ZL20装载机工作装置设计

1、ZL20装载机装载机 工作装置设计工作装置设计 工作装置概述工作装置概述 v装载机是一种常用的装载机是一种常用的 铲土运输机械，广泛铲土运输机械，广泛 应用于土木、建筑、应用于土木、建筑、 水利、矿山等工程，水利、矿山等工程， 起着减轻劳动强度、起着减轻劳动强度、 提高施工效率和质量提高施工效率和质量 的重要作用。的重要作用。 分类及发展概况分类及发展概况 大、中、小型装载机大、中、小型装载机 装载机的多功能装载机的多功能 结构与工作原理结构与工作原理 v 装载机的工作装置由铲斗、动臂、摇臂、连杆（或托架）及液装载机的工作装置由铲斗、动臂、摇臂、连杆（或托架）及液 压系统所组成。压系统所组成。

2、 结构型式 工作装置设计工作装置设计 v工作装置是带有液压缸的空间多杆机构，是完成装工作装置是带有液压缸的空间多杆机构，是完成装 缷作业的主要执行部件。缷作业的主要执行部件。 v按有无铲斗托架分，工作装置可分为三杆、四杆、按有无铲斗托架分，工作装置可分为三杆、四杆、 五杆、六杆和八杆机构。五杆、六杆和八杆机构。 v按输入杆和输出杆的转向分，可分为正转机构（输按输入杆和输出杆的转向分，可分为正转机构（输 入杆件与输出杆件转向相同）和反转机构（输入杆入杆件与输出杆件转向相同）和反转机构（输入杆 件和输出杆件转向相反）。件和输出杆件转向相反）。 v目前国内采用较多是反转六连杆。这种机构形式目前国内采

3、用较多是反转六连杆。这种机构形式 简单、尺寸紧凑。当铲斗铲掘物料时由于是反转简单、尺寸紧凑。当铲斗铲掘物料时由于是反转 机构，转斗油缸大腔进油工作，可以获得较大的机构，转斗油缸大腔进油工作，可以获得较大的 铲掘力。铲掘力。 v也就是说，铲起同样重量的物料，转斗油缸的尺也就是说，铲起同样重量的物料，转斗油缸的尺 寸可以设计得较小。而且转斗油缸后置，使司机寸可以设计得较小。而且转斗油缸后置，使司机 有较好的视野。反转六连杆机构多用于中小型装有较好的视野。反转六连杆机构多用于中小型装 载机工作装置中。载机工作装置中。 主要参数主要参数 v 额定载重量额定载重量mr=2000 kg v 铲斗额定容量铲

4、斗额定容量vr= 1m3 v 最大卸载高度最大卸载高度hmax=2600 mm v 最小卸载距离最小卸载距离Lsmin=900 mm v 装载物料密度装载物料密度=2000 kg/m3 v 平装容量平装容量v vs s与额定容量与额定容量v vr r关系：关系：vs=vr/1.2 v 额定容量额定容量v vr r额定重量额定重量m mr r关系关系： vr=mr/ 铲斗设计铲斗设计 v铲斗基本参数的确定铲斗基本参数的确定 铲斗设计时既要满足斗容要求又要注意提高铲斗铲装性铲斗设计时既要满足斗容要求又要注意提高铲斗铲装性 能，其结构参数的计算模型用下图表示。能，其结构参数的计算模型用下图表示。 铲

5、斗断面形状铲斗断面形状 v 铲斗的断面形状由铲斗铲斗的断面形状由铲斗圆弧半径圆弧半径r、 底壁底壁长长l 、后壁后壁高高h h和和张开角张开角四个参四个参 数确定。数确定。 v 圆弧半径圆弧半径r越大，物料进入铲斗的流越大，物料进入铲斗的流 动性越好，有利于减少物料进入斗内动性越好，有利于减少物料进入斗内 的阻力，卸料时干净而且快捷。但的阻力，卸料时干净而且快捷。但r 过大，斗的开口较大时，不易转满，过大，斗的开口较大时，不易转满， 而且铲斗外形较高，将影响驾驶员观而且铲斗外形较高，将影响驾驶员观 察铲斗斗刃的工作情况。察铲斗斗刃的工作情况。 底壁是指斗底壁的直线段长度。长则铲斗铲入料堆深度大

