【畢業(yè)設計】裝載機設計資料

【畢業(yè)設計】裝載機設計資料,畢業(yè)設計,裝載,設計,資料 輪式裝載機國際煤礦 2001.1-2版權所有16譯 文工業(yè)中應用的重載機械，一般都帶有大型工作設備，使其適用于采煤操作等。而小型機器則不能用于料堆工作和其它作業(yè)。如今，開采露天煤礦以及重型挖掘和裝載用的設備主要是在電鏟、液壓挖掘機和輪式裝載機中進行選擇。輪式裝載機能夠裝載其有效工作重量的 18-21%的物料，而電鏟則只能裝 5-7%，液壓挖掘機為 8-11%。通過使鏟斗適合于裝載車，輪式裝載機的設計者們設計出一個非常良好的工作有效載荷與重力比，這在礦產作業(yè)中允許有一定的變動。用相同大小的鏟斗，電鏟的重量是輪式裝載機的四倍，而液壓挖掘機在相同鏟斗容量情況下重量可能約是輪式裝載機的兩倍。電鏟的預期經濟壽命可達 75,000 至 100,000 小時，標定長期工作成本在0.06-0.095 美元每噸。一般認為，液壓挖掘機和輪式裝載機的經濟壽命在30,000-60,000 小時范圍內。它們的工作條件范圍比較廣，因此其工作成本在一個較大的范圍變動，為 0.008-0.14 美元每噸。必須注意，這些對照數據是在假設成本涵蓋在機器的整個壽命期間中的前提下得出的。同樣應該謹記，購買輪式裝載機和液壓挖掘機通?？烧J為是一種逆向選擇。在它們工作壽命期間的任何時期，都可以很輕易地再轉賣而不會有很大的成本損失。這對電鏟來說是不可能的。在實踐中，礦用機械不會是在輪式裝載機和電鏟中進行選擇，而更有可能是在液壓挖掘機和輪式裝載機中進行選擇。在這兩者中進行選擇，這對機器的維護成本具有較大的影響。例如，向卡車里卸載物料就具有重要影響。向一個空載的卡車里卸載重而大的石頭就會對卡車造成損壞。但是，一個配有活底卸料鏟斗的液壓挖掘機能夠保證卸載一定量的重物到卡車中。它先將鏟斗小口張開，讓較小的石頭先卸載，從而為較大的、重的石塊卸載形成一個緩沖。卸載距離和卸載高度對機器的維修成本也有重要影響。大卸載距離的機器能極大地減小甚至消除對輪胎面的損壞。此外，卸載工具的卸載高度與卡車越適宜，那么其對卡車側架損壞的危險就越小。對輪式裝載機而言，采用大的卸載高度能在一定程度上彌補對側架的損傷。但是，輪式裝載機在卸載時，實質上總是離卡車更近。多功能性以及靈活性是另外需要考慮的重要事項。在一分鐘內，電鏟能運輪式裝載機國際煤礦 2001.1-2版權所有17動約 21 米，液壓挖掘機能運動約 37 米，而輪式裝載機則能運動約 370 米。在選擇裝載機時，特別是選擇大型新型、裝載效率在 3000-5000 噸每小時或者更多的裝載機時，靈活性是一個十分關鍵的因素。由于裝載機的靈活性，它能很好地完成混合、多樣的作業(yè)。然而，裝載機靈活性帶來的缺點是要求在相對光滑、平坦的地面工作，以此來延長輪胎壽命及保證整機穩(wěn)定性。無論如何，在裝載點光滑、平坦的地面是需要保證的，除非礦廠準備支付昂貴的輪胎磨損費用。對這三種機器（電鏟、輪式裝載機和液壓挖掘機）而言，挖掘的方法是不同的。電鏟鏟斗在挖掘時，刀刃并不改變角度，而是通過掃過一段長圓弧來完成裝填。液壓挖掘機則是結合懸臂力，粘力和鏟斗力來插入料堆，而輪式裝載機則結合傳動系，鏟斗力來工作。液壓挖掘機被認為是一種可選性的挖掘工具，而輪式裝載機則是一種裝載工具。這是因為，由于幾何原因，液壓挖掘機能夠將其挖掘力施加于超出其所在面內，而輪式裝載機的挖掘點低—從底平面到鏟斗所在高度。在裝載石塊時，如果運用得當，輪式裝載機能得到較好的填充系數。液壓挖掘機、輪式裝載機和液壓鋤耕機都應達到 100%（一些輪式裝載機更高） ，而電鏟為 90-100%，液壓正鏟為 80-85%。20 世紀 90 年代，卡特彼勒公司對中型輪式裝載機做了一項調查，得出一些對購買裝載機時考慮因素的一些有趣的見解。