挖掘机铲斗设计方法技术

本发明专利技术公开了一种挖掘机铲斗设计方法，包括：确定铲斗的底板和主刃板的截面轮廓线，具体包括：连接铲斗回转作业的原点A和主刃板的边缘C形成AC，AC的距离为L1；做主刃板的基准轮廓线CE，CE与AC的夹角为a4，CE的长度为L3；做底板的基准轮廓线EFIK，该基准轮廓线包括直线段EF、圆弧段FI以及直线段IK，做基准轮廓线EFIK的步骤具体包括：做CE的延长线以及经过A的CE的垂直线，相交于F，形成直线段EF；以H为圆心，做圆弧段FI，其中，H位于AF上；做IH的垂直线，该垂直线与AF相交于K，形成与圆弧段FI相切的IK。本发明专利技术提供的方法使铲斗的设计快速化、参数化，利于提高铲斗承受冲击载荷的能力、降低挖掘过程所受的切削阻力并提高耐磨可靠性。

Design Method of Excavator Bucket

【技术实现步骤摘要】
挖掘机铲斗设计方法
本专利技术涉及挖掘机
，具体地涉及一种挖掘机铲斗设计方法。
技术介绍
铲斗作为挖掘机最主要的承载部件，在挖掘过程中，频繁承受作业对象如泥土、粘土、砂砾、岩石等物料的剧烈冲击或摩擦磨损，是挖掘机械中较容易出现损伤与损耗的部件。合理的铲斗结构设计能有效降低挖掘作业时的切削阻力，提高挖掘效率，延长铲斗的使用寿命。如图1所示，与铲斗10运动直接关联的部件包含斗杆50、连杆20、摇杆30、铲斗油缸40等。铲斗10通常有两个铰点，一个与斗杆50相连，一个与连杆20相连，挖掘机工作时，通过控制铲斗油缸40的伸长与缩短，驱动摇杆30与连杆20做往复摆动，促使铲斗10绕着与斗杆50连接的铰点进行转动，从而实现铲斗10进行挖掘或卸载物料。铲斗10用于挖掘前期快速切割物料，属于易耗品。考虑铲斗应用工况繁多，全生命周期过程中承载频繁而复杂载荷，合理的设计铲斗可有效提升铲斗承受冲击及摩擦磨损能力。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种挖掘机铲斗设计方法，以提高铲斗承受冲击及摩擦磨损的能力。为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种挖掘机铲斗设计方法，所述方法包括：确定铲斗的底板和主刃板的截面轮廓线，具体包括：连接铲斗回转作业的原点A和所述主刃板的边缘C形成直线段AC，其中AC的距离为L1；做所述主刃板的基准轮廓线CE：以C点为起点做直线段CE，直线段CE与直线段AC的夹角为a4，且直线段CE的长度为L3；做所述底板的基准轮廓线EFIK，该基准轮廓线EFIK包括直线段EF、圆弧段FI以及直线段IK，做基准轮廓线EFIK的具体步骤包括：做直线段CE的延长线以及经过A点的CE的垂直线，该CE的延长线及经过A点的垂直线相交于点F，形成直线段EF；做半径为R1、角度为a5且与EF相切的圆弧段FI，其中，圆弧段FI的圆心点H点位于直线段AF上；做直线段IH的垂直线，该垂直线与直线段AF相交于点K，形成与圆弧段FI相切的直线段IK。优选地，a4为58°～63°；和/或，a5为145°～155°。优选地，R1/L1＝0.3～0.4。优选地，所述方法还包括：确定侧刃板的顶部边界轮廓线；该步骤包括：做平行于AC且经过K点的平行线；做经过C点且与AC成角度a3的直线，该直线与经过K点的平行于AC的平行线相交于L点；直线段KL和LC形成所述侧刃板3的顶部边界轮廓线。优选地，a3为8°～15°优选地，所述方法还包括：确定铲斗与连杆的连接铰点B；其中，直线段AB与AC的夹角为a1，AB的长度为L2。优选地，a1为83°～86°。优选地，所述方法还包括：确定侧刃板与侧板的分界线；该步骤包括：以C点为起点，做与直线段AC垂直的直线段CD，直线段CD与CE的长度相等；以D点为起点，做与AC平行的直线，该直线与AB相交于点J；所述侧刃板与所述侧板的分界线位于DJ、BD与BJ围成的区域中。优选地，所述方法还包括：确定弯板的轮廓界限；该步骤包括：以圆弧段FI的圆心H为基准点，做与直线段HI呈角度为a6的直线，该直线与圆弧段FI相交于G点，其中a6为20°～35°；所述弯板的轮廓位于直线段AB、BG、GK、AK围成的界限内。优选地，所述弯板的上端部垂直于直线段IK，下端部与直线段IK成夹角a7，a7为25°～40°。本专利技术提供的挖掘机铲斗的设计方法，可以使得铲斗的设计快速化、参数化，而且该设计方法有利于提高铲斗在挖掘时的承受冲击载荷的能力以及降低挖掘过程所受的切削阻力并提高耐磨可靠性。附图说明图1为挖掘机的结构示意图；图2为铲斗的结构示意图；图3为铲斗从另一方向看的结构示意图；图4为铲斗的侧剖截面图；图5为铲斗的轮廓基准线图；图6为基于铲斗的轮廓基准线绘制的铲斗的轮廓；图7为根据本专利技术的一个具体实施方式设计铲斗的示意图。附图标记说明10-铲斗；20-连杆；30-摇杆；40-铲斗油缸；50-斗杆；1-耳板；2-弯板；3-侧刃板；4-底板；5-侧板；6-侧护板；7-主刃板；8-斗齿。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。另外，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。挖掘机的铲斗结构通常如图2、图3和图4所示，包括有耳板1、弯板2、侧刃板3、底板4、侧板5、侧护板6(或称侧齿)、主刃板7、斗齿8等零件。其中，耳板1是用于铲斗10连接连杆20和斗杆50的主要零部件；底板4、主刃板7以及两侧的侧刃板3、侧板5合围的空间用于装载物料，该部分的尺寸决定了铲斗的斗容，影响挖掘过程所受的切削阻力以及耐磨可靠性；弯板2、底板4、耳板1以及两侧的侧板5、侧刃板3合围的箱型结构对铲斗承受冲击载荷的能力有着重要作用。本专利技术提供了一种挖掘机铲斗设计方法，如图5和图6所示，该方法包括：确定铲斗的底板4和主刃板7的截面轮廓线，具体包括：连接铲斗回转作业的原点A(如图1中围绕斗杆50回转的点)和主刃板7的边缘C形成直线段AC，其中AC的距离为L1，该距离L1也可称为铲斗挖掘过程中的有效作业铲斗半径(铲斗回转原点A至斗齿8边缘的距离称为铲斗挖掘过程中的最大作业铲斗半径，考虑同一基准尺寸的铲斗可更换不同类型或不同规格的都齿，最大作业铲斗半径是个不定值)；做主刃板7的基准轮廓线CE：以C点为起点做直线段CE，直线段CE与直线段AC的夹角为a4，且直线段CE的长度为L3；做底板4的基准轮廓线EFIK，该基准轮廓线EFIK包括直线段EF、圆弧段FI以及直线段IK，做基准轮廓线EFIK的具体步骤包括：做直线段CE的延长线以及经过A点的CE的垂直线，该CE的延长线及经过A点的垂直线相交于点F，形成直线段EF；做半径为R1、角度为a5且与EF相切的圆弧段FI，其中，圆弧段FI的圆心H点位于直线段AF上；做直线段IH的垂直线，该垂直线与直线段AF相交于点K，形成与圆弧段FI相切的直线段IK，直线段IK与直线段AC形成的夹角a2大致为85°～95°；圆弧段FI以及与该圆弧段FI的两端分别相切的直线段EF以及IK形成底板4的基准轮廓线。在具体实施方式中，AC的长度L1、CE的长度L3可以根据所需的铲斗的大小(即根据经验值)来确定。直线段CE与直线段AC的夹角a4优选为58°～63°；圆弧段FI的角度a5优选为145°～155°。圆弧段FI的半径R1优选为：R1/L1＝0.3～0.4。另外，根据AFC三个点确定的直角三角形的关系，利用公式cos(a4)＝(L3+L4)/L1，在已确定a4、L1和L3的情况下，可以计算出EF的长度L4，优选设置L4/L3＝1.1～1.5。在上述步骤中确定了铲斗的底板4以及主刃板7的基准轮廓线，作为铲斗的主要轮廓结构，利用本设计方法设计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种挖掘机铲斗设计方法，其特征在于，所述方法包括：确定铲斗的底板(4)和主刃板(7)的截面轮廓线，具体包括：连接铲斗回转作业的原点A和所述主刃板(7)的边缘C形成直线段AC，其中AC的距离为L1；做所述主刃板(7)的基准轮廓线CE：以C点为起点做直线段CE，直线段CE与直线段AC的夹角为a4，且直线段CE的长度为L3；做所述底板(4)的基准轮廓线EFIK，该基准轮廓线EFIK包括直线段EF、圆弧段FI以及直线段IK，做基准轮廓线EFIK的具体步骤包括：做直线段CE的延长线以及经过A点的CE的垂直线，该CE的延长线及经过A点的垂直线相交于点F，形成直线段EF；做半径为R1、角度为a5且与EF相切的圆弧段FI，其中，圆弧段FI的圆心点H位于直线段AF上；做直线段IH的垂直线，该垂直线与直线段AF相交于点K，形成与圆弧段FI相切的直线段IK。

