【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 業(yè)時(shí)間。另一方面，可以避免鏟斗復(fù)位不準(zhǔn)而引起的的作業(yè)阻力增加。對(duì)于小型裝載機(jī)工作裝置，由于經(jīng)濟(jì)性限制，鏟斗的自動(dòng)放平性主要在設(shè)計(jì)階段完成，即通過合理確定連桿的桿長比例力求解決。8） 卸載性：滿足卸載高度和卸載距離要求，保證動(dòng)臂在任何位置都能卸凈鏟斗中的物料。工作裝置的卸載性就是當(dāng)動(dòng)臂處于任何作業(yè)位置時(shí)，在轉(zhuǎn)斗缸作用下，應(yīng)保證鏟斗的卸料角均大于45度，即所謂的“任意位置卸料的可能性”。但從實(shí)際情況出發(fā)，認(rèn)為動(dòng)臂在運(yùn)輸位置以下時(shí)，鏟斗的卸料角小于45度，也還是可以使用的。因?yàn)檠b載機(jī)很少在低位卸料。在工作裝置的設(shè)計(jì)中，卸料性主要受限轉(zhuǎn)斗缸的最小結(jié)構(gòu)長度及其行程。9） 總體布置要求:工作裝置的極限工作空間、最大卸載高度及最大卸料距離等應(yīng)滿足整機(jī)性能要求。10） 在滿足作業(yè)要求的前提下，工作結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、自重輕、受力合理、強(qiáng)度高；應(yīng)保證駕駛員具有良好的工作條件，確保工作安全、視野良好、操作簡(jiǎn)單和維修方便。11） 工作裝置的動(dòng)力性就是鏟斗處于地面鏟掘位置時(shí)，工作裝置應(yīng)有較高的力傳動(dòng)比，以保證有較大的掘起力。動(dòng)力性好，可充分發(fā)揮整機(jī)及其液壓系統(tǒng)的工作能力，在液壓系統(tǒng)壓力不變的前提下，可獲得較大的掘起力，在設(shè)計(jì)階段通過調(diào)整各桿長度之間的比例，而獲得較好的動(dòng)力性。除此之外，表征工作裝置的性能指標(biāo)還有舉升性能、卸料傳動(dòng)性能及舉升顫動(dòng)性能等。 工作裝置的結(jié)構(gòu)計(jì)算包括: (1)確定計(jì)算位置。 (2)選取工作裝置受力最大的典型工況，確定外載荷 (3)對(duì)工作裝置進(jìn)行受力分析。分析裝載機(jī)插入料堆，鏟起、提升、卸載等作業(yè)過程可知，裝載機(jī)在鏟掘物料時(shí)，工作裝置受力最大。取鏟斗斗底與地面的前傾角為5度并假定外載荷作用在鏟斗切削刃上的鏟掘位置為計(jì)算位置，如圖22所示。圖22 裝載機(jī)的鏟掘位置圖 由于物料種類和作業(yè)條件的不同，裝載機(jī)實(shí)際作業(yè)是不可能使鏟斗切削刃均勻受載，一般可以簡(jiǎn)化為兩種極端情況(1)認(rèn)為載荷沿切削刃均勻分布，并以作用在鏟斗切削刃中點(diǎn)的集中載荷來代替均勻載荷，稱為對(duì)稱受載情況。(2)非對(duì)稱受載情況，由于鏟斗偏鏟、料堆密實(shí)程度不均，使載荷偏于鏟斗一側(cè)形成偏載情況，通常將其簡(jiǎn)化成集中載荷作用在鏟斗最邊的斗齒上。 裝載機(jī)在鏟掘過程中通常有如下三種受力情況。 (1)鏟斗水平插入料堆，工作裝置油缸閉鎖，此時(shí)認(rèn)為鏟斗切削刃只受到水平力的作用。 (2)鏟斗水平插入料堆后，翻轉(zhuǎn)鏟斗(靠動(dòng)臂油缸工作)或提升動(dòng)臂(靠動(dòng)臂油缸工作)鏟掘時(shí)，此時(shí)認(rèn)為鏟斗切削刃只受到垂直力的作用。 (3)鏟斗邊插入邊轉(zhuǎn)斗或邊插入邊提升動(dòng)臂鏟掘時(shí)，此時(shí)認(rèn)為水平力與垂直力同時(shí)作用在鏟斗的切削刃上。