【文章內(nèi)容簡介】 、結(jié)構(gòu)緊湊，采用制動器不產(chǎn)生離心力，無需旋轉(zhuǎn)密封、作用可靠。 轉(zhuǎn)向方式的選擇 由于在重量的要求，選取鉸鏈轉(zhuǎn)向方式，它與其他幾種轉(zhuǎn)向方式相比有如下優(yōu)點： a）車輪無需相對車身偏轉(zhuǎn)，可采用大尺寸寬基面低壓輪胎以發(fā)揮更大的牽引力。 b)轉(zhuǎn)向半徑小，機動性好，有利于提高生產(chǎn)率。 c)容易保持前后橋上合理分配，保持較好的穩(wěn)定性，減少駕駛員的疲勞強度。 d)通過性好，前后橋零件基本通用，結(jié)構(gòu)簡 單，簡化制造工藝成本低。 制動系的選擇 一個完整的制動系應(yīng)包括三部分：行車制動器、停車制動器和緊急制動器。裝載機是循環(huán)作業(yè)并連續(xù)工作的機器，它制動頻繁、制動強度較高、作業(yè)條件惡劣，經(jīng)常與水泥路面打交道，因而對制動器的要求除了考慮制動效能、效率外還有如下要求： 1）在附有泥、水等惡劣的使用條件下，應(yīng)保證有比較穩(wěn)定的制動性能。 2）為適應(yīng)頻繁制動和確保下坡連續(xù)制動的安全，制動器散熱要快。 3）壽命要長，便于調(diào)整和維修。 由于鉗盤式制動器與蹄式制動器相比有 如下優(yōu)點： a）制動性能穩(wěn)定，有較好的沾水復(fù)原性，即不會因沾水有泥水而導(dǎo)致之動力矩急劇下降。制動器圓盤外露于空間，有自動清除泥水的功能，容易干燥。 b）耐熱衰減性好，不會因摩擦生熱是摩擦系數(shù)減少而導(dǎo)致之動力矩的明顯下降。散熱條件好，保證了頻繁制動時的可靠性。 c）制動器無增力作用，制動力矩的增長平穩(wěn)。 d）維修方便，摩擦片磨損后可自動調(diào)整間隙。更換摩擦片方便，不需要拆卸輪胎輪邊減速裝置，可減少機器停工時間。 故采用鉗盤式制動器。 10 輪胎的選擇 因為裝載 機多在松軟、潮濕或干硬的地面上工作。為了降低比壓，增加輪胎支撐面積，改善附著性能和緩沖性能。故采用低壓寬基輪胎。 參考同類型機器，此次設(shè)計選用的輪胎規(guī)格為 — 25 輪胎，其半徑為 762mm。 裝載機的總體布置 總體布置的合理與否，直接影響整車的使用性能與經(jīng)濟指標(biāo)，使總體設(shè)計的主要任務(wù)之一。 各部件在車上布置基準(zhǔn)的選擇：選取前后車橋中心連線作為上下位置的基準(zhǔn)；通過前后橋軸線垂直地面的平面為前后位置的基準(zhǔn)；左右位置則以縱向?qū)ΨQ軸線為基準(zhǔn)。 發(fā)動機與傳動系的 布置 選擇發(fā)動機、變矩器和變速箱三者為一體的方案。其優(yōu)點是：軸向尺寸短，便于軸距短的機器總體布置；三部件可組裝成一個總體一次安裝，使總裝工序簡化，可減少部件間的郵路管道，增加可靠性。 裝載機發(fā)動機和變矩器布置簡圖如下： 1—— 變速箱 2—— 變矩器 3—— 發(fā)動機裝 圖 42 發(fā)動機、變矩器及變速箱的連接方式 鉸接點和傳動萬向節(jié)的布置 選取鉸接點布置在軸距的中點。車輛行駛前 后輪的軌跡始終相同。一次可得到以下優(yōu)點：后輪始終沿著前輪壓過的車轍運動，減少運動阻力，其車轍的轉(zhuǎn)向半徑最小，可通過狹小難走的路段；前橋內(nèi)外側(cè)輪的轉(zhuǎn)速和等于后橋內(nèi)外側(cè)輪的轉(zhuǎn)速和，當(dāng)雙軸驅(qū)動時，前后軸間轉(zhuǎn)速差，減少了輪胎的磨損。 