推土機(jī)直鏟設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

..目錄TOC\o"1-2"\h\z\t"標(biāo)題3,3,標(biāo)題4,4"第1章緒論11.1推土機(jī)概述11.2推土機(jī)的結(jié)構(gòu)與分類(lèi)2按行走方式分類(lèi)2按發(fā)動(dòng)機(jī)功率的大小分類(lèi)3按傳動(dòng)方式分類(lèi)3按推土裝置機(jī)構(gòu)形式分類(lèi)4按應(yīng)用領(lǐng)域分類(lèi)41.3推土機(jī)發(fā)展概況5第2章工作裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)52.1液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容與要求232.1.1液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求232.1.2液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟232.2油缸的負(fù)載242.2.1工作負(fù)載242.2.2摩擦負(fù)載272.2.3慣性負(fù)載282.3確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)292.3.1系統(tǒng)液壓的確定292.3.2計(jì)算油缸流量302.4擬定液壓系統(tǒng)原理圖31第3章工作裝置333.1推土鏟333.1.1鏟刀型號(hào)333.1.2推土鏟的結(jié)構(gòu)類(lèi)型343.1.3推土機(jī)作業(yè)裝置主要參數(shù)及結(jié)構(gòu)尺寸的確定363.1.4推土作業(yè)裝置強(qiáng)度分析383.1.5推土裝置的確定40結(jié)論7參考文獻(xiàn)8附錄9致謝10..第1章緒論1.1推土機(jī)概述推土機(jī)是一種短距離鏟土運(yùn)輸機(jī)械,主要用來(lái)開(kāi)挖路塹、構(gòu)筑路堤、回填基坑、鏟除路障、清楚積雪、平整場(chǎng)地等,但用于平整作業(yè)的效果不如平地機(jī)作業(yè)效果好,推土機(jī)也可完成短距離內(nèi)松散物料的鏟運(yùn)和堆積作業(yè)。對(duì)于單發(fā)動(dòng)機(jī)的自行式鏟運(yùn)機(jī)往往在鏟裝時(shí)牽引力不足,這是,可用推土機(jī)推土板進(jìn)行頂推助鏟作業(yè),推土機(jī)進(jìn)行作業(yè)時(shí)借助行走機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的牽引力將鏟刀切入土中,在進(jìn)行中,是鏟刀前土堆積滿(mǎn)并將鏟松的土推移。利用鏟刀的浮動(dòng)功能,可能鏟刀貼著堅(jiān)實(shí)地面移動(dòng)而將地面松散物料聚集。推土機(jī)配備松土器,可翻松Ⅲ,Ⅳ級(jí)以上硬土、軟石或鑿裂層巖,以便鏟運(yùn)機(jī)和推土機(jī)進(jìn)行鏟掘作業(yè),推土機(jī)還可利用掛鉤牽引各種拖式機(jī)具〔如拖式鏟運(yùn)機(jī),拖式振動(dòng)壓路機(jī)等進(jìn)行作業(yè),這時(shí),推土機(jī)相當(dāng)于一臺(tái)拖拉機(jī)。推土機(jī)廣泛用于各種土石方工程施工,是鏟土運(yùn)輸機(jī)械中最常用的作業(yè)機(jī)械之一,在土方施工機(jī)械中占有十分重要的地位。推土機(jī)在公路、鐵路、機(jī)場(chǎng)、港口等交通運(yùn)輸工程施工中,在礦山開(kāi)采,農(nóng)田改造,水利興修,大型電站和國(guó)防建設(shè)施工中發(fā)揮著巨大的作用。推土機(jī)由于鏟刀沒(méi)有翼板,容量有限,在運(yùn)土過(guò)程中會(huì)造成兩側(cè)的泄露,故運(yùn)距不宜過(guò)長(zhǎng),因此會(huì)降低作業(yè)生產(chǎn)率。通常,中小型推土機(jī)的運(yùn)距為30-100m,大型推土機(jī)的運(yùn)距一般不超過(guò)150m,推土機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)距為50-80m。1.2推土機(jī)的結(jié)構(gòu)與分類(lèi)推土機(jī)的總體結(jié)構(gòu)包括：柴油機(jī)、傳動(dòng)系、行走系、操作系、工作裝置、液壓系統(tǒng)、機(jī)架、電器與儀表、駕駛室等。圖1.1為某型履帶式液壓傳動(dòng)推土機(jī)的總體結(jié)構(gòu)拆裝圖。如果傳動(dòng)系統(tǒng)為機(jī)械傳動(dòng)或液力機(jī)械傳動(dòng),則與柴油機(jī)相連的4、5件換為主離合器或液力變矩器、變速器、中央傳動(dòng)。推土機(jī)一般按行走方式的類(lèi)型、發(fā)動(dòng)機(jī)功率的大小,傳動(dòng)系類(lèi)型、推土專(zhuān)職類(lèi)型、推土裝置機(jī)構(gòu)形式和應(yīng)用領(lǐng)域分類(lèi)。由于鋼索操縱機(jī)構(gòu)已被淘汰,現(xiàn)在推土機(jī)工作裝置的操縱都已采用液壓操縱。1-柴油機(jī)2-散熱器3-操縱手柄4-分動(dòng)箱和液壓泵5-驅(qū)動(dòng)馬達(dá)6-終傳動(dòng)與驅(qū)動(dòng)鏈輪7-行走系統(tǒng)8-油箱9-座椅與控制臺(tái)10-駕駛室和儀表11-推土鏟12-松土器13-機(jī)架14-工作液壓系統(tǒng)圖1.1履帶式靜液壓式傳遞推土機(jī)的總體結(jié)構(gòu)拆裝圖按行走方式分類(lèi)1、履帶式履帶式推土機(jī)是目前工程施工中應(yīng)用最多的一種推土機(jī)。他的附著性能好,牽引力大,接地比壓小,爬坡能力和通過(guò)松軟地面的能力強(qiáng),能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境。