輪式裝載機(jī)總體設(shè)計(jì)

濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)PAGE31-1前言裝載機(jī)屬于鏟土運(yùn)輸機(jī)械，是一種通過安裝在前端一個(gè)完整的鏟斗支撐結(jié)構(gòu)和連桿，隨機(jī)器向前運(yùn)動(dòng)進(jìn)行裝載或挖掘，以及提升，運(yùn)輸和卸載的自行式履帶或輪胎機(jī)械，它廣泛應(yīng)用于公路、鐵路、建筑、水電、港口和礦山等工程建設(shè)。裝載機(jī)具有作業(yè)速度快、效率高、機(jī)動(dòng)性號(hào)、操作輕便等特點(diǎn)，因此成為工程建設(shè)中土石方施工的主要機(jī)種之一，對(duì)于加快工程建設(shè)速度，減輕勞動(dòng)程度，提高工程質(zhì)量，降低工程成本都發(fā)揮著重要的作用，是現(xiàn)代機(jī)械化施工中不可缺少的裝備之一。1.1輪式裝載機(jī)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)在經(jīng)歷了50-60年的發(fā)展后，20世紀(jì)90年代中末期國外輪式裝載機(jī)技術(shù)已達(dá)到到相當(dāng)高的水平。基于液壓技術(shù)，微電子技術(shù)和信息技術(shù)的各種智能系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于裝載機(jī)的設(shè)計(jì)，計(jì)算操作控制，檢測監(jiān)控，生產(chǎn)經(jīng)營和維修服務(wù)等各個(gè)方面，使國外輪式裝載機(jī)在原來的基礎(chǔ)上更加精制，其自動(dòng)化也得以提高，從而進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率，改善了司機(jī)的作業(yè)環(huán)境，提高了作業(yè)舒適性，降低噪聲，振動(dòng)，排污量，保護(hù)了自然環(huán)境，最大限度的簡化維修，降低作業(yè)成本，使其性能，安全性，可靠性使用壽命和操作性能都達(dá)到了很高水平。產(chǎn)品形成系列，更新速度加快并朝大型化和小型化發(fā)展。如以卡特彼勒為代表的美國，以小松公司為代表的日本和裝載機(jī)生產(chǎn)第三大集團(tuán)西歐各廠家都加快推出多功能，全面兼顧動(dòng)力性，機(jī)動(dòng)性與靈活性的新產(chǎn)品。這些產(chǎn)品如美國克拉克公司生產(chǎn)的675型，功率達(dá)1000kW，而日本東洋遠(yuǎn)搬株式會(huì)社生產(chǎn)的310型，斗容量僅為0.11立方米。此外，裝載機(jī)還向高卸位，遠(yuǎn)距離作業(yè)方向發(fā)展，如JCB公司開發(fā)的伸縮臂裝載機(jī)，小松公司也開發(fā)了能擴(kuò)大作業(yè)范圍的帶伸出機(jī)構(gòu)的裝載機(jī)[1]。采用新結(jié)構(gòu)，新技術(shù)，產(chǎn)品性能日趨完善。近年來開發(fā)的產(chǎn)品普遍采用了高性能發(fā)動(dòng)機(jī)和自動(dòng)換檔變速器，大流量負(fù)荷傳感液壓系統(tǒng)，前后防滑差速器，多片濕式盤式制動(dòng)器，行走顛簸減震等先進(jìn)技術(shù)，并綜合液壓，微電子和信息技術(shù)制造，并應(yīng)用了很多智能系統(tǒng)。工作裝置連桿機(jī)構(gòu)推陳出新，各種自動(dòng)功能更趨成熟，完善。我國輪式裝載機(jī)起步較晚，其制造技術(shù)是陸續(xù)從美國、德國和日本等國家引進(jìn)的。目前我國輪式裝載機(jī)生產(chǎn)技術(shù)水平只相當(dāng)于發(fā)達(dá)國家20世紀(jì)80年代的制造水平。雖然目前國內(nèi)輪式裝載機(jī)生產(chǎn)廠家群雄并立，并且有增無減，但國內(nèi)的企業(yè)自主開發(fā)創(chuàng)新能力較弱，產(chǎn)品更新?lián)Q代以適應(yīng)市場需求的能力較差，不能及時(shí)適應(yīng)市場的需求。在生產(chǎn)制造中，工藝裝備水平和生產(chǎn)能力較低，造成關(guān)鍵零部件技術(shù)不過關(guān)，整機(jī)的可靠性，故障率，使用壽命，機(jī)電液一體化水平，外觀質(zhì)量，操作的靈活性和舒適性方面與先進(jìn)國家產(chǎn)品相比差距較大。其發(fā)展體現(xiàn)出以下一些趨勢(shì)：（1）大型和小型輪式裝載機(jī)，在近年的發(fā)展過程中，受到客觀條件及市場總需求量的限制。競爭最為激烈的中型裝載機(jī)更新速度將越來越快。（2）各生產(chǎn)廠家根據(jù)實(shí)際情況，重新進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，優(yōu)化各項(xiàng)性能指標(biāo)，強(qiáng)化結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度，以使整機(jī)可靠性得到提高。（3）優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)性能。（4）利用電子技術(shù)及負(fù)荷傳感技術(shù)來實(shí)現(xiàn)變速箱的自動(dòng)換擋及液壓變量系統(tǒng)的應(yīng)用，提高效率，節(jié)約能源，降低裝載機(jī)作業(yè)成本。（5）提高安全性和舒適性。（6）降低噪聲排放，強(qiáng)化環(huán)保指標(biāo)。（7）廣泛使用新材料、新工藝、新技術(shù)，特別是機(jī)電液一體化技術(shù)，提高產(chǎn)品壽命和可靠性。（8）最大限度的簡化維修，盡量減少保養(yǎng)次數(shù)和維修時(shí)間，增大維修空間，普遍采用電子監(jiān)視及監(jiān)控技術(shù)，進(jìn)一步改善故障診斷系統(tǒng)，提高排除問題的方法?，F(xiàn)有的輪式裝載機(jī)還有很大的的設(shè)計(jì)和改進(jìn)空間，文獻(xiàn)[1]-[4]重點(diǎn)對(duì)裝載機(jī)的基本構(gòu)造等進(jìn)行了簡要介紹。裝載機(jī)是由許多總成和零部件組合起來的一個(gè)有機(jī)的整體,整機(jī)技術(shù)性能的好壞是體現(xiàn)設(shè)計(jì)是否成功的主要標(biāo)志。在現(xiàn)代建模技術(shù)發(fā)達(dá)的現(xiàn)代，基于proe和cad的裝載機(jī)設(shè)計(jì)與動(dòng)態(tài)模擬顯示更好的使裝載機(jī)性能，安全等方面大大加強(qiáng)，文獻(xiàn)[5]-[10]對(duì)輪式裝載機(jī)工作裝置的現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法進(jìn)行了系統(tǒng)、深入的專門研究，裝載機(jī)工作裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,對(duì)工作裝置三維實(shí)體設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討和研究,實(shí)現(xiàn)了裝載機(jī)工作裝置三維實(shí)體參數(shù)式交互設(shè)計(jì),建立了裝載機(jī)工作裝置三維實(shí)體設(shè)計(jì)系統(tǒng)。