装载机底盘结构 - 图文

装载机防爆装置及底盘设计

井 下 装 载 机 底 盘 结 构 设 计

论文题目：装载机防爆装置及底盘设计

中国矿业大学机电工程学院

装载机防爆装置及底盘设计

目录

1国外装载机的发展现状及趋势 ...................................................................... 1 1.1国外装载机的发展现状 .......................................................................... 1

1.1.1工作机构 ........................................................................................ 1 1.1.2传动机构 ........................................................................................ 2 1.1.3转向机构 ........................................................................................ 2 1.1.4驾驶室 ............................................................................................ 3 1.2发展方向 .................................................................................................. 4

1.2.1微电子技术、信息技术的普及和应用 ........................................ 4 1.2.2动臂及工作装置结构的改进 ........................................................ 4 1.2.3强化辅助操作 ................................................................................ 5

2国内装载机的发展现状及趋势 ........................................................................ 5

2.1现状分析 .................................................................................................. 5 2.2发展趋势 .................................................................................................. 6 3井下装载机特点及发展现状 ............................................................................ 7

3.1井下装载机的特点 .................................................................................. 7 3.2井下装载机的发展现状 .......................................................................... 7

3.2.1先进的发动机技术 ........................................................................ 7 3.2.2多功能工作装置 ............................................................................ 8 3.2.3安全的制动系统 ............................................................................ 8 3.2.4自动化开采 .................................................................................... 9

4车架的结构 ...................................................................................................... 10

4.1铰链式车架组成及特点 ........................................................................ 10

4.1.1摆动车架结构 .............................................................................. 10 4.1.2三点中心摆动铰链结构 .............................................................. 12 4.1.3稳定性分析 .................................................................................. 12 4.2铰链式车架的铰销结构 ........................................................................ 12

4.2.1球铰式 .......................................................................................... 12 4.2.2圆锥轴承式 .................................................................................. 13

5驱动桥的结构 .................................................................................................. 13

5.1驱动桥的组成及作用 ............................................................................ 13 5.2井下装载机对驱动桥的要求 ................................................................ 14 5.3主传动 .................................................................................................... 15 5.4差速器 .................................................................................................... 16

5.4.1三种差速器的结构 ...................................................................... 17 5.4.2三种差速器的特性比较 .............................................................. 19 5.4.3差速器形式的结构选择 .............................................................. 20

6井下装载机的转向系 ...................................................................................... 20

6.1井下装载机对转向系的要求 ................................................................ 21 6.2铰接转向机构的组成及结构 ................................................................ 21 7井下装载机的制动系统 .................................................................................. 21

7.1井下装载机对制动系统的总要求 ........................................................ 21 7.2半轴制动器 ............................................................................................ 21

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8防爆系统 .......................................................................................................... 23

8.1防爆装置的结构设计 ............................................................................ 23 8.2防爆装置的主要部件的结构及作用 .................................................... 23

8.2.1扫气泵 .......................................................................................... 23 8.2.2防爆格栅 ...................................................................................... 23 8.2.3废气处理箱 .................................................................................. 23

9参考文献 .......................................................................................................... 24

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装载机防爆装置及底盘结构设计讨论

摘要：论述国内外装载机的发展现状及趋势，以及在井下狭窄巷道、低矮采掘、易爆等特出环境下进行短距离装在、运输作业的装载机的防爆装置及底盘结构设计要点。这种装载机的底盘结构和普通装载机通用，只是在发动机的进、出气口要安装消声、灭火、除尘等防火防爆装置！

1国外装载机的发展现状及趋势

由于轮式装载机的技术不断进步、性能不断提高、应用范围不断扩大，使用可靠性、机动性和装载坚硬物料的适应性得到人们的共识，已成为露天矿和地下矿的主要物料的装运机械。目前国外开发的一些大型轮式装载机，具有结构先进、性能优越、自动化水平高等特点。以后的装载机也将向效率更高、造价更低、维修更方便、舒适性更好地自动化、智能化方向发展。