6、，底壁是指斗底壁的直线段长度。长则铲斗铲入料堆深度大， 斗易装满。但掘起力将由于力臂的增加而减小，插入的阻斗易装满。但掘起力将由于力臂的增加而减小，插入的阻 力也将随铲斗铲入料堆的深度而急剧增加。长亦会减小卸力也将随铲斗铲入料堆的深度而急剧增加。长亦会减小卸 载高度。短则掘起力大，且由于卸料时铲斗刃口降落的高载高度。短则掘起力大，且由于卸料时铲斗刃口降落的高 度小，还可减小动臂举升高度，缩短作业时间，但会减小度小，还可减小动臂举升高度，缩短作业时间，但会减小 斗容。斗容。 v 铲斗张开角铲斗张开角为铲斗后壁与底壁间为铲斗后壁与底壁间 的夹角，一般取的夹角，一般取45455252。适当。适当 减

7、小张开角并使斗底壁对地面有一减小张开角并使斗底壁对地面有一 定斜度，可以减小插入料堆时的阻定斜度，可以减小插入料堆时的阻 力，提高铲斗的装满程度。力，提高铲斗的装满程度。 v 铲斗的宽度应大于装载机两前轮外铲斗的宽度应大于装载机两前轮外 侧间的宽度，每侧要宽出侧间的宽度，每侧要宽出5050 l00mml00mm。如铲斗宽度小于两轮外侧。如铲斗宽度小于两轮外侧 间的宽度，则铲斗铲取物料后所形间的宽度，则铲斗铲取物料后所形 成的料堆阶梯会损伤轮胎侧壁，并成的料堆阶梯会损伤轮胎侧壁，并 增加行驶时轮胎的阻力。增加行驶时轮胎的阻力。 铲斗尺寸设计主要铲斗尺寸设计主要 包括断面尺寸的确包括断面尺寸的确

8、定和斗容量的误差定和斗容量的误差 判断两部分，其设判断两部分，其设 计流程图如图计流程图如图 4 1 i SS v 设计铲斗时，铲斗的回转半径设计铲斗时，铲斗的回转半径R( (即即 铲斗与动臂铰接点至切削刃间的距铲斗与动臂铰接点至切削刃间的距 离离) )作为基本参数，铲斗的其他参作为基本参数，铲斗的其他参 数为数为R的函数。的函数。 v 铲斗的回转半径铲斗的回转半径R 的大小不仅影响的大小不仅影响 铲斗底壁的长度，而且还影响转斗铲斗底壁的长度，而且还影响转斗 时掘起力及斗容的大小，所以它是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。铲斗一个与整机总体有关的参数。铲斗 的回转半径尺

9、寸按下式计算。的回转半径尺寸按下式计算。 180 15 . 0 2 cotsin)cos(5 . 0 2 10 rkzg s B V R （1 1）铲斗的回转半径）铲斗的回转半径R R的确的确 定定 v 式中式中 V VS S 铲斗平装斗容量铲斗平装斗容量 (m(m3 3) )； v B B。铲斗内侧宽度铲斗内侧宽度(m)(m)； v g g 铲斗斗底长度系数，通常铲斗斗底长度系数，通常 v Z Z 后斗壁长度系数，通常后斗壁长度系数，通常 v K K挡板高度系数，通常挡板高度系数，通常 v r r斗底和后斗壁直线间的圆弧半径系数，通斗底和后斗壁直线间的圆弧半径系数，通 常常 ； v 1 1

10、挡板与后斗壁问的夹角，通常挡板与后斗壁问的夹角，通常 ； 选择选择1 1 时应使侧壁切削刃与挡板的夹角为时应使侧壁切削刃与挡板的夹角为9090； v 张开角，斗底和后斗壁间的夹角，张开角，斗底和后斗壁间的夹角， 通常通常 5 . 14 . 1 g 2 . 11 . 1 z 14. 012. 0 k 40. 035. 0 R r r 00 5245 v 斗底长度斗底长度： Lg=Rg=(1.41.5)R， v 斗后壁长度：斗后壁长度：Lz=Rz=(1.11.2)R， v 挡板高度挡板高度： Lk=Rk=(0.120.14)R， v 斗底圆弧半径：斗底圆弧半径：r=Rr=(0.350.40) v

