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cye 电动 铲运机 后桥 摆动 架设 说明书 仿单 cad

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南华大学机械工程学院毕业设计（论文）下铲运机是专门为地下作业而设计的一种矮车身、中央铰接、前端装载的装、运、卸联合作业设备，具有高效、灵活、机动、多用途和生产费用低等突出优点，在国内外矿山和地下工程中得到了广泛应用。地下铲运机的工作环境非常恶劣，为了使地下铲运机适应不平的采场路面，增加铲运机在装矿或运输工作中的稳定性，其后桥上设计有摆动架，以保证前车的后架在一定角度内作相对摆动。后车架通过摆动架的回转轴与摆动架铰接，后车架与后桥之间有足够的摆动空间。当铲运机通过不平路面时，后桥能够相对后车架摆动，而后架在后桥摆动时仍能保持正常位置。铲运机在平坦的路面上进行铲掘或运输作业时，由 车 时 地，摆动架不工作。铲运机在 不平的地面上进行铲掘或运输作业，当后桥 地， 空时， 到地面的作用 作用到摆动架上，加上后车架作用在后桥上的 ，使摆动架产生一 ， 使摆动架 摆动轴转动， 动后桥 地。 ，当后桥 地， 空时，通过摆动架 保持后桥 、 地。 ，当铲运机在不平的路面上行 时， 车 以保证 时接 地面， 车 的 ，用 “，增 和铲关键词桥摆动架后桥目 录1 绪论 . 设计研究的目的和意义. 铲运机应用与发展回顾.来技术发展展望.计拟解决的关键问题和研究方法.运机总体分析.文）运机的组成系统及功能 . 铲运机的工作方式. 运机的技术水平. 电动铲运机. . .运机后桥摆动架主要部件的设计及计算. 设计方案和思路. 后桥摆动架的设计和计算.运机后桥摆动架主要部件的焊接工艺. 焊接结构的特点. 常用的焊接方法. 摆动叉的焊接工艺.桥摆动架的三维造型.铲装，运输爆破后的松散 主 用于 矿， 路， 路以及水 工程， 部分， 矿 用，特 用于工作 件 ，作业 ，以及 的作业 电动铲运机 机动能， ，点，井下作业的设 ”机 铲运机， 的井下铲运机 ”机 以铲运机的设计造 主的 型 业, 井下铲运机 业造 研的 下作业 设计的 接 装的装运 作业设 ， 机动用和 用点， 矿山和下工程 应用 设计的主题文）运机后桥摆动架设计 文）1 计研究的目的和意义 毕业设计的目的主要 三来的学的 总结，运用拟 件， 理论 和体 践相结 ， 我们 学的理论 及技能的 评估 通过毕业设计，不仅能够 大学 学课程几方 业 进行 ，系统的综 训练， 我们 践能力进 步的检验 电动铲运机 柴油铲运机的础上发展起来的,由于它小工作温度 维修量小 用 作业率 点，越来越的被矿山 采用，并取 明显的 济益 后桥摆动架矿山上用于矿石开采的电动铲运机上的要部分，它能够保证电动铲运机顺通过凹凸不平的 电动铲运机 言，后桥摆动架 分关键的部件，设计不好就会 通过凹凸不平的 会剧烈摇晃， 且会 断裂和焊缝开裂 象 因此，摆动架设计着要的 用及济意义 运机应用与发展回顾铲运机的运机文）我 下资 丰富的 ，井下矿山 我 的矿山总数占的数量很， 井下开采的装工作最繁的体力劳动 50代初期，我 些大型并下矿山开始引进苏 造的装机 60代，我 研成功台装机，从此我 井下装机造业不断发展并形成 批量的能力 装机 应用于我 矿山后，极大提 井下矿山的率，减轻 矿山的劳动强度，改善 劳动 件 早期的装运机动的，它带铲斗或工作机构和 仓，其行走机构 充轮胎式的，瑞典的T2的2和4型都属于 类型的装运机 1970代，我 下矿山从美 引进柴油铲运机，下矿装 上的大改革 目我井下矿山 比 应用 燃驱动的轨式装设 以柴油机驱动的轨自行装设 ，摆脱 风管或电缆的束缚， 机器提 机动，体 井下 特大型的柴油铲运机调运至采 的 矿 作业 管理减 设 的 设和维修，从 大大提劳动率 柴油铲运机 的 点柴油发动机 的 体 ， 目 理的 不够理 ， 要用强大的通风量来 的 其 用(如平 进 )会结通风带来很大的 于 原因， 柴油铲运机 后电动铲运机 用电动机代 柴油机，用 上 度的电动机“电 动力的改， 燃油的， 铲运机的机动，因此提 铲运机的 与率，改善 机的作 件和作业 井下装设 改进的方 70代，我 开始研究应用轨采矿工艺技术， 与工艺，1975 从引进2”方柴油铲运机105台 山 矿 矿山用 因其 用 好，后进 的型 1 3 ”方柴油铲运机 的 型 2”方柴油铲运机 法 的0型 0 83”方 和 0型 柴油铲运机 美 6”方和922E922”方电动铲运机和柴油铲运机 我 ，进铲运机 型技术 应用初期发 要作用 因 进设 比 ，“应部件管理 ，小型矿山都不能发展起来 此 期，关研究院 开始 铲运机的研究开发工作 最研发的铲运机 矿山研究院和 工程机械 作，以装机 础开发文）的来， 机械 与 山矿山研究院 作开发 型电动铲运机 矿山研究院与 机械 机械 南 通用机械 ” 机械 作研 型1”方 5 1 5 ”方电动铲运机， 3”方5型2”方922D 1 7”方柴油铲运机 南 通用机械 与南矿山机械研究 作开发 76型 0 76”方 电动铲运机 矿研究总院与 作研 型0 83”方柴油铲运机 1990代初期， 开发 斗 0 4 2 5”方的系柴油和电动铲运机 上 铲运机 ， 原型机器 机械 山 矿机修 和华山 修造 总结 关的 验后，研究开发 期工作进行 思 从关起 ，铲运机关点从强 率调 机能和 ，部件 量和 ，和 工 ，走 的 路 期间” 机械 与矿山研究院以及 峰矿业 关研的 5G()型4”方柴油铲运机就按 思路研究开发的 型 能铲运机，其速箱 矩器 驱动桥 “柴油机以及关键液压控阀都采用 进技术 ，应用 弹簧动 最技术，速箱电控作和盘湿式动器液压松闸，能 达 进水平 从此， 井下轨采矿设 开发几乎都按 式进行， 采矿设 的能水平跨上 台阶 ”色 机械总 ”力达铲运机责任 井下铲运机 业造 大型铲运机 通过20引进消 和吸 进技术，成功研发 自主 权的铲运机系品，并荣获 级品称号及 科技进步三 奖 品矿山自 ，品 应用于色 工及黄 矿山 其2002由”色 机械 的力达铲运机造 开发的矿山自 ， 过 的工业验 山某矿取 很大的成功， 该矿的认 ，并于2003再 力达铲运机造 订购4台矿山自 核工业 六研究并入南华大学 后，南华大学 下矿山运输设 方 的研究力量 加强，原核工业 六研究 曾 1998研究开发 我 台矿山自 以，项目研究 既研究开发下矿山自 的 验， 的理论计算础 文）来技术发展展望 (1)发动机近几 仍将以 单 的 “风冷发动机 主，然后逐步研究应用计算机控 的电喷发动机 式装机大部分采用柴油机作 动力，仅 井下某些不能 用柴油机的方，才以压或电作 动力 装机 用的柴油机 都四冲程的 井下 式装机 用的柴油机，要求 的含的 体 ，以减 “ 此， 要增设机 装置 (2)动系统普遍 用的弹簧松闸压力动的动器将会安 系统 单的压力松闸弹簧动的封闭盘湿式动器方发展 