ZL30装载机工作装置设计（全套含CAD图纸）
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共49页)
编号：1204260
类型：共享资源
大小：2.40MB
格式：RAR
上传时间：2017-05-09
上传人：机****料
认证信息
个人认证
高**（实名认证）
河南
IP属地：河南
50
积分
- 关 键 词：
-
zl30
装载
机工
装置
设计
全套
cad
图纸
- 资源描述：
-
- 内容简介：
-
购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 008 级工程机械综合课程设计 姓 名： 学 号： 班 级： 工程机械 3 班 指导老师： 二 0 一 一 年十 二 月 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 目 录摘 要 I 第一章 装载机的发展和应用 1 载机概述 1 载机的发展 2 第二章 装载机总体参数的确定 6 载机阻力的确定 6 入阻力 6 起阻力 6 斗阻力矩 7 载机的总体布置原则 8 载机各部件的布置 9 载机的总体构造和分类 10 第三章 工作装置设计 13 作装置结构分析 13 载机工作装置 13 构形式的选择 14 斗设计 16 斗结构形式的选择 16 斗基本参数的确定 18 作机构连杆系统的尺寸参数设计 21 作装置结构设计 22 臂设计 22 杆机构设计 24 作装置强度计算 27 定工作装置的计算位置 27 作装置载荷分析 28 型工况分析 29 作装置受力分析 30 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 作装置强度校核 34 第四章 工作装置液压系统设计 38 压系统设计要求 38 缸作用力的确定 38 压系统设计计算 39 压系统原理分析 40 作装置的限位机构 41 总 结 43 主要参考文献 44 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 摘 要 装载机主要用来装卸成堆散料，也能进行轻度的铲掘工作。由于它适用于建筑、矿山、铁道、公路、水电等国民经济各个部门，因此，在国内外，产量与品种的发展都较快，是工程机械中的一个主要机种。 装载机根据不同的使用要求，发展形成了不同的结构类型。通常，按使用场合的不同，分成露天用装载机和井下用装载机；按行走系统结构不同，分成轮式装载 机与履带式装载机；按卸料方式不同，分为前卸式（前端式）、后卸式与回转式装载机。 此次的 毕业设计论文 先对装载机的发展概况 及 设计的指导思想、特点、任务进行概述，然后确定方案，在技术设计部分罗列了 载机的主要技术性能和参数，进行了牵引特性计算 。 主要是针对国产 装载机 工作装置进行设计，包括它的铲斗的选择包括：结构形式，具体参数，铲斗容量。然后进行的是其连杆机 构的设计包括动臂的一些数据计算以及连杆机构中一些组件的尺寸，以及 工作装置的强度的计算，采用受力分析法进行计算分析， 最后进行装载机工作装置液压系统 的设计。 关键词 ： 装载机， 工作装置 ， 连杆 ,铲斗 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 第 一 章 装载机的发展 和 应用 载机 概述 装载机主要用来铲、装、卸、运土和石料一类散状物料，也可以对岩石、硬土进行轻度铲掘作业。如果换不同的工作装置，还可以完成推土、起重、装卸其他物料的工作。在公路施工中主要用于路基工程的填挖，沥青和水泥混凝土料场的集料、装料等作业。由于它具有作业速度快，机动性好，操作轻便等优点，因而发展很快，成为土石方施工中的主要机械。 金属矿山的开采可划分为露天开采和地下开采两大类。我国露天矿采以矿石的比重约占 70，但 从事地下开采的人员比露天开采的人员多。这是因为地下开采的条件复杂，使用的设备种类繁多，在产量相同的条件下，对地下矿投资的人力和物力远大于露天矿的缘故。 保护自然环境和合理地利用矿藏资源，是发展社会主义经济的必要条件。随着浅埋矿床的耗尽而愈来愈向深部开采，或当露天升采的深度很大而使地表遭受大面积的破坏时，就必须采用地下开采。可以预料今后地下开采仍将逐渐增加。 不论是露天矿开采还是地下矿开采，对矿体较硬的金属矿山，都是经凿岩爆破将崩落松散矿石或岩石，经装运作业运至下步工序的作业地点。装载作业是矿山整个生产过程小既繁重又费时的作业。所以努力提高装载机械的作业能力，对实现矿山生产的高效率低消耗想着重要的作用。 列轮式装载机是一种高效率的工程机械，具有结构先进，性能可靠，机动性强，操纵方便等优点。广泛应用于矿山，建筑工地，道路修建，水利工程，港口，货场，电站以及其他工业部门，进行装载，推土，铲挖，起重，牵引等多种作业。 对加快工程建设速度减轻劳动强度提高工程质量降低工程成本都发挥着重要作用，因此近几年来无论在国内还是国外装载机品种和产量都得到迅速发展，成为工程机械的主导产品之一。 为适应装载机多功能作业的要 求，轮式装载机已经向一机功能方向发展。这主要靠主机控制适合多种作业的组合工作装置完成。 80 年代国外装载机和液压挖掘机除了不断完善装，挖功能外，正向一机多能方向发展。许多公司竞相生产各式各样的辅助机构。这种机型使用范围很广，其产品受到用户的普遍关注。 在通用拖拉机前端加装载装置，后部加挖掘装置可改装变形成前装后挖拖拉机，亦称挖掘装载机，俗称“两头忙”。 工作装置的性能分析过去多采用作图分析和手工计算法，工作量繁重，精度较低。当分析工矿较多时问题更为突出，为克服手工画图的误差。本次设计前面所进行的工 2 作装置 计是通过看资料、实物，通过初步分析、计算而确定的方案。其次要考虑各个工作液压缸作用力的均衡性，整机的稳定性，整机与地面的附着性、满足结构和布置的可能性，以综合比较初选方案，从而确定机构参数（一般来说，从计算机辅助分析中发现不合理的现象可究其原因，采取改进措施，是设计合理化。对已经拟订的各种方案可通过计算机辅助分析作进一步的取舍和修改，以便确定较合理的方案）。同时，通过性能分析能够很清楚的了解到这个装载机装置在各个位置或各种工况时的里和其它参数，有利于更有效地使用挖掘装载机和使这种装载机工作效率得到最大限度 的发挥。 地下矿的开采，包括开拓、采准、回采三个步骤。开拓是矿山的基建工程，它是用井巷把地表与山地下矿体接通，并建成完整的运输、通风、排水的并巷工程，包括竖井、斜井、盲井、井底车场，如水泵房、变电室、机修站、火药库等，还有石门、阶段运输巷道、溜井等。 采准是指掘进形成采区外形的一些巷道及为了回采工作面的碎岩和爆破而需要的自由空间。前者如采区的运输巷道、通风和人行天井，以及电耙巷道等，如切割槽、拉底空间、放矿漏斗等。 回采就是做完采准后，在采区工作面进行的落矿、装运和管理作业。回采中的矿石装运作业是矿山生产 的重要环节。 装载作业就是把开拓、采准、回采的矿石或岩石装入运输工具或卸入溜井。开拓、采准和回采三者在使用装运机械方面对比起来，采准工程的特点是：它的装运作业工作量，是在阶段水平以上或矿房内部及矿床上下盘中进行的。一般地说，这些巷道断面尺寸小、长度短，分布在阶段水平以上不同的高度上，要求机械设备轻便灵活，便于调入和调出及迁移到不同高度上。在断面只寸很小的空间内工作，由于设备的调入迁移和使用都比较困难，致使采准工作的机械化程度低、工作效率低、成本高。因此采准工作量的多少，便成为衡量采矿方法好坏的重要指标之一。 