工程機械學平地機概述

平地機第一節(jié)概述一、平地機的性能及構造（一）平地機的應用及性能1、平地機的應用平地機是用刮土板對土壤刮削、平整和攤鋪的作業(yè)機械。主要用于公路、鐵路、機場、農(nóng)田、水利建設中大平面的松軟土面上作業(yè)。它具有高效能、高精度的平面刮削、平整作業(yè)能力。如在筑路作業(yè)中切削并能作側向移土，刮削路塹的里、外斜坡，攪拌并攤平大量鋪路材料等。這要比推土機有較大的靈活性和較高的效率。所以有人稱之為“萬能”機械。2、平地機的作業(yè)方式平地機作業(yè)方式如圖5-1所示。在道路建設中，作路堤整形，路基刮削，路碴的攤鋪等作業(yè)。根據(jù)場地情況可作循環(huán)作業(yè)和穿梭作業(yè),目的是為提高作業(yè)效率.國外平地機目前已普遍采用自行式液力機械傳動。（二）平地機的構造平地機由動力傳動裝置、工作裝置和操縱機構等組成。其結構如圖5-2、圖5-3和圖5-4所示。

平地機的工作裝置安裝在車架上，連接并支承在前、后橋上。除了靠驅動輪的牽引力拖動鏟刀作縱向運動之外，還有鏟刀的垂直提升，鏟刀的水平回轉，鏟刀繞縱、橫軸回轉和鏟刀的橫向移動（圖5-4）。這些動作在現(xiàn)代平地機上，均通過液壓馬力和液壓缸來實現(xiàn)。1、刮土板的垂直提升靠刮土板提升液壓缸。2、刮土板繞橫軸轉動，以改變切削角，靠刮土板傾斜機構液壓缸。3、刮土板的水平回轉機構的原理示意圖如圖5-5所示。由傳動軸5帶動齒輪4、3，使固定在回轉環(huán)1上的刮土板和齒圈2作水平回轉。4、刮土板的橫向側移和刮土板繞縱軸回轉，機構傳動的原理示意圖如圖5-6所示。（1）刮土板側移，由傳動軸6帶動蝸輪1，使與蝸輪固結的齒輪推動齒條2和與之連接的刮土板沿導軌作橫向移動，這種移動除了加寬橫向作業(yè)之外；還便于刮土板繞縱向軸回轉。（2）刮土板繞縱軸回轉由液壓缸來完成。（二）平平地機分分類及型型號編制制（一）分分類1、按行行走方式式分類：：分為拖式平平地機和自行式式平地機。拖式平地地機因機機動性能能差，操操作費力力，已處處于淘汰汰中。自自行式平平地機因因機動靈靈活、生生產(chǎn)效率率高，而而得到很很大發(fā)展展，已取取代了拖拖式平地地機。2、對于于自行式式平地機機又分為為：（1）四四輪（雙雙軸—輕輕型）和和六輪（（三軸一一中、大大型）；；（2）后后輪（或或中、后后輪）驅驅動和全全輪驅動動；（3）前前輪轉向向或全輪輪轉向。。自行式平平地機的的表示方方法：3、按刮刮土板長長度和發(fā)發(fā)動機功功率分為為：輕、中、、大型平平地機，見表5-1。。4、按工工作裝置置和行走走機構的的操縱方方式分為為：機械操縱縱和液壓壓操縱。目前自自行式平平地機基基本上都都采用液液壓操縱縱。（二）國國產(chǎn)平地地機的型型號編制制方法國產(chǎn)平地地機型號號編寫方方法和符符號意義義，見下下框圖和和表5-2。三、平地地機發(fā)展展狀況由于平地地機在公公路建筑筑等大型型平面施施工中有有非常高高的工作作效率，，還可進進行推土土、掃雪雪等多種種作業(yè)。。因此在在工業(yè)發(fā)發(fā)達國家家對它的的生產(chǎn)和和發(fā)展都都很重視視。（一）國國外狀況況1877年在美美國出現(xiàn)現(xiàn)了馬拉拉平地機機，到本本世紀二二十年代代產(chǎn)生了了履帶自自行式平平地機，，1927年出出現(xiàn)了雙雙后橋輪輪式平地地機，1937年6x6全輪輪驅動的的平地機機產(chǎn)生。。