储能器充压阀和调遍应用 (3)速箱将以液压控型式和电磁阀控型式的速箱 主 用的自动换档速箱很 铲运机上 普遍应用，因 铲斗插入装时，要求速箱承的力矩最大，插入阻力和插入时速度 很短的时问 发会急剧 ，将 速箱 档位 间快速跳换， 速箱离 器工作承能力的不稳定的过渡状态 ， 常导致速箱异常损 (4)遥控技术遥控技术 受控 象进行远距离控和监测的技术 它 用自动控技术，通信技术和计算机技术 形成的 综 技术 般都指 远距离的受控 象的单 的或两 极动作进行控的技术， 们的 的应用空间 手动和遥控铲运机将 体 ，设计手动铲运机的同时考虑遥控动作如何 ，预留与遥控系统快速 接的液压接电器和装位置 遥控液压执行机构和电器系统将按功能块结构设计，只要将相应的遥控功能块装上，普通手控铲运机就成 标准的遥控铲运机 (5)自诊断技术 电子控系统，执行器决定发动机运行和 行驶安的主要器件，当执行器发障时，往往会 的行驶造成 定的 因此， 于执行器障的 理方法通常：当确认 执行器障时，由度采取相应的安措 的 ， 控系统， 设计 障保险系统 (6)能 技术文）近来，着材 的开发， 电池技术取 破进展，其能量 度 达 普通电池的5 以上，因此，研发电池驱动的小斗铲运机成 当的主要 （7） 以采取 燃 ， 燃 的 燃机及加强维 检修 机 措 应采取 行 理及加强通风 机措 计拟解决的关键问题和研究方法摆动架的受力型， 由于摆动 和桥 间的作用力大，摆动 和后 架 繁断裂或 摆动架体焊缝 裂 如 增加焊缝强度， 会引起后 架 严形 增加 摆动 的度， 然 以减 摆动 的断裂 数， 的 换 并未下 ， 增加 摆动架体的 率 根据用 ，摆动架体的 形式主 要 焊缝 裂或 形 的 形式主要 压形 常 损 后 架 (桥 ) 的 形式主要 焊缝 裂和 严形 充分分析 铲 运机 结构 形式和 原因的础上，决定采用 结构 代 结构 承 承 分式结构，后 承体结构，下部开装工艺，上部留工作空间 后 承 设加油 图 承式摆动文）1. 加强 2. 驱动桥 3. 后 承 4. 5. 承 架由于铲运机 结构“，后驱动桥部位空间 ，其 动 ，后 安装 发动机上的液压工作和 主油管 摆动架体 的 承 和焊接 后 架 承 上的 接，形 成- 动fi， 过 摆动架体后 承 与后 承 的 形成动 - 动 承 摆动架体结构如图 1. 承 2. 驱动桥 3. 后 承 图 承摆动架体2 运机的组成系统及功能铲运机通常由 架后机架发动机电动机动系统工作机构机构动系统作机构及电器 路 几大部分组成 不同型式的文）铲运机都 典型的结构意图 以进的轮胎行走后机 接接铲斗 装的最常铲运机 ，它的 .作机构 5机构 6.驶” .矩器 11.速器 3. 机构 运机的 架， 其它机构部承 架上 架上，焊安装工作机构的 和安装桥 的 后 架上，焊安装发动机和速箱 的 后桥 通过 架 接 后 架上 后桥 相 于后 架摆动定度， 装机 不平路 行驶时同时着，改善行驶能 发动机电动机 铲动机提“动力 ， 铲动机 作业状的 要 动系统将发动机电动机 提“的动力 短器，再 主动 速箱，最后 由后桥动 后桥驱动 轮动， 成行走和铲装作业 工作机构由液压系统提“压力能， 油斗油按要求运动，带动大回架铲斗运作， 成装 的 要 类装机工作机构的设计都应如下要求：率 插入和铲取能力大，能 小 结构和文）工作 应 件 要 部件受力状态 好，强度和 理 结构 单“，造维修 ，作 用方机构由液压系统提“压力能 油按要求 后机 间 接 相 动， 成行驶的 要 用井下 作业，井下 机与 机系统 不同，井下 式装机设 阀， 用井下 装机后运行时 机 相同的应 动系统采用不同形式动 液动液压动的动方式和动器， 行驶的铲运机 运行，它铲运机设 及 安的保证 作机构控机器进后 快 动及装 矿石 功能，它铲运机的 及电器 路 监测机运行状态 置的 电器 路将指 信号明 保 装置 开关及按 按要求用不同导 接起来， 铲运机 于 的运行状态 运机的工作方式下矿铲运机 装 运作业 体的自行式设 的工作过程由5 工组成：1插入工动 下 ，铲斗 置 ，斗 斗 与 3 度，开动下铲运机，铲斗 机器的引插入 2铲装工铲斗插入 后，动铲斗铲取 ， 铲斗 至近 水平 3运输工铲斗铲装 后 动 ，将铲斗 至运输位置 铲斗斗离 度不小于机器的最小 离间 ，然后驱动机器驶问 点 4 工点， 动 铲斗至 位置铲斗， 并 仓或运输 ，铲斗 后下 动 ， 铲4权 至运输位置 文）5空运输工 结束后，下铲运机再由 点回装点 工1与工2由于作业时间很短，通常将12两 工 工，称 铲装工 矿井下过程，从采矿作业 并单程运距 5 15 ，行驶23 ，铲运机 机 作技术 练的 下， 工作 大4分钟时间 运机的技术水平我 的铲运机技术主要 研究学 进的部件技术和机技术的础上自主研究开发的体技术 ”力达的22D22 引进技术和川 的 3型 目我 的铲运机的技术水平只相当于上世纪 代的 水平 1发动机技术 铲运机的柴油发动机都采用 的两级燃 “风冷发动机，最的计算机控的水冷发动机由于围系统 杂，控程 调和障 理 很 采用 2速箱技术目 铲运机的速箱采用行星速箱技术，动力 级液力矩器，超越离 器输入行星速器 它由速装置，后桥驱动换接装置及3动技术动系统日主要以压力动弹簧松闸的封闭盘湿式动器主，钳盘式动器 被逐渐淘汰，能 工作动和 牟动 的型压力松闸封闭盘湿式动弹簧动器 部分机型上 应用4驱动桥2 ”方以下的铲运机驱动桥以 桥 主，其速锁只牙嵌式自由轮式 3”方铲运机采用进桥，速锁以牙嵌式自由轮式 主， 数采用文）防速锁技术 它主要由桥壳主动器速器轮边行星减速机构动装置和轮胎 部分组成 5液压系统液力机械动于水力学的欧 方程式，以液体的动能进行能量的 动方式 动方式 铲运机 应用，它主要的： 铲运机自动 用 当铲运机矿岩 插入爬坡运行 荷 然 时能自动增大引力， 运行速度，以增大的荷，从 免 发动机因荷增大 熄火 ，当荷减小时，铲运机能自动减 引力，提运行速度 ，就大大缩短 作业 时间，提 装能力 于提铲运机的 用 由于液力动的工作介 油液，它能吸并减轻来自发动机和荷的震动和冲击 同时， 铲运机起步平稳，从 保 发动机和机器，延 铲运机的 用 于提 铲运机的通过能力，铲运机能以任意小的速度行驶， 轮与 的粘着力增加，从 提 铲运机的通过能力 以荷下换挡 不必分离动力， 作 6遥控技术我 铲运机的遥控技术 自主研发的， 距 遥控 ，井下控距离大于1 控指令主要采用调 拟信号单送，尚未采用 数字信号送技术 控的动作包括进后 斗 斗 油 半油 动大 开关启动熄火 14 漏电保 技术电动铲运机漏电保 系 统 自主开发的技术 ，分离 监测保 和 监测保 两类 离 监测漏电 保 系统 铲运机“电系统 闸或断电后，其“用电系统进行绝缘检监测， 系统障 状态下，“电系统法 闸 监测漏 电保 铲运机通电状态下 漏 电状态进行检测， 旦发 异常 ” 跳闸保 监测保 系统分 域同 压器“电的部网络监测和局部 铲运机“电总闸 铲运 机 间监测漏电保 