【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 Len鏟斗插入深度， 單位： 米 X，Y斗尖距鏟斗回轉(zhuǎn)中心的直角坐標(biāo)系植，單位：米 鏟取阻力矩Msp隨著鏟斗回轉(zhuǎn)角a的增大而減小，其變化規(guī)律為雙曲線（見(jiàn)下圖） Msp= Msp0（1－Can）式中 = C=圖23 鏟取阻力矩Msp隨著鏟斗回轉(zhuǎn)角α變化圖式中Ma185。鏟斗離開(kāi)巖堆時(shí)，由物料重力產(chǎn)生的阻力矩 根據(jù)查表得： K1=K2= K3=K4= 則 K =K1 K2 K3 K4 = =取鏟斗一次插入深度Len = 所以插入阻力為Wen= =021452200 =220 =(公斤)根據(jù)工作機(jī)構(gòu)總圖確定X,Y的值 X鏟斗回轉(zhuǎn)中心O點(diǎn)離斗刃的水平距離 Y鏟斗回轉(zhuǎn)中心O與地面的垂直距離 得X= Y=帶入有關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算鏟取力，有 Msp0=[(X－1/3Len)+Y] =[(－1/3)+]=(公斤?米)3 裝載機(jī)工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)鏟斗機(jī)工作時(shí)，鏟斗的運(yùn)動(dòng)是由動(dòng)臂油缸，惻卸油缸和機(jī)體的行走部共同控制的。在一個(gè)工作循環(huán)中鏟斗要完成的動(dòng)作有：1） 將鏟斗放平由機(jī)體的行走部將鏟斗推入料堆。2） 邊推進(jìn)邊翻轉(zhuǎn)鏟斗使鏟斗使物料充滿鏟斗。3） 當(dāng)鏟斗裝滿物料后，將鏟斗轉(zhuǎn)正并舉臂到適當(dāng)?shù)奈恢米骱眠\(yùn)送的準(zhǔn)備。4） 由機(jī)體的行走部將物料運(yùn)送到卸載點(diǎn)。5） 將鏟斗對(duì)準(zhǔn)卸載口進(jìn)行翻斗卸載。6） 將鏟斗正位并下降動(dòng)臂準(zhǔn)備返回。7） 返回到卸載點(diǎn)8） 將鏟斗放平到插入位置進(jìn)行下一個(gè)工作循環(huán)。為了使操作方便和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，鏟斗臂上對(duì)稱地布置兩個(gè)油缸鏟斗上安裝有一個(gè)油缸使的得整個(gè)動(dòng)作協(xié)調(diào)。 鏟斗的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)鏟斗是用來(lái)切削，收集，運(yùn)輸，卸出物料的不見(jiàn)。它設(shè)計(jì)的合理與否直接影響到裝載機(jī)的身產(chǎn)率，能量消耗及工作的可靠性。鏟斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，一般應(yīng)滿足下列條件，在斗體盡可能輕的條件下，保證鏟斗有足夠的強(qiáng)度和剛度；鏟斗的結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)保證鏟斗插入物料堆時(shí)阻力最?。荒湍Σ翆?duì)易損斗齒更換方便等。為減小鏟斗插入物料堆的阻力，盡量避免無(wú)效容積及順利卸載的要求，鏟斗形狀通常是前臂高與后臂，前臂上部作為圓弧狀，并裝有一組齒，鏟斗下部較上部略寬，四角呈圓弧狀以方便卸載，避免大塊堵塞，后臂與斗底的夾角要成鈍角，即可避免可效容積又可使斗底鉸點(diǎn)抬高，方便開(kāi)斗。