1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上前言近些年來我國引進了不少日本小松公司和美工卡特皮勒公司生產的大、中型履帶式推土機。這些推土機的結構新穎，工作可靠，在發(fā)動機、地盤和工作裝置等各方面，均采用了當代的一些最近技術成果。但是，由于國內這方面的質料尚缺乏系統(tǒng)介紹，因此使用部門對其結構還不熟悉，使用維修過程中經常遇到困難，而設計部門對其技術設計特點也不完全了解。為了更好地吸收這方面的國外技術，提高我國對推土機的設計水平，提高推土機的工作效率和工作中的穩(wěn)定性，特做了本設計。 本設計一共五章，結合國內外大、中型履帶式推土機的結構，分別從工作原理、性能設計方法作了分析介紹。本設計著重對推土機的工作裝置結構進行設計，

2、以提其工作的效率以及工作的穩(wěn)定性。第一章對推土機的現(xiàn)狀及發(fā)展做了概述，第二章對推土機的基本結構和工裝原理做了闡述，第三章著重對推土機的工作裝置進行了分析，第四章就是本設計的重點，對推土機的作業(yè)裝置設計和強度的計算，在本章我雖然花了大力氣，單計算思路仍不清晰，由于推土鏟受力分析及工況復雜，計算起來十分困難，我只是對一般情況下工況進行了計算，本章有待進一步的改進。最后就是對本設計的總結。專心-專注-專業(yè)目錄摘要本文從履帶式推土機的國內外發(fā)展狀況研究出發(fā)，對履帶式推土機的用途、分類方式及履帶式推土機在國內外的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進行概述。通過對履帶式推土機的基本結構及工作原理的分析和對工作裝置的深入研究，

3、根據(jù)本次設計的指導思想和任務要求，確定了本次設計的方案。本文首先分析了TY180型推土機工作裝置在設計過程中應滿足的要求和TY180型推土機的主要技術參數(shù)，然后根據(jù)其要求依次對工作裝置的鏟刀、頂推架、斜撐桿進行了設計，確定出工作裝置的基本參數(shù)，在此基礎上，結合工作裝置的典型工況，對工作裝置進行受力分析和強度校核。最后根據(jù)設計的結論和設計過程中對履帶式推土機的一些認識提出了對履帶式推土機的一些展望。關鍵詞：TY180型履帶式推土機，工作裝置，鏟刀，設計ABSTRACTThis article embarks from the crawler dozer's domestic and fo

4、reign development condition research, then take a short overview to the use、the classified way of crawler dozer and the crawler dozer's present situations and the trend of development in the domestic and foreign. Then through to the analysis of the crawler dozer's basic structure、 principle

5、of work's and the depth study of the device, according to this design's guiding principle and mission requirement, determine the program of this design.In the beginning of this design , the TY180 crawler dozer work installment request which should be meet in the design process and the TY180

6、crawler dozer major technique parameter are first displayed, then according to the requirement design the work installment's scraper knife, pushing frame and diagonal bar structure in turn. Has determined work installment basic parameter. Then basis the work installment's basic parameter and

7、 union work installment's typical operating mode, carries on the stress analysis and the intensity examination to the work installment. Finally make some forecast according to the design conclusion and understanding of the crawler dozer's during the design process of the crawler dozer.KEYWOR

8、DS： TY180 caterpillar bulldozers，working device，scraper knife，design第1章 緒論1.1國內外推土機的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢1.1.1國外推土機發(fā)展狀況履帶式推土機(track-type tractor，也有稱crawler dozer）是美國人Benjamin Holt在1904 年研制成功的，它是在履帶式拖拉機前面安裝人力提升的推土裝置而形成，當時的動力是蒸汽機，之后又先后研制成功由天然氣動力驅動和汽油機驅動的履帶式推土機，推土鏟刀也由人力提升發(fā)展為鋼絲繩提升。Benjamin Holt也是美國卡特彼勒（Caterpillar In

9、c.）公司的創(chuàng)始人之一，1925年5Holt制造公司和C.L,Best推土機公司合并，組成卡特彼勒推土機公司，成為世界首家推土設備制造者，并于1931年成功下線第一批采用柴油發(fā)動機的60 推土機。隨著技術的不斷進步，目前推土機動力已經全部采用柴油機，推土鏟刀和松土器全部由液壓缸提升。推土機除履帶式推土機外，還有輪胎式推土機，它的出現(xiàn)要比履帶式推土機晚十年左右。由于履帶式推土機具有較好的附著性能，能發(fā)揮更大的牽引力，因此在國內外，其產品的品種和數(shù)量遠遠超過輪胎式推土機。在國際上，卡特彼勒公司是世界上最大的工程機械制造公司，其生產的履帶式推土機有大、中、小共9 個系列D3-D11，最大的D11 R

10、CD，柴油機飛輪功率達到634kw；日本的?。╧omatsu）公司列第二位，1947 年才開始引進生產D50 履帶推土機，現(xiàn)在履帶式推土機有13 個系列，從D21-D575，最小的為D21，柴油機飛輪功率為29.5kw，最大的為D575A-3SD，柴油機飛輪功率達858kw，它也是當前世界上最大的推土機；另外一家獨具特色的推土機制造企業(yè)是德國的利勃海爾集團（Liebheer），其推土機全部采用靜液壓驅動，該技術歷經十幾年的研究與發(fā)展，1972年推出樣機，1974 年開始批量生產PR721-PR731 和PR741 靜液壓驅動履帶推土機，由于液壓元件的限制，目前其最大功率僅為295Kw，型號為P

