工程機械學(xué)2.ppt

1、第二章 裝載機,裝載機是一種作業(yè)效率高，用途廣泛的工程機械，它不僅對松散的堆積物料進行裝、運、卸作業(yè)，還可對巖石、硬土進行輕度鏟掘作業(yè)，并能用來清理、刮平場地及牽引作業(yè)。如換裝相應(yīng)的工作裝置，還可完成推土、挖土、松土、起重，以及裝載棒料等工作。,第一節(jié) 概述,裝載機各種工作裝置,一、裝載機的分類和總體構(gòu)造 構(gòu)造：車架（前、后車架）、動力傳動系統(tǒng)、行走裝置、工作裝置、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)等組成。,裝載機的總體構(gòu)造,種類： 按行走裝置分為輪胎式和履帶式兩種。 按卸載方式分為前卸式、后卸式和回轉(zhuǎn)式 按鏟斗的額定載重量分為小型（10t ）。 裝載機的標(biāo)注方法，原機械部規(guī)定：第一字母Z

2、表示裝載機，第二字母L表示行走裝置是輪胎式，隨后標(biāo)出裝載機額定載重量（kN）、ZL50（A）、Z50B,二、裝載機的作業(yè)方式 裝載機經(jīng)常與自卸汽車配合進行裝卸作業(yè)，最典型的裝卸 方式稱為V型作業(yè)法。其作業(yè)效率高，特別適宜于鉸接式裝載機的作業(yè)。,裝載機采用的鏟裝方法：1）一次鏟裝法；2）配合鏟裝 法；配合鏟裝法“挖掘機”鏟裝法,一次鏟裝法,配合鏟裝法,“挖掘機”鏟裝法,三、裝載機的發(fā)展概況： 早期裝載機單軸驅(qū)動，無液壓、液力傳動系統(tǒng)，無折腰轉(zhuǎn)向，采用履帶式行走，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這些不足逐步得到改善，輪胎耐磨性改善，采用輪胎式行走越來越多。裝載機在國民工業(yè)產(chǎn)值比例逐年上升。大型化及小型裝載機新

3、產(chǎn)品不斷出現(xiàn)，例如美國國際收割機公司580型斗容16.1 功率800kw 機重達123t以上。美克拉克公司675型，斗容量為18.4 ，功率900kw，機重173t。履帶式日本小松公司D-155S，斗容4.5 ，功率260kw,小型機日本315和533型，斗容分別是0.14 和0.20 。我國五、六十年代開始改裝裝載機，七十年代開始規(guī)模生產(chǎn)，技術(shù)及性能逐步現(xiàn)代化。,第二節(jié) 裝載機選型和總體參數(shù)的確定 一、裝載機底盤各部件結(jié)構(gòu)形式的確定 （一）行走裝置的選型 裝載機行走裝置應(yīng)根據(jù)它的作業(yè)條件與對象，作業(yè)效率與 成本，以及駕駛員的工作條件等因素來選型，目前采用的 行走裝置分輪胎式和履帶式兩種。 （

4、二）傳動形式的選擇 裝載機采用的傳動系統(tǒng)有四種形式：機械傳動、液力機械傳動、靜壓傳動和電動輪裝載機。液力機械傳動優(yōu)點： 1）可在保持一定插入力同時，舉升動臂轉(zhuǎn)動鏟斗，減少鏟掘阻力，縮短作業(yè)時間，不會使發(fā)動機熄火。 2)可隨外負(fù)荷變化自動調(diào)整車速，減少檔位，簡化結(jié)構(gòu)。,3）動力換檔變速箱可不停車換檔，輕便、時間短。 4）變矩器可透性小，外阻力變化時，發(fā)動機變化不大，作業(yè)油泵流量不變工作裝置作業(yè)速度不受影響。 5）變矩器能吸收作業(yè)時傳動系的沖擊，延長零件壽命。,液力機械傳動裝載機傳動圖,液力機械傳動裝載機傳動圖,電動輪結(jié)構(gòu)圖,（三）變矩器的選型和有效直徑的確定 1、選型： 變矩器 盡可能大， 要高

5、，高效區(qū)要寬，中、低速工作時負(fù)透性要小，高速時正透性應(yīng)盡量大。常采用的單級單相變矩器 以上，中、低速小負(fù)透，高速大正透，結(jié)構(gòu)簡單，可靠，壽命長， k0值不大（3左右）高效區(qū)不寬，單級多相（雙相、三相）可改善上述不足，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在自由輪機構(gòu)，可靠性下降。雙渦輪液力機械變矩器k0=4左右，高效區(qū)d=3.4以上，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，效率低。 2、有效直徑的確定：,3、可調(diào)節(jié)輸入變矩器功率的系統(tǒng) 采用可調(diào)節(jié)壓力的滑差離合器來改變輸入變矩器的功率， 有兩種方案 （1）在發(fā)動機飛輪上的功率輸入分動箱后一部分直線驅(qū)動工作油泵，另一部分經(jīng)滑差離合器傳動變矩器。 （2）可變?nèi)萘康碾p泵輪變矩器 上述二個方案均采用滑差離