綜上述分析可得到如下六種工作裝置的典型工況，如圖23所示。圖23 工作裝置受載的典型工況圖1水平力（即插入阻力）的大小有裝載機(jī)的牽引力確定，其最大值為對(duì)于輪胎式（由文獻(xiàn)[32]可知）：== (21)式中 裝載機(jī)空載時(shí)的最大牽引力； 裝載機(jī)使用重量； 附著系數(shù)；2 對(duì)稱垂直力的工作狀況如圖23(b)所示；垂直力（既鏟起阻力）的大小受到裝載機(jī)的縱向穩(wěn)定條件所限制，其最大值為 = (22)式中 G裝載機(jī)空載時(shí)自重 L1裝載機(jī)重心到前輪與地面接觸點(diǎn)的水平距離 l垂直力的作用點(diǎn)到前輪與地面接觸點(diǎn)的水平距離3 對(duì)稱水平力與垂直力同時(shí)作用得工況，如圖23(c)所示；此時(shí)垂直力是水平力為發(fā)動(dòng)機(jī)扣除工作裝置油泵功率后所能發(fā)出的牽引力（由文獻(xiàn)[32]可知）水平力為= (23)式中 發(fā)動(dòng)機(jī)凈功率（馬力） 產(chǎn)生垂直力N所消耗的工作油泵功率 發(fā)動(dòng)機(jī)至驅(qū)動(dòng)輪之間的頭檔總傳動(dòng)比；對(duì)于液力機(jī)械傳動(dòng)應(yīng)，包括變距器的變距系數(shù)k； 發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）； 傳動(dòng)效率；對(duì)液力機(jī)械應(yīng)包括變矩器效率； 車輪滾動(dòng)半徑m。4 水平偏載的工況5 垂直偏載的工況6 水平偏載與垂直偏載同時(shí)作用的工況后三種典型工況的力的計(jì)算方法同前，所不同的是僅力作用點(diǎn)假設(shè)作用在鏟斗邊齒尖上。裝載機(jī)除了上述六種典型工況外，尚需驗(yàn)算切土工況，即裝載機(jī)利用轉(zhuǎn)斗油缸作用力把鏟斗刀刃強(qiáng)制切入土中，其極限情況是整機(jī)繞后輪接地點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，前輪抬起。在鏟斗斗刃作用有垂直向上的作用力，則 = (24)式中裝載機(jī)自重； 裝載機(jī)重心至后輪軸線的水平距離； 斗尖至后輪軸線的水平距離。 確定了計(jì)算位置及外載荷后，便可對(duì)工作裝置的受力情況進(jìn)行分析。工作裝置是一個(gè)受力比較復(fù)雜的空間超靜定結(jié)構(gòu)，在國內(nèi)，目前還是用簡(jiǎn)化辦法，把空間超靜定系統(tǒng)簡(jiǎn)化為平面靜定系統(tǒng)來計(jì)算，并輔以測(cè)試手段加以校核驗(yàn)證。 為簡(jiǎn)化計(jì)算作如下假定（由文獻(xiàn)[34]可知） (1)忽略鏟斗和支撐橫梁對(duì)工作裝置各構(gòu)建受力和變形的影響。根據(jù)這個(gè)假設(shè)，在對(duì)稱受載的工況中，如圖23(a)、 (b)、 (c)利用工作裝置的對(duì)稱性，故兩臂承載相等，可取工作裝置的一側(cè)進(jìn)行分析，如圖24(a)所示。其上作用的載荷取相應(yīng)工況外載之半進(jìn)行計(jì)算，即: ； ； 在非對(duì)稱偏載工況中，如圖23(d)， (e)，(f)近似地用求簡(jiǎn)支梁支座反力的方法求出左、右動(dòng)臂平面內(nèi)的等效力如圖24(b)所示。其上作用的載荷為: ； 和 。由于 ； ；所以取與進(jìn)行計(jì)算。（a） 工作裝置一側(cè)受力分析圖（b） 左右動(dòng)臂平面內(nèi)的等效力示意圖圖24 工作裝置受力分析計(jì)算圖(2)認(rèn)為動(dòng)臂軸線與連桿——搖臂軸線處于同一平面內(nèi)，所有作用力都通過桿件(除鏟斗外)斷面的彎曲中心。