【正文】 6 02022 4 0 020 ?????? ?BB mm； g? —— 鏟斗斗底長度系數(shù) ， g? ＝ ，取 ； Z? —— 后斗壁長度系數(shù) ， Z? ＝ ， 取 ； K? —— 擋板高度系數(shù)， K? ＝ ，取 ； r? —— 斗底和后斗壁直線間的圓弧半徑系數(shù)， r? ＝ ，取 ； 1? —— 擋板與后斗壁 間 的夾角， 1? ＝ 5? 10? ，取 9? ； 0? —— 斗底和后斗壁間的夾角， 0? ＝ 48? 52? ， (有推薦 55? 65? )； 取 48? ； 由計算得： mmR 11480 ? 20 mmA ? ：斗的圓弧半徑 1R 、張開角 0? 、擋板高度 kl 和底壁長 zl ，如圖 所示。鏟斗的其他斷面形狀參數(shù)視為該參數(shù)的函數(shù)。 取 2400mm。 18 圖 鏟斗 基本參數(shù)的確定 寬度 鏟斗寬度 是鏟斗的主要基本參數(shù)。而對于主要用于鏟裝流動性較差的巖石裝載機，希望采用圓弧半徑較小，矮而深的鏟斗， 如圖 ， 這種鏟斗貫入性好，可以減小鏟插入料堆的阻力，同時也可以改善司機的視野。 （ a）直線 形 斗刃鏟斗 （ b） v形斗刃鏟斗 （ c） 直線形帶齒鏟斗 （ d）弧形帶齒鏟斗 圖 鏟斗的形狀對鏟裝阻力和粘性物料卸靜性有著較大的影響。弧線 或折線形鏟斗側(cè)刃的插入阻力比直線形 側(cè)刃小，但弧線 或折線形 側(cè)刃 鏟斗的側(cè)壁較淺， 容易從兩側(cè)泄漏物料，不利于鏟斗的裝滿 ，這種形狀 適宜于鏟裝巖石。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。 17 裝有斗齒的鏟斗，在裝載機作業(yè)時，插入力有斗齒分擔，形成較大的比壓，利于插入密實的料堆疏松物料，便于鏟斗的插入， 斗齒可以延長切削刃的使用壽命， 斗齒磨損后容易更換。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； 且對中性較好。 直線型切削刃 結(jié)構(gòu) 簡單 ，具有良好的平地性能，但切削阻力較 大，適用于裝載重度不超過 16kN/m3 ，并且堆積比較松散的物料。 不同種類的物料，需要不同結(jié)構(gòu)形式的鏟斗，通常鏟斗由切削刃、斗底、側(cè)壁及后斗壁組成。 根據(jù)裝載物料的容重，鏟斗做成三種類型：正常斗容的鏟斗用來裝載容重 噸 /米 3 的物料（如砂、碎石、松 散泥土等），增加斗容的鏟斗，斗容一般為正常斗容的～ 倍，用來采掘容重 噸 /米 3 左右的物料（如煤、渣等）；減少斗容的鏟斗，斗容為正常的 ～ ，用來裝載斗容重大于 2 噸 /米 3 的物料（如鐵礦石、巖石等）。 圖 16 圖 鏟斗設(shè)計 鏟斗結(jié)構(gòu)形式的選擇 鏟斗是 直接 用來切削、收集、運輸和卸出物料，裝載機工作時 的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)效率是鏟斗設(shè)計的主要要求。我國 ZL系列轉(zhuǎn)載機的工作裝置都是采用反轉(zhuǎn)單連桿型式。反轉(zhuǎn)連桿機構(gòu)掘起力曲線變化較陡峭（見圖 曲線 3），在鏟裝物料 轉(zhuǎn)斗時掘起力大，易于進行掘起作業(yè)，適用于一次鏟掘法鏟裝，但是不適于進行往上耙料的作業(yè)，鏟斗卸載時前傾最后階段速度降低，卸載平穩(wěn)、沖擊小，但難于抖落砂土；由于連桿數(shù)目少，傳動比小，為了增大搖臂傳動比，需增大尺寸，這不僅使卸載時連桿易碰自卸卡車貨槽 側(cè)壁，而且還造成駕駛員視野不好；鏟斗在最高卸載位置卸載后，下降動臂鏟斗易于自動放平。