1.1国外装载机的发展现状 1.1.1工作机构

卡特彼勒公司推出的组合式八杆机构，从地面到整个取胜高度范围内具有平行移动的特点它将快速连接器和塔架式机构设计成整体式工作装置，通过快速更换不同的辅助机构完成装卸、堆垛、扫雪、平地、清扫路面、推土、吊装、搬运和地表钻孔等作业实现一机多能，减少用户设备投资。

沃尔沃公司在其L500-L220D等D系列装载机上推出了该公司的专利产品—

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—扭矩平行连杆机构（TP ）， 在铲斗的整个举升循环中可提供更大的倾翻力矩以及举升能力，这保证装载机不仅在配用铲斗时，而且在配用叉、吊等其它工作装置时都具有优良的作业性能。

1.1.2传动机构

以卡特彼勒公司为代表的轮式装载机采用液力机械传动系统，其自动动力换档变速箱自动选择档位传动比，使换档在变速箱最佳效率点进行。该公司最近推出的STIC（转向变速集成）系统，将转向和换档功能集成于一操纵手柄上，使操纵更加省力、轻便，换档更加平稳，可大幅度提高生产率。

以日本小松公司WA系列中小功率（小于125KW）为代表的轮式装载机采用新型集中式结构的驱动桥。它将主传动、制动器和行星轮式终传动都集中在桥的中部，桥壳断面变化连续、平缓，内应力分布合理，从根本上防止因传统结构桥壳在轮边支承轴段应力集中断裂。 轮端采用浮动密封结构，安装简便，有自动补偿功能，密封性能良好。该结构设计合理、基本零件少、工艺性好， 性能好、可靠性高。

小松装载机结构总图

1.1.3转向机构

J.I凯斯公司推出的21系列轮式装载机的前后主机架采用钢板铰接，采用折腰式动力转向系。转向中的随动过程是通过加力器内部反馈得以实现的；在发动机熄火后，转阀相当于一个手摇泵仍可实现整机的转向；转向角度可达40°。 卡特彼勒公司950G上配用的转向变速集成系统称为命令控制系统（CCS），由液压回路与机械反馈系统构成。转向时，方向盘转动的角度直接与车身铰接角度连接起来，其特点是方向盘转动半圈即可转向，可提供更快和更精确的控制。

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4.2.2圆锥轴承式

圆锥滚子轴承较销结构由于采用圆锥轴承使前后车架偏转更灵活，既能承受水平力，又能承受垂直力，垫片用来调节轴承预紧力，但结构复杂成本高。

5驱动桥的结构 5.1驱动桥的组成及作用

井下装载机的驱动桥是井下装载机的重要组成部分。它主要由主传动、差速器、轮边减速器、制动器、桥壳和半轴等部件组成。

主传动的作用是增大扭矩和改变扭矩的传递方向；差速器是使驱动车轮在转向或不平路面上行驶时，左右驱动轮以不同角速度旋转；轮边减速器进一步增大从半轴输出的扭矩；制动器用于地下装载机工作制动；驱动桥壳把装载机的重量传递到车轮，并将作用在车轮上的各种力传到车架，同时驱动桥壳又是主传动、差速器和车轮传递装置的外壳，半轴则是从差速器将扭矩和转速传递到轮边减速器。

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主传动器1、2；差速器3、4；半轴5；终传动器7、8；驱动轮9、桥壳6组成。

5.2井下装载机对驱动桥的要求

（1）合理分配主传动及论辩减速器的传动比，以保证机器的最佳传动性和经济性，井下装载机作业行驶速度低，牵引力大，因此要救有较大的传动比，一般在12～38

（2）驱动桥各部件在工作可靠性并保证一定使用寿命的条件下应力求做到重量轻、体积小和保证所要求的离地间隙。

（3）井下装载机是在井下工作，路面条件差、弯道多。因此要求左右车轮差速与扭矩分配，即转弯时，左右驱动轮与地面的附着系数不等时，能使装载机发出充分的牵引力。

（4）由于井下装载机经常在坡道上作业与运行，因此要求制动器制动可靠、性能稳定、寿命长、以维护。

（5）要求结构简单、修理保养方便、制造容易。 （6）工作平稳、无噪声、工作可靠、故障少。

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5.3主传动

单级主传动结构简单，质量小，成本低，使用简单，但主传动比i0不能太大，一般i0≤3.6～6.87。因为进一步提高i0将增大从动齿轮直径，从面减少离地间隙和使从动齿轮热处理复杂。