【技术特征摘要】
1.一种挖掘机铲斗设计方法，其特征在于，所述方法包括：确定铲斗的底板(4)和主刃板(7)的截面轮廓线，具体包括：连接铲斗回转作业的原点A和所述主刃板(7)的边缘C形成直线段AC，其中AC的距离为L1；做所述主刃板(7)的基准轮廓线CE：以C点为起点做直线段CE，直线段CE与直线段AC的夹角为a4，且直线段CE的长度为L3；做所述底板(4)的基准轮廓线EFIK，该基准轮廓线EFIK包括直线段EF、圆弧段FI以及直线段IK，做基准轮廓线EFIK的具体步骤包括：做直线段CE的延长线以及经过A点的CE的垂直线，该CE的延长线及经过A点的垂直线相交于点F，形成直线段EF；做半径为R1、角度为a5且与EF相切的圆弧段FI，其中，圆弧段FI的圆心点H位于直线段AF上；做直线段IH的垂直线，该垂直线与直线段AF相交于点K，形成与圆弧段FI相切的直线段IK。2.根据权利要求1所述的挖掘机铲斗设计方法，其特征在于，a4为58°～63°；和/或，a5为145°～155°。3.根据权利要求1所述的挖掘机铲斗设计方法，其特征在于，R1/L1＝0.3～0.4。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的挖掘机铲斗设计方法，其特征在于，所述方法还包括：确定侧刃板(3)的顶部边界轮廓线；该步骤包括：做平行于AC且经过K点的平行线；做经过C点且与AC成角度a3的直线，该直线与经过K点的平行于AC的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴达鑫，王昕，颜鹏，吴元峰，吴清本，
申请(专利权)人：中联重科股份有限公司，中联重科股份有限公司渭南分公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43