CYE-1電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)后橋擺動(dòng)架設(shè)計(jì)解讀

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1、機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)用于礦山井下，以鏟裝，運(yùn)輸爆破后的松散物料為主。也可用于 露天鐵礦，鐵路，公路以及水利等隧道工程，還少部分，煤礦使用，特別用于工 作條件惡劣，作業(yè)現(xiàn)場狹窄，低矮以及泥濘的作業(yè)面。電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)除了機(jī)動(dòng)性能 較差外，具有無廢氣污染，噪聲低，節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)，是井下作業(yè)的首選設(shè)備。中鋼集團(tuán)衡陽重機(jī)有限公司是全國知名鏟運(yùn)機(jī)生產(chǎn)基地，已具有二十多年的井下鏟運(yùn)機(jī)生產(chǎn)歷史。中鋼集團(tuán)衡陽重機(jī)有限公司以鏟運(yùn)機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、銷售為主的生產(chǎn)經(jīng)營型企業(yè)，是全國第一家井下鏟運(yùn)機(jī)專業(yè)制造公司。所研制的 CYE-1電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)是專門為地下作業(yè)而設(shè)計(jì)的一種矮車身、中央鉸接、前端裝載 的裝、運(yùn)、

2、卸聯(lián)合作業(yè)設(shè)備，具有高效、靈活、機(jī)動(dòng)、多用途和生產(chǎn)費(fèi)用低等突 出優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)外礦山和地下工程中得到了廣泛應(yīng)用。本次設(shè)計(jì)的主題是CYE-1電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)后橋擺動(dòng)架設(shè)計(jì)。第1頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1緒論1.1設(shè)計(jì)研究的目的和意義本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的主要是對(duì)這三年來的學(xué)習(xí)的一個(gè)總結(jié)，運(yùn)用模擬軟件，把理論知識(shí)和具體實(shí)踐相結(jié)合，也是對(duì)我們所學(xué)習(xí)的理論知識(shí)及技能的一個(gè)評(píng) 估。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅能夠?qū)Υ髮W(xué)所學(xué)課程幾個(gè)方面專業(yè)知識(shí)進(jìn)行一次全面， 系統(tǒng)的綜合訓(xùn)練，也是對(duì)我們實(shí)踐能力進(jìn)一步的檢驗(yàn)。電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)是在柴油鏟運(yùn)機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的 ，由于它具有無廢氣污染、 噪聲小、工作溫度低、維修量小、生產(chǎn)費(fèi)用

3、低、作業(yè)效率高等優(yōu)點(diǎn)，越來越多的 被礦山所采用，并取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。后橋擺動(dòng)架是礦山上用于礦石開采的電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)上的重要部分，它能夠保證電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)順利地通過凹凸不平的地面。對(duì)電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)而言，后橋擺動(dòng)架是一個(gè)十分關(guān)鍵的部件， 設(shè)計(jì)不好就會(huì)使車 身在通過凹凸不平的地面會(huì)劇烈搖晃，而且會(huì)出現(xiàn)斷裂和焊縫開裂現(xiàn)象。因此， 擺動(dòng)架設(shè)計(jì)有著重要的使用及經(jīng)濟(jì)意義。1.2鏟運(yùn)機(jī)應(yīng)用與發(fā)展回顧鏟運(yùn)機(jī)的外貌如圖1.1圖1.1鏟運(yùn)機(jī)我國是一個(gè)地下資源豐富的國家，井下礦山在我國的礦山總數(shù)中占有的數(shù)量 很多，在井下開采中的裝載工作是最繁重的體力勞動(dòng)。50年代初期，我國一些大型并下礦山開始引進(jìn)蘇聯(lián)制造的裝載機(jī)。60年代,

4、我國研制成功第一臺(tái)裝載機(jī)，從此我國井下裝載機(jī)制造業(yè)不斷發(fā)展并形成了批量 生產(chǎn)的能力。國產(chǎn)裝載機(jī)廣泛地應(yīng)用于我國礦山后， 極大地提高了井下礦山的生 產(chǎn)效率，減輕了礦山的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)條件。早期的裝運(yùn)機(jī)是氣動(dòng)的，它 帶有鏟斗或工作機(jī)構(gòu)和料倉，其行走機(jī)構(gòu)為充氣輪胎式的，瑞典的T 2G和T4G以及國產(chǎn)的ZYQ-12和ZYQ-14型都屬于這種類型的裝運(yùn)機(jī)。1970年代，我國地下礦山從美國引進(jìn)柴油鏟運(yùn)機(jī)，這是地下礦裝備上的重 大改革。目前我國井下礦山已經(jīng)比較廣泛地應(yīng)用這種內(nèi)燃驅(qū)動(dòng)的無軌式裝載設(shè) 備。以柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的無軌自行裝載設(shè)備，擺脫了軟道、風(fēng)管或電纜的束縛，使機(jī) 器提高了機(jī)動(dòng)性，體現(xiàn)在井下可特大型

5、的柴油鏟運(yùn)機(jī)調(diào)運(yùn)至采區(qū)的各個(gè)出礦處作 業(yè)。簡化了生產(chǎn)管理、減少了輔助設(shè)施的敷設(shè)和維修，從而大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn) 率。但是柴油鏟運(yùn)機(jī)一個(gè)突出的缺點(diǎn)是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排放的廢氣對(duì)人體有危害， 而目前對(duì)廢氣凈化處理的效果還不夠理想， 還需要用強(qiáng)大的通風(fēng)量來稀釋排放的 廢氣，尤其是在獨(dú)頭巷道內(nèi)使用（如平巷掘進(jìn)等等）會(huì)結(jié)通風(fēng)帶來很大的困難?；?于這種原因，在柴油鏟運(yùn)機(jī)之后，出現(xiàn)了電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)即用電動(dòng)機(jī)代替柴油機(jī)，用纏繞在卷筒上可收故長度的電細(xì)向電動(dòng)機(jī)供電。這種動(dòng)力的改變，克服了燃油產(chǎn)生的廢氣污染，可是拖曳的電纜大大地影響了鏟運(yùn)機(jī)的機(jī)動(dòng)性，因此提高鏟運(yùn)機(jī)的可靠性與生產(chǎn)率，改善司機(jī)的操作條件和作業(yè)環(huán)境是井下裝載設(shè)備改

6、進(jìn)的方 向。70年代，我國開始研究應(yīng)用無軌采礦工藝技術(shù)，為與工藝酣套，1975年首次從波蘭引進(jìn)LK 型2立方米柴油鏟運(yùn)機(jī)105臺(tái)在梅山鐵礦等冶金礦山試用。 因其使用效果 良好，隨后又進(jìn)口了芬蘭的TOR0型1 .3立方米柴油鏟運(yùn)機(jī)、 德國的LF 1型2立方米柴油鏟運(yùn)機(jī)、法國的CT-00型0 . 83立方米 和CT 00型3.8立方米柴油鏟運(yùn)機(jī) 、美國EHS 1A0. 76立方米和922E、922D型 1. 7立方米電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)和柴油鏟運(yùn)機(jī)。在我國，進(jìn)口鏟運(yùn)機(jī)在新型技術(shù)推廣應(yīng) 用初期發(fā)揮了重要作用。因?yàn)檫M(jìn)口設(shè)備價(jià)格比較昂貴，供應(yīng)部件管理困難，許多中小型礦山都不能發(fā) 展起來。為此，1970年代中期，有

