CN108894263A - 一种通用翻斗油缸的装载机加长动臂快速开发设计方法 - Google Patents

一种通用翻斗油缸的装载机加长动臂快速开发设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种通用翻斗油缸的装载机加长动臂快速开发设计方法，解决了装载机加长动臂开发设计周期长，尤其是翻斗油缸的设计复杂的技术问题，该方法首先是对铲斗的斗容、卸载高度、卸载距离、卸载角度和动臂仰角进行设计，进一步的通过做辅助线和旋转辅助线进行翻斗油缸参数调整，再进一步的根据最高举升倾角矫正摇臂和翻斗油缸参数，最后检验卸料性能。本发明提出的装载机加长动臂设计方法设计使用通用化翻斗油缸，符合行业标准要求，设计周期短，满足了市场的差异化需求。

Description

一种通用翻斗油缸的装载机加长动臂快速开发设计方法
技术领域
本发明涉及一种装载机加长动臂的开发设计方法，尤其是一种使用通用翻斗油缸的装载机加长动臂的开发设计方法。
背景技术
随着装载机使用越来越广泛，装载机遇到的工况越来越多，对作业高度的需求也呈多样化发展，装载机除了标准动臂外，还要开发至少两种以上长度的加长动臂才可以满足市场对卸载高度的需要。在开发设计不同长度的动臂时会遇到翻斗油缸不通用，设计翻斗油缸所需的设计开发周期长，在进行差异化设计时研发速度慢，生产效率低。翻斗油缸是制造周期长的部件，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，因此翻斗油缸在通用化设计中显得尤为重要。装载机多种加长动臂如果能够共用同一种翻斗油缸，则会极大缩短装载机产品供货周期、减少油缸品种降低成本，配件通用化程度提高，能给装载机主机厂及翻斗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，也能够为装载机用户购买翻斗油缸配件降低难度，也杜绝了配件过程中的错误率。
发明内容
为解决加长动臂开发过程中翻斗油缸重新设计周期长，生产效率低，不能适应加长动臂差异化需求的技术问题，本发明提出了一种通用翻斗油缸的装载机加长动臂快速开发设计方法，具体技术方案为：
一种通用翻斗油缸的装载机加长动臂快速开发设计方法，包括以下步骤，
步骤一：设计基本构架，根据铲斗的斗容、铲斗卸载高度、卸载距离、卸载角度和动臂仰角设计计算出动臂长度，通过现有的行业设计标准计算，进一步的设计加长动臂工作装置的基本参数；
步骤二：设定铲斗和拉杆转角，拉杆与摇臂转角，估算拉杆长度初始设计值L；在动臂举升位置，作直线E连接摇臂回转点和拉杆与摇臂的铰接点；将直线E旋转至地面收斗位置，计算收斗位置的翻斗油缸安装距A、行程X和设计预留量Y，对比A+X-Y的计算值与通用翻斗油缸的标准值，通过调整拉杆长度或摇臂后端长度G使计算值逼近标准值，最终等于标准值；
步骤三：通过步骤二确定的摇臂长度、拉杆长度和通用翻斗油缸标准值，计算最高举升位置的铲斗倾斜角度F，若铲斗倾斜角度F符合设计角度，则设计结束；若铲斗倾斜角度F不符合设计角度F，则进行步骤四；
步骤四：若铲斗倾斜角度F偏大，则增加拉杆长度H和摇臂前端长度S，或者减小摇臂后端长度G，重复步骤一至步骤三，直到角F满足设计角度；若铲斗倾斜角度偏小，则减小拉杆长度H和摇臂前端长度S，或者增大摇臂后端长度G，重复步骤一至步骤三，直到铲斗倾斜角度F满足设计角度；
步骤五：检验卸料性能，验证当动臂在任意位置的卸料角K符合标准值时，计算摇臂和翻斗油缸铰接点N与翻斗油缸和前车架的铰接点O之间的距离B，距离B应大于或等于安装距A。
