一种新型煤矿装载机铲斗的参数设计与分析.pdf
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1、一种新型煤矿装载机铲斗的参数设计与分析梁光明温 鸿王虎奇(.广西柳工机械股份有限公司广西 柳州.广西科技大学 机械与汽车工程学院广西 柳州)摘 要:在露天煤矿中煤矿装载机主要的作业流程是将爆破后的松散煤矿铲装到卡车上再由卡车将煤运输出工地 针对煤矿企业提出的煤矿装载机铲斗容量与运输卡车容量不匹配导致装卸效率低、铲斗磨损严重等问题基于四个基本参数法对某 吨煤矿装载机铲斗进行参数设计结合装载机作业工况及露天煤矿物料特点进而确定煤矿铲斗的几何形状再通过 建立与实际尺寸相同的三维模型 在三种典型的载荷工况下使用 对模型进行静力学分析得到铲斗的应力与位移分布分析的结果均满足材料的许用范围故该分析结果可作
2、为装载机铲斗设计和优化的依据对相似作业流程及物料特点的工程机械和结构的改进与计算有一定的工程指导意义关键词:露天煤矿 铲斗 参数设计 有限元分析中图分类号:文献标识码:文章编号:():.(/).:引言装载机是一种集铲装、运输、卸料于一体的大型设备具有机动灵活、操作简单、工作效率高等优点已成为露天煤矿开采中必不可少的设备 在开采环节中铲斗作为煤矿装载机的主要工作装置之一对生产效益有着重要影响是装载机性能的重要指标 由于煤矿装载机在露天煤矿作业中环境恶劣装载机铲装煤矿的过程中铲斗频繁与物料直接接触常造成铲斗磨损严重甚至断裂问题为了保证煤矿装载机工作可靠高效 本文对某 吨煤矿装载机铲斗根据露天煤矿作
3、业工况进行合理开发并在典型的三种工况下进行结构强度校核为煤矿装载机铲斗的结构优化提供理论依据 铲斗几何参数设计与工况分析.铲斗几何参数设计铲斗主要由斗底壁、圆弧壁、切削刃板、侧刃、挡板以及铰接耳板组成 根据煤矿企业对铲斗提出的阻力小、工作效率高、耐磨及使用寿命长等要求进行铲斗设计 本文采用郭凌汾提出的四个基本参数法来确定铲斗的几何尺寸参数(图)该方-BO#&C.ND 图 铲斗斗形及参数法的四个基本参数:)斗张角 由斗底和斗壁二直线组成的夹角)底弧比 是斗底长度 与圆弧半径 的比值)侧刃倾角 铲斗侧壁切削刃相对斗底的倾角)挡板高度系数 后挡板高度 与铲斗圆弧半径 之比据国内外论文及装载机的样本和
4、图纸统计得到 吨装载机铲斗四个参数的大致范围为 .为满足煤矿企业的设计要求确定 .铲斗的净宽 由装载机的轮距确定参考同类样机定为 为减小铲斗的阻力铲斗的斗底角为 煤矿专用铲斗的容量基于物料的密度和使得装载机铲斗容量与卡车的装载容量能良好匹配提高装卸、运输的作业效率的考虑最终确定铲斗容量 为.铲斗的侧面积公式:.()式中:.为考虑堆装斗容约为平装斗容的.倍 表示图 铲斗的侧面积()()()()铲斗圆弧半径公式:.()经计算 .由于露天煤矿都是经过爆破后的松散煤矿故铲斗铲装煤矿时不需要安装斗齿对煤矿进行切碎处理同时为保证切削刃的耐磨性本文在切削刃处增加了可拆卸的副切削刃板:侧切削刃中切削刃如图、图
5、 所示 当副切削刃磨损到一定程度后可拆换从而延长了铲斗的使用寿命#图 铲斗的主切削刃 图 铲斗的装配式副切削刃根据上述确定的几个关键设计点参数开展煤 图 设计完成的煤矿 专用铲斗矿专用铲斗的设计最后使用 完成铲斗的三维模型如图.典型工况分析装载机在铲装煤矿时主要是由铲斗铲入物料、铲取物料、掘取物料三个工况组成而这三个典型工况下的受力情况如下:()铲斗插入物料时铲斗受到与装载机牵引力等大的水平物料阻力 阻力位置集中在主切削刃、副切削刃、侧刃位置()铲斗提取物料时认为铲斗的圆弧和斗底处只受垂直掘取力的作用()铲斗铲取物料时铲斗除了斗底受到插入时的物料阻力铲斗圆弧和斗底还受到物料的垂直向下的重力作用
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