载机 的 发展 近年来，随着建筑施工和资源开发规模的扩大，对装载机需求量迅速增加，因而对其可靠性、维修性、安全性和燃油经济性也提出了更高的要求。随着微电子技术向工程机械的渗透，现代装载机械日益向智能化和机电一体化发展。自 20世纪以来，国外装载机进入了一个新的发展时期，在广泛应用新技术的同时，不断涌现出新结构和购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 新产品。继完成提高整机可靠性任务之后，技术发展的重点在于增加产品的电子信息技术含量和智能化程度。努力完善产品的标准化、系列化和通用化，改善驾驶人员的工作条件，向节能、环 保方向发展。 (1)系列化、特大型化 系列化是工程机械发展的重要趋势。国外著名大公司逐步实现其产品系列化进程，形成了从微型到特大型不同规格的产品，同时，产品更新换代的周期明显缩短。特大型工程机械的特点科技含量高，研制与生产周期较长，投资大，市场容量有限，市场竞争主要集中在少数几家公司。 (2)多用途、超小型化、微型化 推动多用途、超小型化、微型化发展的因素首先源于液压技术的发展和快速可更换连接装置的诞生，使得装载机能在作业现场完成各种附属作业装置的快速装卸及液压软管的自动连接。一方面，工作机械通用性的提高， 可以使用户在不增加投资的前提下充分发挥设备本身的效能，能完成更多的工作；另一方面，为了尽可能地用机械作业代替人力劳动，提高生产效率，适应城市狭窄施工场所以及在货栈、码头、仓库、农舍、建筑物层内和地下工程作业环境的使用要求。 (3)节能与环保 为了提高产品的节能效果和满足日益苛刻的环保要求，国外工程机械公司主要从降低发动机排放、提高液压系统效率和减振、降噪等方面入手。近几年来国外装载机的设计和制造进一步体现了以人为本的理念，要为司机提供一个更加舒适的环境，以到达他们称之为全自动化型的境地。 (4)计算机管理及 故障诊断、远程监控系统及整机智能化 广泛应用微电子技术与信息技术，完善计算机辅助驾驶系统、信息管理系统及故障诊断系统，不断研制出集液压、微电子及信息技术于一体的智能系统。并广泛应用于工程机械的产品设计之中，进一步提高产品的性能和高科技含量。例如 卡特彼勒公司 90年代开发的 系列装载机都安装有电子计算机监控系统，用以取代 其司机台上装有条形液晶显示屏，微机监控系统能同时监控发动机燃油液面高度、冷却水温、变速箱油温和液压油温等 11种功能。该监控系统还具有故障诊断能力，并可向 司机提供三级报警 . (5)优秀的设计和新结构的不断涌现 90 年代中末期，部分装载机上安装有转速变速集成控制系统，它取消了传统的方向盘和变速操作杆，将转向和变速操纵集成在一个操作手柄上，并采用简单的触发方式控制开关和换挡用的分装式加速按钮。利用肘节的自然动作左右搬动操纵手柄来实现转 4 向，利用大拇指选择换挡按钮以实现前进与后退、加速与减速行驶，极大地简化了操作。 随着我国国民经济建设的调整发展，大型轮式装载机的需求量会有大幅度上升，特别是西部大 开发，许多大型工程建设等，大型轮式装载机大 有用武之地。另外，世界上生产大型轮式装载 机的国家、企业也不多，出口前景也非常好，苦于我们还拿不出产品。 1999年，我国全行业 共销 28台， 此，我国大型 轮式装载机可以说是基本上未推向市场。影响推出市场的主要原因是，除开发水平较低外，主 要是配套件跟不上。大型 轮式装载机的配套件国内基本上没有，有少量的也是水平低，可靠 性差，不太适用，进口配套件价格又太贵。因此大型轮式装载机的国内市场基本上被国外大公 司所占领。我国装载机行业，特别是主要装载机制造企业，应 抓住我国加入 进口件价格 降低的机遇，进口一部分重要的关键部件，同时为尽量降低成本，加大力度开发一些目前已经有能力开发的零部件，如传动系统中的驱动桥、液压件中的缸、阀等，经过精心设计，开发出 具有中国特色的大型轮式装载机。只要我们的产品能占领国内市场，也一定能打进国际市场。 国产挖掘装载机及小型多功能装载机数量很少，在我国 1999 年全行业主要企业统计 ,共销售小型装载机有 1546 台，能占全行业的 国外小型装载机及小型多功能装载机，包括 挖掘装载机在内，市场份额已相当大。美国的 山猫牌小型多功能装载机年销量在 5万台左右，还有美国的凯斯、约翰迪尔、卡特彼勒、英国 的 司等的挖掘装载机及小型多功能装载机年销量都在万台上。可见世界市场上挖掘装载 机及小型多功能装载机市场是多么大，而中国目前这类产品基本上还没有。这类产品特别适用 于市政建设、中小城镇建设、乡间非等级公路建设、一般公路的维护保养、港口码头作业，还 有改造环境、植树造林等。特别是西部大开发，这类产品将有广阔的潜在市场。这类产品的开发，今后肯定是以静液压件传动为主，目前世界上小型装 载机、小型多功能装载机基本上都是 静液压传动。我国要能真正把这类产品发展起来，必须有自己的创新。装载机行业的广大企 业，特别是有能力的大企业，应加大创新力度，去争我国小型装载机、小型多功能装载机、挖掘装载机等这一巨大的潜在市场。 我国西部 3000米以上高海拔地区及沙漠地区占了很大的面积，在实施西部大开发中，高原 及沙漠型特殊用途装载机需要量较大，国内目前基本上还没有这类产品，而国外大公司在这方 面已经有成熟的产品。因此，我国加入 个巨大的潜在市购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 场很可能被国外大公司所占领。我国的装载机行 业从现在起应 该 积极行动起来，与有关科研院所及有关发动机等配套件企业联合起来，尽快开发出具有中国特色的高原、沙漠型特殊用途装载机，去抢占我国西部这一潜在大市场。 中型轮式装载机是国内最成熟而产量又大大过剩的产品。这种产品只要“入世”后实行国际采购，提高质量、水平、可靠性，那么大批进入国际市场的机遇就在眼前。 6 第 二 章 装载机总体参数的确定 载机 阻 力 的确定 装载机在进行铲掘作业中的作业阻力主要是：铲斗插入料堆时的插入力；提升动臂时的铲 起力；翻起转斗时的转斗阻力矩。影响这些阻力的因素很多，例如铲掘的物料种类、铲斗的形状，铲斗插入的深度等。而铲掘的物料种类又是多种多样的，可能是土壤砂石，也可能是各种块度的矿石，因此在这些复杂因素影响下，难以准确的计算出装载机铲掘时的作业阻力，为确定这些阻力，则通过铲掘散状物料试验的办法得出经验公式和多种系数进行计算，下面分别计算装载机在铲掘散状物料时的各种阻力。 插入阻力是装载机铲斗插入料堆时，料堆对铲斗的反作用力。插入阻力分别由以下阻力组成：铲斗前切削刃口和 斗壁两侧切削刃所受 阻力；铲 斗底和侧壁内表面与物料的摩擦阻力；铲斗外表面与 料堆之间 的摩擦阻力 等组成 。 其值可以按下式计算 ： 式 中： 铲斗插入阻力； 1K 物 料 的块度和松散程度的影响系数 。对于松散程度较好的物料， 块度 10t。 装载机是循环作业式的工程机械。它的一个作业循环由 驶进料堆、铲取、后退、 12 转向、驶进卸料目标和卸料等动作构成。其中，对物料的铲取方法和作业时运输车辆的配置方案，将影响生产率的高低。 (1)铲取方法：装载机对物料的铲取方法有一次铲取法和复合铲取法两种。 1)一次铲取法：铲斗一次插入料堆，一次收斗而装满铲斗的铲取方法。作业时装载机从正前方驶进料堆，边进边放下铲斗，在料堆前 1于浮动位置，斗刃能触及料堆时，加大油门缓缓插入料堆，然后铲斗上翻，提升动臂到运输位置再倒退驶出。该法是最简单常用方法，比较适用于阻力比较小的松散料堆。 2)复合铲取法：装 载机前进插入料堆的同时，铲斗与 提臂相配合铲取物料的方法。