【正文】 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。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。 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。 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。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。但鏟斗的裝滿系數(shù)要求小于直線型斗刃的鏟斗。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。 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）。 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。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。 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。如牽引性、通過性和穩(wěn)定性等。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。 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。 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。 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。 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。 擺動橋的布置 將裝載機的后橋作為擺動橋。車輛行駛前 后輪的軌跡始終相同。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。 各部件在車上布置基準的選擇：選取前后車橋中心連線作為上下位置的基準；通過前后橋軸線垂直地面的平面為前后位置的基準；左右位置則以縱向?qū)ΨQ軸線為基準。 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。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。 故采用鉗盤式制動器。 d）維修方便，摩擦片磨損后可自動調(diào)整間隙。散熱條件好，保證了頻繁制動時的可靠性。制動器圓盤外露于空間，有自動清除泥水的功能，容易干燥。 3）壽命要長，便于調(diào)整和維修。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。 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。 b)轉(zhuǎn)向半徑小，機動性好，有利于提高生產(chǎn)率。重量輕、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。 9 圖 41 變矩器傳動簡圖 變速箱形式的選擇 根據(jù)設(shè)計要求和現(xiàn)代裝載機的工況，選擇行星動換擋變速箱。 變矩器形式的選擇 由于裝載機作業(yè)時牽引力和車速的變化范圍大，并且變化急劇、頻繁，工作條件苛苦，因此要求所選用的變矩器因具有較大的變換系數(shù) B。 c）液力機械傳動配有動力換擋變速箱，其可在不停車情況下?lián)Q擋，操作輕便、動力換擋時間短、生產(chǎn)率高。 傳動形式的選擇 此次裝載機傳動系的設(shè)計采用液力機械傳動系，因為它與機械傳動系相比具有以下優(yōu)點： a）在保持一定插入力的同時舉升動臂或轉(zhuǎn)動鏟斗以減少鏟掘阻力，縮短作業(yè)循環(huán)時間。由于任務(wù)書已對部分結(jié)構(gòu)進行規(guī)定，再通過對現(xiàn)有機型類比、分析， ZL50裝載機總體設(shè)計確定如下： 確定機型及總成部件結(jié)構(gòu)形式 行走裝置的選擇 從作業(yè)條件與對象，作業(yè)效率與成本，以及駕駛員的工作條件等因素出發(fā)，行走裝置選擇輪胎式裝載機與履帶式裝載機相比有如下優(yōu)點： a）自重輕，行走速度快，機動性好，作業(yè)循環(huán)時間短，作業(yè)效率高，運輸及修理費用低。參考同類型機器初步擬定輪距為 2200mm。輪距的大小受鏟斗寬度和交通運輸?shù)南拗?。參考同類型機器，初步確定軸距為 3300mm。