平地機(jī)的工作裝置的設(shè)計(jì)(畢業(yè)論文)(可編輯)_第1頁(yè)
平地機(jī)的工作裝置的設(shè)計(jì)(畢業(yè)論文)(可編輯)_第2頁(yè)
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1、 目 錄摘 要iabstractii第1章 緒論11.1 平地機(jī)的用途和現(xiàn)狀11.2 平地機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)21.3 平地機(jī)的分類31.4研究?jī)?nèi)容4第2章 平地機(jī)總體方案設(shè)計(jì)52.1平地機(jī)方案選擇52.2 總體參數(shù)的選擇62.2.1平地機(jī)的整機(jī)重量62.2.2平地機(jī)的作業(yè)速度72.2.3發(fā)動(dòng)機(jī)功率的確定82.2.4機(jī)架型式的選擇82.2.5整機(jī)尺寸的確定92.2.6最小轉(zhuǎn)彎半徑的確定12第3章 工作裝置設(shè)計(jì)133.1 平地機(jī)工作裝置操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)143.2平地機(jī)鏟刀設(shè)計(jì)183.2 .1鏟刀阻力計(jì)算183.2 .2鏟刀尺寸的確定203.2 .3刀片的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)223.3牽引架的設(shè)計(jì)253.4回轉(zhuǎn)圈的設(shè)計(jì)

2、263.5回轉(zhuǎn)圈驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)263.5.1回轉(zhuǎn)圈液壓馬達(dá)的選擇273.5.2回轉(zhuǎn)圈減速器的選擇273.5.3回轉(zhuǎn)圈傳動(dòng)齒輪的粗略設(shè)計(jì)283.6回轉(zhuǎn)圈支承裝置的設(shè)計(jì)283.7角位器的設(shè)計(jì)28第4章 刮土工作裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)314.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容與要求314.1.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求314.1.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟314.2 液壓系統(tǒng)圖的設(shè)計(jì)和分析324.3 確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)344.3.1 系統(tǒng)壓力的確定344.3.2系統(tǒng)最大流量的確定344.4 液壓元件的選擇和設(shè)計(jì)364.4.1 液壓元件選擇的原則364.4.2液壓泵的選擇384.4.3液壓閥的選擇394.4.4油缸主要零

3、部件的設(shè)計(jì)404.5液壓系統(tǒng)的性能計(jì)算414.5.1 系統(tǒng)總效率的驗(yàn)算414.5.2 溫升的驗(yàn)算42結(jié) 論44參考文獻(xiàn)45第1章 緒論1.1 平地機(jī)的用途和現(xiàn)狀隨行我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)的迅速發(fā)展,交通運(yùn)輸所擔(dān)負(fù)的任務(wù)日益繁重,要求興建更多的現(xiàn)代化機(jī)場(chǎng)及鐵路、公路,尤其是建設(shè)高等級(jí)公路。機(jī)場(chǎng)和高等級(jí)公路對(duì)路面的平整度有很高的要求,這種高精度的大面積平整作業(yè),通常必須使用具有較高生產(chǎn)率和平整精度的平地機(jī)。因此,在土方施工作業(yè)中,平地機(jī)有著其它機(jī)械所不可替代的獨(dú)特的作用。平地機(jī)的操縱系統(tǒng)主要包括作業(yè)操縱系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)、制動(dòng)操縱系統(tǒng)等。作業(yè)操縱系統(tǒng)是用來(lái)控制各種工作裝置運(yùn)動(dòng)的,主要是控制刮刀、耙土器

4、、松土器、推土鏟的運(yùn)動(dòng)。刮刀的運(yùn)動(dòng)形式如下:刮刀左側(cè)提升與下降;刮刀右側(cè)提升與下降;刮刀回轉(zhuǎn);刮刀側(cè)移相對(duì)于回轉(zhuǎn)圈左移和右移刮刀隨回轉(zhuǎn)圈一起側(cè)移,即牽引架引出刮刀切削角的改變。a.機(jī)外刮土b.刀角刮土圖1.1 平地機(jī)刮土方式現(xiàn)代平地機(jī)已發(fā)展到比較完善的地步,并向作業(yè)自動(dòng)化方向發(fā)展。它的原始形式是一個(gè)牽引犁的變形,發(fā)動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)和應(yīng)用到平地機(jī)上來(lái)是它自身迅速發(fā)展的關(guān)鍵,由牽引式平地機(jī)發(fā)展到今天的自行式平地機(jī)的水平,液壓技術(shù)的應(yīng)用已使較為笨重的機(jī)械式操縱的平地機(jī)趨于被淘汰,以至目前占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的是液壓操縱的自行式平地機(jī),這種平地機(jī)從傳動(dòng)方式來(lái)看又分為機(jī)械直接傳動(dòng)的和液力機(jī)械傳動(dòng)的自行式平地機(jī),但較為流

5、行的是后者。現(xiàn)代的平地機(jī)的轉(zhuǎn)向方式有:前輪轉(zhuǎn)向;前輪和后輪兩種轉(zhuǎn)向方式共存的平地機(jī)。這兩種轉(zhuǎn)向方式是平地機(jī)的傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向方式。但其轉(zhuǎn)向半徑仍很大,機(jī)動(dòng)性受到限制。因此為了提高平地機(jī)的機(jī)動(dòng)性,出現(xiàn)了前輪轉(zhuǎn)向和折腰轉(zhuǎn)向兩種方式共存的平地機(jī)。這種措施除提高其機(jī)動(dòng)性而外,還提高了它的作業(yè)能力,縮小了不易平整到的死角,而增大了作業(yè)范圍。由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給鏟土運(yùn)輸機(jī)械實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)提供了條件,美國(guó)海軍工程試驗(yàn)室為平地機(jī)研制出了利用激光技術(shù)的自動(dòng)化系統(tǒng),它包括兩個(gè)控制系統(tǒng):鏟刀的升降自動(dòng)控制系統(tǒng)和鏟刀的傾斜控制系統(tǒng)。目前國(guó)外平地機(jī)生產(chǎn)廠以美國(guó)卡特公司、瑞典volov公司、日本小松、以及德國(guó)0&k公司生產(chǎn)的

6、平地機(jī)最為著名,均代表了國(guó)際當(dāng)代平地機(jī)最高水平。其主要技術(shù)有:鉸接式機(jī)架、動(dòng)力換檔、后橋帶自鎖差速器、可調(diào)整操縱臺(tái),rops駕駛室、電子監(jiān)控、自動(dòng)調(diào)平、全輪驅(qū)動(dòng)等技術(shù),產(chǎn)品可靠性高。? 目前國(guó)內(nèi)平地機(jī)生產(chǎn)廠家有十余家,其中主要廠家有7家,分別是中外建、徐工、常林、哈爾濱四海、黃工、三一、成工。平地機(jī)行業(yè)國(guó)內(nèi)主導(dǎo)廠家優(yōu)勢(shì)較為突出,市場(chǎng)占有率基本上集中在這些廠家之間。國(guó)內(nèi)平地機(jī)生產(chǎn)企業(yè)中,有相當(dāng)一部分是兼業(yè)廠,但其技術(shù)實(shí)力不容忽視。而國(guó)外生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品質(zhì)量高、規(guī)格全、功能強(qiáng),是我國(guó)平地機(jī)行業(yè)的目標(biāo)。1.2 平地機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)隨著高新技術(shù)的發(fā)展及在工程機(jī)械產(chǎn)品上的應(yīng)用,以現(xiàn)代微電子技術(shù)為代表的高科技正

7、越來(lái)越普遍地用來(lái)改造工程機(jī)械產(chǎn)品的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。成熟技術(shù)的移植應(yīng)用已大大促進(jìn)了平地機(jī)綜合技術(shù)水平的進(jìn)一步提高。在滿足新的技術(shù)要求前提下選擇合理的價(jià)位,適應(yīng)不同檔次的用戶需求是目前平地機(jī)的發(fā)展方面。中國(guó)市場(chǎng)與國(guó)外市場(chǎng)不同,國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的公路交通網(wǎng)絡(luò)已形成,平地機(jī)的市場(chǎng)走勢(shì)處于低谷,而中國(guó)平地機(jī)市場(chǎng)剛剛開始啟動(dòng),另一方面中國(guó)是發(fā)展中國(guó)家,經(jīng)濟(jì)實(shí)力等遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家,多種因素決定了現(xiàn)階段的中國(guó)市場(chǎng)對(duì)平地機(jī)不需要很高的技術(shù)含量和高的配置,只要具有同樣的作業(yè)功能和較好的可靠性,具有性能價(jià)格比的優(yōu)勢(shì),就會(huì)有高的市場(chǎng)份額。近年來(lái),國(guó)外平地機(jī)之所以從中國(guó)市場(chǎng)逐步退出不是因?yàn)閲?guó)外產(chǎn)品的技術(shù)水平不高,而是價(jià)位太高。

8、進(jìn)口機(jī)的價(jià)位約是國(guó)產(chǎn)同類機(jī)型的3倍以上。因此,國(guó)產(chǎn)平地機(jī)必須在保持或略高于原同類機(jī)型價(jià)位的基礎(chǔ)上,盡量提高整機(jī)的可靠性和操作舒適性來(lái)適應(yīng)中國(guó)的市場(chǎng)。?從技術(shù)發(fā)展角度考慮,中國(guó)平地機(jī)的發(fā)展,依然要跟蹤國(guó)際領(lǐng)先水平。展望迅速發(fā)展的中國(guó)市場(chǎng),加入wt0后國(guó)內(nèi)市場(chǎng)國(guó)際化的趨勢(shì)日趨明顯。參與國(guó)際交換和分工,充分利用國(guó)際先進(jìn)的配套資源和科學(xué)技術(shù),實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的優(yōu)化配置,成為國(guó)內(nèi)平地機(jī)制造業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路。中國(guó)平地機(jī)技術(shù)發(fā)展的基本特征應(yīng)是:高、中、低檔產(chǎn)品并存。加快產(chǎn)品更新?lián)Q代的同時(shí),發(fā)展多種作業(yè)裝置,實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。用微電子技術(shù)提升產(chǎn)品的技術(shù)水平,對(duì)平地機(jī)產(chǎn)品進(jìn)行安全、節(jié)能、工作狀態(tài)的智能化控制,進(jìn)行故障自

9、診斷和不解體檢測(cè),實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。以及廣泛使用新材料、新工藝,提高制造工藝水平,提高產(chǎn)品的可靠性和壽命,這是國(guó)產(chǎn)平地機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。 今后將面向數(shù)字化裝備也是平地機(jī)發(fā)展的方向,數(shù)字化設(shè)備具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、檢測(cè)診斷、信息儲(chǔ)存、實(shí)時(shí)傳送等功能,實(shí)現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)跟蹤、作業(yè)質(zhì)量監(jiān)控、運(yùn)行工況分析、故障檢測(cè)診斷、信息采集傳送,它為提高平地機(jī)運(yùn)行效率和質(zhì)量提供了先進(jìn)的、可靠的技術(shù)支撐。1.3 平地機(jī)的分類按行走方式可分為自行式和拖式兩類。自行式平地機(jī)因其機(jī)動(dòng)靈活、生產(chǎn)率高而廣泛采用;早期生產(chǎn)和使用的拖式平地機(jī),由于機(jī)動(dòng)性差、操縱費(fèi)力,已被淘汰。按工作裝置和行走裝置的操縱方式分為機(jī)械操縱和液壓操縱兩種。目前

10、自行式平地機(jī)的工作裝置基本上都采用液壓操縱。按鏟土刮刀的長(zhǎng)度和發(fā)動(dòng)機(jī)的功率大小可分為輕型、中型和大型三種。按行走車輪數(shù)可分為四輪和六輪兩種。四輪平地機(jī)是前、后橋各兩輪,用于輕型平地機(jī);六輪平地機(jī)是前橋兩輪、后橋四輪,用于大中型平地機(jī)。 按車架的形式可分為整體式車架和鉸接式車架兩種。整體式車架是前后車架為整體,這種車架剛性好,也稱剛性機(jī)架,如中外發(fā)展公司的pyl60b型平地機(jī)。鉸接式車架是將兩者鉸接,用液壓缸控制其轉(zhuǎn)動(dòng)角,使平地機(jī)獲得更小轉(zhuǎn)彎半徑和更好的作業(yè)適應(yīng)性。海內(nèi)外平地機(jī)廠家大多采用此種結(jié)構(gòu),如美國(guó)卡特公司g系列,德國(guó)o&k?faun公司的f系列,中外建發(fā)展公司的pyl60c型、pyl80

11、型和py200型,常林py190a型,哈爾濱四海dressers00系列等。按車輪的轉(zhuǎn)向方式可分為前輪轉(zhuǎn)向、后輪轉(zhuǎn)向和全輪轉(zhuǎn)向。按車輪驅(qū)動(dòng)情況又可分為后輪驅(qū)動(dòng)和全輪驅(qū)動(dòng)。平地機(jī)的車輪布置形式的表示方法是:車輪總輪數(shù)x驅(qū)動(dòng)輪數(shù)x轉(zhuǎn)向輪數(shù),一般有:4x2x2、4x4x4、6x6x6、6x6x2、6x4x6、6x4x2等6種。國(guó)內(nèi)外大多數(shù)平地機(jī)多采用6x4x2鉸接機(jī)架。國(guó)產(chǎn)的pyl60b型平地機(jī)的車輪布置為6x4x6;pyl60c型、pyl80型平地機(jī)的車輪布置為6x4x2。1.4研究?jī)?nèi)容本次設(shè)計(jì)中,我主要研究的是自行式平地機(jī)的工作裝置。平地機(jī)的工作裝置包括刮土工作裝置和耙土裝置。刮土工作裝置主要由

12、牽引架、回轉(zhuǎn)圈、刮刀和擺架裝置等組成。本次設(shè)計(jì)主要研究刮土工作裝置。本文研究的目的就是建立一個(gè)自行式平地機(jī)工作裝置的設(shè)計(jì)模型,運(yùn)用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)出一套性能優(yōu)良、符合設(shè)計(jì)要求并且結(jié)構(gòu)合理的工作裝置方案。通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì),掌握工程機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本方法、基本技巧和基本過(guò)程,熟悉計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和技術(shù)文件的寫作方法,掌握自行式平地機(jī)總體設(shè)計(jì)及計(jì)算,工作裝置設(shè)計(jì)的基本知識(shí)和技巧。本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有:.自行式平地機(jī)總體方案設(shè)計(jì),總體參數(shù)計(jì)算確定具體設(shè)計(jì)內(nèi)容包括整機(jī)重量、發(fā)動(dòng)機(jī)功率、機(jī)架型式、最小轉(zhuǎn)彎半徑、最大行駛速度等數(shù)據(jù)的確定;.刮土工作裝置總成及零件設(shè)計(jì)具體設(shè)計(jì)內(nèi)容包括工作裝置方案牽引架、轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)盤驅(qū)

