課程設(shè)計(jì)—裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)

1、<p>　　2008級工程機(jī)械綜合課程設(shè)計(jì)</p><p>　　ZL30裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要III</b></p><p>　　第一章 裝載機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用1</p><p>　　1

2、.1裝載機(jī)概述1</p><p>　　1.2裝載機(jī)的發(fā)展2</p><p>　　第二章 裝載機(jī)總體參數(shù)的確定6</p><p>　　2.1裝載機(jī)阻力的確定6</p><p>　　2.1.1插入阻力6</p><p>　　2.1.2鏟起阻力6</p><p>　　2.1.3轉(zhuǎn)斗阻力矩

3、7</p><p>　　2.2裝載機(jī)的總體布置原則8</p><p>　　2.3裝載機(jī)各部件的布置9</p><p>　　2.4裝載機(jī)的總體構(gòu)造和分類10</p><p>　　第三章 工作裝置設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.1工作裝置結(jié)構(gòu)分析13</p><p>　　3.1.1裝載機(jī)

4、工作裝置13</p><p>　　3.1.2結(jié)構(gòu)形式的選擇14</p><p>　　3.2鏟斗設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.2.1鏟斗結(jié)構(gòu)形式的選擇16</p><p>　　3.2.2鏟斗基本參數(shù)的確定18</p><p>　　3.3工作機(jī)構(gòu)連桿系統(tǒng)的尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)21</p><p&

5、gt;　　3.3.1工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22</p><p>　　3.3.2動臂設(shè)計(jì)22</p><p>　　3.3.3連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)24</p><p>　　3.4工作裝置強(qiáng)度計(jì)算27</p><p>　　3.4.1確定工作裝置的計(jì)算位置27</p><p>　　3.4.2工作裝置載荷分析28</p>

6、;<p>　　3.4.3典型工況分析29</p><p>　　3.4.5工作裝置受力分析30</p><p>　　3.4.6工作裝置強(qiáng)度校核34</p><p>　　第四章 工作裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)38</p><p>　　4.1液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求38</p><p>　　4.2油缸作用力的確定38

7、</p><p>　　4.3液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算39</p><p>　　4.4液壓系統(tǒng)原理分析40</p><p>　　4.5工作裝置的限位機(jī)構(gòu)41</p><p><b>　　總 結(jié)43</b></p><p><b>　　主要參考文獻(xiàn)45</b></p>

8、;<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　裝載機(jī)主要用來裝卸成堆散料，也能進(jìn)行輕度的鏟掘工作。由于它適用于建筑、礦山、鐵道、公路、水電等國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門，因此，在國內(nèi)外，產(chǎn)量與品種的發(fā)展都較快，是工程機(jī)械中的一個(gè)主要機(jī)種。</p><p>　　裝載機(jī)根據(jù)不同的使用要求，發(fā)展形成了不同的結(jié)構(gòu)類型。通常，按使用場合的不同，分成露天用裝載機(jī)和

9、井下用裝載機(jī)；按行走系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同，分成輪式裝載機(jī)與履帶式裝載機(jī)；按卸料方式不同，分為前卸式（前端式）、后卸式與回轉(zhuǎn)式裝載機(jī)。</p><p>　　此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文先對裝載機(jī)的發(fā)展概況及設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想、特點(diǎn)、任務(wù)進(jìn)行概述，然后確定方案，在技術(shù)設(shè)計(jì)部分羅列了ZL30裝載機(jī)的主要技術(shù)性能和參數(shù)，進(jìn)行了牽引特性計(jì)算。主要是針對國產(chǎn)裝載機(jī)ZL30的工作裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括它的鏟斗的選擇包括：結(jié)構(gòu)形式，具體參數(shù)，鏟斗容量。然

10、后進(jìn)行的是其連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)包括動臂的一些數(shù)據(jù)計(jì)算以及連桿機(jī)構(gòu)中一些組件的尺寸，以及工作裝置的強(qiáng)度的計(jì)算，采用受力分析法進(jìn)行計(jì)算分析，最后進(jìn)行裝載機(jī)工作裝置液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：裝載機(jī)，工作裝置，連桿,鏟斗</p><p>　　第一章 裝載機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用</p><p><b>　　1.1裝載機(jī)概述</b></p&g

11、t;<p>　　裝載機(jī)主要用來鏟、裝、卸、運(yùn)土和石料一類散狀物料，也可以對巖石、硬土進(jìn)行輕度鏟掘作業(yè)。如果換不同的工作裝置，還可以完成推土、起重、裝卸其他物料的工作。在公路施工中主要用于路基工程的填挖，瀝青和水泥混凝土料場的集料、裝料等作業(yè)。由于它具有作業(yè)速度快，機(jī)動性好，操作輕便等優(yōu)點(diǎn)，因而發(fā)展很快，成為土石方施工中的主要機(jī)械。金屬礦山的開采可劃分為露天開采和地下開采兩大類。我國露天礦采以礦石的比重約占70％，但從事地下

12、開采的人員比露天開采的人員多。這是因?yàn)榈叵麻_采的條件復(fù)雜，使用的設(shè)備種類繁多，在產(chǎn)量相同的條件下，對地下礦投資的人力和物力遠(yuǎn)大于露天礦的緣故。</p><p>　　保護(hù)自然環(huán)境和合理地利用礦藏資源，是發(fā)展社會主義經(jīng)濟(jì)的必要條件。隨著淺埋礦床的耗盡而愈來愈向深部開采，或當(dāng)露天升采的深度很大而使地表遭受大面積的破壞時(shí)，就必須采用地下開采?？梢灶A(yù)料今后地下開采仍將逐漸增加。</p><p>　　

13、不論是露天礦開采還是地下礦開采，對礦體較硬的金屬礦山，都是經(jīng)鑿巖爆破將崩落松散礦石或巖石，經(jīng)裝運(yùn)作業(yè)運(yùn)至下步工序的作業(yè)地點(diǎn)。裝載作業(yè)是礦山整個(gè)生產(chǎn)過程小既繁重又費(fèi)時(shí)的作業(yè)。所以努力提高裝載機(jī)械的作業(yè)能力，對實(shí)現(xiàn)礦山生產(chǎn)的高效率低消耗想著重要的作用。</p><p>　　ZL系列輪式裝載機(jī)是一種高效率的工程機(jī)械，具有結(jié)構(gòu)先進(jìn)，性能可靠，機(jī)動性強(qiáng)，操縱方便等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于礦山，建筑工地，道路修建，水利工程，港口，貨

14、場，電站以及其他工業(yè)部門，進(jìn)行裝載，推土，鏟挖，起重，牽引等多種作業(yè)。對加快工程建設(shè)速度減輕勞動強(qiáng)度提高工程質(zhì)量降低工程成本都發(fā)揮著重要作用，因此近幾年來無論在國內(nèi)還是國外裝載機(jī)品種和產(chǎn)量都得到迅速發(fā)展，成為工程機(jī)械的主導(dǎo)產(chǎn)品之一。</p><p>　　為適應(yīng)裝載機(jī)多功能作業(yè)的要求，輪式裝載機(jī)已經(jīng)向一機(jī)功能方向發(fā)展。這主要靠主機(jī)控制適合多種作業(yè)的組合工作裝置完成。80年代國外裝載機(jī)和液壓挖掘機(jī)除了不斷完善裝，挖功

15、能外，正向一機(jī)多能方向發(fā)展。許多公司競相生產(chǎn)各式各樣的輔助機(jī)構(gòu)。這種機(jī)型使用范圍很廣，其產(chǎn)品受到用戶的普遍關(guān)注。</p><p>　　在通用拖拉機(jī)前端加裝載裝置，后部加挖掘裝置可改裝變形成前裝后挖拖拉機(jī)，亦稱挖掘裝載機(jī)，俗稱“兩頭忙”。</p><p>　　工作裝置的性能分析過去多采用作圖分析和手工計(jì)算法，工作量繁重，精度較低。當(dāng)分析工礦較多時(shí)問題更為突出，為克服手工畫圖的誤差。本次設(shè)計(jì)前

