鏟運機鏟斗機械固定裝置的改進

王 鑫，王先敏，胡劍濤，錢廠生

（江西銅業(yè)集團有限公司 武山銅礦，江西 瑞昌 332204）

上世紀60年代，美國瓦格納(Wagner)公司試驗成功了第一臺 ST-5 型鏟運機。鏟運機的前身是露天礦用前端式裝載機，隨著地下礦產資源的開發(fā)，其逐漸演變成新型高效的地下無軌裝運卸設備—鏟運機[1-3]。其工作性能的好壞直接影響生產的進度，而國內的鏟運設備存在不足之處，為滿足現(xiàn)代礦山的發(fā)展需要，不斷地對設備的工作裝置進行優(yōu)化分析和改進。

因為工作需求，某礦將投入的ACY型內燃鏟運機用來輔助充填作業(yè)，如圖1所示。由于工作人員需要站在鏟斗內完成作業(yè)，存在一定的風險，因此，為保障工作人員的人身安全，防治因為升降系統(tǒng)出現(xiàn)問題，導致工作人員從鏟斗上跌落，現(xiàn)將鏟斗固定。但該類型的鏟運機只有在鏟斗達到最高的位置才有固定的安全銷，無法滿足操作人員在不同的高度作業(yè)的需求。因此，本文改進鏟運車鏟斗部分的機械固定裝置，并應用到生產中，保證工作人員的生命安全，提升工作效率。

圖1 ACY型內燃鏟運機實物圖

1 鏟運車工作過程的介紹

鏟運機由運動相互獨立的兩部分組成：轉斗連桿機構和動臂舉升機構，其機構分別為：鏟斗、動臂、拉桿、擺桿、舉升油缸和轉斗油缸。因為工作裝置的運動鉸鏈中心同軸，且各軸互相平行，可將分析問題簡化為平面機構。從平面連桿機構自由度的角度分析，將液壓缸視作兩桿構件和一個滑動副組成的活動件，整體的機構件數(shù)為8，低副數(shù)為11，高副數(shù)為0，由平面自由度公式計算得：3×8-2×11=2。分析結構可得兩個原動件，分別為舉升油缸和轉斗油缸，且兩個原動件之間不存在直接相互作用的關系。

如圖2所示，該鏟運機的工作過程如下：

圖2 鏟運機工作裝置總體結構圖

（1）插入工況：如圖3，在礦石點放下動臂，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。啟動發(fā)動機向前鏟，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，在轉斗油缸的作用下慢慢回轉鏟斗，使鏟斗口近似平行于地面為止。

圖4 鏟裝工況

（3）運輸工況：如圖5，裝滿礦石后，將鏟斗運輸至目的地。

圖5 運輸工況

（4）卸載工況：如圖6，到達卸載點后，啟動動臂舉起鏟斗，將鏟斗翻轉，傾倒出礦石。鏟斗卸凈后，放下動臂，使鏟斗重新回到原來的位置。

圖6 卸載工況

（5）空載：卸載礦石結束，返回裝載點。

2 改造方案的設計

2.1 新式固定裝置的結構

圖7為固定裝置設計結構，圖8為鐵板結構示意圖。

圖7 固定裝置

2.2 新式固定裝置的工作原理

本文設計的新式鏟斗固定裝置由鐵板和前機架邊板共同焊接而成。在鐵板上鉆三個等大的孔（如圖8中的4、5、9），在每個孔的周邊焊接好銷套。然后，在下面的板子上鉆一個孔（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）對齊，工作人員用固定插銷進行固定，使內燃鏟運機大臂可以在三個不同的位置進行機械固定，每達到一個高度便對應一個孔套，從而鏟斗可以固定在四個不同高度進行輔助作業(yè)，提高作業(yè)效率。

圖8 鐵板結構示意圖

2.3 新式固定裝置的優(yōu)點

（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)，提高了內燃鏟運機輔助作業(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需求。

（3）優(yōu)化后的固定裝置的操作特別簡易、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 結語

通過對鏟運機鏟斗固定裝置優(yōu)化改進的嘗試，為后續(xù)其它的改進設計方案提供了參考，且改進后的固定裝置達到了預期效果，提高了鏟運機充填輔助作業(yè)的效率、方便了礦山設備的維修、降低了使用成本。本文設計的機械固定裝置具有較好的推廣性，可以在不同類型鏟運車的鏟斗上進行應用。

但是本文設計的裝置存在一些不足，例如在設計分析的時候，需要對各個接點展開分析。其次需要考慮整體的機械運動工作對裝置的影響，更加全面的了解裝置的強度，找出受力最大且最易損毀的銷軸。