履帶式推土機(jī)具有優(yōu)越的作業(yè)性能,是推土機(jī)重點(diǎn)發(fā)展的幾種。履帶式推土機(jī)行駛速度比較低,存在履刺損壞路面的缺點(diǎn),不能在公路和城市道路上行駛。此外,履帶推土機(jī)的鋼材用量也較大。2、輪胎式輪胎式推土機(jī)行駛速度快,轉(zhuǎn)向靈活,因而機(jī)動(dòng)性能好,作業(yè)機(jī)動(dòng)性能好,作業(yè)循環(huán)時(shí)間短,轉(zhuǎn)移方便迅速。由于輪胎不損壞路面,輪式推土機(jī)特別適合在城市建設(shè)和市政道路維修工程中適應(yīng)。輪胎式推土機(jī)制造成本低,維修方便,今年來(lái)也有較大的發(fā)展。但輪胎式推土機(jī)的附著性能遠(yuǎn)不如履帶式,在松軟潮濕的場(chǎng)地施工時(shí)容易引起驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn),降低生產(chǎn)率,嚴(yán)重時(shí)還可能造成車(chē)輛淪陷,甚至無(wú)法施工。在開(kāi)采礦山等惡劣條件下,輪胎式推土機(jī)如遇上堅(jiān)硬尖銳的巖石,容易引起輪胎急劇磨損,因此輪胎式推土機(jī)的使用范圍受到一定的限制。按發(fā)動(dòng)機(jī)功率的大小分類(lèi)1、超輕型功率小于30kW,生產(chǎn)率低,適用在極小的作業(yè)場(chǎng)地。2、輕型功率在20~75kW之間,用于零星土方作業(yè)。3、中型功率在75~225kW之間,用于一般土方作業(yè)。4、大型功率在225~745kW之間,生產(chǎn)效率高,適用于堅(jiān)硬土質(zhì)或深度凍土的大型土方工程。5、特大型功率在745kW以上,用于大型露天礦山或大型水電工程工地。按傳動(dòng)方式分類(lèi)1、機(jī)械傳動(dòng)式采用機(jī)械傳動(dòng)式的推土機(jī)具有工作可靠、制造簡(jiǎn)單、傳動(dòng)效率高、維修方便等優(yōu)點(diǎn),但操作費(fèi)力,傳動(dòng)裝置對(duì)載荷的自適應(yīng)性差,容易引起發(fā)動(dòng)機(jī)熄火,降低作業(yè)效率,在大中行推土機(jī)中已很少采用這種傳動(dòng)形式。2、液力機(jī)械傳動(dòng)式液力機(jī)械傳動(dòng)式是現(xiàn)在推土機(jī)采用的主要傳動(dòng)形式。采用液力變矩器與動(dòng)力換擋變速箱組合傳動(dòng)裝置,具有自動(dòng)無(wú)機(jī)變速變扭,自動(dòng)適應(yīng)外負(fù)荷變化的能力,發(fā)動(dòng)機(jī)不容易熄火,且可負(fù)載換擋,減少換擋次數(shù),操作比機(jī)械式輕便,作業(yè)效率高等優(yōu)點(diǎn)。施工經(jīng)驗(yàn)證明,采用液力機(jī)械式傳動(dòng)的推土機(jī),比同功率機(jī)械式推土機(jī)的生產(chǎn)率要高50%左右。液力機(jī)械式傳動(dòng)的缺點(diǎn)是液力變矩器在工作過(guò)程中容易發(fā)熱,降低了傳動(dòng)效率；同時(shí)傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造精度高,提高了制造成本,也給維修帶來(lái)了不便。3、全液壓傳動(dòng)式全液壓傳動(dòng)式推土機(jī)的傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊,由于前后傳動(dòng)部件之間可采用液壓軟管連接,在整機(jī)結(jié)構(gòu)布置上鉸為靈活。采用低速打扭矩液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)可獲得與外負(fù)荷相適應(yīng)的牽引特性曲線(xiàn),能在不同負(fù)荷工況下穩(wěn)定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率。液壓傳動(dòng)式推土機(jī)可借助液壓泵或液壓馬達(dá)的變量功能和液壓閥的換向功能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)無(wú)級(jí)調(diào)速和原地轉(zhuǎn)向,操作十分靈活,且機(jī)械運(yùn)行平穩(wěn),無(wú)沖擊。德國(guó)利勃海爾公司曾對(duì)全液壓傳動(dòng)和液力機(jī)械式傳動(dòng)履帶式推土機(jī)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),其結(jié)果表明：全液壓傳動(dòng)的推土機(jī)要比液力機(jī)械式傳動(dòng)的推土機(jī)節(jié)能10%,而傳動(dòng)效率和生產(chǎn)率則分別提高25%和15%-25%。全液氧傳動(dòng)由于液壓元件制造精度要求高,特別是低速大扭矩液壓馬達(dá)制造難度較大,增加了制造成本且可靠性和耐久性較差,維修困難,故目前全液壓傳動(dòng)應(yīng)用不太普遍,只在中等功率的推土機(jī)上有采用。4、電傳動(dòng)式電傳動(dòng)式推土機(jī)裝備有柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)組,將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能先轉(zhuǎn)化成電能,通過(guò)電纜驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)繼而帶動(dòng)行走系統(tǒng)和工作裝置。這種傳動(dòng)系具有全液壓式傳動(dòng)系的諸多特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,整體布置方便,操作靈活,可實(shí)現(xiàn)整機(jī)無(wú)級(jí)變速和原地轉(zhuǎn)向。電傳動(dòng)比全液壓傳動(dòng)工作更可靠。作業(yè)效率更高。