16、面所進(jìn)行的工作裝置CAD設(shè)計(jì)是通過看資料、實(shí)物，通過初步分析、計(jì)算而確定的方案。其次要考慮各個(gè)工作液壓缸作用力的均衡性，整機(jī)的穩(wěn)定性，整機(jī)與地面的附著性、滿足結(jié)構(gòu)和布置的可能性，以綜合比較初選方案，從而確定機(jī)構(gòu)參數(shù)（一般來說，從計(jì)算機(jī)輔助分析中發(fā)現(xiàn)不合理的現(xiàn)象可究其原因，采取改進(jìn)措施，是設(shè)計(jì)合理化。對已經(jīng)擬訂的各種方案可通過計(jì)算機(jī)輔助分析作進(jìn)一步的取舍和修改，以便確定較合理的方案）。同時(shí)，通過性能分析能夠很清楚的了解到這個(gè)裝載機(jī)裝置在各

17、個(gè)位置或各種工況時(shí)的里和其它參數(shù)，有利于更有效地使用挖掘裝載機(jī)和使這種裝載機(jī)工作效率得到最大限度的發(fā)揮。</p><p>　　地下礦的開采，包括開拓、采準(zhǔn)、回采三個(gè)步驟。開拓是礦山的基建工程，它是用井巷把地表與山地下礦體接通，并建成完整的運(yùn)輸、通風(fēng)、排水的并巷工程，包括豎井、斜井、盲井、井底車場，如水泵房、變電室、機(jī)修站、火藥庫等，還有石門、階段運(yùn)輸巷道、溜井等。</p><p>　　采準(zhǔn)

18、是指掘進(jìn)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。前者如采區(qū)的運(yùn)輸巷道、通風(fēng)和人行天井，以及電耙巷道等，如切割槽、拉底空間、放礦漏斗等。</p><p>　　回采就是做完采準(zhǔn)后，在采區(qū)工作面進(jìn)行的落礦、裝運(yùn)和管理作業(yè)?；夭芍械牡V石裝運(yùn)作業(yè)是礦山生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。</p><p>　　裝載作業(yè)就是把開拓、采準(zhǔn)、回采的礦石或巖石裝入運(yùn)輸工具或卸入溜井。開拓、采準(zhǔn)和回采三

19、者在使用裝運(yùn)機(jī)械方面對比起來，采準(zhǔn)工程的特點(diǎn)是：它的裝運(yùn)作業(yè)工作量，是在階段水平以上或礦房內(nèi)部及礦床上下盤中進(jìn)行的。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(jī)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。在斷面只寸很小的空間內(nèi)工作，由于設(shè)備的調(diào)入遷移和使用都比較困難，致使采準(zhǔn)工作的機(jī)械化程度低、工作效率低、成本高。因此采準(zhǔn)工作量的多少，便成為衡量采礦方法好壞的重要指標(biāo)之一。</p>&

20、lt;p><b>　　1.2裝載機(jī)的發(fā)展</b></p><p>　　1.國外裝載機(jī)發(fā)展趨勢</p><p>　　近年來，隨著建筑施工和資源開發(fā)規(guī)模的擴(kuò)大，對裝載機(jī)需求量迅速增加，因而對其可靠性、維修性、安全性和燃油經(jīng)濟(jì)性也提出了更高的要求。隨著微電子技術(shù)向工程機(jī)械的滲透，現(xiàn)代裝載機(jī)械日益向智能化和機(jī)電一體化發(fā)展。自20世紀(jì)以來，國外裝載機(jī)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期

21、，在廣泛應(yīng)用新技術(shù)的同時(shí)，不斷涌現(xiàn)出新結(jié)構(gòu)和新產(chǎn)品。繼完成提高整機(jī)可靠性任務(wù)之后，技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)在于增加產(chǎn)品的電子信息技術(shù)含量和智能化程度。努力完善產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，改善駕駛?cè)藛T的工作條件，向節(jié)能、環(huán)保方向發(fā)展。</p><p>　　(1)系列化、特大型化</p><p>　　系列化是工程機(jī)械發(fā)展的重要趨勢。國外著名大公司逐步實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)品系列化進(jìn)程，形成了從微型到特大型不同規(guī)格的

22、產(chǎn)品，同時(shí)，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期明顯縮短。特大型工程機(jī)械的特點(diǎn)科技含量高，研制與生產(chǎn)周期較長，投資大，市場容量有限，市場競爭主要集中在少數(shù)幾家公司。</p><p>　　(2)多用途、超小型化、微型化</p><p>　　推動多用途、超小型化、微型化發(fā)展的因素首先源于液壓技術(shù)的發(fā)展和快速可更換連接裝置的誕生，使得裝載機(jī)能在作業(yè)現(xiàn)場完成各種附屬作業(yè)裝置的快速裝卸及液壓軟管的自動連接。一方面，工

23、作機(jī)械通用性的提高，可以使用戶在不增加投資的前提下充分發(fā)揮設(shè)備本身的效能，能完成更多的工作；另一方面，為了盡可能地用機(jī)械作業(yè)代替人力勞動，提高生產(chǎn)效率，適應(yīng)城市狹窄施工場所以及在貨棧、碼頭、倉庫、農(nóng)舍、建筑物層內(nèi)和地下工程作業(yè)環(huán)境的使用要求。</p><p><b>　　(3)節(jié)能與環(huán)保</b></p><p>　　為了提高產(chǎn)品的節(jié)能效果和滿足日益苛刻的環(huán)保要求，國外

24、工程機(jī)械公司主要從降低發(fā)動機(jī)排放、提高液壓系統(tǒng)效率和減振、降噪等方面入手。近幾年來國外裝載機(jī)的設(shè)計(jì)和制造進(jìn)一步體現(xiàn)了以人為本的理念，要為司機(jī)提供一個(gè)更加舒適的環(huán)境，以到達(dá)他們稱之為全自動化型的境地。</p><p>　　(4)計(jì)算機(jī)管理及故障診斷、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)及整機(jī)智能化</p><p>　　廣泛應(yīng)用微電子技術(shù)與信息技術(shù)，完善計(jì)算機(jī)輔助駕駛系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)及故障診斷系統(tǒng)，不斷研制出集液壓

25、、微電子及信息技術(shù)于一體的智能系統(tǒng)。并廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械的產(chǎn)品設(shè)計(jì)之中，進(jìn)一步提高產(chǎn)品的性能和高科技含量。例如卡特彼勒公司90年代開發(fā)的F系列和G系列裝載機(jī)都安裝有電子計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，用以取代E系列裝載機(jī)上安裝的電子監(jiān)控系統(tǒng)。其司機(jī)臺上裝有條形液晶顯示屏，微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能同時(shí)監(jiān)控發(fā)動機(jī)燃油液面高度、冷卻水溫、變速箱油溫和液壓油溫等11種功能。該監(jiān)控系統(tǒng)還具有故障診斷能力，并可向司機(jī)提供三級報(bào)警.</p><p>　

26、　(5)優(yōu)秀的設(shè)計(jì)和新結(jié)構(gòu)的不斷涌現(xiàn)</p><p>　　90年代中末期，部分裝載機(jī)上安裝有轉(zhuǎn)速變速集成控制系統(tǒng)，它取消了傳統(tǒng)的方向盤和變速操作桿，將轉(zhuǎn)向和變速操縱集成在一個(gè)操作手柄上，并采用簡單的觸發(fā)方式控制開關(guān)和換擋用的分裝式加速按鈕。利用肘節(jié)的自然動作左右搬動操縱手柄來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，利用大拇指選擇換擋按鈕以實(shí)現(xiàn)前進(jìn)與后退、加速與減速行駛，極大地簡化了操作。</p><p>　　2.我國裝