系统，域监测系统 受其它用电器的 目主 要采用 监测保 系统 电缆自动 系统文）电动铲运机电缆卧式和”式两 主要型式 ，其余上都采用”式我 电动铲运机 目 都采用”式，宽”式 缆装置， 型不带 缆装置 控电缆自动 电缆的液压系统 自主研发技术，减 系统发热和 荷 于美 技术 尾静 技术柴油铲运机的尾 理 方 用 “柴油机，另 方 发动机尾进行 理 我 尾 措 ： 燃 减 氧 硫的成量，应尽量用 硫燃 油烟浓度， 应尽 能 燃 沸点芳香烃的含量 采用 体成浓度最 的菜油机 机的氧 催 法 机洗涤法 催 法 通风 法 动铲运机电动铲运机与柴油铲运机相比， 机动，其余指标(诸如装能力作业成综 采矿成 维修量 )均于柴油铲运机，受 设计造与 用部 越来越 的 阿特 斯 柯普柯 认 :“从改善井下作业 通风成以及柴油情上看，柴油铲运机 逐渐被电动铲运机 代 ，设计者 着眼于发展大斗()和规品 电动铲运机 因此，着电动铲运机电缆装置的进 步 善和“电方式的改进，电动铲运机 下矿山的 用比将会逐渐增加(1973电动铲运机占下铲运机总量的3%，19831500) 部份电动铲运机要技术参数如 文）电动铲运机主要技术参数扩大电动铲运机的 用范围改善能解决其机动问题，目电动铲运机的发文）展以下几方 :（1）水平电缆装置解决因电动铲运机的机动和问题，必要改进 的电缆装置的结构形式 设计 的水平电缆装置( 电缆装置的入点 以动， 入 于最佳位置，从 增加 机器的 装置就用水平布置的电缆，依特的 自由摆动的电缆导 ， 扁电缆以螺旋 的形状 水平上 设计 的水平电缆 ）带移动插梢电缆架空 “电的电动铲运机1980加拿大贾维斯 0 的架空 “电装置， 获成功 该系统的原理图，通过 移动插 由架空 “电 架空 三相四 ，移动插(过上下和 滚轮， 以自由 平稳 上运行 插后共8电棒，通过弹簧压 架空导 电缆获 电流 当移动插 运行架空 终 或者要离开主要运行 路时(架空导 的 或 )， 通过 自动张控器的电缆 电缆，由电缆“电 自由运行 贾维斯 设计的02E型 文）动插（3）微型电动铲运机扩大电动铲运机 的 用范围， 回采薄矿脉或含矿断层矿石时， 减 损 ，控矿石品位，用以代 电 矿或轨 式 装机，法 研 铲运机，( 目世 上斗最小的电动铲运机) 当运距 50时，机器的小时装能力 文）17 量达110 以用来代 电 犷 微型电动铲运机由于机体只80 宽， 最 的 作业，能于电 或风动装机，回采 的 状 矿体 的和 的断层含矿矿脉的 理 的装运机械 （4）发展大型电动铲运机应下采矿作业或下工 程采 与 的不 要求，扩大铲运机的 用范围，应 型号与规的电 动铲运机 据瑞典 3Q下工程和矿山的调 : 10 级 的电动铲运 机 ，电缆度最好 2003 电动铲运机的技术参数形引进22础上设计的，因此保留 22如 三点式 接结构增加 其稳定，采用 封油冷盘式动器，工作机构采用导控. 铲运机 设计的后驱动桥 根据我 的 情和22情作 改进 电动铲运机的技术参数号 项目 参数文）1 定斗2 定量 2大引力 5 K 4 最大铲取力 45K 5 度 115 6 铲斗最大 度 325 爬坡能力12 最小半 426 （铲斗 ） 最大1 行驶速度 11 机架摆动12 距 22 13 最小离间 22 14 电动机 定功率 45 缆度 516 机量 轮胎规 1 . 形 6 6 13 2 ，量1用法接 功率输 箱上，该将油压入量 达2，油的盘 间改度 油 达的 盘 间改度 量上装 油3， 油上装安阀4和单阀5， 油通过吸油 油器7从油箱6将油 充 因系统 漏减 的油量， 漏的油通过回油管流回油箱 量油 达上装由 压阀8 液压换阀9和 压 流阀10组成的作用组 阀，此组 阀上 装 关闭位置时， 系统 ， 于开启位置时， 油流过 达， 铲运机被 控量和量 达，装脚 作的液压控系统 180 718南华大学机械工程学院毕业设计（论文）压系统工作的优点(1) 铲运机自动 用 当铲运机矿岩 插入爬坡运行 荷 然 时，能自动增大引力， 运行速度，以增大的荷，从 免 发动机因荷增大 熄火 ，当荷减小时，铲运机能自动减 引力，提 运行速度 ，就大大缩短作业 时间，提 装能力 (2) 于提 铲运机的 用 由于液力动的工作介 油液，它能吸并减轻来自发动机和荷的震动和冲击 同时， 铲运机起步平稳，从 保 发动机和机器，延 铲运机的 用 (3) 于提 铲运机的通过能力，铲运机能以任意小的速度行驶， 轮与 的粘着力增加，从 提 铲运机的通过能力， 铲运机 和 湿的 件下顺 工作 (4) 以 荷下换挡 不必分离动力， 作，液力原件 以 定范围 级速，从 换挡 数减 气部分922的1000 的380因此文）最初设计， 电 级起运方案不同(者 接 动，后者 起动)，其电原理相同 用发 问题:(1)空接 器极 损 (2)漏电保 ，应过于法 用;(3)延时电器障率很 ;(4)电 文）4 计方案和思路后桥摆动架的技术 点要保证铲运机 通过凹凸不平的 时，后桥能通过摆动架相 于后 架摆动， 铲运机能稳定的通过 摆动架的摆动度要控 定的范围 ，以保证摆动的文）度不会 大 桥摆动架的总体方案图 桥摆动架的设计和计算件： 定斗1定2000取力42大引力48机功率45速0h，后桥摆动6，最小半 4200 )，最大 度978机的设计的设计要求：1. 件. 保证 上件准确定位和定 3. 好造工艺的措 4. 的强度和“度的因及保证措 文）和 的受力情，取 的后 64度 定位以取 60度 4 三 的 65度 52 要与摆动叉焊接，必要承受大的力，取其 120 度90.接的 起定位作用，并且该 要与 承 ，取其 110度 57. 和 的 ，后 要 受的荷大， 冲击并不大， 以 的材 采用40 设计的 的强度校核通过 进行受力分析， 主要受 应力的 ，其受力图如下图 ，文）受力分析定和 的量 和，根据受力情 2=根据力矩平” 2两式 F 310文）矩图最大矩发 点 M=1281776的最小 64 的 系数W=50机械设计15 40用 应力 1其 要求 机械设计手承2的断系数 20000 承2 其 要求 综上 承1,2同时其 要求 承的静载荷计算速旋或 摆动的 承，应分 计算 定动荷和 定静荷 定静荷的计算 式如下：1063106 322 33 1063106 文）式 定静荷计算，N 数 及能 定静荷 及能 定静荷 当量静荷的计算 式 和的大 荷，N 荷，N 静荷系数 静荷系数 机械设计手=1，i)( 00000 000 P 000 南华大学机械工程学院毕业设计（论文）=机械设计手=3，以承1要求 于 承2，=，=机械设计手=3，=350承2 要求 栓组连接的设计螺组 接结构设计主要解决螺组 接接 形状和螺分布 问题：1接 形状设计接 形状 布置螺，通常都设计成 称的 单几何形状，：0S r 6650 0 00 0361123000 0 南华大学机械工程学院毕业设计（论文）结 形状图加工 形状接 大时采用状 状结构，以减 加工 ，且提 接的平稳和“度，：工 形状图2螺分布 