这样铲取切削阻力小，容易装满铲斗，适合铲装切削阻力较大的物料。 载机与运输车辆的作业配置方案，主要取决于现场的条件、运输车与装载机的数量和类型。广泛使用的有“ I 形”、“ “ 业方法。 1)“ I”形作业法：运输车平行与工作面并往复地前进和后退，所以也称之为穿梭作业法。 这种作业方式可减少装载机改变方向的次数，如果装载机与运输车配合的好，会有较好的生产率。 2)“ V”形作业法：运输车与工作面成 60 度的角度，装载机装满铲斗后， 在倒车驶离工作面的过程中，并调转驶向料堆，进入下一次的作业循环。 这种作业方式可以得到较短的工作循环时间，故应用十分广泛。 3)“ L”形作业法：运输车垂直于工作面，装载机铲装物料后，倒退并翻转 90度，然后向前驶向料堆进行下次铲装。 这种作业方式在运距较短时，一个司机可轮换在两辆运输车上工作，以减少人力。这种作业方式适用宽广的作业场合。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 3 第 三 章 工作装置设计 作装置结构分析 装载机采掘和卸载货物的作业是通过工作装置的运动实 现的。装载机的工作装置由铲斗，动臂、摇臂、连杆及液压系统等组成。铲斗以铲装物料；动臂和动臂油缸的作用是提升铲斗并使之与车架连接；转斗油缸通过摇臂，连杆使铲斗转动。动臂的升降和铲斗的转动采用液压操作。 臂、连杆、转斗油缸、动臂、动臂油缸及车架互相铰接所构成的连杆机构，应保证在装载机作业时能满足： 1)铲斗的平移能力，即当转斗油缸闭锁，动臂在动臂油缸的作用力下提升时。连杆机构能使铲斗保持平移或使斗底平面与水平面夹角的变化控制在允许的范围内。以免装满物料的铲斗由于倾斜而洒落物料。 2)一定 大小的卸荷角，即当动臂处于任何作业位置时，在转斗油缸的作用下通过连杆机构使铲斗绕其铰接点转动，并且卸荷角不小于 45度。 3)铲斗的自动放平能力，即在动臂下降时，铲斗能自动放平，以减轻驾驶员的劳动强度，提高生产率。 轮胎式装载机是一种装运卸作业联合一体的自行式机械，它的工作过程由 5 种工作状态或工况组成： 1)工况 I 插入状态 动臂下放，铲斗放置地面，斗尖触地，铲斗前壁对地面呈 3前倾角；开动装载机铲斗借助机器的牵引力插入料堆。 2)工况 铲装状态 工况 动 铲斗，铲取物料，待铲斗口翻转至近似水平为止。 3)工况 重载运输状态 举升动臂，待工况 铲斗升高到适合位置 (以斗底离地的高度不小于最小允许距离为准 )，然后驱动装载机，载重驶向卸载点。 4)工况 一卸载状态 在卸载点，举升动臂使铲斗至卸载位置；翻转铲斗，向运输车辆或固定料仓卸载；卸毕，下放动臂，使铲斗恢复到运输状态。 5)工况 V 空载运输状态 14 卸载结束后，装载机由卸载点空载返回装载点。在露天矿或工地，通常轮胎式装载机是向载重汽车卸裁，出于装载点和卸载点距离很近，卸载位置较高，所以一般称作“定 点高位卸载”。 1)保证满足设计任务书中所规定的使用性能及技术经济指标的要求，如最大卸载高度、最大卸载距离，在任何位置都能卸净物料并考虑可换工作装置。 2)保证作业过程中任何构件不与其它构件干涉。 工作装置的结构设计是一个比较复杂的问题，因为组成工作装置的各个构件尺寸几位置的相互影响，可变性很大。对于选定的结构形式，在满足上述条件下可以有各种各样的构件尺寸及铰接点位置。通过多种方案的比较，选出最佳构件的尺寸及铰接点位置，使所设计的工作装置不仅满足使用要求，而且具有较高 的技术经济指标。 装载机的工作装置的结构形式分为有铲斗托架和无铲斗托架两种。 有铲斗托架的工作装置其动臂和连杆的后端与车架的支座铰链，动臂和连杆的前端与铲斗托架铰链，托架上部铰接转斗油缸，其活塞杆几托架下部与铲斗铰接。当托架、动臂、连杆及车架支座构成的是平行四连杆机构，则在 转斗油缸闭锁的情况下提升动臂时，铲斗始终保持平移，使得铲斗内 物料不 易 洒落。 但是由于在动臂的前端装有较重的托架和转斗油缸，使得装载机的有效载重量减小，所以目前用得较少。 无托架的工作装置，结构比较简单， 其铲斗与动臂 的前端和连杆直接铰接。按组成连杆机构的数目可以分为六连杆和八连杆，连杆构件数目多，机构的铰接点就多，结构越复杂，因此超过八连杆的机构在装载机上一般不采用。按连杆机构运动可以分为正转连杆工作装置和反转连杆工作装置。如图 是反转连杆工作装置。正转连杆机构的摇臂与铲斗转动方向相同，而反转连杆工作装置的摇臂与铲斗转动方向相反。 正转连杆机构 工作装置的运动特点是：最大掘起力是在铲斗底面略低于地面时，即铲斗转角 为负值时（见图 、 2），适宜于挖掘地面，铲斗卸荷 时前倾角速度大，易于抖落物料，但冲击较大。正转连杆机构可以分为：单连杆和双连杆。 正转单连杆机构连杆数目少，结构简单，易于布置，转斗油缸可以布置在动臂的下方，活塞杆不易受损伤；提升动臂时铲斗后倾角变化小。其缺点是连杆的传动比较双连杆小，从而造成掘起力曲线变化较陡（见图 ）。若要提高连杆的传动比，需要加大摇臂的长度，这样给布置带来困难，并造成驾驶员视野不良。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 5 双连杆机构连杆数目多，连杆传动比大，掘起力曲线变化平缓（ 见图 ） ，动臂提升后铲挖力变 化小，连杆的尺寸可缩小，扩大了驾驶员的视野。铲斗切削刃面平贴地面时，提升动臂铲斗自然后倾，使铲装物料不会倒出，进行地面上挖掘工作可以缩短循环时间，适于利用铲斗和动臂配合作业。其缺点是结构较复杂，转斗油缸较难布置在动臂下边。如果要使动臂在最大举升高度时铲斗后倾角不致过大，就需使铲斗在低位置时后倾角小些，但是这样装载机满载运输时，铲斗中的物料又容易撒落。 反转连杆工作装置的运动特点是：最大掘起力是在铲斗底略高于地面后翻转时发挥出来，而且最大铲起力比正转连杆机构大。反转连杆机构掘起力曲线变化 较陡峭（见图 线 3），在铲装物料 转斗时掘起力大，易于进行掘起作业，适用于一次铲掘法铲装，但是不适于进行往上耙料的作业，铲斗卸载时前倾最后阶段速度降低，卸载平稳、冲击小，但难于抖落砂土；由于连杆数目少，传动比小，为了增大摇臂传动比，需增大尺寸，这不仅使卸载时连杆易碰自卸卡车货槽侧壁，而且还造成驾驶员视野不好；铲斗在最高卸载位置卸载后，下降动臂铲斗易于自动放平。 反转单连杆的工作装置，由于结构简单、掘起力大、运输状态铲斗后倾角大、不易撒落物料、铲斗能自动放平等优点，因此，在近代装载机上得到了广泛的采用。我国 于反转双连杆机构，由于结构复杂，难于布置，所以目前装载机上较少采用。 图 16 图 斗设计 铲斗是 直接 用来切削、收集、运输和卸出物料，装载机工作时的插入能力及铲掘能力是通过铲斗直接发挥出来的，铲斗的结构形状及尺寸直接影响装载机的作业效率和工作可靠性，所以减少切削阻力和提高作业效率是铲斗设计的主要要求。铲斗是在恶劣的环境下工作承受很大的冲击载荷和剧烈的磨损，所以要求铲斗具有足 够的强度和刚度，同时要耐磨。 根据装载物料的容重，铲斗做成三种类型：正常斗容的铲斗用来装载容重 米 3 的物料（如砂、碎石、松 散泥土等），增加斗容的铲斗，来采掘容重 米 3 左右的物料（如煤、渣等）；减少斗容的铲斗，斗容为正常的 来装载斗容重大于 2 吨 /米 3 的物料（如铁矿石、岩石等）。用于土方工程机械的装载机 ，因作业对象较广，因此多采用正常斗容的通用铲斗，一般 适应铲装不同物料的需要。 不同种类的物料，需要不同结构形式的铲斗，通常铲斗由切削刃、斗底、侧壁及后斗壁组成。铲斗切削刃的形状根据所铲装物料的不同而异，通常分为直线型和非直线型。 