13、動(dòng)裝置、轉(zhuǎn)盤支撐裝置、刮刀、角位器等具體零件設(shè)計(jì);.刮土工作裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì);第2章 平地機(jī)總體方案設(shè)計(jì)平地機(jī)總體設(shè)計(jì)的目的是確定整機(jī)性能參數(shù)和選擇合理的結(jié)構(gòu)方案,從而獲得優(yōu)良的整機(jī)性能。2.1平地機(jī)方案選擇在所有各類型平地機(jī)中以液壓操縱三橋液力機(jī)械傳動(dòng)的平地機(jī)最為流行。其優(yōu)點(diǎn)是:壓操縱非常有效地代替了老式的機(jī)械操縱裝置,使得結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、外型美觀、操縱力大大減小,從而減少了機(jī)器重量;三軸式具有平衡懸掛的三橋平地機(jī)的突出特點(diǎn)是十分有效地提高了平地作業(yè)精度。液力機(jī)械傳動(dòng)提高了平地機(jī)的動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性和起動(dòng)的平穩(wěn)性?;谝陨显?本設(shè)計(jì)中選擇三軸式平地機(jī),示意圖如圖2.1所示。平地機(jī)的終傳動(dòng)有兩種型式:齒輪

14、傳動(dòng)和鏈條傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是可靠性大們結(jié)構(gòu)復(fù)雜,必須經(jīng)過(guò)中間齒輪;鏈條傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、鏈條的彈性可以減緩發(fā)動(dòng)機(jī)和車輪之間各傳動(dòng)件之間的沖擊載荷,鏈條磨損后所引起的鏈條的伸長(zhǎng)可用車輪軸承偏心法蘭加以調(diào)整。鏈條在平衡箱的油池中得到充分潤(rùn)滑,因而壽命較長(zhǎng),目前這種型式應(yīng)用比較普遍。因此,本設(shè)計(jì)中采用鏈條傳動(dòng)。平地機(jī)的終傳動(dòng)有兩種型式:齒輪傳動(dòng)和鏈條傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是可靠性大們結(jié)構(gòu)復(fù)雜,必須經(jīng)過(guò)中間齒輪;鏈條傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、鏈條的彈性可以減緩發(fā)動(dòng)機(jī)和車輪之間各傳動(dòng)件之間的沖擊載荷,圖2.1 三軸式布局鏈條磨損后所引起的鏈條的伸長(zhǎng)可用車輪軸承偏心法蘭加以調(diào)整。鏈條在平衡箱的油池中得到

15、充分潤(rùn)滑,因而壽命較長(zhǎng),目前這種型式應(yīng)用比較普遍。因此,本設(shè)計(jì)中采用鏈條傳動(dòng)。前橋有驅(qū)動(dòng)的和非驅(qū)動(dòng)的兩種型式,中型以上具有鏟掘能力的平地機(jī),其前橋多數(shù)具有驅(qū)動(dòng)能力,以便發(fā)揮更大的牽引力;對(duì)于大多數(shù)輕型平地機(jī),包括中型平地機(jī)前橋都做成非驅(qū)動(dòng)橋。因此,本設(shè)計(jì)中采用前橋轉(zhuǎn)向和鉸接式機(jī)架轉(zhuǎn)向,驅(qū)動(dòng)橋與平衡箱聯(lián)接驅(qū)動(dòng)中橋、后橋的型式。目前各大廠家生產(chǎn)的平地機(jī)工作裝置基本上都選擇具有液壓操縱的型式;鏟刀的懸掛方式、回轉(zhuǎn)方式和變換切削角等都是液壓操縱,機(jī)械式操縱已被淘汰。因此,本設(shè)計(jì)中工作裝置也選擇液壓操縱的型式。2.2 總體參數(shù)的選擇總體參數(shù)選擇的基本任務(wù)就是根據(jù)合理的工況來(lái)妥當(dāng)?shù)仄ヅ淦降貦C(jī)各件能參數(shù)之間

16、的關(guān)系,以便使整機(jī)獲得優(yōu)良的性能。它大致包括以下內(nèi)容:1確定發(fā)動(dòng)機(jī)與車體重量之間的匹配關(guān)系; 2確定發(fā)動(dòng)機(jī)與作業(yè)檔數(shù)和作業(yè)速度之間的匹配關(guān)系;3確定傳動(dòng)系的傳動(dòng)比;4合理地把工作裝置的尺寸與機(jī)器的牽引力匹配起來(lái)。2.2.1平地機(jī)的整機(jī)重量平地機(jī)的使用重量基本上代表該機(jī)器的附著重量,當(dāng)平地機(jī)并非全輪驅(qū)動(dòng)時(shí),其使用重量不能全部用來(lái)產(chǎn)生附著力,參照【鏟土運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)】得公式: (2.1)式中?平地機(jī)附著重量利用系數(shù),是用來(lái)說(shuō)明平地機(jī)的使用重量有多少是被用采產(chǎn)生切線牽引力的。對(duì)于只有一橋轉(zhuǎn)向、二橋驅(qū)動(dòng)的三軸平地機(jī),為0.70.75;對(duì)于全輪驅(qū)動(dòng)的平地機(jī),=1。平地機(jī)屬于連續(xù)作業(yè)的機(jī)器,這一點(diǎn)與裝載機(jī)和

17、推土機(jī)不同,連續(xù)作業(yè)的機(jī)器其最大牽引功率工況與最大生產(chǎn)率工況在牽引特性曲線上是一致的,根據(jù)【鏟土運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)】得:根據(jù)理論分析和試驗(yàn)證明,當(dāng)=20%時(shí),平地機(jī)的牽引功率接近于最大值。因此規(guī)定把=20%稱為額定滑轉(zhuǎn)率,把此時(shí)的牽引力稱為額定有效牽引力,于是額定工況下所對(duì)應(yīng)的附著系數(shù)=0.70.73,所以0.70.73 (2.2)為使平地機(jī)在額定牽引工況廠作業(yè),共使用重量必須滿足以下關(guān)系: 2.3通常在設(shè)計(jì)時(shí)將由式2.3所求得的值與同類產(chǎn)品的重量/千瓦相對(duì)比。根據(jù)任務(wù)書中已知條件平地機(jī)的最大牽引力為80kn,則 取0.72,0.72得154321n15432.1kg圓整得, 平地機(jī)的使用重量為15

18、400kg,則估算平地機(jī)的整機(jī)重量為15300kg。2.2.2平地機(jī)的作業(yè)速度由于平地機(jī)按多種作業(yè)方式來(lái)完成其作業(yè)工序,因此要求有多種作業(yè)速度與之相適應(yīng)。與裝載機(jī)推土機(jī)相比,平地機(jī)的檔位數(shù)和速度種類比較多,這一點(diǎn)對(duì)于提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率利用率是有利的。在確定作業(yè)速度時(shí),可根據(jù)平地機(jī)理論牽引特件曲線,結(jié)合使用經(jīng)驗(yàn)和對(duì)比同類型機(jī)器的速度數(shù)據(jù)綜合分析比較之后加以確定。機(jī)械直接傳動(dòng)的平地機(jī)檔位通常有前4后4、前6后4、前6后6和前8后8等方案,根據(jù)【鏟土運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)】得:其各檔速度值大約為:檔 3.25公里/小時(shí)檔 67公里/小時(shí)檔 810公里/小時(shí)檔 1114公里/小時(shí)檔 1518公里/小時(shí)檔 2023公

19、里/小時(shí)檔 3540公里/小時(shí)i檔速度適用于精加工作業(yè)和鏟掘作業(yè),檔速度適用于普通路面的刮削和粗加工,檔速度適用于除雪和攪拌作業(yè);、檔速度適用于中、短距離運(yùn)輸;、檔速度適用于中、長(zhǎng)距離運(yùn)輸。具有多個(gè)前進(jìn)和后退檔的平地機(jī),其后退速度一般等于或略低于同檔位的前進(jìn)速度。車速與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配得合適與否須由樣機(jī)的試驗(yàn)牽引特性曲線來(lái)檢驗(yàn)。2.2.3發(fā)動(dòng)機(jī)功率的確定在這里討論如何確定發(fā)動(dòng)機(jī)功率的問(wèn)題。這實(shí)質(zhì)是討論如何把發(fā)功機(jī)的功率與底盤的使用重量進(jìn)行匹配的問(wèn)題。我們把由公式3.8所決定的總作業(yè)阻力作為發(fā)動(dòng)機(jī)在i檔作業(yè)時(shí)的額定有效牽引力,即作為發(fā)動(dòng)機(jī)的額定工況。毫無(wú)疑問(wèn),我們也是按此額定工況由公式2.3來(lái)匹配底盤