7、關(guān)研究院所開始了國產(chǎn)鏟運(yùn)機(jī)的研究開發(fā)工 作。國內(nèi)最先研發(fā)的鏟運(yùn)機(jī)為柳州 T程機(jī)械廠與長沙礦山研究院和廈門工程機(jī)械 廠合作，以ZIA0、ZIS0型露天裝載機(jī)為基礎(chǔ)開發(fā)的 DZIAO DZLSC型柴油鏟運(yùn)機(jī)。第3頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)后來，揚(yáng)州冶金機(jī)械廠與馬鞍山礦山研究院合作開發(fā)了WJD1 5型電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)；長沙礦山研究院與嘉興冶金機(jī)械廠、 沈陽冶金機(jī)械廠、南昌通用機(jī)械廠、衡陽冶 金機(jī)械廠合作研制了 DCJ 1型1立方米、WJD- 1. 5 1 . 5立方米電動(dòng)鏟運(yùn) 機(jī)，CY一 1型1 . 3立方米、CY一 35型2立方米、922D 1. 7立方米柴油鏟運(yùn) 機(jī)；南昌通用機(jī)械廠與南昌礦

8、山機(jī)械研究所合作開發(fā)了WJD一 0. 76型0 . 76立方米。電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)北京礦冶研究總院與江西拖拉機(jī)廠合作研制了WJ 1型0. 83立方米柴油鏟運(yùn)機(jī)等。到1990年代初期，國內(nèi)開發(fā)生產(chǎn)了斗容0 . 42. 5 立方米的系列柴油和電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)。 除上述鏟運(yùn)機(jī)生產(chǎn)廠商外，還有太原重型機(jī)器 廠廠、吉林冶金機(jī)械廠、山東金嶺鐵礦機(jī)修廠和華山汽車修造廠等。在總結(jié)“七五”、“八五”攻 關(guān)的經(jīng)驗(yàn)后，研究開發(fā)人員對(duì)前期工作進(jìn)行 了 深刻反思。從“九五”攻關(guān)起 ，鏟運(yùn)機(jī)攻關(guān)重點(diǎn)從強(qiáng)凋國產(chǎn)化率調(diào)整為注重整 機(jī)性能和可靠性，零部件配套注重質(zhì)量和可靠性，和國際知名工廠一樣，走全球 化的道路。“九五”期間衡陽冶金機(jī)械廠與

9、長沙礦山研究院以及廣西高峰礦業(yè)公 司聯(lián)合攻關(guān)研制的CY一 3. 5G(CY 4)型4立方米柴油鏟運(yùn)機(jī)就是按這一新思 路研究開發(fā)的第一型高性能鏟運(yùn)機(jī)，其變速箱、變矩器、驅(qū)動(dòng)橋、低污染柴油機(jī)以及關(guān)鍵液壓控制閥都采用國際先進(jìn)技術(shù)，應(yīng)用了彈簧制動(dòng)等最新技術(shù)，變速箱電控操作和多盤濕式制動(dòng)器液壓松閘， 性能已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平。從此， 國內(nèi)井下無軌采礦設(shè)備開發(fā)幾乎都按這一模式進(jìn)行，國產(chǎn)采礦設(shè)備的性能水平跨上一個(gè)新臺(tái)階。衡陽有色冶金機(jī)械總廠衡陽力達(dá)鏟運(yùn)機(jī)有限責(zé)任公司是中國第一家井下鏟 運(yùn)機(jī)專業(yè)制造公司、中國大型鏟運(yùn)機(jī)生產(chǎn)基地。通過20年引進(jìn)、消化和吸收國外先進(jìn)技術(shù)，已成功研發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鏟運(yùn)機(jī)系列產(chǎn)

10、品，并榮獲國家級(jí)新產(chǎn)品稱號(hào)及國家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。產(chǎn)品有CY CYE系列井下鏟運(yùn)機(jī)以及CA-8地下礦山自卸汽車，產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于有色、冶金、化工及黃金礦山。尤其是 2002年由衡陽有色冶金機(jī)械廠的力達(dá)鏟運(yùn)機(jī)制造有限公司開發(fā)生產(chǎn)的CA-8地下礦山自卸汽車，經(jīng)過一年的工業(yè)試驗(yàn)在山東某礦取得了很大的成功，得到了該礦的認(rèn)可，并于2003年再次向力達(dá)鏟運(yùn)機(jī)制造有限公司訂購 4臺(tái)CA-8地下礦山自 卸汽車。核工業(yè)第六研究所并入南華大學(xué)之后， 南華大學(xué)在地下礦山運(yùn)輸設(shè)備方 面的研究力量得到加強(qiáng)，原核工業(yè)第六研究所曾在1998年研究開發(fā)了我國第一 臺(tái)KZC-5地下礦山自卸汽車。所以，項(xiàng)目研究人員既具有研究開發(fā)

11、地下礦山自卸 汽車的經(jīng)驗(yàn)，又有較高的理論計(jì)算基礎(chǔ)。1.3未來技術(shù)發(fā)展展望(1) 發(fā)動(dòng)機(jī)近幾年內(nèi)仍將以簡單可靠的低污染風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)為主，然后逐步研究應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制 的電噴發(fā)動(dòng)機(jī)。前端式裝載機(jī)大部分采用柴油機(jī)作為動(dòng)力，僅在井下某 些不能使用柴油機(jī)的地方，才以氣壓或電作為動(dòng)力。裝載機(jī)使用的柴油機(jī)都是四沖程的。井下前端式裝載機(jī)使用的柴油機(jī)，要求排放的廢氣中含有的有害氣體 較少，以減少污染。此外，還要增設(shè)機(jī)外凈化裝置。(2) 制動(dòng)系統(tǒng)現(xiàn)在普遍使用的彈簧松閘、壓力制動(dòng)的制動(dòng)器將會(huì)向安全、可靠系統(tǒng)簡單的 壓力松閘、彈簧制動(dòng)的全封閉多盤濕式制動(dòng)器方向發(fā)展。 儲(chǔ)能器充壓閥和反向調(diào) 節(jié)腳制動(dòng)閥將得到普遍應(yīng)用。(3)

12、 變速箱將以液壓控制型式和電磁閥控制型式的變速箱為主。汽車用的自動(dòng)換檔變速箱很難在鏟運(yùn)機(jī)上得到普遍應(yīng)用，因?yàn)樵阽P斗插入裝載時(shí)，要求變速箱承載的力 矩最大，插入阻力和插入時(shí)速度在很短的時(shí)問內(nèi)發(fā)生會(huì)急劇變化，將使變速箱在檔位之間快速跳換，使變速箱離合器工作在承載能力差的不穩(wěn)定的過渡狀態(tài)，經(jīng)常導(dǎo)致變速箱異常損害。(4) 遙控技術(shù)遙控技術(shù)是對(duì)受控對(duì)象進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制和監(jiān)測的技術(shù)。它是利用自動(dòng)控制技 術(shù)，通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)而形成的一門綜合性技術(shù)。 一般都是指對(duì)遠(yuǎn)距離的受 控對(duì)象的單一的或兩種極限動(dòng)作進(jìn)行控制的技術(shù)， 在人們的生產(chǎn)生活中具有廣泛 的應(yīng)用空間。手動(dòng)和遙控鏟運(yùn)機(jī)將實(shí)現(xiàn)一體化，即在設(shè)計(jì)手動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)

13、的同時(shí)考慮 遙控動(dòng)作如何實(shí)現(xiàn)，預(yù)留與遙控系統(tǒng)快速聯(lián)接的液壓接口、電器和裝配位置。遙控液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電器系統(tǒng)將按功能模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 只要將相應(yīng)的遙控功能模塊 裝上，普通手控鏟運(yùn)機(jī)就成了標(biāo)準(zhǔn)的遙控鏟運(yùn)機(jī)。(5) 自診斷技術(shù)汽車電子控制系統(tǒng)中，執(zhí)行器是決定發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行和汽車行駛安全的主要器第5頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）件，當(dāng)執(zhí)行器發(fā)生故障時(shí)，往往會(huì)對(duì)汽車的行駛造成一定的影響。因此，對(duì)于執(zhí) 行器故障的處理方法通常是：當(dāng)確認(rèn)為執(zhí)行器故障時(shí)，由ECU根據(jù)故障的嚴(yán)重程 度采取相應(yīng)的安全措施的實(shí)施，在控制系統(tǒng)中，又專門設(shè)計(jì)了故障保險(xiǎn)系統(tǒng)。（6）能源技術(shù)近年來，隨著新材料的開發(fā)，高效電池技術(shù)取得了突破