1.2設(shè)計(jì)方法及步驟本次設(shè)計(jì)說明書分為六部分，是對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過程的描述和總結(jié)。第一部分：前言；第二部分：輪式裝載機(jī)總體參數(shù)確定；第三部分：輪式裝載機(jī)總體布置；第四部分：裝載機(jī)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)；第五部分：輪式裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)；第六部分：液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這次設(shè)計(jì)主要采用傳統(tǒng)的以人工計(jì)算為主的設(shè)計(jì)方法，參照國內(nèi)外現(xiàn)有成熟機(jī)型數(shù)據(jù)，從中選優(yōu)，以便能更好的設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)為總體設(shè)計(jì)，重點(diǎn)在總體參數(shù)計(jì)算，總體布置，和穩(wěn)定性計(jì)算。由于本人水平有限，設(shè)計(jì)中必定存在不少錯(cuò)誤，請(qǐng)同學(xué)和老師指正。2輪式裝載機(jī)總體布置總體布置的合理與否，直接影響整車的使用性能與即使經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，是總體設(shè)計(jì)的主要任務(wù)之一。各部件在車上的布置基準(zhǔn)的選擇：選取前后車橋中心連線作為上下位置的基準(zhǔn)；通過前橋軸線垂直地面的平面為前后位置的基準(zhǔn)；鄒游位置則以縱向?qū)ΨQ軸線為基準(zhǔn)2.1裝載機(jī)總體布置原則1、總體布置內(nèi)容應(yīng)包括以下幾個(gè)方面：（1）確定各個(gè)部件在整機(jī)上的位置，并對(duì)外形尺寸提出要求；（2）確定各部件之間、部件與整機(jī)之間的連接方式；（3）估算整機(jī)重量幾重心位置，并對(duì)各部件的重量提出要求；（4）布置各個(gè)操縱機(jī)構(gòu)、機(jī)棚、駕駛室等；（5）審核各運(yùn)動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)空間，排除可能發(fā)生的運(yùn)動(dòng)干涉；（6）定出標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化的零、部件的名細(xì)表。2、總體布置的原則總體布置時(shí)要考慮以下幾條原則：（1）保證整機(jī)的穩(wěn)定性；（2）結(jié)構(gòu)緊湊、并有較高的傳動(dòng)的效率；（3）便于操作和維修，工作安全可靠；（4）外形平整美觀。3、總體布置的基準(zhǔn)選擇總體布置時(shí)，應(yīng)注意以下幾個(gè)基準(zhǔn)選擇：（1）通過后橋中心線的水平面，為上、下位置的基準(zhǔn)面；（2）以通過后橋中心線的垂直面，為前、后位置的基準(zhǔn)面；（3）以整機(jī)的鉛垂縱向?qū)ΨQ面，為左右位置的基準(zhǔn)面。2.2.發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系的布置發(fā)動(dòng)機(jī)一般置于裝載機(jī)后部，起著對(duì)前置鏟斗中負(fù)荷的平衡作用，并增加裝載機(jī)的穩(wěn)定性。發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)相對(duì)后橋中心的前后位置，并參考同類型裝載機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)布置來確定曲軸中心線相對(duì)車架上線的高度。發(fā)動(dòng)機(jī)位置的布置要結(jié)合傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)軸數(shù)目。本設(shè)計(jì)采用變速箱獨(dú)立布置，發(fā)動(dòng)機(jī)與變矩器組成一體的方案。如圖1-發(fā)動(dòng)機(jī)2-變矩器3-變速箱圖2.1發(fā)動(dòng)機(jī)、變矩器、和變速箱的鏈接方式其特點(diǎn)是：1、各總成獨(dú)立支撐，因而在某一部件發(fā)生故障時(shí)，可以在不影響其他部件的條件下拆卸，便于修理；2、發(fā)動(dòng)機(jī)前后位置不受變速箱位置的影響，可向后移動(dòng)，減少配重，有利于整車重量的合理分配；3、可根據(jù)不同機(jī)種配置不同的變矩器和變速箱，零部件通用性強(qiáng)，有利于組織專業(yè)化生產(chǎn)。2.3鉸接點(diǎn)和傳動(dòng)萬向節(jié)的布置鉸接式裝載機(jī)前后車架鉸接點(diǎn)的位置對(duì)整機(jī)性能、運(yùn)行阻力、轉(zhuǎn)向阻力和穩(wěn)定性均有顯著影響。目前國外大多數(shù)裝載機(jī)的鉸接點(diǎn)均布置在軸距的中點(diǎn)，車輛行駛時(shí)，其前后輪的軌跡始終相同。其優(yōu)點(diǎn)是：1、后輪始終沿著由前輪滾壓過的車轍運(yùn)行，減少了運(yùn)行阻力，其車轍的轉(zhuǎn)向半徑最小，可通過狹窄，難走的地段。2、前橋內(nèi)、外側(cè)輪的轉(zhuǎn)速和等于后橋內(nèi)、外側(cè)輪的轉(zhuǎn)速和，當(dāng)雙軸驅(qū)動(dòng)時(shí)，前后軸間無轉(zhuǎn)速差，減少了輪胎的磨損。2.4工作裝置布置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(dòng)臂與車架鉸點(diǎn)的位置。假如動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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，特使最大卸載高度時(shí)的卸載距離急劇下降，同時(shí)動(dòng)臂油缸與動(dòng)臂鉸點(diǎn)間的距離(力臂)也大大減小，使受力情況不利2.5駕駛室的布置為使駕駛員在作業(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。