27、載機(jī)的發(fā)展前景</p><p>　　隨著我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的調(diào)整發(fā)展，大型輪式裝載機(jī)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(jī)大有用武之地。另外，世界上生產(chǎn)大型輪式裝載 機(jī)的國家、企業(yè)也不多，出口前景也非常好，苦于我們還拿不出產(chǎn)品。 </p><p>　　1999年，我國全行業(yè)ZL60型共銷28臺，ZL80型及ZL100型一臺也未銷售。因此，我國大型 輪式

28、裝載機(jī)可以說是基本上未推向市場。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。大型 輪式裝載機(jī)的配套件國內(nèi)基本上沒有，有少量的也是水平低，可靠 性差，不太適用，進(jìn)口配套件價(jià)格又太貴。因此大型輪式裝載機(jī)的國內(nèi)市場基本上被國外大公 司所占領(lǐng)。我國裝載機(jī)行業(yè)，特別是主要裝載機(jī)制造企業(yè)，應(yīng)抓住我國加入WTO 后進(jìn)口件價(jià)格 降低的機(jī)遇，進(jìn)口一部分重要的關(guān)鍵部件，同時(shí)為盡量降低成本，加大力度開發(fā)一些目前已經(jīng)有能力開發(fā)的零部件，如

29、傳動系統(tǒng)中的驅(qū)動橋、液壓件中的缸、閥等，經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，開發(fā)出 具有中國特色的大型輪式裝載機(jī)。只要我們的產(chǎn)品能占領(lǐng)國內(nèi)市場，也一定能打進(jìn)國際市場。 　　 　　國產(chǎn)挖掘裝載機(jī)及小型多功能裝載機(jī)數(shù)量很少，在我國ZL30型以下屬小型裝載機(jī)，據(jù)1999 年全行業(yè)主要企業(yè)統(tǒng)計(jì),共銷售小型裝載機(jī)有1546 臺，能占全行業(yè)的8.2％。 　　 　　國外小型裝載機(jī)及小型多功能裝載機(jī)，包括挖掘裝載機(jī)在內(nèi)，市場份額已相當(dāng)大。美國的 山貓牌小型多功能裝載機(jī)年

30、銷量在5萬臺左右，</p><p>　　第二章 裝載機(jī)總體參數(shù)的確定</p><p>　　2.1裝載機(jī)阻力的確定</p><p>　　裝載機(jī)在進(jìn)行鏟掘作業(yè)中的作業(yè)阻力主要是：鏟斗插入料堆時(shí)的插入力；提升動臂時(shí)的鏟起力；翻起轉(zhuǎn)斗時(shí)的轉(zhuǎn)斗阻力矩。影響這些阻力的因素很多，例如鏟掘的物料種類、鏟斗的形狀，鏟斗插入的深度等。而鏟掘的物料種類又是多種多樣的，可能是土壤砂石，也可

31、能是各種塊度的礦石，因此在這些復(fù)雜因素影響下，難以準(zhǔn)確的計(jì)算出裝載機(jī)鏟掘時(shí)的作業(yè)阻力，為確定這些阻力，則通過鏟掘散狀物料試驗(yàn)的辦法得出經(jīng)驗(yàn)公式和多種系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，下面分別計(jì)算裝載機(jī)在鏟掘散狀物料時(shí)的各種阻力。</p><p><b>　　2.1.1插入阻力</b></p><p>　　插入阻力是裝載機(jī)鏟斗插入料堆時(shí)，料堆對鏟斗的反作用力。插入阻力分別由以下阻力組成：鏟

32、斗前切削刃口和斗壁兩側(cè)切削刃所受阻力；鏟斗底和側(cè)壁內(nèi)表面與物料的摩擦阻力；鏟斗外表面與料堆之間的摩擦阻力等組成。其值可以按下式計(jì)算：</p><p><b>　　式2.1</b></p><p>　　式中： ——鏟斗插入阻力；</p><p>　　——物料的塊度和松散程度的影響系數(shù)。對于松散程度較好的物料，塊度< 0.3mm時(shí)，=1.0；

33、塊度< 0.4mm時(shí)，=1.1；塊度< 0.5mm時(shí)，=1.3。如果松散程度較差，則上述各值增大20%-40%；對于這里取=1.1； </p><p>　　K——物料種類影響系數(shù)，散狀物料種類為沙石，取系數(shù)為0.12；</p><p>　　——鏟斗插入料堆深度(cm)；取50cm；</p><p>　　——鏟斗寬度(cm)；</p>

34、<p>　　—一料堆高度影響系數(shù)，料高度為1.4m, =1.15。</p><p><b>　　2.1.2鏟起阻力</b></p><p>　　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(shí)，料堆對鏟斗的反作用力。</p><p>　　鏟斗插入料堆深度后，用動臂提升鏟斗，鏟起阻力由鏟斗斗底插入料堆深度和鏟斗寬度所決定的矩

35、形面積上的物料所決定。</p><p>　　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。最大的鏟起阻力發(fā)生在鏟斗剛剛開始提升的時(shí)刻。隨著動臂的提升，鏟起阻力逐漸減小。</p><p>　　鏟斗開始提升時(shí)的鏟起阻力可按下式確定：</p><p>　?。?

36、 式2.2</p><p>　　——鏟斗插入料堆深度(m)；</p><p>　　B——鏟斗寬度(m)；</p><p>　　——鏟斗開始提升時(shí)物料的剪切阻力(KN/m)。取值為35kN/m；</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　?。↘N）<

37、;/b></p><p>　　2.1.3轉(zhuǎn)斗阻力矩</p><p>　　轉(zhuǎn)斗阻力矩是當(dāng)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(shí)，料堆對鏟斗的反作用力矩。若不計(jì)慣性力的影響，根據(jù)實(shí)驗(yàn)證明，轉(zhuǎn)斗的靜阻力距隨著鏟斗翻轉(zhuǎn)角的變化而改變，如圖3.1所示在開始轉(zhuǎn)斗時(shí)，所需克服的靜阻力矩最大，隨著轉(zhuǎn)斗轉(zhuǎn)角的增大。靜阻力矩逐漸減小。當(dāng)鏟斗前刃離開料堆時(shí)。靜阻力矩為M。根據(jù)試驗(yàn)，最大靜阻力矩

38、M用下式計(jì)算</p><p><b>　　式2.3</b></p><p>　　式中： P——插入阻力；</p><p>　　——鏟斗回轉(zhuǎn)中心與斗刃的水平距離（m）；</p><p>　　y ——鏟斗回轉(zhuǎn)中心與地面的垂直距離（m）；</p><p>　　轉(zhuǎn)斗時(shí)，鏟斗除受到靜阻力矩的作用外，還受到鏟

39、斗自重和鏟斗中物料重力所引起的阻力矩的作用，因此，開始轉(zhuǎn)斗時(shí)的總阻力矩M為</p><p><b>　　式2.4</b></p><p>　　式中： ——鏟斗自重（N）；</p><p>　　——裝載機(jī)額定載重量（N）；</p><p>　　——鏟斗重心到回轉(zhuǎn)中心的水平距離（m）；見圖3.3</p><

40、;p>　　圖2.1 圖2.2</p><p>　　2.2裝載機(jī)的總體布置原則</p><p><b>　　1.總體布置的內(nèi)容</b></p><p>　　總體布置內(nèi)容應(yīng)包括以下幾個(gè)方面：</p><p>　　(1)確定各個(gè)部件在整機(jī)上的位置，并

41、對外形尺寸提出要求；</p><p>　　(2)確定各部件之間、部件與整機(jī)之間的連接方式；</p><p>　　(3)估算整機(jī)重量幾重心位置，并對各部件的重量提出要求；</p><p>　　(4)布置各個(gè)操縱機(jī)構(gòu)、機(jī)棚、駕駛室等；</p><p>　　(5)審核各運(yùn)動件的運(yùn)動空間，排除可能發(fā)生的運(yùn)動干涉；</p><p&g