6、合器， 工作時產(chǎn)生大量熱量，需坫加冷卻措施。,（四）、變速箱型式的選擇變速箱有人力換檔和動力換檔變速箱兩種，前者結(jié)構(gòu)簡單、效率高，換檔時費力，目前很少用；動力換檔變速箱有兩種結(jié)構(gòu)形式：定軸式和行星式齒輪變速箱。定軸式和行星式變速箱的優(yōu)缺點見表2-1,（五）單軸和雙軸驅(qū)動的選擇 輪式裝載機除少數(shù)外均采用全輪（雙軸）驅(qū)動，以利用整 機重量作為附著重量，充分發(fā)揮牽引力。但在路面長距離 行駛時，傳動系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生功率循環(huán)，加速輪胎磨損，需 增設(shè)脫橋機構(gòu)?，F(xiàn)代不少無脫橋機構(gòu)，采用低壓輪胎，在 較少轉(zhuǎn)移場地的環(huán)境工作是可行的。 （六）轉(zhuǎn)向方式選擇 輪式裝載機轉(zhuǎn)向方式有后輪偏轉(zhuǎn)、全輪偏轉(zhuǎn)、滑差轉(zhuǎn)向和 鉸接轉(zhuǎn)向

7、四種，前三種為整體車架式，后一種為鉸接車架 式。,鉸接式轉(zhuǎn)向有下列優(yōu)點： 1）車輪無需偏轉(zhuǎn)，可采用大尺寸寬基面低壓胎，以發(fā)揮更大牽引力 2）轉(zhuǎn)向半徑小，機動性好，生產(chǎn)率高 3）在保證轉(zhuǎn)向半徑小的前提下，軸距可較長，容易保證后橋上重量的合理分配，良好的縱向穩(wěn)定性，行駛時顛簸小 4）整機可左右擺動實現(xiàn)“蠕動”爬行，有利于通過沼澤地和泥濘地區(qū)，以及停車時原地對車 5）前后橋零件基本通用，簡化工藝，降低成本。 缺點： 軸距長，縱向通過半徑大，橫向穩(wěn)定差，轉(zhuǎn)向時，車架一起擺動慣性大，容易振動,（七）制動系的選型 一個完善的制動系應(yīng)包括三部分：行車制動器、停車制動 器和緊急制動器 制動器要求： 1、在附有

8、泥、水等惡劣條件下，保證有比較穩(wěn)定的制動性能； 2、能頻繁制動及確保下坡安全連續(xù)制動，制動器散熱要好 3、壽命長，便于維修和調(diào)整。 制動器的種類：蹄式、鉗盤式和多片式制動器,蹄式制動器性能不夠穩(wěn)定，散熱較差，調(diào)整不便，正被鉗盤式制動器所替代，其優(yōu)點是： 1、制動性能穩(wěn)定； 2、耐熱衰減性能好，保證頻繁制動的可靠性； 3、制動器無增力作用，制動力矩增長平穩(wěn)； 4、摩擦圓盤均勻，壽命長2-3倍； 5、維修方便，摩擦片磨損后可自動調(diào)整間隙。 濕式多片盤式制動器，用在大型礦用裝載機上，結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本高，需一套油路和冷卻系統(tǒng)。,（八）輪胎的選擇 輪式裝載機的輪胎費用占整機購置費的2550，輪胎選 擇應(yīng)根據(jù)

9、輪胎所受負(fù)荷、作用場地和運輸距離情況進行， 除了滿足一定的承載能力外，應(yīng)有很好的耐磨，抗穿刺性 牽引性、通過性、散熱性和緩沖等 裝載機輪胎牽引型輪胎和巖石型輪胎，為保護輪胎可加裝保護鏈或采用特殊輪胎鏈板式輪胎兩種方式,牽引型,巖石型,二、總體參數(shù)的確定 （一）主要技術(shù)參數(shù)的含義：主要技術(shù)參數(shù)有發(fā)動機功率、斗容、額定載重量、牽引力、掘起力、機重、卸載高度與卸載距離、鏟斗傾卸角、動臂升降與轉(zhuǎn)斗時間、最小轉(zhuǎn)向半徑、車速、最大爬坡度等，下面分別敘述其含義。 1、額定載重量：是保證裝載機作業(yè)時必要的穩(wěn)定性所規(guī)定的鏟斗正常載荷的名義值。輪式裝載機其數(shù)值為50%靜態(tài)傾翻載荷（鉸接式在最大轉(zhuǎn)向角符合此規(guī)定），

10、或是提升能力的100%，取其中之較小值，條件為：標(biāo)準(zhǔn)裝備重量（操作重量），在硬的較平整水平面，最高速度不超過15km/h。履帶式50%靜態(tài)傾翻載荷。,靜態(tài)傾翻載荷是指在下述條件下，由于鏟斗重心處的載荷 使裝載機繞一點傾翻的最小載荷值（履帶式前支重輪離開 履帶，裝載機后輪離地） （1）裝載機在水平地上； （2）具標(biāo)準(zhǔn)裝備重量； （3）帶基本型鏟斗； （4）臂處于最大外伸位置，鏟斗后翻； （5）車輪輪胎達規(guī)定充氣壓力，鉸接式要處在最大轉(zhuǎn)向角位置。 提升能力是指作用在載荷重心處，能被提臂油缸從地面連 續(xù)地提升到最高位置的最大載荷。,2、鏟斗容量：鏟斗容量分平裝和堆裝兩種 平裝斗容量指鏟斗在裝填物料后