還可以減少裝載機在行駛中的前后顛簸，提高行駛平穩(wěn)性，減少司機的疲勞；軸距增大，最小轉(zhuǎn)彎半徑增大；影響裝載機的自重。 （ 1）軸距 —— 它的改變會影響到以下幾方面的整車性能： 影響前后的載荷分配，當總成相對前軸的前后位置不變時，軸距的改變會使前后軸上的載荷發(fā)生變化；影響裝載機的縱向穩(wěn)定性。初步確定其檔位數(shù)及各檔理論行駛速度如下： 前進 ? 檔 hkmV /8?? 前進 ? 檔 hkmV /30?? 8 倒退 R檔 hkmVR /10? 軸距和輪距的確定 軸距和輪距的大小直接影響到裝載機的很多使用性能，是總體設(shè)計的重要參數(shù)。為了能使功率利用好、燃料經(jīng)濟性好，需要有合適的檔位。具有同樣作業(yè)能力和壽命的機器，其自重越小，往往說明其總體布置、材料利用和部件設(shè)計的合理性，一般用單位自重功率或單位斗容來反映，它是機器技術(shù)性能的重要比較指標之一。對于一般土壤，如附著重量增加，當其比壓超過某極限而破壞土壤結(jié)構(gòu)時 甚至是附著性能反而變壞。這種產(chǎn)品只要“入世”后實行國 際采購，提高質(zhì)量、水平、可靠性，那么大批進入國際市場的機遇就在眼前。我國的裝載機行業(yè)從現(xiàn)在起應(yīng)積極行動起來，與有關(guān)科研院所及有關(guān)發(fā)動機等配套件企業(yè)聯(lián)合起來，盡快開發(fā)出具有中國特色的高原、沙漠型特殊用途裝載機，去搶占我國西部這一潛在大市場。 我國西部 3000米以上高海拔地區(qū)及沙漠地區(qū)占了很大的面積，在實施西部大開發(fā)中，高原及沙漠型特殊用途裝載機需要量較大，國內(nèi)目前基本上還沒有這類產(chǎn)品，而國外大公司在這方 面已經(jīng)有成熟的產(chǎn)品。我國要能真正把這類產(chǎn)品發(fā)展起來，必須有自己的創(chuàng)新。特別是西部大開發(fā)，這類產(chǎn)品將有廣闊的潛在市場。 可見世界市場上挖掘裝載 機及小型多功能裝載機市場是多么大，而中國目前這類產(chǎn)品基本上還沒有。 國外小型裝載機及小型多功能裝載機，包括挖掘裝載機在內(nèi)，市場份額已相當大。只要我們的產(chǎn)品能占領(lǐng)國內(nèi)市場，也一定能打進國際市場。因此大型輪式裝載機的國內(nèi)市場基本上被國外大公 司所占領(lǐng)。影響推出市場的主要原因是，除開發(fā)水平較低外，主 要是配套件跟不上。 1999 年， 6 我國全行業(yè) ZL60型共銷 28臺， ZL80 型及 ZL100 型一臺也未銷售。 國內(nèi)輪式裝載機的發(fā)展現(xiàn)狀 隨著我國國民經(jīng)濟建設(shè)的調(diào)整發(fā)展，大型輪式裝載機的需求量會有大幅度上升，特別是西部大開發(fā)，許多大型工程建設(shè)等，大型輪式裝載機大有用武之地。并可對質(zhì)量累計計算顯示儀表以彩色數(shù)碼顯示，清楚明了，校準簡便，誤差為177。 3． 3 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測 卡特彼勒開發(fā)的電子監(jiān)控 (EMS)系統(tǒng)對輪式裝載機主要系統(tǒng)出現(xiàn)故障或潛在問題提出警告和顯示，有三種不同的警告級別和信號，每種信號表明系統(tǒng)的狀態(tài)和司機應(yīng)采取的適當措施。 3． 1 柴油發(fā)動機自動控制噴油系統(tǒng) 卡特彼勒 Cat994D型裝載機采用了 Cat3516B型柴油發(fā)動機，裝有 HEUI型電控噴油系統(tǒng)，根據(jù)外載荷有效控制功率和轉(zhuǎn)速，發(fā)動機噴油泵隨調(diào)速器動作，精確地對燃油進行調(diào)節(jié)、加壓和供油，降低初始噴油速率，減少 NO 和 HC，噪聲小，燃油效率高。 3）自動化水平不斷提高 微電子技術(shù)的突破性進展為輪式裝載機自動控制、狀態(tài)監(jiān)測及視線范圍內(nèi)遙控技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了條件。 2． 4 司機室 新型輪式裝載機司機室的設(shè)計充分考慮了人的生理需求，對儀表位置排列、操作手柄和踏板、司機座椅、能見度、防噪和隔振、溫度調(diào)節(jié)等均符臺人 機工程學(xué)，使司機在舒適、輕松、安全環(huán)境下操作，提高工作效率。卡特彼勒輪式裝載機轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)用負荷傳感式溢流閥，使液壓泵在負載決定壓力下溢流，降低系統(tǒng)壓力，提高了液壓元件壽命。