一种高卸装载机的设计方法与流程

本发明涉及一种高卸装载机的设计方法，属于工程机械技术领域。

背景技术：

装载机是一种多功能的工程机械，其主要是前端装配铲斗进行土石方铲装作业。为适应一些特殊的工况的需求，经常需在常规装载机机型的基础上开发设计高卸的装载机，通常设计的方法是加长动臂及拉杆，并为了保证举升力重新选用加粗动臂油缸，为保证整机稳定性增加后配重的质量。此种方法虽能在一定程度上满足使用需求，但存在需重新设计验证动臂、摇臂、拉杆、铲斗相互间的铰点轨迹，费时费力，各零部件与普通机型不具有互换性，增加生产组织管理难度。且由于动臂、拉杆等零部件加长，后配重质量加大，整机质量加重，增加了生产制造成本，日常使用时的油耗也增加。动臂的加长，使整机长度也增加，导致整机重心前移，整机稳定性下降，同时转弯半径加大，机动灵活性变差，使整机难以在场地狭小区域施工。

技术实现要素：

本发明所要解决的问题是：现有高卸机型需加长动臂及拉杆，用加粗动臂油缸，增加后配重的质量，从而导致整机长度增加，整机重心前移，整机稳定性下降，同时转弯半径加大，机动灵活性变差，油耗增加等问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种高卸装载机的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）：根据铲斗前翻45°时的卸料状态，确定整机新的高卸高度，并据此计算出动臂与铲斗铰接点的垂直高度；

步骤2）：以动臂与前车架铰接点为圆点，以动臂与铲斗铰接点为端点，两铰接点之间的距离为半径，顺时针旋转动臂，将动臂与铲斗铰接点调整至新的垂直高度；

步骤3）：根据铲斗、拉杆、动臂、摇臂的重力和力臂，计算出所有被动件力矩值；

步骤4）：根据主动件力矩与被动件力矩存在的1.5倍安全系数的关系，计算出动臂油缸的主动件力矩值；

步骤5）：当动臂油缸的举升力一定时，根据动臂油缸所需产生的主动件力矩值，反推动臂油缸的力臂；

步骤6）：以动臂与前车架铰接点为圆点，以动臂油缸的力臂为半径画圆；再以动臂油缸与前车架铰接点为起点，画一条与以上圆相切的下射线，该射线即为动臂油缸的中心线；

步骤7）：该射线与动臂与前车架铰接点和动臂与铲斗铰接点之间的连线形成交点；动臂油缸与动臂的铰接点与动臂前后铰接点连线之间存在一定的垂直距离的安装关系，过交点以垂直距离为边长做射线的垂边，并沿射线往下平移该垂边，并与动臂前后铰接点连线相交形成封闭的垂直三角形；此时，垂边与射线的交点，即为动臂油缸与动臂的铰接点，并由此铰接点及动臂油缸和前车架铰接点之间的距离，确定出动臂油缸的最大安装距；

步骤8）：装载机设计时，须保证铲斗具有的下挖深度能够以便其在不平整地面能铲装作业；

步骤9）：根据动臂上的动臂油缸铰接点的位置，结合动臂油缸与前车架铰接点的位置，确定出动臂油缸的最小安装距，进而确定动臂油缸的行程，最后定出动臂油缸的参数。

优选地，所述步骤8）中铲斗的下挖深度的设计步骤为：首先，将铲斗水平放置，并将斗底置于地面以下50mm的位置，确定出铲斗铰接点新的垂直高度；然后以动臂与前车架铰接点为圆点，以动臂与铲斗铰接点为端点，两铰接点之间的距离为半径，逆时针旋转动臂，将动臂调整至铲斗铰接点新的垂直高度位置，确定出动臂在铲斗下挖时的状态即可。

本发明提供的一种高卸装载机的设计方法，根据新的卸载高度要求，在不增加动臂长度的前提下，根据主动件力矩与被动件力矩之间的关系，通过优化动臂油缸与动臂的铰接点及重新计算动臂油缸的安装距和行程，达到高卸的目的。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

在原有机型的基础上，不增加动臂、拉杆长度，不加大动臂油缸直径，以最小改动达到高卸的目的，且大多零部件与普通机型具有互换性，便于生产组织管理。本发明的生产制造成本与原有机型基本一致，并保持原有装载机的灵活性及油耗。