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(dòng)，鏟斗始終在駕駛員的正前方，便于對(duì)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(dòng)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。2.6轉(zhuǎn)向系的布置及分類裝載機(jī)的軸荷大，轉(zhuǎn)向頻繁，轉(zhuǎn)向角度大，一般均采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向。鉸接式裝載機(jī)轉(zhuǎn)向所需功率均比整體式車架偏轉(zhuǎn)車輪轉(zhuǎn)向方式大（所需油泵流量大，作用力也大），故轉(zhuǎn)向油缸均獨(dú)立布置。但轉(zhuǎn)向器與控制閥則有組成一體或分置的方案，前者結(jié)構(gòu)進(jìn)錯(cuò)，避免了由于中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)的間隙引起的不穩(wěn)定；后者可選用現(xiàn)有的轉(zhuǎn)向器，并可使閥的布置位置比較機(jī)動(dòng)。液壓缸一般均采用二只，對(duì)稱分置于車身二側(cè)，一側(cè)液壓缸的小腔與令一側(cè)液壓缸的大腔相連，使左右轉(zhuǎn)向時(shí)力矩變化均勻。轉(zhuǎn)向液壓缸的布置應(yīng)保證下列條件：1、在轉(zhuǎn)向過程中，各個(gè)零件不受碰撞和干涉；2、管要短，轉(zhuǎn)向時(shí)管路變位小；3、壓缸的擺角盡量小，以減少轉(zhuǎn)向力臂的變化。轉(zhuǎn)向液壓缸在品面內(nèi)支點(diǎn)的布置位置對(duì)轉(zhuǎn)向力矩和轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)軌跡有一定影響。如轉(zhuǎn)向液壓缸在平面內(nèi)成外“八”字形布置（如圖3-2）在前后橋軸荷相等和鉸點(diǎn)前后橋距離相同的條件下，則前橋因作用的轉(zhuǎn)向力矩大(力臂大)必將先行偏轉(zhuǎn)。圖2.2轉(zhuǎn)向油缸布置位置的影響輪胎式裝載機(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。本設(shè)計(jì)采用偏轉(zhuǎn)前輪轉(zhuǎn)向前輪轉(zhuǎn)向半徑大于后輪轉(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。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(duì)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。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。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(dòng)臂不發(fā)生干涉，因而也給總體布置方而帶來一定困難。在布置轉(zhuǎn)向車輪時(shí)應(yīng)保證它的周圍有一定的空間，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。2.7裝載機(jī)的軸荷分配在初步布置各總成、部件在車上的位置后，必須進(jìn)行前后橋軸荷的估算，以校驗(yàn)軸荷的分配是否合理。軸荷分配是否合理，直接影響裝載機(jī)的很多實(shí)用性能，如牽引性，通過性和穩(wěn)定性，另外還會(huì)影響零部件尺寸選擇和強(qiáng)度計(jì)算。也只有知道了軸荷分配的數(shù)據(jù)，才能正確地選擇輪胎規(guī)格。裝載機(jī)在空載和滿載時(shí)，前后橋的軸荷分配比例變化甚大，在鏟掘作業(yè)時(shí)，甚至能使后輪抬起，前橋承受整機(jī)全部載荷，因而需要確定前后橋合理的軸荷分配比例，以最小的機(jī)重獲得整機(jī)最好的使用性能。對(duì)軸荷分配的要求：1、證驅(qū)動(dòng)橋上有足夠的附著重量，以獲得所需的牽引力。軸荷分配不合理。則軸荷過大者因零部件經(jīng)常超負(fù)荷二損壞；軸荷過小者則輪胎易打滑，發(fā)揮不出牽引力。特別是對(duì)于單軸驅(qū)動(dòng)的裝載機(jī)更需保證足夠的驅(qū)動(dòng)輪壓。2、證整機(jī)的穩(wěn)定性。軸荷分配要兼顧到裝載機(jī)在空載和滿載時(shí)的縱向及橫向穩(wěn)定性。3、證轉(zhuǎn)向輕便。對(duì)于采用后輪偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向的裝載機(jī)，如空載時(shí)后橋軸荷過大，將使轉(zhuǎn)向沉重；對(duì)于鉸接式裝載機(jī)軸荷分配將影響車輛轉(zhuǎn)向的運(yùn)動(dòng)軌跡。4、每個(gè)輪胎的負(fù)載能力得到充分的應(yīng)用，并使各輪胎的使用壽命大體接近。輪式裝載機(jī)的前橋如果軸荷過大，則縱向穩(wěn)定性大，輪胎超載過大會(huì)影響輪胎壽命。后橋軸荷過大，雖然有利于縱向穩(wěn)定性，但往往增加了機(jī)重，并使橫向穩(wěn)定性下降。綜合考慮上述要求，整體車架輪式裝載機(jī)的軸荷分配大體是:空載時(shí)，前橋占整機(jī)重量35～40%，后橋占整機(jī)重量60～65%；滿載時(shí)，前橋占整機(jī)重量60～65%，后橋占整機(jī)重量35～40%；2.8車架車架是安裝總成、部件的基礎(chǔ)。裝載機(jī)車架可分為整體式車架和鉸接式車架兩類，本設(shè)計(jì)采用鉸接式車架。如圖圖2.3鉸接式車架它由前車架和后車架兩部分組成，兩者間用垂直鉸銷在D處相聯(lián)，增加上下鉸銷的距離可改善鉸銷的受力狀態(tài)，另外采用球鉸結(jié)構(gòu)可使受力情況得到好轉(zhuǎn)，圖示為上鉸銷的結(jié)構(gòu)，它是鉸接式裝載機(jī)上采用的一種球鉸形式。前車架在A處固定前橋，前車架上焊有懸掛工作裝置的支架，前車架的上端是動(dòng)臂鉸點(diǎn)E下端是動(dòng)臂油缸鉸點(diǎn)F，因E、F兩點(diǎn)距離較大，所以前車架在CC處以縱向中心銷與副車架B相鉸接，后橋固定在后車架B上。圖2.4上鉸銷裝載機(jī)車架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，可參照同類裝載機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行，E、F點(diǎn)的位置有工作專職設(shè)計(jì)所決定。車架的強(qiáng)度計(jì)算很復(fù)雜，一般采取對(duì)已有的樣機(jī)進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，以確定是否足夠，將強(qiáng)度不夠處加強(qiáng)。這種方法設(shè)計(jì)的車架比較可靠。