[实用新型]一种变曲率挖掘机铲斗

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种挖掘机铲斗，具体涉及一种变曲率挖掘机铲斗。

背景技术

挖掘机广泛应用于包括矿山、城建等多种领域，铲斗作为挖掘机的重要工作部件，经常使用在各种恶劣的工作环境下，截止2013年底，我国挖掘机拥有量不低于150万台，每年消耗燃油不低于3000万吨。降低挖掘机工作阻力，对于减少燃油消耗具有重大意义。而铲斗作为挖掘机直接的工作部件，消耗功率不低于整机功率的40%。铲斗触土曲面的几何形状直接决定着铲斗的脱附减阻性能，结构合理的铲斗触土曲面，能够有效地降低挖掘机的工作阻力，从而达到高效节能的目的。传统的脱附减阻手段主要有气幕脱附减阻、振动脱附减阻、非光滑曲面脱附减阻、电位仿生脱附减阻和仿生材料脱附减阻。

以上的减阻方法虽能够取得脱附减阻的目的，但是普遍存在机构设计复杂、生产成本高和稳定性差的缺点，不能从根本上解决土壤对铲斗的粘附问题。另外，现有挖掘机铲斗曲面主要采用圆弧曲面形式，由于圆弧面各点均具有相等的曲率半径，均指向同一圆心，这种曲面工作过程中，与触土曲面接触的土壤所受法向压力也均指向圆心，这种受力特点严重不利于土壤的松碎，致使工作过程中土壤粘附严重，工作阻力大。

实用新型内容

由于铲斗的脱附减阻性能不仅与铲斗材料和结构有关，还和与土壤滑动接触的铲斗的表面几何形状有关，本实用新型提供一种变曲率挖掘机铲斗，重新设计铲斗触土曲面的形状，以变曲率的方法，达到脱土减粘的目的。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案为：一种变曲率挖掘机铲斗，包括两个平行设置的左侧板和右侧板，左侧板和右侧板之间通过斗底板连接，斗底板的一端与设有铲斗齿的斗前壁板连接，另一端与设有防溢板的斗后壁板连接，所述的斗底板呈曲线型，斗底板的两面分别为结构相同的内触土面和外触土面，沿平行于左侧板所在平面的切面剖切斗底板，斗底板的内触土面在该剖切面的轮廓曲线是由参数方程                                               在取值范围为0~130得出的曲线段。

在取值范围为0~130时，斗底板的内触土面的轮廓曲线的曲率方程为K(x)=ABS[(0.000059043x²-0.013279194x+1.5884557962)(-0.000161328x+0.018141914)-(0.000118086x-0.01327194)(-0.000080664x²+0.018141914x-0.7555908377)]/[(0.000059043x²-0.013279194x+1.5884557962)²+(-0.000080664x²+0.018141914x-0.7555908377)²]^1.5。

进一步的，斗后壁板与斗底板通过圆弧连接，且斗后壁板呈圆心角为30°的圆弧形。

进一步的，斗前壁板和防溢板均呈直线型，斗前壁板与斗底板的曲面相切。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型中斗底板所用方程曲线是基于试验优化而来，该曲线方程具有变曲率的几何特性，该变曲率几何结构能够改变土壤在与斗底板接触时的运动状态，变曲率的斗底板能够对运动的土壤产生平滑的切削效应，从而降低挖掘机的工作阻力，在土壤试验中表现出优良的脱附减阻效果。

2、本实用新型基于斗底板曲线变曲率的特性，将其应用在挖掘机铲斗的设计中，提高了挖掘机铲斗的脱附减阻性能，从根本上解决挖掘机铲斗工作阻力大、高粘附的问题；与现有现有技术相比，本实用新型的脱土减粘性能提高了30%。

3、本实用新型的斗底板采用具有变化曲率的抛物线型曲面，能够有效的提高铲斗的入土能力，合理的增加铲斗容量，大幅改善挖掘机挖掘时的土壤应力分布情况，从而改变被挖掘的土壤运动方式，减少土壤粘附。

4、本实用新型的挖掘机铲斗具有通用性，可对本实用新型的铲斗进行等比缩放，能够生产出适用于大、中、小型挖掘机的铲斗。

附图说明

图1为挖掘机铲斗沿平行于左侧板所在平面剖切后的轮廓图；

图2为斗底板内触土面轮廓曲线的曲率方程曲线图；

图3为挖掘机铲斗的立体图；

图4为挖掘机铲斗的1/2剖视图；

图5为图4的正视图；

图6为本实用新型与传统挖掘机铲斗的对比试验结果。