【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 利于減少偏載插入，但鏟裝系數(shù)小。 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求，此工作裝置需進(jìn) 行鏟平工作，且工作條件相對(duì)良好，所以選用直線型切削刃。斗刃材質(zhì)采用既耐磨又耐沖擊的中錳合金鋼材料．側(cè)削刃和加強(qiáng)角板都用高強(qiáng)度耐磨鋼材料制成。 (3)斗齒 鏟斗斗刃 上可以有斗齒．也可以沒有斗齒，若斗刃上裝有斗齒 時(shí) ，斗齒將先于切削刃插人料堆，由于它 比壓大 (單位長(zhǎng)度插入力大 )，所以比帶齒的切削刃易于插入料堆，插人阻力能減小 20%左右，特別是對(duì)料堆比較密實(shí)、大塊較多的情況，效果尤為顯著。 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 16 頁 共 45 頁 斗齒結(jié)構(gòu)分整體式和分體式兩種，此鏟斗的斗齒工作條件相對(duì)良好，磨損較輕，所以采用用高錳鋼制成的整體式，直接焊接固定在鏟斗斗刃上。 斗齒的形狀和間距對(duì)切削阻力是有影響的。一般中型裝載機(jī)鏟斗的斗齒間距為250至 300 毫米之間。 (4)鏟斗側(cè)刃 因?yàn)閭?cè)刃參與插入工作，為減小插入阻力，側(cè)壁前刃應(yīng)與應(yīng)與斗前壁成銳角，弧線或折線側(cè)刃鏟斗的插入阻力比直線側(cè)刃要小。為了不使斗容減小太多，將側(cè)壁刃口設(shè)計(jì)成折線。 (5)斗底 斗前壁與與斗后壁用圓弧連接，構(gòu)成弧形斗底。 為了使物料在斗中有很好的流動(dòng)性，斗底圓弧半徑不宜太小，前后壁夾角 (鏟斗開口角或張開角 )不應(yīng)小于物料與鋼板的摩擦角的 2 倍，以免卡住大塊物料。 鏟斗的分類 鏟斗按卸載方式一般可分為整體前 卸式、側(cè)卸式、推卸式和底卸式等數(shù)種。 (1)整體前卸式鏟斗 圖 所示的就是整體前卸式。它的突出優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，有效裝載容積大，但需要較大的卸載角才能將物料卸凈。 圖 整體前卸式鏟斗卸載工況 (2)側(cè)卸式鏟斗 側(cè)卸式鏟斗如整體式一樣，可以往機(jī)器前方卸料。當(dāng)如果需要往機(jī)器一側(cè)卸料時(shí)，可以拔去一個(gè)側(cè)銷，通過轉(zhuǎn)斗油缸動(dòng)作來卸料。這種鏟斗因?yàn)闆]有側(cè)板，插入2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 17 頁 共 45 頁 阻力小，裝載效率高，特別是在裝載機(jī)用于填溝或在狹窄場(chǎng)地往側(cè)旁的運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行裝載作業(yè)時(shí)，其優(yōu)點(diǎn)就更加顯著了。 (3)推卸式鏟斗 推卸式 鏟斗可以用來彌補(bǔ)整體式鏟斗卸載高度的不足，在裝載機(jī)其他尺寸參數(shù)相同的時(shí)候，能夠顯著地提高卸載高度和增加卸載距離。 (4)底卸式鏟斗 底卸式鏟斗是用動(dòng)力打開斗底卸載，同推卸式鏟斗一樣可以提高卸載高度，但結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。 [8] 鏟斗的設(shè)計(jì) (1)鏟斗的斷面形狀 鏟斗的斷面形狀由鏟斗圓弧半徑 r、底壁長(zhǎng) l 、后壁高 h 和張開角 γ 四個(gè)參數(shù)確定，如圖 所示 。 圖 圓弧半徑 r越大，物料進(jìn)入鏟斗的流動(dòng)性越 好，有利于減少物料進(jìn)入斗內(nèi)的阻力，卸料時(shí)干凈而且快捷。但 r過大，斗的開口較大時(shí)，不易 裝 滿，而且鏟斗外形較高，將影響駕駛員觀察鏟斗斗刃的工作情況。 后壁 h是指鏟斗上緣至圓弧與后壁切點(diǎn)間的距離。 底壁 長(zhǎng) l 是指斗底壁的直線段長(zhǎng)度。 l 長(zhǎng)則鏟斗鏟入料堆深度大，斗易裝滿．但掘起力將由于力臂的增加而減小，插入的阻力也將隨鏟斗鏟入料堆的深度而急劇增加。 l長(zhǎng)亦會(huì)減小卸載高度。 l短則掘起力大，且由于卸料時(shí)鏟斗刃口降落的高度小，還可減小動(dòng)臂舉升高度，縮短作業(yè)時(shí)問，但這會(huì)減小斗容。