11、当当VS 、 B。已知，只要初选。已知，只要初选g 、Z 、Z 、r 系数值和系数值和、1， 可求得铲斗的基本参数。调整参数，根据调整后的各值与可求得铲斗的基本参数。调整参数，根据调整后的各值与R R之比之比 分别计算分别计算g 、Z 、Z 、r值，然后代入值，然后代入R计算式，既可确定新计算式，既可确定新 铲斗的回转半径铲斗的回转半径R。由。由R和计算出来的系数值，即可确定新铲斗和计算出来的系数值，即可确定新铲斗 的其它参数值。的其它参数值。 v 一般取铲斗侧壁切削刃相对斗底壁的倾角一般取铲斗侧壁切削刃相对斗底壁的倾角0=50 60 。铲。铲 斗与动臂铰销距斗底壁的高度斗与动臂铰销距斗底壁的

12、高度h= (0.060.12)R。 （2 2）铲斗截面各边尺寸计）铲斗截面各边尺寸计 算算 铲斗斗容量计算与误差判断铲斗斗容量计算与误差判断 v Vr-Vh v 式中式中 S S铲斗平装容量横截面，铲斗平装容量横截面，m m2 2； a a挡板高度，挡板高度，a=La=Lk k，m m； b b铲斗开口长，铲斗开口长，m m； c c堆积高度，堆积高度，m m。 v 铲斗平装容量横截面铲斗平装容量横截面S S的计算：的计算： 铲斗平装容量横截面面积铲斗平装容量横截面面积S S由由5 5部分图形组成，如图所示。部分图形组成，如图所示。 v 式中式中 S S1 1扇形扇形AGFAGF的面积，的面积

13、，m m2 2； S S2 2直角三角形直角三角形GFNGFN，m m2 2； S S3 3直角三角形直角三角形GACGAC，m m2 2； S S4 4三角形三角形CGNCGN，m m2 2； S S5 5直角三角形直角三角形CNDCND，m m2 2。 12345 SSSSSS )( 683 2 2 0 2 2 0 ca bBb baSBVh 工作装置连杆机构设计工作装置连杆机构设计 v工作装置连杆机构的设计任务是确定各连杆的尺寸工作装置连杆机构的设计任务是确定各连杆的尺寸 和相互间的位置关系，以满足设计任务中规定的使和相互间的位置关系，以满足设计任务中规定的使 用性能及技术经济指标。由于

14、连杆尺寸以及销轴的用性能及技术经济指标。由于连杆尺寸以及销轴的 相互影响，连杆机构可变形很大，可变参数很多，相互影响，连杆机构可变形很大，可变参数很多， 目前大多采用图解法或类比法加以确定。目前大多采用图解法或类比法加以确定。 机构分析机构分析 v工作机构由转斗机构和动臂举升机构两部分组成。工作机构由转斗机构和动臂举升机构两部分组成。 v转斗机构由转斗油缸转斗机构由转斗油缸CD、摇臂、摇臂CBE、连杆、连杆FE、铲、铲 斗斗GF、动臂、动臂GBA和机架和机架AD六个构件组成。实际上，六个构件组成。实际上， 是由两个反转四杆机构是由两个反转四杆机构GFEB和和BCDA所串联而成。所串联而成。 当

15、举升动臂时，若假定动臂为固定杆，则可把机架当举升动臂时，若假定动臂为固定杆，则可把机架 AD视为输入杆，把铲斗视为输入杆，把铲斗GF看成输出杆，由于看成输出杆，由于AD 和和GF转向相反，所以称为反转六连杆机构。转向相反，所以称为反转六连杆机构。 反转六连杆工作机构组成反转六连杆工作机构组成 转斗油缸转斗油缸CD 摇臂摇臂CBE 连杆连杆FE 铲斗铲斗GF 动臂动臂GBA 机架机架AD 设计要求设计要求 v在运动学方面满足铲斗举升平移性、自动放平性、在运动学方面满足铲斗举升平移性、自动放平性、 最大卸载高度、最小卸载距离和各个位置的卸载角最大卸载高度、最小卸载距离和各个位置的卸载角 等要求；等