单级主减速器有螺旋锥齿轮、双曲线面齿轮两种形式。

螺旋锥齿轮传动，制造简单，工作中噪声大，对齿合精度很敏感，齿轮副锥顶稍有不吻合便使工作条件急剧变坏，伴随磨损增大和噪声增大。为保证齿轮副的正确啮合，必须将轴承顶紧，提高支撑刚度，增大壳体刚度。

双曲面齿轮传动与螺旋锥齿轮传动不同之处，在于主、从动轴线不相交而有一偏移。当双曲面齿轮尺寸和螺旋锥齿轮尺寸想当时，双曲面有更大的传动比，当传动比一定，从动齿轮尺寸相同时，双曲面主动齿轮比螺旋锥齿轮有较大直径，较高的齿轮强度以及较大的主动齿轮轴和轴承刚度，当传动比和主动齿轮尺寸一定时，双曲线从动锥齿轮直径比相应的螺旋齿轮为小，因而离地间隙较大。

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a-螺旋锥齿轮：；b-双曲面齿轮

双曲面齿轮副在工作过程中，除了有沿齿高方向的侧向滑动之外，还有沿齿长方向的纵向滑动。纵向滑动可改善齿轮的磨合过程，并使其工作安静平滑。然而纵向滑动可使摩擦损失增大，降低传动效率，因此偏移距不应过大。双曲面齿轮传动齿面间大的压力和大的摩擦功，可能导致油膜破坏和齿面烧结咬死。因此，双曲面齿轮传动必须采用可改善油膜强度和避免齿面烧结的特殊润滑油。

双曲面齿轮和螺旋锥齿轮的优缺点比较列于下表：

因此，许多地下装载机主传动伞齿轮都采用双曲面齿轮。

5.4差速器

井下装载机一般采用四轮驱动行星刚性桥。它在行驶时，由于多种原因导致车轮行程不同，即在转向或直线行驶时，左、右侧车轮行程产生差异。如果用一根整轴以相同的转速驱动两侧车轮，必然会引起车轮在行驶中产生滑移或滑转现象，导致车轮磨损加剧，功率损失增加，转向困难，操纵性变坏。因而桥中一定要设置差速器。目前井下装载机常用的差速器有三种结构形式 ：一是普通伞齿轮差速器，简称普通差速器；二是防滑自锁差速器，又称NO-SPIN差速器；三是有限打滑差速器，又称POSI-TORQ差速器，或限力矩变速器，或防滑差速器。这三种差速器其结构、原理、特性是不同的，试用范围也有差别。

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5.4.1三种差速器的结构

(1)普通差速器

如下图所示,普通差速器主要由十字轴,半轴齿轮,行星锥齿轮,左、右差速器壳等组成。动力由法兰输入,半轴齿轮输出,通过半轴传递到轮边,带动车轮转动。

普通差速器的“差速不差扭”的特性给车辆行驶带来不利影响,如一车轮陷入泥泞时,由于附着力不够,就会产生打滑。这时另一车轮的驱动力不但不会增加,反而减少到与打滑车轮一样,致使整机的牵引力大为减少。如果总的牵引力不能克服行驶阻力,此时打滑的车轮以两倍于差速器壳的转速转动,而另一侧不转动,整机停止不前。

（2）有限打滑差速器

有限打滑差速器的结构与普通差速器基本相同。只是在半轴齿轮大端多内、外离合器盘,在小端面多了一组碟形弹簧和止推盘。

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