设计螺分布 设计应 螺受力 理和装接 1） 称布置螺， 螺组的 称和 接接 的形 ，从 保证 接接 受力比均 2）当采用 用螺 接组时，不要 平行于工作荷的方上成 布置8以上的螺，以免荷分布过于不均 分布 设计3）当螺组 接的荷矩或矩时，应 螺的位置 当近 接接 的边缘，以减 螺的受力，：分布图4）分布 同 上的螺数目应取成数，以，同 螺组螺的材 文） 和度均应相同， 布 同 上的螺数目图5）螺 应考虑手空间， 螺 理的间距和边距 于压力器 要求 的要 接 6）设计应免螺承受附加的 荷 ，件 的 上安装螺时，应成凸台或 当 承 时，应采用 以保证被 接件螺和螺 承平，并与螺 相 免螺 荷图综上 ，将螺组接的结构设计 组的设计文）栓组连接的计算1， 螺进行强度核螺组进行受理分析，螺组受 力矩的作用，的组的受力分析单螺的受力螺的受力形图分析 螺组的力矩应与加的 力矩相 i南华大学机械工程学院毕业设计（论文）因 于螺 受的最大荷 式：数 的距离 大的 =力的计算 式 机械设计手= ，螺数,i 33 10184001092200 s06.0f2i 12z 1048南华大学机械工程学院毕业设计（论文）=机械设计手相 “度，螺的 受的总 力 螺的计算应力 采用6.8级毕业设计 (论文 )任务 书 学 院： 题 目： 动铲运机后桥摆动架设计 起 止 时 间： 2011 年 1 2 月 28 日至 2012 年 6 月 2 日 学 生 姓 名： 班 级： 指 导 老 师： 系 室 主 任： 院 长： 2012年 6月 5 日 论文 (设计 ) 内容及要求： 一、 毕业设计（论文）原始依据 给出条件：额定斗容 1定载重 2000取力 42大牵引力 48机功率45速 0h,后桥摆动角 6 ,最小转弯半径 4200侧 )，最大卸载高度 978机重量 二、 毕业设计（论文）主要内 容 1、调查研究 动铲运机基本工作状况和最新技术发展。了解 动铲运机整体结构，确定 动铲运机主要技术参数。 2、了解 动铲运机总体方案设计。 3、 动铲运机后桥摆动架设计及计算。 4、 动铲运机后桥摆动架主要零、部件设计计算。 5、编写设计说明书。 三、 毕业设计（论文）基本要求 本课程主要培养学生设计计算和绘图等实际能力，通过毕业设计，使学生掌握工程设计基本知识，初步具备工程设计的实际能力。 1、 根据 动铲运机总体设计方案，绘制 动铲运机后桥摆动架部件图（ 2、 进行主要部件结构设计，绘制主要零、部件图 。 3、 整理、编制设计计算书，内容包括电动铲运机最新技术发展，整体设计思路， 动铲运机后桥摆动架设计方案说明，有关结构分析计算，主要零件强度计算等。不少于20000 字，英文摘要 500 字左右，计算机打印。 4、 翻译有关英文资料 1，不少于 3000 字，计算机打印。 四、 毕业设计（论文）进度安排 1、准备阶段完成开题报告及文献综述（ 2011 年 12 月 25 号至 2012 年 2 月 10 号） 2、查阅相关文献，确定设计方 案（ 2012 年 2 月 11 号至 2012 年 2 月 16 号） 3、机械系统运动、动力参数的计算（ 2012 年 2 月 17 号至 2012 年 2 月 20 号） 4、传动零件的设计计算（ 2012 年 2 月 21 号至 2012 年 3 月 10 号） 5、 后桥摆动架 装配草图设计（ 2012 年 3 月 11 号至 2012 年 3 月 20 号） 6、装配图和零件工作图设计（ 2012 年 3 月 21 号至 2012 年 4 月 15 号） 7、整理编写设计计算说明书（ 2012 年 4 月 16 号至 2012 年 5 月中旬） 8、设计总结与答辩（ 2012 年 5 月下旬至 6 月上旬） 五、 主要参考文献 1 衡阳冶金机械总厂 M. 衡阳有色冶金机械总厂， 1994 2 何正忠 M金工业出版社， 1999 指导老师： 年 月 日 机械工程学院毕业设计（论文） 第 1 页 共 53 页 电动铲运机用于矿山井下，以铲装，运输爆破后的松散物料为主。也可用于露天铁矿，铁路，公路以及水利等隧道工程，还少部分，煤矿使用，特别用于工作条件恶劣，作业现场狭窄，低矮以及泥泞的作业面。电动铲运机除了机动性能较差外，具有无废气污染，噪声低，节约能源等优点，是井下作业的首选设备。 中钢集团衡阳重机有限公司是全国知名铲运机生产基地，已具有二十多年的井下铲运机生产历史。中钢集团衡阳重机有限公司以铲运机的设计、制造、销售为主的生产经营型企业 , 是全国第一家井下铲运机专业制造公司。所研制的地下作业而设计的一种矮车身、中央铰接、前端装载的装、运、卸联合作业设备，具有高效、灵活、机动、多用途和生产费用低等突出优点，在国内外矿山和地下工程中得到了广泛应用。本次设计的主题是 机械工程学院毕业设计（论文） 第 2 页 共 53 页 1 绪论 计研究的目的和意义 本次毕业设计的目的主要是对这三年来的学习的一个总结，运用模拟软件，把理论知识和具体实践相结合，也是对我们所学习的理论知识及技能的一个评估。通过毕业设计，不仅能够对大学所学课程几个方面专业知识进行一次全面，系统的综合训练， 也是对我们实践能力进一步的检验。 电动铲运机是在柴油铲运机的基础上发展起来的 ,由于它具有无废气污染、噪声小、工作温度低、维修量小、生产费用低、作业效率高等优点，越来越多的被矿山所采用，并取得了明显的经济效益。 后桥摆动架是矿山上用于矿石开采的电动铲运机上的重要部分，它能够保证电动铲运机顺利地通过凹凸不平的地面。 对电动铲运机而言，后桥摆动架是一个十分关键的部件，设计不好就会使车身在通过凹凸不平的地面会剧烈摇晃，而且会出现断裂和焊缝开裂现象。因此，摆动架设计有着重要的使用及经济意义。 运机应用与发展 回顾 铲运机的外貌如图 运机 我国是一个地下资源丰富的国家，井下矿山在我国的矿山总数中占有的数量很多，在井下开采中的装载工作是最繁重的体力劳动。 50年代初期，我国一些大型并下矿山开始引进苏联制造的装载机。 60年代，机械工程学院毕业设计（论文） 第 3 页 共 53 页 我国研制成功第一台装载机，从此我国井下装载机制造业不断发展并形成了批量生产的能力。国产装载机广泛地应用于我国矿山后，极大地提高了井下矿山的生产效率，减轻了矿山的劳动强度，改善了劳动条件。早期的装运机是气动的， 它带有铲斗或工作机构和料仓，其行走机构为充气轮胎式的，瑞典的 T 2G 和 T412和 14型都属于这种类型的装运机。 1970 年代，我国地下矿山从美国引进柴油铲运机，这是地下矿装备上的重大改革。目前我国井下矿山已经比较广泛地应用这种内燃驱动的无轨式装载设备。以柴油机驱动的无轨自行装载设备，摆脱了软道、风管或电缆的束缚，使机器提高了机动性，体现在井下可特大型的柴油铲运机调运至采区的各个出矿处作业。简化了生产管理、减少了辅助设施的敷设和维修，从而大大提高了劳动生产率。但是柴油铲运机一个 突出的缺点是柴油发动机排放的废气对人体有危害，而目前对废气净化处理的效果还不够理想，还需要用强大的通风量来稀释排放的废气，尤其是在独头巷道内使用 (如平巷掘进等等 )会结通风带来很大的困难。