11、R751礦用。 上述三家推土機制造企業(yè)，代表了當今世界上履帶式推土機的最高水平。國外其他幾家履帶推土機制造企業(yè)約翰迪爾、凱斯、紐荷蘭和德瑞斯塔，其生產技術水平也較高。1.1.2國內推土機發(fā)展狀況我國生產推土機，是新中國成立以后才開始的。最初是在農用拖拉機上加裝推土裝置。隨著國民經濟的發(fā)展，大型礦山、水利、電站和交通等部門對中大型履帶式推土機的需求不斷增加，我國中大型履帶式推土機制造業(yè)雖有較大發(fā)展，但已不能滿足國民經濟發(fā)展的需要。為此，自1979 年以來，我國先后從日本小松公司和美國卡特彼勒公司引進了履帶式推土機生產技術、工藝規(guī)范、技術標準及材料體系，經過消化吸收和關鍵技術的攻關，形成了目前以,

12、20世紀80-90 年代小松技術產品為主導的格局。 從20世紀60年代至今，國內推土機行業(yè)的生產企業(yè)一直穩(wěn)定在4家左右，原因是推土機產品的加工要求高、難度大，批量生產需要較大的投入，因此一般企業(yè)不敢輕易涉足。但是隨著市場的發(fā)展，從“八五”開始，國內一些大中型企業(yè)根據(jù)自身實力，開始兼營推土機，如內蒙古第一機械廠、徐州裝載機廠等，擴充了推土機行業(yè)隊伍。與此同時，也有少數(shù)企業(yè)由于經營不善、不適應市場發(fā)展的需要開始走下坡路，有的已經退出本行業(yè)。目前國內推土機的生產企業(yè)主要有：山推工程機械股份有限公司、河北宣化工程機械股份有限公司、上海彭浦機器廠有限公司、天津建筑機械廠、陜西新黃工機械有限責任公司、一拖

13、工程機械有限公司等。上述公司除生產推土機外，也開始涉足生產其他工程機械產品，如山推還生產壓路機、平地機、挖掘機、裝載機、叉車等。國內的主要的發(fā)展趨勢有：開發(fā)小型推土機。除高速公路建設需要大、中馬力推土機外，高等級公路建設和縣鄉(xiāng)級公路網(wǎng)的建設和水利工程、環(huán)保工程建設，勢必造就大批量的個體施工者。這樣，對小型推土機（100馬力以下）的需求量必然要增加。同時，我國已建成的高速公路和高等級公路已逐漸進入維修期，隨著東部沿海地區(qū)經濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，小型推土機將逐步成為人們替代體力勞動的工具。這正是小型推土機的市場所在。 與北美、西歐和日本市場相比，中國小型推土機市場無論是銷量，還是小型推土機

14、與重型推土機銷售總量中所占的比重，都有相當大的差距。推土機行業(yè)必須借這次機遇，努力滿足這一新市場的需求。據(jù)有關雜志介紹，目前小型機市場已進入成長期，2008-2012年前后進入成長期后期和成熟期前期，2020年前后進入成熟期。 所以，推土機行業(yè)的有關企業(yè)，應從戰(zhàn)略角度著眼，決不能忽視小型產品的未來市場。但，在中國這樣的發(fā)展中國家開發(fā)小型工程機械產品，其定位一定要準。應該用不同的技術、針對不同用戶群來解決定位準的問題。應首先開發(fā)滿足發(fā)達地區(qū)廣大農村市場的低端產品。而高端產品更多應考慮未來用戶的需求。 其次就是西部高原地區(qū)作業(yè)，盡快完善和解決適應西部高原地區(qū)作業(yè)的關鍵技術 （1）采用功率恢復型的增

15、壓技術由于以一般的自然吸氣發(fā)動機而言，當海拔高度每升高1000m時，其輸出功率就會降低812%。若整機作業(yè)海拔高度達4000m時，則其輸出功率，只有在平原地區(qū)的55%左右。所以西部高原地區(qū)施工使用的推土機必須采用這種功率恢復型增壓技術，以使柴油機在高原地區(qū)使用時，其輸出功率和經濟指標及其熱負荷指標等恢復到原東部低海拔地區(qū)時的標定水平。目前，全國推土機的柴油機配套廠家，如上海柴油機廠、濰坊柴油機廠、重慶康明斯柴油機公司等都做了不少工作，已基本滿足市場的需求。 （2）熱平衡技術工程機械在西部高壓地區(qū)施工，要解決液力系統(tǒng)的冷卻問題。既要解決柴油機因增壓產生的熱負荷升高問題，又要解決傳動散熱系統(tǒng)因高原

16、散熱能力下降所引起的比東部低海拔地區(qū)的較高的溫升。在進行熱平衡計算時，要把冷卻風量、空氣重度、環(huán)境溫差、散熱器的散熱能力等等因素考慮到。 （3）防風沙技術的應用由于西部地區(qū)風沙比較大，若采用一般的空氣濾清器，極易造成空氣濾清器堵塞或濾清不充分，損壞柴油機的零部件。目前，各柴油機廠家一般采用三級濾清器或四級濾清器來解決這一問題。 （4）自救防護設備及機具的配置由于西部高原地區(qū)交通不便，人煙稀少。因此，機械應安裝液壓絞盤，以便在其陷入沙坑或沼澤地時，可被拖拽出來。同時，由于西部地區(qū)溫差大、風沙大，駕駛室應提高密封性能，并配備冷暖空調，防紫外線玻璃。駕駛室內應配備必要的生活設施以及食用水與食品儲藏柜

