裝載機(jī)工作裝置的分析

趙剛?cè)骸瓮瑧c　汪　順

摘要：隨著煤炭行業(yè)的發(fā)展，在煤礦地面工業(yè)廣場(chǎng)的建設(shè)中，需要有更多先進(jìn)的工程機(jī)械作為建設(shè)工具，為此，結(jié)合我孟津礦的建設(shè)，對(duì)常用裝載機(jī)做以下分析。

關(guān)鍵詞：構(gòu)件 自由度 原動(dòng)件

0 引言

工作裝置的結(jié)構(gòu)和性能直接影響工程機(jī)械整機(jī)的工作尺寸和性能參數(shù)，工作裝置的合理性直接影響整機(jī)的工作效率、生產(chǎn)負(fù)荷、動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)特性、不同工況下的作業(yè)效果、工作循環(huán)的時(shí)間、外形尺寸和發(fā)動(dòng)機(jī)功率等。裝載機(jī)的工作過(guò)程包括：插入工況、鏟裝工況、重載運(yùn)輸工況、舉升工況、卸載工況、空載運(yùn)輸工況。裝載機(jī)的工作裝置主要由鏟斗、動(dòng)臂、連桿、搖臂、轉(zhuǎn)斗油缸和舉升油缸組成。裝載機(jī)工作裝置主要由鏟斗和支持鏟斗進(jìn)行裝載作業(yè)的連桿系統(tǒng)組成。

1 機(jī)構(gòu)分析

由于現(xiàn)在使用的裝載機(jī)大多以六桿機(jī)構(gòu)，在此對(duì)裝載機(jī)工作裝置中的六桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析。

六桿機(jī)構(gòu)，六桿機(jī)構(gòu)工作裝置是目前裝載機(jī)上使用最為普及的一種結(jié)構(gòu)形式。對(duì)于單自由度的六桿機(jī)構(gòu)，只能有兩個(gè)三鉸構(gòu)件和4個(gè)兩鉸構(gòu)件組成，其傳遞方案如圖1所示。圖1所示方案形成的工作裝置，是以三鉸構(gòu)件1為動(dòng)臂、構(gòu)件2為鏟斗、構(gòu)件4為搖臂、構(gòu)件6為機(jī)架。

轉(zhuǎn)斗缸后置式反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)（圖2）以圖1的構(gòu)件5為轉(zhuǎn)斗缸，將其布置在動(dòng)臂上面，轉(zhuǎn)斗缸小腔作用時(shí)進(jìn)行鏟掘。該機(jī)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是，鏟斗插入時(shí)轉(zhuǎn)斗缸大腔進(jìn)油，并且連桿機(jī)構(gòu)的傳力比可以設(shè)計(jì)成較大值，故可獲得較大的掘起力；二是，合理設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的尺寸，不僅可以得到良好的鏟斗平移性能，而且可以實(shí)現(xiàn)鏟斗的自動(dòng)放平；三是，結(jié)構(gòu)十分緊湊，前懸小，司機(jī)視野好。缺點(diǎn)是搖臂和連桿布置在鏟斗和前橋之間的狹窄部位，各構(gòu)件間易于發(fā)生干涉。

2 工作裝置自由度的計(jì)算

由于組成裝載機(jī)工作裝置的各構(gòu)件是通過(guò)銷軸連接的，各個(gè)銷軸互相平行；加上，其結(jié)構(gòu)又是縱向?qū)ΨQ。因此，在進(jìn)行裝載機(jī)工作裝置的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析時(shí)，可將其簡(jiǎn)化為帶液壓缸的平面低副多桿機(jī)構(gòu)，不計(jì)各桿件的自重，并假設(shè)各鉸接點(diǎn)的摩擦力為零。如圖3所示，為典型的反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)工作裝置的桿系結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。

對(duì)于反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)的工作裝置，它由舉升機(jī)構(gòu)GHI、油缸四連桿機(jī)構(gòu)DEFG和鏟斗四連桿機(jī)構(gòu)ABCD等組成。其中，活動(dòng)桿件數(shù)n=8，低副數(shù)Pl=11，高副數(shù)Ph=0。這樣，由平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式可得，反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)工作裝置的自由度F=3n-2Pl-Ph=2當(dāng)轉(zhuǎn)斗缸閉鎖時(shí)，動(dòng)臂在舉升缸的作用下舉升或下降鏟斗，此時(shí)該工作裝置的自由度為1，舉升缸為原動(dòng)件；當(dāng)舉升缸閉鎖，動(dòng)臂處于某一特定作業(yè)位置不動(dòng)時(shí)，在轉(zhuǎn)斗缸的作用下，通過(guò)一平面六桿機(jī)構(gòu)使鏟斗繞其鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)該工作裝置的自由度也是為1，轉(zhuǎn)斗缸為原動(dòng)件。

3 結(jié)論

通過(guò)以上的分析，得到如下結(jié)論：①裝載機(jī)工作裝置工作時(shí)候的約束條件是受到轉(zhuǎn)斗油缸和舉升油缸的控制；②合理的結(jié)構(gòu)形式對(duì)于司機(jī)的視線影響和整個(gè)裝載機(jī)的性能極為重要，合理的結(jié)構(gòu)不能有機(jī)構(gòu)干涉現(xiàn)象；③對(duì)裝載機(jī)工作裝置的分析以利于解決裝載機(jī)在實(shí)際工作中遇到的問(wèn)題。