装载机铲斗结构设计说明书2

摘要装载机属于铲土运输机械类是工程机械的主要机种之一，是一种通过安装在前端一个完整的铲斗支撑结构和连杆，随机器向前运动进行装载或挖掘，以及提升、运输和卸载的自行式机械。它广泛用于建筑、矿山、水电、桥梁、铁路、公路、港口、码头等国民经济各部门等工程建设中。装载机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点，对于加快工程建设速度，减轻劳动强度，提高工程质量，降低工程成本都发挥着重要的作用。装载机根据不同的使用要求，发展形成了不同的结构类型。通常，按使用场合的不同，分成露天用装载机和井下用装载机；按行走系统结构不同，分成轮式装载机与履带式装载机；按卸料方式不同，分为前卸式（前端式）、后卸式与回转式装载机。此次设计针对的是ZL50 装载机铲斗的设计，根据铲斗的铲斗设计要求和铲斗斗型的结构的分析来确定切削刃的形状，铲斗的斗齿，铲斗的侧刃，斗体形状，铲斗的具体参数数据，铲斗容量等。这次设计可以说是一次的尝试。由于本人设计水平有限，设计过程中难免会存在一些考虑不周之处，敬请各位老师批评指正。关键词： 工程机械，装载机，铲斗ABSTRACTLoader belong to shovel transport machinery is one of the main model of engineering machinery, is a kind of through the installed in front of a complete bucket support structure and connecting rod, with machine move forward for loading or mining, and ascension, transport and unloading of self-propelled machinery. It is widely used in construction, mining, water and electricity, Bridges, railways, highways, ports, docks sectors of the national economy such as engineering construction. Loader has operation speed, high efficiency, good maneuverability, convenient operation, etc., and to speed up the construction speed, reduce labor intensity, improve the engineering quality, reduce the cost for the project are play an important role.Loader according to different application requirements, development formed different structure types. Usually, according to the using situation is different, divided into open with loader and underground with loader; According to the running system structure is different, divided into wheel loader and crawler loader; According to the discharge different ways, divided into before discharge type (front type) and after discharge type and rotary loader.This design is aimed at ZL50 