17、。甚至應配備全球定位系統(tǒng)和小型的制氧設備。 （5）低溫預熱系統(tǒng)的采用為提高機械的冷起動性能。除采用高性能的免維護電瓶外，采用柴油機冷卻系統(tǒng)預熱或油底殼預熱技術也是兩種很有效的方法。這兩種技術尤其適用于氣溫低于-35的高寒地區(qū)。 （6）多自由度推土裝置的開發(fā)應用隨著城建設施建設的增多和農田水利建設的需要，應逐漸完善多自由度推土裝置的開發(fā)和應用。1.2設計的主要內容1.2.1主要內容本次設計主要內容是對TY180推土機的工作裝置進行結構優(yōu)化設計，提高工作穩(wěn)定性和生產效率。提高生產效率主要是對推土機的鏟刀、牽引架等工作裝置進行結構優(yōu)化設計，在滿足正常使用情況下，進行進一步的深入改進，在結構上設計上不

18、斷突破，技術創(chuàng)新，使生產水平不斷提高，工作穩(wěn)定性進一步完善。1.2.2研究方法與實施方案研究方法：1.功能原理分析法：通過對推土機功能、原理的分析，分析推土機在使用中存在的問題，提出問題并分析原因，作出合理的解釋判斷，最終解決問題。2.可靠性設計：分析、計算機械零部件的運行壽命，鏟刀、撐桿等構件必須能保證推土機壽命持久性，保證推土機運行安全可靠，因此必須進行可靠性設計。3.調查分析：通過調查，了解使用者對推土機性能的要求，以便在設計中植入這樣的理念，更好的知道設計，讓設計更貼切于實踐。4.比較法：通過同類推土機的對比，明確所涉及推土機性能的優(yōu)劣，作為設計工裝裝置構件的參考。5.計算法：根據(jù)功能

19、效果，計算設計工作裝置結構。實施方案本設計通過對國內外推土機的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢的分析，以及現(xiàn)在推土機的特點和在施工建設中所處地位提出研制出性能良好、工作可靠的推土機的必然性。同時由于設計制造技術的發(fā)展以及其特有的優(yōu)點，因此設計出更高工作效率的推土機顯得更加必要。通過對推土機的工作原理及基本結構的分析來確定推土機工作裝置的基本參數(shù)。通過確定的各個參數(shù)以及基本情況來定性的設計工作裝置結構，最后通過精確計算校核選取合理的結構尺寸。根據(jù)設計的工作裝置結構，繪制裝配系統(tǒng)圖，最后對設計中遇到的問題給出觀點和展望。完成后經老師驗收合格即可。1.2.3關鍵技術推土機的主要工作裝置就是鏟刀，對鏟刀結構的合理設計會

20、提高推土機的整體性能，在設計前，先明確設計的重點，由于鏟刀直接與地面接觸，在作業(yè)過程中也有漏土現(xiàn)象，所以在設計中必須對鏟刀的材料和整體結構進行分析設計，提高鏟刀強度，減少磨損速度，推土過程中是土壤向鏟刀中間移動，減少漏土，對鏟刀邊角的角度分析設計，從而到達這一目的。歸納起來就以下幾點：1、TY180型推土機的基本結構和工作原理分析；2、TY180型推土機工作裝置總成結構的系統(tǒng)分析；3、TY180型推土機工作裝置總成結構系統(tǒng)設計。第2章 推土機的基本結構和工作原理分析2.1推土機的分類和作業(yè)對象2.1.1推土機的分類按行走方式推土機可分為履帶式和輪胎式兩種。履帶式推土機附著牽引力大接地比壓小(0

21、.040.13MPa)爬坡能力強，但行駛速度低。輪胎式推土機行駛速度高，機動靈活，作業(yè)循環(huán)時間短運輸轉移方便但牽引力小適用于需經常變換工地和野外工作的情況。按用途可分為通用型及專用型兩種。通用型是按標準進行生產的機型廣泛用于土石方工程中。專用型用于特定的工況下，有采用三角形寬履帶板以降低接地比壓的濕地推土機和沼澤地推土機、水陸兩用推土機、水下推土機、船艙推土機、無人駕駛推土機、高原型和高濕工況下作業(yè)的推土機等。按傳動方式分有機械式、液力機械式和液壓式三種。按鏟刀形式分有固定式和回轉式兩種。固定式也稱直鏟式此類推土機的鏟刀與底盤的軸線成90°一般用于小型和大型推土機，回轉式推土機的鏟刀

22、與底盤軸線的推土機的用途和工作對象夾角可調(斜鏟)并且鏟刀在垂直面內還可傾斜一定角度(側鏟)主要用于中型推土機。 2.1.2推土機的用途和作業(yè)對象 推土機是一種土方工程機械，以工業(yè)拖拉機或專用牽引車為主機。前端裝有推土裝置，依靠主機的頂推力對土石方或散狀物料進行切削或搬運的鏟土運輸機械。廣泛用于公路、建筑、礦山、水利工程中它擔負著切削、推運、開挖、填積、回填、平整、疏松、壓實等多種繁重的土石方作業(yè)，是各類工程施工中必不可少的關鍵設備。此外大型推土機加裝松土器后還可以進行土石的劈松作業(yè)，加裝多齒松土器可用于劈開較薄的硬土、凍土等。加裝單齒松土器除能疏松硬土、凍土外，還可以劈松具有風化和有裂縫或節(jié)