到六十十年代發(fā)發(fā)展到鉸鉸接式車車架的液液壓自行行式平地地機。近近年來為為了提高高作業(yè)效效率和平平整質量量，減輕輕勞動強強度，保保障工作作安全和和舒適、、節(jié)約能能源等因因素。平平地機的的設計制制造技術術有了很很大發(fā)展展—刮土土板的半半自動和和自動控控制、激激光調水水技術已已在平地地機上應應用，帶帶變量泵泵的全液液壓操縱縱系統(tǒng)和和鉸接式式車架的的應用，，使平地地機的結結構日臻臻完善。。整體車架架平地機機，由于于在開闊闊場地作作業(yè)時比比較穩(wěn)定定，無需需差速器器，造價價低等原原因，它它對仍占占有相當當?shù)谋壤?。帶變變矩器的的動力換換檔變速速箱系統(tǒng)統(tǒng)與不帶帶變矩器器的直接接驅動動動力換檔檔變速箱箱傳動系系統(tǒng)同樣樣有生命力。在在美國““卡特””和日本本“小松松”等公公司就有有用不帶帶變矩器器的動力力換檔傳傳動系統(tǒng)統(tǒng)。在維維修方面面采用油油脂集中中潤滑簡簡化保養(yǎng)養(yǎng)；在消消聲、減減振、空空調等技技術得到到廣泛應應用，為為駕駛員員創(chuàng)造良良好的工工作條件件。目前產(chǎn)量量最大的的是中型型平地機機（發(fā)動動機功率率在75~150kW之間）），小于于75kW的小小型和150kW以上上大型平平地機數(shù)數(shù)量不多多。國外以卡卡特公司司產(chǎn)量最最高，銷銷量最大大，形成成了93~187kW11種種G系列列平地機機。國外平地地機的使使用壽命命在1~1.2萬小時時。為了了提高可可靠性，，很重視視試驗研研究工作作。（二）國國內狀況況我國五十十年代開開始在天天津工程程機械廠廠試制拖拖式平地地機，到到1963年試試制成P1-90型型自行式式平地機機（仿蘇蘇144型），，數(shù)量不不多。1965年又試試制成了了160馬力（（119kW））P2-160型自行行平地機機。1980年年制成液液力機械械傳動的的PY-160A型自自行式平平地機，，開始了了我國新新一代平平地機的的生產(chǎn)。。為適應應交通等等基本建建設的發(fā)發(fā)展，今今后的研研究試制制任務會會更加繁繁重。第二節(jié)平平地機的的總體設設計一、平地地機的型型式選擇擇和參數(shù)數(shù)選擇（一）平平地機的的結構型型式選擇擇合理選取取平地機機的整車車型式和和部件形形式，對對平地機機的性能能影響是是很大的的。選取取的基本本思路與與前面講講的裝載載機、推推土機等等大體上上類似。。這里只只對特殊殊問題作作一些說說明。傳動形式式有機械械傳動，，動力換換檔機械械傳動和和液力機機械動力力換檔傳傳動。在選擇傳傳動系的的形式時時，要從從使用條條件出發(fā)發(fā)，并考考慮整機機的造價價和加工工的可能能性。（1）液液力機械械傳動，，動力適適應性好好，作業(yè)業(yè)平穩(wěn)，，但是造造價高，，并且因因為用了了液力變變矩器而而發(fā)動機機可利用用的功率率降低較較多，故故還不能能完全代代替機械械傳動式式。這種種傳動形形式在中中、大功功率平地地機上應應用較多多。（2）動動力換檔檔機械傳傳動，由由于平地地機作業(yè)業(yè)中阻力力是比較較均衡的的（據(jù)統(tǒng)統(tǒng)計在作作業(yè)中80%的的時間是是在較均均衡的牽牽引工況況下工作作）。