loader bucket design, according to the bucket bucket design requirements and shovel bucket type structure analysis to determine the shape of the cutting edge, the bucket bucket tooth, the bucket side blade, bucket body shape, bucket specific parameter data, bucket capacity, etc. The design can be said to be a try. Because I design level is limited, the design process will inevitably there are some consideration not place, please join the teacher criticism and corrections.KEYWORDgineering machinery, loader, bucket摘要 11 .装载机的概述 41.1 装载机的概述 41.2 装载机的工作原理 41.3 装载机的主要技术性能参数 41.4 装载机的结构型式 52 .铲斗的设计 82.1 设计要求 82.2 铲斗斗型的结构分析 92.3 铲斗基本参数的确定 92.3.1. 铲斗宽度 92.3.2. 铲斗回传半径 R0 102.3.3. 铲斗的断面形状参数 122.3.4. 斗容的计算 132.3.5. 斗齿的设计 152.3.6. 铲斗的受力分析 153 .结论 214 .参考文献 221 装载机的概述1.1 装载机的概述装载机是以轮胎式或履带式拖拉机为基础车，安装上铲斗作为工作装置的一种土方工程机械。它是一种作业效率高、操作轻便、用途广泛的施工机械，它不仅用来对松散的堆积物料进行装、运、卸等作业，还可以铲装爆破后的矿石以及对硬土进行轻度挖掘，并能用来进行清理、刮平场地及牵引等作业。装载机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点，因此成为工程建设中土石方施工的主要机种之一，对于加快工程建设速度，减轻劳动强度，提高工程质量，降低工程成本都发挥着重要的作用，是现代机械化施工中不可缺少的装备之一。1.2 装载机的工作原理装载机的铲掘和装卸物料是通过工作装置的运动而得以实现的，装载机工作装置由铲斗、动臂、连杆、摇臂和转斗油缸、动臂油缸等组成。整个工作装置铰接在车架上。铲斗通过连杆和摇臂与转斗油缸铰接，用以装卸物料。动臂与车架、动臂油缸铰接，用以升降铲斗。铲斗的翻转和动臂的升降采用液压操纵。而装载机作业时工作装置应能保证：当转斗油缸闭锁、动臂油缸举升或降落时，连杆机构使铲斗上下平动或接近平动，以免铲斗倾斜而撒落物料；当动臂处于任何位置、铲斗绕动臂铰点转动进行卸料时，铲斗倾斜角不小于45，卸料后动臂下降时又能使铲斗自动放平。1.3 装载机的主要技术性能参数标志装载机的主要技术性能参数有铲斗容量、额定载重量、发动机额定功率、整机质量、最大行驶速度、最小转弯半径、最大牵引力、最大掘起力、最大卸载高度、卸载距离、工作装置动作三项和等。铲斗容量：一般指铲斗的额定容量，为铲斗平装容量与堆尖部分体积之和，用 m3表示。额定载重量：指在保证装载机稳定工作的前提下，铲斗的最大载重量，单位为 kg 。发动机额定功率：发动机额定功率又称发动机标定功率或总功率，是表明装载机作业能力的一项重要参数。发动机功率分为有效功率和总功率，有效功率是指在29C和746mmHg1mmHg=133.322Pa压力情况下，在发动机飞轮上实有的功率（也称飞 轮功率） 。 国产装载机上所标有的功率一般指总功率，即包括发动机有效功率和风扇、燃油泵、润滑油泵、滤清器等辅助设备所消耗的功率。单位为kw。整机质量（工作质量）：指装载机设备应有的工作装置和随机工具，加足燃油，润滑系统、液压系统和冷却系统都加足液体，并且带有规定形式和尺寸的空载铲斗和司机标定质量（75kg 3kg）时的主机质量。