23、理發(fā)達的巖石。推土機的作業(yè)對象主要是各級土、砂石料及風化巖石等。在公路上程中推土機町用來填筑低路堤、開挖淺路塹、平整路線、修筑便道、開挖橋基和回填土方。推土機可以完成路基基底的處理、路側取土橫向填筑路堤、沿公路中心級移挖、傍山取土側移工程。此外，推土機還可用于平整場地堆集松散材料，清除作業(yè)地段內的障礙物等。推土機雖然用途廣泛但由于受到鏟刀容量的限制推運土壤的距離不宜太長它只能完成短距離的運土。如運距過長，運土過程中土壤會從鏟刀兩側漏失降低了推土機的生產效率運距過短由于換向、推土機的工作裝置換擋操作頻繁在每個工作循環(huán)中這些操作所用時間增加同樣也會使推土機生產率降低。通常中小型推土機的運距為50m

24、左右，大型推土機的運距一般不應超過150m。推土機的經濟運距為50-80m。2.2推土機的結構2.2.1推土機的總體結構圖1-1 推土機總體1-推土鏟 2-電氣系統(tǒng) 3-發(fā)動機 4-行走裝置 5-機架 6-主離合器 7-萬向節(jié) 8-操縱機構 9-駕駛室 10-變速器 11-柴油箱 12-后橋 13-松土器推土機是土方工程機械的一種主要機械，按行走方式分為履帶式和輪胎式兩種。履帶式推土機的總體結構如圖所示。2.2.2推土機的工作裝置推土鏟安裝在推土機的前端是推土機的主要工作裝置，它由鏟刀和推架兩部分組成。推土機處于運輸工況時推土鏟被液壓油缸提起推土機進入作業(yè)工況時液壓油缸降下推土鏟將鏟刀置于地面

25、向前可以推土向后可以平地推土機在較長時間內牽引作業(yè)時可將推土鏟拆除。 工程建設中使用較多的履帶工推土機的鏟刀有固定式和回轉式兩種安裝形式。其中的回轉式鏟刀可在水平面內轉動一定的角度一般為0°-15°實現(xiàn)斜鏟作業(yè)。如果將鏟刀在垂直平面傾斜一個角度一般為0°-9°則可實現(xiàn)側鏟作業(yè)。該推土機可稱為全能型推土機，如圖圖1-2 回轉式鏟刀（a）鏟刀平斜 (b)鏟刀側傾 圖1-3 固定式推土鏟1-刀角；2-切削刃；3-鏟刀；4-中央拉桿；5-傾斜油缸；6-頂推梁；7-框銷；8-拉桿現(xiàn)代大、中型履帶式推土機多安裝固定式推土鏟也可換裝回轉式的。通常向前推鏟土石方、平整場

26、地或堆積松散物料時采用直鏟作業(yè)傍山鏟土或單側棄土時應采用斜鏟作業(yè)在斜坡上鏟削土壤或鏟挖邊溝時則采用側鏟作業(yè)。直鏟推土機用固定式推土鏟的結構組成圖如下圖所示它主要由鏟刀3、傾斜油缸5、頂推梁6等部件組成。頂推梁的后端鉸接在底盤的臺車架上鏟刀在提升油缸，圖中未示出。作用下可繞其鉸接支點提升或下降。鏟刀、頂推梁、拉桿、傾斜油缸和中央拉桿等組成一個剛性構架，以承受推土作業(yè)的負載。 通過同時改變拉桿的傾斜油缸的工作長度等量伸長或縮短可以調整鏟刀的切削角即改變刀片與地面的夾角。固定式推土鏟較回轉式推土鏟質量輕、使用經濟性好、堅固耐用、承載能力大、多用于小型推土機和承受重載作業(yè)的大型履帶式推土機。斜鏟推土機

27、用回轉式推土鏟的結構組成如下圖所示它由鏟刀1、頂推門架6、推桿5和斜撐桿2等主要部件組成回轉式推土鏟可根據(jù)施工作業(yè)的需要調整水平和垂直面內的傾斜角度。鏟刀水平斜置后可在推土機直線行駛狀態(tài)下實現(xiàn)單側排土進行平整地面、路基和回填溝渠等作業(yè)。鏟刀側傾后可在橫坡上進行推鏟作業(yè)或平整坡面，也可開挖邊溝。圖1-4 回轉式推土鏟1-鏟刀 2-斜拉桿 3-頂推門架支撐 4-推桿球銷 5-推桿 6-頂推門架為避免鏟刀由于升降或傾斜而引起各構件間的運動干涉鏟刀與頂推門架前端采用球鏟連接與推桿、斜撐桿之間采用球鉸或萬向聯(lián)軸器連接。當兩側的推桿分別鉸接在推站架的中間耳座上時鏟刀呈正直鏟狀態(tài)當一側推桿鉸接在頂推門架的后