直线型切削刃 结构 简单 ，具有良好的平地性能，但切削阻力较大，适用于装载重度不超过 16kN/并且堆积比较松散的物料。 非直线型切削刃有 V 型和弧型等，装载机用的较多是 V 型斗刃。这种切削刃由于中间突出，在插入料堆时，插入力可以集中作用在斗刃中间 部分，易于插入料堆； 且对中性较好。但平地性能和 装满系数要小于直线型斗刃的铲斗。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 7 装有斗齿的铲斗，在装载机作业时，插入力有斗齿分担，形成较大的比压，利于插入密实的料堆疏松物料，便于铲斗的插入， 斗齿可以延长切削刃的使用寿命， 斗齿磨损后容易更换。因此，对主要用于铲装岩石或密实物料的装载机，其铲斗均装有斗齿。用于插入阻力较小的松散物料或粘性物料，其铲斗可以不装斗齿。 斗齿的形状对切削阻力的影响：对称齿型的切削阻力比不对称的大；长而狭窄的齿比宽而短的切削阻力小。弧线 或折线形铲斗侧刃的插入阻力比直线形 侧刃小，但弧线 或折 线形 侧刃 铲斗的侧壁较浅， 容易从两侧泄漏物料，不利于铲斗的装满 ，这种形状 适宜于铲装岩石。对主要用于土方工程的装载机，在设计铲斗时要考虑斗体内的流动性，减少物料在斗体的移动或滚动阻力，同时要有利于在铲装粘性物料是有良好的倒空性。 （ a）直线 形 斗刃铲斗 （ b） （ c） 直线形带齿铲斗 （ d）弧形带齿铲斗 图 铲斗的形状对铲装阻力和粘性物料卸静性有着较大的影响。对于主演铲装土方的装载机，希 望斗底圆弧半径大些，斗底长度短些， 如图 以改善泥土在斗内的流动性，减少物料在斗内的运动阻力。而对于主要用于铲装流动性较差的岩石装载机，希望采用圆弧半径较小，矮而深的铲斗， 如图 这种铲斗贯入性好，可以减小铲插入料堆的阻力，同时也可以改善司机的视野。但过深的铲斗会引起斗底太长，因而造成掘起力变小。 18 图 本参数的确定 度 铲斗宽度 是铲斗的主要基本参数。铲斗宽度 应大于装载机 前轮外侧 宽度，每侧 突出 50如果铲斗宽度小于轮胎外侧 宽度，则铲斗铲取物料后所形成的料推阶梯，会损伤轮胎侧壁，增加行驶阻力。 取 2400 0指铲斗与动臂铰接点至切削刃之间的距离是铲斗的基本参数。铲斗的其他断面形状参数视为该参数的函数。 这 是因为它直接影响铲斗前壁的长度，前壁长度的铲斗要求插入深度大，插入力大，卸载时所占的高度空间大，而且直接影响铲斗铲取力和斗容的大小。 根据几何 简图（ 见 图 以计算铲斗横截面积为 ) (1801(c o ts i n)c o s( 200201200 式 铲斗的几何容积00 ，可得回传半径为 )() 1801(c o ts i n)c o s(000201090 式 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 9 图 式中 ： 斗的 几何容量 (图 ， 取 0B 铲 斗 内 壁 宽度 ， 为 铲 斗 宽 度 扣 除 两 侧 壁 厚 ， 即2 3 6 02022 4 0 020 g 铲斗斗底长度系数 ，g Z 后斗壁长度系数 ， Z 取 K 挡板高度系数， K r 斗底和后斗壁直线间的圆弧半径系数， r 1 挡板与后斗壁 间 的夹角， 1 5 ，取 9 ； 0 斗底和后斗壁间的夹角，0 48 ， (有推荐 55 )； 取 48 ； 由计算得： 1480 20 706.0 的圆弧半径 1R 、张开角0、挡板高度如图 斗底长度 ： 是指铲斗切削刃到斗底后斗壁交线之间的距离，可用下式计算：00 Rl =1650 式 斗壁长度 是指切削刃至斗底圆弧与底壁相切点间的距离， ，则斗插入料堆深度大，斗易于装满，但由于力臂的增大而使 掘起力减小，插入阻力随铲斗插入料堆的深度而急剧增加， 还影响卸载高度； ，则掘起力大，并由于卸料时铲斗刃口降落的高度小，可以减小动臂举升高度，缩短作业时间。对装载轻质物料为主的铲斗， 以选用大些；对装载岩石料的铲斗。 取小些。 20 00 Rl =1320 式 板高度是指斗上缘至 斗底圆弧与后壁相切点间的距离。漏料；响驾驶员视线。 00 K =149 式 斗圆弧半径 1R ： 铲斗圆弧半径大，物料进 入铲斗的流动性好，物料装入斗内阻力减小。卸料快速干净；但 1R 过大，斗的开口太大，物料不易装满，且铲斗较高，不利于驾驶员观察铲斗刀刃作业情况。 001 RR r =413 式 斗 上的 动臂铰销距斗底的高度： =103 式 斗侧壁切削刃相对于斗底的倾角 60500a。在选择 1 时， 使侧壁切削刃与 挡板的夹角为 90 ，切削刃的削尖角 40300。 铲斗的斗容量可以根据铲斗的几何尺寸确定。 （ 1） 几何斗容 (平装斗容 ) 0 ( 3m ) 式 于装有挡板的铲斗： g 200 32 （ 3m ） 式 中： 0A 铲斗 截 面积， 计 算得 0B 铲斗内壁宽 (m)， a 挡板高度 (m)； b 铲 斗 刀刃 与挡板 最上部 之间的距离 (m)， g 200 32 = （ 2） 额定斗容 (堆装斗容 ) 内堆装物料的四边坡度均为 1： 2，此时额定斗容可按下式确定。 无挡板铲斗的额定斗容： 248(302 ( 式 中： b 为铲斗刀刃与斗背最上部之间的距离， )248(302 为 物料按 2比 1 的坡度角堆装的体积。 对于装有挡板的铲斗 的额定斗容 ： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 1 )(68 202 ( 式 中： c 物料堆积高度 (m)； )(68202 为物料按 2 比 1 的坡度角堆装的体积。 计算得 )( 。 物料堆积高度 c 可由作图法确定 ，即由料堆顶点作直线垂直于刮平线（刀刃与挡板高度连线）， 如下图所示。 图 容计算图 铲斗斗刃上可以由斗齿，也可以没有斗齿。若斗刃上装有斗齿，斗齿将先于切削 刃插入料堆，由于它比压大（即单位长度插入力大），所以比不带齿的切削刃易于插入料堆，插入阻力能减小 20% 左右，特别是对料堆比较密实，大块较多的情况，效果尤为明显。 斗齿结构分整体式和分体式两种。一般斗齿是用高锰钢制成的整体式，用螺栓固定在铲斗斗刃上。 斗齿的形状和间距对切削阻力是有影响的。一般中型装载机铲斗的斗齿间距为250500右。太大时由于切削刃将直接参与插入工作，使阻力增大；太小时，齿间易卡住石块，也将增大工作阻力。长而窄的齿要比短而宽的齿插入阻力小，但太窄又容易损坏，所以齿宽以每厘米长载荷 不大于 500宜。 初 选齿间距为 300齿宽度为 60齿长度为 300 作机构连杆系统的尺寸参数设计 转斗油缸后置式反转六杆机构 这种机构有两大优点： 且连杆系统的倍力系数能设计成较大值。所以可 22 以获得相当大的铲取力； 仅能得到良好的铲斗平动性能，而且可以实现铲斗自动放平。 此外，结构十分紧凑、前悬小，司机视野好也是此种机构的突出优点。 缺点 是 摇臂和连杆布置在铲斗与前桥之间的狭窄部位，容易发生构件相互干扰。 工作机构的基本给构如图所示。铲斗 1、动臂 2、连杆 3、摇臂 4、转 斗油缸 5，举升油缸 6等组成。 图 反转六杆工作机构由转斗机构和动臂举升机构组成转斗油缸 摇臂 连杆铲斗 动臂 机架 个构件组成，由于 向相反，所以此机构称为反转六杆机构。 动臂铰接点的位置时通过作图在确定的，如图 示，若确定了动臂下铰点的最高位置最大卸 载高度小卸载距离 随之而定。图 为斗底与铲斗回转半径的夹角，动臂下铰点当铲斗在地面产掘时的位置 1B ，在考虑斗底与水平面夹角 53 时及铲斗装满物料后倾不与轮胎相碰的情况下，尽量靠近轮胎，以减小装载机的整机尺寸。