【正文】 合金鋼板加固 ， 并施以堆焊 。 制作鏟斗主要選用結(jié)構(gòu)鋼板 ， 厚度一般為 8~12mm 。 鏟斗工作條件惡劣 ， 并承受很大的沖擊載荷 ， 特別是斗底的前刃容 易發(fā)生扭曲 、 卷刃或急劇磨損 。 后者能有效的利用空間尺寸 ， 并使鏟斗在卸載時有收斂作用 。 考慮提升時力矩原因 ， 斗齒長度相應(yīng)取小 ， 取為 50 mm。 考慮到巖石堆平均塊度的影響 ， 齒間距取 100 mm， 又因為由上邊計算得鏟斗底邊長度L=522mm， 所以在斗底安裝齒數(shù)為 4個 。 斗底前刃視需要可安裝斗齒 3~5 個 。 取 0 8?? 遼寧工程技術(shù)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 7 側(cè)板下部前緣與水平面間夾角 45?? ， 同時前緣下部應(yīng)向外鼓并有圓弧形缺口 ， 這樣可使插入阻力明顯下降 。 鏟斗示意圖如圖（ 21）所示： 圖 21鏟斗示意圖 Fig 21 spade Dou sketch map 1。 其集合尺寸和結(jié)構(gòu)型式設(shè)計合理與否 ，直接影響裝 載機的生產(chǎn)率和使用性能 。工作機構(gòu)的作用是直接完成裝卸工作。 遼寧工程技術(shù)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 5 2 工作機構(gòu)設(shè)計 工作機構(gòu)主要包括鏟斗、斗臂、橫梁及穩(wěn)定鋼絲繩。軸距 1L 值一般 依據(jù)所需通過的彎道曲率半徑來確定，可近似取為：1 (0 .1 1 ~ 0 .1 4 )LR? ，式 1L 裝巖機的軸距。卸載角 ? 一般可取為：25 ~ 35?? 機體離地最小間隙 k ， 是指機器行走部分的最低點至軌道頂面所在平面的最小距離。 小型（斗容小于 3m ） 2 2 5 0 ~ 3 3 0L m m? 中型（斗容為 ~ 3m ） 2 300 ~ 400L m m? 李剛 ： 裝載機傳動系統(tǒng)設(shè)計 4 大型（斗容大于 3m ） 2 4 0 0 ~ 6 0 0L m m? 鏟斗卸載角 ? 是鏟斗在卸載狀態(tài)時頂板與水平面的夾角。 主要技術(shù)參數(shù) 主要用于巷道和硐室掘進及采場礦巖的裝載工作；近于水平裝載 ， 或傾斜小于 8 的巷道； 裝載機最大揚高 2h 即是裝載機在工作中揚斗時的最大高度；在大多數(shù)情況下 ， 2h 是在鏟斗尖 e 的運動軌跡上； 卸載高度 0h 即是鏟斗在卸載狀態(tài)是頂板和軌面的最小高度 。 操縱機構(gòu)是由接觸器、開關(guān)、按鈕或主控閥等組成。提升鏈條一端通過安全銷軸連于鏟斗架的橫梁上，另一端連于提升減速器的卷筒上。鏟斗下放復(fù)位則靠緩沖彈簧反力和工作機構(gòu)自重作用實現(xiàn)。 提升機構(gòu)主要包括發(fā)動機、減速箱、卷筒及鏈條。在回轉(zhuǎn)機構(gòu)上部裝有工作機構(gòu)、提升機構(gòu)和操作機構(gòu)。減速箱上部裝有回轉(zhuǎn)托盤，用以安裝機器的回轉(zhuǎn)部分。 行走機構(gòu)主要包括發(fā)動機、輪軸和減速箱等。 遼寧工程技術(shù)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 3 鏟斗裝載機按行走機構(gòu)不同，分有：軌輪式、履帶式和輪胎式，而煤礦井下多用軌輪式鏟斗裝載機。所以選鏟斗裝載機進行設(shè)計。這種裝載機一般用于裝巖石，是煤礦巖巷掘進較普遍使用的一種裝載機。所以在巷道和硐室掘進及小采場得到廣泛使用。 