矿山多功能清障车回转装置设计

高晓琳

（黑龙江工业学院，黑龙江鸡西 158100）

功能多元化：为了加强设备的使用效果，矿山清障车应该向多方面发展，使用一系列的设备进行实际的改造以及设备的运转，研发能完善的搭配基本的底盘进行清障工作，加强设备的使用稳定性，提升设备的使用价值。除了清障工作之外，还应该完善运行洒水、打扫等多项养护工作的开展。

安全：矿山清障车的安全装置都是按矿山清障车的相关参数而配置的。可以利用电脑检测危险、调节机械装备等，比如检测液压管道压力，汽车平衡的自动调整等。

美观：矿山清障车的外观设计，不仅要求使整机看起来协调，还要符合工作环境，方便清洗维护。

舒适：矿山清障车应该操作轻便，不会使驾驶者感到疲劳。如安装座椅调节装置等，舒适的驾驶体验可以使驾驶员能更为准确进行矿山清障车作业。

（1）回转平台的体积不能够超过一定的限度，在选取稳定的材料之前进行运算，还应该考虑成本。

（2）回转平台应该选定合理的运转机制，制造稳定成本便捷。

（3）结构的设计应该按照其自身的调整标准进行完善的转换。

（4）工艺性要好，并且使回转台自身的内应力小，再者温度变化所引起的变形力要小。

抓斗的回转装置基本机构如图1所示，回转工作装置采用齿轮传动，马达通过平键和齿轮连接，并用螺栓紧固。

图1 回转机构图

现阶段多数矿山清障车的回转立臂均是用了立柱式的标准进行完善。因为此类结构的力臂回转效果稳定，吊臂的受力位于回转立臂中心平分面上。矿山清障车的回转立臂也可以采用其他结构形式的，但这项标准十分不完善，制造需求高，所以在本项设计中使用的回转立臂采用立柱型结构。

考虑到安装在回转立臂上的液压马达、与其铰接的吊臂的基本尺寸，以及市场上现有产品参数和相关资料的参考，选择双立柱基本结构，由两块平行的高强度合金钢板焊接而成，并在两块板的侧面焊接一些加强筋，使回转立臂更加稳定。下部应留出安装液压马达的空间。回转立臂使用了双柱回转支撑技术，能够将矿山中的清障任务通过回转臂的作用处理得更加完善，这种方式不但能够加强其受力标准，并且还能够提升矿山的清障稳定性以及完善性，立柱的质量能够按照立柱材料的标准数值进行运算。根据相应的运算标准，回转立臂的具体数据参考GNQY-688型起重机，如表1所示。

表1 立柱的基本标准

在回转底板上固定的立柱为相互平行且左右对称有间隙的两块钢板，钢板的侧面方有加强筋，使得回转立臂更加稳定。两根立柱之内还进行了一块封板的焊接，封板与立柱能共同焊接成箱体的形状，立板的形状能够展现为由窄至宽的四边形模式。

