文档介绍：ZL40装载机反转连杆机构工作装置的设计
1 装载机工作装置介绍
装载机的工作装置是由铲斗、升降动臂的液压缸、连杆机构组成,用以完成铲掘、装载作业。对中小型装载机,一般还常配有可以更换的工作装置,以适应多种作业的需要。
装载机工作装置应满足如下要求:
,即要满足铲掘、装载的要求;
,并保证动臂在任何位置都能卸净铲斗中的物料;
,工作装置结构简单,自重轻、受力合理、强度高;
,确保工作安全,视野良好,操作简单和维修方便。
原始的装载机工作装置如图1—1所示,铲斗与动臂固定,若转斗液压缸不动,当动臂提升时,铲斗和动臂一起绕着定点转动,斗的倾角随着动臂转角的增大而增大,使斗中物料撒落,为使物料不撒落,要求动臂举升时,铲斗应相对动臂向前倾,以补偿铲斗随动臂转动所引起的后倾,实现铲斗接近平移运动。这样的运动通常是由连杆机构来实现。
图1—2所示,为一个由机架、动臂拉杆和框架(斗)组成的工作装置连杆机构,动臂和拉杆的一端与车架铰接,另一端则与框架铰接。斗和斗液压缸固定在框架上。动臂举升时,动臂与机架的夹角α改变,引起框架和动臂的夹角ß改变,由于斗装在框架上,故斗相对于动臂产生了转动。动臂举升时,斗在空间的运动,可以为斗跟随动臂一起绕定
CAD图纸,加153893706
点转动的牵连运动和相对动臂转动的相对运动的合成。
若动臂转角△α(即斗的牵连运动),通过连杆机构使框架(斗)相对于动臂转动△ß(斗的相对运动),则斗在空间的实际转角为:
△γ=△α+△ß
若△α≈-△ß,则△γ≈0,即使动臂在举升时,斗在空间基本上无转角变化。
2 铲斗的设计
铲斗的介绍
铲斗是铲装物料的工具,它的斗型与结构是否合理,直接影响装载机的生产率,在设计工作装置连杆之前,首先要确定铲斗的几何形状和尺寸,因为
它与连杆机构的设计有密切的关系。
设计铲斗首先要具有合理的斗型,以减少切削和装料阻力,提高作业生产率,其次是在保证铲斗具有足够强度和刚度的前提下,尽量减少自重,同时也应考虑到更换工作装置和修复易换零件(切削刃、斗点)的方便。
1. 普通铲斗的构造(图2
—1)
图2—1所示是一个焊接结构的铲斗,底板上的主切削刃1和侧板上侧刀刃2均由耐磨材料制成;在铲斗上方有挡板3把斗后壁加高,以防止斗举高时物料向后撒落。斗底上镶有耐磨材料制成的护壁4,以保护斗底,并加强斗的刚度。
直线型刀刃适宜用于转载轻质和松散小颗粒物料,并可以利用刀刃作刮平、清理场地工作;V形刀刃便于插入料堆,有利于改善作用装置的偏载,适宜于铲装较密实物料。由于其刀刃突出,影响卸载高度。
通常在设计铲斗时都采用带齿的铲斗,因为斗齿的作用是铲斗插入物料时,减少铲斗与物料的作用面积使插入力集中在斗齿上,破坏物料结构,因而带齿的斗具有较大的插入料堆的能力,适宜于装矿石和坚硬的物体,齿型的铲斗的选择使提高铲斗的寿命,使铲斗的插入力减小,如果齿变钝了易于更换和维修,设计时采用分体式铲斗。(如图2—2)
铲斗的截面形状如图2—2所示,它的基本形状由一段圆弧、两段直线所焊接而成的基本的斗状圆弧的半径r、张开角
γ、后臂高h、底臂长l等四个参数决定的,圆弧半径大,物料进入铲斗的流动性能好,有利于减少物料装入斗内的阻力,卸料快而干净,但圆弧半径过大,斗的张开角大,不易于装满,且铲斗外形高,影响驾驶员的视野。后臂过小则容易漏料,过大则增加铲斗的外形影响驾驶员的视野底臂长,则斗的插入料堆深度大,斗易于装满,但铲起力由于力臂的增加而减少,底臂长度小则铲起力大,且由于卸料时铲斗刃口降落的高度小,可以减少动臂举升高度,缩短作业时间。
铲斗的断面形状和基本参数的确定
斗的断面形状由圆弧半径r、张开角γ、后臂高度h、和底臂长l等四个参数决定。如图2—3所示,
圆弧半径r越大,物料进入铲斗的流动性越好,有利于减少物料装入斗内的阻力,卸载快而干净,但r过大,斗的开口大,不易装满,且铲斗的外形较高,影响驾驶员观察铲斗刃的工作情况。
后壁高h和底壁长h是指斗上缘至圆弧与后壁切点的距离,h过小则易漏料,过大则增加铲斗外形,影响驾驶员视线。
根据图2—3铲斗截面基本参数:
已知该工作机构的额定载重量Q=4t
由土壤的自然重度公式得 V=mg/γ=40/20=2
在应用中采用平装斗容来计算铲斗的截面面积的基本参数,铲斗的截面面积:
(2—1)
铲斗的几何容积V=S×B,则可以建立下式:
(2—2)
式中V—平装斗容量图2—4所示阴影面积由设计给定;
B—铲斗的净宽度;
Q=4t