【装载机铲斗工况及受力分析案例2200字】

PAGE4装载机铲斗工况及受力分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u30502装载机铲斗工况及受力分析案例 1140361.1装载机铲斗工况分析 2232601.1.1正卸式装载机工况分析 256001.1.2侧卸式装载机工况分析 3301661.2装载机铲斗的载荷确定 476461.3装载机铲斗受力分析 574801.3.1铲取过程分析 528861.3.2铲斗受力分析及计算 61.1装载机铲斗工况分析装载机铲斗最典型的工况是物料装运。物料装车主要是挖掘、铲装物料并将物料装入卡车。物料运输主要是装载机利用铲斗将物料进行铲装，而后按一定的行车路线将物料运输至相应地点倾卸掉。通常，装载机此时的运动轨迹由工作环境决定，根据工况不同各有差别。装载机的工况多种多样，在此只讨论最常见的工况。在一般情况下，装载机在建筑工程及矿物开采中应用最多。装载机在建筑工程中主要用于建筑物料移动，在矿物开采中主要应用于矿物运输及车辆装卸。尽管所处工况和环境不同，但装载机所进行的工作大致相同，而所承受的外载荷则根据物料的不同有所变化，针对具体物料其所受载荷以固定的载荷存在。装载机的基本工作循环为插入、铲取、运输以及卸料。1.1.1正卸式装载机工况分析正向卸料装载机工作具体流程为在车轮驱动力的作用下插入物料，而后动力主要由液压系统提供，使铲斗在举升液压缸、翻斗液压缸的共同作用下，将物料装入。完成铲装后，装载机进入运输状态，行驶至相应的卸料地点。到达卸料地点后，装载机翻斗缸保持不变，操作举升缸升至最高位置，之后保持举升缸不变，操作翻斗缸，使工作机具完成卸料动作。如图2-1所示，根据GB/T35198—2017《土方机械轮胎式装载机试验方法》标准中4.17作业性能试验章节的规定：一个作业循环包括A-B铲装、B-A运输、A-C卸载和C-A返回（轨迹近似于V形）[10]。在铲装和运输时装载机运动轨迹近似为V型，在卸载和返回时运动轨迹为直线，卸载时装载机的前进方向需要垂直于运料卡车。在运输过程中，装载机需要倒车、转向、制动、停车、启动，前进，卸料，返回过程同样复杂，造成司机操作频繁、工作强度较大，且装载机运动距离较大，增加了装载机的能耗并影响了生产效率。图2-1正卸式装载机工作轨迹图1.1.2侧卸式装载机工况分析侧卸装载机与正向卸料装载机铲斗略有不同，主要存在两点区别：一是铲斗两侧堵板高度降低或一端无堵板，二是增加了托架和侧卸液压缸。如图2-2所示，侧卸铲斗的两端是开口的，且安装在托架上，将托架与动臂铰接。与正卸式装载机相似，在液压油缸的作用下，实现铲斗的铲取和举升工作。在侧卸时，铲斗在其底部靠左端或右端的位置通过销轴与托架铰接，在侧卸油缸的作用下，铲斗绕销轴D1或D2相对托架转动，使铲斗的一端抬高，实现物料从铲斗的侧面卸出。通过侧卸装载机铲斗的侧向卸料，可以很大程度上避免铲车的复杂运动，此时，装载机只需前后方向运动，即可完成卸料。因此，在一个作业循环中，侧卸装载机只需前进与后退，无需调整方向便可完成卸料操作，运动轨迹如图2-3所示。侧卸式装载机的运动轨迹较小，比较适合用于作业场地狭窄的工况，如隧道、坑道等场地。图2-2侧翻铲斗结构示意图图2-3侧卸式装载机运行轨迹图1.2装载机铲斗的载荷确定装载机铲斗根据工况的不同、铲取物料的种类不同所承受的载荷也有所不同，所以在分析铲斗应力与计算时，应在最危险的工况下选取受力最大处进行分析。无论是正卸式装载机还是侧卸式装载机，在其工作过程中，铲取作业所处工况最为恶劣，此时铲斗受力也最大。故选取铲取阶段进行分析。根据铲装阶段的不同，铲斗所受载荷不同，在铲装作业初期，铲斗的受力较为复杂，随插入深度的增加载荷不断增加，计算较为困难；在铲装作业后期，物料被铲入铲斗内部，铲斗向上举升，所受载荷由铲取物料的重力确定。在受力分析时，通常会把铲斗的受力简化集中，作用位置确定为铲斗主要工况下的实际载荷分布，根据研究，铲斗所受的载荷主要分为以下几种情况：(1)刃板两侧边缘偏载载荷；(2)作用在刃板中心的对称载荷；(3)两侧偏载荷；(4)推平作业载荷；(5)拖拉作业载荷。在以上各种载荷工况中，平推作业载荷和拖拉作业载荷主要由铲入阻力确定，刃版上的载荷主要由翻转油缸崛起力确定。1.3装载机铲斗受力分析1.3.1铲取过程分析铲取过程主要分为铲入阶段、崛起阶段和提升阶段，运动轨迹图如图2-4所示图2-4铲取轨迹图第一阶段：插入阶段A—B，铲斗水平插入物料堆，主要阻力来源于插入时的物料的初始扰动及物料的滑移,物料与斗壁的摩擦等,主要动力来源于车轮前进。第二阶段：掘起阶段B—C，铲斗缓慢掘起，将物料铲入铲斗，物料沿斗底弧线上升并堆积。主要阻力的来源于由物料的重力、物料间的挤压及物料与斗壁的摩擦等。其主要动力来源于液压油缸。第三阶段：升起阶段C—离开物料堆，铲斗举升物料至离开物料堆，主要阻力来源于物料的重力，驱动力为举升油缸，完成后进入下一步运输阶段。1.3.2铲斗受力分析及计算根据研究人员分析和前人的经验可知，铲斗在铲取过程中主要受到以下几个力：(1)沿铲斗切削刃方向的插入阻力；(2)铲斗底部摩擦阻力；(3)铲斗内部与物料的摩擦阻力；(4)铲取物料的重力；针对以上四个力可简化为铲斗的插入阻力和铲斗的掘起阻力。工程实际应用中，插入阻力受到多种因素的影响，例如：插入深度、物料种类、铲斗尺寸及料堆高度等。目前，研究设计多采用苏联的经验公式[9]确定总的插入阻力，即插入阻力计算公式（2-1）：（2-1）式中K1——物料块度与松散度系数K2——物料性质系数K3——物料堆高系数K4——斗形系数B——铲斗宽度，m;LBH——插入深度，m;PBH——总插入阻力，N；掘起阻力由公式（2-2）由苏联经验公式给出给出: