆圈，使得配合变得自然轻松。依据这轴承的担当力的状态，位于不同位置的两个滚球一个在上面，一个在下面。它们的半径没有定性的要求。可同也可以有差异。这种双排式轴承与大部分的回转轴承是一样的，区别于滚轮轴套式，优点在于可以担当轴向力和倾覆力矩。而且，两个滚球的滚道的半径一样那一刻，各个滚球的所有承载能力的总和与滚球半径会一起发生变化，并且同一方向变化。所以，在一定条件的前提下（支撑面的垂直长度）一样时，担当着轴向力和倾覆力矩的情况下，该回转支承可以更好得完成任务，达到所需要的要求和条件。不仅经济可靠，而且使用寿命也更长了。由上可知，该轴承具有如下特点：轴向、径向的尺寸偏大，与其他机构的接触小不太会发生过多的摩擦，对机器损耗小。双排球式回转轴承的广泛用于各种装卸型机械上。(3) 交叉滚柱式回转支承上图我们看到其实只是交叉滚柱式回转轴承的一种，叫做单排交叉滚柱式回转支承，除了这种单排的，交叉滚柱式回转支承还包括双排的。如今的实物其实与图中还有些区别，机器元件总是发生着革新。不是这种短短的圆柱形而是腰鼓形的了。我们还能看到，这些滚柱不是随意摆放的，它们的轴线成90交错着地组合，与双排球式相同地方两个在内部和外部都有着不同的两条滚道，其截面是笔直的一条线。分成了均等的两个部分。一个部分滚柱担着向下的轴相力，还有一部分就是相反的。交叉滚柱式，这种形式使得支承有着紧密的结构组成，同时还能一定程度上地缩短装配之间的间隙，减少误差，精度也就跟着提高了，同样了它也有着回转支承的特性，能够担当着轴向力等。由于其精度高的关系，此回转支承除了可以应用于工程机械上还可运用于军工产品上。(4) 三排滚柱式回转支承从图中我们可以知道，他是这种回转支承中的一种。因为它的组成机构叫做多排滚柱柱式回转支承，因为组合方式多还可以叫做组合式回转支承。它的结构相对与上面的支持都要负责点，首先有着三个之多的座圈，其中滚道也由着直径每每分离，承受的力的能力也不同，有着两个滚柱去承担轴向力和倾翻力矩，而最后的第三个滚柱则是去承受垂直方向上的力。三个滚柱的形式，使得结构很紧固。这种很紧固的形式，可承载很大得了力，所以三排滚柱式广泛应用于重载机械设施上。还有很多特殊的回转支承是我们平常见得比较少的，因为其特殊性以及与本文研究的在液压挖掘机上的回转支承不太符合，我们在这里就不过多的介绍了。这些轴承功能与综合性能都不同。例如：三排混合式、五排滚柱式等各种各样的。可是它们不仅价格昂贵而且复杂既具有一定特殊性的问题，在此不考虑使用这些回转支承。图2.2 单排球式回转支承图2.3 双排球式回转支承图2.4 交叉滚柱式回转支承图2.5 三排柱式回转支承3.2回转支撑性能比较回转支承想要有好的承载能力和使用寿命，其性能就一定要好。要使机械能够选用到正确的的回转支承，我们需要做一系列的计算和观察，对一些不太对的回转支承进行处理与分析。不能随意的选用回转支承，就需要对其综合性能进行比较和分析。在不同的场合，不同的条件下，应该选用什么样的回转支承装置。3.2.1支承和交叉滚柱式回转支承性能比较要相比较这两种回转支承的综合性能情况，需要比较它们的动容量和静容量的额定值。这两个数值能够直观的告诉我们哪个回转支承的综合能力更加优秀，我们也可以从这些数值中选择出更加好的，这时候需要用控制变量法，进行假设。当有着其他情况都一样时，单排球式的和交叉滚柱式这时候的综合性能，就可以通过计算容量来得出来。（1）单排球式回转支承的额定静容量Co和额定动容量Ca额定静容量CoN (2.1)额定动容量CaN (2.2)额定静容量CaN (2.3)额定动容量CaCa = 410 fa fs do Z f H = 978133 N (2.4)根据计算可得：交叉滚柱式的动载能力比单排式回转支承的动载能力大25%，其静载能力却低了90%。