如果要使動臂在最大舉升高度時鏟斗后傾角不致過大，就需使鏟斗在 低位置時后傾角小些，但是這樣裝載機滿載運輸時，鏟斗中的物料又容易撒落。鏟斗切削刃面平貼地面時，提升動臂鏟斗自然后傾，使鏟裝物料不會倒出，進行地面上挖掘工作可以縮短循環(huán)時間，適于利用鏟斗和動臂配合作業(yè)。若要提高連桿的傳動比，需要加大搖臂的長度，這樣給布置帶來困難，并造成駕駛員視野不良。 正轉(zhuǎn)單連桿機構(gòu)連桿數(shù)目少，結(jié)構(gòu)簡單，易于布置，轉(zhuǎn)斗油缸可以布置在動臂的下方，活塞桿不易受損傷；提升動臂時鏟斗后傾角變化小。 正轉(zhuǎn)連桿機構(gòu) 工作裝置的運動特點是：最大掘起力是在鏟斗底面略低于地面時，即鏟斗轉(zhuǎn)角 ? 為負值時（見圖 2），適宜于挖掘地面，鏟斗卸荷時前傾角速度大，易于抖落物料，但沖擊較大。如圖 就是反轉(zhuǎn)連桿工作裝置。按組成連桿機構(gòu)的數(shù)目可以分為六連桿和八連桿，連桿構(gòu)件數(shù)目多，機構(gòu)的鉸接點就多，結(jié)構(gòu)越復雜，因此超過八連桿的機構(gòu)在裝載機上一般不采用。 但是由于在動臂的前端裝有較重的托架和轉(zhuǎn)斗油缸，使得裝載機的有效載重量減小，所以目前用得較少。 有鏟斗托架的工作裝置其動臂和連桿的后端與車架的支座鉸鏈，動臂和連桿的前端與鏟斗托架鉸鏈，托架上部鉸接轉(zhuǎn)斗油缸，其活塞桿幾托架下部與鏟斗鉸接。通過多種方案的比較，選出最佳構(gòu)件的尺寸及鉸接點位置，使所設(shè)計的工作裝置不僅滿足使用要求，而且具有較高的技術(shù)經(jīng)濟指標。 工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個比較復雜的問題，因為 組成工作裝置的各個構(gòu)件尺寸幾位置的相互影響，可變性很大。 ： 1)保證滿足設(shè)計任務書中所規(guī)定的使用性能及技術(shù)經(jīng)濟指標的要求，如最大卸載高度、最大卸載距離，在任何位置都能卸凈物料并考慮可換工作裝置。 5)工況 V—— 空載運輸狀態(tài) 14 卸載結(jié)束后，裝載機由卸載點空載返回裝載點。 3)工況 III—— 重載運輸狀態(tài) 舉升動臂，待工況 II 之鏟斗升高到適合位置 (以斗底離地的高度不小于最小允許距離為準 )，然后驅(qū)動裝載機，載重駛向卸載點。 前傾角；開動裝載機鏟斗借助機器的牽引力插入料堆。 3)鏟斗的自動放平能力，即在動臂下降時，鏟斗能自動放平，以減輕駕駛員的勞動強度，提高生產(chǎn)率。以免裝滿物料的鏟斗由于傾斜而灑落物料。 、搖臂、連桿、轉(zhuǎn)斗油缸、動臂、動臂油缸及車架互相鉸接所構(gòu)成的連 桿機構(gòu)，應保證在裝載機作業(yè)時能滿足： 1)鏟斗的平移能力，即當轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖，動臂在動臂油缸的作用力下提升時。鏟斗以鏟裝物料；動臂和動臂油缸的作用是提升鏟斗并使之與車架連接；轉(zhuǎn)斗油缸通過搖臂，連桿使鏟斗轉(zhuǎn)動。 