根據(jù)任務(wù)書 要求以2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 18 頁 共 45 頁 及老師建議 ，可選擇大些 。 鏟斗張開 角 γ 為鏟斗后壁與底壁間的夾角，一般取 45176。 ～ 52176。 。適當(dāng)減小張開角并使斗底壁對(duì)地面有一定斜度，可減小插入料堆時(shí)的阻力，提高鏟斗的裝滿程度。 鏟斗的寬度應(yīng)大于兩前輪外側(cè)間的寬度，每側(cè)要寬出 50～ l00mm。如鏟斗寬度小于兩輪外側(cè)間的寬度，則鏟斗鏟取物料后所形成的料堆階梯會(huì)損傷輪胎側(cè)壁，并增加行駛時(shí)輪胎的阻力。 (2)鏟斗基本參數(shù)的確定 設(shè)計(jì)時(shí)，把鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑 R(即鏟斗與動(dòng)臂鉸接點(diǎn)至切削刃之間的距離 )作為基本參數(shù)，鏟斗的其他參數(shù)則作為 R的函數(shù)。 R是鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑 (見圖 )，它的大小不僅直接影響鏟斗底壁的 長(zhǎng)度，而且還直接影響轉(zhuǎn)斗時(shí)掘起力及斗容的大小，所以它是一個(gè)與整機(jī)總體有關(guān)的參數(shù)。鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑尺寸可按下式計(jì)算。 圖 鏟斗參考尺寸 ) } ]1801([]s i n)c o s({[ 00201 ?????? ????????? c t gBVRbkzgOO () 式中 Vr— 鏟斗的額定容量， m179。； 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 — 鏟斗的內(nèi)側(cè)寬度， m； λg— 鏟斗的斗底長(zhǎng)度系數(shù)， λg=～ ； λz— 后壁的長(zhǎng)度系數(shù) ， λz=～ ； 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 19 頁 共 45 頁 λk— 擋板的高度系數(shù) ， λk= 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ； λr— 圓弧的半徑系數(shù) ， λr=錯(cuò)誤 !未 找到引用源。 =～ ； γ— 張開角 ,為 45176?！?52176。 ； γ1— 擋板與后壁間的夾角，選擇 γ1 時(shí)應(yīng)使側(cè)壁切削刃與擋板的夾角為 90176。 在設(shè)計(jì)當(dāng)中，鏟斗的額定容量由設(shè)計(jì)任務(wù)書給出 Vr=3m179。鏟斗的內(nèi)側(cè)寬度 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =b+錯(cuò)誤 !未找到引用源。 +(～ )2a (m) () 式中 b裝載機(jī)輪距， m； wb 輪胎寬度， m； a鏟斗側(cè)壁切削刃厚度， m。 查閱資料，得 b=， wb 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =， a=， 關(guān)于(～ ),取 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =。 設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇，借助經(jīng)驗(yàn)獲取， λg=， λz=， λk=， λr=， γ=48176。， γ1=13176。 。 通過上述參數(shù)的選擇，帶入 ()式中，得到 R=。 (3)鏟斗截面各邊尺寸計(jì)算 斗底長(zhǎng)度： Lg=Rλg= =， () 斗后壁長(zhǎng)度： Lz=Rλz= =， () 擋板高度： Lk=Rλk= =， () 斗底圓弧半徑： r=Rλr= =， () 鏟斗容量是裝載機(jī)的總體參數(shù)之一，鏟斗的斗容量已經(jīng)系列化，其計(jì)算也以標(biāo)準(zhǔn)化。 (1)鏟斗容量計(jì)算 設(shè)計(jì)鏟斗的額定容量： ? ?2 22 00 23 8 6r bB bV S B a b a c? ? ? ? ? (m) () S— 鏟斗平裝容量橫截面 ， 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ； a— 擋板高度， m； b— 鏟斗開口長(zhǎng)， m； c— 堆積高度， m。 S的計(jì)算： 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 20 頁 共 45 頁 如圖 所示，鏟斗平裝容量橫 截面積 S由 5塊基本幾何圖形組成。 圖 計(jì)算式為 1 2 3 4 5S S S S S S? ? ? ? ? （ ） 式中 S1— 扇形 AGFO的面積， m2； S2— 直角三角形 △GFN ， m2； S3— 直角三角形 △GAC ， m2； S4— 三角形 △CGN ， m2； S5— 直角三角形 △CND ， m2。 由圖 知： S1=錯(cuò)誤 !未找到引用源。 = S2=錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 S3=錯(cuò)誤 !未找到引用源。 S4=錯(cuò)誤 !未找到引用源。 = os22121 22 ?????? ?gzgzks LLLLLCNNDS 綜上所得 ： S= b和堆積高度 c的計(jì)算 鏟斗開口長(zhǎng) b 的計(jì)算： CN= os222222 ??????? ?gZkgz LLLLLNDCNb 堆積高度 c的計(jì)算： 圖 是額定容量鏟斗的橫截面積，其中擋板 DN高為 a， CD 是鏟斗開口長(zhǎng) b，IH 是斗尖至鏟斗側(cè)壁的高度 c。根據(jù)美國(guó)汽車工程師手冊(cè)規(guī)定 IH 垂直于 CD，且2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 21 頁 共 45 頁 IK=CK/2=b/，擋板 DN 應(yīng)垂直于斗側(cè)壁 CN，所以△CKH∽△CND 。則 : c=IK+KH=錯(cuò)誤 !未找到引用源。 圖 額定容量鏟斗的橫截面 鏟斗容量計(jì)算代入 ()式中，得 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 179。 （ 1）鏟斗的容量誤差判斷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ??? hr VV 式中 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 計(jì)算斗容量 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 計(jì)算給定的允許斗容量誤差，根據(jù)設(shè)計(jì)要求為 則 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 所以所設(shè)計(jì) 的鏟斗容量符合設(shè)計(jì)要求。 鏟斗的下鉸接點(diǎn)即與動(dòng)臂的連接鉸接點(diǎn)。當(dāng)鏟斗在鏟掘位置時(shí)，應(yīng)盡量使該點(diǎn)靠近切削刃與地面。下鉸接點(diǎn)靠近鏟斗切削刃，則轉(zhuǎn)斗時(shí)力臂小，有利于增加作用在斗刃上的掘起力。下鉸接點(diǎn)靠近地面，可減少在作業(yè)時(shí)的鏟入阻力。下鉸接點(diǎn)距斗底高度 h=(～ )R,取 h=。 鏟斗的上鉸接點(diǎn)即鏟斗與拉桿或連桿的連接鉸點(diǎn)。上鉸接點(diǎn)與下鉸接點(diǎn)的距離 (稱斗鉸連線 )不宜過大，否則將增加鏟斗連桿機(jī)構(gòu)的尺寸，給結(jié)構(gòu)布置帶來一定困難。 [9] 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 22 頁 共 45 頁 2． 4 動(dòng)臂的設(shè)計(jì) 1）動(dòng) 臂鉸點(diǎn)位置的確定 動(dòng)臂鉸點(diǎn)位置的確定，應(yīng)在總體參數(shù)已經(jīng)確定后，以及鏟斗主要尺寸已經(jīng)確定后之后進(jìn)行。動(dòng)臂與鏟斗連接點(diǎn)亦稱下鉸點(diǎn)，其下限位置應(yīng)該保證鏟斗正常工作位置和下挖位置以及鏟斗在運(yùn)輸位置，仍與輪胎保持有一定間隙為準(zhǔn)，而且下鉸點(diǎn)與地面應(yīng)有 250~300 ㎜離地間隙。