由此我们可以得出;交叉滚柱式的动载能力比单排式回转支承好，静载能力就较差了。3.2.2转支承和双排球式回转支承性能比较(2)额定静容量Co为：Co = fo do2 Z sin 50 = 38 502 62 sin 50 = 4512002 N (2.7)单排球式回转支承的额定动容量Ca额定动容量CaN (2.8)结果是CoCo，大28%；CaCa，大35。由上可得，关于不同尺寸的双排球式回转支承计算的结果显示出大致一样。那么我们可以选择出更好的零件。单排球式轴承在价格，精度等各个方面都比双排球式轴承要好，所以我们选用单排球式轴承。3.3回转支撑载荷分析如图2.6所示，当挖掘机的带起的力为值，斗柄会与地面平心，斗柄上作用着最大挖掘阻力时，挖掘机支承滚子将受到最大载荷6。 (1) 垂直载荷作用在回转支承装置上的垂直载荷为Fa = Gb + Gd + Gbi + W1 + G2 + G1 = 1403010N (2.9)见图2.6，Fa对回转中心线的偏心位置距为em (2.10)(2) 水平载荷 作用在滚盘上的水平载荷为：Fr=W2=95500 N 如图2.6所示到滚轮平面的距离为， (3) 倾覆力矩M由，的偏心造成的倾覆力矩为MNmm (2.11)3.4选择回转支撑的类型我们在选择零件时要看其成本，由上可知：虽然三排柱式回转轴承的承载能力较大，但成本过高。通过一系列计算可得出结论：(1DL与上述所有的r值一同变化，r值大则DL会跟着变大(2) DL在不大于1800的情况下，我们可以由图得到单排的r值能到峰值，可以当1800不再是DL的界限时，三排柱式相对其他就是峰值了。根据r的高低，我们在DL在1800以下时选用单排球式回转支承，反之那一时我们则要选r值更高的回转支承了。3.5选择回转支撑的型号当我们确定了回转支承的类型后，我们就需要根据类型，在这一类型中选取合适的型号了。而确定其型号的根本依据，还是其综合性能在一定的条件下更加优异。我们才能选择。这也是需要计算与研究的。必须具备的因素有：(1) 承载曲线1的下方需要有个点(Fa，M）；(2) 曲线2的下方需要有个点(Fa，M）；(3) 静态安全系数要满足(表2.1)。图2.6 挖掘机载荷分析3.5.1回转支承HOU30/1000的静态参照载荷和的计算依照主机回转装备的回转轨道中心直径DL初次选择回转支承型号的不同然后根据主机回转支承装置受到的最大载荷(包括轴向载荷Fa、径向载荷Fr及倾覆力矩M)来计算静态参照载荷Fa和M。(1) 单排球式回转支承的静态参照载荷计算。单排球式回转支承的静态参照载荷Fa和M的计算按承载角45和60两种情况进行。当时 (2.12) (2.13)当时 (2.14) (2.15)3.5.2回转支承HOU30/1000的额定静容量和当量轴向载荷的计算当量轴向载荷CP (2.21)注：此表取自参考文献9。由式(2.20)计算回转支承HOU30/1000的额定静容量 N由式(2.21)计算回转支承HOU30/1000的当量轴向载荷N取，。3.5.3回转支承的选型流程回转支承的选型过程由图表可得。 3.6回转支承联接体的设计与计算 由下面的图可知。3.6.1回转支承联接体的设计3.6.2联接体的设计图2.11 回转支承内齿图2.12 回转支承内圈3.6.3螺栓联接载荷的计算3.6.4螺栓联接承载力的验算回转支承回转支承螺栓联接承受的载荷用主机回转支承装置受到的最大载荷代替，看点(Fa，M)的位置，在螺栓负荷曲线以下的话，证明满足要求。