蟹爪式裝載機能夠連續(xù)裝載作業(yè)，而且整機的機動性好，故生產(chǎn)率較高，這種形式的裝載機都運用地下礦山要求生產(chǎn)率中等或裝載后運輸距離較長且專用運輸設(shè)備配套使用的場合。而在地下礦應(yīng)用較多的裝載設(shè)備是前裝后卸式鏟斗裝載機，其中冶金、化工、等地下使用較多的是軌道式電動和氣動裝載機。因此，裝載機的研究已成為保證能源生產(chǎn)開發(fā)的關(guān)鍵。勞動者的勞動強度大大減輕，生產(chǎn)效率得到了大幅度提高。因此，巷道掘進在礦山生產(chǎn)與建設(shè)中與礦物開采處于同樣重要的地位，不僅要采掘并舉，而且要掘進先行。其二是在地下開掘巷道。遼寧工程技術(shù)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 1 前言 在地下采礦工程中有兩個基本作業(yè)內(nèi)容。其一是把有用礦物或礦石從礦層中破碎下來，形成容易裝運的塊狀，即礦物開采。在礦山建設(shè)中首先要開掘巷道，在礦物開采中，也要邊開采邊開掘巷道。 在全世界范圍內(nèi)，自第二次世界大戰(zhàn)以來，新理論和新技術(shù)被應(yīng)用到裝載機械中，使礦山掘進機械有了巨大進步。隨著煤礦綜采機械化的實現(xiàn)和能源需求量的增加，裝載機在礦物開采中將 占有越來越重要的地位。 全套圖紙，加 153893706 李剛 ： 裝載機傳動系統(tǒng)設(shè)計 2 1 裝載機結(jié)構(gòu)及主要參數(shù) 我國 在巷道掘進中所用裝載機主要有鏟斗式裝載機（側(cè)卸和后卸）、蟹爪式裝載機和耙 斗裝載機。 耙斗 裝載機結(jié)構(gòu)簡單，同意設(shè)計和制造、重量輕、便于搬運，但耙斗裝載機有效耙運距離不長、作業(yè)率低、在有底部結(jié)構(gòu)出礦的電耙運礦中，需要有溜井和漏斗，其采切巷道工程量較大。 鏟斗裝載機結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，堅固耐用，設(shè)備價格較低，操作和維修簡單 方便，對于一般礦巖均可裝載。 鏟斗裝載機 是以鏟斗鏟取物料 ，然后使鏟斗后翻或側(cè)翻，將鏟斗內(nèi)的物料卸入礦車或其他運輸設(shè)備。 本設(shè)計的目的是設(shè)計能在小截面的地下巷道中裝巖的裝載機械。 鏟斗裝載 機 分類及組成 鏟斗裝載機種類很多，按機器總體結(jié)構(gòu)可分為：直接卸載式、帶運輸機式和帶儲礦倉式三類。 鏟斗裝巖機的主要組成部分：行走機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、提升機構(gòu)、工作機構(gòu)和操作機構(gòu)。鑄鋼的減速箱體是行走機構(gòu)的底架，又是機器的架體，它的前部是一個整塊的半圓行緩沖器，用以拖掛礦車。 回轉(zhuǎn)機構(gòu)主要包括上下回轉(zhuǎn)盤、滾珠、滾珠圈及中心軸等?；剞D(zhuǎn)機構(gòu)的作用是使工作機構(gòu)在水平面內(nèi)偏轉(zhuǎn)一定角度，以便鏟裝巷道兩側(cè)的巖石，擴大裝巖范圍。提升機構(gòu)的作 用是提起鏟斗向后卸載。 工作機構(gòu)主要包括鏟斗、斗臂、橫梁及穩(wěn)定鋼絲繩。工作機構(gòu)的作用是直接完成裝卸工作。裝巖機的鏟裝、卸載、前進和后退都由變換操縱機構(gòu)狀態(tài)來實現(xiàn)。 如果已知所配用的礦車高度為 4h ， 則卸載高度 0h 為： ? ?04 30 ~ 50hh?? 卸載距離 2L 是鏟斗在卸載狀態(tài)時頂板前緣最外點至裝巖機掛鉤銷軸中心線之水平距離 。卸載角度直接影響斗中物料被拋射距離的大小以及物料是否能夠順利地傾卸干凈。