其上限位置應(yīng)保證鏟斗最大卸載高度、卸載角度及最小的卸載距離。其具體位置可用作圖的方法來確定它，根據(jù)鏟斗形狀、幾何尺寸及鏟斗與地面應(yīng)保持的角度α可以確定下鉸點(diǎn)的下線位置，然后將鏟斗轉(zhuǎn)至運(yùn)輸位置并留出一定間隙，繪出輪胎位置，再根據(jù)最大卸載高度的要求最 小卸載距離和卸載角度的要求，可以確定下鉸點(diǎn)的上限位置。動(dòng)臂與機(jī)架的連接點(diǎn) A 應(yīng)在 BB’ 連線的垂直平分線上。當(dāng)其他要求不變時(shí)， A 點(diǎn)的前后位置將影響動(dòng)臂的長(zhǎng)度 L、動(dòng)臂的回轉(zhuǎn)角、動(dòng)臂伸出最大距離以及鏟斗在升起時(shí)擺動(dòng)的角。 A 點(diǎn)與前輪中心的距離 La， La 增大則動(dòng)臂長(zhǎng)而轉(zhuǎn)角減小，且動(dòng)臂伸出距離減小，傾翻力矩減小，提高了鏟運(yùn)機(jī)在鏟斗最大伸出時(shí)的穩(wěn)定性。 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 23 頁 共 45 頁 動(dòng)臂的橫向布置，則應(yīng)根據(jù)輪距、動(dòng)臂本身的結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)斗油缸的尺寸以及司機(jī)視線要求來確定，但動(dòng)臂與輪胎之間必須有一定間隙以保證安全工作。 2）動(dòng)臂長(zhǎng)度的確定 OBOAOAOBDRHRHRHHRLLL)~()~()]s i n ([)]c o s ([ 2m a x2m i n?????????? ???? 動(dòng)臂的鉸點(diǎn)位置確定后，按上圖圖解法和公式就可求出。 3）動(dòng)臂的形狀和結(jié)構(gòu) 動(dòng)臂的形狀按其縱向中心線形狀可分為直線型和曲線形兩種。直線型動(dòng)臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，而且受力情況較好，通常正轉(zhuǎn)式連桿工作裝置多采用這種形式；曲線形動(dòng)臂一般采用反轉(zhuǎn)式連桿工作裝置，這種形式的動(dòng)臂可使反轉(zhuǎn)式連桿工作裝置布置更為合理。 [11] 連桿的設(shè)計(jì) 盡量滿足要求： (1)傳動(dòng)性 為了保證工作機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能良好，防止機(jī)構(gòu)鎖死，要求機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程中各傳動(dòng)角在大于 10176。小于 170176。 （ 2）平移性和卸 料性分析 平移性 :動(dòng)臂提升過程中為避免鏟斗中的物料撒落，要求鏟斗近似平動(dòng)。卸料性 :保證能卸凈鏟斗中的物料，在轉(zhuǎn)斗液壓缸的作用下，應(yīng)保證鏟斗的卸料角大于 45176。 （ 3）最大卸載高度和最大卸載距離 最大卸載高度 :測(cè)量鏟斗切削刃垂直方向和水平方向的運(yùn)動(dòng)軌跡。最大卸載距離 :相對(duì)鏟運(yùn)機(jī)的輪胎的距離。 （ 4）鏟斗自動(dòng)放平性 使鏟斗從高位卸載狀態(tài)下落到插入狀態(tài)，期間保持轉(zhuǎn)斗液壓缸長(zhǎng)度不變，測(cè)量鏟斗地面與水平間夾角的變化 ,即可得到鏟斗自動(dòng)放平行。 （ 5）力的傳遞性 為保證連桿具有較高的力傳遞效率，應(yīng)盡量使桿件之間 力的作用方向與鉸接點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向的夾角，即壓力角不要太大，已使有效分力盡量大一些。 （ 6）不干涉性 連桿機(jī)構(gòu)在作業(yè)過程中無運(yùn)動(dòng)干涉。 圖解法簡(jiǎn)圖 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 24 頁 共 45 頁 如圖 桿 的設(shè)計(jì)尺寸 連桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的