擺動橋的布置 將裝載機的后橋作為擺動橋。此類布置可使裝載機作業(yè)時駕駛員隨前車架一起擺動，因而易于體會鏟斗刃口與水平面的傾角，可以正確的進行水平鏟掘工作。 工作裝置的布置 工作裝置布置在整機前端，在滿足動臂在最高位置時的卸載要求和動臂在最低 位置鏟斗不干涉的前提下動臂支點盡量向后布置，這樣可以提高整機穩(wěn)定性，便于機構(gòu)設(shè)計和提臂液壓缸的布置。同時，在考慮工作裝置不妨礙司機視線和確保司機的作業(yè)安全前提下，盡量使動臂和車架鉸點位置提高。 駕駛室的布置 駕駛室的布置應(yīng)使操作用的傳動機構(gòu)簡單，操作省力、方便，以保證駕駛員具有良好的視野和舒適、安全的工作環(huán)境。 在駕駛好似位置相對前后距離一定的條件下，鉸接式裝載機的駕駛室的布置主要有以下 11 兩種方案：一、駕駛室布置在前車架后端；二、駕駛室布置在后車架前端。 結(jié)合以上兩種方 案的優(yōu)缺點，初步擬定駕駛室布置在后車架的前端。此布置形式可使前后視野良好，駕駛員能直接了解裝載機的折腰程度，增加安全感，降低疲勞強度，同時構(gòu)造簡單，有利于加工制作，提高工作效率。 轉(zhuǎn)向系的布置 由于鉸接裝載機轉(zhuǎn)向所需功率比車架偏轉(zhuǎn)車輪轉(zhuǎn)向方式大，故轉(zhuǎn)向油缸獨立布置。同時，為了使結(jié)構(gòu)緊湊避免由于中間傳動環(huán)節(jié)的間隙所引起的不穩(wěn)定，將轉(zhuǎn)向器與控制閥組成一體。將轉(zhuǎn)向液壓缸布置在前車架上，兩個轉(zhuǎn)向液壓缸在平面內(nèi)稱“八”字形布置。 裝載機的軸荷分配 裝載機的軸荷分配是否合 理，直接影響裝載機很多使用性能。如牽引性、通過性和穩(wěn)定性等。另外，還會影響零部件尺寸選擇和強度計算。 由于鉸接式裝載機的軸距不整體式車架的軸距長，在保證同樣穩(wěn)定性前提下軸距增加即可減少后橋軸荷，這樣即可減少配重，降低車重，而且提高整機穩(wěn)定性。因此初步確定軸荷分配為： 空載時前橋軸荷占整機重 45%50% 滿載時前橋軸荷占整機重 65%75% 第五章 裝載機工作裝置及連桿機構(gòu)的設(shè)計 鏟斗的設(shè)計 鏟斗是鏟裝物料的工具，它的斗型與結(jié)構(gòu)是否合理，直接影響裝載機的生產(chǎn)率。參考同類 型機器以及根據(jù)機器的作業(yè)要求和斗容的大小，選擇直型帶齒鏟斗。這種斗具有交大的插入能力，提高了作業(yè)效率，適宜鏟裝輕質(zhì)或松散的小粒物料并可利用刀刃做刮平，清理工作。 鏟斗設(shè)計要求： 1）鏟斗是直接用來切削、收集、運輸和卸出物料，裝載機工作時插入能力及鏟掘能力是通過鏟斗直接發(fā)揮出來的，鏟斗的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸直接影響裝載機的作業(yè)效率和工作可靠性，所以減少切削阻力和提高作業(yè)效率是鏟斗結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要要求。 2）鏟斗是在惡劣的條件下工作的，承受很大的沖擊載荷和劇烈的磨削，所以要求鏟斗具有足夠的強度和剛度，同時要耐磨。 