42、t;　　(6)定出標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化的零、部件的名細(xì)表。</p><p><b>　　2.總體布置的原則</b></p><p>　　(1)保證整機(jī)的穩(wěn)定性；</p><p>　　(2)結(jié)構(gòu)緊湊、并有較高的傳動的效率；</p><p>　　(3)便于操作和維修，工作安全可靠；</p><p>

43、　　(4)外形平整美觀。</p><p>　　3.設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的整機(jī)性能</p><p>　　(1)牽引性，是裝載機(jī)在不同工作速度下所能發(fā)出的最大牽引力的性能。它影響到機(jī)子的工作能力與工作效率。牽引性能的好風(fēng)是用牽引功率和牽引效率來評價(jià)的。它反映了裝載機(jī)利用發(fā)動機(jī)功率進(jìn)行工作的有效程度，是最重要的一個(gè)性能指標(biāo)。</p><p>　　(2)動力性，是反映裝載機(jī)在行駛中

44、，以不同檔位工作時(shí)，所具有的加速性能，以及所能達(dá)到的最大行駛速度和爬坡能力的一個(gè)性能。動力性能的好訊用動力因數(shù)來評價(jià)。</p><p>　　(3)經(jīng)濟(jì)性，是反映裝載機(jī)在工作中燃樹消耗是否經(jīng)濟(jì)合理的性能。它有兩個(gè)指標(biāo)：是依牽引馬力小時(shí)消耗的燃油克數(shù)，這個(gè)指標(biāo)可以用來比較不同裝載機(jī)的經(jīng)濟(jì)性的好壞，另一個(gè)是作業(yè)中裝卸每噸物料消耗的燃料這個(gè)指標(biāo)可以用來核算作業(yè)的生產(chǎn)成本。由于后者包含著使用中各種因素的影響，因此不能用作評

45、價(jià)不同裝載機(jī)經(jīng)濟(jì)性能好壞的指標(biāo)。</p><p>　　(4)穩(wěn)定性，是裝載機(jī)在坡道上行駛時(shí)不失去穩(wěn)定和不傾翻的性能。它關(guān)系到裝載機(jī)機(jī)在坡道行駛的安全性，因此，是一個(gè)很重要的性能指標(biāo)。裝載機(jī)的穩(wěn)定性用穩(wěn)定度這一指標(biāo)的大小來表示。</p><p>　　(5)機(jī)動性，是裝載機(jī)能否在狹窄場地轉(zhuǎn)向和通過的性能因此，可以用外側(cè)輪胎和鏟斗的轉(zhuǎn)向半徑來標(biāo)志。機(jī)動性的好壞，影響到裝載機(jī)的適用程度。</

46、p><p>　　(6)作業(yè)性，是反映裝載機(jī)整機(jī)使用好壞的性能，通常以功率到生產(chǎn)率的高低為評價(jià)指標(biāo)，它與整機(jī)所具有的切削力、掘起力、鏟斗容量和容積效率，以及工作裝置杠桿系統(tǒng)的工作速度等有關(guān)。</p><p>　　2.3裝載機(jī)各部件的布置</p><p>　　1.發(fā)動機(jī)和傳動系的布置</p><p>　　發(fā)動機(jī)一般置于裝載機(jī)后部，起著對前置鏟斗中負(fù)荷

47、的平衡作用，并增加裝載機(jī)的穩(wěn)定性。發(fā)動機(jī)是預(yù)選現(xiàn)成的，故主要尺寸均已知。根據(jù)載荷分配確定發(fā)動機(jī)相對后橋中心的前后位置，并參考同類型裝載機(jī)的發(fā)動機(jī)布置來確定曲軸中心線相對車架上線的高度。發(fā)動機(jī)位置的布置要結(jié)合傳動系各總成的結(jié)構(gòu)和整機(jī)的使用要求全面考慮。發(fā)動機(jī)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。</p><p><b>　　2.工作裝置布置</b></p>

48、<p>　　工作裝置布置在整車的前端，結(jié)合工作裝置的設(shè)計(jì)要求確定動臂與車架鉸點(diǎn)的位置。假如動臂長度不變，鉸點(diǎn)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(diǎn)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(shí)恰在駕駛員的兩側(cè)影響駕駛?cè)藛T的安全性。動臂落在最低位置時(shí)鏟斗位于前輪之前，不能與前輪干涉。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

49、載高度時(shí)的卸載距離急劇下降，同時(shí)動臂油缸與動臂鉸點(diǎn)間的距離(力臂)也大大減小，使受力情況不利。</p><p>　　3.轉(zhuǎn)向系的布置及分類</p><p>　　輪胎式裝載機(jī)的轉(zhuǎn)向系：有偏轉(zhuǎn)前輪轉(zhuǎn)向和鉸接式轉(zhuǎn)向兩類，偏轉(zhuǎn)車輪轉(zhuǎn)向又分為偏轉(zhuǎn)前輪、偏轉(zhuǎn)后輪、偏轉(zhuǎn)前后輪三種。</p><p>　　(1)偏轉(zhuǎn)前輪轉(zhuǎn)向 </p><p>　　前輪轉(zhuǎn)向半

50、徑大于后輪轉(zhuǎn)向半徑，這樣當(dāng)前輪能從障礙物的內(nèi)側(cè)通過時(shí)，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(jì)后輪避開障礙物，有利于安全行駛。</p><p>　　在整體車架的車輛上，多采用偏轉(zhuǎn)前輪的轉(zhuǎn)向系。但是對裝載機(jī)來說，由于工作機(jī)構(gòu)布置在前端，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的布置，受到前部空間的限制；又因?yàn)檠b載機(jī)的前輪負(fù)荷大、轉(zhuǎn)向阻力大、所以，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)不易布置在前輪上。只有沿用其它車輛的前輪轉(zhuǎn)向的底盤時(shí)，才采用偏轉(zhuǎn)前輪轉(zhuǎn)向。<

51、/p><p><b>　　(2)偏轉(zhuǎn)后輪轉(zhuǎn)向</b></p><p>　　后輪的轉(zhuǎn)向半徑大于前輪的轉(zhuǎn)向半徑，當(dāng)前輪從障礙物的內(nèi)側(cè)通過后，后輪不一定就能從障礙物的內(nèi)側(cè)通過，這就不利于安全行駛。在一般車輪上，不采用偏轉(zhuǎn)后輪的轉(zhuǎn)向，但是在整體車架的裝載機(jī)上，多采用偏轉(zhuǎn)后輪的轉(zhuǎn)向。這是因?yàn)檠b載機(jī)的油輪負(fù)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。</p&

52、gt;<p>　　采用偏轉(zhuǎn)后輪轉(zhuǎn)向時(shí)，要求駕駛員要有熟練的操作技術(shù)。</p><p>　　(3)偏轉(zhuǎn)肋、后輪轉(zhuǎn)向 </p><p>　　一般采用前、后輪偏轉(zhuǎn)角度相等的結(jié)構(gòu)。全輪轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)彎半徑小，機(jī)動性好；前、后車輪的轉(zhuǎn)向半徑相同，后輪行駛在前輪的輪轍上，減小了后輪的行駛阻力。但是，由于驅(qū)動輪又是轉(zhuǎn)向輪，造成結(jié)構(gòu)復(fù)雜。</p><p>　　(4)鉸接

53、式車架采用鉸接轉(zhuǎn)向</p><p>　　鉸接轉(zhuǎn)向的鉸銷位置有以下三種情況:</p><p>　　1)鉸銷位于前后軸線的中間，轉(zhuǎn)彎時(shí)，前后輪軌跡重合。</p><p>　　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。</p><p>　　3)鉸銷位置在前后軸中間偏后，前輪轉(zhuǎn)彎半徑小于后輪轉(zhuǎn)彎半徑。</p><