反之则不满足。3.6.5螺栓联接的强度校核根据承受力的变化的曲线还需对联结进行详细的校核。这样才有效的避免没必要的误差。误差的危害会直接影响到机器元件的使用寿命，增加维修成本。所以有效准确的校核会降低这些风险。进行校核时我们保持认真仔细的态度，的确为以后螺栓的连接出了一份力量。当误差尽可能的减小时，生产效率也会大大地提高。(1)应力： (2.28)(2) (2.29) (2.30)(3) 受压面不被压溃，应满足下式 (2.31) (2.32)得mm2由式(2.24)得N所以，即螺栓在最大工作载荷Fmax =70372 N；预紧力 Qp=126670 N作用下，不会被拉断。第4章 与外齿轮啮合的小齿轮设计图3.1 回转传动示意图如图3.1所示，由于用回转支承代替了以前的支承，与小齿轮啮合的齿轮的参数发生了改变，所以要重新设计一个小齿轮与回转支承的外齿进行啮合。挖掘机的使用工况使得齿轮传动承受的是重载、且有冲击。选用材料为40Cr的调制齿轮，作为其表面需要淬火。可做回转支承外齿。所以选择的小齿轮材料也应是齿面硬度较高的淬火齿轮，常用的齿轮材料为20Cr、20CrMnTi、20Cr2Ni4等。小齿轮的齿轮参数应该满足下面的要求：(1) 小齿轮要与回转支承的外齿具有相同的模数m和压力角。(2) 安装条件使得齿轮传动的中心距a要与原中心距保持一致。(3) 小齿轮齿数z1要满足回转机构的传动比的要求范围。(4) 回转支承的外齿采用了正变位，为了保证小齿轮的齿根强度，要求小齿轮也采用正变位。齿顶厚度要求要大点。(5) 为了保持齿轮传动的连续性，重合度要大于或等于许用的重合度。4.1 小齿轮的材料和精度选择齿轮材料为，渗碳淬火，齿面硬度5863HRC,精度7级的渐开线直齿圆柱齿轮。4.2 小齿轮齿数和变位系数的选择4机械式挖掘机的平衡性分析 (3.3)4.2.1 根据挖掘机回转机构的传动比，选择小齿轮齿数由式(3.1)得其中回转支承外齿齿数，回转支承的转速所以初步选择小齿轮齿数4.2.2 计算小齿轮变位系数由式(3.3）得综上公式可得：所以4.3.4 小齿轮参数的校核若在这种情况下，有所不对，不能让齿轮正常运行，不符合其厚度条件的情况下。需要在一定的控制力度下增大齿数，再次计算的值。这里要求Sa10.4m。小齿轮的参数：计算小齿轮的齿顶圆直径da1mm (3.7)齿顶圆压力角 (3.8)由式(2.22)计算小齿轮的齿顶厚mm满足 (2) 重合度的计算重合度有着固定的公式和各种情况下的计算，液压挖掘机回转支承的重合度，我们用以下公式进行计算可以得出： (3.9)当重合度不合要求，那么在选择范围之内，增大小齿轮的齿数z1。(3) 小齿轮强度的校核齿轮的校核尤为关键，齿轮是精密的机械机构，如果校核不对，不好，不正确的话，会极大地增加其工作误差还会大大降低工作效率与精度。所以齿轮的校核需要按照公式进行准确的计算，在什么条件下，应该是怎么样的，分条件，按步骤一步一步进行计算与校核：若校核结果为，则说明齿轮在这些方面不符合要求，硬度远远达不到要求，齿轮需要更换，换成符合规定要求的齿轮进行代替与更换。为了达到硬度要求，需要提高原来齿轮有的这些不足；当齿轮的齿根弯曲疲劳强度不满足，要加齿轮的变位系数，当不满足要求时，要重新选择回转支撑型号。