步骤一所述的加长动臂工作装置的基本参数包括铲斗和拉杆的转角，拉杆与摇臂的转角，翻斗油缸与摇臂的转角，加长动臂与铲斗铰接点和加长动臂与前车架铰接点之间的距离。
步骤二所述的铲斗和拉杆转角设定值为11°～18°，拉杆与摇臂转角的设定值为160°～170°，此时估算的拉杆长度初始设计值为L。
优选的是，步骤二所述将直线E旋转至地面收斗位置，具体是以翻斗油缸和前车架的铰接点O为圆心，O点与摇臂和翻斗油缸铰接点N的距离为半径，以O点为旋转中心将E线旋转至地面收斗位置。
优选的是，步骤二所述的通过调整拉杆长度或摇臂后端长度G使计算值逼近标准值的方法具体包括,当计算值大于标准值时，减小初始设计值L，利用试凑法使计算值逼近标准值；当计算值小于标准值时，增大初始设计值L，利用试凑法使计算值逼近标准值；若通过调整初始设计值L不能实现计算值等于标准值，则调整摇臂与翻斗油缸铰接点N的位置，使A+X-Y的计算值等于通用翻斗油缸的标准值。
优选的是，步骤三所述的铲斗倾斜角度F为举升位置的铲斗底边线与水平线之间的夹角。
优选的是，步骤四所述的摇臂前端长度S为拉杆与摇臂铰接点和摇臂与动臂铰接点之间的距离，摇臂后端长度G为摇臂与动臂铰接点和摇臂与翻斗油缸铰接点之间的距离。
本发明提供的通用翻斗油缸的装载机加长动臂快速开发设计方法有益效果包括：(1)本设计方法与普通设计相比，明显节约开发时间，同时减少配件数量，避免了差异化翻斗油缸的生产，翻斗油缸品种减少、标准通用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成本降低；(2)本设计方法简单，实现了增长动臂设计一天内快速设计并验证可行性，节约设计时间，满足了加长动臂的差异化需求。
附图说明
图1是装载机加长动臂伸缩结构示意图；
图2是装载机加长动臂举升位置和地面收斗位置结构示意图；
图3是装载机加长动臂结构铲斗卸料结构示意图；
图4是装载机加长动臂结构最高举升位置铲斗倾角结构示意图；
图5是拉杆和摇臂结构示意图；
图中：1-铲斗；2-拉杆；3-摇臂；4-动臂；5-车轮；6-前车架；7-翻斗油缸；11-铲斗底边线；31-摇臂与动臂铰接点；O-翻斗油缸和前车架的铰接点；h0-卸载高度；l1-卸载距离；K0-卸载角度；C0-动臂仰角；F-铲斗倾斜角度；K-卸料角。
具体实施方式
结合图1至图5所述，对本发明提供的一种通用翻斗油缸的装载机加长动臂快速开发设计方法的实施步骤作进一步的具体说明。
实施例1
一种通用翻斗油缸的装载机加长动臂快速开发设计方法，包括以下步骤：
步骤一：根据铲斗1的斗容、卸载高度、卸载距离、卸载角度和动臂仰角设计计算出动臂4长度，设计加长动臂工作装置基本参数；
步骤二：设定铲斗1和拉杆2转角C1，拉杆2与摇臂3转角C2，估算拉杆2长度初始设计值L；在动臂4举升位置，作直线E连接摇臂回转点和拉杆2与摇臂3的铰接点；以翻斗油缸7和前车架6的铰接点O为圆心，O点与摇臂3和翻斗油缸7的铰接点N的距离为半径，以O点为旋转中心将E线旋转至地面收斗位置；计算收斗位置的翻斗油缸7的安装距A、行程X和设计预留量Y；对比A+X-Y的计算值与通用翻斗油缸7的标准值，当计算值大于标准值时，减小初始设计值L，利用试凑法使计算值逼近标准值；当计算值小于标准值时，增大初始设计值L，利用试凑法使计算值逼近标准值；若通过调整初始设计值L不能实现计算值等于标准值，则调整摇臂3与翻斗油缸7铰接点N的位置，使A+X-Y的计算值等于通用翻斗油缸7的标准值。