11、，用直尺由鏟斗切削刃與 檔板（無檔板者為斗后壁）最上部連線沿斗寬方向刮平后 留在斗內(nèi)的物料容量。堆裝容量是在平裝基礎(chǔ)上，在鏟斗 四周以1/2坡度堆積物料時，由料堆坡面線與鏟斗內(nèi)廓部 分之間形成的容量，又稱為額定斗容量，一般未經(jīng)指明均 指堆裝容量。 我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：以作業(yè)物料容重為1520 作為容量計算的鏟斗定為基本斗，容重15 以下的為輕型斗，容重20 以上定為重型斗。 3、發(fā)動機標(biāo)定功率：指在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓狀況下，發(fā)動機帶 全部附件（風(fēng)扇、水箱、空氣濾清器、消聲器、空負(fù)荷,發(fā)電機和空壓機），在裝載機變工況運行期間所允許連續(xù) 運行一小時的飛輪輸出功率值。 4、機重（操作重量）：指裝載機操作時的全部重

12、量，包 括帶基本型鏟斗的裝載機自重、司機室、隨機工具、按說 明書規(guī)定灌注的油箱、水箱、以及司機重量。 5、最大牽引力：指裝載機保持操作重量，在平坦路面上 （輪式在水泥路面，履帶式在碎石或土路面）進行牽引試 驗所測得的拖鉤最大牽引力值，即液力變矩器失速或驅(qū)動 輪打滑時測得的牽引力。 6、掘起力：是指裝載機在平路，操作重量，動臂低位， 鏟斗平放，斗底水平，變速箱空檔，發(fā)動機最大供油，利 用轉(zhuǎn)斗油缸或提臂油缸使鏟斗或動臂相對鉸銷轉(zhuǎn)動，作用 在切削刃后100處，使裝載機后輪離地或液壓系統(tǒng)安全,閥打開的最大垂直向上的力，切削刃無斗齒指斗刃，加齒斗指斗尖，V形刀刃指斗刃最前一點的斗尖。,7、卸載高度和卸載

13、距離 卸載高度是指鏟斗前傾卸載，鏟斗斗底與水平面成45時，鏟斗切削刃距地面的垂直距離，卸載距離是指相應(yīng)卸高度時，鏟斗切削刃到裝載機最前面一點（輪胎）之間的水平距離。技術(shù)性能一般標(biāo)注Hmax和Smax.,8、鏟斗的傾角 收斗角鏟斗斗底由水平面向上轉(zhuǎn)動的角度，又稱上翻角，收斗角隨動臂位置不同而變化，一般標(biāo)注運行狀態(tài)最大收斗角 ，最高位置時最大收斗角 卸載角鏟斗斗底由水平面往下轉(zhuǎn)動的角度，又稱下翻角，技術(shù)性能中標(biāo)注最大高度時卸載角，其值 9、挖掘深度 當(dāng)動臂處于最低位置，鏟斗切削刃相對于支承面前傾 5 7，從地平線到斗削刃的垂直距離（上圖中的 h)， 它用來適應(yīng)挖掘和當(dāng)支承傾斜度有急劇變化時作業(yè)。,

14、10、鏟斗的升降時間和前傾時間 提升時間把裝有額定載荷的斗地面水平位置提升到最高時所需時間 下降時間把空斗從最高位置下降到地面水平位置時所需時間 前傾時間將空斗從最高位置轉(zhuǎn)動到卸載位置所需時間 11、最小轉(zhuǎn)向半徑 裝載機處于運動狀態(tài)轉(zhuǎn)向時（輪式不能用制動器），車體最外一點（一般是斗尖）所作出的圓弧半徑。 其它性能參數(shù):輪距、軸距、油耗、液壓系統(tǒng)工作壓力等。 （二）確定裝載機總體參數(shù)的方法 裝載機總體參數(shù)很多，要使新設(shè)計的裝載機是高效能的， 使這些參數(shù)合理匹配。,1、根據(jù)作業(yè)阻力計算總體參數(shù) 在總體參數(shù)中，反映裝載機作業(yè)能力的主要參數(shù)是額定重量（或斗容），附著重量、插入力、掘起力、車速和發(fā)動機功

15、率，當(dāng)根據(jù)生產(chǎn)率要求確定了所需鏟斗容量（或額定載重量）后，即可根據(jù)作業(yè)對象確定裝載機作業(yè)時的工作阻力，并進而計算和確定其它參數(shù)。 裝載機作業(yè)時的工作阻力主要是插入阻力和掘起阻力 （1）插入阻力是裝載機鏟斗插入料堆時，料堆對鏟斗的水平反作用力，它是由鏟斗前端的水平切削刃和兩壁切削刃上的阻力，鏟斗底，側(cè)壁內(nèi)表面與物料的摩擦阻力，鏟斗底外表面與料堆之間的摩擦阻力。,（2）掘起阻力掘起阻力是當(dāng)鏟斗插入料堆一定深度后，利用動臂舉升或轉(zhuǎn)斗時，料堆對鏟斗的垂直反作用。掘起阻力由液壓系統(tǒng)所產(chǎn)生的液壓缸作用力克服，當(dāng)工作裝置行業(yè)速度一定時，即可根據(jù)掘起阻力計算所需工作裝置液壓系統(tǒng)功率。根據(jù)所需行走功率和液壓系統(tǒng)

16、功率即可求得發(fā)動機功率,2、采用統(tǒng)計類比方法選擇總體參數(shù) （1）選擇幾種國內(nèi)外具有代表性的先進機種，以斗容或額定載重量作為基本參數(shù)作圖連成直線或平滑曲線，以供參考。 （2）經(jīng)驗公式法 根據(jù)世界上33種結(jié)構(gòu)基本相同的輪式裝載機得出的經(jīng)驗公式，發(fā)動機飛輪功率N eH=(28.614Q+63.62)/1.34 (kw) 裝載機自重G=4.057Q-1.97（t) 最大卸載高度H=0.135Q+2.37 （m） 最大轉(zhuǎn)彎半徑R=0.226Q+6.33 （m） 裝載機全長L=0.502Q+4.53 （ m） 裝載機寬度B=0.218Q+1.73 （ m） 裝載機高度H=0.128Q+2.69 （m）,（