4.2.5 齿轮传动受力分析小齿轮的节圆直径mm (3.15)所以小齿轮收到的圆周力为N (3.16)4.2.6 齿面接触疲劳强度校核齿面接触疲劳强度的校核公式26为 (3.17)齿数比u (3.18) (3.19)由表9.1326得齿向载荷分布系数 计算载荷系数K： (3.20)根据重合度=1.611，由图9.4926取重合度系数，=0.9计算齿面接触疲劳强度： (3.21)计算齿轮的许用接触应力： (3.22)MPa (3.28)第五章 机械式挖掘机的平衡性分析一个机械如果不平衡，那这个机械整个体系就会发生各种各样的问题。力的失去了平衡后，机械元件间的摩擦就会越大，损耗也会跟着加多。工作的误差也会增大，最后导致工作精度下降，工作效率减小。一个机械元件若不平衡，引起的问题就会有一系列。所以平衡问题非常重要。要想符合平衡需要，在平衡重小时，靠近工作设备的转台前方的滚子需要充当主力。相反，平衡重过大，末部的设备就会更多损耗。平衡的状态下，这种损耗就会很少。 5.1 确定平衡重的最大值图中就是看准了平衡所需要的各种要求。在力和力矩下都处于平衡的状态。让其处于共同力的制衡下。没有多余力的溢出，从而达到平衡的效果。知道了不平衡时，机械元件会加大摩擦造成不可估量的损失，影响机械最终的运行与发展。所以我们要确定了液压挖掘机回转支承装置的平衡重，杜绝一切因为工作的不当，引起的没必要的麻烦和误差。提高工作精度，加强工作效率。式中ro=r2 = 4.2 m；ex=1.4m；r1=1.5；rbi=4.84m；Q1=672380N；Gbi=18630N西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）解此方程，达到转台平衡条件的最大平衡重为N图4.1 挖掘机受力分析(确定最大平衡重)5.2 确定平衡重的最小值平衡至关重要，为了达到平衡的条件我们不仅要知道它的最大值，还需知道它的最小值。从而画出一个范围，不超出这个范围，我们就确信在这一范围内这个液压挖掘机回转支承装置是符合平衡的。有了最小值，我们的一切工作都应该是平衡重超出这个最小值，不能过分的低，导致不满足条件，还是会引起不平衡，这虽然不会加大机器的损耗，但是会使机械不能正常工作，误差什么的也是会大大地提高，为了杜绝这种情况，我们必须将其控制在最小值之上，但也要注意不要超过了其最大值，否则就得不偿失了，总而言之，要将平衡重控制在最小值和最大值之间，过大过小都不行。图4.2挖掘机受力分析（确定最小平衡重）5.3 确定合理的平衡重对于怎么有个正确，没有很大误差的情况，平衡重需要在最大值与最小值之间，具体体现在，这些公式上。公式可以帮我们把这个范围确定出来，有了准确的范围才能，做出一些判断，不会走人不能进去的雷区。在范围内，我们可以尽可能地减小我们的误差，减小工作成本，提高我们的效益。如果则这合理的，可用的。反之，若得出。这表示这个装置不符合要求，工作装置尺寸不够小或工作装置不够轻；若得出，若是这种情况的话，说明这种装置的平衡重不符合要求，没那么大，应该改变其有关的数据。正确的转轮平衡重能够按照转台上全部的机构和工作装置所受到的重力之于转台回轴中心oy的力矩一直不变的状态下，这时候可以选用两个力矩的和除以二得到倾覆力矩。倾覆力矩。 (5.7) (4.9)我们还可以把我们所能接受范围内的最大值与最小值，这两种情况分别计算一下，得出这种状态下，我们的液压挖掘机工作时，我们的回转支承会处于什么样的状态下，有了最大值和最小值出现的情况下，我们就能将工作控制正确的范围之内：由式(4.14)得图4.3 挖掘机受力分析(确定合理的平衡重)根据挖掘机转台的平衡条件，确定合理的平衡量。