因因此用機機械傳動動是可行行的，加加上動力力換檔之之后，其其使用性性能得到到進一步步改善，，發(fā)動機機的功率率損失小小，設計計中也常常被采用用，如美美國卡特特公司和和日本小小松公司司仍有生生產(chǎn)。（3）純純機械傳傳動，除除了小型型平地機機，有時時被采用用之外，，在設計計中已很很少采用用。2、驅動動橋布置置方案的的選擇由于前橋橋一般是是轉向橋橋，如制制成驅動動橋，結結構復雜雜，制造造成本高高。故小小型平地地機多選選用2x1x1型式，，大、中中型平地地機也選選用3x2x1型式較較多。最最能完善善的是3x3x1和3x3x3型式式，其牽牽引特性性和平整整性能均均佳，因因為它們們有較固固定的附附著重量量，但結結構復雜雜。各種型式式的平地地機，以以液壓操操縱，三三橋液力力機械傳傳動的平平地機最最為流行行。中、、后軸驅驅動，具具有平衡衡懸掛的的三橋平平地機的的突出優(yōu)優(yōu)點是十十分有效效提高了了平地作作業(yè)精度度，保證證驅動輪輪的負荷荷均勻，，較好地地發(fā)揮附附著能力力（圖5-9））。中、后軸軸驅動的的平地機機最終傳傳動有兩兩種形式式：齒輪輪傳動和和鏈條傳傳動。齒齒輪傳動動的優(yōu)點點是可靠靠性大，，但須經(jīng)經(jīng)過中間間齒輪，，結構復復雜；鏈鏈條傳動的優(yōu)點點結構簡單單、鏈條的的彈性可緩緩沖擊載荷荷，鏈條磨磨損后張緊緊度的調節(jié)節(jié)方便（采采用車輪軸軸承偏心法法蘭，見圖圖5-10），鏈條條在平衡箱箱的油池中中潤滑充分分，因而這這種傳動形形式應用普普遍。中、后軸采采用平衡懸懸掛方式能能保證左右右中、后軸軸四個輪胎胎負荷均勻勻，具有較較好的附著著能力。這這種傳動方方式必然存存在寄生功功率循環(huán)，，因此，在在中央傳動動機構中應應設有差速速器。3、轉向形形式的選擇擇平地機的轉轉向方式有有前輪轉向向以及前輪輪和后輪共共同轉向（（圖5-11）的傳傳統(tǒng)方式。。圖5-12a）表表明，不僅僅前橋是轉轉向橋，而而且左右終終傳動平衡衡箱和車輪輪一起可相相對后橋轉轉動，大大大提高了平平地機的轉轉向能力。。平地機機體體較長，靈靈活性差，，為了進一一步提高平平地機的機機動性，出出現(xiàn)了前輪輪轉向和折折腰轉向兩兩種方式并并存的平地地機（圖5-13）），它既提提高了作業(yè)業(yè)能力，縮縮小了一般般平地機不不易平整到到的死角，，從而擴大大了作業(yè)范范圍。有的平地機機外驅動的的前橋裝有有使后輪能能夠向左右右兩邊傾斜斜的機構（（圖5-14），它它可防止平平地機在橫橫向作業(yè)阻阻力的作用用下發(fā)生跑跑偏現(xiàn)象并可提提高平地機機在斜坡上上作業(yè)時的的橫向穩(wěn)定定性。這種種機構可使使車輪沿鉛鉛垂方向各各的的范圍內內改變傾斜斜度。4、操縱系系統(tǒng)的選擇擇現(xiàn)代平地機機的轉向，，車輪的側側傾，刮土土板的水平平回轉、垂垂直升降、、橫向側移移和側傾，，以及變速速箱換檔等等都采用液液壓操縱。。它結構簡簡單、工作作可靠，有有利于自動動化程度的的提高，圖圖5-15是典型的的平地機液液壓操縱系系統(tǒng)圖。（二）平地地機的參數(shù)數(shù)選擇自動平地機機的基本參參數(shù)有：整整機重量、、附著重量量、軸荷、、發(fā)動機功功率低速檔檔工作和高高速檔運輸輸時的最高高、最低計計算運行速速度，檔數(shù)數(shù)、速比序序列和刮土土板尺寸等等。