变截面挖掘机铲斗的设计与研究.pdf

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1、第51卷第1期V01．5lNo．1农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT＆VEHICLEENGINEERING2013年1月January2013doi：10．3969／j．issn．1673—3142．2013．01．016变截面挖掘机铲斗的设计与研究孙志民，付君，秦喜田，孙胜刚，程永涛，钟波，闵令强，周进(250100山东省济南市山东省农业机械科学研究所)[摘要]随着我国基础建设的加快，我国工程机械发展迅速，挖掘机铲斗作为易损件成为技术改进的重点。通过对挖掘机铲斗现状概况，总结铲斗易损症状，利用力

2、学进行磨损原因分析。通过投影和三点定面原理确定正确的变截面铲斗设计流程。[关键词]挖掘机；铲斗；变截面；磨损[中图分类号】$222．5+5[文献标志码]A[文章编号]1673—3142(2013)01—0053—03DesignandResearchonVariableCross-sectionExcavatorBucketSunZhimin，FuJun，QinXitian，SunShenggang，ChengYongtao，ZhongBo，MinLingqiang，ZhouJin(ShandongAgricultural

3、MachineryResearchInstitute，JinanCity，ShandongProvince250100，China)[Abstract]WiththeaccelerationofChina'sinfrastructure。constructionmachineryinChinadevelopsrapidly．Excavatorbucketsaswearingpartsbecomethefocusoftechnicalimprovements．Throughoverviewofexcavatorbuckets

4、tatusquoandsummaryofvulnerablesymptomsinthebuckets，reasonsofwearingareanalyzed，correctbucketdesignflowofvariablecross-sectionisdeterminedwiththeprincipleofprojectionandthree—pointsdeterminingasurface．[Keywords]excavator；bucket；variablecross—section；wearO引言近年来受国际经济

5、低迷影响．我国采取一揽子刺激内需政策，促进国内基础设施建设，使我国工程机械发展迅速。挖掘机在基础设施建设、防洪救灾中都发挥了极大的作用．而挖掘机铲斗作为直接工作装具，成为用户和研发单位关注的焦点【l】。挖掘机铲斗的结构设计、工艺设计和材料选用，都决定了铲斗能否长期、稳定工作，因此，研究挖掘机铲斗对于提高挖掘机的作用可靠性具有重要意义。1挖掘机铲斗现状目前国内挖掘机铲斗主要利用液压油缸驱动，铲斗的正面安装铲齿，用于开拓土壤、碎石等物料，铲斗两侧焊接侧刃刀，用于切断纤维状物料．图l所示为卡特公司的挖掘机铲斗，挖掘机的前端面、后

6、底面和两侧前端都有加强部分【2】。国内工程机械企业进行铲斗研发过程的起步阶段．主要采用借鉴模仿方式，通过对铲斗的外观观察和尺寸测量，可以掌握铲斗的主要结构。然而国内很多企业生产的铲斗普遍存在尾部磨损严重弊端(图2)，用户需要经常对磨损处加焊铁块【3l。收稿日期：2012—09—14收稿日期：2012—12—12图1卡特挖掘机铲斗Fig．1Carterexcavatorbucket图2铲斗尾邵磨损图Fig．2Buckettailwear2铲斗尾部磨损分析挖掘机铲斗作业对象主要是土壤、碎石等，为简化分析模型，可以将土壤、碎石视

7、为流体，铲斗工作过程中，挖掘机动臂油缸拉伸、斗杆油缸收缩，使挖掘机铲斗前移，同时，铲斗油缸收缩，使铲54农业装备与车辆工程2013正斗张1：3下移。在二维运动作用下，挖掘机铲斗的铲齿首先与地面接触，随着动臂油缸的继续拉伸，挖掘机铲斗逐步进入地面，直到铲斗尾部与作业地面基本持平为止，此时铲斗底部已经达到挖掘最大深度．在铲斗提升过程中为了保持斗内物料不溢出．需要继续拉伸铲斗油缸，使铲斗底部做缓慢圆周运动．直到铲斗底部由垂直向上变为垂直向下。铲斗工作过程中尾部始终与土壤接触摩擦(图3)，摩擦力是尾部磨损的主要原因，因此解决尾部过

8、度摩擦．必须分析尾部流体运动和受力属性。，▲V图3铲斗工作动作顺序图Fig．3Bucketworkactionsequence将铲斗作用对象简化为流体介质后，主要运用雷诺试验和哈根一伯肃叶定律进行流体受力和运动分析。雷诺数代表惯性力和粘性力之比，雷诺数不同两种力的比值也不同，由此产生内部结构和运动性质完