17、3）把國內(nèi)外載重量、斗容量相近、結(jié)構(gòu)類似主要性能數(shù)據(jù)列成表格以供設(shè)計時參考。這是目前國內(nèi)設(shè)計機器時常用的一種方法。實際設(shè)計中，往往采用統(tǒng)計類比和計算相結(jié)合。,（三）總體參數(shù)的確定 1、額定載重量 一般常用它作為劃分裝載機等級的主參數(shù)，因為它比較直觀的反映了裝載機的生產(chǎn)能力，作業(yè)時應(yīng)考慮與運輸車輛配套，在確定載重量，應(yīng)與裝載機系列標(biāo)準(zhǔn)相一致。05、08、10、15、20、30、40、50、80、100、150、200、250（KN) 2、額定斗容量 它常與額定載重量一起作為主參數(shù)，裝載機的額定載重量確定后，可按下式計算斗容量 3、裝載機的操作重量（機器自重） 裝載機在行進中插入料堆，不計慣性力影

18、響，欲克服插入阻力PT所需的牽引力為PKP=PT 牽引力的最大值受地面附著條件限制，即,4、牽引力 設(shè)計時應(yīng)使裝載機在水平地面以第一檔作業(yè)速度工作時，發(fā)動機與變矩器最佳工況的匹配點所相應(yīng)的牽引力等于額定滑轉(zhuǎn)率所相應(yīng)的牽引力 裝載機與其他鏟土運輸機械不同，它的生產(chǎn)率不僅取決于牽引力功率與牽引力的發(fā)揮，而更重要的是牽引功率與液壓功率的合理分配。沒必要過分追求牽引力值，否則會造成1）發(fā)動機功率一定，牽引功率分配過大，液壓系統(tǒng)小，工作裝置緩慢，功率利用降低；2）輪胎（或履帶）容易滑轉(zhuǎn)磨損；3）增加傳動系負(fù)荷。因此對裝載機取 根據(jù)統(tǒng)計，輪式裝載機的最大牽引力與機器的自重的比值一般均在0.750.90之間

19、。,5、掘起力 它是作用在鏟斗刀刃上的垂直力，其最大值由整機穩(wěn)定性限制，掘起力由轉(zhuǎn)斗液壓缸或提臂油缸的作用力產(chǎn)生，一般要求掘起力大于二倍的額定載重量。 6、發(fā)動機功率 發(fā)動機凈功率（飛輪功率）消耗于牽引功率和驅(qū)動液壓泵功率。 計算得到總功率Ne后，即可選取適當(dāng)型號發(fā)動機，選擇時應(yīng)用按1小時功率標(biāo) 定的工程機械用柴油機，如 按15分鐘標(biāo)定功率，建議將 其功率降低1020%使用。 根據(jù)統(tǒng)計，裝載機自重、功 率、斗容之間的關(guān)系表,7、檔位數(shù)和車速 裝載機一般應(yīng)有34個前進檔和12個后退檔，以保證良好的作業(yè)性能和充分利用發(fā)動機功率。檔速度在34km/h,最高速度不超過40km/h。履帶式最高速度在6.

20、411km/h。 8、鏟斗提升和下降時間的確定 減少鏟斗升降和轉(zhuǎn)斗時間，可縮短作業(yè)循環(huán)時間，提高生產(chǎn)率，提升（動臂）時間一般69秒，鏟斗下降一般46秒（太小有沖擊及液壓缸上腔產(chǎn)生真空） 9、軸距和輪距 軸距和輪距的大小直接影響裝載機的很多使用性能，是總體設(shè)計中的重要參數(shù)，一般是參考同類型機器初選，并通過繪制總布置草圖加以確定,（1）軸距它的改變會影響以下幾方面的整車性能 A、前后橋的軸荷分配；B、縱向穩(wěn)定性；C、最小轉(zhuǎn)彎半徑；D、自重增加（傳動軸、零件加長）此外還有車架受力和整車通過性。 （2）輪距現(xiàn)代裝載機前后輪胎大多數(shù)采用同一規(guī)格， 其輪距也相同，輪距大，橫穩(wěn)好，但受鏟斗寬及交通運輸限制，

21、偏轉(zhuǎn)車輪轉(zhuǎn)向，需考慮車架與車輪偏轉(zhuǎn)角間隙。 10、履帶式裝載機的接地長度、軌距及其比壓值 履帶式裝載機的通過性能主要取決于平均接地壓力，簡稱接地比壓p L0履帶接地長度，可取其等于驅(qū)動輪的導(dǎo)向輪的中心距 b履帶板寬度，履帶式裝載機的轉(zhuǎn)向能力與L0、軌距B有關(guān)，一般L0/B=1.31.5之間。,11、最小離地間隙 輪式裝載機最低點是變速箱或動臂油缸下支點，要求離地間隙大于350，履帶式為280450 12、輪胎尺寸 輪胎尺寸影響傳動比，整機重心，離地間隙及各式各部件的總體布置，一般參考同類型機器予以選定，尺寸主要根據(jù)輪胎的負(fù)荷選取應(yīng)分別驗算輪胎最大載荷工況和正常使用載荷工況的承載能力。 13、最