16、要求； v在动力学方面满足挖掘力在动力学方面满足挖掘力( (铲取力铲取力) )、举升力和生产、举升力和生产 效率的要求前提下，使转斗油缸和举升油缸的所需效率的要求前提下，使转斗油缸和举升油缸的所需 输出力及功率尽量减少。各个位置必须保证工作机输出力及功率尽量减少。各个位置必须保证工作机 构正常工作，不得出现构正常工作，不得出现“死点死点”、“自锁自锁”和和“机机 构撕裂构撕裂”等机构运动被破坏的现象。等机构运动被破坏的现象。 铰接点的确定铰接点的确定 v工作装置连杆机构尺寸参工作装置连杆机构尺寸参 数的设计有图解法和解析数的设计有图解法和解析 法，本次设计采用图解法法，本次设计采用图解法 和类

17、比以确定各铰接点的和类比以确定各铰接点的 位置。位置。 v将反转六连杆机构放到直将反转六连杆机构放到直 角坐标系角坐标系XOY中，只要确中，只要确 定出某一典型工况时的九定出某一典型工况时的九 个铰接点个铰接点 A,B,C,D,E,F,G,H,M坐标坐标 值，则可以求得工作装置值，则可以求得工作装置 连杆机构中各构件的尺寸连杆机构中各构件的尺寸 参数值。参数值。 工作装置机构各铰接点的选择工作装置机构各铰接点的选择 v把已经设计好的铲斗横截面把已经设计好的铲斗横截面 图按比例画在图按比例画在XOY坐标里，坐标里， 斗尖对准坐标原点斗尖对准坐标原点O，斗前，斗前 壁与壁与X X轴呈轴呈3050前

18、倾角。前倾角。 为工况为工况I，即铲斗插入料堆，即铲斗插入料堆 时的位置。时的位置。 v在此基础上选择下列各点：在此基础上选择下列各点： 运输状态时运输状态时G点的选择点的选择 v工况工况I时的时的G点选择，由于点选择，由于X坐标坐标 值越小，铲斗的铲取力就越大。值越小，铲斗的铲取力就越大。 所以所以G点的选取尽可能小，而点的选取尽可能小，而Y的的 坐标值也尽可能的小，由于受整坐标值也尽可能的小，由于受整 机离地间隙和斗底的限制，一般机离地间隙和斗底的限制，一般 根据坐标图上工况根据坐标图上工况I时的铲斗实际时的铲斗实际 状况，状况，Y轴值一般取轴值一般取250350mm, , X轴值取尽可能

19、不与斗底干涉的轴值取尽可能不与斗底干涉的 位置，把位置，把G点确定下来。点确定下来。 vZL20ZL20装载机装载机Y的坐标值的坐标值130mm130mm左右。左右。 Y OX v (1) (1) 以以G G点为圆心，将铲斗点为圆心，将铲斗 顺时针转动，至铲斗斗口顺时针转动，至铲斗斗口 O OO O与与x x轴平行为止，即工轴平行为止，即工 况况。 v (2)(2)把已选定的轮胎外廓画把已选定的轮胎外廓画 在坐标图上。作图时，应在坐标图上。作图时，应 使轮胎前缘与工况使轮胎前缘与工况时铲时铲 斗后壁的间隙尽量小些，斗后壁的间隙尽量小些， 目的使机构紧凑、前悬小目的使机构紧凑、前悬小 ，但一般不

20、小于，但一般不小于50mm 50mm ；轮；轮 胎中心胎中心Z Z的的yzyz轴坐标值应等轴坐标值应等 于轮胎的工作半径：于轮胎的工作半径： 1 2 w w w KZ b b Hd Ry yz A点的选择点的选择 v一般一般A点选择前轮的点选择前轮的 右上方，它的选择是右上方，它的选择是 在工况在工况、时，时，G 点与点与G连线的垂直平连线的垂直平 分线上，且一般选择分线上，且一般选择 在与前轴水平距离为在与前轴水平距离为 轴距的轴距的1/31/2处。处。 并且尽可能低一些，并且尽可能低一些， 提高整机的稳定性，提高整机的稳定性， 改善司机的视野。改善司机的视野。 v (3)(3)根据最大卸载