动臂的上铰接 点 A 应在纸和说明书 ,咨询 3 垂直平分线上，当最大卸载高度和最小卸载距离一定时，上铰接点的前后位置影响动臂的长度臂的回转角 及动臂最大伸出时的稳定性。 ，动臂增大，动臂回转角 减小，倾翻力矩小，提高了装载机在铲斗最大伸出时的稳定性，所以在允许的情况下希望 些。动臂与车架铰接点的高度通常取： )()0 式 动臂 与车架铰接点的左右位置。根据装载机轮距、动臂、转斗油缸的尺寸布置和视线等确定。动臂回转角通常取 9080 。 动臂铰接点位置确定之后，按图 l 。 20m a i n )s i n()c 式 24 式中： 铲斗最小卸载距离， 1250 铲斗回传半径与斗底的夹角； 5 ； 铲斗最大卸载高度时最大卸载角，通常取 45 ； 取 45 ； 动臂与车架铰接点到装载机前面外廓水平距离， 1668 最大卸载高度， 2850 计算得： 776 。 动臂形状一般可 以分为直线形和曲线形两种，如图 示。直线形动臂结构简单，制造容易，并且受力情况较好，通常正转式连杆工作装置采用较多；曲线形动臂，一般反转式连杆 采用较多，这种结构形式的动臂可以使工作装置的布置更为合理。 图 动臂的 断面结构形式有单板、双板和箱型三种。单板动臂结构简单、工艺性好、但其强度和刚度较低，小型装载机采用较多，大、中型装载机对动臂的强度和刚度要求较高，则多采用双板或箱型断面的动臂。为了减轻工作装置的重量，动臂的断面尺寸一般按等强度来设计。 连杆机构是 由铲斗、动臂、连杆、摇臂和转斗油缸等组成，该机构的设计是个较复杂的问题。对已定结构型式的连杆 机构，在满足使用要求的情况下，各构件可以设计成各种尺寸及不同铰接点位置，构件尺寸及铰接点的位置可变性较大。所以设计出的连杆机构，并不都具有高的技术经济指标。要想获得连杆机构的最佳尺寸及构件最合理的铰接位置，需要结合总体布置、构件的运动学及动力学分析，并综合考虑各种因素进行方案比较，选择较理想的方案。若运用优化设计理论，借助计算机，则可以获得更理想的设计方案。 1）平移性好，动臂从最低到最高卸载高 度的举升过程中，铲斗后倾角变化尽量小，购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 5 尽量接近平移运动，保证满载铲斗中的物料不撒落，一般相对地面的转角差不大于 15度；铲斗在地面时的后倾角取 45 度左右；在运输位置时应有大于 45 度。在最大卸载高度时一般取 47 2）卸载性好，在动臂举升高度范围内的任意位置，铲斗的卸载角 45 ，以保证能卸载干净。 3）动力性好，在设计构件尺寸时，为保证连杆机构具有较高的力传递效率，斗杆机构要能满足铲掘位置传动角接近 90度，使有效分力大，以便有较大的掘起力；运输位置传动角小于 170 度，这个角太大会使铲斗收不紧，以致运输途中使物料撒落。斗摇壁应尽量短，否则，为了获得一定的掘起力，势必使缸摇臂较长，连杆机构尺寸增大，翻斗油缸行程较长，造成卸料时间过长。 4）作业时与其他构件无运动干涉，保证驾驶员工作方便、视野宽阔。 反转连杆机构（见图 尺寸及铰点位置确定：连杆 b，摇臂 c 和短臂长度 e，铲斗上两个铰接点 间的距离 a，铰接点 E 和铰接点 斗油缸与车架的铰点 动臂的长度是连杆机构的主要参数，该参数不仅 影响着连杆机构的运动和受力，而且与连杆的尺寸和铰接点的位置有关，因此连杆机构的其他构件的尺寸可以依据该参数来确定。 1）摇臂 连杆与铲斗铰点 C 的位置与连杆的受力和转斗油缸的行程有关，选择时主要考虑当铲斗处于地面铲掘位置时，转斗油缸作用在连杆 有效分力较大，以发挥较大的掘起力。通常 125100 ； 。 摇臂 连杆 传递较大的 插入和转斗阻力，要充分考虑其强度和刚度。摇臂 的位置，是由连杆机构受力情况及它们在空间布置的方便和可能性来确定的，同时转斗油缸的行程及连杆 臂可以做成直线形或弯曲形。弯曲形摇臂夹角一般不大于 30度，否则构件受力不良。铰点 置在动臂两铰点 2008 级工程机械综合课程设计 姓 名： 学 号： 班 级： 工程机械 3 班 指导老师： 二 0 一 一 年十 二 月 1 目 录摘 要 I 第一章 装载机的发展和应用 1 载机概述 1 载机的发展 2 第二章 装载机总体参数的确定 6 载机阻力的确定 6 入阻力 6 起阻力 6 斗阻力矩 7 载机的总体布置原则 8 载机各部件的布置 9 载机的总体构造和分类 10 第三章 工作装置设计 13 作装置结构分析 13 载机工作装置 13 构形式的选择 14 斗设计 16 斗结构形式的选择 16 斗基本参数的确定 18 作机构连杆系统的尺寸参数设计 21 作装置结构设计 22 臂设计 22 杆机构设计 24 作装置强度计算 27 定工作装置的计算位置 27 作装置载荷分析 28 型工况分析 29 作装置受力分析 30 买文档送图纸， 94535455 2 作装置强度校核 34 第四章 工作装置液压系统设计 38 压系统设计要求 38 缸作用力的确定 38 压系统设计计算 39 压系统原理分析 40 作装置的限位机构 41 总 结 43 主要参考文献 44 I 摘 要 装载机主要用来装卸成堆散料，也能进行轻度的铲掘工作。由于它适用于建筑、矿山、铁道、公路、水电等国民经济各个部门，因此，在国内外，产量与品种的发展都较快，是工程机械中的一个主要机种。 装载机根据不同的使用要求，发展形成了不同的结构类型。通常，按使用场合的不同，分成露天用装载机和井下用装载机；按行走系统结构不同，分成轮式装载机 与履带式装载机；按卸料方式不同，分为前卸式（前端式）、后卸式与回转式装载机。 此次的 毕业设计论文 先对装载机的发展概况 及 设计的指导思想、特点、任务进行概述，然后确定方案，在技术设计部分罗列了 载机的主要技术性能和参数，进行了牵引特性计算 。 主要是针对国产 装载机 工作装置进行设计，包括它的铲斗的选择包括：结构形式，具体参数，铲斗容量。然后进行的是其连杆机 构的设计包括动臂的一些数据计算以及连杆机构中一些组件的尺寸，以及 工作装置的强度的计算，采用受力分析法进行计算分析， 最后进行装载机工作装置液压系统的 设计。 关键词 ： 装载机， 工作装置 ， 连杆 ,铲斗 1 第 一 章 装载机的发展 和 应用 载机 概述 装载机主要用来铲、装、卸、运土和石料一类散状物料，也可以对岩石、硬土进行轻度铲掘作业。如果换不同的工作装置，还可以完成推土、起重、装卸其他物料的工作。在公路施工中主要用于路基工程的填挖，沥青和水泥混凝土料场的集料、装料等作业。由于它具有作业速度快，机动性好，操作轻便等优点，因而发展很快，成为土石方施工中的主要机械。 金属矿山的开采可划分为露天开采和地下开采两大类。我国露天矿采以矿石的比重约占 70，但从事 地下开采的人员比露天开采的人员多。这是因为地下开采的条件复杂，使用的设备种类繁多，在产量相同的条件下，对地下矿投资的人力和物力远大于露天矿的缘故。 保护自然环境和合理地利用矿藏资源，是发展社会主义经济的必要条件。随着浅埋矿床的耗尽而愈来愈向深部开采，或当露天升采的深度很大而使地表遭受大面积的破坏时，就必须采用地下开采。可以预料今后地下开采仍将逐渐增加。 不论是露天矿开采还是地下矿开采，对矿体较硬的金属矿山，都是经凿岩爆破将崩落松散矿石或岩石，经装运作业运至下步工序的作业地点。装载作业是矿山整个生产过 程小既繁重又费时的作业。所以努力提高装载机械的作业能力，对实现矿山生产的高效率低消耗想着重要的作用。 列轮式装载机是一种高效率的工程机械，具有结构先进，性能可靠，机动性强，操纵方便等优点。