强制卸载式装载机的设计

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇强制卸载式装载机的设计范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘　要：装载机铲斗粘附积土是装载机作业中常见的问题，这一问题严重影响了装载机的作业生产效率。介绍了一种装载机铲斗内物料强制卸载装置，在装载机卸料时实现机械强制卸载，可以有效地清除铲斗积土，实现铲斗容量的最大化，提高装载机工作效率。

关键词：连杆机构　强制卸载　位移矩阵

中图分类号：U273

文献标识码：A

文章编号：1007-3973（2012）008-063-02

装载机是一种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建设工程的土石方施工机械，有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点。但装载机在铲装粘性物料时，铲斗卸载时粘性物料积附于铲斗斗底，使卸载不彻底，严重影响装载机的作业生产率。据统计，铲斗内粘附积土可达额定铲装量的25％，可降低作业生产率达40%。本文设计的装载机铲斗内物料强制卸载装置，采用机械强制卸载，结构简单，工作稳定，可靠性强。

1 装置结构设计

本装置主要采用连杆结构，其中杆KH、杆KN和杆NO组成平面四杆机构，结构稳定。QNOU为铲斗，XVY为顶推板，卸载装置做成顶推板形式，工作面积大，使卸载效率高，所受到的压强小。顶推板和铲斗底部通过滑动副连接，以便清除粘附积土。在四杆机构和顶推板之间，增加连杆JV和连杆QX，来实现卸载动作。

该机构一共有6个活动杆件，1个滑块，9个转动副，1个移动副，故机构自由度 ，因此该机构有唯一确定的运动。

2 装置工作原理

装载机在装铲物料时，铲斗底部接近水平，此时，强制卸载装置不工作，顶推板紧贴铲斗内部，不会影响铲斗容量，见图2(a)。铲斗装满物料后动臂液压缸带动动臂上升到预定高度，之后铲斗液压缸驱动活塞杆，活塞杆推动摇臂KH转动，再通过前拉杆KN带动铲斗转动一定角度，同时，由于连杆JV和连杆QX的作用，顶推板沿铲斗底部向铲斗边缘滑动，最终到达铲斗最前位置，推动物料实现强制卸载，并且能有效地清除粘附在铲斗底部的物料，见图2(b)、(c)。

3 结构尺寸计算

由于本机构属于平面连杆机构，平面连杆机构的常用设计方法有图解法和解析法两种，而本机构杆件较多，对顶推板运动轨迹有一定要求，用图解法比较复杂，故采用解析法求解。

取机构的设计变量为 ，设计变量确定之后，机构所有的运动几何尺寸都可以确定出来。

机构在运动过程中，动铰链点V、J、X的运动约束是：(1)从连杆JV上看，点J、V之间的距离保持不变；(2)从连架杆XQ上看，点X到点Q的距离保持不变。

运动约束1）的数学表达为：

运动约束2）的数学表达为：

在铲斗卸料过程中，铲斗转过的角度和顶推板在铲斗底刮料的行程是影响卸料效率的两个重要参数，设铲斗转过的角度为%Z，顶推板的行程（以铰链点O和Y之间的距离表示）为l。

设杆NQ与x轴正向之间的夹角为%[，杆KH与x轴正向之间的夹角为%]。

分别列出杆HJ、YV、YX的位移矩阵：

铰链点J、V、X满足的位移矩阵方程分别为：

将上式代入约束方程，即可得到设计方程，其中含有设计变量 及未知数 。设计方程数目为 ，而未知量的个数为，当 时方程便有确定解。

根据设计要求，给出7个Y点坐标和对应的%Z角。

将表1数据代入设计方程，利用Matlab求解可得到：

4 设计总结

本文设计的强制卸载式装载机达到了设计的基本要求。装置采用连杆机构, 结构简单，传动性能较好，结构稳定，不需另加动力源，由动臂上的液压缸通过连杆装置带动铲斗内的顶推板，实现强制卸载，很好地解决了铲斗内的粘付问题，且使铲斗卸载的摆转角度比普通装载机明显减小，提高了装载机的工作效率。铲斗内顶推板及其连杆机构尺寸利用位移矩阵法列出方程，再通过Matlab软件解出各个尺寸，完成设计。

参考文献：

[1]　谢进,等.机械原理(第2版)[M].北京:高等教育出版社,2004.

[2]　殷涌光,任露泉,程悦荪,等.装载机铲斗粘附积土清除的仿生研究[J].农业工程学报,1990(4).

[3]　徐东,谢喜佳,武雁峰,等.装载机铲斗粘附积土清除装置的设计[J].中国科技博览,2011(29).

[4]　(苏)单斗装载机铲斗的粘附积土现象[J].国外工程机械,1982(2).