28、耳座上而另一側推桿鉸接在頂推門架的前耳座上時鏟刀呈斜鏟狀態(tài)當一側斜撐桿伸長而另一側斜撐桿縮短時即可改變鏟刀在垂直面內的傾角鏟刀則呈側鏟狀態(tài)調節(jié)左、右兩斜撐桿的工作 長度保持其長度相等可改變鏟刀的切削刀。頂推門架的后端鉸接在底盤的臺車架的球形支承上鏟刀可繞其升降。上述其直鏟推土機的作業(yè)過程是一個鏟土、運土、卸土和空載返回的循環(huán)而斜鏟推土機鏟土、運土、和卸土則是連續(xù)進行的類似平地機的作業(yè)過程因此它擴大了作業(yè)范圍提高了生產率多用于大、中型履帶式推土機上2。推土板主要由曲面板和可卸式刀片組成。推土板斷面的結構形式有開式.半開式閉式三種形式。小型推土機采用結構簡單的開式推土板中型推土機大多采用半開式的推

29、土板大型推土機作業(yè)條件惡劣為保證足夠的剛度和強度采用閉式推土板。閉式推土板為封閉的箱型結構其背面和端面均用鋼板焊接而成用以加強推土板的剛度。推土板的橫向結構外形可分為直線型和U型兩種。鏟土、運土和回填的距離較短可采用直線型推土板。直線型推土板屬窄型推土板寬高比較小比切力大但鏟刀前的積土容易從兩側流失切土和推運距離過長會降低推土機的生產率。運距稍長的推土作業(yè)宜采用U型推土板。其具有積土運土容量大的特點。為減少積土阻力有利于物料滾動前翻以防物料在鏟刀前散脹堆積或越過鏟刀頂面向后溢漏通常采用拋物線或漸開線曲面作為推土板的積土面。此類積土面表面物料貫入性好可提高物料的積聚能力和鏟刀的容量降低能量的損耗

30、。因拋物線曲面與圓弧曲面的形狀及積土特性十分相近且圓弧曲面的制造工藝性好，容易加工，故現(xiàn)代推土板多采用圓弧曲面。2.2.3動力裝置推土機的動力多采用柴油機。根據(jù)推土機的工作特點宜選取12小時功率作為發(fā)動機裝車的標定功率發(fā)動機的轉速一般應在1800-2000r/min之間速度適應系數(shù)因在1.35-1.55的范圍內機械傳動式的推土機的發(fā)動機扭矩適應系數(shù)可以在1.15-1.25范圍內最好能達到1.30-1.40不得小于1.10；發(fā)動機的潤滑系統(tǒng)良好；可以使推土機在30度縱坡15度橫坡上工作冷卻系應能在正負40攝氏度的氣溫環(huán)境下可靠工作。 2.2.4傳動系統(tǒng)TY180履帶式推土機采用的液力機械式傳動，

31、具體傳動如圖1-5所示。圖1-5 推土機液力機械式傳動系統(tǒng)圖首先由1發(fā)動機產生動力然后再傳遞到2動力輸出箱再經過3液力變矩器傳遞到4聯(lián)軸節(jié)，通過5動力變速箱傳遞到中央傳動裝置和各個部分。2.2.5懸架絕大多數(shù)履帶推土機采用半剛性懸架有些小型及高速行駛的推土機采用彈性懸架。前者的履帶接地壓力均勻附著性能好推土平穩(wěn)。后者具有較好的緩沖性能能更好適應不平的地面但結構復雜承載能力較低而且由于懸架彈性元件的振動使鏟刀切削深度發(fā)生變化推土平穩(wěn)性受到影響。2.2.6轉向與制動系統(tǒng)轉向制動裝置的作用的根據(jù)履帶式機械行使和作業(yè)的需要，適事地切斷或減小一側驅動輪上的驅動轉矩，使兩邊履帶獲得不同的驅動力和轉速，以使

32、機械以任意的轉彎半徑進行轉向，并可與制動器進行配合進行360的原地掉頭。制動器可保推土機在坡道上可靠停車。轉向制動裝置在中央傳動裝置和最終傳動裝置之間，它包括轉向制動器，轉向離合器及其操縱機構。目前在工程機械上的轉向制動裝置大體有兩種形式，一種為行星齒輪式，一種為摩擦離合器式。行星齒輪式轉向制動裝置具有結構緊湊、體積小、使用壽命長的優(yōu)點。摩擦離合器式轉向制動裝置具有使用機械行駛性能好，零件制造加工容易、成本低廉等特點。雖體積較大，但能保證達到機械轉向的要求，目前履帶式推土機上的轉向離合器大多都采用多片常結合式摩擦離合器，這是因為它安裝在中央傳動裝置之后，所以傳遞的扭矩比較大，并且這種離合器結合

33、分離的動作柔和，是機械轉向動作圓滑平順。2.3 推土機的工作原理推土機是土方工程機械的一種主要機械，按行走方式分為履帶式和輪胎式兩種.因為輪胎式推土機較少。本文主要講述履帶式推土機的結構與工作原理。 推土機開挖的基本作業(yè)是： A.鏟土 B.運土 C.卸土。 推土機的工作原理主要是利用發(fā)動機產生的動力通過傳動系統(tǒng)傳遞給工作裝置，即推土鏟，利用推土鏟的堆土能力推動土壤。首先推土機進行推土，推土的多少取決于鏟刀的切削深度，在進行推土過程中的就是運土，在推土到目的地以后就是卸土。推土機的工作原理與鏟運機不同，鏟運機是在一個地點的土壤轉移到另一個地點，而推土則是將整個運行路線的土壤轉移到一個地點，運距較