21、高度、最根据最大卸载高度、最 小卸载距离和卸载角，画出小卸载距离和卸载角，画出 铲斗在最高位卸载的位置，铲斗在最高位卸载的位置， 即工况即工况IVIV，如图所示。，如图所示。 v (4)(4)以以G G点为圆心，顺时针点为圆心，顺时针 旋转铲斗，使铲斗斗口与旋转铲斗，使铲斗斗口与x x 轴平行，即铲斗被举升到最轴平行，即铲斗被举升到最 高位置图高位置图( (工况工况) )。 v (5)(5)连接连接GGGG并作其垂直平并作其垂直平 分线，因为分线，因为G G和和G G点同在以点同在以A A 点为圆心，动臂点为圆心，动臂ABAB长为半径长为半径 的圆弧上，所以的圆弧上，所以A A点必在点必在GG

22、GG 的垂直平分线上。的垂直平分线上。 G G v A A点位置尽可能低一点，以提高整点位置尽可能低一点，以提高整 机工作的稳定性，减小机器高度机工作的稳定性，减小机器高度 ，改善司机视野。一般，改善司机视野。一般，A A点取在点取在 前轮右上方，与前轴心水平距离前轮右上方，与前轴心水平距离 为轴距的为轴距的1/31/2处。处。 v A A点位置的变化，可挪动点位置的变化，可挪动G G点和点和 轮胎中心轮胎中心Z Z点的位置来调整。点的位置来调整。 A G Z G 动臂的回转角通常取动臂的回转角通常取=8090。 本例本例取取=89 动臂长度的确定：动臂长度的确定： 本例本例取取2300mm2

23、300mm左右。左右。 确定动臂长度确定动臂长度 B点的选择：点的选择： v 一般取一般取B点在点在AG连线连线 的上方，过的上方，过A点水平线点水平线 的下方，并在的下方，并在AG的垂的垂 直平分线左侧尽量靠近直平分线左侧尽量靠近 工况工况时的铲斗处。相时的铲斗处。相 对前轮胎，对前轮胎，B点在其外点在其外 廓的左上部。廓的左上部。B点选择点选择 的好坏，对连杆机构的的好坏，对连杆机构的 传动比、倍力系数、连传动比、倍力系数、连 杆机构的布置以及转一杆机构的布置以及转一 斗油缸的长度等都有很斗油缸的长度等都有很 大的影响。大的影响。 A G B v因为因为G、B两点已被确定，所以再确定两点已

24、被确定，所以再确定F F和和E E点实际上是点实际上是 为了是终确定与铲斗相联的四杆机构为了是终确定与铲斗相联的四杆机构GF2E2B的尺寸。的尺寸。 E, F点的选择：点的选择： v确定确定F 、E两点时，既要满足机构运动学的要求，保两点时，既要满足机构运动学的要求，保 证铲斗在各工况时的转角，又要满足动力学要求，铲证铲斗在各工况时的转角，又要满足动力学要求，铲 斗在铲装物料时应能输出较大的铲取力，同时，还要斗在铲装物料时应能输出较大的铲取力，同时，还要 防止前述各机构运动被破坏的现象。建议按下述方法防止前述各机构运动被破坏的现象。建议按下述方法 进行设计。进行设计。 v按双摇杆条件设计四杆机

25、构按双摇杆条件设计四杆机构 v令令GF为最短杆，为最短杆，BG为最长杆，有为最长杆，有 v GF+BGFE+BE v令令GF=a，FE=b, BE=c, BG=d，并将上式不等号两边，并将上式不等号两边 同时除以同时除以d , ,经整理可得下式，即经整理可得下式，即 1 d a d c d b K v初步设计时，上式各值按下式选取。初步设计时，上式各值按下式选取。 K=0.9500.995 a=(0.30.5)d c=(0.40.8)d vd值已由值已由BG确定，所以即可求出确定，所以即可求出a、b、c三值。三值。 1 d a d c d b K E, F点的选择：点的选择： v可在可在B、