22、大卸載高度和相應(yīng)的卸載距離 根據(jù)裝載機的結(jié)構(gòu)型式和它相配合 作業(yè)和運輸車輛來確定,第三節(jié) 裝載機的總體布置 不同類型的裝載機，其結(jié)構(gòu)型式和總體布置各有特點。下面僅以輪式裝載機為例簡述總體布置的一般原則。 布置各部件在車上的位置，首先要確定基準(zhǔn)，對輪式裝載機一般可選車架上緣面或平面為前后位置的基準(zhǔn)，左右位置則以縱向?qū)ΨQ軸線為基準(zhǔn)。座標(biāo)確定后，即可把初選的軸距、輪距和輪胎畫在草圖上。各部件布置在車上的平面位置應(yīng)盡量對稱于車輛的縱向?qū)ΨQ軸線，以利整車的橫向穩(wěn)定和左右輪胎的負(fù)載均勻。,一、發(fā)動機與傳動系統(tǒng)的布置（發(fā)動機、變矩器、變速箱） 1）如圖所示發(fā)動機、變矩器和變速箱三者組成一體的方案，尺寸短，可

23、靠，箱體加工要求高，修理困難費時。 2）發(fā)動機獨立布置，變速箱與變矩器連接一體的方案。 3）變速箱獨立，發(fā)動機與變矩器組成一體的方案。,二、鉸接點和傳動萬向節(jié)的布置 鉸接式裝載機前后車架鉸接點的位置對整機性能、運行阻力，轉(zhuǎn)向阻力和穩(wěn)定性等均有顯著影響，國外大多數(shù)鉸接點布置在軸距的中心(1/2軸距)，其優(yōu)點是： 1）前后車輪運行軌道相同，減少了運行阻力，轉(zhuǎn)彎半徑??； 2）前后橋內(nèi)外側(cè)輪轉(zhuǎn)速和相等，當(dāng)雙軸驅(qū)動時，前后軸間無轉(zhuǎn)速差，減少了輪胎的磨損，也有部分裝載機的鉸接點布置在軸距中心偏前（國產(chǎn)ZL系列距前橋為1/3軸距），其優(yōu)點是： 1）便于傳動系布置（萬節(jié)向）； 2）裝載機前后部最外端（斗尖各發(fā)

24、動機罩）轉(zhuǎn)向半徑接近相等，可得較小轉(zhuǎn)向半徑； 3）折腰時，前車架轉(zhuǎn)角 1 后車架 2 ，便于對車及駕駛室擺角小，司機有安全感，不易疲勞； 4）鉸接點愈靠近前橋，前橋轉(zhuǎn)角愈大，轉(zhuǎn)向阻力矩小，在兩側(cè)時，可加設(shè)中間傳動軸與附加支座，,三、擺動橋的布置 輪式裝載機作業(yè)時載荷變化大，為保證作業(yè)穩(wěn)定性，均不設(shè)彈性懸掛裝置，但為了使裝載機在不平路行駛時，四個輪胎都能著地，以提高機器的穩(wěn)定性，允許有車架橋能隨路面不平作相對擺動。1）后橋為擺動橋 1014；2）另一種是前車架繞縱向軸擺動，省掉了副車架、重心低、穩(wěn)定性好，但司機易疲勞有不安全感,四、工作裝置的布置 輪式裝載機的工作裝置一般均布置在整機前端，結(jié)合工

25、作裝置連桿機構(gòu)的設(shè)計確定動臂與車架的鉸點位置，在滿足連桿機構(gòu)不干涉情況下，動臂支點布置愈后，整機縱向穩(wěn)愈好，動臂轉(zhuǎn)向愈小，支點位置愈高，則掘起力愈大，反之減小。 五、駕駛室的布置 駕駛室的布置應(yīng)使操縱用的傳動機構(gòu)簡單，操作省力、方便，以保證司機具有良好的視野和舒適、安全的工作環(huán)境。整機車架駕駛布置在車身前端，鉸接車架兩種方案：1）駕駛室布置在前車架后端；2）布置在后車架前端（常用）,六、轉(zhuǎn)向系的布置 裝載機的軸荷大，軸向頻繁，轉(zhuǎn)向角度大，一般采用動力轉(zhuǎn)向。 鉸接式裝載機轉(zhuǎn)向液壓缸一般采用二只，分別對稱布置于車身兩側(cè)，布置應(yīng)保證下列條件： 1、轉(zhuǎn)向過程中，各零件不是碰撞和干涉； 2、油管要短，轉(zhuǎn)

26、向時管路變位?。?3、液壓缸的擺動角盡量小，以減少轉(zhuǎn)向力臂的變化。,七、裝載機的軸荷分配 （一）基本要求 1、應(yīng)保證驅(qū)動橋上有足夠的附著重量，以獲得所需牽引力； 2、應(yīng)保證整機的穩(wěn)定性（空載、滿載、橫穩(wěn)、縱橫）； 3、應(yīng)保證轉(zhuǎn)向輕便； 4、應(yīng)使每個輪胎的負(fù)載能力充分得到利用，并使各輪胎的使用壽命大體接近，綜合考慮上述要求， 整體車架裝載機軸荷分配是： 空載：前橋3540%G，后橋6065%G； 滿載：前橋6065%（G+Q），后橋3540%（G+Q）； 對鉸接式裝載機： 空載：前橋4550%G，后橋5055%G： 滿載：前橋6575%（G+Q）；后橋2535%（G+Q） 履帶式裝載機，動臂最大

