【正文】 齒。若斗刃上裝有斗齒時，斗齒將先于切削 刃插入料堆，由于它比壓大（即單位長度插入力大），所以比不帶齒的切削刃易于插入料堆，插入阻力能減小 20%左右，特別是對料堆比較密實、大塊較大的情況，效果尤為顯著，因此一般礦用輪式裝載機的鏟斗均帶斗齒。 斗齒機構分整體式和分體式兩種，一般斗齒是用高錳鋼制成的整體式，用螺栓固定在鏟斗斗刃上，中小型裝載機多采用這種形式。為便于斗齒磨損后更換和節(jié)約斗齒金屬，也有使用雙段斗齒。大型裝載機由于作業(yè)條件差，斗齒磨損嚴 重，故常采用雙段斗齒。 斗齒的形狀和間距對切削阻力是有影響的。一般中型裝載機鏟斗的斗齒間距為 250~300mm 左右，太大時由于切削刃將直接參與插入工作，使阻力增大，太小時，齒間易卡住石塊，也將增大工作阻力。長而窄的齒比短而寬的齒插入阻力小，但太窄又容易損壞，所以齒寬以每厘米長載荷不大于 500~600kg 為宜。 圖 為 工程機械 市場中使用的 幾種 斗齒。 圖 市場中常見的幾種斗齒 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 17 頁 1— 舉升油缸； 2— 鏟斗； 3— 轉斗油缸； 4— 動臂； 圖 整體前卸式鏟斗卸載工況 4．鏟斗側刃 因為側刃參與插入工作，為減小插入阻力，側壁前刃應與斗前壁成銳角，弧線或折線側刃鏟斗的插入阻力比直線形側刃要小，但具有弧線或折線形側 刃鏟斗的側壁較淺，物料易從兩側撒落，影響鏟斗的裝滿。為了不是斗容減小太多，一般可將連接前后斗壁的側壁刃口設計成弧形。 5．斗底 斗前壁與斗后壁用圓弧銜接，構成弧形斗底。為了使物料在斗中有很好的流動性，斗底圓弧半徑不宜太小，前后壁夾角（ 鏟斗開口角或張開角 ） 不應小于物料與鋼板的摩擦角的 2倍，以免卡住大塊物料。若取物料與鋼板的摩擦因數(shù) f= ，則摩擦角 =22? ? ，所以張開角必須大于 44186。 。 鏟斗的 分類 鏟斗按裝 卸方式一般分為整體前卸式、側卸式、推卸式和底卸式等數(shù)種。 1．整體前卸式鏟斗 在使用整體前卸式鏟斗卸料時，要在轉斗油缸作用下繞與動臂相連的銷軸向前翻轉一個角度，使斗底板與水平面間的夾角α大于物料的自然堆角。 圖 表示了它的卸載工況。 整體前卸式鏟斗的突出優(yōu)點式結構簡單，工作可靠，有效裝載容積大，但需要有較大的卸載角才能將物 料卸凈。通常情況下，絕大多數(shù)前 端式裝載機都使用這種鏟斗。 2．側卸式鏟斗 側卸式鏟斗經(jīng)過轉斗油缸和兩個銷軸與托架鉸接成一個整體，也可以往機器前方卸料。當如果需要往機器一側卸料 時，可以拔去一個側銷，通過轉斗油缸動作來卸料。這種鏟斗沒有側板，插入阻力小，裝載效率高，特別是在裝載 機用于填溝或在狹窄地往側旁的運輸設 備進行裝載作業(yè)時，其優(yōu)點更加顯著。 3．推卸式鏟斗 推卸式鏟斗結構可以彌補整體前卸式鏟斗卸載高度的不足，在裝載機其他尺 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 18 頁 寸參數(shù)相同情況下，能夠顯著地提高卸載高度和增加卸載距離。 可用圖 這種鏟斗由相互鉸接在一起的推板 2和 3構成鏟斗后壁。卸載時，操縱鏟斗油缸 4使推板 3順時針方向擺動，帶動推板 2沿斗底板前移而把斗中物料卸出，這種卸料方式特別適 用與卸出小顆粒黏性物料 。 開始卸載時，推板 2與斗底板之間夾角較大，由于推板 2的后筋板 6支靠在棍子 5上，以滾子 5 和筋板 6之間的滾動摩擦代替了斗底板 1和推板 2之間的滑動摩擦，故可減少阻力和磨損，筋板與滾子脫離接觸后，推板便與斗底板直接接觸，但此時兩者之間的夾角較小且斗中物料已大部分卸出，因此磨損和阻力也就不是很大了。 同整體前卸式鏟斗相比，但推卸式鏟斗的結構復雜一些，且需另用動力卸載。但在地下作業(yè)時多被采用 ，并且越來越受到重視 。 4．底卸式鏟斗 底卸式鏟斗是用動力打開斗底卸載的，同推卸式鏟斗一樣可以提高卸載高度 ，但結構也比較復雜。 圖 。斗身有活動部分3和固定部分 2組成。開斗油缸 8處于完全縮回狀態(tài)時，活動部分和固定部分閉合，斗底封閉。開斗油缸活塞桿伸出時，帶動 活動部分 3繞鉸銷 1逆時針方向轉動，鏟斗底部開啟，物料卸出。 