装载机工作装置中圆木叉的设计

装载机工作装置中圆木叉的设计

1时的掘起力在优化安装的工作设备时，只考虑了臂的最低位置，即跨度之前的倾斜力，因为井的底板是用于清理生态土壤或其他相对坚硬材料的能力，而不是克服材料的阻力，而是研究其他位置。本文将研究铲斗在全部翻转范围内,也就是转斗油缸从最短变到最长时,工作装置对物料阻力的克服能力,称它为转斗掘起能力。2转斗油缸的组成前车架、动臂、摇臂、连杆、铲斗、转斗油缸组成反转六连杆机构,加上动臂举升油缸就是装载机的工作装置组成。为计算方便,将各杆件的计算尺寸用代号表示如下:图1所示动臂中,A1代表A点与C点的连线长;A2代表B点与C点的连线长;A3代表A点与B点的连线长;A4代表A点与D点的连线长;D1代表A1、A2的夹角;D2代表A1、A3的夹角;D3代表A3、A2的夹角,D4代表A4、A3的夹角。摇臂中,A5代表E点与C点的连线长;A6代表C点与F点的连线长;D5代表A5、A6的夹角。动臂举升油缸中,LY代表D点与I点的连线长。转斗油缸中,LX代表G点与E点的连线长。连杆中,A7代表F点与H点的连线长。铲斗中,A8代表B点与H点的连线长;J点代表物料重心点,W1代表不计铲斗自重时能掘起的物料重量,A9代表J点与B点的连线长。K点代表铲斗自重重心点,W2代表铲斗自重,A12代表K点与B点的连线长;D6代表A8、A9的夹角;DD代表A8与垂直线的夹角;D9代表A8、A12的夹角;在任何位置W1、W2都是垂直向下。前车架中,A10代表A点与G点的连线长;A11代表A点与I点的连线长;D8代表A10与水平线的夹角;D7代表A11与垂直线的夹角。2w计算公式在六经设备中的旋转2.1垂线的组成同型线图2所示状态,L1、L2分别代表点C向LX和A7所做的垂线,L3、L4分别代表B点向W1和A7所做的垂线,L5代表B点向W2所做的垂线。3.2工作装置总有效率在图1、图2中,A1~A12、D1~D9都是由工作装置优化得到的数值,为已知数,准为转斗油缸缸径,P为工作装置液压系统压力,η为工作装置总效率。在式(1)~式(24)中,只有LX和LY是变数,赋给LX、LY不同的值,就可以求出一系列W值,通过数值就可以看出动臂在该位置时,工作装置的掘起能力。3.3a点的水平线以上图1中当D点在A3线以上、I点在过A点的垂直线左侧时,式(2)变为DX=D10-D4+D7;当G点在过A点的水平线以上时,式(3)变为D13=90-D2-DX-D8,当这三点在相应的线上时,D4、D7、D8为零。计算时,可根据式(1)~式(24)编写计算程序,也可以采用Excel表格计算,而计算结果可以用坐标曲线表示,也可以用表格形式间断地列出计算的W数值,来看不同位置的掘起能力。4计算4.1ly最大时lx最大时针对5t级产品ZL650,计算得到的5组W值如表1所示。表格中的数值是将动臂从最低位举升到最高位,即将LY均分5个位置,每个位置中,LX从最短变到最长,又分16个点来计算所得的数据,第5组中负值,原因是LY最大时,W线已经过了动臂与铲斗铰接点B,转斗油缸由受压变为受拉状态,数值已经没有意义;第4组中第1个数、第5组中前4个数,在实际中由于卸料限位块存在,转斗油缸缩不到这个位置,因此没有数值。4.2工作装置的传动角从表中数据看,工作装置转斗掘起能力在LX最小时,或者说在全卸料位置时是很小的,这对于装铲斗的工作装置没有影响,因为此位置无法存料,只是铲斗自身的重量,转斗油缸的推力只是用来拉起空斗,由于此原因,工作装置优化设计者为了照顾其它位置参数,通常都将此位置的传动角定得比较小。5应用5.1采用上、叉保护材料计算圆木屑变形产品的分解能力5.1.1转斗油缸不动在众多的装载机变形装置中,有一种是将圆木叉取代铲斗,用来在木材场装卸或者转运圆木的叉式装载机,简称夹木机,这种装置有上叉保护,在全卸料位置,只要不将上叉张开,就不会自动卸料。