但由于整機(jī)質(zhì)量大,制造成本高,目前只有在少數(shù)打功率輪式推土機(jī)上應(yīng)用。另外,也有直接用電網(wǎng)電力作為能源,以電動(dòng)機(jī)為一級(jí)動(dòng)力裝置的電氣傳動(dòng)式推土機(jī)。這種推土機(jī)主要用于露天礦開(kāi)采和井下作業(yè),沒(méi)有廢氣污染。因受電力和電纜的限制,電氣傳動(dòng)式推土機(jī)的使用范圍受到很大的影響。按推土裝置機(jī)構(gòu)形式分類(lèi)1、直鏟式推土裝置直鏟式又稱(chēng)作固定式。直鏟式推土裝置,機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單,但只能正對(duì)前面進(jìn)方向推土,作業(yè)靈活性差,現(xiàn)僅用于中小型推土機(jī)。2、斜鏟式推土裝置斜鏟式又稱(chēng)作回轉(zhuǎn)式?，F(xiàn)代大中型推土機(jī)大多采用可在水平面內(nèi)和鉛垂面內(nèi)調(diào)整一定角度的斜鏟式推土裝置,便于向一側(cè)移土和開(kāi)挖邊溝。按應(yīng)用領(lǐng)域分類(lèi)按應(yīng)用領(lǐng)域推土機(jī)可分為普通型和專(zhuān)用型兩種。普通型推土機(jī)通用性好,可廣泛用于各類(lèi)土石方工程施工作業(yè)；專(zhuān)用型推土機(jī)則是一種在特定工況下進(jìn)行施工作業(yè)的推土機(jī),專(zhuān)用性強(qiáng),只適用于特殊環(huán)境下的施工作業(yè)。專(zhuān)用型推土機(jī)有浮體推土機(jī)、水陸兩用推土機(jī)、深水推土機(jī)、濕地推土機(jī)、爆破推土機(jī)、低噪聲推土機(jī)、軍用高低推土機(jī)等。浮體推土機(jī)和水陸兩用推土機(jī)是淺水型推土機(jī)施工作業(yè)機(jī)械。浮體推土機(jī)的機(jī)體為船形浮體,發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、排氣管裝有導(dǎo)氣管通往水面,駕駛室安裝在浮體平臺(tái)上,可用于海濱浴場(chǎng),海底整平等施工作業(yè)。水陸兩用推土機(jī)是兩棲型推土機(jī),主要用于淺水區(qū)或沼澤地帶作業(yè),也可在陸地上使用。潛入水下作業(yè)時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)必須通過(guò)伸出水面的導(dǎo)氣管進(jìn),排氣,并通過(guò)無(wú)線(xiàn)電進(jìn)行遙控操作。深水型推土鏟適合海底潛水作業(yè),并配備輔助工程船提供電力,通過(guò)電纜驅(qū)動(dòng)水下推土機(jī)。濕地推土機(jī)為迪比亞履帶推土機(jī),可適應(yīng)沼澤地的施工作業(yè)。軍用高速推土機(jī)主要用于國(guó)防建設(shè),平時(shí)用于戰(zhàn)備施工,戰(zhàn)士可快速除障,挖山開(kāi)路。1.3推土機(jī)發(fā)展概況19世紀(jì)70年代中期,美國(guó)已有人使用簡(jiǎn)陋的馬拉推土刮板平整土地。1906年履帶式拖拉機(jī)的發(fā)明者、美國(guó)的霍爾特又研制出最早的汽油內(nèi)燃機(jī)拖拉機(jī),霍爾特曾經(jīng)作為配套裝置給拖拉機(jī)裝上推土鏟,成為世界上最早的推土機(jī)。1909年,德國(guó)開(kāi)始修筑規(guī)模宏大的高速公路網(wǎng),由于第一次世界大戰(zhàn)的原因,工程直到1921年才建成通車(chē)。德國(guó)在工程中開(kāi)始大量使用推土機(jī)。1945年以后,在英國(guó)和歐洲大陸的重建工作以及美國(guó)許多建筑工程中,推土機(jī)都是不可缺少的重要施工手段。推土機(jī)是鏟土運(yùn)輸機(jī)械中生產(chǎn)歷史最久、擁有量最多、應(yīng)用最廣泛的一個(gè)幾種、美國(guó)是世界上生產(chǎn)履帶式推土機(jī)最早的國(guó)家,推土機(jī)制造技術(shù)一直居領(lǐng)先地位?？ㄌ乇死展臼鞘澜缟献畲蟮墓こ虣C(jī)械生產(chǎn)企業(yè),生產(chǎn)的履帶式推土機(jī)除系列基本型外,還有多種變型產(chǎn)品,不但品種齊全,而且結(jié)構(gòu)新穎、性能新進(jìn),目前在世界市場(chǎng)上極具競(jìng)爭(zhēng)力,日本的推土機(jī)工業(yè)雖然起步較晚,但發(fā)展十分迅速,已成為現(xiàn)代推土機(jī)的生產(chǎn)大國(guó)之一,小松制作所是日本最大的工程機(jī)械制造公司,不僅重視大型推土機(jī)的發(fā)展,同時(shí)還注重發(fā)展小型推土機(jī),注重推土機(jī)的多用途和作業(yè)性能,生產(chǎn)的推土機(jī)也具有世界一流水平。該所于1991年研制成為世界上最大的D575A-2超大型履帶式推土機(jī),功率高達(dá)784kW,工作質(zhì)量為132t,牽引力達(dá)1.96MN。國(guó)外推土機(jī)技術(shù)近年來(lái)的發(fā)展主要是擴(kuò)大電子技術(shù)的應(yīng)用和提高推土機(jī)作業(yè)性能、可靠性、操作舒適性、維修保養(yǎng)性能一級(jí)在環(huán)境保護(hù)方面的一些新技術(shù)。美國(guó)卡特彼勒公司1995年底和1996年初相繼推出D8R、D9R、D10R和D11R四種機(jī)型的R系列推土機(jī),是該公司N系技術(shù)的應(yīng)用。電子控制發(fā)動(dòng)機(jī),在D10R的3412發(fā)動(dòng)機(jī)上采用了先進(jìn)的液壓驅(qū)動(dòng)電子控制噴射系統(tǒng)〔HEUI系統(tǒng),該系統(tǒng)由液壓系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、電子控制系電子控制系電控噴油嘴和傳感器等部分組成。