装载机铲斗几何尺寸的新计算方法

目录一、装载机工作装置介绍 --------------- 1二、铲斗的设计------------------------- 22.1 铲斗的介绍--------------------- 22.2 铲斗的断面形状和基本参数的确定 ------------------------------------ 42.3 斗容的计算--------------------- 72.4 斗铰点位置的确定 ------------- 9三、动臂的设计------------------------ 103.1 动臂长度---------------------- 103.2 动臂铰点的确定--------------- 10四、反转斗连杆机构的设计------------ 124.1 斗四连杆机构的设计---------- 124.2 运动学与动力学分析---------- 134.3 程序代码： --------------------- 184.4 运行结果： --------------------- 194.5 ZL20装载机参数-------------- 254.6 转斗缸四连杆设计 ------------ 25五、心得体会------------------------- 26六、参考文献------------------------ 26一、装载机工作装置介绍装载机的工作装置是由铲斗、升降动臂的液压缸、连杆机构组成，用以完成铲掘、装载作业。

对中小型装载机，一般还常配有可以更换的工作装置，以适应多种作业的需要。

装载机工作装置应满足如下要求：1.铲斗的运动轨迹符合作业要求，即要满足铲掘、装载的要求；2.要满足卸载高度和卸载距离的要求，并保证动臂在任何位置都能卸净铲斗中的物料；3.在满足作业要求的前提下，工作装置结构简单，自重轻、受力合理、强度高；4.保证驾驶员具有良好的工作条件，确保工作安全，视野良好，操作简单和维修方便。

土方开挖体积公式
V=A*h
其中，V代表土方开挖的体积，A代表挖掘区域的横截面积，h代表挖掘区域的深度。

以此公式为基础，可以根据项目的实际情况进行具体的计算。

要计算土方开挖的体积，首先需要确定挖掘区域的横截面形状。

常见的挖掘形状有平面形、梯形、楔形等。

不同的挖掘形状需要使用不同的公式进行计算。

以平面形为例，当挖掘区域的横截面为矩形时，可以使用以下公式计算体积：
V=l*w*h
其中，l代表矩形的长度，w代表矩形的宽度，h代表挖掘区域的深度。

通过测量或估算这些参数的值，就可以计算出土方开挖的体积。

当挖掘区域的横截面为梯形时，可以使用以下公式计算体积：
V=(A1+A2)*h/2
其中，A1和A2分别代表梯形的上底和下底的面积，h代表挖掘区域的深度。

当挖掘区域的横截面为楔形时，可以使用以下公式计算体积：
V=A*h/3
其中，A代表楔形的面积，h代表挖掘区域的深度。

需要注意的是，以上公式仅适用于简单的挖掘形状。

对于复杂的挖掘形状，可以将其分解为多个简单形状，并采用相应的公式进行计算，然后将各个部分的体积相加即可得到总体积。

此外，实际土方开挖的体积可能受到多种因素的影响，例如倾斜度、土壤含水量、岩石硬度等。

在计算土方开挖体积时，需要根据实际工程情况进行修正，以获得更准确的结果。

总之，土方开挖体积公式是工程建设中常用的计算工具，能够帮助工程师和施工人员快速准确地计算土方开挖的体积，为工程施工提供参考依据。

通过合理应用土方开挖体积公式，可以提高工程施工效率，减少浪费和成本，从而实现经济、高效的土方开挖工程。

三、工作装置各部分的基本尺寸计算和验证 反铲装置的合理设计问题至今尚未理想地解决。

以往多按经验，采取统计和作周试凑的方法，现在则尽可能采用数解分析方法。

液压挖掘机基本参数是表示和衡量挖掘机性能的重要指标，本文主要计算和验证铲斗、动臂、斗杆的尺寸。

（一）反铲装置总体方案的选择反铲装量总体方案的选择包括以下方面： 1、动臂及动臂液压缸的布置 确定用组合式或整体式动臂，以及组合式动臂的组合方式或整体式动臂的形状动臂液压缸的布置为悬挂式或是下置式。