最小間隙 k 值的大小，直接影響裝巖機在軌道上行駛時的通過性能，推薦值一般取30 ~ 50k mm? ； 裝巖機的寬度 0b ，主要考慮配套車輛及其他轉(zhuǎn)運設(shè)備的寬度及司機工作安全距離；0b 一般可由下式確定： 0 1 22b b b?? 式中 1b 巷道寬度，在巷道腰線（巷道側(cè)壁上，沿走向與軌面垂直高度為 1m 的線上）上測量， 2b 估計能容納司機和行人的安全距離，一般可取 2 500 ~ 600b m m? ； 裝巖機的軸距 1 ( 1 ~ 4)LR? 1L ，其值大小直接影響裝巖機的長度方向尺寸和整機縱向穩(wěn)定性。 R 彎道的最小曲率半徑。提升鏈條一端通過安全銷軸連于鏟斗架的橫梁上，另一端連于提升減速器的卷筒上。 鏟斗的設(shè)計 鏟斗 工作機構(gòu)上直接與巖石頻繁接觸的部件 。 鏟斗設(shè)計的主要要求是 ： 插入阻力小 、 裝滿系數(shù)高 、卸載干凈和堅固耐用 。 鏟斗幾何尺寸的確定 ： 鏟斗底邊長度 L： 李剛 ： 裝載機傳動系統(tǒng)設(shè)計 6 32 0 1 0 ( 0 . 6 5 8 0 . 7 5 1 )4KLVL? ? ?（ h + h ） ( b + b ) (11) 33/ ( 0 . 6 5 7 0 . 7 5 1 ) 0 . 2 / ( 0 . 6 5 7 0 . 7 5 1 ) 5 2 2L V m m? ? ? ? ? (12) 鏟斗后側(cè)高度 0h : 0 ( ~ )L?h (13) 取 0?h 313mm 鏟斗前端高度 2h : 2 ( ~ ) L?h (14) 取 2?h 574 mm 斗底寬度 0b : 0 ( ~ )L?b (15) 取 0?b 522 mm 開口寬度 1b : 1 (1~ )L?b (16) 取 1?b 679 mm 裝載機寬度 B ?。?B= 1?b 679 mm 考慮鏟斗幾何形狀及外 廓尺寸要使鏟斗插入阻力較小 ， 并具有較好的使用性能 ， 鏟斗設(shè)計如下 ： 鏟斗底板前端為橢圓弧舌尖 ， 實驗證明其插入阻力比直線形前刃的插入阻力減少10%~20% ； 為能清理軌道間巖石 ， 底板前端中央部分應(yīng)下凹 ， 下凹垂直高度 h 取 ： 50mm 實驗和實踐證明為了使鏟斗便于插入巖石堆當(dāng)角度在 5~8oo時鏟斗插入效果較好 ， 角度過大會使插入阻力增大 ， 角度太小在鏟取過程中容易被巖石堆頂出 ， 而使插入阻 力顯著增加 。 頂板在寬度方向做成圓弧形 ， 使鏟斗在卸載時有收斂物料作用 。 斗齒寬度約為 30~40 mm， 間距一般為 90~100 mm， 斗齒超出 斗刃的長度為 50~70 mm。 考慮的斗齒的磨損 ， 斗齒寬度取為 40 mm。 鏟斗上板的形狀有兩種形式 ： 一種是平面形的 ， 另一種是橫截面為圓弧形的 。 因此上板形狀 選擇 橫截面為圓弧形的 。 因此 ， 鏟斗的材料及工藝的選擇原則 ， 主要考慮堅固 、 耐磨且經(jīng)濟 。 取厚度為 10mm 。 常采用高錳鋼堆焊焊條 220 220n r nT D M D C M（ ） 和 （ ）。 鏟斗結(jié)構(gòu)焊制完畢后 放入石灰內(nèi)進行時效處理 。 裝載機工作阻力包括 ： 插入阻力和鏟取阻力 。 特殊曲線 ， 經(jīng)常使用的特殊曲線有阿基米德螺旋線和對數(shù)螺線 。 但這種曲線的斗遼寧工程技術(shù)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 9 臂模型制造困難 ， 鑄造過程變形大 。 但這種斗臂起動速度較大而拋射速度不夠大 ， 工作曲線始端易磨損 ， 工作效率較低 。