27、外伸，鏟斗滿載，其接地中心離導(dǎo)向輪軸距離 應(yīng)大于1/6L0（L0為履帶接地長度）,（二）軸荷分配計算，軸荷分配的計算等程序如下； 1、估算各部件的重量； 2、在總布置草圖上標(biāo)注出各部件和附屬設(shè)備和重心位置以及離前軸中心的距離。,3、列表計算各部件對前驅(qū)動橋的力矩值； 4、確定配重（假定斗中載荷為二倍的額定載荷）則： 5、計算裝載機在運輸位置時重心距前軸距離，即可求得裝載機在空載和滿載時的前后橋軸荷 6、軸荷分配的調(diào)整 若計算所得之軸荷分配與所要求相差較大，則應(yīng)設(shè)法調(diào)整。調(diào)整軸荷分配的方法是 1）調(diào)整配重大小； 2）適當(dāng)改變各總成，部件相對于前軸的位置，如仍不能符合要求，則需改變軸距。以上方法可

28、同時采用，亦可單獨采用。 7、校驗根據(jù)裝載機平衡條件所確定的最大掘起力，它一般應(yīng)大于等于額定重量的二倍。,8、履帶式裝載機總布置特點 履帶式裝載機其主機部分一般是由工業(yè)履帶拖拉機改裝而成，部分也有根據(jù)裝載機作業(yè)特點設(shè)計的專用底盤。其總布置原則上工業(yè)履帶拖拉機相似，主要不同在于履帶式作業(yè)時，外載荷均由車架傳給履帶行車架，裝荷變化又大，故需加強車架結(jié)并采用剛性懸掛，以保證作業(yè)的穩(wěn)定性。另外，為了能布置工作裝置，車架與履帶行走架之間應(yīng)有足夠間距，履帶接地長度應(yīng)適當(dāng)增加（一般把導(dǎo)向輪向前移伸）使裝載機重心向右移，以使接地比壓均勻，保證作業(yè)穩(wěn)定性。,第四節(jié) 輪式裝載機的穩(wěn)定性 定義：穩(wěn)定性是指裝載機在運

29、行和作業(yè)中抗傾翻的性能，它是確保機器安全及正常工作的重要衡量指標(biāo)。 一、穩(wěn)定性常用的指標(biāo) 穩(wěn)定性指標(biāo) a) 穩(wěn)定性系數(shù) b)穩(wěn)定度,縱向穩(wěn)定性 橫向穩(wěn)定性,二、穩(wěn)定性確定方法 1)傾斜平臺實驗測定法 2)計算法,三、整體式裝載機穩(wěn)定性分析 四種工況的穩(wěn)定性計算位置(工況） （1）水平路面，滿載低速運行，突然制動，校核縱向穩(wěn)定性 （2）水平路面，滿載動臂最大外伸，校核縱向穩(wěn)定性 （3）水平路面，滿載最高舉升急轉(zhuǎn)，校核橫向穩(wěn)定性 (4）水平路面，空載，高速運行，急轉(zhuǎn)（或斜坡急轉(zhuǎn)）校核橫向穩(wěn)定性,裝載機橫向失穩(wěn)的二種情況： 一級失穩(wěn)（后橋擺動角) 二級失穩(wěn),（一）用傾斜平臺試驗法確定穩(wěn)定度 測定一、

30、二種工況之裝載機縱向穩(wěn)定度時，傾斜平臺之轉(zhuǎn)軸應(yīng)與前輪接地點連線相平行；測定三、四種工況之裝載機橫向穩(wěn)定性時，傾斜平臺的轉(zhuǎn)軸應(yīng)與傾翻軸線在傾斜平臺上的投影相平行。,（二）用計算法確定穩(wěn)定度 1、測定重心 （1）空載重心位置,（2）滿載重心位置,2、穩(wěn)定度計算公式 （1）縱向穩(wěn)定性 滿載縱穩(wěn) 考慮到輪胎的變形,（2）橫向穩(wěn)定性 上述計算必須注意的幾個問題 1、未計及摩阻力矩影響（實際要大）； 2、未計及輪胎變形的影響； （1）縱向變形的影響（附加坡度) （2）輪胎橫向變形 （3）輪胎的切向變形影響（支承點向前或向后移，但影響較小一般不計）,分析結(jié)論: 1、穩(wěn)定性與裝載機的軸距，輪距，重心位置有關(guān)，

31、設(shè)計時，軸距大，縱穩(wěn)好，輪距大，橫穩(wěn)好，重心高，對縱、橫穩(wěn)均不利 2、擺動橋支鉸點，E位置高，橫穩(wěn)好，但受結(jié)構(gòu)限制，同時，E越高，一級失穩(wěn)接近二級失穩(wěn)，對安全不利； 3、合理布置重心位置，重心后移，縱穩(wěn)，但橫穩(wěn)不一定 4、擺動橋擺角要適當(dāng)，一、二級失穩(wěn)接近，司機反應(yīng)不及，造成翻車。 穩(wěn)定度是裝載機穩(wěn)定性的質(zhì)量指標(biāo)，在國家尚未有標(biāo)準(zhǔn)，只能作為現(xiàn)有機器比較指標(biāo)。,作業(yè) 如圖所示，巳知G=17噸， Q=5噸， L=3米， l=2.6米， L1=1.6米，H=1.8米，h=2.2米。(1)試求裝載機在該工況下（滿載，動臂最大外伸）縱向穩(wěn)定性系數(shù)K和穩(wěn)定度i;(2)求裝載機在該工況下的前、后橋輪壓,第五