26、G两点己确定的情况下，除按两点己确定的情况下，除按LGF为最短杆、为最短杆、 LBG为最长杆、而且满足为最长杆、而且满足LGF +LBG LEF +LBE的条件外，的条件外， 还应满足还应满足E点不可与前桥或前车架相碰，并有足够的点不可与前桥或前车架相碰，并有足够的 离地高度；离地高度； v工况工况I时，时，EF杆尽量与杆尽量与GF杆垂直，可以获得较大的传杆垂直，可以获得较大的传 动角和倍力系数；动角和倍力系数； v工况工况时时EF杆与杆与GF杆的夹角必需小于杆的夹角必需小于1700，LGF + LEF LGE，以免发生机构自锁、死点、撕裂；，以免发生机构自锁、死点、撕裂； v工况工况IV时时

27、EF杆与杆与GF杆的夹角必须大于杆的夹角必须大于100 ，LEF + LBE LBF 。 C、D点的选择：点的选择： vC点和点和D点的布置直接影响到铲斗举升平移性和自动放平点的布置直接影响到铲斗举升平移性和自动放平 性能，对铲取力和动臂举升阻力有较大的影响。从力传性能，对铲取力和动臂举升阻力有较大的影响。从力传 动效果出发，显然摇臂动效果出发，显然摇臂LBC段长一些有利，可以增加转斗段长一些有利，可以增加转斗 油缸作用力臂，使铲取力相应增加，但增加油缸作用力臂，使铲取力相应增加，但增加LBC必将减少必将减少 铲斗和摇臂的转角比，造成铲斗转角难以满足各个工况铲斗和摇臂的转角比，造成铲斗转角难以

28、满足各个工况 要求，转斗油缸过长。要求，转斗油缸过长。 v初步设计时，一般应满足初步设计时，一般应满足LBC (0.71.0) LBE，C点一般点一般 取取B点的左上方点的左上方( (工况工况I) )，并满足，并满足CBE=1300 1800、 BC杆与杆与CD杆尽量垂直，杆尽量垂直，C点不与铲斗干扰、不影响司机点不与铲斗干扰、不影响司机 的视野。的视野。 vD点是依据自动放平和平移性这两大要求来确定的，在点是依据自动放平和平移性这两大要求来确定的，在 转斗油缸长度保持不变的条件下，从工况转斗油缸长度保持不变的条件下，从工况IV下降到工况下降到工况I 过程中过程中C1和和C4连线的乖直平分线和

29、从工况连线的乖直平分线和从工况II到工况到工况III过过 程中程中C2和和C3连线的垂直平分线的交点就是连线的垂直平分线的交点就是D点。研究证点。研究证 明的明的D点应在点应在A点的左下方为较好，这样平移性能好，减点的左下方为较好，这样平移性能好，减 小动臂举升外阻力矩，有利于举升油缸的设计。小动臂举升外阻力矩，有利于举升油缸的设计。 H, M点的选择：点的选择： v一般动臂举升油缸都布置在前桥与前后车架的铰接一般动臂举升油缸都布置在前桥与前后车架的铰接 点之间的空间里，点之间的空间里，H一般选在一般选在AG连线的连线的LAH1/3处。处。 LAH不要取得太大，它已还要受油缸行程的限制，不要取

30、得太大，它已还要受油缸行程的限制， 而而M点一般选定在靠近前桥的地方。点一般选定在靠近前桥的地方。 装载机的作业条件是复杂多变的，即使在同样的装载机的作业条件是复杂多变的，即使在同样的 作业条件下，由于工作位置及作业工况不同，工作业条件下，由于工作位置及作业工况不同，工 作装置的受力情况也不一样，因此工作装置的强作装置的受力情况也不一样，因此工作装置的强 度计算包括：度计算包括： 1.1.确定受力最大的计算位置；确定受力最大的计算位置； 2.2.选取工作装置受力最大的典型工况，确定外选取工作装置受力最大的典型工况，确定外 载荷；载荷； 3.3.对工作装置进行受力分析；对工作装置进行受力分析；