54、p>　　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。</p><p>　　整體式車架采用偏轉(zhuǎn)車輪轉(zhuǎn)向，裝載機(jī)重載時(shí)前橋負(fù)荷比后橋大，所以多采用后輪轉(zhuǎn)向。第二種方案比第一種結(jié)構(gòu)復(fù)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。</p><p>　　在布置轉(zhuǎn)向車輪時(shí)應(yīng)保證它的周圍有一定

55、的空間，在任何轉(zhuǎn)向角時(shí)車輪都不與周圍的零部件相碰，尤其是在最大轉(zhuǎn)向角時(shí)不能與車架相碰。轉(zhuǎn)向梯形可布置在橋的前部或后部。</p><p><b>　　4.駕駛室的布置</b></p><p>　　為使駕駛員在作業(yè)時(shí)前方有良好視野，整體式車架駕駛室是布置在車架的前部。</p><p>　　駕駛室布置在前車架后端。這種布置形式前方視野艙便于駕駛員鏟挖

56、作業(yè)，但后方視野較差。轉(zhuǎn)向時(shí)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(zhǔn)料堆和卸載卡車。由于駕駛它在全車的較前部，因此在鏟挖時(shí)駕駛員受到的沖擊較大，容易疲勞。另外因駕駛室在前車架上，而發(fā)動機(jī)、變速箱等均在后車架上，所以操縱機(jī)構(gòu)一般只能采用電、氣壓或液壓操縱。目前國外有少數(shù)裝載機(jī)駕駛室是這樣布置的。</p><p>　　2.4裝載機(jī)的總體構(gòu)造和分類</p><p>　　1.裝載

57、機(jī)的總體構(gòu)造</p><p>　　裝載機(jī)一般有發(fā)動機(jī)，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(jī)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(jī)構(gòu)，動臂油缸和轉(zhuǎn)斗油缸等組成，動臂一端鉸鏈在機(jī)架上，另一端和鏟斗鉸鏈連接。動臂的升降由動臂油缸帶動，鏟斗翻轉(zhuǎn)則由轉(zhuǎn)斗油缸通過連桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，車架由前后兩部分組成，中間用前

58、后車架鉸鏈聯(lián)接，依靠轉(zhuǎn)向油缸可使前后車架繞鉸銷相對地轉(zhuǎn)動，以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。</p><p><b>　　2.裝載機(jī)的分類</b></p><p>　　(1)按行走裝置分：有輪胎式和履帶式兩種。</p><p>　　輪胎式裝載機(jī)是以輪胎式專用底盤為基礎(chǔ)車，配置工作裝置及操作系統(tǒng)組成。其重量輕，速度快，機(jī)動靈活性及效率高，因而他的品種與產(chǎn)量都發(fā)展快。&

59、lt;/p><p>　　履帶式裝載機(jī)是以專用底盤或工業(yè)履帶式拖拉機(jī)為基礎(chǔ)，裝上工作裝置及操作系統(tǒng)完成。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。因此，在輪式裝載機(jī)不適宜的場合更顯優(yōu)越性。</p><p>　　(2)卸料方式分：有前卸式，回轉(zhuǎn)式，后卸式</p><p>　　前卸式裝載機(jī)的工作裝置不回轉(zhuǎn)，裝料與卸料都是整機(jī)走動進(jìn)行，作業(yè)過程中調(diào)車費(fèi)時(shí)，但

60、因結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，視野良好，因此應(yīng)用最廣泛。</p><p>　　回轉(zhuǎn)式裝載機(jī)的動臂安裝在轉(zhuǎn)臺上，鏟斗在前端裝料后，回轉(zhuǎn)至側(cè)面卸掉，裝載時(shí)不需要調(diào)車，作業(yè)效率高，適宜于廠區(qū)工作。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，回轉(zhuǎn)卸載時(shí)偏心載荷較大，整機(jī)側(cè)向穩(wěn)定性不好。</p><p>　　后卸載裝載機(jī)是在前端裝料，卸載時(shí)鏟斗越過駕駛室向后端卸料，作業(yè)時(shí)不需要調(diào)車，可直接向后停在起后面的運(yùn)輸車輛卸載，作業(yè)效率高。但卸載時(shí)

61、鏟斗越過駕駛室不安全，只用于礦井下狹窄的場地。</p><p>　　(3)聯(lián)接方式分為：整體式、鉸接式</p><p>　　整體式裝載機(jī)的車架是一個(gè)整體，利用偏轉(zhuǎn)后輪同時(shí)偏轉(zhuǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)向。</p><p>　　鉸接式裝載機(jī)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。由于前后車架折腰度大（大約35～40度），

62、所以轉(zhuǎn)彎半徑小，可在半徑比較小的場地作業(yè)。</p><p>　　(4)鏟斗的額定量分：小型<0.5t；中型 ;大型鏟斗額定量>10t。</p><p>　　3.裝載機(jī)的作業(yè)方式</p><p>　　裝載機(jī)是循環(huán)作業(yè)式的工程機(jī)械。它的一個(gè)作業(yè)循環(huán)由駛進(jìn)料堆、鏟取、后退、轉(zhuǎn)向、駛進(jìn)卸料目標(biāo)和卸料等動作構(gòu)成。其中，對物料的鏟取方法和作業(yè)時(shí)運(yùn)輸車輛的配置方案，將

63、影響生產(chǎn)率的高低。</p><p>　　(1)鏟取方法：裝載機(jī)對物料的鏟取方法有一次鏟取法和復(fù)合鏟取法兩種。</p><p>　　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。作業(yè)時(shí)裝載機(jī)從正前方駛進(jìn)料堆，邊進(jìn)邊放下鏟斗，在料堆前1m處使鏟斗落到地面，處于浮動位置，斗刃能觸及料堆時(shí)，加大油門緩緩插入料堆，然后鏟斗上翻，提升動臂到運(yùn)輸位置再倒退駛出。該法是最簡單常用方法，比

64、較適用于阻力比較小的松散料堆。</p><p>　　2)復(fù)合鏟取法：裝載機(jī)前進(jìn)插入料堆的同時(shí)，鏟斗與提臂相配合鏟取物料的方法。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。</p><p>　　2.作業(yè)配置方案：裝載機(jī)與運(yùn)輸車輛的作業(yè)配置方案，主要取決于現(xiàn)場的條件、運(yùn)輸車與裝載機(jī)的數(shù)量和類型。廣泛使用的有“I形”、“V形”、“L形”作業(yè)方法。</p><

65、p>　　1)“I”形作業(yè)法：運(yùn)輸車平行與工作面并往復(fù)地前進(jìn)和后退，所以也稱之為穿梭作業(yè)法。</p><p>　　這種作業(yè)方式可減少裝載機(jī)改變方向的次數(shù)，如果裝載機(jī)與運(yùn)輸車配合的好，會有較好的生產(chǎn)率。</p><p>　　2)“V”形作業(yè)法：運(yùn)輸車與工作面成60度的角度，裝載機(jī)裝滿鏟斗后，在倒車駛離工作面的過程中，并調(diào)轉(zhuǎn)駛向料堆，進(jìn)入下一次的作業(yè)循環(huán)。</p><p

66、>　　這種作業(yè)方式可以得到較短的工作循環(huán)時(shí)間，故應(yīng)用十分廣泛。</p><p>　　3)“L”形作業(yè)法：運(yùn)輸車垂直于工作面，裝載機(jī)鏟裝物料后，倒退并翻轉(zhuǎn)90度，然后向前駛向料堆進(jìn)行下次鏟裝。</p><p>　　這種作業(yè)方式在運(yùn)距較短時(shí)，一個(gè)司機(jī)可輪換在兩輛運(yùn)輸車上工作，以減少人力。這種作業(yè)方式適用寬廣的作業(yè)場合。</p><p>　　第三章 工作裝置設(shè)計(jì)&l