通過(guò)電子控制器可實(shí)現(xiàn)四個(gè)方面的控制：然燃料噴射壓力、燃料噴射正時(shí)、燃料噴射持續(xù)時(shí)間和噴油量、燃料噴射狀態(tài),從而可改善排出氣體成分、降低噪聲和油耗、提高發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性及耐久性?？ㄌ乇死展驹贒10R和D11R型推土機(jī)上設(shè)置了"電子控制的離合器/制動(dòng)器轉(zhuǎn)向系統(tǒng)"〔ECB系統(tǒng)。這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有多片式油冷卻的離合器和可減弱阻力的免調(diào)整的制動(dòng)器以及電子控制系統(tǒng)組成。ECB系統(tǒng)在操作控制上改變了傳統(tǒng)的雙手操作方式,由一個(gè)位于駕駛員左側(cè)可單手操作的"輕觸式控制器〔FTC"控制,可控制轉(zhuǎn)向、機(jī)械的前進(jìn)后退和換檔。從20世紀(jì)80年代后期開(kāi)始,滾翻保護(hù)系統(tǒng)〔ROPS和落物保護(hù)系統(tǒng)〔FOPS開(kāi)始應(yīng)用于駕駛室安全保護(hù)?，F(xiàn)在,ROPS和FOPS已逐漸成為大、中型推土機(jī)的安全性標(biāo)準(zhǔn)裝備?？ㄌ乇死展韭膸仆翙C(jī)D9R型上安裝了最新的監(jiān)視系統(tǒng),電子計(jì)算機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)〔CMS系統(tǒng)該系統(tǒng)除了具有N系列推土機(jī)三級(jí)報(bào)警監(jiān)視系統(tǒng)〔EMS功能外,還有一個(gè)能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記憶、存儲(chǔ)和分析的電子控制器〔ECM,能確定元件的故障征兆、每個(gè)開(kāi)關(guān)電路的狀態(tài)、顯示各儀表和指示器上記錄的最終數(shù)值。CMS系統(tǒng)這些功能有助于故障診斷和檢修作業(yè),大大降低了判斷故障和排出故障所需要時(shí)間,提高了推土機(jī)的完好率。我國(guó)的推土機(jī)近十幾年來(lái)發(fā)展較快,現(xiàn)已發(fā)展為品種和系列較齊全的推土機(jī)制造行業(yè)。推土機(jī)專(zhuān)業(yè)制造制造廠家主要有XX推土機(jī)總廠。黃河工程機(jī)械廠、宣化工程機(jī)械廠、上海彭浦機(jī)器廠、XX工程機(jī)械廠等。從20世紀(jì)70年代后期開(kāi)始,我過(guò)先后引進(jìn)小松制作所?？ㄌ乇死展韭膸酵仆翙C(jī)的制造技術(shù),相繼開(kāi)發(fā)了TY180、TY220TY230等現(xiàn)代大、中型液壓式推土機(jī)。我國(guó)以生產(chǎn)履帶式推土機(jī)為主,除普通型推土機(jī)外,還生產(chǎn)多種型號(hào)的低比壓濕地推土機(jī)和其他專(zhuān)用型推土機(jī)。20世紀(jì)70年代我國(guó)開(kāi)始生產(chǎn)輪胎式推土機(jī),現(xiàn)已初步形成系列。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)以生產(chǎn)履帶式推土機(jī)為主,除普通型推土機(jī)外,還生產(chǎn)多種型號(hào)的低比壓濕地推土機(jī)統(tǒng)計(jì),我國(guó)生產(chǎn)的推土機(jī)已有30多種規(guī)格,年生產(chǎn)能力約4000臺(tái),產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有了很大改進(jìn),整機(jī)性能也有了很大提高,部分產(chǎn)品已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。值得一提的是近年來(lái)一些民營(yíng)企業(yè)開(kāi)始計(jì)入工程機(jī)械制造行業(yè),其產(chǎn)品也包括推土機(jī)。國(guó)內(nèi)的推土機(jī)生產(chǎn)廠家、工程機(jī)械科研部門(mén)和高等院校近年來(lái)對(duì)推土機(jī)技術(shù)的發(fā)展也做出了突出的成就。天津工程機(jī)械研究所和上海彭浦機(jī)器廠聯(lián)合開(kāi)發(fā)研制的上海410型履帶式推土機(jī)是我國(guó)目前自行研制開(kāi)發(fā)的最大功率的推土機(jī),發(fā)動(dòng)機(jī)功率為306kW,在研制過(guò)程只中成功地解決了大功率推土機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的匹配,大功率變矩器的設(shè)計(jì),重型結(jié)構(gòu)件的焊接,低速大扭矩行星終傳動(dòng)齒輪、三角錐形花鍵的選材、加工、熱處理等關(guān)鍵技術(shù)。工程兵工程學(xué)院研制開(kāi)發(fā)了推土機(jī)切土深度自動(dòng)控制系統(tǒng),該系統(tǒng)是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化,利用單片機(jī)來(lái)控制鏟刀液壓缸升降,從而實(shí)現(xiàn)了推土機(jī)工作裝置的自動(dòng)控制。該系統(tǒng)在上海-120A型推土機(jī)裝機(jī)試驗(yàn)中表明：可以減輕駕駛員操作強(qiáng)度,因而改善了操作條件；提高了推土機(jī)作業(yè)效率和質(zhì)量,適合于履帶式和輪胎式推土機(jī)安裝使用。第2章工作裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容與要求2.1.1液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求液壓推土機(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)的性能直接影響到推土機(jī)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。