它关系到装载机使用的经济性、可靠性和附着性能，单位为kg 。最大行驶速度：指铲斗空载，装载机行驶于坚硬的地面上，前进和后退各档能达到最大速度，它影响装载机的生产率和安排施工方案，单位为km/h 。最小转弯半径：指自轮胎中心或后轮外侧或铲斗外侧所构成的弧线至回转中心的距离，单位为mm 。最大牵引力：指装载机驱动轮缘上所产生的推动车轮前进的作用力。装载机的附着质量越大，则可能产生的最大牵引力越大，单位为kN 。最大掘起力：指铲斗切削刃的底面水平并高于底部基准平面20mm时，操纵提升液压缸或转斗液压缸在铲斗切削刃最前面一点向后100mnit产生的最大向上铅垂力，单位为 kN 。最大卸载高度：指铲斗铰轴在最大高度、铲斗处于450卸载角（如果卸载角小于450时，指明该卸载角）时，铲斗切削刃的最低点与水平面之间的距离。单位为mm 。卸载距离：一般指在最大卸载高度时，从装载机前外廓到斗刃之间的水平距离， 单位为mm 。工作装置动作三项和：指铲斗提升、下降、卸载三项时间的总和，单位为s 。1.4 装载机的结构型式装载机工作装置的结构型式分为有铲斗托架和无铲斗托架两种。有铲斗托架的工作装置如图1 1 所示。其动臂和连杆的后端与车架支座铰接，动臂和连杆的前端与铲斗托架铰接，托架上部铰接转斗油缸体，其活塞杆及托架下部与铲斗铰接。当托架、动臂、连杆及车架支座构成的是平行四连杆机构，则在动留提 升、转斗油缸闭锁时，铲斗始终保持平移，斗内物科不会撤落。有铲斗托架的工作装置易十更换铲斗及安装附件，例如将铲斗卸下，在托架上装上起重叉便可进行起重及叉车作业。有铲斗托架的工作装置，结构比较简单，同时，由于转斗油缸及铲斗都是直接较 接在托架上，所以铲斗的转动角较大。但由于在动管前端装有较重的托架，所以减少 了铲斗的载重量。图1-1有铲斗托架式1-铲斗；2-托架；3-转斗油缸；4-连杆；5-动臂;6-动臂油缸；无铲斗托架的工作装置如图1-2所示。其动臂的前端和铲斗较接，动管的后端和 车架上部支座较接，动管油缸两端分别和动管及车架底部支座较接，转斗油缸一端和 车架较接，另一端和摇臂较按，摇臂则较接在动臂上，连杆一端和摇臂较接，另一端 和铲斗较接。图1-2无铲斗托架式1-铲斗；2-托架；3-转斗油缸；4-连杆；5-动臂；6-动臂油缸;1.4.1 正转连杆机构的工作装置：如图1-3和1-4所示，当机构运动时，铲斗与摇臂的转动方向相同。正转连杆机构因摇臂连杆数目不同有单摇臂和双摇臂连杆机构。其运动特点是：铲起力特性有利于地下挖掘；而且可设计成只用一个摇臂，可是 结构简单；特别是整个机构可以布置在动臂的后上方并较接在车架上，斗内物料散落时不易损伤油缸；工作装置的重心靠近车架，有利于提高铲斗的装载量；另外铲斗在 发出最大铲起力P时的铲斗转角a是负的，也是有利于地面的挖掘，但是铲斗倾斜时 的角速度大，易于抖落砂土，而且冲击较大。这种机构的运动缺点是当铲斗铲装物料 时油缸的小腔工作，因而使铲斗油缸的缸径与重量增大。1.4.2 :反转连杆机构的工作装置：如图1-5所示，当机构运动时，铲斗与摇臂的转图1-5反转连杆机构动方向相反。其运动特点是：铲起力特性适合于铲装地面以上的物料，而不利于地面 以下的挖掘；升降动臂时基本保持铲 斗平移，易于实现铲斗自动放平，因 此物料散落少，可提高装载机装卸的 作业效率；因只有一个摇臂，结构简 单，特别是对轮式地盘布置容易。而 且铲斗工作时发出最大铲起力 P时的铲斗转角a是正的，且铲起力变化曲线陡峭，因 此，在提升铲斗肘的铲起力较大，适于装载矿石，不利于地面的挖掘；铲斗倾斜时的 角速度小，卸料平缓；所以综上原因，国产轮式装载机广泛采用反转连杆机单连杆， 双连杆机构布置较困难。正、反转连杆机构都是非平行四边形机构。因此，在动臂提升过程中，铲斗或多 或少总要向后翻转一些。2 铲斗的设计2.1 设计要求铲斗是直接用来切削、收集、运输和卸出物料，装载机工作时的插入能力及铲掘能力是通过铲斗直接发挥出来的，铲斗的结构形状及尺寸直接影响装载机的作业效率和上作可靠性，所以减少切削阻力和提高作业效率是铲斗结构设计的主要要求。