67、t;/p><p>　　3.1工作裝置結(jié)構(gòu)分析</p><p>　　3.1.1裝載機(jī)工作裝置</p><p>　　裝載機(jī)采掘和卸載貨物的作業(yè)是通過工作裝置的運(yùn)動實(shí)現(xiàn)的。裝載機(jī)的工作裝置由鏟斗，動臂、搖臂、連桿及液壓系統(tǒng)等組成。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。動臂的升降和鏟斗的轉(zhuǎn)動采用液壓操作。</p&

68、gt;<p>　　1.設(shè)計(jì)時(shí)要求由鏟斗、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(jī)構(gòu)，應(yīng)保證在裝載機(jī)作業(yè)時(shí)能滿足：</p><p>　　1)鏟斗的平移能力，即當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖，動臂在動臂油缸的作用力下提升時(shí)。連桿機(jī)構(gòu)能使鏟斗保持平移或使斗底平面與水平面夾角的變化控制在允許的范圍內(nèi)。以免裝滿物料的鏟斗由于傾斜而灑落物料。</p><p>　　2)一定大小的卸

69、荷角，即當(dāng)動臂處于任何作業(yè)位置時(shí)，在轉(zhuǎn)斗油缸的作用下通過連桿機(jī)構(gòu)使鏟斗繞其鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動，并且卸荷角不小于45度。</p><p>　　3)鏟斗的自動放平能力，即在動臂下降時(shí)，鏟斗能自動放平，以減輕駕駛員的勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率。</p><p>　　2.裝載工作對工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求</p><p>　　輪胎式裝載機(jī)是一種裝運(yùn)卸作業(yè)聯(lián)合一體的自行式機(jī)械，它的工作過程由5種

70、工作狀態(tài)或工況組成：</p><p>　　1)工況I——插入狀態(tài)</p><p>　　動臂下放，鏟斗放置地面，斗尖觸地，鏟斗前壁對地面呈3-5°前傾角；開動裝載機(jī)鏟斗借助機(jī)器的牽引力插入料堆。</p><p>　　2)工況II——鏟裝狀態(tài)</p><p>　　工況I以后，轉(zhuǎn)動鏟斗，鏟取物料，待鏟斗口翻轉(zhuǎn)至近似水平為止。</p&

71、gt;<p>　　3)工況III——重載運(yùn)輸狀態(tài)</p><p>　　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(zhǔn))，然后驅(qū)動裝載機(jī)，載重駛向卸載點(diǎn)。</p><p>　　4)工況IV—一卸載狀態(tài)</p><p>　　在卸載點(diǎn)，舉升動臂使鏟斗至卸載位置；翻轉(zhuǎn)鏟斗，向運(yùn)輸車輛或固定料倉卸載；卸畢，下放動臂，使鏟斗恢復(fù)到

72、運(yùn)輸狀態(tài)。</p><p>　　5)工況V——空載運(yùn)輸狀態(tài)</p><p>　　卸載結(jié)束后，裝載機(jī)由卸載點(diǎn)空載返回裝載點(diǎn)。在露天礦或工地，通常輪胎式裝載機(jī)是向載重汽車卸裁，出于裝載點(diǎn)和卸載點(diǎn)距離很近，卸載位置較高，所以一般稱作“定點(diǎn)高位卸載”。</p><p>　　3.工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求：</p><p>　　1)保證滿足設(shè)計(jì)任

73、務(wù)書中所規(guī)定的使用性能及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)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。</p><p>　　2)保證作業(yè)過程中任何構(gòu)件不與其它構(gòu)件干涉。</p><p>　　工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，因?yàn)榻M成工作裝置的各個(gè)構(gòu)件尺寸幾位置的相互影響，可變性很大。對于選定的結(jié)構(gòu)形式，在滿足上述條件下可以有各種各樣的構(gòu)件尺寸及鉸接點(diǎn)位置。通過多種方案的

74、比較，選出最佳構(gòu)件的尺寸及鉸接點(diǎn)位置，使所設(shè)計(jì)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(jì)指標(biāo)。</p><p>　　3.1.2結(jié)構(gòu)形式的選擇</p><p>　　裝載機(jī)的工作裝置的結(jié)構(gòu)形式分為有鏟斗托架和無鏟斗托架兩種。</p><p>　　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

75、幾托架下部與鏟斗鉸接。當(dāng)托架、動臂、連桿及車架支座構(gòu)成的是平行四連桿機(jī)構(gòu)，則在轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖的情況下提升動臂時(shí)，鏟斗始終保持平移，使得鏟斗內(nèi)物料不易灑落。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(jī)的有效載重量減小，所以目前用得較少。</p><p>　　無托架的工作裝置，結(jié)構(gòu)比較簡單，其鏟斗與動臂的前端和連桿直接鉸接。按組成連桿機(jī)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(jī)構(gòu)的鉸接點(diǎn)就多，結(jié)構(gòu)越

76、復(fù)雜，因此超過八連桿的機(jī)構(gòu)在裝載機(jī)上一般不采用。按連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動可以分為正轉(zhuǎn)連桿工作裝置和反轉(zhuǎn)連桿工作裝置。如圖3.1就是反轉(zhuǎn)連桿工作裝置。正轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)的搖臂與鏟斗轉(zhuǎn)動方向相同，而反轉(zhuǎn)連桿工作裝置的搖臂與鏟斗轉(zhuǎn)動方向相反。</p><p>　　正轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)工作裝置的運(yùn)動特點(diǎn)是：最大掘起力是在鏟斗底面略低于地面時(shí)，即鏟斗轉(zhuǎn)角為負(fù)值時(shí)（見圖3.2曲線1、2），適宜于挖掘地面，鏟斗卸荷時(shí)前傾角速度大，易于抖落物料，但沖擊

77、較大。正轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)可以分為：單連桿和雙連桿。</p><p>　　1.正轉(zhuǎn)單連桿工作裝置</p><p>　　正轉(zhuǎn)單連桿機(jī)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(shí)鏟斗后傾角變化小。其缺點(diǎn)是連桿的傳動比較雙連桿小，從而造成掘起力曲線變化較陡（見圖3.2曲線1）。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

78、良。</p><p>　　2.正轉(zhuǎn)雙連桿工作裝置</p><p>　　雙連桿機(jī)構(gòu)連桿數(shù)目多，連桿傳動比大，掘起力曲線變化平緩（見圖3.2曲線2），動臂提升后鏟挖力變化小，連桿的尺寸可縮小，擴(kuò)大了駕駛員的視野。鏟斗切削刃面平貼地面時(shí)，提升動臂鏟斗自然后傾，使鏟裝物料不會倒出，進(jìn)行地面上挖掘工作可以縮短循環(huán)時(shí)間，適于利用鏟斗和動臂配合作業(yè)。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，轉(zhuǎn)斗油缸較難布置在動臂下邊。如果要

79、使動臂在最大舉升高度時(shí)鏟斗后傾角不致過大，就需使鏟斗在低位置時(shí)后傾角小些，但是這樣裝載機(jī)滿載運(yùn)輸時(shí)，鏟斗中的物料又容易撒落。</p><p>　　3.反轉(zhuǎn)連桿工作裝置</p><p>　　反轉(zhuǎn)連桿工作裝置的運(yùn)動特點(diǎn)是：最大掘起力是在鏟斗底略高于地面后翻轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)揮出來，而且最大鏟起力比正轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)大。反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)掘起力曲線變化較陡峭（見圖3.2曲線3），在鏟裝物料轉(zhuǎn)斗時(shí)掘起力大，易于進(jìn)行掘起作

