铲运机铲斗机械固定装置的改进

王 鑫，王先敏，胡剑涛，钱厂生

（江西铜业集团有限公司 武山铜矿，江西 瑞昌 332204）

上世纪60年代，美国瓦格纳(Wagner)公司试验成功了第一台 ST-5 型铲运机。铲运机的前身是露天矿用前端式装载机，随着地下矿产资源的开发，其逐渐演变成新型高效的地下无轨装运卸设备—铲运机[1-3]。其工作性能的好坏直接影响生产的进度，而国内的铲运设备存在不足之处，为满足现代矿山的发展需要，不断地对设备的工作装置进行优化分析和改进。

因为工作需求，某矿将投入的ACY型内燃铲运机用来辅助充填作业，如图1所示。由于工作人员需要站在铲斗内完成作业，存在一定的风险，因此，为保障工作人员的人身安全，防治因为升降系统出现问题，导致工作人员从铲斗上跌落，现将铲斗固定。但该类型的铲运机只有在铲斗达到最高的位置才有固定的安全销，无法满足操作人员在不同的高度作业的需求。因此，本文改进铲运车铲斗部分的机械固定装置，并应用到生产中，保证工作人员的生命安全，提升工作效率。

图1 ACY型内燃铲运机实物图

1 铲运车工作过程的介绍

铲运机由运动相互独立的两部分组成：转斗连杆机构和动臂举升机构，其机构分别为：铲斗、动臂、拉杆、摆杆、举升油缸和转斗油缸。因为工作装置的运动铰链中心同轴，且各轴互相平行，可将分析问题简化为平面机构。从平面连杆机构自由度的角度分析，将液压缸视作两杆构件和一个滑动副组成的活动件，整体的机构件数为8，低副数为11，高副数为0，由平面自由度公式计算得：3×8-2×11=2。分析结构可得两个原动件，分别为举升油缸和转斗油缸，且两个原动件之间不存在直接相互作用的关系。

如图2所示，该铲运机的工作过程如下：

图2 铲运机工作装置总体结构图

（1）插入工况：如图3，在矿石点放下动臂，将铲斗轻放使其齿尖刚好接触到平面，铲斗的底板与平面呈3°～5°倾斜度。启动发动机向前铲，使铲斗用力插入矿石堆里。

图3 插入工况

（2）铲装工况：如图4，铲斗插入矿石后，在转斗油缸的作用下慢慢回转铲斗，使铲斗口近似平行于地面为止。

图4 铲装工况

（3）运输工况：如图5，装满矿石后，将铲斗运输至目的地。

图5 运输工况

（4）卸载工况：如图6，到达卸载点后，启动动臂举起铲斗，将铲斗翻转，倾倒出矿石。铲斗卸净后，放下动臂，使铲斗重新回到原来的位置。

图6 卸载工况

（5）空载：卸载矿石结束，返回装载点。

2 改造方案的设计

2.1 新式固定装置的结构

图7为固定装置设计结构，图8为铁板结构示意图。

图7 固定装置

2.2 新式固定装置的工作原理

本文设计的新式铲斗固定装置由铁板和前机架边板共同焊接而成。在铁板上钻三个等大的孔（如图8中的4、5、9），在每个孔的周边焊接好销套。然后，在下面的板子上钻一个孔（如图8中的8），也焊接好销套，将插销固定住。

图8中的8孔套分别可以与铁板孔套一（图8中的4）、铁板孔套二（图8中的5）、铁板孔套三（图8中的9）对齐，工作人员用固定插销进行固定，使内燃铲运机大臂可以在三个不同的位置进行机械固定，每达到一个高度便对应一个孔套，从而铲斗可以固定在四个不同高度进行辅助作业，提高作业效率。

图8 铁板结构示意图

2.3 新式固定装置的优点

（1）该固定装置增加了铲斗可固定的位置，使铲斗能够在不同的高度位面灵活的展开作业，提高了内燃铲运机辅助作业性能和操作人员的充填工作效率。

（2）该装置稳固性能好，保证工作人员站在铲斗上工作的安全，满足采矿车间的安全生产需求。

（3）优化后的固定装置的操作特别简易、材料易获取、制作成本低、方便维修，可推广至其它类似的升降装置上。

3 结语

通过对铲运机铲斗固定装置优化改进的尝试，为后续其它的改进设计方案提供了参考，且改进后的固定装置达到了预期效果，提高了铲运机充填辅助作业的效率、方便了矿山设备的维修、降低了使用成本。本文设计的机械固定装置具有较好的推广性，可以在不同类型铲运车的铲斗上进行应用。

但是本文设计的装置存在一些不足，例如在设计分析的时候，需要对各个接点展开分析。其次需要考虑整体的机械运动工作对装置的影响，更加全面的了解装置的强度，找出受力最大且最易损毁的销轴。