3輪式裝載機(jī)總體參數(shù)確定3.1裝載機(jī)鏟掘時(shí)的作業(yè)阻力裝載機(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(dòng)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。裝載機(jī)的作業(yè)阻力主要是插入阻力、掘起阻力和轉(zhuǎn)斗阻力矩。3.1.1插入阻力插入阻力是裝載機(jī)鏟斗插入料堆時(shí)，料堆對(duì)鏟斗的反作用力。插入阻力分別由以下阻力組成，由實(shí)驗(yàn)得知，隨著鏟斗插入料堆深度的增加，經(jīng)試驗(yàn)研究得到的下列公式可用來確定插入阻力：（3.1）--鏟斗插入阻力（N）——鏟斗寬度(cm)——鏟斗插入料堆深度（cm）——考慮物料塊度大小、松散程度的系數(shù)；如松散程度較差，上述各值應(yīng)增大20—40%；對(duì)于小顆粒物料（如礫石等），=0.75；對(duì)于粉狀物料（如砂等），=0.45-0.5--考慮物料種類的系數(shù)（見表2-2）（詳見參考資料一70頁）--考慮物料高度的系數(shù)（見表2-3）--考慮鏟斗形狀的系數(shù)；它綜合考慮斗側(cè)壁、斗底與地面傾角、前刃形式和斗齒的影響，一般在1.2-1.8之間，其中對(duì)于前刃不帶齒的斗，取值較大3.1.2鏟起阻力鏟起阻力是指鏟斗插入料堆一定深度后，用動(dòng)臂油缸提升動(dòng)臂時(shí)，科堆對(duì)鏟斗的反作用力。鏟斗插入科堆深度后，用動(dòng)臂提升鏟斗，鏟起阻力由鏟斗斗底插入科堆深度和鏟斗寬度所決定的矩形面積上的物科所決定。鏟斗開始提升時(shí)的鏟起阻力N可按下式確定：（3.2）——鏟斗開始提升物料時(shí)的剪切阻力（kN/m）——鏟斗插入科堆深度(m)；——鏟斗寬度(m)；剪切阻力需通過實(shí)驗(yàn)確定，如對(duì)于塊度100-300mm的已松散巖石的平均剪切阻力可取為35（kN/m）3.1.3轉(zhuǎn)斗阻力矩轉(zhuǎn)斗阻力矩是當(dāng)鏟斗插入科氓一定深度后，用轉(zhuǎn)斗油缸使鏟斗向上翻起時(shí)，料堆對(duì)鏟斗的反作用力矩。當(dāng)用翻轉(zhuǎn)鏟斗來鏟掘物科比如不考慮鏟斗翻轉(zhuǎn)的角加速度，在鏟斗翻起最開始時(shí)刻靜阻力矩；具有最大值以;而當(dāng)鏟斗繼續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)，的數(shù)值迅速減小，回轉(zhuǎn)到值時(shí)，即鏟斗底板前線開始離開料堆坡面，這時(shí)靜阻力矩為。，僅由鏟斗中物科重量決定。翻起鏟斗的靜阻力矩肥；隨鏟斗翻轉(zhuǎn)角的變化，表示開始轉(zhuǎn)斗時(shí)刻的靜阻力矩，這時(shí)鏟斗翻轉(zhuǎn)角，表示鏟斗離開科堆時(shí)靜阻力矩，這時(shí)鏟斗翻轉(zhuǎn)角。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，最大靜阻力矩可用下式計(jì)算：（3.3）式中—鏟斗開始翻轉(zhuǎn)時(shí)的插入阻力；l—鏟斗回轉(zhuǎn)中心O點(diǎn)離斗刃的水平距離（m），如圖3.1h—鏟斗回轉(zhuǎn)中心O點(diǎn)與地面的垂直距離（m），如圖3.2圖3.1轉(zhuǎn)斗靜阻力矩與鏟斗轉(zhuǎn)角之間關(guān)系圖3.2轉(zhuǎn)斗靜阻力矩的確定在翻轉(zhuǎn)鏟斗時(shí)，除作用有物料的靜阻力矩外，還作用有鏟斗自重所引起的阻力矩，故開始翻轉(zhuǎn)鏟斗時(shí)的總阻力矩為：（3.4）式中—鏟斗重心到回轉(zhuǎn)中心的水平距離（m）如圖3.23.2裝載機(jī)總體參數(shù)確定1—柴油機(jī)2—變矩器3—工作泵4—鉸接銷5—轉(zhuǎn)斗油缸6—?jiǎng)颖?—拉桿8—鏟斗9—車架10—驅(qū)動(dòng)橋11—?jiǎng)颖塾透?2—前傳動(dòng)軸13—轉(zhuǎn)向油缸14—變速箱15—后傳動(dòng)軸16—配重圖3.3輪式裝載機(jī)總體結(jié)構(gòu)示意圖已知參數(shù)：額定功率：29kw整機(jī)自重：3200kg額定載重量：1200kg斗容量：0.61、額定載重量Q一般常用它作為劃分裝載機(jī)等級(jí)的主要參數(shù)，因?yàn)樗容^直觀的反應(yīng)了裝載機(jī)的生產(chǎn)能力。裝載機(jī)常與運(yùn)輸車輛配合作業(yè)，因而裝載機(jī)額定載重量的選定應(yīng)與相配套的運(yùn)輸車輛的載重量相適應(yīng)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，推薦裝載機(jī)以2—5斗裝滿一卡車比較合適，斗的裝載量過大，卸載時(shí)物料對(duì)運(yùn)輸車輛的沖擊較大，影響車輛壽命，并且物料也易撒落到車廂外面。斗的容量過小，則裝車時(shí)間過長，使運(yùn)輸車?yán)寐氏陆?，運(yùn)輸成本提高。在確定額定載重量時(shí)，應(yīng)與裝載機(jī)系列標(biāo)準(zhǔn)相一致Q=1.2t=11.76（kN）2、額定斗容量它長與額定載重量一起作為主要參數(shù)，裝載機(jī)的額定載重量確定后，可按下式計(jì)算斗容量=（3.5）式中：—額定載重量—物料的容量（kN/）由上式可得=11.76/0.6=19.6（kN/）3、裝載機(jī)的操作重量裝載機(jī)作業(yè)時(shí)要發(fā)揮大的插入力，必須要求機(jī)器有足夠的自重，增加附著重量能改善機(jī)械的附著性能，但機(jī)器自重增加，將會(huì)導(dǎo)致裝載機(jī)運(yùn)行阻力變大，動(dòng)力性能變差，材料和燃料消耗增加，輪胎壽命縮短，以及造價(jià)提高。對(duì)于一般土壤，如附著重量過大，當(dāng)其比壓超過某一極限而破壞土壤結(jié)構(gòu)時(shí)，甚至使附著性能反而變差，因此在保證一定附著牽引力的前提下盡量使機(jī)器的自重降低。具有同樣作業(yè)能力和壽命的機(jī)器，其自重越小，往往說明其總體布置、材料利用和部件設(shè)計(jì)的合理性，一般可用單位自重功率（）或單位斗容量（）來反映，它是機(jī)械技術(shù)性能的重要比較指標(biāo)之一。裝載機(jī)是在行進(jìn)中插入料堆的，如不計(jì)慣性力影響，裝載機(jī)在水平地面欲克服插入阻力所需要的牽引力為：（3.6）牽引力的最大值受地面附著條件限制，可以列出下式（3.7）式中：—附著力。—附著系數(shù)(見文獻(xiàn)[1]表1-1和1-2)—滾動(dòng)阻力。=ff—滾動(dòng)阻力系數(shù)（見文獻(xiàn)[1]表1-1、1-2）將式2帶入1，即可求得裝載機(jī)為克服最大插入阻力所必須之附著重量=（3.8）帶入數(shù)據(jù)得==3200100.5=16（KN）對(duì)于全輪驅(qū)動(dòng)裝載機(jī)，附著重量即為裝載機(jī)自重4、牽引力當(dāng)裝載機(jī)沿著平坦地面勻速前進(jìn)時(shí)，鏟斗插入料堆的作用力即是裝載機(jī)的牽引力。牽引力大，說明裝載機(jī)插入料堆的能力強(qiáng)。