在整個作業(yè) 中柴油發(fā)動機以恒定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，減少燃油消耗，延長發(fā)動機壽命； 5 無變速箱、傳動軸等許多部件，提高了傳動效率，操作維修方便，費用低；獨立電動牽引馬達為固態(tài)控制，反應(yīng)迅速，減少車輪打滑和輪胎過渡磨損；設(shè)置了電動緩行器，不用工作制動停機，裝料對位準確；整機重心低，行駛穩(wěn)定性好，可靠性高。該結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、基本零件少、工藝性好、性能好、可靠性高。它將主傳動制動器和行星輪式終傳動都集中在橋的中部，橋殼斷面變化連續(xù)、平緩，內(nèi)應(yīng)力分布臺理，從根本上防止因傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)橋殼在輪邊支承軸段應(yīng)力集中斷裂。該公司最近推出的 STIC(轉(zhuǎn)向變速集成 )系統(tǒng)，將轉(zhuǎn)向和換檔功能集成于一操縱手柄上，使操縱更加省力、輕便， 換檔更加平穩(wěn)，可大幅度提高生產(chǎn)率。由于鉸點少、桿件少，便于維修保養(yǎng)，降低維修費用。它將快速連接器和塔架式機構(gòu)設(shè)計成整體式工作裝置，通過快速更換不同的輔助機構(gòu)完成裝卸、堆垛、掃雪、平地、清掃路面、推土、吊裝、搬運和 地表鉆孔等作業(yè)，實現(xiàn)一機多能，減少用戶設(shè)備投資。 2） 新結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn) 2． 1 工作機構(gòu) 卡特技勒公司推出組合式八桿機構(gòu)。在發(fā)展大型輪式裝載機的同時，微型輪式裝載機以機動靈活、效率高、多功能和價格低廉贏得市場，發(fā)展甚快。優(yōu)化的整體結(jié)構(gòu)和濕式盤式制動器，具有自動調(diào)節(jié)和自動密封性能。 l998年 9月在美國塔克癬 (Tucson)召開的 Longding 2021年會上，該公司宣布正在開發(fā)的斗容 20． 4m3的 L1350型輪式裝載機將于 21世紀初投放市場，供載重 量 150～ 200t自卸汽車裝載。不久又推出更大的 Cat994輪式裝載機，根據(jù)物料體積質(zhì)量不 同而選配 l8～ 30m3的鏟斗，機重 170t；裝有渦輪增壓后冷的 Cat3516型柴油發(fā)動機牽引力大、加速性能好；加長的工作動臂增加了卸載高度，能對載重量 218t的大型自卸汽車裝載。 卡特彼勒公司 90年代初推出 Cat966F輪式裝載機，時隔 1年又推出 Cat980F輪式裝載機，它增加了斗容和功率。因此采準工作量的多少，便成為衡量采礦方法好壞的重要指標之一。一般地說，這些巷道斷面尺寸小、長度短，分布在階段水平以上不同的高度上，要求機械設(shè)備輕便靈活，便于調(diào)入和調(diào)出及遷移到不同高度上。裝載作業(yè)就是把開拓、采準、回采的礦石或巖石裝入運輸工具或卸入溜井?；夭删褪亲鐾瓴蓽屎?，在采區(qū)工作面進行的落礦、裝運和管理作業(yè)。 采準是指掘進形成采區(qū)外形的一些巷道及為了回采工作面的碎巖和爆破而需要的自由空間。 裝載機在地下開采中的應(yīng)用 地下礦的開采，包括開拓、采準、回采三個步驟。 裝卸方式： ①前卸式：結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、視野好，適合于各種作業(yè)場地，應(yīng)用較廣； ②回轉(zhuǎn)式：工作裝置安裝在可回轉(zhuǎn) 360O 的轉(zhuǎn)臺上，側(cè)面 卸載 不需要調(diào)頭、作業(yè)效率高、但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量大、成本高、側(cè)面穩(wěn)性較差，適用 于較俠小的場地。 ②功率在 74～ 147kw為中型裝載機 ③功率在 147～ 515kw為大型裝載 機 ④功率大于 515kw為特大型裝載機 傳動形式： ①液力 — 機械傳動，沖擊振動小，傳動件壽命長，操縱方便，車速與外載間可自動調(diào)節(jié)，一般在中大型裝載機多采用； ②液力傳動：可無級調(diào)速、操縱間便，但啟動性較差，一般僅在小型裝載機上采用； ③電力傳動：無級調(diào)速、工作可靠、維修簡單、費用較高，一般在大型裝載機上采用。 裝載機的分類 常用的單斗裝載機，按 發(fā)動機功率 ，傳動形式，行走系結(jié)構(gòu)，裝載方式的不同進行分類。對已經(jīng)擬訂的各種方案可通過計算機輔助分析作進一步的取舍和修改，以便確定較合理的方案）。本次設(shè)計前面所進行的工作裝置 CAD設(shè)計是通過看資料、實物，通過初步分析、計算而確定的方案。 工作裝置的 性能分析