装载机工作装置的分析

装载机工作装置的分析

随着煤炭行业的发展，在煤矿地面工业广场的建设中，需要有更多先进的工程机械作为建设工具，为此，结合我孟津矿的建设，对常用装载机做以下分析。

标签：构件自由度原动件

0 引言

工作装置的结构和性能直接影响工程机械整机的工作尺寸和性能参数，工作装置的合理性直接影响整机的工作效率、生产负荷、动力与运动特性、不同工况下的作业效果、工作循环的时间、外形尺寸和发动机功率等。装载机的工作过程包括：插入工况、铲装工况、重载运输工况、举升工况、卸载工况、空载运输工况。装载机的工作装置主要由铲斗、动臂、连杆、摇臂、转斗油缸和举升油缸组成。装载机工作装置主要由铲斗和支持铲斗进行装载作业的连杆系统组成。

1 机构分析

由于现在使用的装载机大多以六杆机构，在此对装载机工作装置中的六杆机构进行分析。

六杆机构，六杆机构工作装置是目前装载机上使用最为普及的一种结构形式。对于单自由度的六杆机构，只能有两个三铰构件和4个两铰构件组成，其传递方案如图1所示。图1所示方案形成的工作装置，是以三铰构件1为动臂、构件2为铲斗、构件4为摇臂、构件6为机架。

转斗缸后置式反转六杆机构（图2）以图1的构件5为转斗缸，将其布置在动臂上面，转斗缸小腔作用时进行铲掘。该机构具有以下优点：一是，铲斗插入时转斗缸大腔进油，并且连杆机构的传力比可以设计成较大值，故可获得较大的掘起力；二是，合理设计连杆机构各构件的尺寸，不仅可以得到良好的铲斗平移性能，而且可以实现铲斗的自动放平；三是，结构十分紧凑，前悬小，司机视野好。缺点是摇臂和连杆布置在铲斗和前桥之间的狭窄部位，各构件间易于发生干涉。

2 工作装置自由度的计算

由于组成装载机工作装置的各构件是通过销轴连接的，各个销轴互相平行；加上，其结构又是纵向对称。因此，在进行装载机工作装置的运动学分析时，可将其简化为带液压缸的平面低副多杆机构，不计各杆件的自重，并假设各铰接点的摩擦力为零。如图3所示，为典型的反转六杆机构工作装置的杆系结构简图。

对于反转六杆机构的工作装置，它由举升机构GHI、油缸四连杆机构DEFG 和铲斗四连杆机构ABCD等组成。其中，活动杆件数n=8，低副数Pl=11，高副数Ph=0。这样，由平面机构自由度的计算公式可得，反转六杆机构工作装置的自由度F=3n-2Pl-Ph=2当转斗缸闭锁时，动臂在举升缸的作用下举升或下降铲斗，此时该工作装置的自由度为1，举升缸为原动件；当举升缸闭锁，动臂处于某一特定作业位置不动时，在转斗缸的作用下，通过一平面六杆机构使铲斗绕其铰点转动，此时该工作装置的自由度也是为1，转斗缸为原动件。

3 结论

通过以上的分析，得到如下结论：①装载机工作装置工作时候的约束条件是受到转斗油缸和举升油缸的控制；②合理的结构形式对于司机的视线影响和整个装载机的性能极为重要，合理的结构不能有机构干涉现象；③对装载机工作装置的分析以利于解决装载机在实际工作中遇到的问题。