爬坡和加速性能好，因而可以說短作業(yè)循環(huán)的時(shí)間，增加生產(chǎn)效率。但是牽引力受附著條件的限制，如果設(shè)計(jì)所選擇的牽引力過大，則機(jī)器在作業(yè)中因附著力的限制，即發(fā)揮不出來所需的牽引力，反而使輪胎由于經(jīng)常處于劃轉(zhuǎn)狀態(tài)而加速磨損，無益的消耗功率，因而牽引力的選取應(yīng)與裝載機(jī)的附著條件相適應(yīng)，并且使之與行走機(jī)構(gòu)的額定滑轉(zhuǎn)率一致，以或得較好的經(jīng)濟(jì)效果。設(shè)計(jì)應(yīng)使裝載機(jī)在水平地面以第一檔工作速度工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)與變矩器最佳工況的匹配點(diǎn)所相應(yīng)的牽引力等于額定滑轉(zhuǎn)率,即：=（3.9）由底盤設(shè)計(jì)可知=（3.10）根據(jù)統(tǒng)計(jì)輪式裝載機(jī)=0.45-0.55之間，在這里去0.5代入數(shù)據(jù)得==3200×10×0.5=16(KN)5、掘起力它是作用在鏟斗刀刃上的垂直力，其最大值由整機(jī)穩(wěn)定性所限制。在初步確定裝載機(jī)自重和軸荷分配的基礎(chǔ)上，如已知在鏟掘位置時(shí)，鏟斗刀刃離前輪接地點(diǎn)之距離，則根據(jù)整機(jī)平衡，即可求得最大掘起力的值。裝載機(jī)的作業(yè)時(shí)依靠牽引力和掘起力的協(xié)同配合，特別是用作挖掘和礦場的剝離工作時(shí)，作業(yè)阻力甚大，多采用復(fù)合鏟掘法，以降低作業(yè)阻力，這就需要有足夠的掘起力與之配合，因而，鏟起力常作為裝載機(jī)的重要性能參數(shù)。掘起力由轉(zhuǎn)斗液壓缸和提臂液壓缸的作用力產(chǎn)生，一般要求掘起力大于二倍的額定載重量。在本設(shè)計(jì)中采用比切入力300，比掘起力2006、發(fā)動(dòng)機(jī)功率裝載機(jī)作業(yè)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)凈功率消耗于兩部分，即牽引力功率和驅(qū)動(dòng)液壓泵功率牽引力功率是由發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)傳動(dòng)系驅(qū)動(dòng)裝載機(jī)行駛的功率?？砂聪率接?jì)算：=（3.11）式中：—額定輪緣切線牽引力（N）=,值按2-10式計(jì)算，—滾動(dòng)阻力其值為Gfcosα—裝載機(jī)插入料堆的理論作業(yè)速度，輪式取3km/h—傳動(dòng)系總效率，液力機(jī)械傳動(dòng)：取=0.75帶入數(shù)據(jù)得：=16+3200×10×0.06=161920N由此可得=kw7、檔位和車速本設(shè)計(jì)輪式裝載機(jī)各檔速度取值如下：前進(jìn)Ι檔速度取3km/對(duì)于液力機(jī)械傳動(dòng)，它是相應(yīng)于變矩器最高效率工況時(shí)的理論作業(yè)速度。超過以上速度駕駛員來不及操縱，反而延長鏟斗裝滿時(shí)間，增加駕駛員疲勞，降低生產(chǎn)效率。前進(jìn)Ⅱ檔速度取10km/h。運(yùn)輸檔—由于裝載機(jī)車架一般均非彈性懸掛，車速不益過高，最高車速小于40km/h倒檔—為縮短作業(yè)循環(huán)時(shí)間，一般要求作業(yè)時(shí)的回程速度比前進(jìn)速度高25-40%，故后退檔選取12km/h8、鏟斗提升和下降時(shí)間的確定減少鏟斗升降和轉(zhuǎn)斗時(shí)間，可以縮短作業(yè)循環(huán)時(shí)間，提高生產(chǎn)率。為了使得裝載機(jī)在裝滿料后行駛之載重車的時(shí)間內(nèi)，鏟斗能提升到所需卸載的高度，以縮短作業(yè)時(shí)間，鏟斗提升時(shí)間應(yīng)小于或等于裝載機(jī)作業(yè)時(shí)的平均工作路程所需的行走時(shí)間，它受到作業(yè)油泵容量的限制，一般取6—9秒。鏟斗下降時(shí)間受動(dòng)臂下降停止沖擊和液壓缸上腔產(chǎn)生真空的限制，一般取4—6s9、軸距和輪距軸距和輪距的大小直接影響裝載機(jī)很多實(shí)用性能，是總體設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)，一般是參考同類型的機(jī)器初選，并通過繪制總體布置草圖加以確定。軸距—它的改變會(huì)影響以下幾方面的整車性能影響前后橋的軸荷分配，當(dāng)各總成相對(duì)前軸的位置不變時(shí)，軸距的改變會(huì)使前后軸上的載荷發(fā)生變化。影響裝載機(jī)的縱向穩(wěn)定性。軸距增大，有利于提高整車的縱向穩(wěn)定性。影響最小轉(zhuǎn)彎半徑。軸距增大，最小轉(zhuǎn)彎半徑增加。影響裝載機(jī)的自重。軸距增加，車架、傳動(dòng)軸等零件相應(yīng)加長，裝載機(jī)自重必然增加。此外，軸距的改變，還會(huì)影響車架受力和整機(jī)的通過性。輪距—現(xiàn)代裝載機(jī)前后輪胎大多采用同一規(guī)格，其輪距也相同。輪距增加，可以提高整機(jī)橫向穩(wěn)定性，但最小轉(zhuǎn)彎半徑將增加，影響機(jī)動(dòng)性。除采用滑移轉(zhuǎn)向方式的裝載機(jī)外，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能減少輪距，它往往受動(dòng)力傳動(dòng)系結(jié)構(gòu)布置所限制。10、最小離地間隙它是指機(jī)器最低點(diǎn)離地面距離，標(biāo)志裝載機(jī)無碰撞的越過石塊、樹根等障礙物的能力，輪式裝載機(jī)其最低點(diǎn)事變速箱或動(dòng)臂油缸下支點(diǎn)，要求離地面間隙大于350mm。11、最大卸載高度和相應(yīng)的卸載距離根據(jù)裝載機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和與它相配合的運(yùn)輸車輛來確定。為了保證裝于運(yùn)輸車輛中的物料在運(yùn)輸過程中不至于掉落，要求物料在車箱中堆高的自然傾角為α≤30°；為了使鏟斗能把物料均勻的卸載車箱里，要求鏟斗卸料時(shí)其斗刃離車箱壁不小于1／3B,如下圖：圖3.4最大卸載高度根據(jù)上述要求，所需最大卸載高度可由下式求得==2500（3.12）式中:—運(yùn)輸車輛車箱側(cè)壁離地面高度（mm）B—車箱寬度（mm）。必需的卸載距離由下式計(jì)算S=1/3B+⊿b式中：⊿b—根據(jù)安全作業(yè)，卸載時(shí)裝載機(jī)前端與運(yùn)輸車輛之間所保持的必要距離。取⊿b≥200-400mm12、裝載機(jī)中心位置的確定用實(shí)驗(yàn)的方法測出中心位置，首先測出裝載機(jī)的軸距L和它的使用重量W，在測出前橋負(fù)荷，然后將后輪舉起一個(gè)小的高度，再測定前橋負(fù)荷，此時(shí)前輪的支反力的合力用表示。則裝載機(jī)的中心位置可又下式表示：（3.13）裝載機(jī)在不同的工作位置時(shí)重心位置也不相同，因此，應(yīng)跟實(shí)驗(yàn)測得以上數(shù)據(jù)，本設(shè)計(jì)在水平地面時(shí)候代入數(shù)據(jù)得=1500=1200