2、斗杆及斗杆液压缸的布置确定用整体式或组合式斗扦，以及组合式斗杆的组合方式或整体式斗扦是否采用变铰点调节。

3、确定动臂与斗杆的长度比，即特性参数112K l =。

对于一定的工作尺寸而言，动臂与斗杆之间的长度比可在很大范围内选择。

—般当K 1＞2时(有的反铲取K 1＞3)称为长动臂短斗杆方案，当K 1＜1.5时属于短动比长斗杆力案。

K 1在1.5~2之间称为中间比例方案。

要求适用性较强而又无配套替换构件或可调结构的反铲常取中间比例方案。

4、确定配套铲斗的种类、斗容量及其主参数，并考虑铲斗连杆机构传动比是否需要调节。

5、根据液压系统工作压力、流量、系统回路供油方式、工厂制造条件等确定各液压缸缸数、缸径、全伸长度与全纳长度之比λ。

考虑到结构尺寸、运动余量、稳定性和构件运动幅度等因素一般取λ1＝1.6~1.7。

取λ2＝1.6~1.7；λ3＝1.5~1.7。

（二） 斗形主要参数的确定当铲斗容量q 一定时，挖掘转角2ϕ，挖掘半径R 和平均斗宽B 之间存在一定的关系，即具有尺寸R 和B 的铲斗转过2ϕ角度所切下的土壤刚好装满铲斗，于是斗容量可按下式计算：21(2sin 2)2s q R B K ϕϕ=-(4.1)式中：s K ——土壤松散系数。

（取 1.25s K = ）一般取:(4.2)R 的取值范围：(4.3)式中： q ——铲斗容量，3m ； B ——铲斗平均宽度，m 。

装载机铲斗几何形状参数的优化设计关键词：装载机，铲斗，几何形状，尺寸参数，优化设计轮式装载机的工作装置主要由动臂、铲斗、摇臂、连杆等机构组成，工作装置的结构和性能直接影响装载机的动力性与运动特性；铲斗是工作装置的重要工作部件，其几何形状和尺寸参数对插入阻力、铲取阻力、转斗阻力和生产率有着很大的影响，为保证铲斗在一次装载过程中具有较高的装满系数，达到装满卸净，并且减小工作阻力，为此要求铲斗结构形状和尺寸参数必须符合一定的设计规范。

装载机铲斗的动力性主要体现在铲斗下铰接点位置的确定，铲斗下铰接点与切削刃的距离定义为铲斗的回转半径Rr，因此在铲斗几何形状设计过程中，以铲斗的回转半径为主参数，以铲斗的截面各几何形状参数和铲斗下铰接点的位置参数作为回转半径Rr的函数。

铲斗的斗容量分为平装斗容和堆装斗容，额定斗容量是指堆装斗容，并且斗容量已经实现系列化，本优化设计软件可以实现任意斗容量的优化设计。

铲斗的斗容量由铲斗的截面形状和内侧宽度B0决定，而铲斗的宽度一般比两轮胎外侧之间距离长100mm左右，以保护轮胎不受损害，因此铲斗内侧宽度是一个相对固定值，设计时一般根据实际需要预先给出一个具体数值，因而铲斗的设计主要是铲斗的截面几何形状参数的确定。

图1是装载机铲斗截面几何形状参数优化设计简图：铲斗的截面几何形状由铲斗底板长度ld、半径为r的圆弧段、后板长度le及底板与后板之间的张开角度x5四个参数确定；铲斗的平装斗容由底板、底圆弧、后板围成的U形面积CAFNC确定，堆装斗容由三角形面积CNEC确定，其中E点为堆装顶点，堆装斜度1：2。

图中B点为铲斗与动臂铰接的下铰接点，也是铲斗的回转中心，C点为斗刃，BC两点距离即是铲斗的回转半径Rr；铲斗设计时定义铲斗回转半径Rr为基本参数，斗底圆弧半径r、斗底长度Loc、后壁长度Lon则作为回转半径Rr的函数；铲斗的回转半径Rr小，则铲斗转斗时力臂小，相同的掘起力矩下可增加作用在斗刃上的掘起力，yb是铲斗的下铰接点与底板ld的距离，yb数值小，有利于作业时的铲入，减少插入阻力。