國外自自行式平地地機基本參參數(shù)統(tǒng)計值值見表5-3。1、整機重重量G和附附著重量整機重量G是平地機機的主要參參數(shù)之一，，它直接影影響牽引性性能。先用用類比法初初定。附著重量式中———平地機機的附著重重量系數(shù)，，與輪胎布布置方案有有關。2、額定牽牽引力PH額定牽引力力PH是對應于滑滑轉系數(shù)時時的的平地機的的牽引力（（在新切土土，發(fā)動機機最大功率率時）。式中3、作業(yè)速速度自行式平地地機作業(yè)時時需要有工工作檔、空空車運輸檔檔和爬行檔檔。工作檔———平地機在在作業(yè)中絕絕大部分時時間在這種種檔位下作作業(yè)。速度度范圍在3.2~10km/h之間。。運輸檔———空程時的的高速運行行。32~42km/h爬行檔———平地機在在特殊作業(yè)業(yè)狀況下在在最低速度度下運行。。在檔位分配配上通常為為：前4后后4，前6后4、前前6后6和和前8后8。倒退檔檔速度略低低于前進檔檔。4、發(fā)動機機功率平地機是連連續(xù)切土式式鏟土運輸輸機構，牽牽引工況平平均占工作作時間的80%~85%，因因而牽引工工況是主要要工況。發(fā)發(fā)動機功率率的計算應應取工作一一檔（3.2~5km/h)時，發(fā)動動機在額定定工況發(fā)出出額定牽引引力PH作為計算算工況，按按下式計算算選取：式中Ny—驅動液液壓泵等輔輔助機構所所消耗功率率（kW)；為防止平地地機超載時時發(fā)動機熄熄滅或變矩矩器進入制制動工況，，還應驗算算由發(fā)動機機輸出的最最大車輪牽牽引力應大大于地面附附著牽引力力。傳動學各檔檔傳動比的的確定原則則同其它機機械。5、自行式式平地機刮刮土板參數(shù)數(shù)選擇刮土板高H0和長度B0根據(jù)選取的的發(fā)動機最最功率，參參考表5-3近似選選取。刮土板橫斷斷面主要參參數(shù)有切削削角、、翻倒倒角，，圓圓柱面半徑徑R等，見見圖5-16。圓柱半徑R可近似按按下式計算算：建議?。汗瓮涟迤渌鳂I(yè)數(shù)據(jù)據(jù)，建議如如下：刮土板起升升速度———9~18（cm/s);刮土板降落落速度———6.5~8.5（（cm/s);刮土板側向向引出速度度——1~3.5（（cm/s);刮土板水平平面內回轉轉——3~6（度/s）；刮土板對水水平面傾角角——40~70度度刮土板相對對牽引架向向兩邊的側側移量———刮土板力片片下降至車車輪支承面面距離———在運輸狀態(tài)態(tài)刀刃與前前、后橋的的離地間隙隙——二、平地機機的總體布布置總體布置對對平地機的的牽引性能能和使用性性能的好壞壞，對維修修的方便性性影響都很很大。現(xiàn)代平地機機總布置的的基本方案案大致相同同，即工作作裝置在前前、后橋中中間，發(fā)動動機位于后后部，操縱縱室位于工工作裝置和和發(fā)動機之之間（參見見圖5-2），這種種布置方式式使軸距較較大。加上上后橋的平平衡懸掛方方式，使平平地機的作作業(yè)具有較較高的平整整精度。發(fā)發(fā)動機位于于后部有利利于提高平平地機的附附著重量，，而且便于于駕駛操作作。整機重心的的布置十分分重要，它它關系到附附著重量的的合理利用用，輪胎的的負荷，以以及整機穩(wěn)穩(wěn)定性。可可參考表5-5數(shù)據(jù)據(jù)進行布置置。在進行總布布置草圖設設計時，要要特別注意意工作裝置置——刮土土板在