20、的使用重量的,這自然也能按額定有效牽引力工況把發(fā)動(dòng)機(jī)與底盤的使用重量相匹配起來(lái),并且是按最大生產(chǎn)率或最大牽引功率工況匹配的。因此,由 牛和公里/小時(shí),并考慮發(fā)動(dòng)機(jī)附件所消耗的功率,則所需發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率,根據(jù)【鏟土運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)】公式(8.7)得:(kw) (2.4)或+kw (2.5)式中?滾動(dòng)阻力系數(shù); ?發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出系數(shù),可由發(fā)動(dòng)機(jī)適應(yīng)性系數(shù)來(lái)決定:當(dāng)1.15時(shí), 0.87;當(dāng)1.151.30時(shí),=0.97; ?傳動(dòng)系統(tǒng)效率。取發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出系數(shù)為0.94,根據(jù)【機(jī)械設(shè)計(jì)】相關(guān)內(nèi)容,傳動(dòng)系統(tǒng)效率取為0.85,考慮到平地機(jī)工作時(shí)所行駛的路面狀況較差,根據(jù)表2.1取滾動(dòng)阻力系數(shù)f0.1,檔速

21、度取為4km/h, 粗略取為10kw,根據(jù)式(2.4)計(jì)算得: 139.8kw,圓整為140kw。參照三一pq190a型平地機(jī),試選用康明斯6bta5.9型,額定功率為149kw,額定轉(zhuǎn)速2500r/min,最大功率為149kw,最大轉(zhuǎn)速2700r/min,最大扭矩814n.m。將149kw代入式(3.4)進(jìn)行驗(yàn)算,得84554.9n80000n,則能滿足設(shè)計(jì)需要。2.2.4機(jī)架型式的選擇 按機(jī)架結(jié)構(gòu)形式分:整體機(jī)架式平地機(jī)和鉸接機(jī)架式平地機(jī)。整體式機(jī)架是最普通的箱形結(jié)構(gòu)的機(jī)架,它是一個(gè)弓形的焊接結(jié)構(gòu)。弓形縱梁為箱形斷面的單衍梁,工作裝置及其操縱機(jī)構(gòu)就懸掛或安裝在此梁上。機(jī)架后部由兩根縱梁和一

22、根后橫梁組成。機(jī)架表2.1 不同地面的滾動(dòng)阻力系數(shù)f支承面種類滾動(dòng)摩擦系數(shù)f附著系數(shù)鋪砌的路面0.050.6-0.8干燥的土路0.070.8-0.9柔軟的砂質(zhì)路面0.100.6-0.7細(xì)砂地0.100.45-0.55收割過(guò)的草地0.100.7-0.9開墾的田地0.10-0.120.6-0.7冰雪凍結(jié)的道路0.03-0.040.2上面安裝發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和駕駛室;機(jī)架下面則通過(guò)軸承座固定在后橋上;機(jī)架的前鼻則以鋼座支承在前橋上。整體機(jī)架式有較大的整體剛度,但轉(zhuǎn)彎半徑較大。傳統(tǒng)的平地機(jī)多采用這種機(jī)架結(jié)構(gòu)。目前生產(chǎn)的平地機(jī)大都采用鉸接式機(jī)架,如圖2.2所示,它的優(yōu)點(diǎn)是:1轉(zhuǎn)彎半徑小,一般比整體式的小

23、40%左右,可以容易地通過(guò)狹窄地段,能快速調(diào)頭,在彎道多的路面上尤為適宜。2采用鉸接式機(jī)架可以擴(kuò)大作業(yè)范圍,在直角拐彎的角落處,刮刀刮不到的地方極少。3在斜坡上作業(yè)時(shí),可將前輪置于斜坡上,而后輪和機(jī)身可在平坦的地面上行進(jìn),提高了機(jī)械的穩(wěn)定性,使作業(yè)比較安全。根據(jù)以上分析,鉸接式機(jī)架有諸多優(yōu)勢(shì),則本設(shè)計(jì)中采用鉸接式機(jī)架。2.2.5整機(jī)尺寸的確定平地機(jī)的整機(jī)尺寸的設(shè)計(jì)應(yīng)能保證平地機(jī)機(jī)架有足夠的空間承載駕駛室,發(fā)動(dòng)機(jī)等大型零部件,同時(shí)也應(yīng)能保證刮刀能自由的實(shí)現(xiàn)六個(gè)工作狀態(tài)。另外,整機(jī)尺寸還會(huì)影響到平地機(jī)工作的靈活性和穩(wěn)定性。而且整機(jī)尺寸會(huì)直接影響到平地機(jī)的外形美觀。因此,合理的設(shè)計(jì)平地機(jī)的整機(jī)尺寸對(duì)

24、增強(qiáng)平地機(jī)的性能是有很大意義的。表2.2是三一系列平地機(jī)的整機(jī)尺寸,由于本設(shè)計(jì)中的平地機(jī)和三一pq190系列平地機(jī)參數(shù)相近,則可用類比法得出本設(shè)計(jì)的平地機(jī)整機(jī)尺寸如圖2.4和2.5所示。 1.前車架;2.銷軸;3.油缸;4.后車架圖2.3 鉸接式機(jī)架表2.2 三一系列平地機(jī)整機(jī)尺寸圖2.4 平地機(jī)整機(jī)尺寸圖1圖 2.5 平地機(jī)整機(jī)尺寸圖2 2.2.6最小轉(zhuǎn)彎半徑的確定參照三一pq190平地機(jī),選取機(jī)架最大鉸接轉(zhuǎn)向角度25,取值為45,機(jī)架鉸接中心到后橋中心的距離ab取為1500mm, 前橋兩主銷中心距的一半ce取為1000mm。由圖2.5所示參數(shù),畫出最小彎曲半徑的計(jì)算簡(jiǎn)圖,如圖2.6所示。

25、l.前后橋軸距;ab.機(jī)架鉸接中心到后橋中心的距離;ac.機(jī)架鉸接中心到前橋中心的距離;ce.前橋兩主銷中心距的一半;ef.前橋主銷中心到前輪中心的距離;.前橋轉(zhuǎn)向梯形的內(nèi)轉(zhuǎn)角;.前橋轉(zhuǎn)向梯形外轉(zhuǎn)角;.鉸接轉(zhuǎn)向角;. 前橋傾斜最大后引起整機(jī)相對(duì)前橋中心的轉(zhuǎn)角 圖2.6 最小彎曲半徑的計(jì)算簡(jiǎn)圖則最小彎曲半徑計(jì)算公式為:代入圖中各值,經(jīng)計(jì)算得7.2(m)。第3章 工作裝置設(shè)計(jì)平地機(jī)的主要工作裝置是刮土工作裝置。刮土工作裝置的結(jié)構(gòu)如圖3.1所示:牽引架的前端是個(gè)球形鉸,與車架前端鉸接,因而牽引架可繞球鉸在任意方向轉(zhuǎn)動(dòng)和擺動(dòng)?;剞D(zhuǎn)圈支承在牽引架上,可在回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下繞牽引架轉(zhuǎn)動(dòng),從而帶動(dòng)刮刀回轉(zhuǎn)