這種曲線的設(shè)計和繪制比較麻煩 。 所以設(shè)計斗臂曲線時采用多段圓弧 。 裝載機的斗臂曲線圖繪制 斗臂曲線的繪制 步驟如下 : (1) 按比例畫出工作機構(gòu)及行走機構(gòu)的外型尺寸 ,并確定鏟斗架的鏟裝位置和 卸載位置； (2) 把斗臂工作曲線等分成若干段，并將所有對圓心角也相應(yīng)分成若干份。 (3) 在斗臂上標(biāo)出等分點 2??????12，在導(dǎo)軌面上標(biāo)出與斗臂工作曲線上各點相應(yīng)長度的對應(yīng)點 1? 、 2? ?????? 12? ，并標(biāo)定斗齒 0e 、鏈頭銷中心 0c 和鏟斗重心 0G ； (4) 繪出各段不同半徑的圓弧在導(dǎo)軌面上滾動，故各段圓弧的圓心角與導(dǎo)軌面始終保持等距，其軌跡（ 10 14~OO、 30 34~OO）為與導(dǎo)軌面平行的直線段，并找出對應(yīng)于導(dǎo)軌分點的軌跡分點 11O 、 12O 、 13O ??????等； (5) 繪制各有關(guān)點的軌跡。根據(jù)這一原則，便可找出各有關(guān)點的各個位置，將其圓滑地聯(lián)結(jié)起來，便得到各有關(guān)點的運動軌跡。 斗臂結(jié)構(gòu)示意圖如 (24)所示 ： 圖 24 斗臂結(jié)構(gòu)示意圖 Fig 24 Dou arm structure sketch map 在斗臂上開空區(qū)可以使工作機構(gòu)的重心下移 ， 有利于工作機構(gòu)返回到鏟裝位置 。 滾動斗臂的下部鑄造成直角型 ， 用以固定鏟斗 。 所以在鏟斗固定時采用焊接 。 同時 ， 在斗臂設(shè)計中工作機構(gòu)的自動返回也是一個重要的問題 。 返回力矩的大小和方向 ， 決定與工作結(jié)構(gòu) 的重量及其重心相對于斗臂回轉(zhuǎn)點的位置 ， 尤其重心位置對返回力矩的影響更為顯著 。 在工作機構(gòu)開始返回時 ， 由于此 時工作機構(gòu)受有緩沖彈簧的推力 ， 只要工作機構(gòu)的重心不超過卸載法線 ， 工作機構(gòu)就可以順利地向返回方向滾動 。 而在返回過程中的某一位置 ， 由于已無緩沖彈簧的推力 ， 重心力臂較小 ， 使?jié)L動速度減慢 ， 有停滯的趨勢 ， 是工作機構(gòu)返回過程中的一個困難位置 。 由于上式中 1F 和 a 受多種因素的影響 ， 要減小不等式后兩項之和比較麻煩 ， 在鏟斗設(shè)計時 ， 一般是通過增大 02Gh 來增大返回力矩 ， 以保證工作機構(gòu)的自動返回 。 由于 0G 受結(jié)構(gòu)尺寸和提升功率的限制 ， 因此一般是通過移動重心位置來增大力臂 2h 值 。 所以 求工作機構(gòu)的重心位置 ， 也即求工作機構(gòu)質(zhì)心的位置 ， 由力學(xué)知道 ， 工作機構(gòu)的重心坐標(biāo)為 ： 李剛 ： 裝載機傳動系統(tǒng)設(shè)計 12 1niii mxxM??? (113) 1niii myyM??? (114) 其中1niiMm???為該質(zhì)點系的總質(zhì)量 。 若要增大 2h 的值 ， 可修改第三段圓弧 ， 使 3R 減小 。 但是 ， 卸載高度將減小 ， 在卸載高度無法滿足要求時 ， 可采用斜導(dǎo)軌來提高卸載高度 。 采用平導(dǎo)軌時的返回力矩 02M Gh? (115) 采用斜導(dǎo)軌時的返回力矩 39。 顯然 ， 39。 對工作機構(gòu)返回有利 。 穩(wěn)定鋼絲繩可保證鏟斗 架在工作過程中斗臂沿其導(dǎo)軌滾動 ， 卸載時碰撞緩沖彈簧后處于穩(wěn)定狀態(tài) ， 而且限制斗臂在卸載支承點處的縱向滑動趨勢 ，