由式(4.8)得其中rb=6.52m；rd+tu=10.3m；Gb=186360N；Gd+tu=171700N；代入得 Nm由式(4.9)得Nm由式(4.7)得Nm根据相关公式可以得到式中所以得出最后验算的依据有了最大值和最小值出现的情况后，为了避免误差，最终我们还是要对其进行检查和完善。P1 = Q1 + Gp + Gbi = 672380 + 235528.2 + 186360 = 1094268.2 N由式(4.13)得M1 = Q1r1 + Gp rp - Gbi rbi = 1997788.5 - 903846 = 1093942.5Nm由式(4.15)得P11 = Q1 + Gp + Gbi + Gb + Gd+tu=1094268.2 + 67100 + 171700 = 1333068.2N由式(4.16)得M11 = Q1r1 + Gp rp - Gbi rbi - Gb rb -Gd+tu rd+tu = 1997788.5 - 3091731 = -1093942.5Nm所以m不满足，所选平衡重过大，因此需减小平衡重。现取Gp=204465.4N则由式(3.12)得P1 = 672380 + 204465.4 + 186360 = 1063205.4 N由式(4.13)得M 1 = 1867324.68 - 903846 = 963478.68Nm由式(4.14)得由式(4.15)得P11 = 1063205.4 + 67100 + 171700 = 1302005.4 N由式(4.16)得M 11 = 1867324.68 - 3091731 = -1224406.32Nm由式(4.14)得所以 符合的条件，最后确定挖掘机的平衡重N。6 结论回转支承对上面的工作装置其支承，还可以传递运动和载荷。回转支承的转速相对于其他也比较低。回转支承能将只要是不同的两个的不同的元件在不同的地方做运动，同时又要担当轴向力、径向力等的重要元件。本文采用轴承式回转支承装置来代替滚轮夹套式支承，是一个新颖的测试。通过采用轴承式回转支承装置，达到的效果我们发现我们做到了以下几点：（1） 区别于常规回转支承的使用，提高了挖掘机回转装置的能力，能传递运动和载荷了，加强了工作效率，降低了所需费用。（2）通过一系列的计算和校核，确定了三排柱式回转支承在承受能力上以及综合性能上最好，是大型机械支承最佳的选择。（3）本文提出在回转支承上很多的计算与校核，根据不同的实际情况，有一定的借鉴意义的。不仅适用于机械式挖掘机，还同样适用于所有需要采用回转支承的机械。参考文献1 周丽.机械式挖掘机工作装置的优化与仿真D，东北大学，20002 何正中.国外矿山机械发展特点及建议J,工程机械，19943 章崇焕.国外大型矿用挖掘机的最新发展M,矿山机械，19934 丛培山.矿用挖掘机主要参数的合理选择J,矿山机械，19825 朱湘冀.机械式挖掘机机器人化的探讨J,工程机械，19956 阎书文.机械式挖掘机设计M，机械工业出版社，19897 曹善华.单斗挖掘机M，机械工业出版社，19888 宁恩渐.采掘机械M，冶金工业出版社，19809 徐立民，陈卓.回转支承M，安徽科学技术出版社，198910 候宁.合理选用回转支承J,建筑机械,96年第8期11 陈正利.我国液压挖掘机发展的几个重要阶段及其前景展望J，建筑机械,199912 张深基.液压挖掘机的发展方向J，矿业译文，199613 王进.液压挖掘机的发展方向J，西北建筑工程学院学报，199614 胡德森.液压挖掘机的发展展望J，中国机械，199515 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