按照实际工作要求和回转立柱的尺寸，初设吊臂高度1800 mm，吊臂宽度为160 mm。

最大变幅角度为60°，所以最大变幅高度为：

最低变幅区间为：2800-1348=1452 mm

6.1 各级工作吊杆长度的确定及其乘载能力的计算

吊臂简化图如图2所示。

图2 吊杆简图

按其基础工作需求及起重货物的大小，应选取R=370 mm。

按基础工作需求以及起重货物的大小，选取L=1430 mm。

吊车工作时能受的最大载荷为要求的0.5 t，m=500 kg。

6.2 吊杆各位置受力情况分析及计算

确定的电杆摆动范围。

按照相应的实践工作标准将其角度设置为60°。

要顾虑到其自身的高度标准。

选取其中最低的范围水平线的夹角为-6°。

选取最高点位的水平夹角为35°。

因此，其中垂直摆动距离为：

D=（R+L1）（sin35°+sin6°）

=1800（sin35°+sin6°）

=1800（0.5735+0.1045）=2040 mm

如图3所示，由实际工作要求取吊钩的最低位置距地面不小于500 mm，吊钩的最高位置2404 mm，所以最大垂直摆距在500～2404 mm。

图3 支架高计算示意图

抓斗高度初取H1=2083 mm。

所以，车架高：

6.3 液压缸推程计算

由余弦定理公式：

可以计算出：

液压缸的最长状态为：L1=1484 mm。

液压缸的最短状态为：L0=1256 mm。

所以，推程为：

S=L1-L0=1484-1256=228 mm

回转支承的受力和矿山清障车的工作状况有很大关系，强度计算时要取最大当量负荷工况作为计算工况。

静态：

式中：Q为起重重量（N）；
fa为工况系数，查表得知fa=1.1。

所以

Fa=Q×fa=500 kg×9.8 N/kg×1.1=5390 N

Ma=Fa×（L+R）cosθ；
-6°＜θ＜35°

当θ=0度时，Ma最大为

Ma=1800×10-3×5390=9702 N·m

以上各公式中Ma为其中力度标准；

以上公式中支承其数值按照表2所示。

表2 回转支柱的工程标准数值

矿山清障车中的工程数值与其轮胎起重中标准均一致，在此次设计过程中选取fa=1.1

调查市场上有关产品的性能参数和查阅资料，综合考虑设计要求和目的，为了能合理利用安装空间，使工作机构活动更灵巧方便，此次设计采用的回转支承为内齿圈，回转支承机构型号为NFB.032.20.544型单排四点接触球内齿式轴承支承转盘，转盘外座圈装有内齿圈，通过螺栓使内齿圈与回转平台连接，并通过螺栓紧固在回转支承的圆盘上。

推铲运作的基本环境为：推铲模式的水平行驶、使用最大的牵引力进行完善的运转，加强推铲的效果标准。计算这种路况稳定性应该将其中的现象进行分解。稳定性的检验标准为，c为最大的范围机制以及范围进行完善运转结构的分析；
x为支承履带的土壤法向反力的合力N至驱动链轮内部的水平标准进行完善，按照如下标准进行运算，由∑M0=0得：

式中；
GS推铲机构的使用重量；
PZ土壤对推铲铲反力的垂直分量；
Qτ土壤的剪切阻力，，当中μ2为土块的标准摩擦值，τ为土壤的单位内聚力；
ΔGt推铲铲带动企图对的重量分布；
应该选用ΔGt=Gt/3，Gt为推铲铲前的累计数值。

因此能够将其作业标准进行完善。

8.1 推铲机构坡道运行的稳定性

推铲机构坡道运行的稳定性包括推铲机构在坡道上的纵向运行稳定性和横向运行稳定性。

8.1.1 纵向稳定性

图4（a）为上坡时推铲的构造完善角度图。设整机重心在位置范围内的O点，这时候起重机的线路GS的作用概念不能够形成完善的制支撑标准计算C。不然其标准模式将按照相应的角度进行倾斜；
并且，在图4（b）中，推铲机构下坡时GS的作用范围不能够越过C′点。否则推铲体系将会围绕C′点前倾。因此：

图4 推铲机构的纵向稳定性

下坡的前倾角度：

上坡的前倾标准角度：

式中：H重心中离心力的高度标准，H=1.8 m。

推铲机构在坡道上形成完善的运转，还能够受到其路面进行限制。为了可以在一定程度上使其路面不进行翻转，应该按照相应的运算机制进行完善的整改标准确认αφ。如果不能够影响到其阻力为最佳，不滑移的速度范围极限为αφ=arccotφ，φ为额定的附属系数数值，选用φ=0.7。

考虑到其中的行驶稳定性质，需要其设备能够在形式的范围之内进行前倾以及翻转的概念转化，即上（下）坡倾翻极限角应该大于其中坡角的运转机制。所以，履带推铲机构纵向运转标准为；

稳定性符合要求。

8.1.2 横向稳定性

横向稳定性反映了推铲机构在坡道上，横坡行驶及停放不倾翻的能力。横向稳定性的极限角也称横向临界坡角。令高侧履带接地面上的垂直反力N1=0，则：

式中，e推士机重心离纵向中心点进行偏转，在进行具体的运算标准鉴定时，能够选取e=0；
b履带的基础带宽。

矿山多功能清障车工作装置设计，多功能清障装备的目的是克服现有道路矿山清障车功能单一的不足，提供一种既能推铲又能搬运的工程机械装备。多功能清障装备的改进措施是在工程机械的本地上加装支撑架、推铲和机械臂，工作时可以快速的疏通矿山路面上的障碍，能应用与应急救灾现场的道路清理。

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