附图说明

图1为高卸时装载机工作装置的主视图；

图2为铲斗下挖时装载机工作装置的主视图；

图中：1-铲斗；2-拉杆；3-动臂；4-摇臂；5-动臂油缸；6-前车架。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

实施例

图1、2分别为高卸时装载机工作装置的主视图和铲斗下挖时装载机工作装置的主视图，本实施例提供的一种高卸装载机的设计方法包括以下步骤：

步骤1）：根据铲斗1在前翻45°时的卸料状态，确定整机新的高卸高度h1，并据此计算出动臂3与铲斗1的铰接点d的垂直高度h2；

步骤2）：以动臂3与前车架6的铰接点a为圆点，以动臂3与铲斗1的铰接点d为端点，两铰接点ad之间的距离r为半径，顺时针旋转动臂3，将动臂3与铲斗1铰接点d调整至新的垂直高度h2；

步骤3）：在此状态下，根据铲斗1、拉杆2、动臂3、摇臂4的重力和力臂（分别为g1、g2、g3、g4和l1、l2、l3、l4），计算出所有被动件力矩值m被=g1×l1+g2×l2+g3×l3+g4×l4；

步骤4）：根据主动件力矩与被动件力矩存在的1.5倍安全系数的关系，计算出动臂油缸5的主动件力矩值m主=1.5m被；

步骤5）：动臂油缸5的举升力f一定，根据动臂油缸5所需产生的主动件力矩值m主，反推动臂油缸5的力臂k=m主／f；

步骤6）：以动臂3与前车架6的铰接点a为圆点，以动臂油缸5的力臂k为半径画圆；再以动臂油缸5与前车架6的铰接点b为起点，画一条与以上圆相切的下射线，该射线即为动臂油缸5的中心线；

步骤7）：该射线与动臂3与前车架6的铰接点a，以及动臂3与铲斗1的铰接点d之间的连线形成交点q；动臂油缸5与动臂3的铰接点c与动臂3前后的铰接点连线ad之间存在一定的垂直距离w的安装关系，过交点q以垂直距离w为边长做射线的垂边，并沿射线往下平移该垂边，并与动臂3前后的铰接点连线ad相交形成封闭的垂直三角形；此时，垂边与射线的交点，即为动臂油缸5与动臂3的铰接点c；并由此铰接点c与动臂油缸5和前车架6铰接点b之间的距离，确定出动臂油缸5的最大安装距r1；

步骤8）：装载机设计时，必须保证铲斗1具有一定下挖深度，以便在不平整地面能铲装作业：首先，将铲斗1水平放置，并将斗底置于地面以下50mm的位置，确定出铲斗铰接d点新的垂直高度h3；以动臂3与前车架6的铰接点a为圆点，以动臂3与铲斗1的铰接点d为端点，两铰接点ad之间的距离r为半径，逆时针旋转动臂3，将动臂3调整至铲斗1铰接点d新的垂直高度h3位置，确定出动臂3在铲斗1下挖时的状态；

步骤9）：在此状态下，根据动臂3上的动臂油缸5铰接点c的位置，结合动臂油缸5与前车架6的铰接点b的位置，确定出动臂油缸5的最小安装距r2，进而确定动臂油缸5的行程s=r1-r2，最后定出动臂油缸5的参数。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种高卸装载机的设计方法，其特征在于，首先根据铲斗卸料状态，确定整机新的高卸高度，并据此计算出动臂与铲斗铰接点的垂直高度；将动臂与铲斗铰接点调整至新的垂直高度；计算出所有被动件力矩值；计算出动臂油缸的主动件力矩值；根据动臂油缸所需产生的主动件力矩值，反推动臂油缸的力臂；确定出动臂油缸的最大安装距；保证铲斗具有的下挖深度能够以便其在不平整地面能铲装作业；确定出动臂油缸的最小安装距，进而确定动臂油缸的行程，最后定出动臂油缸的参数。本发明根据主动件力矩与被动件力矩之间的关系，优化动臂油缸与动臂的铰接点及重新计算动臂油缸的安装距和行程，达到高卸的目的。

技术研发人员：刘志鹏
受保护的技术使用者：龙工(上海)机械制造有限公司
技术研发日：2017.11.23
技术公布日：2018.05.29