對(duì)推土機(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。例如推土機(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。2.1.2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)推土機(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(xiě)技術(shù)文件。設(shè)計(jì)開(kāi)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,所以推土機(jī)執(zhí)行元件多為油缸。2．明確推土機(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．明確推土機(jī)的工作條件,如溫度、濕度、污染等情況。隨著推土機(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,所以要求推土機(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(lèi)型推土機(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)推土機(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)力分析就是研究推土機(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。2.2油缸的負(fù)載工作機(jī)構(gòu)作直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí),油缸必須克服的外負(fù)載為：〔2.1F——工作負(fù)載；Ff——摩擦負(fù)載；Fi——慣性負(fù)載。2.2.1工作負(fù)載2.2.1<1>鏟刀油缸活塞桿推壓力推土機(jī)在鏟土?xí)r,強(qiáng)制鏟刀切入土壤的切入力即為油缸中活塞桿的推壓力Fep。Fep值即為液壓系統(tǒng)的原始依據(jù)。<2>鏟刀油缸極限提升力鏟刀油缸的極限提升力Fej是指提鏟刀遇到障礙時(shí),使推土機(jī)翹尾失穩(wěn)的力。當(dāng)已知油缸的推壓力Fep并確定液壓系統(tǒng)壓力后,油缸實(shí)際最大提升力Fej已確定,設(shè)計(jì)應(yīng)餃Fej＜Fep加以保證推土機(jī)穩(wěn)定工作。2.2.1<1>松土器強(qiáng)制入土?xí)r油缸的推壓力松土器強(qiáng)制切入土壤時(shí),油缸推壓力Fep的最大值以推土機(jī)的縱向穩(wěn)定條件為依據(jù)<參看圖6—ll,a>。當(dāng)松土器被活塞桿強(qiáng)制壓入土壤時(shí),若遇到不可克服的障礙物,推土機(jī)即繞履帶前端A點(diǎn)傾翻。假設(shè)此時(shí)切削深度為零,則推土機(jī)受力有：推土機(jī)使用重量GTS、松土器自重GH、推土裝置重量Gg及土壤對(duì)松土器的垂直反力Pz。Pz按穩(wěn)定條件計(jì)算。對(duì)A點(diǎn)取矩：〔2.2下面以平行雙連桿松土器為例,進(jìn)行油缸推壓力Fep計(jì)算。取松土器為分離休。設(shè)上連桿受力為Fl,它與準(zhǔn)線(xiàn)夾角α；下連桿受力為Fz,它與垂線(xiàn)夾角為α；油缸所受力Fes．與垂線(xiàn)夾角為β。由上面兩方程得：〔2.3Fes系油缸小腔力,這是外界阻力對(duì)油缸的作用力。而油缸實(shí)際拉力Fes按下式計(jì)算：〔2.4式中p液壓系統(tǒng)工作壓力,MPa；〔a〔b圖2.1松土器強(qiáng)制入土?xí)r油缸力的計(jì)算圖D,d——油缸活塞及活塞桿直徑,mm。一般來(lái)說(shuō),為了使推土機(jī)在任意工況下不致翹尾,穩(wěn)定性好,可選擇Fˊes＜Fes。<2>松土器提升時(shí)油缸作用力推土機(jī)原地不動(dòng),松土器自最大松土深度提升時(shí),如遇到障礙物,則在油缸力作用下推土機(jī)將繞履帶接地最后端B點(diǎn)向后傾翻<見(jiàn)圖2.2,a>。此時(shí)推土機(jī)受力有：Gts、Gg、GH、Pz。而Pz按穩(wěn)定條件計(jì)算。對(duì)B點(diǎn)取矩〔2.5〔b圖2.2松土器提升時(shí)油缸力計(jì)算圖松土器提升時(shí),推土機(jī)抬頭失穩(wěn)情況下油缸作用力Fet的計(jì)算,可取松土器為分離體.<見(jiàn)圖2.2,b>。對(duì)于平行雙連桿松土器,設(shè)上連桿受力F3,它與垂線(xiàn)夾角α；下邊扦受力F4,它與垂線(xiàn)夾角為α；油缸所受力為Fet,它與垂線(xiàn)夾角β。由上述兩方程式得：〔2.6Fet系油缸大腔力,這是外界阻力對(duì)油缸的作用力。而油缸實(shí)際作用力Fˊet,按下式計(jì)算〔2.7通常取Fet≤Fˊet,以達(dá)到推土機(jī)穩(wěn)定工作的要求。2.2.2摩擦負(fù)載摩擦負(fù)載,即油缸驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)工作時(shí)所要克服的機(jī)械摩擦阻力。其計(jì)算公式為：〔2.8式中Fn正壓力,N；F摩擦系數(shù)靜摩擦系數(shù)動(dòng)摩擦系數(shù)2.2.3慣性負(fù)載慣性負(fù)載即運(yùn)動(dòng)部件<鏟刀、松土器>在啟動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程中的慣性力?！?.9式中m運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量,kg；α運(yùn)動(dòng)部件的加速度,m／s2；G運(yùn)動(dòng)部件的重量,N；g重力加速度,g=9.81m／s2；速度變化值,m／s；啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間,s。