4輪式裝載機(jī)的穩(wěn)定性裝載機(jī)的穩(wěn)定性是指裝載機(jī)在作業(yè)中和運(yùn)行中抗傾翻的性能，它是確保機(jī)器安全及正常工作的重要衡量指標(biāo)。裝載機(jī)應(yīng)有合適的穩(wěn)定性，若穩(wěn)定性差，將限制機(jī)器的作業(yè)速度和工作范圍。影響總也生產(chǎn)率，危機(jī)人員安全，嚴(yán)重時(shí)還可造成翻車事故。但機(jī)器的穩(wěn)定性過分好，則會(huì)增加機(jī)器的自重，并使機(jī)器常在超負(fù)荷的條件下工作，易使零部件過早損壞。裝載機(jī)的穩(wěn)定性，分為縱向穩(wěn)定性和橫向穩(wěn)定性。通常用如下指標(biāo)來衡量機(jī)器的穩(wěn)定性：4.1穩(wěn)定性系數(shù)裝載機(jī)在作業(yè)中受有兩種力矩的作用，一類是使機(jī)器發(fā)生傾翻的力矩，如裝載機(jī)的物料重量、慣力性、坡度等產(chǎn)生力矩；一類是使裝載機(jī)保持穩(wěn)定的力矩，如機(jī)器自重所產(chǎn)生的力矩。如果作用在裝載機(jī)上的傾翻力矩大于穩(wěn)定力矩，則機(jī)器就會(huì)喪失穩(wěn)定性發(fā)生傾翻。裝載機(jī)穩(wěn)定程度可用穩(wěn)定力矩和傾翻力矩的比值表示，該比值即成為穩(wěn)定性系數(shù)：（4.1）要使裝載機(jī)不發(fā)生傾翻的必要條件是>1。圖2-42表示即為輪式裝載機(jī)滿載、動(dòng)臂最大外伸，機(jī)器停在水平位置時(shí)候的工況，則：（4.2）式中：—鏟斗中物料的重量（額定載重量）L—?jiǎng)颖圩畲笸馍鞎r(shí)載荷中心離前軸的距離；C—裝載機(jī)的使用重量；—裝載機(jī)的重心離前軸的距離。為確保機(jī)器的穩(wěn)定，考慮作業(yè)時(shí)候的動(dòng)載荷影響和地面的凹凸不平，按照規(guī)定，上述工況的值應(yīng)大于或等于2.對(duì)鉸接式裝載機(jī)則應(yīng)保證在最大折腰角時(shí)滿足上述條件。帶入數(shù)據(jù)C=3.2tQ=1.2t=1500=2000代入數(shù)據(jù)得>2所以裝載機(jī)的穩(wěn)定性得以確保4.2穩(wěn)定度裝載機(jī)的傾翻是因?yàn)樽饔迷跈C(jī)器上的合力超過支承面發(fā)生的。如圖2-43所示，G為作用在裝載機(jī)上的合力作用點(diǎn)，A為前輪接地點(diǎn)，連接GA，過G點(diǎn)作地面垂線GE得<AGE=α。如果合力（包括自重、慣性力等）的作用線在支承界限A以內(nèi)，即作用角小于α，則機(jī)器必繞A點(diǎn)前發(fā)生傾翻；如果機(jī)器的合力作用線恰好通過GA線，則機(jī)器處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)，α即稱為穩(wěn)定角，亦可用坡度（%）來表示（4.3）稱為穩(wěn)定度，它是穩(wěn)定力臂與中心高度得比值。分為縱向穩(wěn)定度和橫向穩(wěn)定度：縱向穩(wěn)定度：==1.25橫向穩(wěn)定度：=5輪式裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)5.1工作裝置結(jié)構(gòu)分析裝載機(jī)采掘和卸載貨物的作業(yè)是通過工作裝置的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。裝載機(jī)的工作裝置由鏟斗，動(dòng)臂、搖臂、連桿及液壓系統(tǒng)等組成。鏟斗以鏟裝物料；動(dòng)臂和動(dòng)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(dòng)。動(dòng)臂的升降和鏟斗的轉(zhuǎn)動(dòng)采用液壓操作。由動(dòng)臂、動(dòng)臂油缸、鏟斗、轉(zhuǎn)斗油缸、搖臂、連桿及車架相互鉸鏈而成的機(jī)構(gòu)，在裝載機(jī)工作時(shí)需要保證：當(dāng)動(dòng)臂處于某種作業(yè)位置不動(dòng)時(shí)，在轉(zhuǎn)斗油缸的的作用下，通過連桿機(jī)構(gòu)使鏟斗繞其鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖時(shí)，動(dòng)臂在動(dòng)臂油缸的作用下提升或下降鏟斗過程中，連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)該能使鏟斗在提升過程中保持平動(dòng)或與地面的夾角變化控制在很小的范圍，以免裝滿料的鏟斗由于鏟斗傾斜而使物料灑落；而在動(dòng)臂下降時(shí)，又自動(dòng)將鏟斗放平，以減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。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。有鏟斗托架的工作裝置其動(dòng)臂和連桿的后端與車架的支座鉸鏈，動(dòng)臂和連桿的前端與鏟斗托架鉸鏈，托架上部鉸油缸，其活塞桿幾托架下部與鏟斗鉸接。當(dāng)托架、動(dòng)臂、連桿及車架支座構(gòu)成的是平行四連桿機(jī)構(gòu)，則在動(dòng)臂提升、轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖時(shí)，鏟斗始終保持平動(dòng)，斗內(nèi)物料不會(huì)灑落。無鏟斗托架的工作裝置，結(jié)構(gòu)比較簡單，同時(shí)，由于轉(zhuǎn)斗油缸及鏟斗都是直接鉸接在托架上，所以鏟斗的轉(zhuǎn)動(dòng)角較大。但是，動(dòng)臂前端的較重的托架減少了鏟斗的載重量。根據(jù)搖臂、連桿數(shù)目及鉸接位置的不同，可組成不同形式的連桿機(jī)構(gòu)，鏟斗的鏟起力P隨鏟斗轉(zhuǎn)角a的變化關(guān)系，傾斜時(shí)的角速度大小以及工作裝置的運(yùn)動(dòng)特性也不同。因此，裝載機(jī)工作裝置的結(jié)構(gòu)形式的選擇，既要考慮結(jié)構(gòu)簡單，也要考慮作業(yè)性質(zhì)和挖掘方式來確定。本設(shè)計(jì)采用無鏟斗托架結(jié)構(gòu)。1-鏟斗；2-托架；3-鏟斗液壓缸；4-連桿；5-動(dòng)臂；6-動(dòng)臂液壓缸；7-搖臂圖5.1(a)有鏟斗托架式；（b）無鏟斗托架式5.2鏟斗設(shè)計(jì)(1)鏟斗結(jié)構(gòu)形式的選擇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。