鏟運(yùn)機(jī)鏟斗機(jī)械固定裝置的改進(jìn)

王 鑫，王先敏，胡劍濤，錢廠生

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司 武山銅礦，江西 瑞昌 332204）

上世紀(jì)60年代，美國(guó)瓦格納(Wagner)公司試驗(yàn)成功了第一臺(tái) ST-5 型鏟運(yùn)機(jī)。鏟運(yùn)機(jī)的前身是露天礦用前端式裝載機(jī)，隨著地下礦產(chǎn)資源的開發(fā)，其逐漸演變成新型高效的地下無(wú)軌裝運(yùn)卸設(shè)備—鏟運(yùn)機(jī)[1-3]。其工作性能的好壞直接影響生產(chǎn)的進(jìn)度，而國(guó)內(nèi)的鏟運(yùn)設(shè)備存在不足之處，為滿足現(xiàn)代礦山的發(fā)展需要，不斷地對(duì)設(shè)備的工作裝置進(jìn)行優(yōu)化分析和改進(jìn)。

因?yàn)楣ぷ餍枨螅车V將投入的ACY型內(nèi)燃鏟運(yùn)機(jī)用來(lái)輔助充填作業(yè)，如圖1所示。由于工作人員需要站在鏟斗內(nèi)完成作業(yè)，存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，因此，為保障工作人員的人身安全，防治因?yàn)樯迪到y(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致工作人員從鏟斗上跌落，現(xiàn)將鏟斗固定。但該類型的鏟運(yùn)機(jī)只有在鏟斗達(dá)到最高的位置才有固定的安全銷，無(wú)法滿足操作人員在不同的高度作業(yè)的需求。因此，本文改進(jìn)鏟運(yùn)車鏟斗部分的機(jī)械固定裝置，并應(yīng)用到生產(chǎn)中，保證工作人員的生命安全，提升工作效率。

圖1 ACY型內(nèi)燃鏟運(yùn)機(jī)實(shí)物圖

1 鏟運(yùn)車工作過(guò)程的介紹

鏟運(yùn)機(jī)由運(yùn)動(dòng)相互獨(dú)立的兩部分組成：轉(zhuǎn)斗連桿機(jī)構(gòu)和動(dòng)臂舉升機(jī)構(gòu)，其機(jī)構(gòu)分別為：鏟斗、動(dòng)臂、拉桿、擺桿、舉升油缸和轉(zhuǎn)斗油缸。因?yàn)楣ぷ餮b置的運(yùn)動(dòng)鉸鏈中心同軸，且各軸互相平行，可將分析問(wèn)題簡(jiǎn)化為平面機(jī)構(gòu)。從平面連桿機(jī)構(gòu)自由度的角度分析，將液壓缸視作兩桿構(gòu)件和一個(gè)滑動(dòng)副組成的活動(dòng)件，整體的機(jī)構(gòu)件數(shù)為8，低副數(shù)為11，高副數(shù)為0，由平面自由度公式計(jì)算得：3×8-2×11=2。分析結(jié)構(gòu)可得兩個(gè)原動(dòng)件，分別為舉升油缸和轉(zhuǎn)斗油缸，且兩個(gè)原動(dòng)件之間不存在直接相互作用的關(guān)系。

如圖2所示，該鏟運(yùn)機(jī)的工作過(guò)程如下：

圖2 鏟運(yùn)機(jī)工作裝置總體結(jié)構(gòu)圖

（1）插入工況：如圖3，在礦石點(diǎn)放下動(dòng)臂，將鏟斗輕放使其齒尖剛好接觸到平面，鏟斗的底板與平面呈3°～5°傾斜度。啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)向前鏟，使鏟斗用力插入礦石堆里。

圖3 插入工況

（2）鏟裝工況：如圖4，鏟斗插入礦石后，在轉(zhuǎn)斗油缸的作用下慢慢回轉(zhuǎn)鏟斗，使鏟斗口近似平行于地面為止。

圖4 鏟裝工況

（3）運(yùn)輸工況：如圖5，裝滿礦石后，將鏟斗運(yùn)輸至目的地。

圖5 運(yùn)輸工況

（4）卸載工況：如圖6，到達(dá)卸載點(diǎn)后，啟動(dòng)動(dòng)臂舉起鏟斗，將鏟斗翻轉(zhuǎn)，傾倒出礦石。鏟斗卸凈后，放下動(dòng)臂，使鏟斗重新回到原來(lái)的位置。

圖6 卸載工況

（5）空載：卸載礦石結(jié)束，返回裝載點(diǎn)。

2 改造方案的設(shè)計(jì)

2.1 新式固定裝置的結(jié)構(gòu)

圖7為固定裝置設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，圖8為鐵板結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7 固定裝置

2.2 新式固定裝置的工作原理

本文設(shè)計(jì)的新式鏟斗固定裝置由鐵板和前機(jī)架邊板共同焊接而成。在鐵板上鉆三個(gè)等大的孔（如圖8中的4、5、9），在每個(gè)孔的周邊焊接好銷套。然后，在下面的板子上鉆一個(gè)孔（如圖8中的8），也焊接好銷套，將插銷固定住。

圖8中的8孔套分別可以與鐵板孔套一（圖8中的4）、鐵板孔套二（圖8中的5）、鐵板孔套三（圖8中的9）對(duì)齊，工作人員用固定插銷進(jìn)行固定，使內(nèi)燃鏟運(yùn)機(jī)大臂可以在三個(gè)不同的位置進(jìn)行機(jī)械固定，每達(dá)到一個(gè)高度便對(duì)應(yīng)一個(gè)孔套，從而鏟斗可以固定在四個(gè)不同高度進(jìn)行輔助作業(yè)，提高作業(yè)效率。

圖8 鐵板結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 新式固定裝置的優(yōu)點(diǎn)

（1）該固定裝置增加了鏟斗可固定的位置，使鏟斗能夠在不同的高度位面靈活的展開作業(yè)，提高了內(nèi)燃鏟運(yùn)機(jī)輔助作業(yè)性能和操作人員的充填工作效率。

（2）該裝置穩(wěn)固性能好，保證工作人員站在鏟斗上工作的安全，滿足采礦車間的安全生產(chǎn)需求。

（3）優(yōu)化后的固定裝置的操作特別簡(jiǎn)易、材料易獲取、制作成本低、方便維修，可推廣至其它類似的升降裝置上。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)鏟運(yùn)機(jī)鏟斗固定裝置優(yōu)化改進(jìn)的嘗試，為后續(xù)其它的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案提供了參考，且改進(jìn)后的固定裝置達(dá)到了預(yù)期效果，提高了鏟運(yùn)機(jī)充填輔助作業(yè)的效率、方便了礦山設(shè)備的維修、降低了使用成本。本文設(shè)計(jì)的機(jī)械固定裝置具有較好的推廣性，可以在不同類型鏟運(yùn)車的鏟斗上進(jìn)行應(yīng)用。

但是本文設(shè)計(jì)的裝置存在一些不足，例如在設(shè)計(jì)分析的時(shí)候，需要對(duì)各個(gè)接點(diǎn)展開分析。其次需要考慮整體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)工作對(duì)裝置的影響，更加全面的了解裝置的強(qiáng)度，找出受力最大且最易損毀的銷軸。