14、性進(jìn)展， 其能量密度 已經(jīng)達(dá)到普通鉛酸電池的5倍以上，因此，研發(fā)電池驅(qū)動(dòng)的小斗容鏟運(yùn)機(jī)已成為 當(dāng)前的主要內(nèi)容。（7）廢氣凈化廢氣凈化可以采取選擇優(yōu)質(zhì)燃料，選擇燃燒完全的內(nèi)燃機(jī)及加強(qiáng)維護(hù)檢修等 機(jī)內(nèi)措施；還應(yīng)采取對(duì)排出廢氣進(jìn)行凈化處理及加強(qiáng)通風(fēng)等機(jī)外措施。1.4設(shè)計(jì)擬解決的關(guān)鍵問題和研究方法做擺動(dòng)架的受力模型，可簡化為懸臂梁。由于擺動(dòng)軸和橋支座之間的作用力 較大，擺動(dòng)軸和后車架 頻繁斷裂或 擺動(dòng)架體焊縫撕裂。如果增加焊縫強(qiáng)度，則 會(huì)引起后車架側(cè)板嚴(yán)重變形。增加 擺動(dòng) 軸軸頸的長度，雖然可以減少擺動(dòng)軸的 斷裂次數(shù)，但銅套的更 換頻次并未下降，反而增加了擺動(dòng)架體的失效概率。根 據(jù)用戶反饋，擺動(dòng)架體的

15、失效形式主 要為焊縫撕裂或鋼板變形；銅套的失效形 式主要為擠壓變形而非正常磨損失效；后車架（橋支座）的失效形式主要為焊縫 撕裂和鋼板嚴(yán)重變形。在充分分析CYE-1型鏟 運(yùn)機(jī)現(xiàn)結(jié)構(gòu)各 種失效形式和失效原因的基礎(chǔ)上， 決定采用簡支梁結(jié)構(gòu) 替代懸臂梁結(jié)構(gòu)。雙支承 式擺動(dòng)架結(jié)構(gòu)如圖1.2所示。前 支承板為剖分式結(jié)構(gòu)，后支承板為整體結(jié)構(gòu)，下部開有裝配工藝孔，上部留有工 作泵空間。前后支承板設(shè)有加注潤滑脂的油孔和油道。54圖1.2雙支承式擺動(dòng)1.加強(qiáng)板2.驅(qū)動(dòng)橋3.后支承板4.銅套5.前支承板架由于CYE-1型鏟運(yùn)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，后驅(qū)動(dòng)橋部位空間狹窄，其前端有傳動(dòng)軸伸出，后端有安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上的液壓工作泵和主油

16、管。擺動(dòng)架體前端 的支承軸套和焊接在后車架支承板上的軸孔聯(lián)接， 形 成鋼套-銅套轉(zhuǎn)動(dòng)副，便于傳動(dòng)軸穿 過。擺動(dòng)架體后支承軸 與后支承板 的軸孔形成轉(zhuǎn)動(dòng)軸-銅套轉(zhuǎn)動(dòng)副。雙支承擺 動(dòng)架體結(jié)構(gòu)如圖1.3所示。I21.前支承套2.驅(qū)動(dòng)橋3.后支承軸圖1.3雙支承擺動(dòng)架體2鏟運(yùn)機(jī)總體分析2.1鏟運(yùn)機(jī)的組成系統(tǒng)及功能鏟運(yùn)機(jī)通常是由車架（前、后機(jī)架）、發(fā)動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)）、傳動(dòng)系統(tǒng)、工作機(jī)構(gòu)、 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、制動(dòng)系統(tǒng)、操作機(jī)構(gòu)及儀表、電器線路等幾大部分組成。各種不同型 式的鏟運(yùn)機(jī)都有一個(gè)典型的結(jié)構(gòu)示意圖。 現(xiàn)以較先進(jìn)的輪胎行走、前、后機(jī)身鉸 接連接、鏟斗前端裝載的最常見鏟運(yùn)機(jī)為例，它的基本結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。345

17、6784131211109圖2.1輪胎式鏟運(yùn)機(jī)組成系統(tǒng)圖1.鏟斗2.工作機(jī)構(gòu)3.電器系統(tǒng)4.操作機(jī)構(gòu)5轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)6.駕駛室7液壓油箱8.主傳動(dòng)軸9.柴油機(jī)10.變矩器11.變速器12.前后本身13.剎車機(jī)構(gòu)14.前橋車架是鏟運(yùn)機(jī)的骨架，把其它機(jī)構(gòu)全部承載到車架上。 在前車架上，焊有安 裝工作機(jī)構(gòu)的耳座和安裝前橋軸的底座； 在后車架上，焊有安裝發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱 等的支座。后橋則是通過懸架鉸接在后車架上。 后橋軸相對(duì)于后車架垂直擺動(dòng)一 定角度，使裝載機(jī)在不平路面行駛時(shí)同時(shí)著地，改善行駛性能。發(fā)動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)）是為鏟動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力源，使鏟動(dòng)機(jī)滿足各種作業(yè)狀況的需 要。傳動(dòng)系統(tǒng)是將發(fā)動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)）所提供的動(dòng)力

18、傳給變短器，再經(jīng)主傳動(dòng)軸傳遞 到變速箱，最后經(jīng)由前、后橋傳動(dòng)軸傳給前、后橋驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，完成行走和鏟 裝作業(yè)。工作機(jī)構(gòu)是由液壓系統(tǒng)提供壓力能，使舉升油缸、翻斗油缸按要求運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)大冒、回轉(zhuǎn)架、連桿、鏟斗運(yùn)作，完成裝卸物料的需要。各類裝載機(jī)工作機(jī)構(gòu) 第7頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的設(shè)計(jì)都應(yīng)滿足如下基本要求：生產(chǎn)率高；插入和鏟取能力大，能耗小；結(jié)構(gòu)和 工作尺寸適應(yīng)條件需要；零部件受力狀態(tài)良好，強(qiáng)度和壽命合理；結(jié)構(gòu)簡單緊湊, 制造維修容易，操作使用方便。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是由液壓系統(tǒng)提供壓力能為轉(zhuǎn)向油缸按要求使前、 后機(jī)身在中間鉸 接處相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，完成行駛中轉(zhuǎn)向的需要。為了使用井下坑內(nèi)作業(yè)，井下前端

19、機(jī)與 露天前端機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有所不同，井下前端式裝載機(jī)設(shè)有選擇閥，這是為了使用井 下前端裝載機(jī)前后雙向運(yùn)行時(shí)使司機(jī)對(duì)左右轉(zhuǎn)向有相同的反應(yīng)。制動(dòng)系統(tǒng)是采用不同形式(氣制動(dòng)、氣一液制動(dòng)、全液壓制動(dòng))的制動(dòng)方式和 制動(dòng)器，使行駛中的鏟運(yùn)機(jī)停止運(yùn)行，它是鏟運(yùn)機(jī)設(shè)備及人身安全的保證。操作機(jī)構(gòu)具有控制機(jī)器前進(jìn)、后退、快、但、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)及裝卸礦石等功能， 它是鏟運(yùn)機(jī)的神經(jīng)中樞。儀表及電器線路。儀表是為監(jiān)測整機(jī)運(yùn)行狀態(tài)而配置的。 電器線路是將儀表 指示燈、報(bào)警信號(hào)、照明燈、保護(hù)裝置、各種開關(guān)及按鈕按要求用不同導(dǎo)線連接 起來，使鏟運(yùn)機(jī)處于有序的運(yùn)行狀態(tài)。2.2鏟運(yùn)機(jī)的工作方式地下礦鏟運(yùn)機(jī)是一種裝卸運(yùn)作業(yè)聯(lián)合一體的自