26、。刮刀的背面有上下兩條滑軌支撐在兩側(cè)角位器的滑槽上,可以在刮刀側(cè)移油缸的推動(dòng)下側(cè)向滑動(dòng)。角位器與回轉(zhuǎn)圈耳板下端鉸接,上端用螺母固定住。當(dāng)松開螺母時(shí),角位器可以擺動(dòng),從而帶動(dòng)刮刀改變切削角也稱鏟土角。1.角位器;2.角位器緊固螺母;3.切削角調(diào)節(jié)油缸;4.回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置;5.牽引架;6.右升降油缸;7.左升降油缸;8.牽引架引出油缸;9.刮刀;10.油缸頭鉸接支座;11.刮刀側(cè)移油缸;12.回轉(zhuǎn)圈圖3.1 刮土工作裝置作業(yè)裝置操縱系統(tǒng)可以控制刮刀作如下六種型式的動(dòng)作:刮刀左側(cè)提升與下降;刮刀右側(cè)提升與下降;刮刀回轉(zhuǎn);刮刀側(cè)移相對(duì)于回轉(zhuǎn)圈左移和右移;刮刀隨回轉(zhuǎn)圈一起側(cè)移,即牽引架引出;刮刀切削角的改

27、變。其中、一般通過(guò)油缸控制,采用液壓馬達(dá)或油缸控制,而一般為人工調(diào)節(jié)或通過(guò)油缸調(diào)節(jié),調(diào)好后再用螺母鎖定。不同的平地機(jī),刮刀的運(yùn)動(dòng)也不盡相同,例如有些小型平地機(jī)為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)沒(méi)有角位器機(jī)構(gòu),切削角是固定不變的。3.1 平地機(jī)工作裝置操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)由【鏟土運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)】可知,平地機(jī)工作裝置操縱機(jī)構(gòu)包括具有固定鉸支點(diǎn)的操縱機(jī)構(gòu)和具有可變鉸支點(diǎn)的操縱機(jī)構(gòu)。如圖3.2和圖3.3。 圖3.2 具有固定鉸支點(diǎn)的操縱機(jī)構(gòu) 圖3.3 具有可變鉸支點(diǎn)的操縱機(jī)構(gòu)由于具有固定鉸支點(diǎn)的操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)用比較普遍,且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,因此本設(shè)計(jì)中采用具有固定鉸支點(diǎn)的操縱機(jī)構(gòu)。圖3.2是一個(gè)具有固定鉸支點(diǎn)d和e的操縱機(jī)構(gòu)。參考同類樣機(jī)尺寸,

28、在設(shè)計(jì)草圖上初步?jīng)Q定g和h點(diǎn)的位置見圖3.2,然后將鏟刀按刮立坡的極限位置給出點(diǎn)g和h的位置見圖3.4,再按油缸外廓不與機(jī)架主粱外廓發(fā)生干涉的極限情況兩出兩油缸的極限位置左邊油缸的活塞桿全部縮進(jìn)缸內(nèi),右邊活塞桿全部伸出缸外,最后按高于主機(jī)架外廓上緣的一條水平線mn分別與兩極限位置的油缸中心線交于d、e即為所確定的固定鉸支點(diǎn)位置,一般取degh。圖3.4 具有固定鉸支點(diǎn)的操縱機(jī)構(gòu)極限位置從圖中可見,當(dāng)油缸閉鎖后油缸就成為一個(gè)固定長(zhǎng)度的桿,其簡(jiǎn)圖dghe為一四桿機(jī)構(gòu),它有一個(gè)自由度,如再加一油缸3相當(dāng)于簡(jiǎn)圖中的gf便可形成具有固定位置和形狀的剛架。工作裝置就是靠改變這三個(gè)油缸的長(zhǎng)度來(lái)改變這四桿所形

29、成的剛架的形狀和位置的。由于油缸的伸縮作用改變桿件長(zhǎng)度,使它的設(shè)計(jì)不必按四桿機(jī)構(gòu)的沒(méi)計(jì)程序進(jìn)行設(shè)計(jì),只用簡(jiǎn)單的作圖法即可解決。具體設(shè)計(jì)內(nèi)容如下:1已知鏟刀長(zhǎng)度為3965mm,根據(jù)類比法,參照py180平地機(jī)尺寸,取gh1320mm,de1350mm,取油缸的活塞桿全部縮進(jìn)缸內(nèi)時(shí)活塞桿連接孔到油缸鉸支點(diǎn)距離為500mm,取鏟刀寬度為610mm,定出鏟刀粗略形狀,畫出草圖。2首先畫出鏟刀與水平面平行,且鏟刀處于最大提升高度時(shí)的草圖。如圖3.5所示,作鏟刀中心線,由gh1320mm定出g點(diǎn)和h點(diǎn),過(guò)h點(diǎn)作垂直線,以h點(diǎn)為圓心,500mm為半徑畫圓,圓與垂直線的交點(diǎn)定為e點(diǎn),過(guò)e點(diǎn)作一直線與水平面成約

30、5,長(zhǎng)度為1350mm,定出d點(diǎn),連接dg,取f點(diǎn)在e點(diǎn)左下方垂直方向距離為300mm,水平距離為200mm,連接gf。作距離鏟刀中心線為1324mm的直線a.a,該線為車輪外邊界線。由于任務(wù)書要求鏟刀的提升高度為480mm,則作距離鏟刀底面為500mm的直線b.b,該線為地平面。(3)如圖3.6所示,保持d點(diǎn)、e點(diǎn)、及直線a.a,b.b的相對(duì)位置不變,將鏟刀豎直方向下移至直線b.b下方500mm處,作出鏟刀處于最大切土深度時(shí)的簡(jiǎn)圖。(4)如圖3.7,圖3.8所示,保持d點(diǎn)、e點(diǎn)、及直線a.a,b.b的相對(duì)位置不變,分別做出鏟刀與水平位置成45度,30度的簡(jiǎn)圖,此時(shí)平地機(jī)均處于機(jī)外刮斜坡的工作

31、狀態(tài)。圖3.5 鏟刀與地平面平行(處于最大提升高度) 圖3.6 鏟刀與地平面平行(處于最大鏟土深度)用cad進(jìn)行標(biāo)注,得出鏟刀在處于各工作位時(shí)三個(gè)油缸所需的長(zhǎng)度。從圖中,我們可看到,油缸3的布量只能使得鏟刀向左側(cè)立起和實(shí)現(xiàn)各種任意作業(yè)位置而向右側(cè)就不可能了,因?yàn)橛透?不能繞點(diǎn)f逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)很大范圍,它會(huì)受到主梁的干涉。也正是由于這個(gè)原因而將油缸2的鉸接點(diǎn)e布置得略低于點(diǎn)d。國(guó)外某些平地機(jī)給出鏟刀伸出機(jī)外刮斜坡時(shí)鏟刀傾斜角為4070,實(shí)際上按此數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的鏟刀操縱機(jī)構(gòu)其傾斜范圍是不夠用的,本設(shè)計(jì)由于采用固定鉸支點(diǎn)結(jié)構(gòu),故機(jī)外刮斜坡傾斜角度不能設(shè)計(jì)得太大。圖3.7 鏟刀與水平面成45度 圖3.8 鏟刀