铲斗是在恶劣的条件下工作，承受很大的冲击载荷和剧烈的磨削，所以要求铲斗具有足够的强度和刚度，同时要耐磨。根据装载物料的容重，铲斗做成三种类型；正常斗容的铲斗用来装载客重1.4 1.6 吨米 3 的物料 （ 如砂、碎石、松散泥土等） ：增加斗容的铲斗，斗容一般为正常斗容的1.4 1.6 倍，用来铲掘容重1.0 吨米 3 左右的物料（如煤、煤渣等）；减少斗容的铲斗，斗容为正常斗容的0.60.8 ， 用来装载容重大于2 吨米 3 的物料 （如铁矿石、岩石等） 。用于土方工程的装载机，因作业对象较广，因此多采用正常斗容的通用铲斗，以适应铲装不同物料的需要。2.2 铲斗斗型的结构分析不同种类的物料，需要不同结构形式的铲斗，通常铲斗由切削刃、斗底、侧壁及后斗壁组成。铲斗切削刃的形状根据所铲装物料的不同而异，通常分为直线型和非直线型。直线型切削刃结构简单，具有良好的平地性能，但切削阻力较大，适用于装载3重度不超过16kN/m ,并且堆积比较松散的物料。非直线型切削刃有 V型和弧型等， 装载机用的较多是V型斗刃。这种切削刃由于中间突出，在插入料堆时，插入力可以 集中作用在斗刃中间部分，易于插入料堆；且对中性较好。但平地性能和装满系数要小于直线型斗刃的铲斗。装有斗齿的铲斗，在装载机作业时，插入力有斗齿分担，形成较大的比压，利于插入密实的料堆疏松物料，便于铲斗的插入，斗齿可以延长切削刃的使用寿命，斗齿磨损后容易更换。因此，对主要用于铲装岩石或密实物料的装载机，其铲斗均装有斗齿。用于插入阻力较小的松散物料或粘性物料，其铲斗可以不装斗齿。斗齿的形状对切削阻力的影响：对称齿型的切削阻力比不对称的大；长而狭窄的齿比宽而短的切削阻力小。弧线或折线形铲斗侧刃的插入阻力比直线形侧刃小， 但弧 线或折线形侧刃铲斗的侧壁较浅，容易从两侧泄漏物料，不利于铲斗的装满，这种形 状适宜于铲装岩石。对主要用于土方工程的装载机，在设计铲斗时要考虑斗体内的流 动性，减少物料在斗体的移动或滚动阻力， 同时要有利于在铲装粘性物料是有良好的倒空性。(d)弧形带齿铲斗(a)直线形斗刃铲斗(b)直线形带齿铲斗(c) v形斗刃铲斗图31常见的铲斗结构铲斗的形状对铲装阻力和粘性物料卸静性有着较大的影响。对于主演铲装土方的 装载机，希望斗底圆弧半径大些，斗底长度短些，如图 22a所示，以改善泥土在斗 内的流动性，减少物料在斗内的运动阻力。而对于主要用于铲装流动性较差的岩石装 载机，希望采用圆弧半径较小，矮而深的铲斗，如图22b所示，这种铲斗贯入性好, 可以减小铲插入料堆的阻力，同时也可以改善司机的视野。但过深的铲斗会引起斗底 太长，因而造成掘起力变小。2.3铲斗基本参数的确定Z150装载机的基本数据如表1-1 :额定斗容额定载重重整机质里333 m50 KN17.5 t轮距轴距轮胎规格2150 mm3427 mm23.5 25最大卸载高度最小卸载距离2970 mm1200 mm2.3.1. 铲斗宽度铲斗宽度Bk应大于轮胎外侧宽度50 100毫米，如果铲斗宽度小于轮胎外侧宽而且度，则铲斗铲取物料后所形成的料推阶梯，会损伤轮胎侧壁，增加行驶阻力, 还会引起轮胎打滑影响牵引力的发挥2.3.2. 铲斗回传半径R0铲斗的回转半径R是指铲斗的转校中心B与切削刃之间的距离（图23）。由于铲 斗的回转半径R不仅影响铲起力和插入阻力的大小，而且与整机的总体参数有关。因 此铲斗的其它参数依据它来决定。铲斗的回转半径R可按下式计算R 二 （Vr=二；T 公式（1）I1.2B010.5% （% + 限 cos，）sin 飞一九2 loot- -0,5i 1 g12180 ）R0 =一 (mm)公式(3) )Vsyyr0.5%QZ 十除 cosV1)sinY0 乃cot _0. 0.5r (1 _ _0_2180式中Vs 一几何斗容量（图32中所示阴影断面），由设计任务书给定（米3）;w 铲斗内侧宽度（米）；g 一铲斗斗底长度系数，通常-g =1.41.5后斗壁长度系数，通常 七=1.11.2； 挡板高度系数，通常 限=0.120.14;斗底和后斗壁直线间的圆弧半径系数，通常 、=0.35 0.40 ;立 一一挡板与后斗壁问的夹角，通常 匕=5 100 ;7。