這些因素列出如下，按降序排列：● 能很好地完成作業(yè)● 能平穩(wěn)運動● 操作簡便● 維護方便● 壽命長● 操作舒適● 價格實惠● 修理費用低● 多功能性● 轉賣價值高● 耗油量小● 運輸方便● 外形美觀如今，油的價格上漲，我們應該將耗油量小這一條放在更高的位置。在選輪式裝載機國際煤礦 2001.1-2版權所有18擇輪式裝載機時，操作條件也應在考慮范圍內?！?靈活性● 多功能性● 低的堆積高度● 光滑地面● 平坦地面● 裝載和運輸● 廠家維護總結一下，如果選擇輪式裝載機作為主要的裝載工具，那么每臺機器都應當能在 3-4 個過程內裝滿一輛卡車。每個過程的周期時間應當在 30 秒到 35 秒之間。同時，裝載散石時，裝載機鏟斗裝滿系數應達到 75-85%；而裝載混泥土時應達 100%或者更高。要達到這些性能標準，所選機器的性能受裝載機工作特征的影響。重要的是要確保裝載機具有較大的最大負載能力，大的掘起力及快的液壓周期。卸載高度和卸載距離應當和卡車轉向架高度及其車體寬度進行比較確定。輪式裝載機移動性好，非常適用于選擇性開采的需要以及裝載機和拖運卡車在不同裝載點運動的場合。但是，需要記住裝載機的輪胎會成為一項高成本項目，因此，要盡可能小心地保護好輪胎。輪式裝載機在裝載點，在需要的時候能夠自己提供清潔支持。大噸位輪式裝載機也不是新鮮事物了，LeTourneau 公司已經研制這種裝載機多年。早在 1982 年，在美國維加斯舉行的礦業(yè)大會上，Marathon 公司展出了由柴油機驅動的 L-100 及由電纜帶動的 TCL-1000 型輪式裝載機。這兩種裝載機都帶有斗容為 13 立方米的鏟斗。Clark Michigan 公司，現在是沃爾沃施工設備組織的一部分，也在多年前就供給大容量的裝載機了。最近，卡特彼勒和小松公司又推出了新型號特殊產品。卡特彼勒公司是這方面的佼佼者，它提供所有型式的裝載機，而電驅動裝載機是 R.GLeTourneau 于 1923 年首次提出來的。1950 年后，這種技術被證實可行。牽引配合可減小車輪的滑動，而給各車輪分配動力則可減小輪胎磨損，它們的應用使得這種技術更加成熟。LeTourneau 聲稱，四輪驅動可增強穩(wěn)定性和提高操作的舒適性，而他們公司仍是這種輪式裝載機的唯一生產者。長期以來，LeTourneau 一直在研究大型輪式裝載機，其中一個原因可能是卡特彼勒的發(fā)展讓這種大型輪式裝載機被用戶廣泛地接受。1990 年后期，卡特推出 994 型裝載機，這是一個很重要的里程碑，也是由于它使得大型輪式裝載機的應用更加普遍。這在卡特發(fā)展大型礦用機械項目上也是一個很有意義的里輪式裝載機國際煤礦 2001.1-2版權所有19程碑?？ㄌ氐膶嵺`證明，礦產業(yè)中很看中大型輪式裝載機。它的第一輛 994 型輪式裝載機于 1992 年 11 月在亞利桑那州的塞浦路斯露天銅礦廠投入使用。隨后，有 50 多輛這種型式的裝載機售出，而前 12 輛至今已工作了超過 100000 小時。1992 年在美國維加斯舉行的礦業(yè)大會上，卡特礦業(yè)車輛中心經理霍普金斯先生公布了這些數據，并承認這銷售數量比預計的要高。那第一輛 994 型裝載機是一個高舉升模型，它配有 16 立方米斗容的鏟斗，盡管根據需求超過 31 立方米斗容的鏟斗也能獲得。994 型裝載機從而成為了世界上最大的機動輪式裝載機。而最大的電動輪式裝載機則是 LeTourneau 公司的。但是今天，最大的機動輪式裝載機則是小松公司的 WA1200-3 型輪式裝載機。輪式裝載機的靈活性很好，使得它在大型露天礦廠的次要裝載作業(yè)中得以應用。它們在小型施工作業(yè)中也被廣泛地應用，如美國東部的煤礦廠及小型金礦廠。