32、與水平面成30度通過(guò)簡(jiǎn)圖可以看出,在四個(gè)工作狀態(tài)中:dg的最大長(zhǎng)度為1696mm,eh的最大長(zhǎng)度為2081mm,gf的最大長(zhǎng)度為2895mm。由于設(shè)計(jì)誤差的存在,取dg、 eh所能達(dá)到的最大長(zhǎng)度為2200mm,取gf所能達(dá)到的最大的長(zhǎng)度為3000mm,由于設(shè)計(jì)中取油缸活塞桿全部縮進(jìn)缸內(nèi)時(shí)活塞桿連接孔到油缸鉸支點(diǎn)距離為500mm,則dg、eh桿所在的油缸長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為1700mm,gf桿所在的油缸長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為2500mm。eh桿所在的油缸鉸支點(diǎn)離地高度設(shè)計(jì)為1900mm,刮刀側(cè)移油缸設(shè)計(jì)為1500mm。3.2平地機(jī)鏟刀設(shè)計(jì)如圖3.9所示,鏟刀是有鏟刀體,刀片和側(cè)刀片組成。1.鏟刀體;2.刀片;3.側(cè)刀

33、片圖3.9 鏟刀結(jié)構(gòu)圖鏟刀體1是一個(gè)焊接件,刀片和側(cè)刀片用螺釘固定在鏟刀體上,磨損后可隨時(shí)更換,刀片和側(cè)刀片均用耐磨耐沖擊的鋼材制成,刀片需經(jīng)過(guò)熱處理。3.2 .1鏟刀阻力計(jì)算在平地機(jī)的所有作業(yè)工況中,要以構(gòu)筑路堤的鏟掘作業(yè)阻力為最大。耙松硬土?xí)r的作業(yè)阻力也很大,但它不是與鏟掘作業(yè)同時(shí)進(jìn)行。其它作業(yè)工況如平整地面、刮削邊坡等,由于切削層很薄、土質(zhì)松軟,因此與上述作業(yè)阻力相比較小。平地機(jī)作業(yè)時(shí),鏟刀上的作業(yè)阻力計(jì)算方法與推土機(jī)大體相同,可用圖2.1所示簡(jiǎn)圖加以分析。圖3.10 鏟刀工作阻力分析3.2 .1.1鏟刀切削阻力目前確定切削比阻力大多采用的經(jīng)驗(yàn)公式,根據(jù)【鏟土運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)】公式(1.13

34、)可知:mpa(3.1)式中?作用在刀刃上的切削阻力(n); ?切削刃寬度m; ?切削層厚度m??傻苗P刀切削力為:3.2結(jié)合平地機(jī)鏟刀之尺寸參數(shù),則切削阻力為:(3.3)式中?切削比阻力(mpa); ?鏟刀刃切削土部分的長(zhǎng)度m; ?平均切削厚度(m)。根據(jù)【鏟土運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)】表1.1得:表3.1各種土的切削比kb3.2.1 .2鏟刀與土接觸的水平摩擦阻力根據(jù)【鏟土運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)】公式(8.2)得:n3.4?土與鋼的摩擦系數(shù)(見表3.2);?鏟刀作業(yè)所受垂直阻力n。根據(jù)【鏟土運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)】表1.5得:表3.2土與鋼、土與砂的摩擦系數(shù)、3.2.1 .3鏟刀與土接觸的水平摩擦阻力根據(jù)【鏟土運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)

35、】公式(8.3)得:n (3.5)式中(3.6)其中h?鏟刀高度尺寸(m)。3.2.1 .4鏟刀前面土堆沿鏟刀表面縱向移動(dòng)所造成的阻力根據(jù)【鏟土運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)】公式(8.4)得:n(3.7)式中?土的內(nèi)摩擦系數(shù)(見表3.2)平地機(jī)作業(yè)水平總阻力為: (3.8)3.2 .2鏟刀尺寸的確定3.2.2 .1鏟刀長(zhǎng)度的驗(yàn)算平地機(jī)的作業(yè)目的與推土機(jī)不同;推土機(jī)以鏟掘和推運(yùn)土方為主,而平地機(jī)則以刮削不厚的土層,并把它連續(xù)地側(cè)移到平地機(jī)行駛路線?旁。鏟刀的長(zhǎng)度l是根據(jù)平地機(jī)的額定有效牽引力來(lái)確定的,任務(wù)書中要求鏟刀的長(zhǎng)度為3965mm,故有必要對(duì)鏟刀的長(zhǎng)度進(jìn)行驗(yàn)算。根據(jù)章節(jié)2.2.3內(nèi)容可知,在選取平地機(jī)功率

36、為149kw后,平地機(jī)的約為84554.9n,即約為84.6kn。令,則。根據(jù)表3.1,選取90,又由任務(wù)書已知鏟刀切土深度為500mm,取500333.3mm。則2.82(m)。根據(jù)【鏟土運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)】圖8.10和圖8.11得圖3.11和圖3.12。圖3.11 根據(jù)f和確定圖3.12 鏟刀作業(yè)系數(shù)由圖3.11可知,根據(jù)鏟土截面積f和鏟刀的傾角可直接查得之值。計(jì)算鏟土截面積2.820.3330.470()取9,據(jù)圖3.11可知,0.61。根據(jù)【鏟土運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)】公式(8.12)可知,鏟刀全長(zhǎng):(3.9)參照【鏟土運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)】取60,則l3961mm。則計(jì)算結(jié)果與任務(wù)書中要求接近,則滿足要求。

37、3.2.2 .2鏟刀高度的計(jì)算根據(jù)【鏟土運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)】公式(8.13)可知, (3.10)由作圖法粗略估算0.25(),其中為土壟斜邊夾角,參照【鏟土運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)】,取為38,625mm參照三一系列平地機(jī),取h為610mm。3.2.2 .3鏟刀曲率半徑的計(jì)算根據(jù)【鏟土運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)】公式(8.14),得曲率半徑 (3.11)參照徐工py180平地機(jī),取為45,則431(mm)圖3.13 鏟刀曲率半徑3.2 .3刀片的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)根據(jù)平地機(jī)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)要求,刀片采用gb699.65優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼號(hào)和一般技術(shù)要求規(guī)定的66mn材料制造,也可選用耐磨性和強(qiáng)度等機(jī)械性能與65mn相近或更好的材料。3.2.

38、3.1刀片橫剖面選擇根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)jbt 2648.1.1995,平地機(jī)刀片橫剖面應(yīng)符合圖3.14所示標(biāo)準(zhǔn)。圖3.14 平地機(jī)平地機(jī)刀片橫剖面標(biāo)準(zhǔn)參照徐工py180平地機(jī),選取刀片寬度w,厚度t,彎曲半徑r,e30,f3。3.2.3.1刀片安裝用螺栓孔位置的確定根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)jbt 2648.1.1995,平地機(jī)刀片刀片安裝用螺栓孔位置的確定應(yīng)符合圖3.15所示標(biāo)準(zhǔn)。圖3.15 刀片安裝用螺栓孔位置標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)公式ln-3p+2a+q可確定螺栓的個(gè)數(shù),公式中p、a、q的值由圖3.15來(lái)查得。試選p152.4,qa76.2,則3965n-3p+2a+q,得n27.0227, 螺栓數(shù)太多,且為奇數(shù),不可取

39、。試選p304.8,qa76.2,則3965n-3p+2a+q,得n15.0115,螺栓數(shù)太少,且為奇數(shù),不可取。試選p250,qa62.5,則3965n-3p+2a+q,得n17.8618,螺栓數(shù)合適,且為偶數(shù),可取,故取n18。3.2.3.1刀片安裝用螺栓孔形狀和尺寸的確定根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)jbt 2648.1.1995,平地機(jī)刀片刀片安裝用螺栓孔形狀和尺寸的確定應(yīng)符合圖3.16所示標(biāo)準(zhǔn)。因章節(jié)3.2.3.1中選取刀片厚度t為,則根據(jù)圖3.16,選取d30,b,a22,r2.5,d16。 圖3.16 安裝螺栓孔形狀和尺寸標(biāo)準(zhǔn)3.3牽引架的設(shè)計(jì)牽引架在結(jié)構(gòu)形式上可分為a型和t型兩種。a型與t型是指