步骤三：通过步骤二确定的摇臂3长度、拉杆2长度和通用翻斗油缸7标准值，计算最高举升位置的铲斗倾斜角度F，若铲斗倾斜角度F符合设计角度，则设计结束；若铲斗1倾斜角度F不符合设计角度F，则进行步骤四；其中，铲斗1倾斜角度F为举升位置的铲斗底边线11与水平线之间的夹角。
步骤四：若铲斗1倾斜角度F偏大，则增加拉杆2长度H和摇臂前端长度S，或者减小摇臂后端长度G，重复步骤一至步骤三，直到角F满足设计角度；若铲斗1倾斜角度偏小，则减小拉杆长度H和摇臂前端长度S，或者增大摇臂后端长度G，重复步骤一至步骤三，直到角F满足设计角度；
步骤五：检验卸料性能，验证当动臂4在任意位置的卸料角K符合标准值时，计算摇臂3和翻斗油缸7铰接点N与翻斗油缸7和前车架6的铰接点O之间的距离B，距离B应大于或等于翻斗油缸7的安装距A。
实施例2
步骤一：装载机动臂4是调整装载机卸载高度的主要结构，装载机动臂4的设计，首先需要确定装载机铲斗1的斗容、卸载高度h0、卸载距离l1、卸载角度K0和动臂仰角C0，增大卸载高度和卸载距离时，需要增大设计动臂4的长度。其中卸载高度h0为铲斗1卸载点到，收斗位置水平线之间高度；卸载距离l1为铲斗1卸载点到车轮前端的水平距离；卸载角度K0是铲斗底边线11、卸载点12和水平线之间的夹角K0；动臂仰角C0是，动臂4举升位置时的动臂4与铲斗1铰接点和动臂4与前车架6铰接点之间的连线，与收斗位置时的动臂4与铲斗1铰接点和动臂4与前车架6铰接点之间的连线；装载机装卸主要结构包括，动臂4设置在前车架6上，前车架6与铲斗1之间通过动臂4和翻斗油缸7、摇臂3和拉杆2等连接，动臂油缸连接动臂与前车架，动臂油缸控制动臂升降。
步骤二：以设定铲斗1和拉杆2转角为11°，拉杆2与摇臂3转角为164°为例，初步设定拉杆2长度初始值L为700mm；在动臂4举升位置，作直线E连接摇臂3回转点和拉杆2与摇臂3的铰接点；以翻斗油缸7和前车架6的铰接点O为旋转中心将E线旋转至地面收斗位置；此时与通用翻斗油缸7参数翻斗油缸7的安装距A、行程X和设计预留量Y进行对比，计算A+X-Y的计算值与选择的通用翻斗油缸7的标准值，对比后得到当计算值大于标准值时，减小初始设计值L，利用试凑法使计算值逼近标准值；当计算值小于标准值时，增大初始设计值L，利用试凑法使计算值逼近标准值；若通过调整初始设计值L不能实现计算值等于标准值，即增大或减小初始设计值L均不能使计算值逼近标准值，则调整摇臂与翻斗油缸铰接点N的位置，使A+X-Y的计算值等于通用翻斗油缸7的标准值，保证通用翻斗油缸7适用于加长动臂4的设计，经过计算调整确定了拉杆长度设计为765mm，动臂4长度设计为3170mm。
步骤三：通过步骤二确定的摇臂3长度、拉杆2长度和通用翻斗油缸7的标准值，计算最高举升位置的铲斗1倾斜角度F，若铲斗1倾斜角度F符合设计角度，则设计结束；若铲斗1倾斜角度F不符合设计角度F，则进行步骤四；其中，铲斗1倾斜角度F为举升位置的铲斗底边线11与水平线之间的夹角。
步骤四：若铲斗1倾斜角度F偏大，则增加拉杆2长度H和摇臂3前端长度S，或者减小摇臂后端长度G，重复步骤一至步骤三，直到角F满足设计角度；若铲斗1倾斜角度偏小，则减小拉杆2长度H和摇臂3前端长度S，或者增大摇臂3后端长度G，重复步骤一至步骤三，直到角F满足设计角度。经过调整确定，摇臂3前端长度S为拉杆与摇臂铰接点和摇臂与动臂铰接点31之间的距离为930mm，摇臂后端长度G为摇臂与动臂铰接点31和摇臂与翻斗油缸铰接点N之间的距离为730mm。