鏟斗前臂直接切入物料，要求材質(zhì)耐磨，強(qiáng)度高，一般用錳鋼（ZG35Mn）鑄造，并在其切削部位焊有硬質(zhì)合金。鏟斗后臂與斗體相連接，并支承整個(gè)斗體，故后臂多用碳鋼鑄造并鑄有加強(qiáng)的筋條。斗體的兩側(cè)板連接前后臂，使之成一方箱，因其磨損受力較前后臂小，故小型鏟斗用焊件式鑄造，而大型鑄斗兩側(cè)臂采用前后臂延長(zhǎng)兩側(cè)，再用塞柱焊接在一起。斗的后臂固定著斗與斗柄，拉桿的鉸及提升滑輪的鉸座等。斗齒它可減小挖掘阻力。斗齒的形狀應(yīng)根據(jù)物料的物理。斗齒是磨損嚴(yán)重的易損件。故通常用耐磨材料鑄造。鏟斗按其結(jié)構(gòu)可分鉚結(jié)構(gòu)，鑄造，焊接，鑄焊聯(lián)合合金鋼板鎧裝。鉚結(jié)構(gòu)鏟斗的優(yōu)點(diǎn)是制造容易，接個(gè)便宜。求點(diǎn)是強(qiáng)度差（鉚釘易松動(dòng)），主要用于小型挖掘機(jī)上。鑄造鏟斗：整體鑄造的鏟斗，強(qiáng)度較鉚結(jié)構(gòu)的高，但其自重較大，適用于小型挖掘機(jī)上。焊接鏟斗：前臂和側(cè)臂是鋼板焊接，而后臂通常是鑄造。其特點(diǎn)是自重較小。對(duì)單斗挖掘機(jī)，在動(dòng)力不變的條件下，用焊接鏟斗代替鑄造鏟斗，鏟斗容積平均可增大1/3（即3米3增大4米3；6米3增大8米3；9米3增大12米3），這是提高挖掘機(jī)生產(chǎn)率的途徑之一。但一般鋼板焊接的鏟斗，僅用于輕型挖掘機(jī)。鑄焊聯(lián)合制造，外面包以合金鋼板的鏟斗，適用與大型鏟斗（如斗容﹥12米3）。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)采用焊接鏟斗。 斗容計(jì)算和尺寸確定1）幾何斗容： 按美國(guó)汽車(chē)工程師學(xué)會(huì)（SAE）標(biāo)準(zhǔn)前端式裝載幾何斗容EK（單位為m3）由下式確定斗背上擋板的鏟斗斗容為： EK=SBBH－2/3h2b式中 : S鏟斗橫斷面面積， m2 BBH鏟斗的內(nèi)臂寬， m。 h擋板高度， m。 b斗刃刃口與擋板最部之間的距離， m； 2）額定斗容： 按SAE標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于斗背上裝有擋板的鏟斗 ES=EK+b2BBH/8 b2(h+c)/6 式中C物料“堆積”高度，m其確定方法如下圖，由斗刃刃口和擋板最下部之間作一連線，再由料堆尖端M點(diǎn)作直線MN與CD垂直，將MN垂線向下延長(zhǎng)，與斗刃刃口和擋板最下部之間的連線相交，此點(diǎn)與料堆尖端之間的距離，使表示物料堆積高度C。 鏟斗橫斷面積如圖31：圖31 鏟斗橫斷面積簡(jiǎn)化計(jì)算圖 1擋板 2斗刃 3鏟斗橫斷面積1） 將已知的橫斷面分成若干塊，方法如下：找出鏟斗底部的內(nèi)圓弧部分的中心G點(diǎn)，通過(guò)G點(diǎn)作BE線與CD線平行，然后找出鏟斗橫斷面面內(nèi)從圓弧過(guò)渡到直線的過(guò)渡點(diǎn)A、F再分別連A、G和F、G這樣就把鏟斗的橫斷面分成四塊。按設(shè)計(jì)要求鏟斗的額定斗容為1立方米。2) 預(yù)估各部分尺寸如下： 鏟斗內(nèi)臂寬BBH=1800mm b=1200mm R=300mm GK=320mm BE=500mm AB=130mm h=160 mm EF=100mm ∠AGF=135176。 