鏟刀升降速度直接影響到生產(chǎn)率,希望鏟刀提升時(shí)間盡量縮短,起始速度要仇鏟刀迅速提起,之后漸斯減速,終了時(shí)速度最低,以減少?zèng)_擊。一般說(shuō)來(lái),速度的變動(dòng)范圍不宜大于其平均值的10％。由于液壓控制系統(tǒng)進(jìn)一步完備使得液壓缸升降速度有的已超過(guò)O．2m／s。,油缸在一個(gè)工作循環(huán)中,一般要經(jīng)歷以下四種負(fù)載工況：?jiǎn)?dòng)時(shí)〔2.10加速時(shí)〔2.11恒速時(shí)〔2.12制動(dòng)時(shí)〔2.132.3確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)壓力和流量是液壓系統(tǒng)最主要的參數(shù)。根據(jù)這兩個(gè)參數(shù)來(lái)汁算和選擇液壓元件、輔件和原動(dòng)機(jī)的規(guī)格型號(hào)。系統(tǒng)壓力選定后,液壓缸尺寸即可確定,液壓缸尺寸一經(jīng)確定,即可根據(jù)液壓缸的速度確定其流量。2.3.1系統(tǒng)液壓的確定系統(tǒng)壓力選定的是否合理,直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性。在設(shè)計(jì)一個(gè)新的液壓系統(tǒng)時(shí),最佳的工作壓力應(yīng)是在特定的條件下各項(xiàng)設(shè)計(jì)因素的較好結(jié)合。這些因素主要包括以下幾個(gè)方面。1．經(jīng)濟(jì)和重量因素在液壓傳動(dòng)中,系統(tǒng)所傳遞的功率是壓力和流量?jī)蓚€(gè)參數(shù)的乘積,這就說(shuō)明這兩個(gè)參數(shù)是緊密相關(guān)的。如果系統(tǒng)功率一定,系統(tǒng)壓力選得低,則元件尺寸大,造成主機(jī)體積變大,自重增加,是不經(jīng)濟(jì)的。若選取較高壓力,則元件尺寸減小,主機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊,重量減輕,較經(jīng)況。但繼續(xù)提高系統(tǒng)壓力,也會(huì)出現(xiàn)相反情況,相應(yīng)元件強(qiáng)度要增加,材質(zhì)要提高,制造精度也要提高,經(jīng)濟(jì)效果變差。重量與尺寸在固定式機(jī)械中,不是最主要的因素。但在自行式的工程機(jī)械中,尺寸和重量就成為一個(gè)較突出的設(shè)計(jì)因素。2．其他因素<1>提高系統(tǒng)工作壓力,將對(duì)密封裝置、元件和輔件的加工精度提出更高的要求。<3>提高系統(tǒng)壓力,會(huì)降低液壓元件的容積效率,導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)熱增加。<3>系統(tǒng)壓力的提高,會(huì)使元件、輔件壽命降低,系統(tǒng)可靠性下降。對(duì)推土機(jī)液壓系統(tǒng)來(lái)說(shuō),系統(tǒng)壓力一般為14—20MPa,屬于中高壓。但大型推土機(jī)也行向高壓發(fā)展的趨久要滿(mǎn)足推土機(jī)的作業(yè)要求,在整機(jī)匹配上,工作裝置油泵消耗的功率,一般占總功率的30%-40%,所以大型推土機(jī)的系統(tǒng)壓力采用高壓級(jí)范圍<20MPa>。我們這里也采用高壓級(jí)范圍<20MPa>。2.3.2計(jì)算油缸流量1．計(jì)算油缸尺寸油缸的有效面積和活塞桿直徑,可根據(jù)油缸負(fù)載的平衡關(guān)系式得出。油缸無(wú)桿腔<大腔>為工作腔時(shí)〔圖3.3：〔2.14油缸有桿腔<小腔>為工作腔時(shí)：〔2.15式中P1油缸工作腔壓力,MPa；P2油缸回油腔壓力,MPa；A1油缸大腔有效面積,m2A2油缸小腔有效面積,m2D油缸活塞直徑,m；d油缸活塞桿直徑,m；F油缸的最大外負(fù)載,N；油缸的機(jī)械效率,一般取0.9～0.97。當(dāng)按以上公式?jīng)Q定油缸尺寸時(shí),需先確定d／D比值,可按下述原則考慮。當(dāng)活塞桿受拉時(shí),一般取d／D＝0.3～0.5,壓力高的取小值,壓力低的取大值。圖2.3油缸計(jì)算簡(jiǎn)圖當(dāng)活塞桿受壓時(shí),為保證活塞桿工作的穩(wěn)定性,d／D比值應(yīng)較大,一般取d／D＝0.5～0.7。可根據(jù)油缸往返速比的要求來(lái)選取<見(jiàn)表2.1>,其中、分別為油缸正反行程速度。表2.1d/D的取值i1.11.21.331.461.612d/D0.30.50.550.620.7最后油缸直徑D和活塞桿直徑d應(yīng)圓整為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)值。還需指出的是,由初選的系統(tǒng)壓力出發(fā),按油缸最大負(fù)載,算出其結(jié)構(gòu)尺寸,再按尺寸的標(biāo)準(zhǔn)系列取標(biāo)準(zhǔn)值后,再?gòu)?fù)算油缸的工作壓力,即為實(shí)際的系統(tǒng)壓力。代入數(shù)據(jù)得出油缸尺寸為110mm。2.計(jì)算油缸所需的流量油缸的最大流量〔2.16式中A油缸的有效面積〔A1或A2,m2；Vmax油缸的最大速度,m／s。如果系統(tǒng)中同時(shí)有多個(gè)油缸進(jìn)行動(dòng)作,又是采用并聯(lián)回路,應(yīng)以同時(shí)工作各油缸流量之和,作為選擇閥、油泵型號(hào)和規(guī)格的依據(jù)?；芈窞榇?lián)時(shí)其油缸流量最大者為系統(tǒng)流量。2.4擬定液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)圖是表示液壓系統(tǒng)的組成和工作原理的。它是以簡(jiǎn)圖的形式全面具體地體現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)中提出的技術(shù)和其它方面的要求。