一一斗底和后斗壁间的夹角，通常 ”=48 520 ,（有推荐550650）。W = b + bw + (0.1 0.2) 2a1公式(4)式中a1-铲斗侧壁切削刃的厚度取a1 = 0.010m = 10mmb-轮距bw-轮胎宽度根据设计资料有b = 2150mmbw = 597mmW =2150 80 597 - 2 10 = 2807 mm所以有:1.2 x 2807 0.5 父 1.45(1.19 + 0.13 父 cos50 Sin 500 c 2 I500 c -0.4 |cot g0.5江 1-1500=1245mm图33铲斗断面基本参数图2.3.3. 铲斗的断面形状参数：铲斗的断面形状参数：斗的圆弧半径Ri、张开角丫。、挡板高度lk和底壁长lz ,如 图32所示。斗底长度：是指铲斗切削刃到斗底后斗壁交线之间的距离，可用下式算：Lg =% Ro =1.4R0 = 1743mm公式（5）后斗壁长度lz：是指切削刃至斗底圆弧与底壁相切点间的距离，lz长，则斗插入 料堆深度大，斗易于装满，但由于力臂的增大而使掘起力减小，插入阻力随铲斗插入 料堆的深度而急剧增加，l z长还影响卸载高度；lz短，则掘起力大，并由于卸料时铲 斗刃口降落的高度小，可以减小动臂举升高度，缩短作业时间。对装载轻质物料为主 的铲斗，lz可以选用大些；对装载岩石料的铲斗。lz应取小些。lz =?,Ro =1.1Ro=1370mm公式（6）挡板高度鼠：是指斗上缘至斗底圆弧与后壁相切点间的距离。鼠过小，易漏料；lk过大则增加铲斗外形。影响驾驶员视线。Lk =九k Ro =O.13Ro= 162mm公式（7）铲斗圆弧半径Ri：铲斗圆弧半径大，物料进入铲斗的流动性好，物料装入斗内阻 力减小。卸料快速干净；但Ri过大，斗的开口太大，物料不易装满，且铲斗较高，不 利于驾驶员观察铲斗刀刃作业情况。R = KrR0 =0.35R0 = 435.75mm公式（8）铲斗上的动臂较销距斗底的高度:hb =(0.060.12)R0 三 0.10R0 = 124.5mm公式(9)铲斗侧壁切削刃相对于斗底的倾角 a。=50。60九在选择工时，使侧壁切削刃与 挡板的夹角为90%切削刃的削尖角 耳=30口4022.3.4. 斗容的计算铲斗的斗容量可以根据铲斗的几何尺寸确定图3-4装载机斗容计算图（1）几何斗容（平装斗容）Vg铲斗平装的几何斗容可按下式确定：Vg =A0 x B0 X10 （ m3）公式（10）对于装有挡板的铲斗：2 2_9 3 一Vk = （AB0 - a b）父 10 m 公式（11）3根据有关计算有a = Lk = 0.162mB0 = 2.827mb = CN2 ND2, 公式（12）二,LZ Lg LK -2LgLz cos- 1.372 1.7432 0.1622 -2 1.743 1.37cos500=1.425mA铲斗横断面面积，如图25中所示阴影面积Bo 铲斗内壁宽（m）,a挡板局度（m）;b斗刃刃口与挡板最上部之间的距离（m）。装有挡板的铲斗几何斗容2 293Vk =（ab0 -a b） 10 m3229= （0.886x2.807 =0.162 父 1.425）父 10 公式（13） 393= 2.485 10 m（2）额定斗容（堆装斗容）Vh铲斗堆装的额定斗容Vh是指斗内堆装物料的四边坡度均为1: 2,此时额定斗容可按下式确定。 .22VH = VK 0 - - a c 10 9m386公式（14）式中c物料堆积高度（米）。物料堆积高度c可由作图法确定（图34）:根据科堆坡度角可得料堆尖端点肘，Go再由d4点作直线d4N与Go垂直，将n4N垂线向下延长，与斗刃刃口和挡板最下端 之间的连线相交，此交点与料堆尖端之间的距离，即为物料堆积高度c 1baG = b 42b2-a21.425 0.162=0.25父1.425十一 公式(15)2.1.4252 -0.1622=0.28m铲斗堆装的额定斗容Vhb Bo b2 3Vh =Vk0 - 一 a c 10 m公式（16）86221 4252 2 8071 4252Q= 2.485 125207 _125_ 0.162 0.28 1086_93= 3.0489 10 m铲斗斗容的误差率3 - 3.0489100%公式（17）= 1.63% :二 5%所以铲斗的设计合格2.3.5 .