扇形面積 AGFA=ЛR2135/360=3030/360 =1060(cm2) 三角形面積 ABGA=R=1330=195(cm2) 三角形面積GEFC==1030=150(cm2) 梯形面積 BCDEB=(BE+CD)GK=(50+120)32=2720(cm2)3） 求總面積： S=1060+195+150+2720+4125=4125（cm2）幾何斗容： EK=SBBH－2/3(h2b) =4125180－2/3(1616120) =742500－20480 =722020(cm3) =(m3)額定斗容： ES=EK+b2BBH/8－b2/8(h+c) =0722106=120120180/8－120120/6(16+31) =(m3)符合設(shè)計(jì)額定斗容1立方米的設(shè)計(jì)要求。由于裝載機(jī)歌德工作機(jī)構(gòu)實(shí)際上就是一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)，根據(jù)工作條件對(duì)鏟斗在工作循環(huán)各階段的要求，確定鏟斗在其運(yùn)動(dòng)軌跡上應(yīng)有的位置來(lái)確定設(shè)計(jì)系統(tǒng)，使它盡可能的滿足鏟斗這個(gè)桿件在運(yùn)動(dòng)上的要求。設(shè)計(jì)方法：假設(shè)鏟斗是ab桿，根據(jù)工作需要確定鏟斗在工作過(guò)程中要求的五個(gè)位置，即鏟斗的插入位置（a,b位置），向上翻轉(zhuǎn)到正位（a,b位置）升舉到中間（a’b3’位置）升舉到卸載高度（a’’b4’’位置），翻斗卸載（a’’b5’’位置）和返回原位ab1位置。 確定鏟斗插入位置（ab1）時(shí)，應(yīng)使斗前臂與地面約有的傾角。為了得到較大的翻斗鏟取力，還應(yīng)使ab1相對(duì)b1c的位置有較大的翻斗力臂。 確定鏟斗上的翻到正位（ab2）時(shí)，應(yīng)使斗口水平向上，鏟斗的后臂與車(chē)輪有適當(dāng)?shù)拈g隙。確定鏟斗與地面的相對(duì)位置時(shí)，應(yīng)考慮鏈輪有5%的滾動(dòng)半徑變形量，應(yīng)使斗底與地面約有200300mm的間隙。 鏟斗升舉過(guò)程中，為了使鏟斗運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，不撒礦，應(yīng)盡量使鏟斗平移而無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)，也就是使為只a’b3’//a’，b4’。在a’’b5’’卸載時(shí)，應(yīng)使前臂與地面的傾角有45度。以上的卸載角并且斗尖的位置符合對(duì)卸載高度和卸載距離的要求。因點(diǎn)a’,a’’,a 都在以g為圓心的圓弧上，所以還應(yīng)根據(jù)機(jī)器結(jié)構(gòu)的可能性，在確定a點(diǎn)三個(gè)位置的同時(shí)確定動(dòng)臂的回轉(zhuǎn)g。按上述五個(gè)位置，將動(dòng)臂ag桿視為不動(dòng)，求出ab1桿相對(duì)動(dòng)臂ag桿的五個(gè)運(yùn)動(dòng)位置ab1,ab2,ab3,ab4,ab5。在這五個(gè)位置中ab1及ab2按鏟斗插入和轉(zhuǎn)正的位置定出 ab3位置，按保持鏟斗平易，因此動(dòng)臂轉(zhuǎn)角θ/2即鏟斗相對(duì)動(dòng)臂轉(zhuǎn)θ/2角，即∠b2a3=θ/2定出b3點(diǎn)。同樣的道理∠b3a4=θ/2定出b4點(diǎn)，再按卸載時(shí)b4’’b5’’=b4b5即可定出 b5點(diǎn)的位置。圖32 鏟斗運(yùn)動(dòng)位移仍將動(dòng)臂視為固定桿。