所以擬定液壓系統(tǒng)圖是液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要步掠。它涉及的面廣,需要靈活地綜合運(yùn)用液壓技術(shù)知識(shí)。首先應(yīng)確定基本回路,它是決定主機(jī)動(dòng)作和件能的基礎(chǔ),是組成成系統(tǒng)的骨架。然后在此基礎(chǔ)上再增沒(méi)其他輔助回路,便可組成一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)。確定回路時(shí),首先要抓住推土機(jī)液壓系統(tǒng)的主要矛盾。推土機(jī)液壓系統(tǒng)對(duì)變速、穩(wěn)速要求不嚴(yán),所以對(duì)速度的調(diào)節(jié)、換接和穩(wěn)定就不是系統(tǒng)的核心。推土機(jī)對(duì)速度無(wú)嚴(yán)格要求,以輸出力為主,特別是大型推土機(jī)液壓系統(tǒng)功率的調(diào)節(jié)和分配就成了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心,其系統(tǒng)特點(diǎn)是多泵復(fù)合油路。推土機(jī)雖然對(duì)速度要求不嚴(yán)格,但仍有調(diào)速和微動(dòng)要求。一是通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)調(diào)速,用調(diào)節(jié)油門(mén)大小來(lái)改變發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,即改變油泵轉(zhuǎn)速,從而改變油泵的流量,以達(dá)到對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)速要求,實(shí)質(zhì)上是一種容積調(diào)速。好處是無(wú)節(jié)流損失,可減少系統(tǒng)發(fā)熱．但調(diào)速范圍受到一定限制。二是往往還配以節(jié)流調(diào)速,一般不是利用節(jié)流閥。而是利用滑閥式換向閥進(jìn)行節(jié)流調(diào)速。參考現(xiàn)有產(chǎn)品,結(jié)合所學(xué)的液壓知識(shí),推土機(jī)工作裝置液壓系統(tǒng)原理圖如圖2.4：1-工作油箱2油泵3-主溢流閥4,10-單向閥5-鏟刀換向閥6,7,12,13-補(bǔ)油閥8-快速下降閥9-鏟刀升降油缸11-松土器換向閥14-過(guò)載閥15-選擇閥16-松土器升降油缸17-先導(dǎo)閥18-鎖緊閥19-松土器傾斜油缸20-單向節(jié)流閥21-鏟刀傾斜油缸換向閥22-鏟刀傾斜油缸23-濾油器24-轉(zhuǎn)向油箱25-變矩器、變速器油泵26-鏟刀油缸先導(dǎo)隨動(dòng)閥27-松土器油缸先導(dǎo)隨動(dòng)閥28-鏟刀傾斜油缸先導(dǎo)隨動(dòng)閥29-拉銷(xiāo)換向閥30-變矩器、變速器溢流閥31-拉銷(xiāo)油缸圖2.4推土機(jī)工作裝置液壓系統(tǒng)圖第3章工作裝置中小型推土機(jī)發(fā)展早即可完成鏟掘和推運(yùn)任務(wù),使用時(shí)間長(zhǎng),由于其作業(yè)對(duì)象是中等堅(jiān)實(shí)度的土質(zhì),僅用推土鏟,因此推土鏟被公認(rèn)是推土機(jī)的傳統(tǒng)工作裝置。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,要求推土機(jī)的鏟掘能力進(jìn)一步提高,但不能只用提高牽引力的辦法來(lái)鏟掘巖石和硬度很大的土質(zhì),而是為大、中型推土機(jī)配備了松土器。先將堅(jiān)硬土質(zhì)用松土器松散之再用推土鏟進(jìn)一步鏟掘和推運(yùn)?？梢?jiàn),松土器已成為大中型推土機(jī)不可缺少的工作裝而且用它松土可代替打眼放炮的施工方法,大大降低了工程造價(jià),就更顯示了松土器的生命力。絞盤(pán)裝在推土機(jī)后部,用來(lái)進(jìn)行拖拽圓木、鋪管、牽引作業(yè)和簡(jiǎn)單的起重作業(yè)。推土機(jī)的工作裝置有推土鏟、松土器、絞盤(pán)和牽引鉤。本機(jī)型使用推土鏟和松土器。3.1推土鏟根據(jù)不同工作場(chǎng)合的作業(yè)要求,可將推土機(jī)分成不同的功率等級(jí)。中小型推土機(jī),除了鏟掘和推運(yùn)不太硬的土質(zhì)之外,還往往進(jìn)行回填和向一側(cè)排土,或者用鏟刀之一角在地面開(kāi)挖小溝,或者用來(lái)平整具有一定坡度的平面。總之,中小型推土機(jī)的作業(yè)種類(lèi)多、應(yīng)用范圍廣,因此,其鏟刀要能夠在水平面內(nèi)回轉(zhuǎn)、在垂直面內(nèi)傾斜。而大型推土機(jī)的作業(yè)方式較少、應(yīng)用范圍較窄,要求它有強(qiáng)大的鏟掘能力和推運(yùn)能力,這樣,裝備有固定式直鏟即能滿(mǎn)足使用要求,也要求推土鏟能在垂直面內(nèi)傾斜,以便利用鏟尖作業(yè)或適應(yīng)斜坡作業(yè)。推土鏟安裝在推土機(jī)的前端,當(dāng)推土機(jī)處于運(yùn)輸工況時(shí),推土鏟被液壓油缸提起；推土機(jī)進(jìn)入作業(yè)工況時(shí)液壓油缸降下推土鏟,將鏟刀置于地面,向前可以推土,向后可以平地；推土機(jī)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)牽引作業(yè)時(shí)可將推土鏟拆除。鏟刀的幾何形狀及切削參數(shù)對(duì)于鏟土阻力、鏟刀聚土和鏟土過(guò)程的能量消耗都有決定性影響。因此,鏟刀的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其作業(yè)性能有至關(guān)重要的影響。另外,頂推梁和撐桿是為鏟刀服務(wù)的,對(duì)它們的要求主要是在強(qiáng)度和剛度方面。按履帶推土機(jī)功率和底盤(pán)結(jié)構(gòu),生產(chǎn)廠家會(huì)推薦配備不同形式的推土鏟。