基于这种原因，在柴油铲运机之后，出现了电动铲运机即用电动机代替柴油机，用缠绕在卷筒上可收故长度的电细向电动机供电。这种动力的改变，克服了燃油产生的废气污染，可是拖曳的电缆大大地影响了铲运机的机动性，因此提高铲运机的可靠性与生产率，改善司机的操作条件和作业环境是井下装载设备改进的方向。 70 年代，我国开始研究应用无轨采矿工艺技 术，为与工艺酣套， 1975 年首次从波兰引进 型 2 立方米柴油铲运机 105 台在梅山铁矿等冶金矿山试用。因其使用效果 良好，随后又进 口了芬兰的 0型 1 3 立方米柴油铲运机、德国的 1型 2立方米柴油铲运机 、法国的 00型 0 83立方米 和 00 型 方米柴油铲运机 、美国 176 立方米和 922E、 922D 型1 7 立方米电动铲运机和柴油铲运机。在我国，进口铲运机在新型技术推广应用初期发挥了重要作用。 因为进口设备价格比较昂贵，供应部件管理困难，许多中小型 矿山都不能发展起来。为此 ， 代中期，有关研究院所开始了 国产 铲运机的研究开发工作。国内最先研发的铲运机为柳州 械厂合作，以 露天装载机为基础开发的 械工程学院毕业设计（论文） 第 4 页 共 53 页 后来，扬州冶金机械厂与马鞍山矿山研究院合作开发了 5型电动铲运机；长沙矿山研究院与嘉兴冶金机械厂、沈阳冶金机械厂、南昌通用机械厂、衡阳冶金机械厂合作 研制 了 1 型 1 立方米 、 1 5 1 5 立方米电动铲运机， 1 型 1 3 立方米、 35 型 2 立方米、 922D 1 7 立方米柴油铲运机；南昌通用机械厂与南昌矿山机械研究所合作开发了 0 76 型 0 76立方米。电动铲运机北京矿冶研究总院与江西拖拉机厂合作研制了 1 型0 83立方米柴油铲运机等。到 1990年代初期，国内开发生产了斗容 0 4 2 5立方米的系列柴油和电动铲运机。除上述铲运机生产厂商外，还有太原重型 机器厂厂、吉林冶金机械厂、山东金岭铁矿机修厂和华山汽车修造厂等。 在总结“七五”、“八五”攻 关的经验后，研究开发人员对前期工作进行 了深刻反思。从“九五”攻关起 ，铲运机攻关重点从强凋国产化率调整为注重整机性能和可靠性，零部件配套注重 质量 和可靠性，和国际知名工厂一样，走全球化的道路。“九五”期间衡阳冶金机械厂与长沙矿山研究院以及广西高峰矿业公司联合攻关研制的 3 5G( 4)型 4 立方米柴油铲运机就是按这一新思路研究开发的第一型高性能铲运机，其变速箱 、变矩器 、驱动桥 、低污染柴油机以及关键液压控制阀都采用国际先进技术 ，应用了弹簧制动等最新技术，变速箱电控操作和多盘湿式制动器液压松闸，性能已经达到国际先进水平。从此，国内井下无轨采矿设备开发几乎都按这一模式进行，国产采矿设备的性能水平跨上一个新台阶。 衡阳有色冶金机械总厂 衡阳力达铲运机有限责任公司是中国第一家井下铲运机专业制造公司、中国大型铲运机生产基地。通过 20 年引进、消化和吸收国外先进技术，已成功研发出具有自主知识产权的铲运机系列产品，并荣获国家级新产品称号及国家科技进步三等奖。产品有 列井下铲运机以及 品已经广泛应用于有色、冶金、化工及黄金矿山。尤其是2002年由衡阳有色冶金机械厂的力达铲运机制造有限公司开发生产的 过一年的工业试验在山东某矿取得了很大的成功，得到了该矿的认可，并于 2003年再次向力达铲运 机制造有限公司订购 4台 工业第六研究所并入南华大学之后，南华大学在地下矿山运输设备方面的研究力量得到加强，原核工业第六研究所曾在 1998 年研究开发了我国第一机械工程学院毕业设计（论文） 第 5 页 共 53 页 台 以，项目研究人员既具有研究开发地下矿山自卸汽车的经验，又有较高的理论计算基础。 来技术发展展望 (1)发动机 近几年内仍将以简单可靠的低污染风冷发动机为主，然后逐步研究应用计算机控制 的电喷发动机。前端式装载机大部分采用柴油机作为动力，仅在井下某些不能使用柴油机的地方，才以气压或电作为 动力。装载机使用的柴油机 都是四冲程的。井下前端式装载机使用的柴油机，要求排放的废气中含有的有害气体较少，以减少污染。此外，还要增设机外净化装置。 (2)制动系统 现在普遍使用的弹簧松闸、压力制动的制动器将会向安全、可靠系统简单的压力松闸、弹簧制动的全封闭多盘湿式制动器方向发展。储能器充压阀和反向调节脚制动阀将得到普遍应用。 (3)变速箱 将以液压控制型式和电磁阀控制型式的变速箱为主。汽车用的自动换档变速箱很难在铲运机上得到普遍应用，因为在铲斗插入装载时，要求变速箱承载的力矩最大，插入阻力和插入时速度在很 短的时问内发生会急剧变化 ，将使变速箱在档位之间快速跳换，使变速箱离合器工作在承载能力差的不稳定的过渡状态 ，经常导致变速箱异常损害。 (4)遥控技术 遥控技术是对受控对象进行远距离控制和监测的技术。它是利用自动控制技术，通信技术和计算机技术而形成的一门综合性技术。一般都是指对远距离的受控对象的单一的或两种极限动作进行控制的技术，在人们的生产生活中具有广泛的应用空间。 手动和遥控铲运机将实现一体化，即在设计手动铲运机的同时考虑遥控动作如何实现，预留与遥控系统快速联接的液压接口、电器和装配位置。遥控液 压执行机构和电器系统将按功能模块结构设计，只要将相应的遥控功能模块装上，普通手控铲运机就成了标准的遥控铲运机。 (5)自诊断技术 汽车电子控制系统中，执行器是决定发动机运行和汽车行驶安全的主要器机械工程学院毕业设计（论文） 第 6 页 共 53 页 件，当执行器发生故障时，往往会对汽车的行驶造成一定的影响。因此，对于执行器故障的处理方法通常是：当确认为执行器故障时，由 控制系统中，又专门设计了故障保险系统。 (6)能源技术 近年来，随着新材料的开发，高效电池技术取得了突破性进展，其能量密度已经达到普通 铅酸 电池的 5倍以上，因此，研发电池驱动的小斗容铲运机已成为当前的主要内容。 （ 7）废气净化 废气净化可以采取选择优质燃料，选择燃烧完全的内燃机及加强维护检修等机内措施；还应采取对排出废气进行净化处理及加强通风等机外措施。 计拟解决的关键问题和研究方法 做摆动架的受力模型，可简化为悬臂梁。由于摆动轴和桥支座之间的作用力较大，摆动轴和后车 架 频繁断裂或 摆动架体焊缝撕裂。如果增加焊缝强度，则会引起后车架侧板严重变形。增加 摆动 轴轴颈的长度，虽然可以减少摆动轴的断裂次数，但铜套的更 换频次并未下降，反而增加了摆动架体的失效概率。根据用户反馈，摆动架体的失效形式主 要为焊缝撕裂或钢板变形；铜套的失效形式主要为挤压变形而非正常磨损失效；后车架 (桥支座 ) 的失效形式主要为焊缝撕裂和钢板严重变形。 在充分分析 铲 运机现结构各 种失效形式和失效原因的基础上，决定采用简支梁结构 替代悬臂梁结构。双支承 式摆动架结构如图 支 承板为剖分式结构，后支承板为整体结构，下部开有装配工艺孔，上部留有工作泵空间。前后支承板设有加注润滑脂的油孔和油道。 机械工程学院毕业设计（论文） 第 7 页 共 53 页 图 支承式摆动 1. 