32、節(jié) 裝載機工作裝置連桿機構(gòu)設(shè)計 裝載機的工作裝置是由鏟斗、動臂和用來轉(zhuǎn)動鏟斗、升降動臂的油缸、連桿機構(gòu)組成，用以完成鏟掘、裝載作業(yè)。,裝載機工作裝置應(yīng)滿足要求： 1、鏟斗的運動軌跡符合作業(yè)要求，即要滿足鏟掘、裝載的要求； 2）要滿足卸載高度和卸載距離的要求，并保證動臂在任何位置都能卸凈鏟斗中的物料； 3）在滿足作業(yè)要求的前提下，工作裝置結(jié)構(gòu)簡單，自重輕、受力合理、強度高； 4）保證駕駛員具有良好的工作條件，確保工作安全，視野良好，操作簡單和維修方便。 一、鏟斗設(shè)計 鏟斗是鏟裝物料的工具，它的斗型與結(jié)構(gòu)是否合理，直接影響裝載機的生產(chǎn)率，設(shè)計鏟斗首先要具有合理的斗型，以減少切削和裝料阻力，提高作業(yè)

33、生產(chǎn)率，其次是在保證鏟斗具有足夠強度和剛度的前提下，盡量減少自重，同時也應(yīng)考慮到更換工作裝置和修復(fù)易換零件（切削刃、斗齒）的方便。,（一）普通鏟斗的構(gòu)造 從切削刃分： 直刀刃鏟斗; V形刀刃鏟斗; 直刀刃帶斗點鏟斗; V形刀刃帶斗齒鏟斗。,（二）其他形式鏟斗 1、蚌式鏟斗 （圖2-63） 2、側(cè)卸式鏟斗 （圖2-64） 3、強制卸料鏟斗 （圖2-65）,三）鏟斗的斷面形狀和基本參數(shù)的確定 斗的斷面形狀由斗的圓弧半徑r，張開角 ，后壁高h(yuǎn)和底壁長l 等四個參數(shù)確定。R為鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑。 利用相似原理，把經(jīng)過實踐使用說明比較合理的斗形作為鏟斗的基型進行新鏟斗設(shè)計方法。如圖2-68 鏟斗橫截面積,鏟

34、斗的橫截面積：,（四）斗容的計算 1、平裝斗容 2、堆裝斗容,（五）斗鉸點位置的確定 動臂與斗的連接點（下鉸點）的位置應(yīng)盡量使鏟斗在鏟掘位置時在靠近切削刃與地面。,二、動臂鉸點位置和動臂長度的確定 動臂的長度決定于動臂與機架的鉸點位置（上鉸點）和動臂與鏟斗的鉸點（下鉸點）的位置。 動臂上鉸點:在確定了A1、A2、則上 鉸點O一定在由A1、A2、連線的垂 直平分線上，具體位置由總體 布置確定，O點向后布置可減 少和最大外伸 ，有利于整機 穩(wěn)定，但靠后布置受駕駛室布 置及折腰鉸點位置限制。動臂的 上、下鉸點位置確定后，就可以 用計算或作圖法確定動臂長度。,三、連桿機構(gòu)類型的選擇 （一）按組成連桿機

35、構(gòu)的構(gòu)件數(shù)可分為四連桿、六連桿和八連桿 1、四連桿由四個兩鉸構(gòu)件（機架、動臂、拉桿和柜架）組成（圖2-60） 該裝置結(jié)構(gòu)簡單，便于更換其他工作裝置，但前端框架自重較大，減少載重量及影響司機視野。僅用在小型裝載機上。,2、六連桿由兩個三鉸構(gòu)件和四個兩鉸構(gòu)件組成，其運動學(xué)簡圖如圖2-73所示，它均以三鉸構(gòu)件1為動臂，構(gòu)件2為鏟斗，構(gòu)件4為搖臂，構(gòu)件6為機架。根據(jù)轉(zhuǎn)斗油缸布置不同，有如圖2-73b所示四種形式：六連桿實際上由二個四連桿組成，因僅有一個三鉸構(gòu)件作為搖臂，故又稱單搖臂機構(gòu)。,3、八連桿其結(jié)構(gòu)形式較多，最常見的如圖2-74所示二種形式,（二）按連桿機構(gòu)運動狀態(tài)分正轉(zhuǎn)連桿機構(gòu)和反轉(zhuǎn)連桿機構(gòu)

36、四連桿只能是正轉(zhuǎn)連桿，六連桿可由兩個正轉(zhuǎn)四連桿或二個反轉(zhuǎn)四連桿組成，八連桿可由三個正轉(zhuǎn)四連桿或二個反轉(zhuǎn)四連桿和一個正轉(zhuǎn)四連桿組成，反轉(zhuǎn)連桿應(yīng)成對出現(xiàn)。,（三）連桿機構(gòu)類型的選擇 各種類型連桿機構(gòu)其鏟斗的運動特點，掘起力大小和變化規(guī)律都是不同的。選型時應(yīng)根據(jù)整機布置特點、作業(yè)對象和作業(yè)方式，并考慮到結(jié)構(gòu)簡單、合理、維修方便等因素選擇。 1、正轉(zhuǎn)連桿機構(gòu)運動特點： 1）動臂提升，鏟斗收斗角增加快，適于采用挖掘機采掘法作業(yè) 2）因收斗角增加快，為限制最高位置鏟斗后傾，使動臂下部位置收斗角減小，但運輸工況易撒料； 3）卸料（轉(zhuǎn)斗）時，角速度較大，雖易于抖料，但對運輸車輛造成沖擊，影響駕駛員安全及車壽命

