装载机铲斗结构参数对其铲装性能的影响分析

发布时间：2020-05-14 14:33

【摘要】：装载机铲斗作为与外界作业介质直接接触的部件,承受了复杂多变的载荷,铲斗性能的好坏决定着装载机整机性能。为响应国家节能减排的号召,装载机的节能减排研究也广泛受到关注。从设计过程看,铲斗的斗型设计是装载机设计的“设计前端”,铲斗形状的合理设计,有利于减少插入阻力,提高整机生产能力和工作效率。反观铲斗传统设计的方法,受限于作业阻力难以获取的瓶颈,前期研究对铲斗结构参数对装载机铲装效率的认识和理解不够深入,设计的关注点更多的集中在铲斗可靠性方面,忽视了铲装效率的设计目标。本文以装载机铲斗为研究对象,开展了装载机铲斗结构参数对其铲装性能的影响分析。以作业阻力的获取研究入手,通过实验进行相关验证,突破了铲斗设计主要参数获取的瓶颈。对获得的作业阻力进行数学描述及分析,探讨铲斗的结构参数对其作业阻力等铲装性能的影响。以斗张角等四参数为研究目标,开展结构参数对作业阻力的影响大小的灵敏度分析,并进一步探讨了在可取范围内,各参数对作业阻力、装载重量的影响规律。以铲装效率为设计出发点,本文开展了5吨铲斗的结构参数优化分析。具体的研究结论如下:1.利用多体动力学和散体力学法进行装载机铲斗插入阻力的研究分析,设计相关实验进行铲斗插入阻力的试验研究,理论与实验研究对比表明,本文对插入作业阻力的获取精度可控制在10%以内,基本满足工程实际应用。2.通过对作业阻力的分析表明,铲斗的结构参数对铲斗所受作业阻力有明显的影响。3.通过对斗张角等四参数的研究,开展的结构参数对作业阻力的影响大小的灵敏度分析表明,铲斗的斗张角、侧刃倾角对铲斗的作业阻力影响较为明显。斗张角在其可变化范围逐渐增大时,作业阻力先随之缓慢减小后略有回升;装载重量随斗张角的增大而增大。另外,作业阻力随底弧比的增加呈明显的下降趋势;装载重量却随着底弧比的增加明显增大。4.以铲装效率为设计出发点所开展的5吨铲斗的结构参数优化分析表明,5吨斗的最佳斗型为斗张角取41°,底弧比取1.8,侧刃倾角取60°,挡板高度系数取0.35。
【图文】：

Lz为铲斗的后壁长度，指铲斗后壁上边延长线与斗底延长线交点的长度，，Lz=zR。Lk为铲斗的挡板高度，Lk=λkR。侧刃倾角的选择通常选定在 50°~60°范围内，铲斗与动臂铰接点（一般称下点）距斗底壁的高度通常取 h =（0.06~0.12）R。综上可知，铲斗在任务书给定铲斗容量和铲斗宽度的前提下，只要初步选定铲的斗底长度系数、后壁长度系数、挡板高度系数、圆弧半径系数和铲斗的斗张角、板与后壁间夹角，即可获得新铲斗的所有基本参数。然而这些系数多基于经验选，就造成铲斗的回转半径与斗型参数之间常需要来回矫正才可以用于最终数据，为设计增加了难度，且很难研究铲斗的这些参数对铲斗几何形状的影响。

铲斗在任务书给定铲斗容量和铲斗宽度的前提下，只要初步选定长度系数、后壁长度系数、挡板高度系数、圆弧半径系数和铲斗的斗张壁间夹角，即可获得新铲斗的所有基本参数。然而这些系数多基于经验成铲斗的回转半径与斗型参数之间常需要来回矫正才可以用于最终数据增加了难度，且很难研究铲斗的这些参数对铲斗几何形状的影响。图 2-1 传统的铲斗设计流程Fig. 2-1 Traditional Bucket Design Flowγ1
【学位授予单位】：广西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH243

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1 姬国强;装载机铲斗结构参数对其铲装性能的影响分析[D];广西科技大学;2019年

本文编号：2663494