3）根據(jù)裝載物的容重，鏟斗做成三種類型：正常斗容的鏟斗用來裝載容重 ~ /米的物料（） 1） 切削刃的形狀 鏟斗切削刃的形狀根據(jù)鏟掘物料的種類不同而不同，一般分為直線型和非直線型兩種（圖 51）。直線型切削刃簡單并利于地面刮平作業(yè)，但切削阻力較大。非直線型切削刃有 V型和弧型等，裝載機用得較多的是 V型斗刃。這種切削刃由于中間突出，在插入料堆時，插入力可以集中作用在斗刃中間部分，易于插入料堆；同時對減少“偏載切入”有一定的效果。但鏟斗的裝滿系數(shù)要求小于直線型斗刃的鏟斗。 （ a） （ b） 12 圖 51 鏟斗結(jié)構(gòu)簡圖 （ a）直線型切削刃；（ b） V型切削刃 2）鏟斗的斗齒 裝有斗齒的鏟斗，在裝載機作業(yè)時，插入力由斗齒分擔(dān)，形成較大的比壓，利于插入密實的料堆疏松物料或掘起大的塊狀物料，便于鏟斗的插入，斗齒磨損后容易更換。因此，對主要用于鏟裝巖石或密實物料的裝載機，其鏟斗均裝有斗齒。用于插入阻力較小的松散物料或粘性物料，其鏟斗可以不裝斗齒。 斗齒的形狀對切削阻力有影響：對稱齒形的切削阻力比不對稱齒形的 大；長而狹窄的齒比寬而短的齒的切削阻力要小。 3）鏟斗的側(cè)刃 弧線型側(cè)刃的插入阻力比直線型側(cè)刃小，但弧線型側(cè)刃容易從兩側(cè)泄漏物料，不利于鏟斗的裝滿，適于鏟裝巖石。 4）斗型形狀 對主要用于土方工程的裝載機，在設(shè)計鏟斗時要考慮斗體內(nèi)的流動性，減少物料在斗內(nèi)移動或滾動阻力，同時要有利于在鏟裝粘性物料時有良好的倒空性。 圖 52 特殊鏟斗 鏟斗底板的弧度（圓弧半徑 R，見圖 52）越大，鏟掘時泥土的流動性越好但對流動性差的巖石等，則應(yīng)將底 邊加長而弧度減小，使鏟斗容積加大，比較容易鏟取，但是，底邊過長，則鏟斗的鏟起力變小，且鏟斗料堆的插入阻力與刃口的插入深度成比例的急劇增加，（圖53 所示）。相反，如底邊短，不但鏟斗的鏟起力大，而且卸載時，斗刃口的降落高度小，也易于將物料卸凈。因此，鏟斗轉(zhuǎn)鉸銷的位置已近于刃口處為好，在極端時也有將轉(zhuǎn)鉸銷布置 （ a） （ b） 圖 53 鏟斗插入阻力與插入深度的關(guān)系 （ a）插入角度；（ b）插入阻力與深度的關(guān)系 13 在鏟斗內(nèi)部，如圖 54所示。 圖 54 鏟斗鉸點布置在鏟斗內(nèi)部的示意圖 圖 55 鏟斗外側(cè)寬度示意圖 1）鏟斗的鏟刃 工作狀態(tài)時鏟刃與地面夾角為“ 0 ”，鏟刃的寬度一般比鏟斗外側(cè)寬度 kB 寬 20~40mm，這樣有利 于保護鏟斗兩側(cè)板， 鏟刃角度 0140?? 左右，刃口角 030?? ； 鏟刃厚度一般比斗壁厚 10~15mm，材料選高強度耐磨板，如瑞典 HARDOX500。 2）鏟斗斗壁 鏟斗斗壁與鏟刃的角度 00 5~3?? 這樣可以減少斗壁的磨損，同時減小插入阻力；鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑 0R 是指鏟斗的轉(zhuǎn)鉸中心與切削刃之間的距離（圖 56），由于鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑 0R不僅影響鏟起力和插入阻力的大小，而且與卸載高度和卸載距離等整機總體參數(shù)有關(guān)。