鏟斗斷面形狀和基本參數(shù)確定 1． 鏟斗的斷面形狀 1— 斗底板； 2， 3— 推板； 4— 鏟斗油缸； 5— 滾子； 6— 推板后筋板 圖 推卸式鏟斗 1,4,7— 鉸銷 ； 2— 固定 部分 ； 3— 活動部分 ； 5— 轉斗油缸活塞桿 ； 6— 動臂； 8— 開斗油缸 圖 底卸式鏟斗 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 19 頁 鏟斗的斷面形狀由鏟斗圓弧半徑 r 、底壁長 l 、后壁高 h 和張開角 ? 四個參數(shù)確定，如圖 ： 圓弧半徑 r 越大，物流進入鏟斗的流動性越好， 有利于減少物料裝入斗內的阻力，卸料快而且干凈。 但 r 過大，斗的開口大，不易裝滿，且鏟斗外形較 高，影響駕駛員觀察鏟斗斗刃的工作情況。 后壁高 h 是指鏟斗上緣至圓弧與后壁切點間的 距離。 底壁長 l 是指斗底壁的直線段長度。 l 長則鏟斗 鏟入物料堆深度大，斗易裝滿，但掘起力將由于力 臂的增加而減小。由試驗得知，插入阻力隨鏟入料 堆的深度而急劇增加。 l 長亦會減小卸載高度。 l 短則掘起力大，且由于卸料時鏟斗刃口降落的高度小，還可以減小動臂舉升高度，縮短作業(yè)時間，但這樣會減小斗容。對裝載輕質物料為主的鏟斗， l 可選擇大些；對鏟裝巖石的鏟斗， l 應取小些。 鏟斗張開角 ? 為鏟斗后壁與底壁間的夾角，一般取 45186?！?角并使斗底壁對地面有一定斜度，可減少插入料堆時的阻力，提高鏟斗的裝滿程度。 鏟斗的寬度應大于裝載機兩前輪外側間的寬度，每側要寬出 50100mm。如鏟斗寬度小于兩輪外側間的寬度，則鏟斗鏟取物料后所形成的料堆階梯會損傷輪胎側 壁，并增加行駛時輪胎的阻力。 2． 鏟斗基本參數(shù)的確定 在設計鏟斗時，可 參照同類型鏟斗，選擇 r 、 l 、 h 、 ? 參數(shù)， 可利用相似原理把經(jīng)過實踐使用證明比較合理的斗型作為新 鏟斗的基型進行相似設計。設計時，把鏟斗的 回轉半徑 R（即鏟斗與動臂鉸接點至切削刃間 的距離）作為參數(shù)，鏟斗的其他參數(shù)則作為 R 的函數(shù)。 R是鏟斗的回轉半徑，圖 ，它 的大小不僅直接影響鏟斗底壁的長度，而且 還 直接影響轉斗時掘起力及斗容的大小，所 以它是一個整體總體有關的參數(shù)。鏟斗的回 轉半徑 R可按式（ 31）計算。 圖 鏟斗斷面基本參數(shù) 圖 鏟斗尺寸參考 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 20 頁 (m) （ 31） 式中： SV —— 鏟斗平裝容量， 3m ； 0B —— 鏟斗內側寬度， m ； g? —— 鏟斗斗底長度系數(shù)， g? =～ ； z? —— 后壁長度系數(shù)， z? =～ ； k? —— 擋板高度系數(shù)， k? =～ ； r? —— 圓弧半 徑系數(shù)， r rR???～ ； ? —— 張開角，為 45186?！?52186。； 1? —— 擋板與后壁間的夾角，選擇 1? 時應使側壁切削刃與擋板的夾角為90186。 圖 ： r —— 鏟斗圓弧半徑， m ； gL —— 斗底長度，是指由鏟斗切削刃至斗底延長線與斗后壁延長線交點的 距離， m ， g (???～ )R 。 zL —— 后壁長度，是指由后壁上緣至后壁延長線與斗底延長線交點的距離，m ； (???～ )R 。 kL —— 擋板高度， m， (???～ )R 。 由式（ 31）可知，當 SV 、 0B 已知，只要初選 g? 、 z? 、 k? 、 r? 系數(shù)值和 ? 、1? 值，即可求得新鏟斗的基本參數(shù)。調整參數(shù)，根據(jù)調整后的各值與 R之比分別計算 g? 、 z? 、 k? 、 r? 值，然后代入式（ 31），即可確定新鏟斗的回轉半徑 R。由 R和計算出來的各系數(shù)值，即可確定新鏟斗的其他參數(shù)值。 一般取鏟斗側壁切削刃相對斗底壁的傾角 0? =50186?！?斗底壁的高度 (? ～ )R 。 連桿系統(tǒng)設計 工作裝置連桿機構的類型 綜合國內、外輪式裝載機的工作裝置的形式，主要有 7種類型的連桿機構。? ? 