三、工作装置各部分的基本尺寸计算和验证反铲装置的合理设计问题至今尚未理想地解决。

以往多按经验，采取统计和作周试凑的方法，现在则尽可能采用数解分析方法。

液压挖掘机基本参数是表示和衡量挖掘机性能的重要指标，本文主要计算和验证铲斗、动臂、斗杆的尺寸。

(一)反铲装置总体方案的选择反铲装量总体方案的选择包括以下方面：1、动臂及动臂液压缸的布置确定用组合式或整体式动臂，以及组合式动臂的组合方式或整体式动臂的形状动臂液压缸的布置为悬挂式或是下置式。

2、斗杆及斗杆液压缸的布置确定用整体式或组合式斗扦，以及组合式斗杆的组合方式或整体式斗扦是否采用变铰点调节。

3、确定动臂与斗杆的长度比，即特性参数K1 l1 l2 。

对于一定的工作尺寸而言，动臂与斗杆之间的长度比可在很大范围内选择。

—般当K1> 2时(有的反铲取K1>3)称为长动臂短斗杆方案，当K1<1.5 时属于短动比长斗杆力案。

K1在1.5~2 之间称为中间比例方案。

要求适用性较强而又无配套替换构件或可调结构的反铲常取中间比例方案。

4、确定配套铲斗的种类、斗容量及其主参数，并考虑铲斗连杆机构传动比是否需要调节。

5、根据液压系统工作压力、流量、系统回路供油方式、工厂制造条件等确定各液压缸缸数、缸径、全伸长度与全纳长度之比λ。

考虑到结构尺寸、运动余量、稳定性和构件运动幅度等因素一般取λ1＝1.6~1.7。

取λ2＝1.6~1.7；λ3＝1.5~1.7。

(二)斗形主要参数的确定当铲斗容量q 一定时，挖掘转角2 ，挖掘半径R和平均斗宽B 之间存在一定的关系，即具有尺寸R和B 的铲斗转过2 角度所切下的土壤刚好装满铲斗，于是斗容量可按下式计12q R2B(2 sin2 )K s算：2(4.1)式中：K s ——土壤松散系数。

(取K s 1.25 )一般取: (1.0~1.4) 3q (4.2)R的取值范围：(1.3~1.6) 3q (4.3)式中：q ——铲斗容量，m3；B ——铲斗平均宽度，m。

三、工作装置各部分的基本尺寸计算和验证反铲装置的合理设计问题至今尚未理想地解决。

以往多按经验，采取统计和作周试凑的方法，现在则尽可能采用数解分析方法。

液压挖掘机基本参数是表示和衡量挖掘机性能的重要指标，本文主要计算和验证铲斗、动臂、斗杆的尺寸。

（一）反铲装置总体方案的选择反铲装量总体方案的选择包括以下方面： 1、动臂及动臂液压缸的布置确定用组合式或整体式动臂，以及组合式动臂的组合方式或整体式动臂的形状动臂液压缸的布置为悬挂式或是下置式。

2、斗杆及斗杆液压缸的布置确定用整体式或组合式斗扦，以及组合式斗杆的组合方式或整体式斗扦是否采用变铰点调节。

3、确定动臂与斗杆的长度比，即特性参数112K l l 。

对于一定的工作尺寸而言，动臂与斗杆之间的长度比可在很大范围内选择。

—般当K 1＞2时(有的反铲取K 1＞3)称为长动臂短斗杆方案，当K 1＜1.5时属于短动比长斗杆力案。

K 1在1.5~2之间称为中间比例方案。

要求适用性较强而又无配套替换构件或可调结构的反铲常取中间比例方案。

4、确定配套铲斗的种类、斗容量及其主参数，并考虑铲斗连杆机构传动比是否需要调节。

5、根据液压系统工作压力、流量、系统回路供油方式、工厂制造条件等确定各液压缸缸数、缸径、全伸长度与全纳长度之比λ。

考虑到结构尺寸、运动余量、稳定性和构件运动幅度等因素一般取λ1＝1.6~1.7。

取λ2＝1.6~1.7；λ3＝1.5~1.7。

（二） 斗形主要参数的确定当铲斗容量q 一定时，挖掘转角2ϕ，挖掘半径R 和平均斗宽B 之间存在一定的关系，即具有尺寸R 和B 的铲斗转过2ϕ角度所切下的土壤刚好装满铲斗，于是斗容量可按下式计算：21(2sin 2)2s q R B K ϕϕ=-(4.1)式中：s K ——土壤松散系数。