80、業(yè)，適用于一次鏟掘法鏟裝，但是不適于進(jìn)行往上耙料的作業(yè)，鏟斗卸載時(shí)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(shí)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。</p><p>　　反轉(zhuǎn)單連桿的工作裝置，由于結(jié)構(gòu)簡單、掘起力大、運(yùn)輸狀態(tài)鏟斗后傾角大、不易撒落物料、鏟斗能自動放平

81、等優(yōu)點(diǎn)，因此，在近代裝載機(jī)上得到了廣泛的采用。我國ZL系列轉(zhuǎn)載機(jī)的工作裝置都是采用反轉(zhuǎn)單連桿型式。至于反轉(zhuǎn)雙連桿機(jī)構(gòu)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難于布置，所以目前裝載機(jī)上較少采用。</p><p>　　圖3.1反轉(zhuǎn)連桿工作裝置</p><p><b>　　圖3.2工作特性圖</b></p><p><b>　　3.2鏟斗設(shè)計(jì)</b>&

82、lt;/p><p>　　3.2.1鏟斗結(jié)構(gòu)形式的選擇</p><p>　　鏟斗是直接用來切削、收集、運(yùn)輸和卸出物料，裝載機(jī)工作時(shí)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(jī)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(jì)的主要要求。鏟斗是在惡劣的環(huán)境下工作承受很大的沖擊載荷和劇烈的磨損，所以要求鏟斗具有足夠的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)要耐磨。</

83、p><p>　　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1.4-1.6噸/米的物料（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1.4～1.6倍，用來采掘容重1.0噸/米左右的物料（如煤、渣等）；減少斗容的鏟斗，斗容為正常的0.6～0.8，用來裝載斗容重大于2噸/米的物料（如鐵礦石、巖石等）。用于土方工程機(jī)械的裝載機(jī)，因作業(yè)對象較廣，因此多采用正常斗容的通用鏟斗，一般適應(yīng)鏟裝

84、不同物料的需要。</p><p>　　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。鏟斗切削刃的形狀根據(jù)所鏟裝物料的不同而異，通常分為直線型和非直線型。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/m，并且堆積比較松散的物料。非直線型切削刃有V型和弧型等，裝載機(jī)用的較多是V型斗刃。這種切削刃由于中間突出，在插入料堆時(shí)，插入力可以集中作用

85、在斗刃中間部分，易于插入料堆；且對中性較好。但平地性能和裝滿系數(shù)要小于直線型斗刃的鏟斗。</p><p>　　裝有斗齒的鏟斗，在裝載機(jī)作業(yè)時(shí)，插入力有斗齒分擔(dān)，形成較大的比壓，利于插入密實(shí)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。因此，對主要用于鏟裝巖石或密實(shí)物料的裝載機(jī)，其鏟斗均裝有斗齒。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。</p>&

86、lt;p>　　斗齒的形狀對切削阻力的影響：對稱齒型的切削阻力比不對稱的大；長而狹窄的齒比寬而短的切削阻力小。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。對主要用于土方工程的裝載機(jī)，在設(shè)計(jì)鏟斗時(shí)要考慮斗體內(nèi)的流動性，減少物料在斗體的移動或滾動阻力，同時(shí)要有利于在鏟裝粘性物料是有良好的倒空性。</p><p>　　

87、（a）直線形斗刃鏟斗 （b）v形斗刃鏟斗</p><p>　　（c）直線形帶齒鏟斗 （d）弧形帶齒鏟斗</p><p>　　圖3.3常見的鏟斗結(jié)構(gòu)</p><p>　　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。對于主演鏟裝土方的裝載機(jī)，希望斗底圓弧半徑大些，斗底長度短些，如圖3.3a所示，以改

88、善泥土在斗內(nèi)的流動性，減少物料在斗內(nèi)的運(yùn)動阻力。而對于主要用于鏟裝流動性較差的巖石裝載機(jī)，希望采用圓弧半徑較小，矮而深的鏟斗，如圖3.3b所示，這種鏟斗貫入性好，可以減小鏟插入料堆的阻力，同時(shí)也可以改善司機(jī)的視野。但過深的鏟斗會引起斗底太長，因而造成掘起力變小。</p><p>　　圖3.4鏟斗斷面基本參數(shù)圖</p><p>　　3.2.2鏟斗基本參數(shù)的確定</p><

89、p><b>　　1.鏟斗寬度</b></p><p>　　鏟斗寬度是鏟斗的主要基本參數(shù)。鏟斗寬度應(yīng)大于裝載機(jī)前輪外側(cè)寬度，每側(cè)突出50-100mm，如果鏟斗寬度小于輪胎外側(cè)寬度，則鏟斗鏟取物料后所形成的料推階梯，會損傷輪胎側(cè)壁，增加行駛阻力。取2400mm。</p><p><b>　　2.鏟斗回傳半徑R</b></p>&l

90、t;p>　　指鏟斗與動臂鉸接點(diǎn)至切削刃之間的距離是鏟斗的基本參數(shù)。鏟斗的其他斷面形狀參數(shù)視為該參數(shù)的函數(shù)。這是因?yàn)樗苯佑绊戠P斗前壁的長度，前壁長度的鏟斗要求插入深度大，插入力大，卸載時(shí)所占的高度空間大，而且直接影響鏟斗鏟取力和斗容的大小。</p><p>　　根據(jù)幾何簡圖（見圖3.5）可以計(jì)算鏟斗橫截面積為</p><p><b>　　式3.1</b><

91、/p><p>　　而鏟斗的幾何容積，可得回傳半徑為</p><p><b>　　式3.2</b></p><p>　　圖3.5鏟斗基本參數(shù)簡圖</p><p>　　式中 ：——斗的幾何容量(圖3.5所示陰影斷面)，取1.7m；</p><p>　　——鏟斗內(nèi)壁寬度，為鏟斗寬度扣除兩側(cè)壁厚，即 mm；&

92、lt;/p><p>　　——鏟斗斗底長度系數(shù)，＝1.4-1.5，取1.45；</p><p>　　——后斗壁長度系數(shù)，＝1.1-1.2，取1.15；</p><p>　　——擋板高度系數(shù)，＝0.12-0.14，取0.13；</p><p>　　——斗底和后斗壁直線間的圓弧半徑系數(shù)，＝0.35-0.4，取0.36；</p><p

93、>　　——擋板與后斗壁間的夾角，＝5-10，取9； </p><p>　　——斗底和后斗壁間的夾角，＝48-52，(有推薦55-65)；取48；</p><p><b>　　由計(jì)算得： </b></p><p>　　3.鏟斗的斷面形狀參數(shù)：斗的圓弧半徑、張開角、擋板高度和底壁長，如圖3.5所示。</p><p&g

94、t;　　斗底長度：是指鏟斗切削刃到斗底后斗壁交線之間的距離，可用下式計(jì)算：=1650mm 式3.3</p><p>　　后斗壁長度：是指切削刃至斗底圓弧與底壁相切點(diǎn)間的距離，長，則斗插入料堆深度大，斗易于裝滿，但由于力臂的增大而使掘起力減小，插入阻力隨鏟斗插入料堆的深度而急劇增加，長還影響卸載高度；短，則掘起力大，并由于卸料時(shí)鏟斗刃口降落的高度小，

95、可以減小動臂舉升高度，縮短作業(yè)時(shí)間。對裝載輕質(zhì)物料為主的鏟斗，可以選用大些；對裝載巖石料的鏟斗。應(yīng)取小些。</p><p>　　=1320mm 式3.4</p><p>　　擋板高度：是指斗上緣至斗底圓弧與后壁相切點(diǎn)間的距離。過小，易漏料；過大則增加鏟斗外形。影響駕駛員視線。</p><p>　　=14