斗齿的设计铲斗斗刃上可以由斗齿，也可以没有斗齿。若斗刃上装有斗齿，斗齿将先于切削 刃插入料堆，由于它比压大（即单位长度插入力大），所以比不带齿的切削刃易于插 入料堆，插入阻力能减小20%左右，特别是对料堆比较密实，大块较多的情况，效果 尤为明显。斗齿结构分整体式和分体式两种。一般斗齿是用高钻钢制成的整体式，用螺栓固 定在铲斗斗刃上。斗齿的形状和间距对切削阻力是有影响的。一般中型装载机铲斗的斗齿间距为250500mm左右。太大时由于切削刃将直接参与插入工作，使阻力增大；太小时，齿 问易卡住石块，也将增大工作阻力。长而窄的齿要比短而宽的齿插入阻力小，但太窄 又容易损坏，所以齿宽以每厘米长载荷不大于 500-600kg为宜。初选齿间距为320mm 斗齿宽度为60mm斗齿长度为300mm2.3.6 铲斗的受力分析（1）外载荷确定原则装载机在铲斗插入料堆，铲取物料和举升铲斗的过程中，铲斗要克服切削物料的 阻力、物料与铲斗间的摩擦力和物料自身的重力。 这些力构成了装载机工作装置的作 业阻力。为了分析问题方便，假设它们作用在铲斗齿尖的刃口上，并形成两个集中力： 水平插入阻力和垂直掘起阻力。由于铲装物料的种类和作业条件不同， 装载机实际作业时不可能使铲斗切削刃均 匀受载，但可以简化为两种极端受载情况：一是对称载荷，载荷沿切削刃均匀分布， 计算时可用一个作用在斗刃中部的集中载荷来代替；二是偏心载荷，由于铲斗偏铲或物料的不均匀性而导致物料对铲斗的载荷产生不均匀分布，使载荷偏于铲斗一侧，形 成偏心载荷，此时，通常将其简化后的集中载荷加在铲斗侧边的第一个斗齿上。装载机在铲掘作业过程中，通常有以下三种受力工况：铲斗水平插入料堆，工作装置油缸闭锁，此时可认为铲斗斗刃只受水平插入阻 力的作用。铲斗水平插入料堆，翻转铲斗或举开动臂铲取物料时，认为铲斗斗齿只受垂直 掘起阻力的作用。铲斗边插入边收斗或边插入边举臂进行铲掘时，认为铲斗斗齿受水平插入阻力 与垂直掘起阻力的同时作用。如果将对称载荷和偏载情况分别与上述三种典型受力工况相组合，就可得到铲斗 六种典型的受力作用工况，如图 35所示。(b)垂直对称工况(a)水平对称工况(c)水平偏载工况(d)垂直偏载工况（c）水平垂直对称同时作用工况（d）水平垂直偏载同时作用工况图3 5工作装置外载荷工况（2）外载荷计算装载机的工作阻力是多种阻力的合力。由于物料性质和工作机构工作方式的不 同，工作阻力有不同的计算方法，一般工作阻力通常分别按插入阻力、掘起阻力和转 斗阻力矩进行计算。插入阻力插入阻力就是铲斗插入料堆时，料堆对铲斗的反作用力。插入阻力由铲斗前切削 刃和两侧斗壁的切削刃的阻力，铲斗底和侧壁内表面与物料的摩擦阻力， 铲斗底外表 面和物料的摩擦阻力组成。这些阻力与物料的种类、料堆高度、铲斗插入料堆的深度、铲斗的结构形状等有关。计算上述阻力比较困难，一般按照下面经验公式来确定:Fx =9.8K1K2K3K4BL1.25(N)公式（18）式中K1 物料块度与松散程度系数，（查表可得）K2物料性质系数，（查表可得）K3 料堆高度系数，（查表可得）K4 铲斗形状系数，一般在1.11.8之间，取1.3B 铲斗宽度，290cmL铲斗的一次插入深度，40cm得至ij:F=9.8 3 1.0 3 0.0453 1.103 1.3 3 2903 401.25 =18397 （N掘起阻力掘起阻力就是指铲斗插入料堆一定深度后，举开动臂时物料对铲斗的反作用力。掘起阻力同样与物料的种类、块度、松散程度、密度、物料之间及物料与铲斗之间的摩擦阻力有关。掘起阻力主要是剪切阻力。最大掘起阻力通常发生在铲斗开始举升的 时刻，此时铲斗中物料与料堆之间剪切面积最大，随着动臂的举开掘起阻力逐渐减小。