20、行式設(shè)備的工作過程由5種工況組成：(1) 插入工況動(dòng)臂下放，鏟斗放置地面，斗尖觸地斗底板與地面呈 30度角，開動(dòng)地下鏟 運(yùn)機(jī)，鏟斗借助機(jī)器的牽引插入料避。(2) 鏟裝工況鏟斗插入料堆后，轉(zhuǎn)動(dòng)鏟斗鏟取物料，待鏟斗口降至近似水平為止。(3) 重載運(yùn)輸工況鏟斗鏟裝滿物料后舉升動(dòng)臂，將鏟斗舉升至運(yùn)輸位置(即鏟斗斗底離地高度 不小于機(jī)器的最小允許離地間隙)，然后驅(qū)動(dòng)機(jī)器駛問卸載點(diǎn)。(4) 卸載工況在卸裁點(diǎn)，舉升動(dòng)臂使鏟斗至卸載位置翻轉(zhuǎn)鏟斗，向沼并料倉或運(yùn)輸車輛卸載， 鏟斗物料卸凈后下放動(dòng)臂，使鏟 4權(quán)復(fù)至運(yùn)輸位置。(5) 空載運(yùn)輸工況卸載結(jié)束后，地下鏟運(yùn)機(jī)再由卸載點(diǎn)返回裝載點(diǎn)。工況 與工況 由于作業(yè)時(shí)間

21、很短，故通常將（1）、 兩種工況視為一個(gè) 工況，稱為鏟裝工況。在鐵礦井下生產(chǎn)過程中，從采礦作業(yè)面到溜并單程運(yùn)距為50 一 150m行駛中耍轉(zhuǎn)23個(gè)彎道，鏟運(yùn)機(jī)司機(jī)在操作技術(shù)較熟練的倩況下，一個(gè)純工作循環(huán) 大約要用L 5 4分鐘時(shí)間。2.3鏟運(yùn)機(jī)的技術(shù)水平我國的鏟運(yùn)機(jī)技術(shù)主要為在研究學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的零部件技術(shù)和整機(jī)技術(shù)的 基礎(chǔ)上自主研究開發(fā)的整體技術(shù)（衡陽力達(dá)的922D 922E型為美國引進(jìn)技術(shù)和 金川金格的LF 一 9. 3型為德國GHH技術(shù)），目前我國的鏟運(yùn)機(jī)的技術(shù)水平只相 當(dāng)于上世紀(jì)90年代的國際水平。（1）發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)國內(nèi)鏟運(yùn)機(jī)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)基本都采用德國 Deutz公司的兩級(jí)燃燒低污染風(fēng) 冷

22、發(fā)動(dòng)機(jī)，最新的計(jì)算機(jī)控制的水冷發(fā)動(dòng)機(jī)由于外圍系統(tǒng)復(fù)雜，控制程序調(diào)整和故障處理困難而很少采用。（2）變速箱技術(shù)目前國產(chǎn)鏟運(yùn)機(jī)的變速箱采用行星變速箱技術(shù)，動(dòng)力經(jīng)二級(jí)液力變矩器，超越離合器輸入行星變速器。它由變速裝置，前后橋驅(qū)動(dòng)換接裝置及拖發(fā)動(dòng)裝置等 組成。（3）制動(dòng)技術(shù)制動(dòng)系統(tǒng)日前主要以壓力制動(dòng)、彈簧松閘的全封閉多盤濕式制動(dòng)器（LCB）為主，鉗盤式制動(dòng)器正在被逐漸淘汰，能實(shí)現(xiàn)工作制動(dòng)和停牟制動(dòng)合而為一的新型 壓力松閘（SAHR全封閉多盤濕式制動(dòng)、彈簧制動(dòng)器已經(jīng)在部分機(jī)型上得到應(yīng)用。 驅(qū)動(dòng)橋2m立方以下的鏟運(yùn)機(jī)驅(qū)動(dòng)橋以國產(chǎn)橋?yàn)橹?，其差速鎖只有牙嵌式自由輪式； 3-4 m立方鏟運(yùn)機(jī)采用進(jìn)口橋，差速鎖以

23、牙嵌式自由輪式為主，少數(shù)采用有限防 滑差速鎖技術(shù)。它主要由橋殼、主傳動(dòng)器、差速器、輪邊行星減速機(jī)構(gòu)、制動(dòng)裝 置和輪胎等部分組成。（5）液壓系統(tǒng)液力一機(jī)械傳動(dòng)是基于水力學(xué)的歐拉方程式，以液體的動(dòng)能進(jìn)行能量傳遞的 一種傳動(dòng)方式。這種傳動(dòng)方式在鏟運(yùn)機(jī)中已得到應(yīng)用， 它主要的優(yōu)先有：使鏟運(yùn) 機(jī)具有自動(dòng)適用性。當(dāng)鏟運(yùn)機(jī)向礦巖堆中插入、爬坡運(yùn)行等外載荷突然變化時(shí)， 能自動(dòng)增大牽引力，降低運(yùn)行速度，以克服增大的外載荷，從而避免了發(fā)動(dòng)機(jī)因 外載荷增大而熄火。反之，當(dāng)外載荷減小時(shí)，鏟運(yùn)機(jī)又能自動(dòng)減少牽引力，提高 運(yùn)行速度。這樣，就大大地縮短了作業(yè)循環(huán)時(shí)間，提高了裝載能力。有利于提高 鏟運(yùn)機(jī)的使用壽命。由于液力傳

24、動(dòng)的工作介質(zhì)是油液，它能吸收并減輕來自發(fā)動(dòng) 機(jī)和外載荷的震動(dòng)和沖擊。同時(shí)，使鏟運(yùn)機(jī)起步平穩(wěn)，從而保護(hù)了發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)器， 延長了鏟運(yùn)機(jī)的使用壽命。有助于提高鏟運(yùn)機(jī)的通過能力，鏟運(yùn)機(jī)能以任意小的 速度行駛，使車輪與地面的粘著力增加，從而提高鏟運(yùn)機(jī)的通過能力。可以在載 荷下?lián)Q擋而不必分離動(dòng)力，簡化了操作。(6) 遙控技術(shù)我國鏟運(yùn)機(jī)的遙控技術(shù)完全為自主研發(fā)的， 為視距 內(nèi)遙控，井下有效控制 距離大于100 m控制指令主要采用調(diào)頻模擬信號(hào)單個(gè)傳送，尚未采用無線數(shù)字 信號(hào)傳送技術(shù)；可控制的動(dòng)作包括前進(jìn)、后退 、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、收斗、翻斗、 升臂、降臂、全油門、半油門、制動(dòng)、大燈開關(guān)、啟動(dòng)、熄火等 1416個(gè)動(dòng)

25、作。(7) 漏電保護(hù)技術(shù)電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)漏電保護(hù)系 統(tǒng)為國內(nèi)自主開發(fā)的技術(shù)，分離線 監(jiān)測保護(hù)和在 線監(jiān)測保護(hù)兩類。離線監(jiān)測漏電 保護(hù)系統(tǒng)在鏟運(yùn)機(jī)供電系統(tǒng)合閘前或斷電后， 對(duì)其供用電系統(tǒng)進(jìn)行絕緣檢監(jiān)測，在系統(tǒng)故障 狀態(tài)下，供電系統(tǒng)無法合閘。在 線監(jiān)測漏 電保護(hù)則是在鏟運(yùn)機(jī)通電狀態(tài)下對(duì)漏 電狀態(tài)進(jìn)行檢測，一旦發(fā)現(xiàn)異常 則立即跳閘保護(hù)。在線監(jiān)測保護(hù)系統(tǒng)又分為全 域(同一變壓器供電的全部網(wǎng)絡(luò)) 監(jiān)測和局部(鏟運(yùn)機(jī)供電總閘到鏟運(yùn) 機(jī)之間)監(jiān)測漏電保護(hù)系統(tǒng)，全域監(jiān)測系統(tǒng) 易受其它用電器的影響。目前主要采用在線監(jiān)測保護(hù)系統(tǒng)。(8) 電纜自動(dòng)收放系統(tǒng)電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)電纜卷筒有臥式卷筒和立式卷筒兩種主要型式。國外TAMRO

