【正文】 齒。若斗刃上裝有斗齒時(shí)，斗齒將先于切削 刃插入料堆，由于它比壓大（即單位長(zhǎng)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(duì)料堆比較密實(shí)、大塊較大的情況，效果尤為顯著，因此一般礦用輪式裝載機(jī)的鏟斗均帶斗齒。 斗齒機(jī)構(gòu)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(jī)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(jī)由于作業(yè)條件差，斗齒磨損嚴(yán) 重，故常采用雙段斗齒。 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 250~300mm 左右，太大時(shí)由于切削刃將直接參與插入工作，使阻力增大，太小時(shí)，齒間易卡住石塊，也將增大工作阻力。長(zhǎng)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(zhǎng)載荷不大于 500~600kg 為宜。 圖 為 工程機(jī)械 市場(chǎng)中使用的 幾種 斗齒。 圖 市場(chǎng)中常見的幾種斗齒 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 17 頁(yè) 1— 舉升油缸； 2— 鏟斗； 3— 轉(zhuǎn)斗油缸； 4— 動(dòng)臂； 圖 整體前卸式鏟斗卸載工況 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)與斗前壁成銳角，弧線或折線側(cè)刃鏟斗的插入阻力比直線形側(cè)刃要小，但具有弧線或折線形側(cè) 刃鏟斗的側(cè)壁較淺，物料易從兩側(cè)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(cè)壁刃口設(shè)計(jì)成弧形。 5．斗底 斗前壁與斗后壁用圓弧銜接，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。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(cè)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(shí)，要在轉(zhuǎn)斗油缸作用下繞與動(dòng)臂相連的銷軸向前翻轉(zhuǎn)一個(gè)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(diǎn)式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jī)都使用這種鏟斗。 2．側(cè)卸式鏟斗 側(cè)卸式鏟斗經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)斗油缸和兩個(gè)銷軸與托架鉸接成一個(gè)整體，也可以往機(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(guò)轉(zhuǎn)斗油缸動(dòng)作來(lái)卸料。這種鏟斗沒(méi)有側(cè)板，插入阻力小，裝載效率高，特別是在裝載 機(jī)用于填溝或在狹窄地往側(cè)旁的運(yùn)輸設(shè) 備進(jìn)行裝載作業(yè)時(shí)，其優(yōu)點(diǎn)更加顯著。 3．推卸式鏟斗 推卸式鏟斗結(jié)構(gòu)可以彌補(bǔ)整體前卸式鏟斗卸載高度的不足，在裝載機(jī)其他尺 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 18 頁(yè) 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(gòu)成鏟斗后壁。卸載時(shí)，操縱鏟斗油缸 4使推板 3順時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)，帶動(dòng)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(shí)，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(dòng)摩擦代替了斗底板 1和推板 2之間的滑動(dòng)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(shí)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(jié)構(gòu)復(fù)雜一些，且需另用動(dòng)力卸載。但在地下作業(yè)時(shí)多被采用 ，并且越來(lái)越受到重視 。 4．底卸式鏟斗 底卸式鏟斗是用動(dòng)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(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。 圖 。斗身有活動(dòng)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(shí)，活動(dòng)部分和固定部分閉合，斗底封閉。開斗油缸活塞桿伸出時(shí)，帶動(dòng) 活動(dòng)部分 3繞鉸銷 1逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)部分 ； 5— 轉(zhuǎn)斗油缸活塞桿 ； 6— 動(dòng)臂； 8— 開斗油缸 圖 底卸式鏟斗 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 19 頁(yè) 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 ? 四個(gè)參數(shù)確定，如圖 ： 圓弧半徑 r 越大，物流進(jìn)入鏟斗的流動(dòng)性越好， 有利于減少物料裝入斗內(nèi)的阻力，卸料快而且干凈。 