步骤五：检验卸料性能，验证当动臂在任意位置的卸料角K符合标准值时，计算摇臂和翻斗油缸7铰接点N与翻斗油缸7和前车架6的铰接点O之间的距离B，距离B应大于或等于翻斗油缸7的安装距A。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种通用翻斗油缸的装载机加长动臂快速开发设计方法，其特征在于，包括以下步骤，
步骤一：设计基本构架，根据铲斗的斗容、铲斗卸载高度、卸载距离、卸载角度和动臂仰角设计计算出动臂长度，设计加长动臂工作装置的基本参数；
步骤二：设定铲斗和拉杆转角，拉杆与摇臂转角，估算拉杆长度初始设计值L；在动臂举升位置，作直线E连接摇臂回转点和拉杆与摇臂的铰接点；将直线E旋转至地面收斗位置，计算收斗位置的翻斗油缸安装距A、行程X和设计预留量Y，对比A+X-Y的计算值与通用翻斗油缸的标准值，通过调整拉杆长度或摇臂后端长度G使计算值逼近标准值，最终等于标准值；
步骤三：通过步骤二确定的摇臂长度、拉杆长度和通用翻斗油缸标准值，计算最高举升位置的铲斗倾斜角度F，若铲斗倾斜角度F符合设计角度，则设计结束；若铲斗倾斜角度F不符合设计角度F，则进行步骤四；
步骤四：若铲斗倾斜角度F偏大，则增加拉杆长度H和摇臂前端长度S，或者减小摇臂后端长度G，重复步骤一至步骤三，直到角F满足设计角度；若铲斗倾斜角度偏小，则减小拉杆长度H和摇臂前端长度S，或者增大摇臂后端长度G，重复步骤一至步骤三，直到铲斗倾斜角度F满足设计角度；
步骤五：检验卸料性能，验证当动臂在任意位置的卸料角K符合标准值时，计算摇臂和翻斗油缸铰接点N与翻斗油缸和前车架的铰接点O之间的距离B，距离B应大于或等于安装距A。
2.根据权利要求1所述的一种通用翻斗油缸的装载机加长动臂快速开发设计方法，其特征在于，所述加长动臂工作装置的基本参数包括铲斗和拉杆的转角，拉杆与摇臂的转角，翻斗油缸与摇臂的转角，加长动臂与铲斗铰接点和加长动臂与前车架铰接点之间的距离。
3.根据权利要求1所述的一种通用翻斗油缸的装载机加长动臂快速开发设计方法，其特征在于，所述铲斗和拉杆转角设定值为11°～18°，拉杆与摇臂转角的设定值为160°～170°，此时估算的拉杆长度初始设计值为L。
4.根据权利要求1所述的一种通用翻斗油缸的装载机加长动臂快速开发设计方法，其特征在于，步骤二所述将直线E旋转至地面收斗位置，具体是以翻斗油缸和前车架的铰接点O为圆心，O点与摇臂和翻斗油缸铰接点N的距离为半径，以O点为旋转中心将E线旋转至地面收斗位置。
5.根据权利要求1所述的一种通用翻斗油缸的装载机加长动臂快速开发设计方法，其特征在于，步骤二所述的通过调整拉杆长度或摇臂后端长度G使计算值逼近标准值的方法具体包括,当计算值大于标准值时，减小初始设计值L，利用试凑法使计算值逼近标准值；当计算值小于标准值时，增大初始设计值L，利用试凑法使计算值逼近标准值；若通过调整初始设计值L不能实现计算值等于标准值，则调整摇臂与翻斗油缸铰接点N的位置，使A+X-Y的计算值等于通用翻斗油缸的标准值。
6.根据权利要求1所述的一种通用翻斗油缸的装载机加长动臂快速开发设计方法，其特征在于，步骤三所述的铲斗倾斜角度F为举升位置的铲斗底边线与水平线之间的夹角。
7.根据权利要求1所述的一种通用翻斗油缸的装载机加长动臂快速开发设计方法，其特征在于，步骤四所述的摇臂前端长度S为拉杆与摇臂铰接点和摇臂与动臂铰接点之间的距离，摇臂后端长度G为摇臂与动臂铰接点和摇臂与翻斗油缸铰接点之间的距离。
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