26、CK公司生產(chǎn)的TOR係列電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)采用臥式卷筒外，其余基本上都采用立式卷筒 我國電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)到目前為止都是采用立式卷筒， 寬立式卷筒配套排纜裝置，窄型卷筒不帶排纜裝置。控制電纜卷筒自動(dòng)收放電纜的液壓系統(tǒng)為自主研發(fā)技術(shù)，在減少系統(tǒng)發(fā)熱和卸荷節(jié)能等方面優(yōu)于美國技術(shù)。（9）尾氣靜化技術(shù)柴油鏟運(yùn)機(jī)的尾氣處理一方面是選用低污染柴油機(jī)，另一方面是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)尾 氣進(jìn)行凈化處理。我國尾氣凈化措施有：選擇優(yōu)質(zhì)燃料。為了減少氧化硫的生成 量，應(yīng)盡量選用低硫燃料；為降低油煙濃度，還應(yīng)盡可能降低燃料中高沸點(diǎn)芳香 烴的含量；采用有害氣體生成濃度最低的菜油機(jī)； 機(jī)外的氧化催化法；機(jī)外洗滌 法；催化-洗滌聯(lián)合凈化法；通風(fēng)稀釋法

27、。2.4電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)與柴油鏟運(yùn)機(jī)相比，除機(jī)動(dòng)性外，其余指標(biāo)（諸如裝載能力、作業(yè)成本、綜合采礦成本、可靠性、維修量、噪聲等 ）均優(yōu)于柴油鏟運(yùn)機(jī)，已受到 設(shè)計(jì)、制造與使用部門越來越廣泛的重視。阿特拉斯一柯普柯公司認(rèn)為：“從改善井下作業(yè)環(huán)境、降低通風(fēng)成本以及柴油情況上看，柴油鏟運(yùn)機(jī)正逐漸被電動(dòng)鏟 運(yùn)機(jī)所代替，設(shè)計(jì)者正著眼于發(fā)展大斗容（達(dá)13.7米“）和多規(guī)格品種電動(dòng)鏟運(yùn) 機(jī)。”因此，隨著電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)電纜纏繞裝置的進(jìn)一步完善和供電方式的改進(jìn)，電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)在地下礦山的使用比例將會(huì)逐漸增加（1973年電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)占地下鏟運(yùn)機(jī)總銷量的3% 1983年為1500）。國內(nèi)外部份電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)本要技術(shù)參數(shù)如表 2.

28、2 所示。第11頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）表22 電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)性鴨蠢敖JS-KOEJ $-2 ZOE；JS-500Eehst- iaE1MCO -HEE1UCO1G07fi50*700.761.83益斤）130129B4髀(H1301Z7T02271機(jī)鬲宜IS4t37S2lm1740機(jī)忌度SIMmt黠的6S106500*# )- 40101S70270卿02B151092171710HHI154 14924311220ma2E10192Qmo15301005外轉(zhuǎn)尊宰徑4170498053U池帥3375SiC 3.S sac g)25045動(dòng)力記57 5fft彌ft550

29、ft50JIb衲交盧電動(dòng)黑從電費(fèi)機(jī)勒隼MH力Q4耳力160 4 力404#l寵壓喜配Q7T大13Jk 大1& MS,GO20 1 細(xì)11.0024 LljM】1ft M*S.Oq2Q IS7.E01蛙斤）昶曲1A1602100ana443*)71剛遜1051躋in為擴(kuò)大電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)的使用范圍、改善性能、解決其機(jī)動(dòng)性、靈活性問題，目 前電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)的發(fā)展有以下幾方面：（1）水平電纜纏繞裝置為解決因拖曳電纜而影響電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)的機(jī)動(dòng)性和靈活性問題， 有必要改進(jìn)現(xiàn) 有的電纜纏繞裝置的結(jié)構(gòu)形式。芬蘭Toro公司設(shè)計(jì)了新的水平電纜纏繞裝置（圖 2.3）這種電纜纏繞裝置的繞入點(diǎn)可以變動(dòng)， 使繞入側(cè)處于最佳位置，從

30、而增加了 機(jī)器的靈活性。Toro 系列電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)的水平電纜纏繞 裝置就是用水平布置的電纜卷筒， 依 靠特制的可自由擺動(dòng)的電纜導(dǎo)向臂，使扁電纜以螺旋線的形狀纏繞在水平卷筒圖2.3芬蘭Toro公司設(shè)計(jì)了新的水平電纜纏繞裝置1.水平卷筒2.后車架3.導(dǎo)向臂4.扁電纜（2）帶移動(dòng)插梢電纜架空線供電的電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)1980年加拿大賈維斯一克 拉克公司在JS 一 50oE電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)上配備了輔助 的架空線供電裝置，在Fox獷試驗(yàn)獲得成功。圖2.4為該系統(tǒng)的原理圖，通過 一個(gè)移動(dòng)插銷 由架空線供電。架空線 為三相四線制，移動(dòng)插銷（圖2.5）通過上、 下和側(cè)面滾輪，可以自由而平穩(wěn)地在 T型鋼梁上運(yùn)行。插銷前后共8個(gè)

31、集電棒, 通過彈簧壓緊 架空導(dǎo)線而使電纜獲得 電流。當(dāng)移動(dòng)插銷 運(yùn)行到架空線終端或 者要離開主要運(yùn)行 線路時(shí)（無架空導(dǎo)線的巷道或地區(qū)），則可通過 有自動(dòng)張緊控 制器的電纜卷筒收、放電纜，由電纜供電而自由運(yùn)行。賈維斯一克拉克公司設(shè)計(jì) 的 JS 一 702E型。圖2.4移動(dòng)插銷供電圖2.5移動(dòng)插銷（3）微型電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)為了擴(kuò)大電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī) 的使用范圍，在回采薄礦脈或含礦斷層礦石時(shí)，為減 少貧化損失，控制礦石品位，用以代替電耙出礦或軌道式裝載機(jī)，法國研制了CT-500EH微型電 動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)，斗容0.3米“（為目前世界上斗容最小的電動(dòng)鏟運(yùn) 機(jī)）。當(dāng)運(yùn)距為50米時(shí)，機(jī)器的小時(shí)裝載能力為17A-20噸，班產(chǎn)量達(dá)

32、110A-130 噸，可以有效地用來代替電耙出獷。微型電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)由于機(jī)體只有 80匣米寬，可在最窄的巷道內(nèi)作業(yè)，性能優(yōu) 于電耙或風(fēng)動(dòng)裝載機(jī)，是回采窄的板狀傾斜礦體、窄的和彎曲的斷層含礦礦脈的 一種理想的裝運(yùn)機(jī)械。（4）發(fā)展大型電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)為適應(yīng)地下采礦作業(yè)或地下工 程采場與巷道變化的不周要求，擴(kuò)大鏟運(yùn)機(jī) 的使用范圍，應(yīng)么產(chǎn)多種型號(hào)與規(guī)格的電 動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)。據(jù)瑞典對(duì)3Q多個(gè)地下工程 和礦山的調(diào)查：對(duì)載重為10噸 級(jí)別的電動(dòng)鏟運(yùn) 機(jī)感興趣，電纜長度最好為 200-250 米。3 CYE型電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)總體參數(shù)與原理圖3.1 CYE 1電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)3.1 CYE電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)CYE 一 1電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)的技