但 r 過(guò)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(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(yàn)得知，插入阻力隨鏟入料 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，還可以減小動(dòng)臂舉升高度，縮短作業(yè)時(shí)間，但這樣會(huì)減小斗容。對(duì)裝載輕質(zhì)物料為主的鏟斗， l 可選擇大些；對(duì)鏟裝巖石的鏟斗， l 應(yīng)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(duì)地面有一定斜度，可減少插入料堆時(shí)的阻力，提高鏟斗的裝滿程度。 鏟斗的寬度應(yīng)大于裝載機(jī)兩前輪外側(cè)間的寬度，每側(cè)要寬出 50100mm。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 在設(shè)計(jì)鏟斗時(shí)，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(guò)實(shí)踐使用證明比較合理的斗型作為新 鏟斗的基型進(jìn)行相似設(shè)計(jì)。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(zhuǎn)半徑，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)整體總體有關(guān)的參數(shù)。鏟斗的回 轉(zhuǎn)半徑 R可按式（ 31）計(jì)算。 圖 鏟斗斷面基本參數(shù) 圖 鏟斗尺寸參考 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 20 頁(yè) (m) （ 31） 式中： SV —— 鏟斗平裝容量， 3m ； 0B —— 鏟斗內(nèi)側(cè)寬度， m ； g? —— 鏟斗斗底長(zhǎng)度系數(shù)， g? =～ ； z? —— 后壁長(zhǎng)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(shí)應(yīng)使側(cè)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(zhǎng)度，是指由鏟斗切削刃至斗底延長(zhǎng)線與斗后壁延長(zhǎng)線交點(diǎn)的 距離， m ， g (???～ )R 。 zL —— 后壁長(zhǎng)度，是指由后壁上緣至后壁延長(zhǎng)線與斗底延長(zhǎng)線交點(diǎn)的距離，m ； (???～ )R 。 kL —— 擋板高度， m， (???～ )R 。 由式（ 31）可知，當(dāng) 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(diào)整參數(shù)，根據(jù)調(diào)整后的各值與 R之比分別計(jì)算 g? 、 z? 、 k? 、 r? 值，然后代入式（ 31），即可確定新鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑 R。由 R和計(jì)算出來(lái)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(cè)壁切削刃相對(duì)斗底壁的傾角 0? =50186?！?斗底壁的高度 (? ～ )R 。 連桿系統(tǒng)設(shè)計(jì) 工作裝置連桿機(jī)構(gòu)的類型 綜合國(guó)內(nèi)、外輪式裝載機(jī)的工作裝置的形式，主要有 7種類型的連桿機(jī)構(gòu)。? ? 20 g 10. 5 c os sin c ot 0. 5 12 18 0Sz k rVRB ??? ? ? ? ? ? ?? ?? ?? ????? ? ? ??? ?????? ?????? 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 21 頁(yè) 按工作機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)不同，可分為三桿、四桿、五桿、六桿、八桿連桿機(jī)構(gòu)。按輸入桿和輸出 桿的轉(zhuǎn)向是否相同又分為正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)。 1． 正轉(zhuǎn)八桿機(jī)構(gòu) 正轉(zhuǎn)八桿機(jī)構(gòu)在轉(zhuǎn)斗油缸大腔進(jìn)油時(shí) 轉(zhuǎn)斗鏟取，所以崛起力較大； 各構(gòu)件尺寸配置合理時(shí)，鏟斗具有較好的舉升性能；連桿系統(tǒng)傳動(dòng)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(dòng)比較大，還可適當(dāng)減小連桿系統(tǒng)尺寸，因而司機(jī)視野得到改善，但是一定要“適當(dāng)”，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(zhuǎn)八桿機(jī)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是機(jī)構(gòu)復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)鏟斗自動(dòng)放平。 可用圖 中 a）表示。 2． 轉(zhuǎn)斗油缸前置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)斗油缸前置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī) 構(gòu)的轉(zhuǎn)斗油缸與鏟斗和搖臂直接連接，該工作機(jī)構(gòu)由兩個(gè)平行四桿機(jī)構(gòu)組成，它可使鏟斗具有很好的平動(dòng)性能。