加强板 2. 驱动桥 3. 后支承板 4. 铜套 5. 前支承板架 由于 铲运机 结构紧凑，后驱动桥部位空间狭窄，其前端有传动轴伸出，后端有安装在发动机上的液压工作泵和 主油管。摆动架体前端 的支承轴套和焊接在后车架支承板上的轴孔联接，形 成钢套 于传动轴穿过。摆动架体后支承轴 与后支承板 的轴孔形成 转动轴 支承 摆动架体结构如图 示。 1. 前支承套 2. 驱动桥 3. 后支承轴 图 支承摆动架体 机械工程学院毕业设计（论文） 第 8 页 共 53 页 2 铲运机总体分析 运机的组成系统及功能 铲运机通常是由车架 (前、后机架 )、发动机 (电动机 )、传动系统、工作机构、转向机构、制动系统、操作机构及仪表、电器线路等几大部分组成。各种不同型式的铲运机都有一个典型的结构示意图。现以较先进的轮胎行走、前、后机身铰接连接、铲斗前端装载的最常见铲运机为 例，它的基本结构如图 图 5转向机构 车架是铲运机的骨架，把其它机构全部承载到车架上。在前车架上，焊有安装工作机构的耳座和安装前桥轴的底座；在后车架上，焊有安装发动机和变速箱等的支座。后桥则是通过悬架铰接在后车架上。后桥轴相对于后车架垂直摆动一定角度，使装载机在不平路面行驶时同时着地 ，改善行驶性能。 发动机 (电动机 )是为铲动机提供动力源，使铲动机满足各种作业状况的需要。传动系统是将发动机 (电动机 )所提供的动力传给变短器，再经主传动轴传递到变速箱，最后经由前、后桥传动轴传给前、后桥驱动车轮转动，完成行走和铲装作业。 工作机构是由液压系统提供压力能，使举升油缸、翻斗油缸按要求运动，带动大冒、回转架、连杆、铲斗运作，完成装卸物料的需要。各类装载机工作机构机械工程学院毕业设计（论文） 第 9 页 共 53 页 的设计都应满足如下基本要求：生产率高；插入和铲取能力大，能耗小；结构和工作尺寸适应条件需要；零部件受力状态良好，强度和寿命合理；结构简单紧凑 ，制造维修容易，操作使用方便。 转向机构是由液压系统提供压力能为转向油缸按要求使前、后机身在中间铰接处相对转动，完成行驶中转向的需要。为了使用井下坑内作业，井下前端机与露天前端机转向系统有所不同，井下前端式装载机设有选择阀，这是为了使用井下前端装载机前后双向运行时使司机对左右转向有相同的反应。 制动系统是采用不同形式 (气制动、气一液制动、全液压制动 )的制动方式和制动器，使行驶中的铲运机停止运行，它是铲运机设备及人身安全的保证。 操作机构具有控制机器前进、后退、快、但、转向、制动及装卸矿石等功能，它是铲运机的 神经中枢。 仪表及电器线路。仪表是为监测整机运行状态而配置的。电器线路是将仪表指示灯、报警信号、照明灯、保护装置、各种开关及按钮按要求用不同导线连接起来，使铲运机处于有序的运行状态。 运机的工作方式 地下矿铲运机是一种装卸运作业联合一体的自行式设备的工作过程由 5种工况组成： (1)插入工况 动臂下放，铲斗放置地面，斗尖触地斗底板与地面呈 30度角，开动地下铲运机，铲斗借助机器的牵引插入料避。 (2)铲装工况 铲斗插入料堆后，转动铲斗铲取物料，待铲斗口降至近似水平为止。 (3)重载运输工况 铲斗铲装满 物料后举升动臂，将铲斗举升至运输位置 (即铲斗斗底离地高度不小于机器的最小允许离地间隙 )，然后驱动机器驶问卸载点。 (4)卸载工况 在卸裁点，举升动臂使铲斗至卸载位置翻转铲斗，向沼并料仓或运输车辆卸载，铲斗物料卸净后下放动臂，使铲 4权复至运输位置。 (5)空载运输工况卸载结束后，地下铲运机再由卸载点返回装载点。 机械工程学院毕业设计（论文） 第 10 页 共 53 页 工况 (1)与工况 (2)由于作业时间很短，故通常将 (1)、 (2)两种工况视为一个工况，称为铲装工况。 在铁矿井下生产过程中，从采矿作业面到溜并单程运距为 50一 150m，行驶中耍转 2 3个弯道，铲运机司机 在操作技术较熟练的倩况下，一个纯工作循环大约要用 L 5 4分钟时间。 运机的技术水平 我国的铲运机技术主要为在研究学习国外先进的零部件技术和整机技术的基础上自主研究开发的整体技术 (衡阳力达的 922D、 922 3型为德国 ，目前我国的铲运机的技术水平只相当于上世纪 90年代的国际水平。 (1)发动机技术 国内铲运机的柴油发动机基本都采用德国 新的计算机控制的水冷发动机由于外围系统复杂，控制程序调整和故障处理困 难而很少采用。 (2)变速箱技术 目前国产铲运机的变速箱采用行星变速箱技术，动力经二级液力变矩器，超越离合器输入行星变速器。它由变速装置，前后桥驱动换接装置及拖发动装置等组成。 (3)制动技术 制动系统日前主要以压力制动、弹簧松闸的全封闭多盘湿式制动器 (主，钳盘式制动器正在被逐渐淘汰，能实现工作制动和停牟制动合而为一的新型压力松闸 (封闭多盘湿式制动、弹簧制动器已经在部分机型上得到应用。 (4)驱动桥 2 差速锁只有牙嵌式自由轮式；3-4 速锁以牙嵌式自由轮式为主，少数采用有限防滑差速锁技术。它主要由桥壳、主传动器、差速器、轮边行星减速机构、制动装置和轮胎等部分组成。 (5)液压系统 机械工程学院毕业设计（论文） 第 11 页 共 53 页 液力 机械传动是基于水力学的欧拉方程式，以液体的动能进行能量传递的一种传动方式。这种传动方式在铲运机中已得到应用，它主要的优先有：使铲运机具有自动适用性。当铲运机向矿岩堆中插入、爬坡运行等外载荷突然变化时，能自动增大牵引力，降低运行速度，以克服增大的外载荷，从而避免了发动机因外载荷增大而熄火。反之，当外载荷减小时，铲运机又能自动减少牵引力 ，提高运行速度。这样，就大大地缩短了作业循环时间，提高了装载能力。有利于提高铲运机的使用寿命。由于液力传动的工作介质是油液，它能吸收并减轻来自发动机和外载荷的震动和冲击。同时，使铲运机起步平稳，从而保护了发动机和机器，延长了铲运机的使用寿命。有助于提高铲运机的通过能力，铲运机能以任意小的速度行驶，使车轮与地面的粘着力增加，从而提高铲运机的通过能力。可以在载荷下换挡而不必分离动力，简化了操作。 (6)遥控技术 我国铲运机的遥控技术完全为自主研发的，为视距 内遥控 ，井下有效控制距离大于 100 m。控制指令主要 采用调频模拟信号单个传送，尚未采用无线数字信号传送技术；可控制的动作包括前进、后退 、左转 、右转 、收斗 、翻斗 、升臂 、降臂 、全油门、半油门、制动、大灯开关、启动、熄火等 14 (7)漏电保护技术 电动铲运机漏电保护系 统为国内自主开发的技术 ，分离线 监测保护和在线监测保护两类。离线监测漏电 保护系统在铲运机供电系统合闸前或断电后，对其供用电系统进行绝缘检监测，在系统故障 状态下，供电系统无法合闸。在线监测漏 电保护则是在铲运机通电状态下对漏 电状态进行检测，一旦发现异常则立即跳闸 保护 。在线监测保护系统又分为全 域 (同一变压器供电的全部网络 )监测和局部 (铲运机供电总闸到铲运 机之间 )监测漏电保护系统，全域监测系统易受其它用电器的影响。目前主 要采用在线监测保护系统。 (8)电缆自动收放系统 电动铲运机电缆卷筒有卧式卷筒和立式卷筒两种主要型式。 