33、術(shù)參數(shù)見表 3.2，外形見圖2.1由于CYE-1.5電動(dòng) 鏟運(yùn)機(jī)是在引進(jìn)全套922E電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)的技術(shù)資料的基礎(chǔ)上重新設(shè)計(jì)的，因此保 留了 922E電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)的大部分特點(diǎn)，例如：三點(diǎn)式鉸接結(jié)構(gòu)增加了其穩(wěn)定性，采 用全密封油冷多盤式制動(dòng)器，工作機(jī)構(gòu)采用先導(dǎo)控制.為鏟運(yùn)機(jī)專門設(shè)計(jì)的前后 驅(qū)動(dòng)橋等等。但根據(jù)我國的國情和 922E電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)使用情況作了許多改進(jìn)。表3.2 CYE 一 1電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)的技術(shù)參數(shù)序號(hào)項(xiàng)目參數(shù)1額定斗容1m32額定載重量2t3最大牽引力50KN4最大鏟取力45KN5卸載高度1150mm6鏟斗最大舉升高度3250mm7爬坡能力128最小轉(zhuǎn)彎半徑4260mm（鏟斗外側(cè)）9最大轉(zhuǎn)向角3

34、810行駛速度08km/h11機(jī)架擺動(dòng)角812軸距2200mm13最小離地間隙220mm14電動(dòng)機(jī)額定功率45kw Y225M-415電纜有效長度95m16整機(jī)重量7t17輪胎規(guī)格10.00-2018外形尺寸6069x1300x2000(mm)3.2 CYE電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)工作原理3.2.1液壓系統(tǒng)工作原理如圖3.3所示，變量泵1用法蘭連接到功率輸出箱上，該泵將油壓入變量馬 達(dá)2,油泵的斜盤可在0 18之間改變角度；油馬達(dá)的斜盤可在18 7間改變 角度。變量泵上裝有補(bǔ)油泵3,補(bǔ)油泵上裝有安全閥4和單向閥5,補(bǔ)油泵通過 吸油濾油器7從油箱6將油補(bǔ)充給因系統(tǒng)泄漏減少的油量，泄漏的油通過回油管 流回油箱。

35、變量油馬達(dá)上裝有由高壓閥 8、液壓換向閥9和低壓溢流閥10組成 的多作用組合閥，此組合閥上還裝有截止閥17.它處于關(guān)閉位置時(shí)，對(duì)系統(tǒng)沒有影響，處于開啟位置時(shí)，使油流繞過馬達(dá)，在鏟運(yùn)機(jī)被拖曳時(shí)此閥要打開。為控 制變量泵和變量馬達(dá)，裝有腳踏操作的液壓控制系統(tǒng)。第17頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)圖3.3液壓系統(tǒng)工作原理3.2.2液壓系統(tǒng)工作的優(yōu)點(diǎn)(1) 使鏟運(yùn)機(jī)具有自動(dòng)適用性。當(dāng)鏟運(yùn)機(jī)向礦巖堆中插入、爬坡運(yùn)行等外載荷 突然變化時(shí)，能自動(dòng)增大牽引力，降低運(yùn)行速度，以克服增大的外載荷，從而避 免了發(fā)動(dòng)機(jī)因外載荷增大而熄火。 反之，當(dāng)外載荷減小時(shí)，鏟運(yùn)機(jī)又能自動(dòng)減少 牽引力，提高運(yùn)行速度。這樣，

36、就大大地縮短了作業(yè)循環(huán)時(shí)間，提高了裝載能力。(2) 有利于提高鏟運(yùn)機(jī)的使用壽命。由于液力傳動(dòng)的工作介質(zhì)是油液，它能吸 收并減輕來自發(fā)動(dòng)機(jī)和外載荷的震動(dòng)和沖擊。 同時(shí)，使鏟運(yùn)機(jī)起步平穩(wěn)，從而保 護(hù)了發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)器，延長了鏟運(yùn)機(jī)的使用壽命。(3) 有助于提高鏟運(yùn)機(jī)的通過能力，鏟運(yùn)機(jī)能以任意小的速度行駛，使車輪與 地面的粘著力增加，從而提高鏟運(yùn)機(jī)的通過能力，使鏟運(yùn)機(jī)在泥濘和潮濕的條件 下順利工作。(4) 可以在載荷下?lián)Q擋而不必分離動(dòng)力，簡化了操作，液力原件可以在一定范 圍內(nèi)無級(jí)變速，從而使換擋次數(shù)減少。3.2.3電氣部分922E電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)使用的是1000V電源，而CYE-I.5電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)使用的是 38

37、0V 電源。因此在最初配設(shè)計(jì)中，除了電源等級(jí)、起運(yùn)方案不同(前者為直接趕動(dòng)，后者為Y_型起動(dòng))，其電氣原理基本相同。在使用中發(fā)現(xiàn)了許多問題(1) 真空接觸器極易損壞；(2) 漏電保護(hù)一是價(jià)格貴，二是反應(yīng)過于靈敏無法使用；(3) 延時(shí)繼電器故障率很高；焦電環(huán)易格壞。第19頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4鏟運(yùn)機(jī)后橋擺動(dòng)架主要部件的設(shè)計(jì)及計(jì)算4.1設(shè)計(jì)方案和思路后橋擺動(dòng)架的技術(shù)難點(diǎn)是要保證鏟運(yùn)機(jī)在通過凹凸不平的地面時(shí)，后橋能通過擺動(dòng)架相對(duì)于后車架擺動(dòng)，使鏟運(yùn)機(jī)能穩(wěn)定的通過。擺動(dòng)架的擺動(dòng)角度要控制 在一定的范圍內(nèi)，以保證擺動(dòng)的幅度不會(huì)太大。下圖4.1為后橋擺動(dòng)架的總體方圖4.1后橋擺動(dòng)架的總體

38、方案圖4.2后橋擺動(dòng)架的設(shè)計(jì)和計(jì)算給出條件：額定斗容1m3額定載重2000kg,鏟取力42kN,最大牽引力48kN, 電機(jī)功率45kw,車速07.5km/h，后橋擺動(dòng)角土 6，最小轉(zhuǎn)彎半徑4200mm（卜 側(cè)），最大卸載高度978mm整機(jī)重量7.2t.4.2.1軸的設(shè)計(jì)軸的設(shè)計(jì)要求：1. 便于軸上零件拆裝。2. 保證軸上零件準(zhǔn)確定位和固定可靠。3. 具有良好制造工藝性的措施。4. 影響軸的強(qiáng)度和剛度的因素及保證措施。325圖4.2軸1. 根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)和軸的受力情況，取軸的后端直徑為64mm長度為32mm.2. 由于軸肩處是為了定位墊片，所以取直徑為60mm長度為4mm3. 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得

39、第三段軸的直徑為 65mm長度為52mm4. 由于最左端軸段要與擺動(dòng)叉焊接，必須要承受較大的力，故取其直徑為120mm長度為90mm5. 緊接的軸肩是起定位作用，并且該段軸要與軸承配合，取其直徑為110mm長度為57mm6. 軸肩處和軸的前端，后端要倒角。7. 由于軸承受的載荷較大，但沖擊并不大，所以軸的材料采用40Gr。故所設(shè)計(jì)的軸如圖4.2所示。4.2.2軸的強(qiáng)度校核通過對(duì)軸進(jìn)行受力分析，知道軸主要受彎曲應(yīng)力的影響，其受力圖如下圖所 示，第21頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)F1F2Z.128 Z-160 J -37圖4.3軸的受力分析F 的大小為額定載重和車的重量之和，F(xiàn)=(7.2

40、 103 2 103) 10 = 9.2 104 N根據(jù)受力情況得F1+F2= 9.2 104根據(jù)力矩平衡得9.2 104 x128=F2x160由上面的兩式可得 F仁71.875x 103 NF2=20.125x103 N彎矩圖如圖4.4所示第23頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)第#頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)圖4.4彎矩圖最大彎矩發(fā)生在第一個(gè)支點(diǎn)處3M=128x92x 10 =11776N *mm第#頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)第#頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)軸的最小直徑為64 mm故軸的抗彎截面系數(shù)W=d3226144.4 mm3第#頁共54頁機(jī)械工程