34、小，效率較高，工作負荷大。第3章 推土機的作業(yè)裝置推土機的工作裝置包括推土鏟、頂推架和操縱油缸等，如圖3-1所示。根據(jù)不同的工作場合的作業(yè)要求，可將推土鏟分成不同的功率等級。中小型推土機，除了鏟掘和推土不太硬的土質之外，還往往進行回填和向一側排土，或者用推土鏟之一角在地面開挖小狗，或者用來平整具有一定坡度的平面、總之，中小型推土機的作業(yè)種類多，應用范圍廣，因此，其推土鏟要能夠在水平面內回轉，在垂直面內傾斜。而大型推土機的作業(yè)方式較少、應用范圍較窄，主要要求它有強大的鏟掘能力和推圖能力，這樣，裝備有固定式直鏟既能夠滿足使用要求，也要求推土鏟能在垂直面內傾斜，以便利用鏟尖作業(yè)或適應斜坡作業(yè)。圖3-

35、1 固定式推土鏟a） 推土鏟外形 b）切削角改變 c) 傾斜角改變1-頂推架 2-斜撐桿 3-推土鏟升降油缸 4-推土鏟 5-球鉸 6-水平撐桿7-銷鏈接 8-刀片3.1 推土鏟3.1.1推土鏟的性能推土鏟的主要工作部分是切削刃和與其聯(lián)接在一起的曲面板。切削刃是直接切土的零件，應有足夠的耐磨性，強度和剛度。切削刃是易損件，因此它與曲面板之間的聯(lián)接應設計成可拆聯(lián)接。曲面板的作用在積土和推土，在整個鏟土和推運過程中，如果切土和推土阻力很小，則標志其性能良好。（1） 切削刃 土壤切削實驗的結果表明，切削刃的參數(shù)如切削角a、尖角b和后角c（圖3-2）等對切削阻力有著顯著的影響。一般認為切削角a在30&

36、#176;時切削阻力最小。但還需要綜合考慮多方面的要求，例如，為保證強度，尖角b不能小于20°，由于切削原理和推土機實際工作時地形變化的需要，必須有后角c，其值通常在30°左右。綜上所述，切削角a通常以55°左右為宜。圖3-2 切削刃參數(shù)a-切削角 b-尖角 c-后角 s-切削刃接地寬度（2）曲面板 它的結構參數(shù)對土屑運動規(guī)律、積土容量、漏損、推運阻力都有影響。國外許多學者，例如Grabtoz、Dreos、Kuhu等人都用試驗方法尋求過曲面板的較理想的結構參數(shù)。不同結構參數(shù)的曲面板對推土過程的影響基本上表現(xiàn)為兩種性態(tài)；一種是被切下的土屑是呈層狀曲面板卷成堆而前進(

37、圖3-4，a、b、c)；另外一種是土屑在曲面板前散漲擠成堆狀（圖3-3，d）。兩種性態(tài)相比較，前者耗能少，后者耗能多，因此從效果來看前者較為宜。圖3-3 曲面板推土性態(tài)a-拋物線狀 b-I類漸開線狀 c-II類漸開線狀 d-散漲堆積根據(jù)Grabotz和Drees提出兩種結構參數(shù)的曲面板并做了對比試驗的結果，本設計用拋物線型曲面板，如圖3-4.a圖所示，圖3-4 曲面板a-拋物線型 b-I類漸開線型 c-II類漸開線型然而，拋物線與圓滑的形狀很近似，考慮到兩者性能上也很近似，且圓弧的制造工藝性比拋物線好，所以現(xiàn)代推土機均采用圓弧曲面。3.1.2推土鏟的結構見圖3-5可見，曲面板與刀刃連接在一起，

38、并在其背面和端面用鋼板封閉成箱形結構。圖3-5 推土鏟的結構1-底板 2-托板 3-下支座 4-下橫梁 5-球鉸座 6-橫版 7-角板 8-曲面板 9-上支座 10-上橫梁11-后筋板 12-側板 13-前加強板 14-側加強板 15-刀角 16-切削刃 17-螺釘這樣，既能減輕推土鏟的重量，有加強了它的剛度，這是大型推土機的推土鏟普遍采用的一種結構形式。從外形來看，推土鏟有直線型和U型兩種（圖3-6）。直線型推土鏟可以是固定式或回轉式的。裝在大型推土機上的推土鏟的特點是；固定式、高而窄。它可以再保證應有的鏟土容量的條件下具有大的比切力，以便有能力鏟掘堅實土壤，然而它的推運距離不大。圖3-6

39、直線型和U型推土鏟a）大型推土機直鏟 b）中型推土機直鏟 c）U型鏟直線型推土鏟的缺點是在退運過程中兩側漏損嚴重，影響生產效率。因此專門用來長距離推運松散土壤或其他散狀物料時，采用U型鏟比較合適。3.2 頂推架頂推架是推土鏟的支撐件。在結構上能保證推土鏟實現(xiàn)各種作業(yè)位置。因此，設計時應首先滿足運動學上的要求，當然，也要滿足強度、剛度和耐磨性的要求。因此地面給推土機行走機構的強大推力，是經過頂推架傳給推土鏟的，它受到的作用力大而且復雜。目前對于大型推土機的頂推架，基本上有兩種結構類型；一種是適用于回轉式推土鏟的拱形鋼架；另一種是適用直線型固定式推土鏟的直線型鋼架。3.2.1拱形鋼架目前已提到，它

