装载机总体参数确定-工程机械理论与设计

确定装载机总体参数就是根据装载机主要用途、作业条件、使用场合及生产情况等对其性能提出具体的要求，选择和确定整机和总成部件的性能参数。总体参数选择得合理，不仅给以后的技术设计带来方便，更重要的是会使装载机获得良好的使用性能，较高的技术经济指标，从而提高生产率，降低作业成本。

装载机总体参数包括：额定载重量、斗容、装载机自重、发动机功率、轴距、轮距、轴荷分配、牵引力、车速、最大卸载高度及卸载距离、动臂提升、下降及铲斗前倾时间等。

上述参数之间存在着一定的内在联系，要合理正确地选择它们，就必须做大量的调研工作，通过对同类型不同制造商生产的装载机的结构、性能和主要参数的分析比较，从整机性能出发，考虑装载机“三化”要求，合理选择和正确确定以上参数。

（一）额定载质量

装载机的载质量是指在保证其作业稳定性情况下，它的最大载重能力。装载机在光滑、坚硬的水平地面上不行走铲掘时的载质量称为最大载质量。它比装载机行走铲掘时的载质量一般要大1～1.5 倍。

装载机的额定载质量QH是指在满足下列条件下，为保证所需的稳定性，而规定铲斗内装载物料的质量。

（1）装载机配备了一定规格的铲斗。

（2）装载机最大行驶速度不超过6.4 km/h。

（3）装载机在硬的、光滑的水平地面上作业。

轮胎式装载机的额定载质量不应超过其倾翻载荷的50%。所谓倾翻载荷，是指装载机在一定条件下工作，使装载机后轮离开地面而绕前轮与地面接触点倾翻时，在铲斗中装载物料的最小质量。

装载机额定载质量的确定应与配合作业的运输车辆的载质量相适应，一般以 2～5 斗装满一车为宜，并应符合装载机系列标准。

（二）额定斗容量

额定斗容量又称为堆装斗容，当装载机载质量确定之后，额定斗容量按下式确定：

式中　VH——额定斗容量，m3；

　　　G——额定载重量，t；

　　　γ——物料密度，t/m3。

为适应不同密度物料的铲装作业，提高装载效率，将斗容分为：标准斗容、加大斗容及减小斗容。

标准斗容：用来铲装密度为1.4～1.6 t/m3 的物料。

加大斗容：一般为标准斗容的1.4～1.6 倍，用来铲装密度为1 t/m3 左右的物料。

减小斗容：为正常斗容的0.6～0.8 倍，用来铲装密度＞2 t/m3 左右的物料。

（三）装载机的自重

装载机的自重是指其使用质量。目前大多数装载机均为全轮驱动，因此装载机自重就是其附着质量。装载机在水平地面作业时，靠行走将铲斗插入料堆，不考虑惯性，则装载机的牵引力用来克服插入阻力，其大小受地面附着力的限制。为保证装载机的正常作业，铲斗必须能插入料堆一定的深度。装载机的额定牵引力为

式中　PH——装载机的额定牵引力，kN；

　　　Gϕ——附着重力；

　　　ϕH——附着系数；

　　　PX——装载机工作时的插入阻力。

装载机的自重也可根据装载机的单位插入力及比切力来确定。比切力是表示装载机铲斗插入料堆的能力，比切力越大则表明铲斗插入料堆的能力越强，设计时可按表6.1 选取。

表6.1　单位插入力和单位铲起力

装载机插入料堆的能力与装载机自重成正比，但装载机自重的增加导致运行阻力的增大，其动力性也将受到影响。因此具有同样作业能力及使用性能的前提下，应减小装载机的自重。

（四）装载机的行驶速度

装载机的作业速度一般为 3～4 km/h，最高行驶速度一般不超过 40 km/h。作业时，倒挡速度比前进作业速度高25%～40%。

（五）发动机功率的计算

发动机功率可根据作业时车轮产生的额定牵引力及辅助油泵所需功率来计算：

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式中　N——发动机功率，kW；

　　　Pf——滚动阻力，kN；

　　　PH——装载机的额定牵引力；

　　　vt——装载机的理论速度，km/h；

　　　ηt——传动系统总效率，机械传动取0.85～0.88，液力机械传动取0.6～0.75；

　　　pi——辅助油泵输出压力，MPa；

　　　Qi——辅助油泵的流量，L/min；

　　　ηi——油泵效率，一般取0.75～0.85。

辅助机构各油泵在装载机作业过程中，不是同时满载，对空转状态下的油泵按空载压力计算，其余油泵按系统工作压力计算。对于液力机械传动的装载机，发动机与变矩器采用部分功率匹配，驱动油泵按配合铲装法作业时所需功率计算。

（六）轴距的选择

轴距主要影响装载机转弯半径、纵向稳定性、装载机的自重。在保证装载机主要性能的前提下，轴距应尽量小些。

（七）轮距的选择

装载机轮距主要影响装载机转弯半径、横向稳定性、铲斗的宽度。铲斗宽度的增加导致单位长度斗刃插入力降低。在保证装载机主要性能的前提下，轮距应尽量小些。

（八）铲斗最大卸载高度选择

铲斗最大卸载高度（Hsmax）是铲斗铰轴在最大高度、铲斗处于45° 卸载角（如果卸载角小于 45° 时，指明该卸载角）时，铲斗切削刃的最低点与水平面之间的距离。它与配合作业的车辆有关，可按式（6.14）确定：

式中　H——运输车辆侧板距地高度，m；

　　　Δh——斗尖与车厢侧板间距离，一般取0.3～0.5 m。

（九）卸载距离

最大卸载高度时铲斗斗尖与装载机前外廓的距离称为卸载距离 Ls ，如图6.2 所示，且

式中　B——运输车辆宽度，m；

　　　δ——卸载时，装载机前外廓与车辆之间保持的最小距离，一般取δ ≥0.2~0.4 m。

（十）铲斗后倾角及卸载角

动臂在最低位置时，铲斗斗底与水平面的夹角α 称作铲斗后倾角（见图 6.2），一般取α=40°~45°。在铲斗连杆机构不是平行四连杆时，在动臂举升过程中允许铲斗进一步后倾，最大后倾角应在60°～65°。装载机在卸载时，铲斗在最大提升位置时铲斗内底面最大平板部分在水平线以下旋转的最大角度β 称为卸载角，一般取β≥45°。

图6.2　卸载高度与卸载距离

（十一）装载机动臂提升、下降及铲斗前倾时间

动臂提升时间：6～9 s

动臂下降时间：4～6 s

铲斗前倾时间：2～3 s

（十二）装载机桥荷分配

对铰接式装载机空载时，前桥载荷占装载机自重力的 50%，后桥载荷占自重力的 50%，满载时前桥占装载机自重力的65%～75%，后桥载荷占装载机自重力的25%～35%。

（十三）最小离地间隙

装载机最小离地间隙是表示装载机越过障碍物的能力，在设计中一般取H1 >0.35 m。