然而大型輪式裝載機也發(fā)展起來了，大批大型輪式裝載機投入到重型裝載作業(yè)中使用，特別是在美國北部、澳大利亞、拉丁美洲的一些地區(qū)以及其它地方。斗容量為 10 至 15 立方米的小型裝載機只用于裝載小型卡車，而像小松的 WA1200，卡特的 994 以更大的 LeTourneau 適用于大型卡車。至今仍有一些大型礦廠完全依賴于這些大型輪式裝載機。然而，好幾百輛這種大型裝載機正在取替電鏟和液壓鏟工作。在卡特的銷售達到 220994，占世界大型輪式裝載機銷售的 60%時，它又推出了 994SD 型輪式裝載機。在最新的技術中重要的是卡特的操作傳動綜合控制系統(tǒng)。這個系統(tǒng)將檔數選擇和操縱控制手柄結合起來，這樣操作輕松，轉換方便?？ㄌ芈暦Q這個系統(tǒng)可將生產率提高 10%。在 994 推出之前，一些老式的機器也開始翻新，并在試驗中也使生產率提高了 7%到 12%。現在應用的 994 型裝載機也可以改進翻新。用左踏板控制輪邊推力也是非常重要的。這使得操作者可以根據工況匹配輪邊推力，以提高輪胎壽命、載荷率及控制性能。操作舒適性變得越來越重要。994D 型裝載機的空氣彈簧座椅使操作者可精確地調節(jié)座椅至合適位置，并使移動最優(yōu)化，使司機不易疲勞。標準型號的994D 裝載機的有效載荷達到 34.5 噸，而高舉升型則為 31 噸。鏟斗容量在 14至 31 立方米范圍內。994D 型每小時應該能夠裝載 2800-3000 噸，輪胎壽命為5000-6000 小時。LeTourneau 的設計者們最近挺忙。首先公司于 99 年公布 L-350 型輪式裝載機，并于 2000 年交貨。然后在維加斯會議上，LeTourneau 又推出了 L-2350。L-2350 裝載機的功率為 1120kW，斗容量為 20 立方米，卸載高度為 6.6輪式裝載機國際煤礦 2001.1-2版權所有20米，卸載距離為 2.9 米。它采用 49/75-51 型號輪胎，它經過特殊設計來滿足136 到 181 噸容量的卡車，以減少裝載成本。其主要成分組合在一起可以形成其它形式的裝載機，這已經得到證明。在它亮相的時候，LeTourneau 聲稱，L-1350 裝載機的應用將鞏固其在高性能，低成本上的領頭者的地位。LeTourneau 公司新的 L-2350 型裝載機，其功率為 1715kW，標準斗容量為40.5 立方米，卸載高度 7.3 米，卸載距離 3.8 米，現在明顯是世界上最大的輪式裝載機了。和 L-1350 裝載機一樣， L-2350 裝載機也采用卡特的綜合網絡控制系統(tǒng)來控制和監(jiān)控，這使得操作智能化和計算機化。它提供的信息包括鏟斗重量，周期時間，保養(yǎng)維護數據，自診斷及更多。綜合網絡控制系統(tǒng)通過控制系統(tǒng)管理器及集成遙控模塊的交互作用來管理所有系統(tǒng)（包括液壓系統(tǒng)，電系統(tǒng)，牽引和發(fā)動機系統(tǒng)） 。控制系統(tǒng)管理器通過奔騰騰處理器在駕駛室就可以控制整個系統(tǒng)。集成遙控模塊則分布在裝載機的各個部分，它為 MCM 控制和監(jiān)控機器收集信息，提供數據?？刂乒芾砥靼卜庞隈{駛室內。它有 350 多個輸入輸出接口，并且能夠存儲多于一個月的操作及生產信息數據。集成遙控模塊運用一個 30 位的高速處理器，并且直接與傳感器、動力輸出、操作控制部分相連。它們安放于密封設施中，以使其能承受高壓熱水沖擊，及浸濕于任何一種機器用液體。它還有其它一些特征，包括連接可靠，電路系統(tǒng)短，不區(qū)分正負極。根據位置的需要，這些模塊可以自動運行。因此，它們在程序中可快速拔出和插入。第二個減速齒輪用位于它和中間小齒輪之間的花鍵鉸接在兩軸承之間。這種設計可以載荷更均勻地分布在中間小齒輪和中間軸上的第三個減速齒輪上。