即略去了由于安裝鉸支座而產(chǎn)生的附加扭矩，從而可以用直線、折線或曲線來代替實(shí)際的構(gòu)件。根據(jù)上面的假定及分析，就能夠?qū)⒐ぷ餮b置這樣一個(gè)復(fù)雜的空間超靜定結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為平面問題進(jìn)行受力計(jì)算。工作裝置的受力計(jì)算，可用解析法或圖解法，下面以工況3為例對(duì)工作裝置各構(gòu)件上的力進(jìn)行分析和計(jì)算如圖25 (a)所示，取鏟斗為分離體，根據(jù)鏟斗靜力平衡方程可求出作用在鏟斗上的外力，即 (25) (26) (27)解方程得 (28) (29) (210)由于連桿是一個(gè)桿件，故 ，此時(shí)受拉力，如圖25(b)所示同理，如圖25(c)所示，根據(jù)搖臂靜力平衡方程式，可求出搖臂桿上的外力，既由 (211)由 (212) 由 (213)解方程得： (214) (215) (216)取動(dòng)臂為脫離體，根據(jù)平衡原理，分析動(dòng)臂受力如圖25(d)所示：同理可求得： (217) (218) (219)根據(jù)計(jì)算工況及其對(duì)工作裝置各構(gòu)件進(jìn)行受力分析后所計(jì)算出的外力，便可對(duì)動(dòng)臂、搖臂、連桿、鏟斗等零部件進(jìn)行有限元分析及強(qiáng)度計(jì)算（由文獻(xiàn)[34]可知）。 表21 工作裝置受力分析時(shí)各符號(hào)的物理意義 目前大多數(shù)裝載機(jī)的工作裝置只有兩種油缸即動(dòng)臂油缸和轉(zhuǎn)斗油缸；而推壓(變幅)油缸則采用較少。動(dòng)臂油缸與轉(zhuǎn)斗油缸的作用力分為兩種情況。一種是油缸推動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)的作用力稱為主動(dòng)作用力(簡(jiǎn)稱工作力或作用力)，其最大值決定于液壓系統(tǒng)的工作壓力和油缸直徑(活塞作用面積)；另一種是工作裝置工作時(shí)作用于閉鎖狀態(tài)下油缸上的作用力，稱為被動(dòng)作用力，其最大值取決于液壓系統(tǒng)過載閥的壓力值和承載活塞面積。如工作裝置的動(dòng)臂油缸動(dòng)，靠轉(zhuǎn)斗油缸轉(zhuǎn)動(dòng)鏟斗而進(jìn)行。圖25 工作裝置受力分析圖鏟掘作業(yè)時(shí)，轉(zhuǎn)斗油缸所產(chǎn)生的作用力為主動(dòng)作用力，動(dòng)臂油缸所承受的作用力為被動(dòng)作用力。當(dāng)油缸最大被動(dòng)作用力大于外載荷的作用時(shí)，油缸無回縮現(xiàn)象，否則因過載閥打開溢流而使油缸發(fā)生回縮。 油缸作用力的分析與確定是裝載機(jī)設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容之一。分析裝載機(jī)的工作情況可知，為保證裝載機(jī)能正常而有效的工作，油缸作用力應(yīng)能保證裝載機(jī)工作時(shí)發(fā)揮最大的鏟起力；使鏟斗裝滿。同時(shí)動(dòng)臂油缸的作用力還應(yīng)保證把滿斗的物料提升到所需的卸載高度與卸載距離。所以最大鏟起力是確定油缸作用力的依據(jù)。 裝載機(jī)的最大鏟起力受其穩(wěn)定條件限制，在一般情況下，由圖23(b)所示的縱向穩(wěn)定條件計(jì)算，即 (220)式中G裝載機(jī)空載時(shí)的自重 裝載機(jī)重心到前輪與地面接觸點(diǎn)的水平距離L垂直力的作用點(diǎn)到前輪與地面接觸點(diǎn)的水平距離裝載機(jī)的最大鏟起力 分別取鏟斗、連桿、搖臂為分離體如圖26