13 第 三 章 工作裝置設(shè)計 工作裝置結(jié)構(gòu)分析 裝載機工作裝置 裝載機采掘和卸載貨物的作業(yè)是通過工作裝置的運動實現(xiàn)的。 這種作業(yè)方式在運距較短時，一個司機可輪換在兩輛運輸 車上工作，以減少人力。 這種作業(yè)方式可以得到較短的工作循環(huán)時間，故應用十分廣泛。 這種作業(yè)方式可減少裝載機改變方向的次數(shù)，如果裝載機與運輸車配合的好，會有較好的生產(chǎn)率。廣泛使用的有“ I 形”、“ V 形”、“ L 形”作業(yè)方法。這樣鏟取切削阻力小，容易裝滿鏟斗，適合鏟裝切削阻力較大的物料。該法是最簡單常用方法，比較適用于阻力比較小的松散料堆。 1)一次鏟取法：鏟斗一次插入料堆，一次收斗而裝滿鏟斗的鏟取方法。其中，對物料的鏟取方法和作業(yè)時運輸車輛的配置方案，將影響生產(chǎn)率的高低。 裝載機是循環(huán)作業(yè)式的工程機械。 (4)鏟斗的額定量分：小型 ；中型 ~ 。 鉸接式裝載機的車架有前后兩部分組成，中間用垂直鉸銷聯(lián) 接 ，它通過連接前后車架的油缸推動前后車架繞垂直鉸鏈相對轉(zhuǎn)動折腰轉(zhuǎn)向。但卸載時鏟斗越過駕駛室不安全，只用于礦井下狹窄的場地。但結(jié)構(gòu)復雜，回轉(zhuǎn)卸載時偏心載荷較大，整機側(cè)向穩(wěn)定性不好。 (2)卸 料方式分：有前卸式，回轉(zhuǎn)式，后卸式 前卸式裝載機的工作裝置不回轉(zhuǎn)，裝料與卸料都是整機走動進行，作業(yè)過程中調(diào)車費時，但因結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，視野良好，因此應用最廣泛。其接地比壓小，通用性好；重心低，穩(wěn)定性好；重量大，附著性能好。其重量輕，速度快，機動靈活性 及效率高，因而他的品種與產(chǎn)量都發(fā)展快。 (1)按行走裝置分：有輪胎式和履帶式兩種。 裝載機的總體構(gòu)造和分類 11 裝載機一般有發(fā)動機，車架，動力傳動系統(tǒng)，行走系統(tǒng)，工作裝置，液壓系統(tǒng)和操作系統(tǒng)等組成，發(fā)動機的液力變 矩器把動力傳給變速箱，然后經(jīng)前傳動軸和后傳動軸分別傳給前后驅(qū)動橋，以驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)動，工作裝置是由動臂，鏟斗，連桿機構(gòu)，動臂油缸和轉(zhuǎn)斗油缸等組成，動臂一端鉸鏈在機架上，另一端和鏟斗鉸鏈連接。另外因駕駛室在前車架上，而發(fā)動機、變速箱等均在后車架上，所以操縱機構(gòu)一般只能采用電、氣壓或液壓操縱。轉(zhuǎn)向時駕駛員隨前車架一起轉(zhuǎn)動，鏟斗始終在駕駛員的正前方，便于對準料堆和卸載卡車。 駕駛室布置在前車架 后端。轉(zhuǎn)向梯形可布置在橋的前部或后部。第二種方案比第一種結(jié)構(gòu)復雜，尤其是要保證前轉(zhuǎn)向輪與動臂不發(fā)生干涉，因而也給總體布置方而帶來一定困難。 一般多采用第一種布置方案，故前輪與后輪軌跡相同，可以減 小在劣路上的行駛阻力，并且前輪能通過的狹小地段，后輪也能順利通過。 2)鉸銷位置在前后軸中間偏前，前輪轉(zhuǎn)彎半徑大于后輪轉(zhuǎn)彎半徑。但是，由于驅(qū)動輪又是轉(zhuǎn)向輪，造成結(jié)構(gòu)復雜。 (3)偏轉(zhuǎn)肋、后輪轉(zhuǎn)向 一般采用前、后輪偏轉(zhuǎn)角度相等的結(jié)構(gòu)。這是因為裝載機的油輪負荷大，并且前端空間位置又難以布置轉(zhuǎn)向，所以，多采用偏轉(zhuǎn)后輪轉(zhuǎn)向。 (2)偏轉(zhuǎn)后輪轉(zhuǎn)向 后輪的轉(zhuǎn)向半徑大于前輪的轉(zhuǎn)向半徑，當前輪從障礙物的內(nèi)側(cè)通過后，后輪不一 10 定就能從障礙物的內(nèi)側(cè)通過，這就不利于安全行駛。但是對裝載機來說，由于工作機構(gòu)布置在前端，轉(zhuǎn)向機構(gòu)的布 置，受到前部空間的限制；又因為裝 載 機的前輪負荷大、轉(zhuǎn)向阻力大、所以，轉(zhuǎn)向機構(gòu)不易布置在前輪上。 (1)偏轉(zhuǎn)前輪轉(zhuǎn)向 前輪轉(zhuǎn)向半徑大于后輪轉(zhuǎn)向半徑，這樣當前輪能從障礙物的內(nèi)側(cè)通過時，后輪也一定能從障礙物內(nèi)側(cè)通過，駕駛員可以利用前輪估計后輪避開障礙物，有利于安全行駛。動臂 的 最大舉升與最低位置的夾角一般為 90? 左右，此角度太大， 特使最大卸載高度時的卸載距離急劇下降，同時動臂油缸與動臂鉸點間的距離 (力臂 )也大大減小，使受力情況不利。假如動臂 長度不變，鉸點布置向前，最大卸載距離大，但由鏟斗中載荷作用的傾翻力矩增加，為減小此傾翻力矩而不減小載重量，一般將鉸點向后布置，但最 好不安排在駕駛室兩側(cè)或駕駛室之后，以免動臂舉升時恰在駕駛員的兩側(cè)影響駕駛?cè)?員的安全性。發(fā)動機位置確定后，即可安排變 矩器、變速器的位置然后確定傳動軸數(shù)目。根據(jù)載 荷分配確定發(fā)動機相對后橋中心的前后位置，并參考同類型裝載機的發(fā)動機布置來確定曲軸中心線相對車架上線的高度。 裝載機各部件的布置 發(fā)動機一般置于裝載機后部，起著對前置鏟斗中負荷的平衡作用，并 增加裝載機的穩(wěn)定性。機動性的好壞，影響到裝載機的適用程度。裝載機的穩(wěn)定性用穩(wěn)定度這一指標的大小來表示。 (4)穩(wěn) 定性，是裝載機在坡道上行駛時不失去穩(wěn)定和不傾翻的性能。它有兩個指標：是依牽引馬力小時消耗的燃油克數(shù)，這個指標可以用來比較不同裝載機的經(jīng)濟性的好壞，另一個是 作業(yè)中裝卸每噸物料消耗的燃料這個指標可以用來核算作業(yè)的生產(chǎn)成本。動力性能的好訊用動力因數(shù)來評價。它反映了裝載機利用發(fā)動機功率進行工作的有效程度，是最重要的一個性能指標。它影響到機子的工作能力與工作效率。 (1)保證整機的穩(wěn)定性； (2)結(jié)構(gòu)緊湊、并有較高的傳動的效率； (3)便于操作和維修，工作安全可靠； (4)外形平整美觀。靜阻力矩為 M0 。靜阻力矩逐漸減小。 取值為 35kN/m3 ； zP ＝ ?KBl ???? 114? （ KN） 轉(zhuǎn)斗阻力矩 轉(zhuǎn)斗阻力矩是當 鏟斗插入 料堆 一定深度后，用轉(zhuǎn)斗油缸使鏟斗向 后 翻 轉(zhuǎn) 時，料堆對鏟斗的反作用力矩。 隨著動臂的提升，鏟起阻力逐漸減小。 鏟起阻力同樣受到物 料 的塊度、松散性、容積比重、 溫度、濕度、物料之間及物料與斗壁摩擦的影響。 KKBlKKP bpx ? )(87845 N? ?????? 鏟起阻力 鏟起阻力是指鏟斗插入料堆一定深度后，用動臂油缸提升動臂時， 料堆 對鏟斗的反作用力。對于松散程度