41、學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）軸的計(jì)算應(yīng)力a = M=50MPaW查機(jī)械設(shè)計(jì)表15-1得 材料為40Gr的軸許用彎曲應(yīng)力；_,為70MPa .二ca；丄故滿足其強(qiáng)度要求4.2.3軸的剛度校核把軸看成是梁，梁的類型及載荷簡圖如圖4.5所示FlF2第#頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第#頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）128 一 160圖4.5軸所受的載荷簡圖令C為外伸端長度，I為支點(diǎn)間距離則 c=128, 1=160階梯軸的當(dāng)量直徑dv4lidi4128 + 1604 90579052433V T 十一+ 1 12011089656064=80mm第#頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第#

42、頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）其中l(wèi)i 階梯軸第i段的長度，mm ；di 階梯軸第i段的直徑，mm ；L 階梯軸的計(jì)算長度，mm ；Z 階梯軸計(jì)算長度內(nèi)的軸段數(shù)根據(jù)軸的偏轉(zhuǎn)角公式“Fcl6 10比9.2 104 128 1606 104 804=0.0007 radFcl-b4 4 - 271 a _ 0.0014 rad ，3燈0 dv2Fc2入-兀4 r = -0.0015 rad .B 2 104dV2所以最大偏轉(zhuǎn)角%ax 為 0.0015 rad .撓度 bC-3O04d：2r1#ymaxFcl 4 4 ： 0.384HA =0.384 160 0.0007 = 0.043 m

43、m. 9i3 104d；2查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 一般用途的軸的允許撓度ymax p司0.0003 0.0005 l取 ymaxp =0.00041 =0.0004 160 = 0.064mm同樣查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 圓錐滾子軸承處的允許偏轉(zhuǎn)角 邛為0.0016 rad .ymax ymax p得知該軸滿足其剛度要求424軸承的選擇因軸承在后橋擺動(dòng)架擺動(dòng)時(shí)要同時(shí)承受徑向力和軸向力的作用， 故選圓錐滾 子軸承，根據(jù)工作要求，與軸承1配合的軸段1的直徑為110mm殼體的內(nèi)徑為 200mm并且軸段1的長度為57mm故選用圓錐滾子軸承7522。與軸承2配合的 軸端2的直徑為65mm殼體的內(nèi)徑為140mm并且軸段2的

44、長度為52mm故選 用圓錐滾子軸承7613.其示意圖如圖4.6所示第25頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖4.6軸承示意圖4.2.5軸承的壽命計(jì)算軸承的基本額定動(dòng)載荷可按下式粗略計(jì)算dfn fTPCr（或 Ca）式中C基本額定動(dòng)載荷計(jì)算值,N;2 ;第#頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2 ;第#頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）當(dāng)量動(dòng)載荷，N;壽命因數(shù);速度因數(shù);力矩載荷因數(shù)，力矩較小時(shí)fm =1.5，力矩較大時(shí)沖擊載荷因數(shù);fTCr軸承尺寸及性能表中所列徑向基本額定動(dòng)載荷,N；溫度因數(shù);2 ;第#頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）Ca 軸承尺寸及性能表中所列軸向基本額定動(dòng)

45、載荷，N.由于鏟運(yùn)機(jī)不是經(jīng)常都是滿載荷使用，使用壽命定在20000h.查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)取fh=3.02.由于軸承所受的力矩并不大，故取由于后橋擺動(dòng)架的擺動(dòng)次數(shù)是由路面情況決定的，擺動(dòng)速度并不快，所以軸承的轉(zhuǎn)速并不大，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，取 人=1.435.由于后橋擺動(dòng)架在工作時(shí)受中等沖擊，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，取fd =1.2由于后橋擺動(dòng)架在工作時(shí)的溫度低于 120，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，取fT =1.0 軸承的受力情況如圖4.7所示一 90 200圖4.7軸承的受力分析根據(jù)力矩平衡原理，F(xiàn)r1 200二F (90 200)Fr2 200 二 F 90 其中 F=92 1 03N 解方程組得Fr1 =133.4

46、 103N3Fr2 =41.4 10 N查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 知兩個(gè)軸承內(nèi)部軸向力為Fs二丘s 2Y軸承1的Y取1.4，軸承2的Y取1.7.3133.4 102 1.43= 47.6 10 Ns2341.4 102 1.7= 12.18 103N軸承還受到牽引力的作用，F(xiàn)a =48 103N軸向受力情況如圖4.8所示FS2圖4.8軸向力分析因?yàn)?Fa Fs1 Fs2所以軸承1被“放松”，軸承2被“壓緊”Fa1 二 Fs1 =47.6 103N，F(xiàn)a2 二 Fa Fs1 =47.6 103 48 1095.6 103N。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)軸承1的判斷系數(shù)為0.42，-10.42F r1所以取 X=0.40

47、, Y=1.4333P 二 XFr YFa = 0.40 47.6 101.4 47.6 10 =85.68 10 Nf f f1 20000 h106* 462.672 冷i60 漢 10 11.2 漢85.68 丿故軸承1滿足其壽命要求。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 軸承2的判斷系數(shù)為0.35= 2.3 0.35Fa295.6 1033Fr241.4 103P=X& YFa=0.4 41.4 103 1.7 95.6 103 =179.08 10Nf f f3x15x121010106（ 967.03260 匯 10 20000h故軸承2也滿足其壽命要求。綜上可知軸承1,2同時(shí)滿足其壽命要求。4.2.6

48、軸承的靜載荷計(jì)算額定對(duì)低速旋轉(zhuǎn)或緩慢擺動(dòng)的軸承，應(yīng)分別計(jì)算額定動(dòng)載荷和額定靜載荷。靜載荷的計(jì)算公式如下：C0 = S0P0 : C0r （或 C0a）式中C?；绢~定靜載荷計(jì)算值，N ；P當(dāng)量靜載荷，N ；Sc安全因數(shù)；Cr軸承尺寸及性能中所列徑向基本額定靜載荷;Ca軸承尺寸及性能中所列軸向基本額定靜載荷。當(dāng)量靜載荷的計(jì)算公式為Pr =XFr YFa和二中的較大值。Fr徑向載荷，N ；Fa軸向載荷，N ；X。徑向靜載荷系數(shù);Y軸向靜載荷系數(shù);第29頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，取X=0.4, Y)=0.8對(duì)于軸承 1, Fr =Fa =47.6 103NF0r =X0F

49、r Y0Fa = 0.4 47.6 1030.8 47.6 103 =57.12 103N 47.6 103N故 F0r = 57.12 10 N查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 取S=3, Cr =665KNC0 二 S0F0 =3 57.12KN =171KN所以 C。: C0r軸承1滿足要求。對(duì)于軸承 2，F(xiàn)r = 41.4 103N，F(xiàn)a =95.6 103NF0r =X0Fr Y0Fa = 0.4 41.4 103 1 95.6 10112 10N=112KN查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，取S)=3，Cr=350KNC。二 S0R =3 112KN =336KN故 C0 ：C0r軸承2也滿足要求。426螺栓組連接的

50、設(shè)計(jì)螺栓組聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要解決螺栓組聯(lián)接接合面形狀和螺栓分布排列問題：1、接合面形狀設(shè)計(jì)接合面形狀為了便于加工和便于對(duì)稱布置螺栓，通常都設(shè)計(jì)成軸對(duì)稱的簡單幾何形狀，如下圖4.9所示：圖4.9結(jié)合面形狀圖加工面形狀接合面較大時(shí)采用環(huán)狀、條狀結(jié)構(gòu)，以減少加工面，且提高聯(lián)接的平穩(wěn)性和剛度，如下圖4.10所示：圖4.10加工面形狀圖2、螺栓分布排列設(shè)計(jì)螺栓分布排列設(shè)計(jì)應(yīng)使各螺栓受力合理、便于劃線和裝拆、聯(lián)接緊密。1）對(duì)稱布置螺栓，使螺栓組的對(duì)稱中心和聯(lián)接接合面的形心重合，從而保證聯(lián) 接接合面受力比較均勻。2）當(dāng)采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接組時(shí)，不要在平行于工作載荷的方向上成排地布置8個(gè)以上的螺栓，以免載荷分布