40、從上向下看牽引桿的形狀。a型牽引架圖3.17為箱形截面三角形鋼架,其前端通過(guò)球鉸1與弓形前機(jī)架前端鉸接,后端橫梁兩端通過(guò)球頭4與刮刀提升油缸活塞桿鉸接,并通過(guò)兩側(cè)刮刀提升油缸懸掛在前架上。牽引架前端和后端下部焊有底板,前底板中部伸出部分可安裝轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)小齒輪。在牽引架后端的左側(cè)支架上焊有刮刀擺動(dòng)油缸鉸接球頭5見圖3.17。刮刀擺動(dòng)油缸伸縮可使刮刀隨轉(zhuǎn)盤繞牽引架對(duì)稱軸線左右擺動(dòng)。圖3.18所示為py180型平地機(jī)t型牽引架,其牽引桿12為箱形截面結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是在回轉(zhuǎn)圈前面的部分只是一根小截面桿,橫向尺寸小,當(dāng)牽引架向外引出時(shí)不易與耙土器發(fā)生干涉。但它在回轉(zhuǎn)平面內(nèi)的抗彎剛度下降。與t型牽引架

41、相比,a型牽引架承受水平面內(nèi)彎矩能力強(qiáng).對(duì)于液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)蝸輪蝸桿減速器型式的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置便于安裝。所以a型結(jié)構(gòu)比t型結(jié)構(gòu)應(yīng)用普遍。當(dāng)松土耙土器裝在刮刀與前輪之前時(shí),a型牽引架的運(yùn)動(dòng)占用空間大,容易與耙土器干涉。但是,如果使用液壓馬達(dá)渦輪減速器的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置,其結(jié)構(gòu)布置不如a型結(jié)構(gòu)方便。因此,本設(shè)計(jì)中采用a型牽引架。牽引架具體尺寸設(shè)計(jì)見相關(guān)設(shè)計(jì)圖。1.牽引架鉸接球頭;2. 牽引架體;3. 底板;4.鏟刀升降油缸鉸接球頭;5.鏟刀擺動(dòng)油缸鉸接球頭圖3.17 a型牽引架1、7.刮刀升降油缸球鉸頭;2.回轉(zhuǎn)圈安裝耳板;3、4.回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)油缸;5、10.底板;6.橫梁;8.牽引架引出油缸球鉸頭;9、13.

42、回轉(zhuǎn)齒輪搖臂;11.球鉸頭;12.牽引桿圖3.18 t型牽引架3.4回轉(zhuǎn)圈的設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)圈圖3.19,由齒圍1、耳板2、拉桿3、4、5等焊接而成。回轉(zhuǎn)圈的主要作用就是帶動(dòng)刮刀做360旋轉(zhuǎn)。刮刀作業(yè)時(shí)的負(fù)荷都傳到耳板上,因此耳板必須牢固。回轉(zhuǎn)圈屬于不經(jīng)常傳動(dòng)件,所以齒圈制造精度要求不高。配合面的配合精度也不高,并且暴露在外?;剞D(zhuǎn)圈在牽引架的滑道上回轉(zhuǎn),滑道是個(gè)易磨損部位,要求滑道與回轉(zhuǎn)圈之間有滑動(dòng)配合間隙且應(yīng)便于調(diào)節(jié)。參照三一pq190型平地機(jī),選取回轉(zhuǎn)圈直徑為1455mm。具體設(shè)計(jì)尺寸見設(shè)計(jì)圖紙。3.5回轉(zhuǎn)圈驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 由回轉(zhuǎn)圈帶動(dòng)刮刀回轉(zhuǎn)基本上都是全回轉(zhuǎn)式,即360回轉(zhuǎn),屬于連續(xù)驅(qū)動(dòng)型式。驅(qū)

43、動(dòng)方式主要是液壓馬達(dá)帶動(dòng)蝸輪蝸桿減速器驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)小齒輪;另一種是 1.齒圈;2.耳板;3、4拉桿 圖3.19 回轉(zhuǎn)圈雙油缸交替隨動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)小齒輪,回轉(zhuǎn)小齒輪上帶有偏心軸,偏心軸與兩個(gè)回轉(zhuǎn)油缸的活塞桿連接;回轉(zhuǎn)油缸的缸體分別鉸接在牽引架底板上。這樣、就組成一個(gè)類似曲柄連桿機(jī)構(gòu)的v型結(jié)構(gòu),在兩個(gè)油缸活塞桿伸、縮和缸體繞鉸點(diǎn)擺動(dòng)的互相配合作用下,通過(guò)偏心軸帶動(dòng)小齒輪回轉(zhuǎn)。雙油缸驅(qū)動(dòng)式傳動(dòng)過(guò)程中油缸的作用力和作用管是交替變化的,因此驅(qū)動(dòng)力矩變化幅度較大。目前多數(shù)平地機(jī)采用液壓馬達(dá)帶動(dòng)蝸輪蝸桿減速器驅(qū)動(dòng)型,這種傳動(dòng)結(jié)構(gòu)尺寸小,驅(qū)動(dòng)力矩恒定、平穩(wěn)。蝸輪蝸桿減速器的輸出軸朝下,很容易漏油,因此對(duì)密封要求高。本

44、設(shè)計(jì)中采用液壓馬達(dá)帶動(dòng)蝸輪蝸桿減速器驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)小齒輪的方式。3.5.1回轉(zhuǎn)圈液壓馬達(dá)的選擇由于回轉(zhuǎn)圈屬于不經(jīng)常傳動(dòng)件,且轉(zhuǎn)速很低,考慮制造成本,及安裝空間,宜選擇價(jià)格便宜且外型尺寸較小的齒輪馬達(dá)。參照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四版第四卷,選擇cm.c10c18.fl型液壓齒輪馬達(dá),額定轉(zhuǎn)速為1800r/min。3.5.2回轉(zhuǎn)圈減速器的選擇根據(jù)平地機(jī)回轉(zhuǎn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)速度慢的特性,宜選用蝸輪蝸桿減速器,參照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四版第四卷,選擇符合jb/t 7935.1999標(biāo)準(zhǔn)的cw型圓弧圓柱蝸桿減速器,型號(hào)為cw63.50.,公稱傳動(dòng)比為50,中心距為63mm。3.5.3回轉(zhuǎn)圈傳動(dòng)齒輪的粗略設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)圈屬于不經(jīng)常傳動(dòng)件,所

45、以齒圈制造精度要求不高,配合面的配合精度也不高,并且暴露在外,則傳動(dòng)齒輪進(jìn)行粗略設(shè)計(jì)即可。在章節(jié)3.4中,已選取回轉(zhuǎn)圈直徑為1455mm,則取回轉(zhuǎn)圈分度圓直徑為1250mm,渦輪輸出端的圓柱齒輪分度圓直徑為125mm,液壓馬達(dá)輸出端的圓柱齒輪分度圓直徑為60mm,渦桿輸入端的圓柱齒輪分度圓直徑為240mm。則 4;減速器50; 10;則回轉(zhuǎn)圈轉(zhuǎn)速0.9r/min ,即約為56/s。選45,則3;則450。選擇齒寬系數(shù)1,則125mm,則120mm。選擇20,3;則80。選擇齒寬系數(shù)1,則36mm,取為40mm,則35mm。3.6回轉(zhuǎn)圈支承裝置的設(shè)計(jì)圖3.20所示的回轉(zhuǎn)支承裝置為大部分平地機(jī)所采

46、用的結(jié)構(gòu)形式。這種結(jié)構(gòu)的滑動(dòng)性能和耐磨性能都較好,不需要更換支承墊塊?;剞D(zhuǎn)圈8的上滑面與青銅合金襯片6接觸,襯片6上有兩個(gè)凸圓塊卡在牽引架底板上;青銅合金襯片7有兩個(gè)凸方塊卡在支承塊5上,通過(guò)調(diào)整墊片3調(diào)節(jié)上下配合間隙?;剞D(zhuǎn)圈在軌道內(nèi)的上下間隙一般為1.3mm。用調(diào)整螺栓1調(diào)節(jié)徑向間隙一般值為1.53mm,用三個(gè)緊固螺栓4固定,支承整個(gè)回轉(zhuǎn)圈和副刀裝置的重量和作業(yè)負(fù)荷。這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易調(diào),成本也低,因此得到普遍采用。具體尺寸設(shè)計(jì)見設(shè)計(jì)圖紙。3.7角位器的設(shè)計(jì)平地機(jī)刮土作業(yè)時(shí),應(yīng)根據(jù)土壤性質(zhì)和切削阻力大小適時(shí)調(diào)整刮刀切削角。刮刀切削角的調(diào)整有兩種方式:人工調(diào)整圖3.21和液壓缸調(diào)整圖3.22。1.