铲斗开始举开时物料的剪切力按下式计算Fz =2.2KBLc zc(N)公式（19）式中 K 开始举开铲斗时物料的剪切应力，它通过试验测定，对于块度为0.10.3m的松散花岗岩，剪切应力的平均值取 K=35000PaB 铲斗宽度，mLc铲斗插入料堆的深度,得至上F =2.2 3 350003 2.9 3 0.4=89320 （N）转斗阻力矩当铲斗插入料堆一定深度后，用转斗油缸使铲斗向后翻转时，料堆对铲斗的反作 用力矩称为转斗阻力矩。当铲斗翻转铲取物料时，在铲斗充分插入料堆转斗的最初时 刻，转斗静阻力矩具有最大值，用 Ma0表示，此时铲斗转角a=0；其后，转斗静阻力 矩随着铲斗的翻转角a的变化而按双曲线特性变化（见图 27）, 一直到铲斗前切削 刃离开料堆坡面线为止（a=a）。开始铲取时（a=0）的静阻力矩Ma0为Ma0 =1.1Fx 0.4式中 Fx开始转斗时的插入阻力，18397N 铲斗回转中心与斗刃的水平距离， 铲斗回转中心与地面的垂直距离， 铲斗的插入深度，0.4m1.13m0.26m得到Ma0 =1.1Fx 0.4a 0x公式（21）=1.1 3 183973 0.4 3 ( 1.13 0.253 0.4) +0.26=13599(N2 项图36转斗静阻力矩与铲斗转角的关系掘起阻力矩Ma随铲斗回转角a的增大而减小。当铲斗回转a角后，其转斗阻力 矩Ma为Ma=Ma0(1can)公式(21)式中1g 2公式(22)n=Ma0M-Ma aa0,a1g 3M公式(23)(a) Maoa铲斗离开料堆时的翻转角度Ma铲斗离开料堆时，由物料重力产生的阻力矩，N2 m转斗阻力矩计算：铲斗在料堆中转斗时，除了要克服料堆的静阻力矩之外，还要克服铲斗自重和铲斗中物料所产生的阻力矩。因此，开始转斗的阻力矩为Mz=Ma0+(GH +Gc)Lb 公式(24)式中Ma0GhGcLB得到Mz 转斗阻力矩，N2 m-开始转斗静阻力矩，13599 N2 m轮式装载机额定载重量重力，49000 N铲斗自重力，13470N铲斗中心至回转中心B的水平距离(图28),Mz=Ma0 +(Gh +Gc)Lb 公式 心60.5m=13599+ (49000+13470) 3 0.5=44834(N2 m图37作用在转斗连杆上力的确定作用在转斗连杆上的力:铲斗充分插入料堆后开始转斗时, 连杆钱销上的力Fc （图28）为作用在铲斗与转斗FcMzLc(N)公式（26）式中Lc铲斗回转中心至Fc的作用线的垂直距离，0.430m得到匚 MzFcH公式（27）=44834/0.43=104265 (N)3. 结 论本课程设计主旨是对zL50 装载机的铲斗进行结构分析设计，本次课程设计以装载机的概念、工作原理、工作性质参数、发展状况以及发展趋势为主题，来设计装载机的铲斗结构。通过本次的课程设计得出如下结论： 装载机是一种作业效率高、操作轻便、用途广泛的施工机械。它即可以当浅层挖掘机，也可以当短程的运输机械来使用。 装载机的连杆不同就具有不同的形态结构，所对应的技术参数和工作状况也就不同。 装载机随着时间的发展越来越智能化，能大幅度的降低劳动强度，提高效率。 装载机的铲斗形状是由工作环境和作业对象性质所决定的。 装载机的工作过程不一样所对应的铲斗工况也就不一样。1 秦四成，工程机械设计，北京，科学出版社，2003.12 李自光，公路施工机械，北京，人民交通出版社，2008.3 吴永平，工程机械设计，北京，人民交通出版设，2005.4 宋永刚。工程机械专业英语，北京，人民交通出版社，20065 郭小宏，公路工程施工机械化管理，北京，人民交通出版社，20096 武建军，机械工程材料，北京，国防工业出版社，20097 解明芳，材料力学，上海，同济大学出版社，20058 章跃主编；机械制造专业英语.机械工业出版社，20039 杨占敏，王智明张春秋等编著；轮式装载机.化学工业出版社，2006.110杨国平，现代工程机械技术.机械工业出版社，2003图32铲斗基本参数简图根据几何简图（见图32）可以计算铲斗横截面积为A =R20.5%（% +%cosZ）sin2cot0.5n（1日）（mm* 2）公式（2）2180而铲斗的几何容积Vs = A0MB0 ,可得回传半径为