工况一:在图3所示的卸车作业中,为防止圆木滚下来,车箱的挡板不能打开,当圆木叉抓好料后,动臂已经举升到最高,此时若将装载机后退,必然将车箱的挡板碰坏,必须先将圆木叉上翻,装载机才能后退。工况二:图4所示,要跨过前两根木头,抓取第三根木头,抓取木料后,如果转斗油缸不动而提升动臂,由此时连杆机构的位置决定,圆木叉是向下翻的,当翻到一定的位置(限位块接触后动臂)就提不动了,因此也必须先收起叉头再提升动臂。有部分用户购到夹木机后在上述两种工况下无法工作,严重时还发生了退车的情况,造成很严重的影响,解决方法如下:先来看如果圆木叉采用和铲斗一样的DD、A8,将动臂从最低位举升到最高位平均分为5个位置,每个位置中,转斗油缸从最短变到最长分10个点来计算得到表2的数值,从中可以看出第3列的第1个数3.4和第5列的第4个数3.3是比较小的。在实际使用中,铲斗和变形装置都是互换使用的,如圆木叉的用户在不做木料装卸时,拆下叉,换上铲斗就可以做土方工程,为了最大程度地满足制造厂家组织生产和用户互换方便,应保持工作装置中的动臂、摇臂、拉杆和油缸不变,要改变全卸料位置的掘起能力,首先从图5所示的叉头本身解决,而叉头与机构相关的参数只有DD和A8两个,第一是将DD增大时,会使全卸料位置时L4减小,尽管随LX的增大,L4在一定范围内也增大,可同时L3也是增大,因此结果W是增大的,这种方法的缺点是最高位置时卸料角增大;第二是将A8增大,全卸料位置时,W是增大的,缺点是:最高位置时卸料角变小。两种方法都会使最低位的收起角度减小,由于圆木叉上部较高,叉收起时存在与摇臂干涉的情况,收起角度就不能设计得太大,同时因为有上叉保护,不会像铲斗那样存在装不满和举升过程中撒料的问题,因此在一定范围内增大DD和A8不会构成机构缺陷。5.1.2调高系统压力从以上计算可以看出,从圆木叉本身调整可以得到较为显著的效果,但是对那些要求翻起5t的用户仍是不够的,还必须采用适当增加转斗油缸直径或适当调高系统压力,也就是在式(16)中增大D和P来增大F的方法来达到目的,这样也不会影响与铲斗的互换性。对于某些特殊的工作装置,设计者所定的各杆件的数值计算出的L3特别小,即使调整DD、A8、D、P都满足不了使用要求,这种情况就必须减小A6、增大A7和D5可以使图3、图4所示位置的L3增大、L2减小,将会显著地增大W,能够彻底解决翻不起来的问题。5.2采用平钻准备能力计算平钻的性能5.2.1挖掘起能力分析在大理石开采场,开采好的大理石块需要装车运走或者移到开采现场外码垛待运,大理石加工厂则是需要将大理石块从车上卸下或是装到加工设备上,都需要一种能承受大载荷的大理石平叉来完成这些工作,由于工况比较恶劣以及叉车的越野性能太差,用户都不选用叉车,而是用装载机把铲斗卸下,装上平叉,图6所示,这种平叉的使用情况就和铲斗不相同了,用铲斗铲装物料时,只是铲斗地面位置且斗底平行地面时需要的掘起力最大,向上只是用来克服铲斗自重及铲斗所装的物料就行,所需的掘起能力就小了,而大理石平叉从铲装石块到收起,都需要较大的掘起能力。表4是大理石平叉从平放地面到完全收起时,离叉尖400mm处、分10点计算的数值,第1组(横向)10个数是未改DD和A8的计算值,第2组是将A8增加50mm得到的值,第3组是将A8增加100mm得到的值,以上计算都是工作装置在举升全过程不会自动卸料为前提的。5.2.2关键因素对所投未干性能的影响第8个数开始数值也有所了A8增加100mm比增加50mm所得到的掘起能力大,实际情况是收斗角度小,从表4看,第8个数开始数值也变得较小了,也就是说,大理石平叉装料后的收起角度不必要做得太大,原因就是机构的收起力变小后,掘起能力不够了,也就收不动了,还不如像第三组数那样,多增加些A8,得到较大的掘起能力,减小些收斗角用来增加卸料角。6转斗掘起能力研究工作装置转斗掘起能力,设计圆木叉和大理石平叉时,在其它性能满足使用要求的情况下,为保证最大的互换性,只需将机具本身的DD、A8调整,就可使装圆木叉的工作装置转