先根據(jù)結(jié)構(gòu)條件估選d點(diǎn)位置，再以d為心作c2 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡的最低點(diǎn)不低于斗底距地面的高度。當(dāng)僅用一個(gè)翻斗油缸時(shí)，c2點(diǎn)的位置不應(yīng)碰到前橋差速器。c2點(diǎn)選取后，則桿b2c2長(zhǎng)初步確定。據(jù)初選的b2c2由點(diǎn)b5使b5c5=b2c2確定c5點(diǎn)位置。應(yīng)使c5點(diǎn)不越過(guò)點(diǎn)b5與點(diǎn)d的連線。因當(dāng)c5點(diǎn)在b5嗲與點(diǎn)d的連線上時(shí)。鏟斗的卸載角達(dá)到最大，所以選取的c5距b5d的距離應(yīng)符合在低位卸載時(shí)，仍能使卸載角不小于45176。的需要。點(diǎn)c5及連桿b2c2長(zhǎng)度確定后，據(jù)b2c2=b3c3 ,=b1c1=b4c4即可定出c1 ,c3 ,c4。 求四桿機(jī)構(gòu)de2fg 四桿機(jī)構(gòu)ab2c2d求得后，就可以開(kāi)始求桿機(jī)構(gòu)de2fg，在此四桿中，固定桿dg（既動(dòng)臂上的兩個(gè)鉸點(diǎn)）為已知，還知道當(dāng)桿e2d的轉(zhuǎn)角為∠e3de3時(shí)，桿件fg相對(duì)固定桿dg的轉(zhuǎn)角為θ/2（實(shí)際上是動(dòng)臂dg相對(duì)機(jī)架fg轉(zhuǎn)了θ/2角）。當(dāng)桿ed轉(zhuǎn)角為∠e3de4時(shí)，桿fg又轉(zhuǎn)了θ/2。當(dāng)翻斗油缸活塞桿收縮即連桿e2f縮短時(shí)，鏟斗進(jìn)行卸載。卸載后，桿ed反轉(zhuǎn)∠e5de1，桿fg反轉(zhuǎn)θ角，使鏟頭恢復(fù)到原始的插入位置，然后求符合這些條件的四桿機(jī)構(gòu)。4 裝載機(jī)工作機(jī)構(gòu)受力分析 進(jìn)行工作的受力分析時(shí)，應(yīng)首先根據(jù)工作機(jī)構(gòu)選擇受力最大工況，并按受力最大工況下的外載荷進(jìn)行受力分析。在裝載機(jī)的工作循環(huán)中，鏟斗的插入是靠行走機(jī)構(gòu)將鏟斗推入料堆的，在鏟，提斗斜載和降斗的諸工況中，鏟斗在插入后提斗的鏟挖物料工況，是工作機(jī)構(gòu)受力最大的工況，在此工況下，由于物料種類(lèi)和作業(yè)條件的不同，對(duì)外載荷可簡(jiǎn)化成載荷沿鏟斗斗刃均布的對(duì)稱受載情況和由于鏟斗偏鏟斗，料堆密實(shí)程度不均造成的偏載荷情況。由于對(duì)偏載荷的大小缺少數(shù)據(jù)，所以在計(jì)算中，往往按對(duì)稱受載計(jì)算后，以適當(dāng)?shù)陌踩Ａ縼?lái)考慮偏載荷的影響。最大鏟取力即鏟斗斗尖接觸地面，鏟斗臂油缸向上升，鏟斗剛起時(shí)，起斗尖處產(chǎn)生的最大挖掘力。（SAE規(guī)定，在距離斗尖四英寸處產(chǎn)生的，最大垂直向上的力為最大鏟取力）。圖41 地下礦用裝載機(jī)的鏟取力與載重量經(jīng)驗(yàn)關(guān)系圖41是根據(jù)三十八種地下礦用鏟運(yùn)機(jī)的數(shù)據(jù)求得鏟取力與栽重量的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。圖中的每一點(diǎn)是一種鏟運(yùn)機(jī)的數(shù)據(jù)，圖中的直線是用均值法求得的直線式。 Pt=+ GZ鏟斗的載重量， 噸