47、調(diào)節(jié)螺栓;2.牽引架;3.墊片;4.緊固螺栓;5.支承墊板;6.襯片;7.襯片;8.回轉(zhuǎn)齒圈圖3.20 回轉(zhuǎn)支承裝置 圖3.21人工調(diào)整方式角位器 圖3.22油缸調(diào)整方式角位器圖3.22為液壓缸調(diào)節(jié)切削角的一種結(jié)構(gòu)。油缸體鉸接在回轉(zhuǎn)圈兩側(cè),缸桿頭部與角位器鉸接,當(dāng)松開緊固螺母后,操縱油缸伸縮,即可使角位器繞下鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),使切削角改變,調(diào)好后人工將緊固螺母鎖緊。人工調(diào)節(jié)方式目前仍比較多,尤其在中小型平地機(jī)亡。不論采用哪種方式調(diào)整切削角,調(diào)整后都必須將緊固螺母鎖緊。本設(shè)計(jì)中,鏟刀的切削角設(shè)計(jì)在3070范圍內(nèi)變化。由于采用油缸調(diào)整切削角的方式不是十分必要,為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和降低成本,本設(shè)計(jì)中采用人工調(diào)整方

48、式,角位器具體尺寸設(shè)計(jì)見設(shè)計(jì)圖紙。第4章 刮土工作裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容與要求4.1.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求自行式平地機(jī)依靠液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工作裝置的各種動(dòng)作,因此液壓系統(tǒng)的性能直接影響到平地機(jī)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。對(duì)平地機(jī)的液壓系統(tǒng)有如下下要求:1液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要結(jié)合總體性能要求,綜合考慮各種因素的影響。例如鏟刀油缸的參數(shù)、個(gè)數(shù)、布置,由鏟刀升降載荷及鏟刀升降速度確定,而且還需要考慮鏟刀結(jié)構(gòu)、推土速度、司機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度等因素。2工作可靠,回路簡(jiǎn)單。例如平地機(jī)載荷變化急驟,但要求液壓系統(tǒng)能平穩(wěn)可靠地工作,無(wú)沖擊。當(dāng)過(guò)載時(shí),不發(fā)生故障及損壞機(jī)件。3注意標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化。盡量采用標(biāo)準(zhǔn)液壓

49、元件,不僅可縮短生產(chǎn)周期、降低成本,而且工作可靠,配件方便。4液壓系統(tǒng)效率高。系統(tǒng)效率低不僅對(duì)能量是個(gè)浪費(fèi),對(duì)整個(gè)液壓系統(tǒng)危害也極大,所以系統(tǒng)匹配要合理參數(shù)確定、基個(gè)回路的組合、元件與附件的選擇以及管路布置等。5操作簡(jiǎn)便,維修容易。4.1.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)是整個(gè)平地機(jī)設(shè)計(jì)的一部分,它與主機(jī)設(shè)計(jì)是密切相關(guān)的,兩者必須同時(shí)進(jìn)行。液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟大致如下:1明確設(shè)計(jì)依據(jù)進(jìn)行工況分析;2確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù);3擬定液壓系統(tǒng)原理圖;4液壓元件的選擇與計(jì)算;5液壓系統(tǒng)發(fā)熱計(jì)算;6繪制正式工作圖和編寫技術(shù)文件。設(shè)計(jì)開始時(shí),首先必須明確以下幾個(gè)主要問(wèn)題。1).弄清主機(jī)結(jié)構(gòu)和總體布局。這不

50、僅是合理確定液壓元件工作范圍的需要,也是合理確定和調(diào)整液壓執(zhí)行元件的安放位置及空間尺寸限制條件的需要。從結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、運(yùn)動(dòng)速度一般不受限制等力面來(lái)考慮,油缸有其優(yōu)越仕,所以平地機(jī)執(zhí)行元件多為油缸。2).明確平地機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的性能要求,如運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、動(dòng)作精度、調(diào)速范圍、系統(tǒng)溫升、系統(tǒng)效率以及安全保護(hù)等。3).明確平地機(jī)的工作條件,如溫度、濕度、污染等情況。隨著平地機(jī)使用范圍的擴(kuò)大,使用環(huán)境更為復(fù)雜,使用條件愈加惡劣,所以要求平地機(jī)性能要好、質(zhì)量要高。了解這些以便正確的選擇液壓元件和液壓油。4).確定液壓系統(tǒng)與其他傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的分工配合、布置和相應(yīng)的控制關(guān)系。5).了解、搜集同類型平地

51、機(jī)的有關(guān)技術(shù)資料。除了要了解液壓系統(tǒng)組成、工作原理、使用情況及存在問(wèn)題外,還應(yīng)對(duì)系統(tǒng)工作壓力選用情況等進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì),為下一步設(shè)計(jì)工作準(zhǔn)備必要的資料。在上述工作的基礎(chǔ)上,對(duì)平地機(jī)進(jìn)行工況分析即動(dòng)力分析,它是設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的基本依據(jù)。所謂動(dòng)力分析就是研究平地機(jī)在工作過(guò)程中,它的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的受力情況,對(duì)液壓系統(tǒng)來(lái)說(shuō),也就是油缸的負(fù)載情況。4.2 液壓系統(tǒng)圖的設(shè)計(jì)和分析工作裝置液壓系統(tǒng)由高壓雙聯(lián)齒輪泵3、手動(dòng)操縱閥組4和5、單/雙油路轉(zhuǎn)換閥總成12、雙向液壓鎖6、油箱2、左右刮刀升降油缸89、刮刀側(cè)移油缸10、牽引架引出油缸7、刮刀回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)11等液壓元件組成。在工作裝置液壓系統(tǒng)中,雙聯(lián)泵中的泵可通過(guò)多路操縱閥組5給刮刀回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)11、刮刀側(cè)移油缸6和刮刀右升降油缸7提供壓力油。泵i接通連接多路操縱閥組4的油路,并可通過(guò)操縱閥組4分別向牽引架引出油缸5和刮刀左升降油缸8提供壓力油。泵i和泵分別向兩個(gè)獨(dú)立的工作裝置液壓回路供油,兩液壓回路的流量相同。當(dāng)泵i和泵兩個(gè)液壓回路的多路操縱閥組都處于“中位”位置時(shí),則兩回路的油流將通過(guò)油路轉(zhuǎn)換閥組12中與之對(duì)應(yīng)的溢流閥,并經(jīng)濾清器直接卸荷回油箱2。此時(shí),多路操縱閥組4和5中的各上作裝置換向閥的常通油口均通油箱,所對(duì)應(yīng)的工作裝置液壓油缸和液壓馬達(dá)都處于液壓閉鎖狀態(tài)。pyl80型

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