它比八桿機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，司機(jī)視野比較好。這種機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)斗時(shí)油缸小腔進(jìn)油，崛起力相對(duì)較??；連桿系統(tǒng)傳動(dòng)比小，使得轉(zhuǎn)斗油缸活塞形成大，油缸加長(zhǎng)，卸載速度不如八桿機(jī)構(gòu)；由于轉(zhuǎn)斗油缸前置，使工作機(jī)構(gòu)前懸增大，影響整機(jī)穩(wěn)定性和行駛的平穩(wěn)性；也不能實(shí)現(xiàn)鏟斗的自動(dòng)放平。 可用圖 b）表示。 3． 轉(zhuǎn)斗油缸后置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)斗油缸后置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)與上述前置式油缸相比，前懸較大、傳動(dòng)比較大、活塞行程較短；有可能將動(dòng)臂 轉(zhuǎn)斗油 缸、搖臂和連桿設(shè)計(jì)在同一平面內(nèi)，從而簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，改善了動(dòng)臂和鉸銷的受力狀態(tài)。 缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)斗油缸與車架的鉸接點(diǎn)位置較高，影響司機(jī)視野； 轉(zhuǎn)斗時(shí)油缸小腔進(jìn)油，掘起力相對(duì)較小。為了增大掘起力，需提高液壓系統(tǒng)壓力或加大轉(zhuǎn)斗油缸直徑，這樣質(zhì)量會(huì)增大。 可用圖 中 c）表示。 4． 轉(zhuǎn)斗油缸后置式反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)斗油缸后置式反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)有如下有點(diǎn)： （ 1） 轉(zhuǎn)斗油缸大腔進(jìn)油時(shí) 轉(zhuǎn)斗，并且連桿系統(tǒng)的倍力系數(shù)能設(shè)計(jì)成較大值，所以可獲得較大的掘起力； （ 2） 恰當(dāng)?shù)剡x擇各構(gòu)件的尺寸，不僅能得到良好的鏟斗平動(dòng)性能，而且可以實(shí)現(xiàn)鏟斗的自動(dòng)放平； （ 3） 結(jié)構(gòu)十分緊湊，前懸小，司機(jī)視野好。缺點(diǎn)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(gòu)件相互干涉。 可用圖 d）表示。 5． 正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu) 正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu)是 7種連桿機(jī)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種，容易保證四桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鏟斗舉升平動(dòng)，次機(jī)構(gòu)前懸較小。缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)斗的油缸小腔進(jìn)油，油缸輸出力較小，又因連桿系統(tǒng)倍力系數(shù)難以設(shè)計(jì)出較大值，所以轉(zhuǎn)斗油缸活塞行程大，油缸尺寸?。? 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 22 頁(yè) a）正轉(zhuǎn)八桿機(jī)構(gòu) b）轉(zhuǎn)斗油缸前置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu) c）轉(zhuǎn)斗油缸后置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu) g）動(dòng)臂可伸縮式三桿機(jī)構(gòu) d）轉(zhuǎn)斗油缸后置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu) e）正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu) f）正轉(zhuǎn)五桿機(jī)構(gòu) 圖 輪式裝載機(jī)工作裝置機(jī)構(gòu)類型 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 23 頁(yè) 此外，在卸載時(shí)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)放平。 可用圖 e）表示。 6． 正轉(zhuǎn)五桿機(jī)構(gòu) 為克服正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu)卸載時(shí)活塞桿易與斗底相碰的缺點(diǎn)，在活塞桿與鏟斗之間增加一根短連桿，從而使正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu)變成正轉(zhuǎn)五桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)鏟斗反轉(zhuǎn)鏟取物料時(shí)，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(dāng)鏟斗卸載時(shí)，短連桿能相對(duì)活塞桿轉(zhuǎn)動(dòng)，避免了活塞桿與斗底相碰。此機(jī)構(gòu)的其他缺點(diǎn)仍如正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu)。 可用圖 f）表示。 7． 動(dòng)臂可伸縮式三桿機(jī)構(gòu)