国外 余基本上都采用立式卷筒 我国电动铲运机到目前为止都是采用立式卷筒，宽立式卷筒配套排缆装置，窄型机械工程学院毕业设计（论文） 第 12 页 共 53 页 卷筒不带排缆装置。控制电缆卷筒自动收放电缆的液压系统为自主研发技术，在减少系 统发热和卸荷节能等方面优于美国技术。 (9)尾气静化技术 柴油铲运机的尾气处理一方面是选用低污染柴油机，另一方面是对发动机尾气进行净化处理。我国尾气净化措施有：选择优质燃料。为了减少氧化硫的生成量，应尽量选用低硫燃料；为降低油烟浓度，还应尽可能降低燃料中高沸点芳香烃的含量；采用有害气体生成浓度最低的菜油机；机外的氧化催化法；机外洗涤法；催化 风稀释法。 动铲运机 电动铲运机与柴油铲运机相比，除机动性 外，其余指标 (诸如装载能力、作业成本、综 合采矿成本、可靠性、维修量、噪声等 )均优 于柴油铲运机，已受到设计、制造与使用部门越来越广泛的重视。阿特拉斯一柯普柯公司认为 :“ 从改善井下作业环境、降低通风成本以 及柴油情况上看，柴油铲运机正逐渐被电动铲运机所代替，设计者正着眼于发展大斗容 (达 “) 和多规格品种电动铲运机。 ” 因此， 随着电动铲运机电缆缠绕装置的进一步完善和供电方式的改进，电动铲运机在地下矿山的使用比例将会逐渐增加 (1973 年电动铲运机占地 下铲运机总销量的 3%， 1983 年为 1500)。 国内外部份电动铲运机本要技术参数如表 机械工程学院毕业设计（论文） 第 13 页 共 53 页 表 电动铲运机主 要技术参数 为扩大电动铲运机的使用范围、改善性 能、解决其机动性、灵活性问题，目前电动铲运机的发展有以下几方面 : （ 1） 水平电缆缠绕装置 为解决因拖曳电缆而影响电动铲运机的机 动性和灵活性问题，有必要改进现有的电缆缠绕装置的结构形式。芬兰 水平电缆缠绕装置 (种电缆缠绕 装置的绕入点可以变动，使绕入侧处于最佳位置，从而增加了机器的灵活性。 装 置就是用水平布置的电缆卷筒，依靠特制的可自由摆动的电缆导向臂，使扁电缆以螺旋 线的形状缠绕在水平卷筒机械工程学院毕业设计（论文） 第 14 页 共 53 页 上。 图 兰 水平电缆缠绕装置 （ 2）带移动插梢电缆架空线供电的电动铲运机 1980年加拿大贾维斯一克 拉克公司在 0 试验获得成功。图 该系统的原理图，通过一个移动插销 由架空线供电。架空线 为三相四线制，移动插销 (图 过上、下和侧面滚轮，可以自由而平稳地在 销前后共 8个集电棒，通过弹簧压紧 架空导线而使电缆获得 电流 。当移动插销 运行到架空线终端或者要离开主要运行 线路时 (无架空导线的巷道或地区 )，则可通过 有自动张紧控制器的电缆卷筒收、放电缆，由电缆供电而自由运行。贾维斯一克拉克公司设计的 02 图 机械工程学院毕业设计（论文） 第 15 页 共 53 页 图 动插销 （ 3）微型电动铲运机 为了扩大电动铲运机 的使用范围，在回采薄矿脉或含矿断层矿石时，为减少贫化损失，控制矿石品位，用以代替电耙出矿或轨道式 装载机，法国研制了型电 动铲运机，斗容 “ (为目前世界上斗容最小的电动铲运机 )。当运距为 50米时，机器的小时装载能力为 17产量达 110以有效地用来代替电耙出犷。 微型电动铲运机由于机体只有 80 匣米宽，可在最窄的巷道内作业，性能优于电耙或风动装载机，是回采窄的板状倾斜矿体、窄的和弯曲的断层含矿矿脉的一种理想的装运机械。 （ 4）发展大型电动铲运机 为适应地下采矿作业或地下工 程采场与巷道变化的不周要求，扩大铲运机的使用范围，应么产多种型号与规格的电 动铲运机。据瑞典对 3对载重为 10 吨 级别的电动铲运 机感兴趣，电缆长度最好为200 机械工程学院毕业设计（论文） 第 16 页 共 53 页 3 电动铲运机总体参数与原理 图 电动铲运机 动铲运机主要技术参数 1 电动铲运机的技术参数见表 形见图 于 动铲运机是在引进全套 922E 电动铲运机的技术资料的基础上重新设计的，因此保留了 922如 :三点式铰接结构增加了其稳定性，采用全密封油冷多盘式制动器，工作机构采用先导控制 根据我国的国情和 922 表 电动铲运机的技术参数 序号 项目 参数 1 额定斗容 31m 2 额定载重量 2t 3 最大牵引力 50 最大铲取力 45 卸载高度 1150 铲斗最大举升高度 3250 爬坡能力 12 机械工程学院毕业设计（论文） 第 17 页 共 53 页 8 最小转弯半径 4260斗外侧） 9 最大转向角 38 10 行驶速度 0 8km/h 11 机架摆动角 8 12 轴距 22003 最小离地间隙 2204 电动机额定功率 452255 电缆有效长度 95m 16 整机重量 7t 17 轮胎规格 8 外形尺寸 6069动铲运机工作原理 压系统工作原理 如图 量泵 1用法兰连接到功率输出箱上，该泵将油压入变量马达 2，油泵的斜盘可在 180 之间改变角度；油马达的斜盘可在 718 间 改变角度。变量泵上装有补油泵 3，补油泵上装有安全阀 4 和单向阀 5，补油泵通过吸油滤油器 7从油箱 6将油补充给因系统泄漏减少的油量，泄漏的油通过回油管流回油箱。变量油马达上装有由高压阀 8 、液压换向阀 9和低压溢流阀 10组成的多作用组合阀，此组合阀上还装有截止阀 系统没有影响，处于开启位置时，使油流绕过马达，在铲运机被拖曳时此阀要打开。为控制变量泵和变量马达，装有脚踏操作的液压控制系统。 机械工程学院毕业设计（论文） 第 18 页 共 53 页 图 压系统工作原理 压 系统工作 的优点 (1)使铲运机具有自动适用性。当铲运机向矿岩堆中插入、爬坡运行等外载荷突然变化时，能自动增大牵引力，降低运行速度，以克服增大的外载荷，从而避免了发动机因外载荷增大而熄火。反之，当外载荷减小时，铲运机又能自动减少牵引力，提高运行速度。这样，就大大地缩短了作业循环时间，提高了装载能力。 (2)有利于提高铲运机的使用寿命。由于液力传动的工作介质是油液，它能吸收并减轻来自发动机和外载荷的震动和冲击。同时，使铲运机起步平稳，从而保护了发动机和机器，延长了铲运机的使用寿命。 (3)有助于提高铲运机 的通过能力，铲运机能以任意小的速度行驶，使车轮与地面的粘着力增加，从而提高铲运机的通过能力，使铲运机在泥泞和潮湿的条件下顺利工作。 (4)可以在载荷下换挡而不必分离动力，简化了操作，液力原件可以在一定范围内无级变速，从而使换挡次数减少。 气部分 922000 80此在最初配设计中，除了电源等级、起运方案不同 (前者为直接赶动，机械工程学院毕业设计（论文） 第 19 页 共 53 页 后者为 起动 )，其电气原理基本相同。在使用中发现了许多问题 : (1)真空接触器极易损坏； (2)漏电保护一是价格贵，二是反应过于灵敏无法使用 ; (3)延时继电器故障率很高 ; (4)焦电环易格坏。 机械工程学院毕业设计（论文） 第 20 页 共 53 页 4 铲运机后桥摆动架主要部件的设计及计算 计方案和思路 后桥摆动架的技术难点是要保证铲运机在通过凹凸不平的地面时，后桥能通过摆动架相对于后车架摆动，使铲运机能稳定的通过。