96、9mm 式3.5</p><p>　　鏟斗圓弧半徑：鏟斗圓弧半徑大，物料進(jìn)入鏟斗的流動性好，物料裝入斗內(nèi)阻力減小。卸料快速干凈；但過大，斗的開口太大，物料不易裝滿，且鏟斗較高，不利于駕駛員觀察鏟斗刀刃作業(yè)情況。</p><p>　　=413mm 式3.6</

97、p><p>　　鏟斗上的動臂鉸銷距斗底的高度：</p><p>　　=103mm 式3.7</p><p>　　鏟斗側(cè)壁切削刃相對于斗底的傾角。在選擇時(shí)，使側(cè)壁切削刃與擋板的夾角為，切削刃的削尖角。</p><p><b>　　4.斗容的計(jì)算</b>

98、</p><p>　　鏟斗的斗容量可以根據(jù)鏟斗的幾何尺寸確定。</p><p>　?。?）幾何斗容(平裝斗容) </p><p>　　鏟斗平裝的幾何斗容可按下式確定：</p><p>　　= () 式3.8</p><p>　　對于裝有擋板

99、的鏟斗：</p><p>　?。ǎ?式3.9</p><p>　　式中： ——鏟斗截面積，計(jì)算得0.706m；</p><p>　　——鏟斗內(nèi)壁寬(m)，2.36m；</p><p>　　a——擋板高度(m)；0.156m；</p><p>　

100、　——鏟斗刀刃與擋板最上部之間的距離(m)，1.423m；</p><p><b>　　=1.601m。</b></p><p>　?。?）額定斗容(堆裝斗容) </p><p>　　鏟斗堆裝的額定斗容是指斗內(nèi)堆裝物料的四邊坡度均為1：2，此時(shí)額定斗容可按下式確定。</p><p>　　無擋板鏟斗的額定斗容：</p

101、><p>　　(m) 式3.10</p><p>　　式中：b——為鏟斗刀刃與斗背最上部之間的距離，mm；為物料按2比1的坡度角堆裝的體積。</p><p>　　對于裝有擋板的鏟斗的額定斗容：</p><p>　　(m) 式3.

102、11</p><p>　　式中： c——物料堆積高度(m)；為物料按2比1的坡度角堆裝的體積。計(jì)算得。</p><p>　　物料堆積高度c可由作圖法確定，即由料堆頂點(diǎn)作直線垂直于刮平線（刀刃與擋板高度連線），如下圖所示。</p><p>　　圖3.6 斗容計(jì)算圖</p><p><b>　　5.斗齒的設(shè)計(jì)</b><

103、/p><p>　　鏟斗斗刃上可以由斗齒，也可以沒有斗齒。若斗刃上裝有斗齒，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(shí)，大塊較多的情況，效果尤為明顯。</p><p>　　斗齒結(jié)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。</p><p&g

104、t;　　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(jī)鏟斗的斗齒間距為250~500mm 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。長而窄的齒要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。初選齒間距為300mm，斗齒寬度為60mm，斗齒長度為300mm。</p><p>　　3.3工作機(jī)構(gòu)連桿系統(tǒng)的尺寸

105、參數(shù)設(shè)計(jì)</p><p>　　轉(zhuǎn)斗油缸后置式反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)</p><p>　　這種機(jī)構(gòu)有兩大優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　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。所以可以獲得相當(dāng)大的鏟取力；</p><p>　　2.恰當(dāng)?shù)剡x擇各構(gòu)件尺寸，不僅能得到良好的鏟斗平動性能，而且可以實(shí)現(xiàn)鏟斗自動放平。 </p>

106、<p>　　此外，結(jié)構(gòu)十分緊湊、前懸小，司機(jī)視野好也是此種機(jī)構(gòu)的突出優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　缺點(diǎn)是搖臂和連桿布置在鏟斗與前橋之間的狹窄部位，容易發(fā)生構(gòu)件相互干擾。</p><p>　　3.3.1工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　工作機(jī)構(gòu)的基本給構(gòu)如圖所示。鏟斗1、動臂2、連桿3、搖臂4、轉(zhuǎn)斗油缸5，舉升油缸6等組成。</p><

107、;p>　　圖3.7裝載機(jī)工作裝置圖</p><p><b>　　3.3.2動臂設(shè)計(jì)</b></p><p>　　反轉(zhuǎn)六桿工作機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)斗機(jī)構(gòu)和動臂舉升機(jī)構(gòu)組成轉(zhuǎn)斗油缸FG、搖臂DEF、連桿CD、鏟斗BC、動臂 BEA 、機(jī)架AG六個(gè)構(gòu)件組成，由于AG和BC轉(zhuǎn)向相反，所以此機(jī)構(gòu)稱為反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)。</p><p><b>　　1.動臂

108、鉸接點(diǎn)高度</b></p><p>　　動臂鉸接點(diǎn)的位置時(shí)通過作圖在確定的，如圖3.8所示，若確定了動臂下鉸點(diǎn)的最高位置，則最大卸載高度、最小卸載距離及最高位置的卸載角隨之而定。圖3.8中為斗底與鏟斗回轉(zhuǎn)半徑的夾角，動臂下鉸點(diǎn)當(dāng)鏟斗在地面產(chǎn)掘時(shí)的位置，在考慮斗底與水平面夾角時(shí)及鏟斗裝滿物料后傾不與輪胎相碰的情況下，盡量靠近輪胎，以減小裝載機(jī)的整機(jī)尺寸。動臂的上鉸接點(diǎn)A應(yīng)在連線的垂直平分線上，當(dāng)最大卸載

109、高度和最小卸載距離一定時(shí)，上鉸接點(diǎn)的前后位置影響動臂的長度、動臂的回轉(zhuǎn)角及動臂最大伸出時(shí)的穩(wěn)定性。大，動臂增大，動臂回轉(zhuǎn)角減小，傾翻力矩小，提高了裝載機(jī)在鏟斗最大伸出時(shí)的穩(wěn)定性，所以在允許的情況下希望大些。動臂與車架鉸接點(diǎn)的高度通常?。?</p><p><b>　　式3.12<

110、/b></p><p>　　圖3.8動臂鉸點(diǎn)位置及長度計(jì)算圖</p><p>　　動臂與車架鉸接點(diǎn)的左右位置。根據(jù)裝載機(jī)輪距、動臂、轉(zhuǎn)斗油缸的尺寸布置和視線等確定。動臂回轉(zhuǎn)角通常取。</p><p><b>　　2.動臂長度</b></p><p>　　動臂鉸接點(diǎn)位置確定之后，按圖5.8利用幾何關(guān)系可以求出動臂的長

111、度。</p><p><b>　?。╩m）</b></p><p><b>　　式3.13</b></p><p>　　式中：——鏟斗最小卸載距離，1250mm；</p><p>　　——鏟斗回傳半徑與斗底的夾角；；</p><p>　　——鏟斗最大卸載高度時(shí)最大卸載角，通常

112、?。蝗?；</p><p>　　——動臂與車架鉸接點(diǎn)到裝載機(jī)前面外廓水平距離，1668mm；</p><p>　　——最大卸載高度，2850mm。</p><p><b>　　計(jì)算得：。</b></p><p>　　3.動臂的形狀與結(jié)構(gòu)</p><p>　　動臂形狀一般可以分為直線形和曲線形兩種，如

113、圖3.9所示。直線形動臂結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，并且受力情況較好，通常正轉(zhuǎn)式連桿工作裝置采用較多；曲線形動臂，一般反轉(zhuǎn)式連桿采用較多，這種結(jié)構(gòu)形式的動臂可以使工作裝置的布置更為合理。</p><p>　　圖3.9動臂結(jié)構(gòu)形式圖</p><p>　　動臂的斷面結(jié)構(gòu)形式有單板、雙板和箱型三種。單板動臂結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、但其強(qiáng)度和剛度較低，小型裝載機(jī)采用較多，大、中型裝載機(jī)對動臂的強(qiáng)度和剛度要求較