广泛应用于矿山，建筑工地，道路修建，水利工程，港口，货场，电站以及其他工业部门，进行装载，推土，铲挖，起重，牵引等多种作业。 对加快工程建设速度减轻劳动强度提高工程质量降低工程成本都发挥着重要作用，因此近几年来无论在国内还是国外装载机品种和产量都得到迅速发展，成为工程机械的主导产品之一。 为适应装载机多功能作业的要求， 轮式装载机已经向一机功能方向发展。这主要靠主机控制适合多种作业的组合工作装置完成。 80 年代国外装载机和液压挖掘机除了不断完善装，挖功能外，正向一机多能方向发展。许多公司竞相生产各式各样的辅助机构。这种机型使用范围很广，其产品受到用户的普遍关注。 在通用拖拉机前端加装载装置，后部加挖掘装置可改装变形成前装后挖拖拉机，亦称挖掘装载机，俗称“两头忙”。 工作装置的性能分析过去多采用作图分析和手工计算法，工作量繁重，精度较低。当分析工矿较多时问题更为突出，为克服手工画图的误差。本次设计前面所进行的工 2 作装置 计 是通过看资料、实物，通过初步分析、计算而确定的方案。其次要考虑各个工作液压缸作用力的均衡性，整机的稳定性，整机与地面的附着性、满足结构和布置的可能性，以综合比较初选方案，从而确定机构参数（一般来说，从计算机辅助分析中发现不合理的现象可究其原因，采取改进措施，是设计合理化。对已经拟订的各种方案可通过计算机辅助分析作进一步的取舍和修改，以便确定较合理的方案）。同时，通过性能分析能够很清楚的了解到这个装载机装置在各个位置或各种工况时的里和其它参数，有利于更有效地使用挖掘装载机和使这种装载机工作效率得到最大限度的发 挥。 地下矿的开采，包括开拓、采准、回采三个步骤。开拓是矿山的基建工程，它是用井巷把地表与山地下矿体接通，并建成完整的运输、通风、排水的并巷工程，包括竖井、斜井、盲井、井底车场，如水泵房、变电室、机修站、火药库等，还有石门、阶段运输巷道、溜井等。 采准是指掘进形成采区外形的一些巷道及为了回采工作面的碎岩和爆破而需要的自由空间。前者如采区的运输巷道、通风和人行天井，以及电耙巷道等，如切割槽、拉底空间、放矿漏斗等。 回采就是做完采准后，在采区工作面进行的落矿、装运和管理作业。回采中的矿石装运作业是矿山生产的重 要环节。 装载作业就是把开拓、采准、回采的矿石或岩石装入运输工具或卸入溜井。开拓、采准和回采三者在使用装运机械方面对比起来，采准工程的特点是：它的装运作业工作量，是在阶段水平以上或矿房内部及矿床上下盘中进行的。一般地说，这些巷道断面尺寸小、长度短，分布在阶段水平以上不同的高度上，要求机械设备轻便灵活，便于调入和调出及迁移到不同高度上。在断面只寸很小的空间内工作，由于设备的调入迁移和使用都比较困难，致使采准工作的机械化程度低、工作效率低、成本高。因此采准工作量的多少，便成为衡量采矿方法好坏的重要指标之一。 载机 的 发展 近年来，随着建筑施工和资源开发规模的扩大，对装载机需求量迅速增加，因而对其可靠性、维修性、安全性和燃油经济性也提出了更高的要求。随着微电子技术向工程机械的渗透，现代装载机械日益向智能化和机电一体化发展。自 20世纪以来，国外装载机进入了一个新的发展时期，在广泛应用新技术的同时，不断涌现出新结构和 3 新产品。继完成提高整机可靠性任务之后，技术发展的重点在于增加产品的电子信息技术含量和智能化程度。努力完善产品的标准化、系列化和通用化，改善驾驶人员的工作条件，向节能、环保方 向发展。 (1)系列化、特大型化 系列化是工程机械发展的重要趋势。国外著名大公司逐步实现其产品系列化进程，形成了从微型到特大型不同规格的产品，同时，产品更新换代的周期明显缩短。特大型工程机械的特点科技含量高，研制与生产周期较长，投资大，市场容量有限，市场竞争主要集中在少数几家公司。 (2)多用途、超小型化、微型化 推动多用途、超小型化、微型化发展的因素首先源于液压技术的发展和快速可更换连接装置的诞生，使得装载机能在作业现场完成各种附属作业装置的快速装卸及液压软管的自动连接。一方面，工作机械通用性的提高，可以 使用户在不增加投资的前提下充分发挥设备本身的效能，能完成更多的工作；另一方面，为了尽可能地用机械作业代替人力劳动，提高生产效率，适应城市狭窄施工场所以及在货栈、码头、仓库、农舍、建筑物层内和地下工程作业环境的使用要求。 (3)节能与环保 为了提高产品的节能效果和满足日益苛刻的环保要求，国外工程机械公司主要从降低发动机排放、提高液压系统效率和减振、降噪等方面入手。近几年来国外装载机的设计和制造进一步体现了以人为本的理念，要为司机提供一个更加舒适的环境，以到达他们称之为全自动化型的境地。 (4)计算机管理及故障 诊断、远程监控系统及整机智能化 广泛应用微电子技术与信息技术，完善计算机辅助驾驶系统、信息管理系统及故障诊断系统，不断研制出集液压、微电子及信息技术于一体的智能系统。并广泛应用于工程机械的产品设计之中，进一步提高产品的性能和高科技含量。例如 卡特彼勒公司 90年代开发的 系列装载机都安装有电子计算机监控系统，用以取代 其司机台上装有条形液晶显示屏，微机监控系统能同时监控发动机燃油液面高度、冷却水温、变速箱油温和液压油温等 11种功能。该监控系统还具有故障诊断能力，并可向司机 提供三级报警 . (5)优秀的设计和新结构的不断涌现 90 年代中末期，部分装载机上安装有转速变速集成控制系统，它取消了传统的方向盘和变速操作杆，将转向和变速操纵集成在一个操作手柄上，并采用简单的触发方式控制开关和换挡用的分装式加速按钮。利用肘节的自然动作左右搬动操纵手柄来实现转 4 向，利用大拇指选择换挡按钮以实现前进与后退、加速与减速行驶，极大地简化了操作。 随着我国国民经济建设的调整发展，大型轮式装载机的需求量会有大幅度上升，特别是西部大 开发，许多大型工程建设等，大型轮式装载机大有用 武之地。另外，世界上生产大型轮式装载 机的国家、企业也不多，出口前景也非常好，苦于我们还拿不出产品。 1999年，我国全行业 共销 28台， 此，我国大型 轮式装载机可以说是基本上未推向市场。影响推出市场的主要原因是，除开发水平较低外，主 要是配套件跟不上。大型 轮式装载机的配套件国内基本上没有，有少量的也是水平低，可靠 性差，不太适用，进口配套件价格又太贵。因此大型轮式装载机的国内市场基本上被国外大公 司所占领。我国装载机行业，特别是主要装载机制造企业，应抓住 我国加入 进口件价格 降低的机遇，进口一部分重要的关键部件，同时为尽量降低成本，加大力度开发一些目前已经有能力开发的零部件，如传动系统中的驱动桥、液压件中的缸、阀等，经过精心设计，开发出 具有中国特色的大型轮式装载机。只要我们的产品能占领国内市场，也一定能打进国际市场。 国产挖掘装载机及小型多功能装载机数量很少，在我国 1999 年全行业主要企业统计 ,共销售小型装载机有 1546 台，能占全行业的 国外小型装载机及小型多功能装载机，包括挖掘 装载机在内，市场份额已相当大。美国的 山猫牌小型多功能装载机年销量在 5万台左右，还有美国的凯斯、约翰迪尔、卡特彼勒、英国 的 司等的挖掘装载机及小型多功能装载机年销量都在万台上。可见世界市场上挖掘装载 机及小型多功能装载机市场是多么大，而中国目前这类产品基本上还没有。这类产品特别适用 于市政建设、中小城镇建设、乡间非等级公路建设、一般公路的维护保养、港口码头作业，还 有改造环境、植树造林等。特别是西部大开发，这类产品将有广阔的潜在市场。这类产品的开发，今后肯定是以静液压件传动为主，目前世界上小型装载机 、小型多功能装载机基本上都是 静液压传动。我国要能真正把这类产品发展起来，必须有自己的创新。