40、適用于回轉式推土鏟作業(yè)的動作要求，其中間突出，用鉸、球與推土鏟聯(lián)接，并在兩端各用兩根斜拉桿將推土鏟與拱形鋼架相固定。調整相應撐桿的長度，就可以改變推土鏟的切削角、側傾角和回轉角，并在操縱油缸的作用下實現(xiàn)推土鏟的升、降動作。四根撐桿在正常位置時，推土鏟處于正鏟位置，如圖3-7a所示，此時每端的兩根撐桿所在的平面可以使平行的，也可以是不平行而呈某一夾角，但是它們的位置時相互對稱的。同時等量地調整撐桿2、3，可以改變推土鏟的切削角；同時縮短或者伸長撐桿1、3，而伸長或縮短撐桿2、4，側可以改變推土鏟的側傾角，如圖3-7b所示。調整撐桿長度時所能獲得的角度變化量，很容易通過作圖法加以確定。圖3-7 推

41、土機工作裝置的調整a）正鏟位置 b）側傾位置在推土鏟實現(xiàn)值的側傾角時，每端的兩份撐桿所在的新位置已經離開了它原來所在的平面，理論上講這只有撐桿之兩端各以球鉸與推土鏟和拱形鋼架相連接時才有可能實現(xiàn)撐桿的空間運動。但是實際結構是撐桿與拱形鋼架的連接采用平面運動的鉸銷。之所以允許用平面鉸代替空間鉸的原因，是由于調整的側傾角很小，撐桿較長，因此撐桿的空間角位移量很小，鉸銷的配合間隙一般比較大，是以補償撐桿空間角位移的需要。本此設計的是用的拱形鋼架結構，這種結構受力可以補償，結構穩(wěn)定，廣泛用于土石方開挖或平整路面施工當中。3.2.2直線型鋼架從結構力學的觀點來看，在相同的頂推力作用下，直線型鋼架的受力情

42、況比拱形鋼架好。此外，在大型推土機上，如前所述，多為固定式推土鏟，因此大型推土機多采用直線型鋼架。直線型鋼架有三種結構型式；即水平斜撐桿直接與推土鏟相連接、具有橫拉桿的鉸接式頂推梁、與機體用橫拉桿相連接的頂推梁。這種結構形式如圖3-8所示，水平斜撐桿直接與推土鏟相連接。這種方案的優(yōu)點是結構簡單、側向力由兩根頂推梁直接傳給臺車架。在這種結構形式下工作。頂推架的整體受力情況不均衡，推土機的運行不穩(wěn)定，工作效率不高。圖3-8 水平撐桿直接與推土鏟連接a） 結構簡圖 b）受力簡圖第4章 TY180履帶式推土機的工作裝置結構設計4.1 推土鏟的結構參數(shù)推土鏟的結構參數(shù)影響到推土機的整體工作性能，包括推土

43、鏟的寬度與高度，曲面板的曲率半徑等等。4.1.1推土鏟的寬度和高度推土鏟的寬度和高度標志著它的容量，并且與推土機的功率相適應。但是，推土機級別不同，其推土鏟寬度與高度之比則不同。一般來說，中小型推土機的推土鏟的寬高比例較大，而大型推土機的則比較小。這是應為在不同的推土條件下，為保證其作業(yè)能力，推土鏟應具備相應的比切力。換言之，由于比切力的要求不同，推土鏟才有相應的寬高比例。因此，適應于不同級別芙蓉推土機的比切力，既是推土鏟寬度和高度的決定因素，也是考核推土鏟能否適應作業(yè)條件的評價或驗證參數(shù)。在設計上，它的選取是要慎重加以考慮的。表4-1所列比切力值可供參考3。表4-1比切力參數(shù)土質條件 土 壤

44、 種 類IIIIIIIV刀片水平比切力（N/cm）150以下200300 400450600以上刀片垂直比壓入力（N/cm2）100以下 120200 250350350以上切削刃的水平比切力： (4-1)切削刃的垂直比壓力： (4-2)式中： Pkp履帶式推土機額定牽引力，N； Bg推土鏟寬度，cm； Pz推土鏟在操縱油缸作用下壓向地面，當推土機將發(fā)生抬頭時的最大下壓力F推土鏟刃與土壤接觸面積，cm2推土鏟寬度 固定式推土鏟的寬度比左右履帶最外側各寬度約100mm。若工作在輕型土質條件下，特別是推運散狀物料時，還可以將它制成加長型。對于回轉式推土鏟，要保證在它回轉到極限位置后，沿推土機縱向鏟

45、軸線方向看去，推土鏟的投影寬度仍要保證每端各比履帶最外緣寬出約100mm。這種寬出量是為了保證在作業(yè)過程中推土機能給自己開辟前進的道路，從而保證其作業(yè)質量，在平整土地的作業(yè)場合尤有意義。根據(jù)推土機總體結構布置，初步確定推土鏟寬度，再按比切力加以驗證： （4-3）推土鏟高度，可由下面經驗公式初步確定：固定式推土鏟： (4-4)式中：pkp為推土機在推土作業(yè)速度下能發(fā)揮的額定有效牽引力，以10KN為單位代入式中（4-4）。按上式初步確定的高度也可按下法驗證其是否可以采用，即根據(jù)推土機的生產率值算出推土鏟的容量，在已知鏟寬的情況下算出推土鏟高度，并參考同類機型的有關尺寸作出決定。本次設計的是TY18

