装载机铲斗设计-1

(2)铲斗基本参数的确定
设计时，把铲斗的回转半径R(即铲斗与动臂铰接点至切削刃之间的距离)作为基本参数，铲斗的其他参数则作为R的函数。

R是铲斗的回转半径(见图4-7)，它的大小不仅直接影响铲斗底壁的长度，而且还直接影响转斗时掘起力及斗容的大小，所以它是一个与整机总体有关的参数。

铲斗的回转半径尺寸可按下式计算。

图4-7 铲斗参考尺寸
（m） (4-1)
式中Vr—铲斗的额定容量，m³；
—铲斗的内侧宽度，m；
λg—铲斗的斗底长度系数，λg=1.40～1.53；
λz—后壁的长度系数，λz=1.1～1.2；
λk—挡板的高度系数，λk=0.120.14；
λr—圆弧的半径系数，λr==0.35～0.4；
γ—张开角,为45°～52°；
γ1—挡板与后壁间的夹角，选择γ1时应使侧壁切削刃与挡板的夹角为90°。

在设计当中，铲斗的额定容量由设计任务书给出Vr=3m³。

铲斗的内侧宽度
=b++(0.1～0.2)-2a (m) (4-2) 式中b-装载机轮距，m；
-轮胎宽度，m；
a-铲斗侧壁切削刃厚度，m。

查阅资料，山特牌ZL50轮式装载机图册，得b=2.24m ，
=0.5969m ，
a=0.025m ，关于(0.1～0.2),取0.15m.计算得=2.937m 。

设计参数的选择，由经验获取，λg =1.5，λz =1.15，λk =0.13，λr =0.4，γ=48°，γ1=13°。

通过上述参数的选择，带入(4-1)式中，得到R=1.259m 。

(3)铲斗截面各边尺寸计算
斗底长度：Lg=Rλg=1.259×1.5=1.889m ， (4-3) 斗后壁长度：Lz=Rλz=1.259×1.15=1.448m ， (4-4) 挡板高度：Lk=Rλk=1.259×0.13=0.163m ， (4-5) 斗底圆弧半径：r=Rλr=1.259×0.4=0.503m ， (4-6)
2.铲斗容量计算与误差判断
铲斗容量是装载机的总体参数之一，铲斗的斗容量已经系列化，其计算也以标准化。

(1)铲斗容量计算
设计铲斗的额定容量： ()22
2002386
r b B b V SB a b a c =-+-+ (m) (4-7) 式中 S —铲斗平装容量横截面，；
a —挡板高度， m ；
b —铲斗开口长，m ；
c —堆积高度，m 。

○1铲斗平装容量横截面S 的计算：
如图4-8所示，铲斗平装容量横截面积S 由5块基本几何图形组成。

图4-8 铲斗截面计算
计算式为 12345S S S S S S =++++ （4-8）
式中S1—扇形AGF的面积，m2；
S2—直角三角形△GFN，m2；
S3—直角三角形△GAC，m2；
S4—三角形△CGN，m2；
S5—直角三角形△CND，m2。

由图4-8知：
S1==0.291m2
S2==0.080m2
S3=0.191 m2
S4==0.181 m2
S5=L k m2
综上所得：S=0.858m2
○2铲斗开口长b和堆积高度c的计算
铲斗开口长b的计算：
CN=
b=
堆积高度c的计算：
图4-9是额定容量铲斗的横截面积，其中挡板DN高为a，CD是铲斗开口长b，IH是斗尖至铲斗侧壁的高度c。

根据美国汽车工程师手册规定IH垂直于CD，且IK=CK/2=b/4.按照通常的设计要求，挡板DN应垂直于斗侧壁CN，所以△CKH∽△CND。

则
c=IK+KH=0.438m
图4-9 额定容量铲斗的横截面
铲斗容量计算代入(4-7)式中，得 3.037m³。

（1）铲斗的容量误差判断
式中
则
所以所设计的铲斗容量符合设计要求。

3.铲斗上下铰接点位置的确定
铲斗的下铰接点即与动臂的连接铰接点。

当铲斗在铲掘位置时，应尽量使该点靠近切削刃与地面。

下铰接点靠近铲斗切削刃，则转斗时力臂小，有利于增加作用在斗刃上的掘起力。

下铰接点靠近地面，可减少在作业时的铲入阻力。

下铰接点距斗底高度h=(0.06～0.12)R。

铲斗的上铰接点即铲斗与拉杆或连杆的连接铰点。

上铰接点与下铰接点的距离(称斗铰连线)不宜过大，否则将增加铲斗连杆机构的尺寸，给结构布置带来一定困难。