20 g 10. 5 c os sin c ot 0. 5 12 18 0Sz k rVRB ??? ? ? ? ? ? ?? ?? ?? ????? ? ? ??? ?????? ?????? 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 21 頁 按工作機構的構件數(shù)不同，可分為三桿、四桿、五桿、六桿、八桿連桿機構。按輸入桿和輸出 桿的轉向是否相同又分為正轉和反轉連桿機構。 1． 正轉八桿機構 正轉八桿機構在轉斗油缸大腔進油時 轉斗鏟取，所以崛起力較大； 各構件尺寸配置合理時，鏟斗具有較好的舉升性能；連桿系統(tǒng)傳動比較大，鏟斗能獲得較大的卸載角和卸載速度，因此卸載干凈、速度快；由于傳動比較大，還可適當減小連桿系統(tǒng)尺寸，因而司機視野得到改善，但是一定要“適當”，否則易使連桿系統(tǒng)倍力系數(shù)減小，影響崛起力發(fā)揮。 正轉八桿機構的主要缺點是機構復雜，不易實現(xiàn)鏟斗自動放平。 可用圖 中 a）表示。 2． 轉斗油缸前置式正轉六桿機構 轉斗油缸前置式正轉六桿機 構的轉斗油缸與鏟斗和搖臂直接連接，該工作機構由兩個平行四桿機構組成，它可使鏟斗具有很好的平動性能。它比八桿機構簡單，司機視野比較好。這種機構的缺點是轉斗時油缸小腔進油，崛起力相對較小；連桿系統(tǒng)傳動比小，使得轉斗油缸活塞形成大，油缸加長，卸載速度不如八桿機構；由于轉斗油缸前置，使工作機構前懸增大，影響整機穩(wěn)定性和行駛的平穩(wěn)性；也不能實現(xiàn)鏟斗的自動放平。 可用圖 b）表示。 3． 轉斗油缸后置式正轉六桿機構 轉斗油缸后置式正轉六桿機構與上述前置式油缸相比，前懸較大、傳動比較大、活塞行程較短；有可能將動臂 轉斗油 缸、搖臂和連桿設計在同一平面內，從而簡化了結構，改善了動臂和鉸銷的受力狀態(tài)。 缺點是轉斗油缸與車架的鉸接點位置較高，影響司機視野； 轉斗時油缸小腔進油，掘起力相對較小。為了增大掘起力，需提高液壓系統(tǒng)壓力或加大轉斗油缸直徑，這樣質量會增大。 可用圖 中 c）表示。 4． 轉斗油缸后置式反轉六桿機構 轉斗油缸后置式反轉六桿機構有如下有點： （ 1） 轉斗油缸大腔進油時 轉斗，并且連桿系統(tǒng)的倍力系數(shù)能設計成較大值，所以可獲得較大的掘起力； （ 2） 恰當?shù)剡x擇各構件的尺寸，不僅能得到良好的鏟斗平動性能，而且可以實現(xiàn)鏟斗的自動放平； （ 3） 結構十分緊湊，前懸小，司機視野好。缺點是搖臂和連桿布置在鏟斗與前橋之間的狹窄空間，容易發(fā)生構件相互干涉。 可用圖 d）表示。 5． 正轉四桿機構 正轉四桿機構是 7種連桿機構最簡單的一種，容易保證四桿機構實現(xiàn)鏟斗舉升平動，次機構前懸較小。缺點是轉斗的油缸小腔進油，油缸輸出力較小，又因連桿系統(tǒng)倍力系數(shù)難以設計出較大值，所以轉斗油缸活塞行程大，油缸尺寸小； 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 22 頁 a）正轉八桿機構 b）轉斗油缸前置式正轉六桿機構 c）轉斗油缸后置式正轉六桿機構 g）動臂可伸縮式三桿機構 d）轉斗油缸后置式正轉六桿機構 e）正轉四桿機構 f）正轉五桿機構 圖 輪式裝載機工作裝置機構類型 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 23 頁 此外，在卸載時活塞桿易與斗底相碰，所以卸載角減小。為避免碰撞，需把斗底制造成凹形， 因而既減小了斗容，又增加了制造困難，而且鏟斗也不能實現(xiàn)自動放平。 可用圖 e）表示。 6． 正轉五桿機構 為克服正轉四桿機構卸載時活塞桿易與斗底相碰的缺點，在活塞桿與鏟斗之間增加一根短連桿，從而使正轉四桿機構變成正轉五桿機構。當鏟斗反轉鏟取物料時，短連桿與活塞桿在油缸拉力和鏟斗重力作用下成一直線，如同一桿； 當鏟斗卸載時，短連桿能相對活塞桿轉動，避免了活塞桿與斗底相碰。此機構的其他缺點仍如正轉四桿機構。 可用圖 f）表示。 7． 動臂可伸縮式三桿機構