因此鏟斗的其他參數(shù)依據(jù)它來決定，鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑 0R 可按下計算： )]}1801([s i n)c o s({ 00020210 ????????? ????? c t gB VRRkzgk 14 圖 56 鏟斗基本參數(shù)簡圖 kV ：幾何斗容，由設(shè)計任務(wù)書給定； 0B ：鏟斗內(nèi)壁寬度； g? ：鏟斗底長度系數(shù)，通常取 ~?g? ； z? ：后斗壁長度系數(shù)，通常取 ~?z? ； k? ：擋板高度系數(shù)，通常取 ~?k? ； 1? ：擋板和后斗壁間的夾角，通常 001 10~5?? ； 0? :斗底和后斗壁間的夾角，通常 000 52~48?? ； R? ：斗底與后斗壁直線間的園弧半徑系數(shù)，通常 ~?R? ； 斗底長度 gL 是指由鏟斗切削刃到斗底與后斗壁交點的距離： 00 )~( RRL gg ?? ? 后斗壁長度 zL 是指由后斗壁上緣到斗底相交點的距離： 00 )~( RRL zz ?? ? 擋板高度 kL ： 00 )~( RRL kk ?? ? 鏟斗園弧 半徑 1R : 001 )~( RRR R ?? ? 鏟斗與動臂鉸銷距斗底的高度 ?h ： 0)~( Rh ?? 15 鏟斗側(cè)壁切削刃相對于斗底的傾角 000 60~50?? 。在選擇 1? 時，應(yīng)保證側(cè)壁切削刃與擋板的夾角為 090 。 斗壁 R確定以后 ,我們可以確定它的幾何形狀；小斗容的鏟斗形狀設(shè)計比較簡單 ,我們可用“二直線夾一弧夾完成”（圖 a）；但大斗容（ 32M? ）鏟斗要求強度及剛性高，多采用直線加過渡園弧來完成（圖 b)。 3）鏟斗側(cè)刃及側(cè)壁的設(shè)計 側(cè)刃的插入角 00 45~42?? ，插入深度 L1=(~)L,其材料一般與鏟刃相同。 4)其它部份的設(shè)計 a斗壁我們都加焊錳鋼板，以防斗壁過快磨損； b斗壁與側(cè)壁內(nèi)側(cè) 焊縫都加焊保護板以保護其焊縫，避免焊縫磨損過快而斯裂； c鏟運機的視線比較差，駕駛員一般看不清鏟斗的工作情況，我們可以在鏟斗上方加焊平視 板作為參照物； d很多井下礦山泥水較多， 鏟斗底板需鉆兩漏水孔。 斗容的最后確定 根據(jù)以上設(shè)計的鏟斗幾何尺寸， 可以計算斗容。 （一）幾何斗容（平裝斗容） KV 鏟斗的平裝幾何斗容可按下式計算 （ 1） 裝有擋板的鏟斗： bhABVK 20 32?? ( 3m ) A:鏟斗橫斷面面積 ( 2m )，圖 56中陰影部分面積。 0B :鏟斗內(nèi)壁寬度 (m ) h：擋板高度 (m ) b:斗 刃刃口與擋板最上部之間的距離 （ 2）不裝有擋板的鏟斗 0ABVK? ( 3m ) (二 )額定斗容 (堆裝斗容 )HV 16 額定斗容是設(shè)計書確定的斗容 ,一般以斗內(nèi)壁堆裝物料坡度為 1:2；此時額定斗容可按下式確定（圖 57） a 裝有擋板的鏟斗 : )(6/8/ 202 chbBbVV KH ???? ( 3m ) c：物料堆積高度 (m ) 物料堆積高度 c可由作圖法確定（圖 57）：根據(jù)料堆角度可得料堆尖端點 M,再由 M點作直線 MN與 CD垂直，將 MN垂線向下延長，與斗刃刃口和擋板最下端之間的連線相交，此交點與料堆尖端之間的距離，即為物料堆積高度 C。 圖 57