較好的載荷分布可以減小軸和齒輪的應力。中間小齒輪可以在花鍵上移動，因此，即使發(fā)動機壞了，裝載機也能繼續(xù)運動。另外，當另一傳動齒輪工況良好時，中間小齒輪可以被取代。這些操作都無須將主動輪從機器上拆除。LeTourneau 的錐形鎖設計及其獨特的調速的方法可進一步保證受載均勻。傳動比可以減小所需的發(fā)動機扭矩，同時也可以減小中間軸上小齒輪的沖擊載荷。在 L-2350 推出之前， LeTourneau 公司的 L-1800 型是世界上最大的輪式裝載機，裝載量為 454 噸，能夠為 270 噸位甚至更大的卡車裝載。L-1800 型配有1342kW 或者 1491kW 的發(fā)動機，為了與長的工作間隔相適應，其自帶的KLENZ 空氣過濾系統(tǒng)降低了維護費用，提高了可靠性。它可以舉升 50 噸重的載荷。還有其它一些特點，包括在后傳動單元中的螺旋齒輪傳動，操作更舒適及可見度更好的駕駛室，其傾斜設計可提供更好的后視。位于懷俄明州江河流域（現今大部分重型推土機的產地）的諾斯羅謝爾煤輪式裝載機國際煤礦 2001.1-2版權所有21礦（開采于 1998 年 12 月）在其早期發(fā)展階段就使用過 L-1800 裝載機。其狹窄的空間要求較好的靈活性，而 L-1800 裝載機憑借其舉升時 13.4 米的轉彎半徑可滿足這一點。礦廠購買這種裝載機的原因之一就是看中其靈活性，另外就是其裝載容量。對煤礦而言，鏟斗容量可高達 42 立方米，諾斯羅謝爾礦廠選用一個 34 立方米容量的鏟斗來裝載煤礦。其 7.3 米的卸載高度使其可輕松地裝載一218 噸容量的卡車。當今世界上最大的裝載機小松 WA1200-3，采用小松公司的 SDA16V160 電控發(fā)動機驅動。它的標準斗容為 16.3 立方米，只需六次就可裝滿一載重 216 噸的卡車。其離合系統(tǒng)提供可調的行駛速度，牽引力及輪胎規(guī)格，使其適用于更多場合。精確的轉盤行駛速度控制裝置使司機改變行駛速度，降低周期時間，提高挖掘能力及輪胎壽命。牽引控制設施可使牽引力從 20%變化到 100%，以適用不同的裝載情況。輪胎保護裝置控制輪胎打滑，防止磨損，延長輪胎壽命。WA1200-3 裝載機的一特點是具有遠程位置調節(jié)器。這使得司機可調整鏟斗的最大和最小位置，促進平穩(wěn)運動，防止溢出。可變輸出液壓系統(tǒng)是一個自調節(jié)液壓系統(tǒng)，它能減小耗油量，提高牽引力，節(jié)約燃燒。另外，65/65-67-62PR 超寬輪胎能增加空氣體積，提高承載能力。像任何一臺好的重型推土機一樣，WA1200-3 裝載機容易維修和保養(yǎng)。為了減小維修停機時間，機器配有車輛狀況監(jiān)控系統(tǒng)。這是一個綜合維護系統(tǒng)，它能夠自診斷，定期檢修程序及機器使用狀況。1997 年卡特彼勒推出 992G 輪式裝載機，這在輪式裝載機設計上帶來了一個重大的變革。992 長期以來被用為礦工業(yè)的主要設備，并廣泛用于庫存操作。992G 開創(chuàng)了一個全新的觀念，鑄造鏟斗部分，這是 20 年來輪式裝載機設計史上最主要的變革。它增大了卸載能力，提高了鏟斗的能見度，并且不需要維護。根據卡特彼勒的數據顯示，它的強度為傳統(tǒng)設計的三倍。與先前的模型相比，597KW 的 995G 型裝載機裝載效率提高 15-20%，有效載荷上升 7%，周期時間下降 10%。駕駛室內噪聲降低，每日費用也下降了近20%。這種 91.8 噸的裝載機能裝配 11.5-12.3 立方米斗容的鏟斗，卸載高度超過4.6 米，卸載距離 2.3 米。它 4 斗就能裝滿一載重 90 噸的卡車?？ㄌ乇死諟y試這種機器表明，它比 992C 裝載效率高 43％。