（取 1.25sK = ）一般取: B=(1.0~1.4)3q(4.2)R 的取值范围：R=(1.3~1.6)3q(4.3)式中： q ——铲斗容量，3m ；B ——铲斗平均宽度，m 。

方形钢煤斗计算书一、钢斗几何尺寸由于有5种不同形式的板，两个下料口，所以取煤斗计算简图为下图。

斜板高HH1H1=13.03H1H1=13.082.板肋和水平面夹角ββ1=tan-1)=tan-1)=。

74.35。

β2=tan-1)=tan-1)=。

74.35。

β3=tan-1)=tan-1)=。

73.64。

β4=tan-1)=tan-1)=。

73.64。

sinβ1=0.963 cosβ1=0.270sinβ1=0.963 cosβ1=0.270sinβ1=0.96 cosβ1=0.282sinβ1=0.96 cosβ1=0.2823.贮仓总体积：（双口时的实际体积分为3部分，即实际容积）V31= V32=16h[(2a2+a1)b2+(2a1+a2)b1]=4.56[(2X3.138+0.9)X2.829+(2X0.9+3.138)X0.9]=18.6m3V2=16h[(2a2+a1)b2+(2a1+a2)b1]=8.176[(2X8+5.685)X7.2+(2X5.685+8)X3.138]=295.5m3V1=a2b2h2=8X7.2X1.2=69.12 m3总体积V=37.2+295.5+69.12=401.82 m3 (2).斗2容积：V=V1+V2=7.2X8X1.2+12.676[(2X8+4.368)X7.2+(2X4.368+8)X0.9]=410.62m3 5.各板与水平面夹角板1.Φ1=tan-1(11hC)=t an-1(12.671.816)=81.843。

板2.Φ2=tan-1(11hC)=t an-1(12.673.05)=76.465。

板3.Φ3=tan-1(11hC)=t an-1(12.671.816)=81.843。

板4.Φ4=tan-1(11hC)=t an-1(12.673.250)=75.613。

sinΦ1=0.990 cosΦ1=0.142sinΦ2=0.972 cosΦ2=0.234sinΦ3=0.990 cosΦ3=0.142sinΦ4=0.969 cosΦ4=0.248二．斗壁内力计算1.钢斗重量：钢斗自重：假定110kg/m31.1X401.82X1.2=530.4KN钢斗总重：1.3X401.82X9+530.4=5232KN (以上为实际重量)计算简图下的重量：钢斗自重：假定110kg/m31.1X410.62X1.2=640.57KN钢斗总重：1.3X410.62X9+640.57=5445KN2.钢斗壁压力：垂直壁上的压力：当h=1.2m时，P=nγhk=1.3X9X1.2X0.333=4.68KN/m2斜壁上的法向压力：各板m计算：板1：m=cos2Φ1+ksin2Φ1=0.347板2：m=cos2Φ2+ksin2Φ2=0.370板3：m=cos2Φ3+ksin2Φ3=0.347板4：m=cos2Φ4+ksin2Φ4=0.374MAXm=0.374, 取板4进行计算，且板2的sinΦ最小，拉力最大。