31、4.4.对工作装置的主要构件进行强度校核。对工作装置的主要构件进行强度校核。 工作装置的强度计算工作装置的强度计算 装载机工作装置受力分析装载机工作装置受力分析 v装载机作业条件复杂，又加上工作装置及作业工况装载机作业条件复杂，又加上工作装置及作业工况 不同受力情况也不一样。因此，进行工作装置强度不同受力情况也不一样。因此，进行工作装置强度 计算时必须确定其受力最大的位置即选取工作装置计算时必须确定其受力最大的位置即选取工作装置 受力最大的典型工况对工作装置进行分析。受力最大的典型工况对工作装置进行分析。 工作装置强度校核位置的确定工作装置强度校核位置的确定 v分析装载机铲掘、运输、提升及卸载

32、等作业过程，分析装载机铲掘、运输、提升及卸载等作业过程， 发现装载机在水平面铲掘物料时工作装置受力最大。发现装载机在水平面铲掘物料时工作装置受力最大。 因此，对工作装置进行受力分析时可选取工作装置因此，对工作装置进行受力分析时可选取工作装置 在水平面作业，铲斗斗底与地面夹角为在水平面作业，铲斗斗底与地面夹角为3 5铲铲 掘时作为计算位置。掘时作为计算位置。 工作装置典型工况选择及外载荷确定工作装置典型工况选择及外载荷确定 v装载机在铲掘过程中使工作装置受力最大有以下装载机在铲掘过程中使工作装置受力最大有以下3 3种种 情况：情况： v装载机沿水平面运动，工作装置油缸闭锁，铲斗装载机沿水平面运动

33、，工作装置油缸闭锁，铲斗 插入料堆。插入料堆。 v铲斗水平插入料堆足够深度后，装载机停止运动，铲斗水平插入料堆足够深度后，装载机停止运动， 然后转斗或提升动臂。然后转斗或提升动臂。 v装载机在水平面上匀速运动，铲斗水平插入料堆装载机在水平面上匀速运动，铲斗水平插入料堆 一定深度后，边插入边转斗或边插入边转动臂。一定深度后，边插入边转斗或边插入边转动臂。 v由于作业场地，作业条件和作业对象的不同，装载由于作业场地，作业条件和作业对象的不同，装载 机在实际作业时，切削受力十分复杂。固简化如下：机在实际作业时，切削受力十分复杂。固简化如下： v对称变载：即认为外载荷是沿铲斗切削刃均匀对称变载：即认为

34、外载荷是沿铲斗切削刃均匀 分布。分布。 v偏载：认为集中载荷完全由场地一侧第一颗齿偏载：认为集中载荷完全由场地一侧第一颗齿 所承受。所承受。 v由以上所述分析，使工作装置某些构件受力最大由以上所述分析，使工作装置某些构件受力最大 有以下六种典型工况：有以下六种典型工况： v此种工况铲斗的水平载荷由装载机牵引力决定。此种工况铲斗的水平载荷由装载机牵引力决定。 水平力最大值按下式计算：水平力最大值按下式计算： (3.1) v式中式中 装载机空载时驱动轮上最大切线牵装载机空载时驱动轮上最大切线牵 引力引力 v 装载机空载时滚动阻力装载机空载时滚动阻力 v 装载机的附着重量装载机的附着重量 v 附着系数附着系数 maxxkfpppG maxkp fp G . . 对称水平受力工况对称水平受力工况 v此工况垂直载荷受装载机的纵向稳定条件限制，其此工况垂直载荷受装载机的纵向稳定条件限制，其 最大值为：最大值为： (3.2) v式中式中 装载机自重，装载机自重， v 装载机重心到前轮接地点距离，装载机重心到前轮接地点距离， v 垂直作用力的作用点到前轮接地点距离。垂直作用力的作用点到前轮接地点距离。 sG 1s y Gl p l 1l l . . 对称垂直受力工况对称垂直受力工况 v v