46、0型履帶式推土機，所以鏟刀的尺寸（寬X高）為3970×1050。表4-3所列推土鏟高度值是根據(jù)經驗公式（4-4）算出后加以圓整的，可供設計時參考。 表4-3 推土鏟額定參數(shù) mm額定牽引力（KN）固定式推土鏟 推土鏟高度具有擋板的推土鏟高度 12 1100 1300 18 1200 1400 30 1400 1600 60 1800 33004.1.2曲面板形狀及參數(shù)圖4-1 曲面板參數(shù)及結構各主要參數(shù)的結構方位及符號如圖4-1所示，不同形式推土鏟的上述參數(shù)名稱和數(shù)值如表4-4所示。表4-4 推土鏟結構參數(shù)值 參數(shù)名稱固定式推土鏟參數(shù)名稱固定式推土鏟 切削角 55°切削刃后

47、角 30°-35°向前翻土角k 75°曲面板曲率半徑 Rg0.8-0.9Hg推土鏟斜裝角 70°-75° 曲面板曲率半徑可按下式計算； mm （4-6）由所給參數(shù)可算出Rg=840mm在中等堅實度的土質條件下，表4-4推薦的參數(shù)可以保證推土機具有較高的作業(yè)效率。固定式推土鏟的側邊做成直線形，并且具有5°-7°的后角，以利于偶爾用側邊鏟土。擋土板垂直高度一般為（0.1-0.25）B,擋土板上邊寬度Bk大于發(fā)動機罩的寬度，不小于推土鏟寬度Bg之半。擋土板下邊的寬度，固定式推土鏟取其為推土鏟寬。為了使推土鏟能夠在推土機直線前進時向

48、任一側推土，那樣能夠回轉角。角選取得大，可以增強推土鏟 向側面的排土性能。當達到40°時，可以使排土的生產率大大提高。但是實際上只能允許回轉25°，因為角過大，不僅在結構上難以實現(xiàn)，而且在側向排土時，吐對推土鏟的橫向反作用力會使推土機失去直線行駛的穩(wěn)定性。推土鏟能在垂直平面內實現(xiàn)側傾，其側傾角為。這樣，當推土機在斜坡（坡度為）上橫著前進時，推土鏟能在水平位置上工作?；蛘哒f，當推土機在水平面上行駛時可將地面平整成具有角的斜坡。當然，這樣側傾的角度是很有限的，當用螺桿調整時，為±5°，而用傾斜油缸調整時，可達（6°-12°）。4.2 推土

49、作業(yè)阻力及整車牽引力計算4.2.1推土作業(yè)阻力計算推土作業(yè)阻力的計算工況是正常推土時作業(yè)阻力的最大工況。即機械在水平路面勻速行駛，鏟刀以最大切土深度進行作業(yè)，鏟刀前形成最大的土堆，切土結束即將提升鏟刀的瞬間。作用阻力PD包括切削阻力PN，行走阻力Pf，坡道阻力Pi，慣性阻力Pj，風阻力Pw。1、切削阻力PN為計算切削阻力PN，只分析和計算PN在水平方向的分力Px，其受力分析圖4-2所示。圖 4-2切削阻力圖（1）切土阻力P1P1=KbFo=KbhBgsin 式中：Kb單位面積土的切削阻力（Pa），一般取0.06×106； Fo切削土層沿縱軸垂直方向的投影面積（m2）； h平均切土深度

50、（m）； Bg推土板寬度（m），根據(jù)已知條件取3.97m； 推土板回轉角（°）。取90°；P1=0.06×106×3.97×sin90°×h=2.38×105h（N）（2）推土板前土堆運移阻力P2P2=Gtu2cossin=Vu2cossin/Ks 式中： Gt 推土板前土堆重力（N）； u2土與土的摩擦系數(shù)，一般取0.9； V推土板前土堆體積（m3）； 土的重度（N/m3），一般取1.77×104； 坡度角（°），取0°； Ks土的松散系數(shù)，一般取1.06； 其中： V=Bg（Hg-

51、h）2Km/2tan0=3.2（m3） h平均切土深度（m），取0.1； Hg推土板高度（m），根據(jù)已知取1.05； 0土的坡度自然角，一般取28°； Km土的充盈系數(shù)， 一般取1.0；P2=3.2×1.77×104×0.9/1.06=47982（N）（3）推土鏟刀與地面間的摩擦阻力P3P3=104K2Bg1式中： K2刀刃磨損后壓入土的比壓力（MPa），一般取0.6； 刀刃磨損后的接地長度（cm）， 一般取1； 1 土與刀刃的摩擦系數(shù)， 一般取1.2；P3=0.6×3.75×1.2×104=27000（N）（4）土屑沿推土

52、板的上升阻力P4P4=Gtcoscos1cossin=90566（cos）2 （N）式中： 推土切削角（°）其中： 則切削阻力；PX=P1+ P2+P3+P4=74982+2.38×105h+90566（cos）22、行走阻力PfPf=Gsfcos 式中：Gs整機重量，取3.675×105N 坡度角（°），取0°； f滾動阻力系數(shù)，一般取0.1；Pf=3.675×104（N）3、坡道阻力Pi這里為了計算方便，取0°Pi=Gssin=04、慣性阻力Pj這里取V1=V2Pj=Gsg（V1-V2）/tcos=0式中： V1推土作業(yè)時行使的初速度，（m/s）； V2推土作業(yè)時行使的末速度，（m/s）； t速度變化時間，（t）5、風阻力Pw由于推土機工作時行使速度較小，所以風阻力近似為：Pw=0綜上所述，作業(yè)阻力為上述各阻力之和，即：PD=PX+Pf+Pi+Pj+Pw=+2.38×105h+90566（cos）24.2.2推土牽引力根據(jù)履帶式推土機的發(fā)動機特性如表4-6