CN106149776B - 一种装载机不同长度动臂通用动臂油缸的设计方法 - Google Patents

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Abstract

一种装载机不同长度动臂通用动臂油缸的设计方法，根据动臂油缸的最小提升力臂值K以及动臂油缸与前车架铰接点P点，确定夹角α的范围；α是以P点为圆心的两条射线的夹角，一条射线是以P点为原点，在G点下方且距离G点值为K的射线；另一条射线是动臂油缸逆时针旋转发生干涉临界值时的动臂油缸中心线所在的射线；以动臂油缸与前车架铰接点P点为圆心，以动臂油缸最短和最长为半径分别画出两个圆；再以动臂与车架铰接点G点为圆心，将小圆顺时针旋转角度∠N‑G‑N1，得到小圆与大圆交叉点M，以G点为圆心，将点M逆时针旋转角度∠N1‑G‑N得到点M1；然后判断点M和M1是否在角α的两条射线形成的扇形范围之内，求解出Q、Q1点。

Description

一种装载机不同长度动臂通用动臂油缸的设计方法
技术领域
本发明公开了一种装载机不同长度动臂通用动臂油缸的设计方法。
背景技术
当前装载机使用工况越来越广泛，对工作装置作业高度的需求也多样化，一个装载机机型至少要有三种以上长度的动臂才可以满足市场需要。因为油缸是制造长周期件，增加新品种会带来诸多不利因素，直接影响到装载机产品供货周期，动臂长度变化后能否和基本型通用液压油缸配合显得尤为重要。不同长度动臂如果能够共用同一种动臂油缸，则会极大缩短装载机产品供货周期、减少油缸品种降低管贮成本、配件通用化程度提高，能给装载机主机厂及动臂油缸及附带管路供应商带来极大的经济效益和生产效率的提高。
装载机基础机型动臂长度D，动臂油缸主要尺寸参数A、B，当市场需求动臂长度变为D1时，一般设计动臂油缸主要尺寸参数也随之变化为A1、B1，产生一种新的动臂油缸；一般设计即便A＝A1、B＝B1也会带来提升能力不足或动臂油缸缩至最短时与前车架干涉的问题，最终不得已通过设计新的动臂油缸来解决。(附图1、2所示)
现有技术设计方法虽然也能够满足市场需求，但缺点是增加动臂油缸及其附带管路的物料品种、供货周期长、成本高、市场配件不互换给用户带来不便；现有设计方法即便设计成通用，也会带来提升能力不足或接近干涉等遗留问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明就是通过一种简单有效的设计方法，使装载机不同长度动臂能够共用同一种动臂油缸，同时解决现有技术动臂油缸不通用或提升能力不足以及干涉问题。
本发明采用的技术方案如下：
装载机不同长度动臂通用动臂油缸的设计方法，包括以下步骤：
步骤1、根据动臂油缸的最小提升力臂值K以及动臂油缸与前车架铰接点P点，来确定夹角α的范围；所述的夹角α是以P点为圆心的两条射线的夹角，其中一条射线是以P点为原点，在动臂与车架铰接点G点下方且距离G点值为K的射线；另一条射线是动臂油缸逆时针旋转发生干涉临界值时的动臂油缸中心线所在的射线；
步骤2以动臂油缸与前车架铰接点P点为圆心，以动臂油缸最短和最长为半径分别画出两个圆；再以动臂与车架铰接点G点为旋转中心，将小圆顺时针旋转角度∠NGN1，得到小圆与大圆交叉点M，再以所述的G点为旋转中心，将点M逆时针旋转角度∠N1GN得到点M1；然后判断点M和点M1是否在夹角α的两条射线形成的扇形范围之内，如果在，则点M、点M1即为动臂油缸与动臂铰接点Q、铰接点Q1；如果否，则进行下一步；
其中：N当动臂油缸处于最短状态，动臂与铲斗铰接点；N1当动臂油缸处于最长状态，动臂与铲斗铰接点；
步骤3采用快速试凑法求解出动臂油缸与动臂铰接点Q、铰接点Q1点。
进一步的，所述的步骤3具体的方法如下：
采用快速试凑法延水平方向调整N1位置(因H是设计输入不能变，所以只能水平移动N1点)，当N1变为N2时动臂长度也相应变为D2，然后重复上一个步骤操作，直至点M和点M1在夹角α的边线范围内(一般试凑3-5次即可)，此时点M、点M1即为符合设计要求的铰接点Q、铰接点Q1。
本发明的有益效果如下：
以雷沃50装载机加长臂市场需求为例：
除上表可量化经济效益之外，动臂油缸品种减少、标准型用量增加会带来直接成本降低以及运输库存管理方面的明显效益。对动臂油缸及附带管路供应商来说，减少产量不大的差异化油缸，同时增加标准动臂油缸生产量，生产效率和经济效益也明显是双增的。
附图说明
图1、图2现有的标准型和加长动臂型装载机结构；
图3、图4-1、图4-2、图5为本发明的设计过程中相关结构。
图中：1动臂，2动臂气缸。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
步骤1确定提升能力和干涉的边界线
如附图3，根据整机提升能力要求确定最小的提升力臂值K，再根据K值和P点确定角度α的上边线，然后根据已知动臂油缸和产品结构确定角度α的下边线，这样就确定了铰接点Q和铰接点Q1的设计范围(在角度α的上下边线之内)。
上面所述的夹角α是以P点为圆心的两条射线的夹角，其中一条射线是以P点为原点，在G点下方且距离G点值为K的射线；另一条射线是动臂油缸逆时针旋转发生干涉临界值时的动臂油缸中心线所在的射线；
步骤2初步确定点M、点M1，判断是否在夹角α上下边线范围内
如附图3，以P点为圆心，动臂油缸最短和最长为半径分别画出两个圆(附图3)；再以G点为旋转中心，将小圆顺时针旋转角度∠NGN1，得到小圆与大圆交叉点M，再以G点为旋转中心，将点M逆时针旋转角度∠N1GN得到点M1(附图4)。然后判断点M和M1是否在角α相对应上下边线范围之内，如果是，则点M、点M1即为动臂油缸与动臂铰接点(Q、Q1)，设计方案完成，如果否，则进行下一步。
步骤3快速试凑法求解出铰接点Q、铰接点Q1。
当上一个步骤点M、点M1超出夹角α的边线不符合设计要求时，则用快速试凑法延水平方向调整N1位置(因H是设计输入不能变，所以只能水平移动N1点)，当N1变为N2时动臂长度也相应变为D2(如附图5)，然后重复上一个步骤操作，直至M和M1点在角α的边线范围内(一般试凑3-5次即可)，此时M、M1点即为符合设计要求的铰接点Q、铰接点Q1。
上述各参数的含义如下：
A、A1动臂油缸的安装距；
B、B1动臂油缸的安装距和行程；
D/D1动臂长度；
K动臂油缸的最小提升力臂；
P动臂油缸与前车架铰接点；
Q、M当动臂油缸处于最短状态，动臂油缸与动臂铰接点；
Q1、M1当动臂油缸处于最长状态，动臂油缸与动臂铰接点；
N、N1、N2动臂与铲斗铰接点；
夹角α：以P点为圆心的两条射线的夹角，其中一条射线是以P点为原点，在G点下方且距离G点值为K的射线；另一条射线是动臂油缸逆时针旋转发生干涉临界值时的动臂油缸中心线所在的射线；
本发明技术方案对比(本设计方法与现行技术方法对比)
本发明在30和50装载机工作装置H平台开发上均采用了本设计方法，实现了四种长度动臂(标准臂、加长臂、超长臂、特长臂)共用同一套动臂油缸，目前均已实现量产，通用性带来配件及组织生产极大便利和节约，得到了公司内部和装载机用户一致好评。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (1)