1铲斗的建模并按设计要求验算铲斗是动作机构的主要组成部分。

由于它直接与物料接触，是装运卸的工具和容器，故它的外形、各部结构件、几何尺寸、质量、强度等等。

都严重影响着整机的生产能力、功率和效率等。

轮式装载机铲斗结构1.1铲斗及机宽度的确定斗宽b必须大于两轮胎外侧距离，以便铲斗能为装载机自身扫清路面障碍，避免物料切割损坏轮胎。

根据查得到柳工ZL30E的资料，铲斗的宽B=2456mm，大于两轮外侧的距离2300mm。

1.2铲斗的断面形状铲斗的断面形状由铲斗圆弧半径r、底壁长l、后壁高h和张开角γ四个参数确定，如图所示。

铲斗断面基本参数圆弧半径r越大，物料进入铲斗的流动性越好，有利于减少物料进入斗内的阻力，卸料时干净而且快捷。

但r过大，斗的开口较大时，不易装满，而且铲斗外形较高，将影响驾驶员观察铲斗斗刃的工作情况。

后壁h是指铲斗上缘至圆弧与后壁切点间的距离。

底壁长l是指斗底壁的直线段长度。

l长则铲斗铲入料堆深度大，斗易装满．但掘起力将由于力臂的增加而减小，插入的阻力也将随铲斗铲入料堆的深度而急剧增加。

l长亦会减小卸载高度。

l短则掘起力大，且由于卸料时铲斗刃口降落的高度小，还可减小动臂举升高度，缩短作业时问，但这会减小斗容。

铲斗张开角γ为铲斗后壁与底壁间的夹角，一般取45°～52°。

适当减小张开角并使斗底壁对地面有一定斜度，可减小插入料堆时的阻力，提高铲斗的装满程度。

1.3铲斗基本参数的确定设计时，把铲斗的回转半径R(即铲斗与动臂铰接点至切削刃之间的距离)作为基本参数，铲斗的其他参数则作为R的函数。

R是铲斗的回转半径(见图1-7)，它的大小不仅直接影响铲斗底壁的长度，而且还直接影响转斗时掘起力及斗容的大小，所以它是一个与整机总体有关的参数。

铲斗的回转半径尺寸可按下式计算。

（1-1）式中 Vr—铲斗的额定容量，m³；—铲斗的内侧宽度，为铲斗宽度扣除两侧壁厚δλg—铲斗的斗底长度系数，λg=1.40～1.5；λz—后斗壁的长度系数，λz=1.1～1.2；λk—挡板的高度系数，λk=0.120.14；λr—斗底和后斗臂直线间的圆弧的半径系数，λr==0.35～0.4；γ—张开角,为45°～52°；γ1—挡板与后斗壁间的夹角，选择γ1时应使侧壁切削刃与挡板的夹角为90°。

挖掘机铲斗容量计算公式嘿，咱们今天来聊聊挖掘机铲斗容量的计算公式。

你知道吗，挖掘机在工地上那可真是威风凛凛的“大力士”！但要想让这个“大力士”发挥出最大的作用，搞清楚它铲斗的容量可太重要啦。

那这挖掘机铲斗容量的计算公式到底是啥呢？其实啊，简单来说，它主要和铲斗的形状、尺寸有关。

一般常用的计算公式是：铲斗容量 = 铲斗宽度 ×铲斗深度 ×平均填充系数 ×铲斗长度。

这里面的每个因素都有讲究。

就说这铲斗宽度吧，那得量得准准的，从一侧的边缘到另一侧，多一点少一点都不行。

还有铲斗深度，这就像是个大坑的深度一样，得实实在在测出来。

我之前在一个建筑工地上，就碰到过因为没算准铲斗容量而闹笑话的事儿。

当时那台挖掘机师傅，凭着自己的经验就开工了，结果挖了半天，发现铲斗装的土总是不够，效率特别低。

后来一检查，原来是他根本没搞清楚铲斗的实际容量，这可把工头给气坏了，在那直跺脚。

再说这平均填充系数，它可不是个固定值，得根据挖掘的物料来定。

要是挖的是松软的沙土，填充系数可能就大一些；要是碰上硬邦邦的石头，那系数就得小不少。

铲斗长度也不能马虎，从前端到后端，都得量仔细。

在实际操作中，还得考虑到铲斗的磨损情况。

要是铲斗用久了，有磨损变形，那算出来的容量也会有偏差。

所以定期检查和维护挖掘机的铲斗，也是保证计算准确的重要一环。

总之，要想准确算出挖掘机铲斗的容量，就得把每个参数都搞清楚，不能有丝毫马虎。

不然啊，就像我在工地上见到的那样，不仅耽误工作进度，还会让大家都着急上火。

希望大家以后在面对挖掘机铲斗容量计算的时候，都能胸有成竹，算得又准又快！。