摆动架的摆动角度要控制在一定的范围内，以保证摆动的幅度不会太大。下图 图 桥摆动架的总体方案图 桥摆 动架的设计和计算 给出条件：额定斗容 1定载重 2000取力 42大牵引力 48机功率 45速 0h，后桥摆动角 6，最小转弯半径 4200侧 )，最大卸载高度 978机重量 的 设计 轴的设计要求： 1. 便于轴上零件拆装。 2. 保证轴上零件准确定位和固定可靠。 3. 具有良好制造工艺性的措施。 4. 影响轴的强度和刚度的因素及保证措施。 机械工程学院毕业设计（论文） 第 21 页 共 53 页 图 的受力情况，取轴的后端直径为 64度为 32以取直径为 60度为 4 5度为 52 须要承受较大的力，故取其直径为 120 长度为 90 且该段轴要与轴承配合，取其直径为 110度为 57 端要倒角。 冲击并不大，所以轴的材料采用 40 故所设计的轴如图 的强度校核 通过对轴进行受力分析，知道轴主要受弯曲应力的影响，其受力图如下图所示， 机械工程学院毕业设计（论文） 第 22 页 共 53 页 图 的受力分析 433 F N 根据受力情况得 2= 根据力矩平衡得 2上面的两式可得 10 N 10 N 弯矩图如图 图 矩图 最大弯矩发生在第一个支点处 M=12810 =11776 轴的最小直径为 64故轴的抗 弯截面系数 W=323d = 机械工程学院毕业设计（论文） 第 23 页 共 53 页 轴的计算应力0查机械设计表 15材料为 40 1 为 70 0000h 故轴承 1 满足其寿命要求。 机械工程学院毕业设计（论文） 第 28 页 共 53 页 查机械设计手册 轴承 2 的判断系数为 322 33 3 1063106 20000h 故轴承 2 也满足其寿命要求。 综上可知轴承 1,2 同时满足其寿命要求。 承的 静载荷计算 对低速旋 转或缓慢摆动的轴承，应分别计算额定动载荷和额定静载荷。额定静载荷的计算公式如下： )( 00000 式中 0N； 0N； 0 当量静载荷的计算公式为00 和P 0中的较大值。 N； N； 0 0 机械工程学院毕业设计（论文） 第 29 页 共 53 页 查机械设计手册，取0X=Y=于轴承 1， 00 = 故 查机械设计手册 取0S=3， 650 7 所以0 轴承 1 满足要求。 对于轴承 2， ， 00 = 33 查机械设计手册，取0S=3，50 3 61 1 23000 故0 轴承 2 也满足要求。 栓组连接的设计 螺栓组联接结构设计主要解决螺栓组联接接合面形状和螺栓分布排列问题 ： 1、 接合面形状设计 接合面形状 为了便于加工和便于对称布置螺栓，通常都设计成轴对称的简单几何形状，如下图 示： 图 结合面形状图 加工面形状 接合面较大时采用环状、条状结构，以减少加工面， 且提高联接的平稳性和刚度，如下图 示： 机械工程学院毕业设计（论文） 第 30 页 共 53 页 图 工面形状图 2、螺栓分布排列设计 螺栓分布排列设计应使各螺栓受力合理、便于划线和装拆、联接紧密。 1） 对称布置螺栓，使螺栓组的对称中心和联接接合面的形心重合，从而保证联接接合面受力比较均匀。 2） 当采用铰制孔用螺栓联接组时，不要在平行于工作载荷的方向上成排地布置8个以上的螺栓，以免载荷分布过于不均。 如图 图 栓分布排列设计 3） 当螺栓组联 接的载荷是弯矩或转矩时，应使螺栓的位置适当靠近联接接合面的边缘，以减少螺栓的受力，如下图 示： 图 栓分布图 4） 分布在同一圆周上的螺栓数目应取成偶数，以便于分度和划线，同一螺栓组中螺栓的材料、直径和长度均应相同，如图 示。 机械工程学院毕业设计（论文） 第 31 页 共 53 页 图 布在同一圆周上的螺栓数目图 5） 螺栓排列应考虑扳手空间，给予螺栓合理的间距和边距。 对于压力容器等紧密性要求较高的重要联接。 6） 设计应避免螺栓承受附加的弯曲载荷。即在铸，锻件等的粗糙 表面上安装螺栓时，应制成凸台或沉头座；当支承面为倾斜表面时，应采用斜面垫圈等。以保证被联接件、螺母和螺栓头支承面平整，并与螺栓轴线相互垂直。 图 免螺栓产生弯曲载荷图 综上所述，将螺栓组连接的结构设计为图 图 栓组的设计 栓组连接的计算 1，对螺栓进行强度校核 对螺栓组进行受理分析知，螺栓组受倾覆力矩的作用，示意图如图 示 机械工程学院毕业设计（论文） 第 32 页 共 53 页 图 栓的组的受力分析 单个螺栓 图 个螺栓 分析可知螺栓组产生的力矩应与外加的倾覆力矩相等 即 zi 则 m 机械工程学院毕业设计（论文） 第 33 页 共 53 页 33 10184 001092200 1L = 2L = 4 0 0 预紧力的计算公式为s0查机械设计手册，取16.0f 结合面 2i ，螺栓个数 12z , 1048 s0= 查机械设计手册，螺栓相对刚度 0 C ，螺栓的内径为 螺栓所受的总拉力为 3302 故螺栓的计算应力为 M P 06101060 1 7 2 9 23212 采用 80，安全因数 S 取 4 M P aS s 1204480 可见螺栓的强度足够。 2，校核机架是否滑移 支架结合面不滑移的条件为 机械工程学院毕业设计（论文） 第 34 页 共 53 页 0由于螺栓数目 12， 而 bm m 故 330 而 3 所以 0成立，机架不会发生滑移。 机械工程学院毕业设计（论文） 第 35 页 共 53 页 5 铲运机后桥摆动架主要部件的焊接工艺 接结构的特点 焊接结构与铆接、铸造、锻造结构相比，具有明显的优点：构造合理，易简化结构，减轻自重，板厚限制小，制造周期短，成本低，还可焊接不同金属材料等。作为焊接结构本身还具有以下特点： 整体性强。一方面焊接结构具有很好的气和水的密封性 应力集中因素和缺陷较为敏感，选材时应注意。 设计灵活性大 厚不受影响，也可法行异种金属焊接 。 适用于制作大型或重型机器、设备。单件、小批量、越大的产品采用焊接结构越优越。 成品率高。一且出现焊接缺陷，修复容易，很少 产生废品。 焊接过程会局部改变材料的性能，使结构中的性能不均匀 整体结构的强度和断裂行为产生一定影响。 焊接结构中必然存在焊接残余应力和交形，易产生裂纹 焊后加工也影响其尺寸的稳定性和加工精度 。 不同的制造工艺，如冷加工、切削、焊后热处理等都会对结构性能产生不同影响 。 必须经过严格的无损检测技术 ， 以保证产品质量和提高安全使用的可靠性。 用的焊接方法 1、 焊条电弧焊 利用电弧作为热源，用手工操纵焊条进行焊接方 法称为焊条电弧焊。焊条电弧焊与气焊相比：首先，由于热源温度高，热量集中，因此焊接速度快，生产率高，热影响区小，焊接变形小；其次，焊条药皮熔化后产生气体和熔渣，机械保护效果较好，而且药皮还有冶金处理作用，能除去有害元素，添加合金元素，因此焊条电弧焊焊缝化学成分较好。总之，焊条电弧焊焊接质量好，生产率高，焊接变形小。焊条电弧焊与埋弧焊相比，设备简单，操作灵活，适应性强，各种焊机械工程学院毕业设计（论文） 第 36 页 共 53 页 接位置 、焊接结构中焊机不能到达的部位以及各种不规则的焊缝，焊条电弧焊都能实施焊接；但焊条电弧焊对