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10.8，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(duì)象較廣，因此多采用正常斗容的通用鏟斗，一般適應(yīng)鏟裝不同物料的需要。鏟斗切削刃的形狀根據(jù)鏟掘物料的種類不同而不同，一般分為直線型或非直線型兩種。直線型切削刃簡單并利于地面刮平作業(yè)，但切削阻力較大。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在斗刃中間部分，易于插入料堆；同時(shí)減少“偏載切入”有一定的效果。但鏟斗的裝滿系數(shù)要小于直線型斗刃的鏟斗。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，斗齒磨損后容易更換。因此，對(duì)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。（a）直型斗刃鏟斗（b）V型斗刃鏟斗(c)直型帶齒鏟斗（d）V型帶齒鏟斗圖5.2鏟斗結(jié)構(gòu)形式斗齒的形狀對(duì)切削阻力的影響：對(duì)稱齒型的切削阻力比不對(duì)稱的大；長而狹窄的齒比寬而短的切削阻力小。弧線型側(cè)刃的插入阻力比直線型側(cè)刃小，但弧線型側(cè)刃容易從兩側(cè)泄漏物料，不利于鏟斗的裝滿適宜于鏟裝巖石。對(duì)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(dòng)性，減少物料在斗體的移動(dòng)或滾動(dòng)阻力，同時(shí)要有利于在鏟裝粘性物料是有良好的倒空性。鏟斗底板的弧度(圓弧半徑，見圖)越大，鏟掘時(shí)泥土的流動(dòng)性越好，但對(duì)于流動(dòng)性差的巖石等，則應(yīng)將底邊加長而弧度減小，使鏟斗容積加大，比較容易鏟取。但是當(dāng)?shù)走呥^長，則鏟斗的鏟起力變小，且鏟斗插入料堆的插入阻力與刃口的插入深度成比例的急劇增加，如圖所示。相反，如底邊短，不但鏟斗的鏟起力大，而且卸載時(shí)，斗刃口的降落高度小，也易于將物料卸凈。因此，鏟斗轉(zhuǎn)鉸銷的位置以近于刃口處為好。本設(shè)計(jì)采用之行帶齒鏟斗，基本構(gòu)造如圖：1-斗齒2-主刃板3-加強(qiáng)板4-斗壁5-加強(qiáng)板6-側(cè)刀板7-側(cè)板8-加強(qiáng)板9-檔板10-角鋼11-上支承板12-連接板13-下支承板14-銷軸15-限位擋塊圖5.3鏟斗構(gòu)造5.3鏟斗容積鏟斗基本參數(shù)的確定：鏟斗寬度應(yīng)大于裝載機(jī)輪胎寬度，每側(cè)為mm，以便保護(hù)輪胎側(cè)壁，減少行使阻力。在確定鏟斗各部分尺寸時(shí)，一般把鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑R作為基本參數(shù)。著是因?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。（5.1）式中：——幾何4容量(圖3—18小所示陰影斷面)，由設(shè)計(jì)任務(wù)書給定(米)B?！P斗內(nèi)側(cè)寬度(m)；——鏟斗斗底長度系數(shù)，通常＝1.4-1.5，圖5.4鏟斗斗型計(jì)算——后斗壁長度系數(shù)，通常＝1.1-1.2，——擋板高度系數(shù)，通常＝0.12-0.14；——斗底和后斗壁直線間的圓弧半徑系數(shù)，通常＝0.35-0.40；——擋板與后斗壁問的夾角，通常rl＝5-10；——斗底和后斗壁間的夾角，通常r。＝48-52，(有推薦55-65)代入數(shù)據(jù)得=836-1008mm選取=850斗底長度Lg是指由鏟斗切削刃到斗底與后斗壁交點(diǎn)的距離：=1190-1275（5.2）后斗壁長度是指后斗壁上緣到與底相交點(diǎn)的距離：=935-1020（5.3）擋板高度：=102-119（5.4）鏟斗圓弧半徑：=297.5-340（5.5）鏟斗與動(dòng)臂鉸銷距斗底的高度：=51-102（5.6）鏟斗側(cè)壁切削刃相對(duì)于斗底的傾角。在選擇時(shí)，擋板的夾角為90。5.4動(dòng)臂鉸點(diǎn)位置和動(dòng)臂長度的確定動(dòng)臂長度決定于動(dòng)臂與機(jī)架的鉸點(diǎn)位置和動(dòng)臂與鏟斗的鉸點(diǎn)（簡稱動(dòng)臂下鉸點(diǎn)）的位置。動(dòng)臂下鉸點(diǎn)在動(dòng)臂舉升最高時(shí)的位置由所需的最大卸載高度和相應(yīng)的卸載距離S確定。動(dòng)臂下鉸點(diǎn)在動(dòng)臂下落時(shí)的位置則應(yīng)盡量靠近輪胎，以減少對(duì)傾覆的力臂，縮短整機(jī)總長，但應(yīng)保證鏟斗上翻時(shí)，斗與輪胎有一定間隙。動(dòng)臂的上下鉸點(diǎn)位置確定后，就可以用計(jì)算或作圖法確定動(dòng)臂長度。5.5連桿機(jī)構(gòu)類型的選擇轉(zhuǎn)斗油缸后置式反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)這種機(jī)構(gòu)有兩大優(yōu)點(diǎn)：（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；（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(dòng)性能，而且可以實(shí)現(xiàn)鏟斗自動(dòng)放平。這是其它6種工作機(jī)構(gòu)所望塵莫及的。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)。缺點(diǎn)足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。5.6工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)裝載機(jī)的用途、作業(yè)條件及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等擬訂的設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，選定了工作裝置結(jié)構(gòu)形式以后，可開始進(jìn)行工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。1-鏟斗2-托架3-轉(zhuǎn)斗油缸4-連桿5-動(dòng)臂6-動(dòng)臂油缸7-搖臂圖5.5工作裝置結(jié)構(gòu)5.7動(dòng)臂強(qiáng)度的校核根據(jù)計(jì)算工況及受力分析，即可按強(qiáng)度理論對(duì)工作裝置主要構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度校核（1）動(dòng)臂動(dòng)臂可看成是支撐在車架A點(diǎn)和動(dòng)臂油缸上鉸點(diǎn)H點(diǎn)的雙支點(diǎn)懸梁臂，其危險(xiǎn)斷面在H點(diǎn)附近，在此斷面上作用有彎曲應(yīng)力和正應(yīng)力：（5.7）式中：——計(jì)算斷面的截面積；——（m-m）斷面處得高度——計(jì)算斷面的抗彎斷面系數(shù)。