51、過于不均。如圖4.11所示圖4.11螺栓分布排列設(shè)計(jì)第33頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第#頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3）當(dāng)螺栓組聯(lián)接的載荷是彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近聯(lián)接接合面的邊緣，以減少螺栓的受力，如下圖4.12所示:第#頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第#頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）R合理切不合理圖4.12螺栓分布圖4）分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目應(yīng)取成偶數(shù)，以便于分度和劃線，同一螺栓組 中螺栓的材料、直徑和長度均應(yīng)相同，如圖4.13所示。圖4.13分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目圖5）螺栓排列應(yīng)考慮扳手空間，給予螺栓合理的間距和邊距。對(duì)于壓力容器

52、等緊 密性要求較高的重要聯(lián)接。6）設(shè)計(jì)應(yīng)避免螺栓承受附加的彎曲載荷。即在鑄，鍛件等的粗糙表面上安裝螺 栓時(shí)，應(yīng)制成凸臺(tái)或沉頭座；當(dāng)支承面為傾斜表面時(shí)，應(yīng)采用斜面墊圈等。以保 證被聯(lián)接件、螺母和螺栓頭支承面平整，并與螺栓軸線相互垂直?？赏古_(tái)D）沉頭座口斜面墊圈的應(yīng)用圖4.14避免螺栓產(chǎn)生彎曲載荷圖綜上所述，將螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為圖4.15所示圖4.15螺栓組的設(shè)計(jì)4.2.7螺栓組連接的計(jì)算1, 對(duì)螺栓進(jìn)行強(qiáng)度校核對(duì)螺栓組進(jìn)行受理分析知，螺栓組受傾覆力矩的作用，示意圖如圖4.16所示單個(gè)螺栓-后車架的受力變形如圖4.17所示圖4.17單個(gè)螺栓-后車架的受力變形圖分析可知螺栓組產(chǎn)生的力矩應(yīng)與外加的

53、傾覆力矩相等因R二Fmax嚴(yán)Lmax則 M 二 Fmax 嚴(yán)i m L max于是螺栓所受的最大載荷為maxMLmaxz、l2i =1式中：z 總的螺栓個(gè)數(shù)；Li 各螺栓軸線到底板軸線的距離;Lmax Li中最大的值。M =200 92 103 =18400 10N mmLmax =112.5 mm, L1=22.5 mm, L2=67.5 mmF _ MLmax max - : L2422.52i 418400 103 112.567.52 112.52 也 10 N第35頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第#頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）預(yù)緊力的計(jì)算公式為氏=特查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，

54、取Ks=1.2， f =0.16結(jié)合面i=2，螺栓個(gè)數(shù)z = 12, F=48 103N-15 103NKsF =1.2 漢 48 漢 103fzi 0.16 12 2查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，螺栓相對(duì)剛度CbCb Cm= 0.2，螺栓的內(nèi)徑為17.294 mm.第#頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第#頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）螺栓所受的總拉力為CbCb CmF =15 103 0.2 29 103 =20.8 103N第#頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第#頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）故螺栓的計(jì)算應(yīng)力為ca1.3F2-d1231.3 20.8 10兀20.017294

55、246=106 10 Pa =106MPa第#頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第#頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）采用6.8級(jí)螺栓，匚480MPa，安全因數(shù)S取44804= 120MPath第#頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第#頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）可見螺栓的強(qiáng)度足夠。2, 校核機(jī)架是否滑移支架結(jié)合面不滑移的條件為fzFo-Cm王 KsPhCb +Cm由于螺栓數(shù)目12, 而CmCb=1 -=1 0.2 =0.8Cm +CbCm +Cb故f/zFo-CmPv= 0.15x(12x15x103 0.8x48x103 )=212.4x103NCb Cm而 KsPH

56、 =1.2 92 103 =110.4 103N所以f zR- Cm R.KsPh成立，機(jī)架不會(huì)發(fā)生滑移 Cb +Cm丿第37頁共54頁機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5鏟運(yùn)機(jī)后橋擺動(dòng)架主要部件的焊接工藝5.1焊接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)焊接結(jié)構(gòu)與鉚接、鑄造、鍛造結(jié)構(gòu)相比，具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造合理，易簡 化結(jié)構(gòu)，減輕自重，板厚限制小，制造周期短，成本低，還可焊接不同金屬材料 等。作為焊接結(jié)構(gòu)本身還具有以下特點(diǎn)： 整體性強(qiáng)。一方面焊接結(jié)構(gòu)具有很好的氣和水的密封性 .另一方面剛度大，對(duì) 應(yīng)力集中因素和缺陷較為敏感，選材時(shí)應(yīng)注意。 設(shè)計(jì)靈活性大.幾何形狀幾乎不受限制，璧厚不受影響，也可法行異種金屬焊 接.實(shí)現(xiàn)物盡其用

57、.。 適用于制作大型或重型機(jī)器、設(shè)備。單件、小批量、越大的產(chǎn)品采用焊接結(jié)構(gòu) 越優(yōu)越。 成品率咼。一且出現(xiàn)焊接缺陷，修復(fù)容易，很少產(chǎn)生廢品。 焊接過程會(huì)局部改變材料的性能，使結(jié)構(gòu)中的性能不均勻甚至部分材料性能會(huì)有所下降，對(duì)整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和斷裂行為產(chǎn)生一定影響。 焊接結(jié)構(gòu)中必然存在焊接殘余應(yīng)力和交形，易產(chǎn)生裂紋 不僅影響結(jié)構(gòu)的外形 和尺寸還會(huì)影響結(jié)構(gòu)的承載能力，對(duì)焊后加工也影響其尺寸的穩(wěn)定性和加工精度。 不同的制造工藝，如冷加工、切削、焊后熱處理等都會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生不同影 響。 必須經(jīng)過嚴(yán)格的無損檢測技術(shù)，以保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高安全使用的可靠性。5.2常用的焊接方法1、焊條電弧焊利用電弧作為熱源，用

58、手工操縱焊條進(jìn)行焊接方法稱為焊條電弧焊。 焊條電 弧焊與氣焊相比：首先，由于熱源溫度高，熱量集中，因此焊接速度快，生產(chǎn)率 高，熱影響區(qū)小，焊接變形??；其次，焊條藥皮熔化后產(chǎn)生氣體和熔渣，機(jī)械保 護(hù)效果較好，而且藥皮還有冶金處理作用，能除去有害元素，添加合金元素，因 此焊條電弧焊焊縫化學(xué)成分較好?？傊?，焊條電弧焊焊接質(zhì)量好，生產(chǎn)率高，焊 接變形小。焊條電弧焊與埋弧焊相比，設(shè)備簡單，操作靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，各種焊 接位置、焊接結(jié)構(gòu)中焊機(jī)不能到達(dá)的部位以及各種不規(guī)則的焊縫， 焊條電弧焊都 能實(shí)施焊接；但焊條電弧焊對(duì)焊工操作技術(shù)要求高， 焊接質(zhì)量不易穩(wěn)定，厚工件 長焊縫焊接時(shí)生產(chǎn)率較低。在我國，目前焊條電弧焊仍然是應(yīng)用最多的一種焊接方法。一般來說，焊條電弧焊適應(yīng)于單件小批生產(chǎn)，厚度 2mm以上、各種焊接位置的、短的、不規(guī)則的 焊縫，以及焊機(jī)不能到達(dá)的部位的焊接。但一定要有電源和相應(yīng)的焊條、鈦等易 氧化的金屬不能用焊條電弧焊?，F(xiàn)在我國已有薄板焊條電弧焊機(jī)和特細(xì)焊條， 可