1.一种装载机不同长度动臂通用动臂油缸的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、根据动臂油缸的最小提升力臂值K以及动臂油缸与前车架铰接点P点，确定夹角α的范围；
所述的夹角α是以动臂油缸与前车架铰接点P点为圆心的两条射线的夹角，其中一条射线是以动臂油缸与前车架铰接点P点为原点，在动臂与车架铰接点G点下方且距离G点值为K的射线；另一条射线是动臂油缸逆时针旋转发生干涉临界值时的动臂油缸中心线所在的射线；
步骤2、以动臂油缸与前车架铰接点P点为圆心，以动臂油缸最短和最长为半径分别画出两个圆；再以动臂与车架铰接点G点为旋转中心，将小圆顺时针旋转角度∠NGN1，得到小圆与大圆交叉点M，再以所述的G点为旋转心，将点M逆时针旋转角度∠N1GN得到点M1；然后判断点M和点M1是否在夹角α的两条射线形成的扇形范围之内，如果在，则点M、点M1即为动臂油缸与动臂铰接点Q、铰接点Q1；如果否，则进行下一步；
其中：N为当动臂油缸处于最短状态，动臂与铲斗铰接点；N1为当动臂油缸处于最长状态，动臂与铲斗铰接点；
步骤3、采用快速试凑法沿水平方向调整N1位置，当N1变为N2时动臂长度也相应变为D2，然后重复步骤2，直至点M和点M1在角α的边线范围内，此时点M、点M1即为符合设计要求的铰接点Q、铰接点Q1。
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