圖5.6動(dòng)臂校核計(jì)算對(duì)于H點(diǎn)的斷面=-2.6（5.8）=1.1（5.9）將式和代入得：=<3273（5.10）所以動(dòng)臂H點(diǎn)彎曲應(yīng)力復(fù)合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（2）鉸銷其危險(xiǎn)斷面在支座G點(diǎn)附近，裝載機(jī)工作裝置鉸銷的一般結(jié)構(gòu)形式及受力情況，如圖所示。目前國內(nèi)外對(duì)工程機(jī)械工作裝置備銷軸的強(qiáng)度計(jì)算都采用下面的計(jì)算公式銷軸的彎曲應(yīng)力=（5.11）=(千克/厘米)式中：——銷軸的彎曲應(yīng)力；——計(jì)算載荷，為鉸點(diǎn)所受載荷之半；——銷軸彎曲強(qiáng)度計(jì)算的計(jì)算長度；——銷軸的抗彎斷面系數(shù)取銷軸直徑為70mm為例：（5.12）銷軸支座的擠壓應(yīng)力：=17.8=178（千克/厘米）銷軸套的擠壓應(yīng)力：式中：為軸套的支承長度;如圖圖5.7軸套基本尺寸（3）連桿裝載機(jī)在作業(yè)過程中，連桿有時(shí)受拉，有時(shí)受壓，需要同時(shí)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算及壓桿穩(wěn)定驗(yàn)算。其計(jì)算根據(jù)《工程力學(xué)》中所講的方法進(jìn)行。強(qiáng)度計(jì)算中所用的許用應(yīng)力可按下式選取：=（千克/厘米）=3273（動(dòng)臂）2182（搖臂）(5.13)——材料的屈服極限。國內(nèi)裝載機(jī)工作裝置的動(dòng)臂常用16Mn鋼，其＝3600千克／厘米；搖臂材料為3號(hào)鋼，＝2100一2400千克／厘米；n——安全系數(shù)，設(shè)計(jì)手冊(cè)規(guī)定n＝；由于工程機(jī)械工作繁重，，通常M＞1.5。6結(jié)論裝載機(jī)作為現(xiàn)代工程機(jī)械很重要的一種設(shè)備主要用于鏟裝土壤、沙石、煤炭、石灰等散狀物料，也可對(duì)礦石、硬土等作輕度鏟挖作業(yè)，換裝不同的輔助工作裝置還可以進(jìn)行推土、起重、破碎等作業(yè)。由于裝載機(jī)具有作業(yè)速度快、效率高、機(jī)動(dòng)性好、操作輕便等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛用于公路、鐵路、建筑、水電、港口、礦山等建筑工程。本設(shè)計(jì)經(jīng)歷了明確任務(wù)、調(diào)查研究、制定任務(wù)書、進(jìn)行整機(jī)布置、確定整機(jī)的主要性能參數(shù)、主要部件方案設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核，一臺(tái)裝載機(jī)設(shè)計(jì)的成功與否，首先看其是否能滿足使用要求，在整機(jī)布置中，本設(shè)計(jì)主要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系、鉸接點(diǎn)與傳動(dòng)萬向節(jié)、擺動(dòng)橋、工作裝置、駕駛室、轉(zhuǎn)向系、軸荷分配、車架等進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)、在參數(shù)確定中主要對(duì)額定載重量、牽引力、鏟起力、機(jī)重、卸載高度、與卸載距離等進(jìn)行了計(jì)算、為所繪的裝載機(jī)總圖（A0）做好了充分的準(zhǔn)備。輪式裝載機(jī)最重要的部分是工作裝置，本設(shè)計(jì)針對(duì)工作裝置進(jìn)行了重要的計(jì)算與校核，校核的部分主要是動(dòng)臂部、連桿、鉸銷。經(jīng)校核，所設(shè)計(jì)參數(shù)均符合設(shè)計(jì)要求。在設(shè)計(jì)階段本設(shè)計(jì)完成了裝載機(jī)總體圖紙的繪制，主要包括輪式裝載機(jī)總圖（A0）、車架（A0）、工作裝置（A1）、動(dòng)臂（A1）、銷軸（A4）、鏟斗（A2），能夠充分的表達(dá)裝載機(jī)的結(jié)構(gòu)形式。目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第一章企業(yè)基本情況 -1-1.1 企業(yè)簡介 -1-1.2 主要原材料、燃料及公用工程用量情況 -1-1.3 技術(shù)水平、研發(fā)能力介紹 -2-1.4 目前環(huán)保檢測達(dá)標(biāo)情況 -3-第二章開展循環(huán)經(jīng)濟(jì)工作的基礎(chǔ) -1-2.1 企業(yè)開展清潔生產(chǎn)情況 -1-2.2 資源節(jié)約及資源綜合利用開展情況 -2-2.3 相關(guān)核心技術(shù)掌握及應(yīng)用情況 -3-2.4 發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)存在的主要問題 -XXX-第三章發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的指導(dǎo)思想及目標(biāo) -8-3.1 指導(dǎo)思想和總體思路 -8-3.2 實(shí)施期限 -8-3.3 規(guī)劃目標(biāo) -8-第四章發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的主要任務(wù)及重點(diǎn)工作 -12-4.1 技術(shù)創(chuàng)新，完善XXX制硫酸生產(chǎn)硫酸鹽聯(lián)產(chǎn)水泥的技術(shù)體系 -12-4.2 延伸和完善企業(yè)循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈 -12-4.3 進(jìn)一步節(jié)能減排，建設(shè)清潔生產(chǎn)企業(yè) -13-4.4 制定XX制硫酸生產(chǎn)硫酸鹽聯(lián)產(chǎn)水泥的企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) -13-4.XXX 先行先試創(chuàng)新，建立完善的循環(huán)經(jīng)濟(jì)企業(yè)制度 -14-第五章循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目規(guī)劃及投資 -1XX-XXX.1 XX制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥項(xiàng)目 -1XX-XXX.2 硫酸鹽綜合制造項(xiàng)目 -XXX-XXX.3 粉塵的回收再利用項(xiàng)目 -XXX-HYPERLINK"file:///H