37、； 4）各桿件干涉少，動臂可作成直線性，省料，工藝性好，各構(gòu)件易于布置同一平面受力好。 正轉(zhuǎn)八連桿與六連桿相比，鉸點多，易磨損，松動影響大，維修費時，但其傳動比大，可用在大型裝載機上，減小連桿尺寸，改善司機視野，正轉(zhuǎn)機構(gòu)適于建筑材料和砂土材料作業(yè)，不適于堅實物料和投運作業(yè)。,2、反轉(zhuǎn)連桿機構(gòu) 鏟掘位置時傳動角大，轉(zhuǎn)動油缸以大腔作用，能產(chǎn)生較大掘起力， 運動特點： 1）動臂提升時，收斗角變化不大，在滿足最高位置收斗角條件下，加大動臂在下部時收斗角，這樣提高裝滿程度，避免撒料。 2）卸料時，轉(zhuǎn)斗角速度小，易于控制卸料速度，減少卸料沖擊。 3）易于實現(xiàn)自動效率，鏟斗自頂部降至地面時，無需操縱轉(zhuǎn)斗油缸

38、，鏟斗自動回到鏟掘位置，簡化操作，提高功效。 反轉(zhuǎn)連桿機構(gòu)近來得到越來越多的應(yīng)用，特別運用于堅實物料（礦石、原石）采掘和搬運作業(yè)。反轉(zhuǎn)機構(gòu)動臂幾何形狀不規(guī)則，小批生產(chǎn)時費料，其搖臂較長，在裝車時搖臂下卸易碰車箱側(cè)板。,四、連桿機構(gòu)設(shè)計 （一）設(shè)計要求與方法 目前大多采用圖解法并配合統(tǒng)計或類比法加以確定 1、圖解設(shè)計法把動臂看成固定件，則機架變?yōu)槔@動臂反轉(zhuǎn)，機架為主動件，鏟斗為從動件，分析； 1）鏟斗運動軌道符合作業(yè)要求。 2）滿足動臂在任意位置都能卸載，即卸載角 3）連桿機構(gòu)的傳動角盡可能大，以提高傳動效率 4）作業(yè)時，各構(gòu)件間無運動干涉 下面以常用反轉(zhuǎn)六連桿工作裝置為例，采用以動臂為固定件的

39、圖解法來設(shè)計連桿機構(gòu)，基本精神也適用其他型式連桿機構(gòu)的設(shè)計，把六連桿分成二個四連桿機構(gòu)（即斗四連桿和油缸四連桿機構(gòu)）分別設(shè)計。,（二）斗四連桿設(shè)計 1、設(shè)計要求 （1）滿足斗（相對動臂）的轉(zhuǎn)角范圍，在轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)，傳動角大于10轉(zhuǎn)角范圍比較大。傳動角取得比較大較難，但傳動角最小值時，連桿機構(gòu)受載不大，因此傳動角可小些，但不得小于10 （2）斗四連桿機構(gòu)傳動比應(yīng)符合掘起力變化規(guī)律要求。即在鏟掘位置附近力傳動比比較大，以保證有足夠的掘起力。 （3）連桿尺寸要適當(dāng)，考慮結(jié)構(gòu)布置的可能性和合理性。,2、運動學(xué)與動力學(xué)分析 最長桿d與最短桿a之和應(yīng)大于是b與c長度之和，即 a+db+c a鏟斗上下鉸點連線

40、長 b斗上鉸點和下?lián)u臂連桿長 c下?lián)u臂長 d搖臂鉸支點與動臂下鉸點之連線長度 （1）斗四連桿機構(gòu)斗鉸線的最大轉(zhuǎn)角范圍，當(dāng)機構(gòu)桿件長度確定后，為保證最小傳動角 10，作輔助線e,（,(2）斗四連桿機構(gòu)的最大傳動比 3、斗四連桿尺寸選擇 根據(jù)統(tǒng)計資料： （三）轉(zhuǎn)斗缸四連桿設(shè)計 鏟斗上翻角和下翻角變化規(guī)律（要求），動臂在水平位置以下 （上翻角）為正，在最低位置時可大些，減少運輸撒料，在上部小些，以保持平移，鏟斗變化角 15，并在任意位置，卸載角 45 1、把設(shè)計要求的鏟斗上、下翻角變化規(guī)律列成表 2、把已選定的斗四連桿按表作出運動圖 3、確立轉(zhuǎn)斗缸四連桿各參數(shù) 滿足上、下翻角變化規(guī)律的斗四連桿機構(gòu)設(shè)計，可歸結(jié)為按對應(yīng)角位移求解四連桿問題，采用覆蓋法較迅速簡便，具體步驟如下,（1）初取上搖臂長度e,以D為圓心，e為半徑作圓弧，得搖臂相應(yīng)角位移，并交點 （2）用透明描圖紙劃下機架g 各轉(zhuǎn)角位置（每隔10）并作若干同心圓（圖2-83b） （3）將b）圖覆蓋于a）圖圓弧上由此可得e.f.g.h長度和初始角 （4）檢驗傳動角值，要求最小傳動角盡可能大，在鏟掘位置時，缸連桿與搖臂之傳動角接近90 （5）確立轉(zhuǎn)液壓缸最短長度，同時還符合油缸結(jié)構(gòu)要求，即 （6）連桿機構(gòu)自動實現(xiàn)鏟斗放平 裝載機在卸料后動臂放至地面位置時，要求鏟斗能自動復(fù)位至鏟掘位置稱為鏟斗自動放平，實現(xiàn)可由液壓,第六節(jié) 工作裝置強