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对装载机磕斗动作评价参数的探讨

2011/06/02 15:37来源：第一工程机械网作者：《工程机械与维修》苏先龙徐道海

为了清除黏附在装载机铲斗底板上的物料，提高装载机的工作效率和操作者工作的舒适性，福田雷沃公司对装载机磕斗动作的评价参数进行了深入研究并取得了一定成果，现介绍如下。

1.装载机磕斗的成因

装载机在装卸物料时，往往因物料黏附在铲斗内底板上很难倾卸干净，甚至会越黏越多。当作业量大时，若不将黏附的物料磕掉，将减少铲斗装卸总量，增加功率消耗和使用成本，影响用户经济效益。为了将黏附的物料磕掉，操作者需要操纵手柄让转斗缸快速动作（即快速翻转铲斗），使铲斗后底部的限位块快速撞击动臂纵梁，用此时产生的强烈振动振掉铲斗内底板上黏附的物料，这一操作过程被称为“磕斗”。

2.探讨磕斗动作评价参数的必要性

若装载机磕斗时用力过大、振动过强，不仅会使装载机的相关零部件早期损坏，还会造成操作者不适；若用力过小、振动过弱，黏附在铲斗内底板上的物料不容易被振掉，会影响装载机的工作效率。对磕斗应以达到清除黏附在铲斗内底板上的物料所需力度为标准，防止磕斗时用力过大或过小。查阅装载机的有关资料，并没有找到磕斗时用力大小的指标值和评价参数，更没有比较好的评价方法，因此有必要对装载机磕斗力大小的评价参数进行探讨。

装载机磕斗时用力大小的评价参数必须同时满足有效性(不受环境或人为影响)、直观性(让人一看便知)、检测性(可使用仪器检测)和可比性(多次检测结果可类比)要求，才有实用价值。磕斗时的用力大小只能用撞击应力和振动加速度2个评价参数进行表述，为此分别进行了试验检测，以选取可用的评价参数。

3.撞击应力参数的检测与评价

装载机在快速翻转铲斗时，铲斗限位块撞击动臂纵梁并在极短的时间内停止运动，从而使铲斗限位块对动臂纵梁产生撞击应力。我们使用无线应变测试仪对同一系列装载机几种不同配置机型的撞击应力参数进行检测，检测的具体要求是：在同一场地、同一时间段（分先后次序）使用同一种物料，配备同一个操作人员并执行同一种操作方法，且应变片的粘贴位置完全相同。按照这种检测要求，检测结果见表1。

从表1中检测数据可以看出，样机1和样机2在动臂外侧撞击应力数值的差别虽然较大，但由于转斗杠杆比(使铲斗转动的力的传动比)不同，检测结果无法进行对比。样机3和样机4的结构配置虽然完全相同，但相同部位检测出的主应力、最大应力相差近4倍(其比率大于1)。这是由于铲斗撞击应力在动臂纵梁上由接触点向外成梯度逐渐变小，而两样机上粘贴应变片部位与撞击点之间距离不能实现尺寸上绝对一致。这种方法检测撞击应力不具备可比性和有效性，不能作为装载机磕斗时用力大小的评价参数。

表1

4.振动加速度参数的检测与评价

在检测撞击应力的基础上，我们对采用振动加速度作为磕斗作用力大小的评价参数是否可行进行分析。

振动加速度数值表示装载机磕斗时在铲斗底板上产生的振动力的大小，只要黏附在装载机铲斗内底板上物料的种类相同，磕斗时振动力也应相同。铲斗撞击动臂纵梁的振动力越大，其振动加速度数值也越大，因此振动加速度数值的大小可直接反映出振掉物料时振动力的大小程度。振动加速度可用一般振动计或无线测量仪来检测运动部位(如铲斗内或铲斗背板)。因此，通过检测振动加速度能够满足装载机磕斗作用力评价参数的各项要求。

振动加速度检测方法有2种，一是振动计检测，二是无线测量仪检测。采用振动计检测的方法是将振动加速度传感器吸附在检测点位处，并与仪表间用导线连接，直接读取检测到的振动加速度值。采用无线测量仪检测方法是用强力磁座将“无线加速度节点”吸附在检测部位，采集振动加速度数据并以无线方式发射出去，用插入计算机USB接口的无线网关接收节点发出的数字信号，通过配套的测试软件将检测到的振动加速度值保存在指定的文件夹内。

使用无线检测仪检测的具体要求是：在同一场地和同一时间段（分先后次序）检测；使用同一种物料、配备同一个操作人员并执行同一种操作方法；对装载机后配重、左侧门框后部、驾驶室地板方向柱后中、铲斗背板中靠前以及铲斗内中部右斗齿后等部位进行检测。

使用该方法的部分检测结果见表2。从表2数值可以看出：在同一区域、同一方向的振动加速度值虽然存在一定差值，但从配置完全相同的2台样机(样机3和样机4)在“铲斗背板中靠前” 和“铲斗内中部右斗齿后”这2个部位的差值最小，它们的差值与其平均值的比率，12个比率数值中有8个数值精确到小数点后第2位，即2台样机差值比率平均值不超过10%，比撞击应力值有更强的可比性。因此，可以用“铲斗背板中靠前” 和“铲斗内中部右斗齿后”的振动加速度值作为装载机磕斗力大小的评价参数。