装载机行业的广大企 业，特别是有能力的大企业，应加大创新力度，去争我国小型装载机、小型多功能装载机、挖掘装载机等这一巨大的潜在市场。 我国西部 3000米以上高海拔地区及沙漠地区占了很大的面积，在实施西部大开发中，高原 及沙漠型特殊用途装载机需要量较大，国内目前基本上还没有这类产品，而国外大公司在这方 面已经有成熟的产品。因此，我国加入 个巨大的潜在市 5 场很可能被国外大公司所占领。我国的装载机行业从 现在起应 该 积极行动起来，与有关科研院所及有关发动机等配套件企业联合起来，尽快开发出具有中国特色的高原、沙漠型特殊用途装载机，去抢占我国西部这一潜在大市场。 中型轮式装载机是国内最成熟而产量又大大过剩的产品。这种产品只要“入世”后实行国际采购，提高质量、水平、可靠性，那么大批进入国际市场的机遇就在眼前。 6 第 二 章 装载机总体参数的确定 载机 阻 力 的确定 装载机在进行铲掘作业中的作业阻力主要是：铲斗插入料堆时的插入力；提升动臂时的铲起力 ；翻起转斗时的转斗阻力矩。影响这些阻力的因素很多，例如铲掘的物料种类、铲斗的形状，铲斗插入的深度等。而铲掘的物料种类又是多种多样的，可能是土壤砂石，也可能是各种块度的矿石，因此在这些复杂因素影响下，难以准确的计算出装载机铲掘时的作业阻力，为确定这些阻力，则通过铲掘散状物料试验的办法得出经验公式和多种系数进行计算，下面分别计算装载机在铲掘散状物料时的各种阻力。 插入阻力是装载机铲斗插入料堆时，料堆对铲斗的反作用力。插入阻力分别由以下阻力组成：铲斗前切削刃口和 斗壁两侧切削刃所受 阻力；铲斗底 和侧壁内表面与物料的摩擦阻力；铲斗外表面与 料堆之间 的摩擦阻力 等组成 。 其值可以按下式计算 ： 式 中： 铲斗插入阻力； 1K 物 料 的块度和松散程度的影响系数 。对于松散程度较好的物料， 块度 10t。 装载机是循环作业式的工程机械。它的一个作业循环由驶进 料堆、铲取、后退、 12 转向、驶进卸料目标和卸料等动作构成。其中，对物料的铲取方法和作业时运输车辆的配置方案，将影响生产率的高低。 (1)铲取方法：装载机对物料的铲取方法有一次铲取法和复合铲取法两种。 1)一次铲取法：铲斗一次插入料堆，一次收斗而装满铲斗的铲取方法。作业时装载机从正前方驶进料堆，边进边放下铲斗，在料堆前 1于浮动位置，斗刃能触及料堆时，加大油门缓缓插入料堆，然后铲斗上翻，提升动臂到运输位置再倒退驶出。该法是最简单常用方法，比较适用于阻力比较小的松散料堆。 2)复合铲取法：装载机 前进插入料堆的同时，铲斗与 提臂相配合铲取物料的方法。这样铲取切削阻力小，容易装满铲斗，适合铲装切削阻力较大的物料。 载机与运输车辆的作业配置方案，主要取决于现场的条件、运输车与装载机的数量和类型。广泛使用的有“ I 形”、“ “ 业方法。 1)“ I”形作业法：运输车平行与工作面并往复地前进和后退，所以也称之为穿梭作业法。 这种作业方式可减少装载机改变方向的次数，如果装载机与运输车配合的好，会有较好的生产率。 2)“ V”形作业法：运输车与工作面成 60 度的角度，装载机装满铲斗后，在倒 车驶离工作面的过程中，并调转驶向料堆，进入下一次的作业循环。 这种作业方式可以得到较短的工作循环时间，故应用十分广泛。 3)“ L”形作业法：运输车垂直于工作面，装载机铲装物料后，倒退并翻转 90度，然后向前驶向料堆进行下次铲装。 这种作业方式在运距较短时，一个司机可轮换在两辆运输车上工作，以减少人力。这种作业方式适用宽广的作业场合。 13 第 三 章 工作装置设计 作装置结构分析 装载机采掘和卸载货物的作业是通过工作装置的运动实现的 。装载机的工作装置由铲斗，动臂、摇臂、连杆及液压系统等组成。铲斗以铲装物料；动臂和动臂油缸的作用是提升铲斗并使之与车架连接；转斗油缸通过摇臂，连杆使铲斗转动。动臂的升降和铲斗的转动采用液压操作。 臂、连杆、转斗油缸、动臂、动臂油缸及车架互相铰接所构成的连杆机构，应保证在装载机作业时能满足： 1)铲斗的平移能力，即当转斗油缸闭锁，动臂在动臂油缸的作用力下提升时。连杆机构能使铲斗保持平移或使斗底平面与水平面夹角的变化控制在允许的范围内。以免装满物料的铲斗由于倾斜而洒落物料。 2)一定大小 的卸荷角，即当动臂处于任何作业位置时，在转斗油缸的作用下通过连杆机构使铲斗绕其铰接点转动，并且卸荷角不小于 45度。 3)铲斗的自动放平能力，即在动臂下降时，铲斗能自动放平，以减轻驾驶员的劳动强度，提高生产率。 轮胎式装载机是一种装运卸作业联合一体的自行式机械，它的工作过程由 5 种工作状态或工况组成： 1)工况 I 插入状态 动臂下放，铲斗放置地面，斗尖触地，铲斗前壁对地面呈 3前倾角；开动装载机铲斗借助机器的牵引力插入料堆。 2)工况 铲装状态 工况 动铲斗 ，铲取物料，待铲斗口翻转至近似水平为止。 3)工况 重载运输状态 举升动臂，待工况 铲斗升高到适合位置 (以斗底离地的高度不小于最小允许距离为准 )，然后驱动装载机，载重驶向卸载点。 4)工况 一卸载状态 在卸载点，举升动臂使铲斗至卸载位置；翻转铲斗，向运输车辆或固定料仓卸载；卸毕，下放动臂，使铲斗恢复到运输状态。 5)工况 V 空载运输状态 14 卸载结束后，装载机由卸载点空载返回装载点。在露天矿或工地，通常轮胎式装载机是向载重汽车卸裁，出于装载点和卸载点距离很近，卸载位置较高，所以一般称作“定点高 位卸载”。 1)保证满足设计任务书中所规定的使用性能及技术经济指标的要求，如最大卸载高度、最大卸载距离，在任何位置都能卸净物料并考虑可换工作装置。 2)保证作业过程中任何构件不与其它构件干涉。 工作装置的结构设计是一个比较复杂的问题，因为组成工作装置的各个构件尺寸几位置的相互影响，可变性很大。对于选定的结构形式，在满足上述条件下可以有各种各样的构件尺寸及铰接点位置。通过多种方案的比较，选出最佳构件的尺寸及铰接点位置，使所设计的工作装置不仅满足使用要求，而且具有较高的技 术经济指标。 装载机的工作装置的结构形式分为有铲斗托架和无铲斗托架两种。 有铲斗托架的工作装置其动臂和连杆的后端与车架的支座铰链，动臂和连杆的前端与铲斗托架铰链，托架上部铰接转斗油缸，其活塞杆几托架下部与铲斗铰接。当托架、动臂、连杆及车架支座构成的是平行四连杆机构，则在 转斗油缸闭锁的情况下提升动臂时，铲斗始终保持平移，使得铲斗内 物料不 易 洒落。 但是由于在动臂的前端装有较重的托架和转斗油缸，使得装载机的有效载重量减小，所以目前用得较少。 无托架的工作装置，结构比较简单， 其铲斗与动臂的前 端和连杆直接铰接。按组成连杆机构的数目可以分为六连杆和八连杆，连杆构件数目多，机构的铰接点就多，结构越复杂，因此超过八连杆的机构在装载机上一般不采用。按连杆机构运动可以分为正转连杆工作装置和反转连杆工作装置。如图 是反转连杆工作装置。正转连杆机构的摇臂与铲斗转动方向相同，而反转连杆工作装置的摇臂与铲斗转动方向相反。 正转连杆机构 工作装置的运动特点是：最大掘起力是在铲斗底面略低于地面时，即铲斗转角 为负值时（见图 、 2），适宜于挖掘地面，铲斗卸荷时前 倾角速度大，易于抖落物料，但冲击较大。正转连杆机构可以分为：单连杆和双连杆。 正转单连杆机构连杆数目少，结构简单，易于布置，转斗油缸可以布置在动臂的下方，活塞杆不易受损伤；提升动臂时铲斗后倾角变化小。其缺点是连杆的传动比较双连杆小，从而造成掘起力曲线变化较陡（见图 ）。若要提高连杆的传动比，需要加大摇臂的长度，这样给布置带来困难，并造成驾驶员视野不良。 15 双连杆机构连杆数目多，连杆传动比大，掘起力曲线变化平缓（ 见图 ） ，动臂提升后铲挖力变化小 ，连杆的尺寸可缩小，扩大了驾驶员的视野。铲斗切削刃面平贴地面时，提升动臂铲斗自然后倾，使铲装物料不会倒出，进行地面上挖掘工作可以缩短循环时间，适于利用铲斗和动臂配合作业。其缺点是结构较复杂，转斗油缸较难布置在动臂下边。如果要使动臂在最大举升高度时铲斗后倾角不致过大，就需使铲斗在低位置时后倾角小些，但是这样装载机满载运输时，铲斗中的物料又容易撒落。 反转连杆工作装置的运动特点是：最大掘起力是在铲斗底略高于地面后翻转时发挥出来，而且最大铲起力比正转连杆机构大。反转连杆机构掘起力曲线变化较陡 峭（见图 线 3），在铲装物料 转斗时掘起力大，易于进行掘起作业，适用于一次铲掘法铲装，但是不适于进行往上耙料的作业，铲斗卸载时前倾最后阶段速度降低，卸载平稳、冲击小，但难于抖落砂土；由于连杆数目少，传动比小，为了增大摇臂传动比，需增大尺寸，这不仅使卸载时连杆易碰自卸卡车货槽侧壁，而且还造成驾驶员视野不好；铲斗在最高卸载位置卸载后，下降动臂铲斗易于自动放平。 反转单连杆的工作装置，由于结构简单、掘起力大、运输状态铲斗后倾角大、不易撒落物料、铲斗能自动放平等优点，因此，在近代装载机上得到了广泛的采用。我国 于反转双连杆机构，由于结构复杂，难于布置，所以目前装载机上较少采用。 图 16 图 斗设计 铲斗是 直接 用来切削、收集、运输和卸出物料，装载机工作时的插入能力及铲掘能力是通过铲斗直接发挥出来的，铲斗的结构形状及尺寸直接影响装载机的作业效率和工作可靠性，所以减少切削阻力和提高作业效率是铲斗设计的主要要求。铲斗是在恶劣的环境下工作承受很大的冲击载荷和剧烈的磨损，所以要求铲斗具有足够的 强度和刚度，同时要耐磨。 根据装载物料的容重，铲斗做成三种类型：正常斗容的铲斗用来装载容重 米 3 的物料（如砂、碎石、松 散泥土等），增加斗容的铲斗，来采掘容重 米 3 左右的物料（如煤、渣等）；减少斗容的铲斗，斗容为正常的 来装载斗容重大于 2 吨 /米 3 的物料（如铁矿石、岩石等）。用于土方工程机械的装载机，因 作业对象较广，因此多采用正常斗容的通用铲斗，一般 适应铲装不同物料的需要。 不同种类的物料，需要不同结构形式的铲斗，通常铲斗由切削刃、斗底、侧壁及后斗壁组成。铲斗切削刃的形状根据所铲装物料的不同而异，通常分为直线型和非直线型。 直线型切削刃 结构 简单 ，具有良好的平地性能，但切削阻力较大，适用于装载重度不超过 16kN/并且堆积比较松散的物料。 非直线型切削刃有 V 型和弧型等，装载机用的较多是 V 型斗刃。这种切削刃由于中间突出，在插入料堆时，插入力可以集中作用在斗刃中间部分 ，易于插入料堆； 且对中性较好。但平地性能和 装满系数要小于直线型斗刃的铲斗。 17 装有斗齿的铲斗，在装载机作业时，插入力有斗齿分担，形成较大的比压，利于插入密实的料堆疏松物料，便于铲斗的插入， 斗齿可以延长切削刃的使用寿命， 斗齿磨损后容易更换。因此，对主要用于铲装岩石或密实物料的装载机，其铲斗均装有斗齿。用于插入阻力较小的松散物料或粘性物料，其铲斗可以不装斗齿。 斗齿的形状对切削阻力的影响：对称齿型的切削阻力比不对称的大；长而狭窄的齿比宽而短的切削阻力小。弧线 或折线形铲斗侧刃的插入阻力比直线形 侧刃小，但弧线 或折线形 侧刃 铲斗的侧壁较浅， 容易从两侧泄漏物料，不利于铲斗的装满 ，这种形状 适宜于铲装岩石。对主要用于土方工程的装载机，在设计铲斗时要考虑斗体内的流动性，减少物料在斗体的移动或滚动阻力，同时要有利于在铲装粘性物料是有良好的倒空性。 （ a）直线 形 斗刃铲斗 （ b） （ c） 直线形带齿铲斗 （ d）弧形带齿铲斗 图 铲斗的形状对铲装阻力和粘性物料卸静性有着较大的影响。对于主演铲装土方的装载机，希望斗 底圆弧半径大些，斗底长度短些， 如图 以改善泥土在斗内的流动性，减少物料在斗内的运动阻力。而对于主要用于铲装流动性较差的岩石装载机，希望采用圆弧半径较小，矮而深的铲斗， 如图 这种铲斗贯入性好，可以减小铲插入料堆的阻力，同时也可以改善司机的视野。但过深的铲斗会引起斗底太长，因而造成掘起力变小。 18 图 本参数的确定 度 铲斗宽度 是铲斗的主要基本参数。铲斗宽度 应大于装载机 前轮外侧 宽度，每侧 突出 50如果铲斗宽度小于轮胎外侧宽度 ，则铲斗铲取物料后所形成的料推阶梯，会损伤轮胎侧壁，增加行驶阻力。 取 2400 0指铲斗与动臂铰接点至切削刃之间的距离是铲斗的基本参数。铲斗的其他断面形状参数视为该参数的函数。 这 是因为它直接影响铲斗前壁的长度，前壁长度的铲斗要求插入深度大，插入力大，卸载时所占的高度空间大，而且直接影响铲斗铲取力和斗容的大小。 根据几何 简图（ 见 图 以计算铲斗横截面积为 ) (1801(c o ts i n)c o s( 200201200 式 铲斗的几何容积00 ，可得回传半径为 )() 1801(c o ts i n)c o s(000201090 式 19 图 式中 ： 斗的 几何容量 (图 ， 取 0B 铲 斗 内 壁 宽度 ， 为 铲 斗 宽 度 扣 除 两 侧 壁 厚 ， 即2 3 6 02022 4 0 020 g 铲斗斗底长度系数 ，g Z 后斗壁长度系数 ， Z 取 K 挡板高度系数， K r 斗底和后斗壁直线间的圆弧半径系数， r 1 挡板与后斗壁 间 的夹角， 1 5 ，取 9 ； 0 斗底和后斗壁间的夹角，0 48 ， (有推荐 55 )； 取 48 ； 由计算得： 1480 20 706.0 的圆弧半径 1R 、张开角0、挡板高度如图 斗底长度 ： 是指铲斗切削刃到斗底后斗壁交线之间的距离，可用下式计算：00 Rl =1650 式 斗壁长度 是指切削刃至斗底圆弧与底壁相切点间的距离， ，则斗插入料堆深度大，斗易于装满，但由于力臂的增大而使掘起 力减小，插入阻力随铲斗插入料堆的深度而急剧增加， 还影响卸载高度； ，则掘起力大，并由于卸料时铲斗刃口降落的高度小，可以减小动臂举升高度，缩短作业时间。对装载轻质物料为主的铲斗， 以选用大些；对装载岩石料的铲斗。 取小些。 20 00 Rl =1320 式 板高度是指斗上缘至 斗底圆弧与后壁相切点间的距离。漏料；响驾驶员视线。 00 K =149 式 斗圆弧半径 1R ： 铲斗圆弧半径大，物料进入铲 斗的流动性好，物料装入斗内阻力减小。卸料快速干净；但 1R 过大，斗的开口太大，物料不易装满，且铲斗较高，不利于驾驶员观察铲斗刀刃作业情况。 001 RR r =413 式 斗 上的 动臂铰销距斗底的高度： =103 式 斗侧壁切削刃相对于斗底的倾角 60500a。在选择 1 时， 使侧壁切削刃与 挡板的夹角为 90 ，切削刃的削尖角 40300。 铲斗的斗容量可以根据铲斗的几何尺寸确定。 （ 1） 几何斗容 (平装斗容 ) 0 ( 3m ) 式 于装有挡板的铲斗： g 200 32 （ 3m ） 式 中： 0A 铲斗 截 面积， 计 算得 0B 铲斗内壁宽 (m)， a 挡板高度 (m)； b 铲 斗 刀刃 与挡板 最上部 之间的距离 (m)， g 200 32 = （ 2） 额定斗容 (堆装斗容 ) 装物料的四边坡度均为 1： 2，此时额定斗容可按下式确定。 无挡板铲斗的额定斗容： 248(302 ( 式 中： b 为铲斗刀刃与斗背最上部之间的距离， )248(302 为 物料按 2比 1 的坡度角堆装的体积。 对于装有挡板的铲斗 的额定斗容 ： 21 )(68 202 ( 式 中： c 物料堆积高度 (m)； )
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号