主要有如下幾種形式。3.1.1鏟刀型號(hào)3.1.1直傾鏟是專(zhuān)門(mén)為連續(xù)進(jìn)行重切削作業(yè)而設(shè)計(jì)的,其框架和連接部分都比較堅(jiān)固,適用于短程或中距離的推土作業(yè)。推土鏟的板壁呈曲面形狀,推土?xí)r可使土壤滾翻升起,從而減少推土機(jī)阻力。分為單液壓缸加調(diào)節(jié)桿傾斜和雙液壓缸傾斜。一般作為履帶推土機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置,參見(jiàn)圖如下。圖中鏟刀寬度為B高度為N,鏟刀可上升距離為H,下降到地平線(xiàn)一下的距離為K,垂直面內(nèi)擺動(dòng)距離為T(mén),切削角度克變化量為ρ。3.1.1A型角鏟是提供斜鏟作業(yè)用的,可以擺直或向左右呈25度角安裝,特殊角鏟的偏轉(zhuǎn)角度可達(dá)55度,此時(shí)鏟刀的正面寬度小于兩履帶寬度,方便運(yùn)輸。角鏟的板壁比直傾鏟有更大的曲面彎度,以便于單邊推土?xí)r,使土壤更容易翻滾和升起。角鏟比直傾鏟寬,高度小很多,鏟刀容來(lái)那個(gè)有所減小。左右傾斜角度γ。3.1.1通用式推土鏟是以作長(zhǎng)距離和大量推土作業(yè)。兩邊的斜壁用來(lái)夾持土料,中部板壁則讓土壤翻滾和升起。U型鏟橫向結(jié)構(gòu)形式呈U型,具有強(qiáng)大的集土能力,和運(yùn)土能力,主要用于運(yùn)土距離較遠(yuǎn)〔50m以上和較松散物料的堆積場(chǎng)地作業(yè),運(yùn)距50m時(shí)生產(chǎn)率可提高40%,運(yùn)距較短是經(jīng)濟(jì)效果不明顯。3.1.1半U(xiǎn)型鏟介于直傾鏟和U型鏟之間。3.1.1萬(wàn)向鏟可由液壓缸實(shí)現(xiàn)鏟刀升降、鏟刀傾斜和鏟刀在垂直面內(nèi)的擺動(dòng)。有兩種布置方式,一種頂推梁布置在臺(tái)車(chē)架上,在履帶外側(cè)；一種頂推梁布置在主機(jī)架上,在履帶內(nèi)側(cè)。3.1.1鏟刀切削角度的調(diào)整通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)傾斜桿,其他功能和萬(wàn)向鏟一樣。3.1.2推土鏟的結(jié)構(gòu)類(lèi)型按照履帶推土機(jī)功率和底盤(pán)結(jié)構(gòu)的不同,履帶推土機(jī)可以配備的推土鏟的形式是多種多樣的。下面詳細(xì)介紹幾種常用形式的推土鏟。3.1.2推土鏟鏟刀的橫向結(jié)構(gòu)外形一般有直線(xiàn)形和U形兩種,根據(jù)不同場(chǎng)合的需要還有半U(xiǎn)鏟、環(huán)衛(wèi)鏟、電廠型鏟、沙漠鏟、濕地鏟、巖石鏟、萬(wàn)向鏟等。直線(xiàn)形推土鏟可以是固定式<直鏟>或回轉(zhuǎn)式<角鏟>。直線(xiàn)形推土鏟切削力大,但推土鏟兩側(cè)有溢土現(xiàn)象,推土鏟前土堆的形成時(shí)間較長(zhǎng),因此,主要用于短距離土的剝離和運(yùn)輸。而U形推土鏟的集土、運(yùn)土能力較大,因此它主要用于運(yùn)土距離較遠(yuǎn)的堆積場(chǎng)地。3.1.2推土鏟縱向外形結(jié)構(gòu),有圓弧型和復(fù)合型兩種。復(fù)合型推土鏟除了有圓弧段外,還有直線(xiàn)段,直線(xiàn)段大多在下部,也可以在上部。固定式鏟刀推土機(jī)往往采用下部為直線(xiàn)段的復(fù)合型推土鏟。回轉(zhuǎn)式鏟刀推土機(jī)往往采用圓弧形推土鏟,這是因?yàn)樵谛辩P作業(yè)時(shí),推土阻力小,平地效果好。3.1.2推土鏟斷面的結(jié)構(gòu)形式有開(kāi)式、半開(kāi)式、閉式式三種形式,如圖3.1所示。小型推土機(jī)一般采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的開(kāi)式推土鏟；中型推土機(jī)常采用半開(kāi)式推土鏟；大型以上推土機(jī)作業(yè)條件惡劣,為保證足夠的強(qiáng)度和剛度,需要采用閉式推土鏟。圖3.1推土鏟斷面形式推土鏟兩側(cè)輪廓,固定式為直角外形,回轉(zhuǎn)式為曲線(xiàn)外形。推土鏟的形狀對(duì)減少作業(yè)過(guò)程中的能量消耗,提高作業(yè)效率有很大關(guān)系。合理的鏟刀外形,土的切削阻力較小,土屑沿鏟刀面向上滑移時(shí),摩擦功消耗較小,并且在向上滑移的同時(shí),向推土鏟前面翻落容易形成較大的土堆。由土的切削模擬試驗(yàn)可知,對(duì)于同樣的土,當(dāng)切削面積相等時(shí),推土鏟外形稍有改變,切削阻力就隨之改變<相差8%左右>,所需的頂推力不同,因此在設(shè)計(jì)推土鏟外形時(shí)要綜合考慮以下因素:①土屑在推土鏟上易向前翻落,不應(yīng)越過(guò)刀背散落在推土板的后面；②推土鏟前積土量要多；③土屑沿推土鏟表面上升變形小,土的切削阻力??；④推土鏟卸土干凈,不易附著濕土。另外,推土機(jī)作業(yè)時(shí),鏟刀的角度對(duì)于減少推土阻力、提高作業(yè)性能也很重要。推土機(jī)鏟刀在作業(yè)中通常有平面角?、傾斜角ξ和切削角δ三個(gè)基本角度,如圖3.2所示。圖3.2鏟刀角度示意圖①平面角:平面角是指在水平面內(nèi),鏟刀與推土機(jī)縱軸線(xiàn)的夾角。直鏟推土機(jī)的平面角為QUOTE90°90。且固定不變,其作業(yè)的穩(wěn)定性好。角鏟推土機(jī)的鏟刀平面角在一定范圍內(nèi)可調(diào)。②傾斜角:傾斜角是指在垂直面內(nèi)鏟刀與地面所夾的銳角。鏟刀在垂直面內(nèi)傾斜一定的角度后稱(chēng)為側(cè)鏟,側(cè)鏟主要用于道路拱形路基的整形,道路邊溝的開(kāi)挖或疏松堅(jiān)硬的土壤。③切削角：切削角是指鏟刀支于地面時(shí),刀片和地面所夾的角。改變切削角的大小可改變鏟刀的切土阻力,適應(yīng)不同等級(jí)的土壤,提高作業(yè)效率。3.1.3推土機(jī)作業(yè)裝置主要參數(shù)及結(jié)構(gòu)尺寸的確定.1鏟刀高度和寬度這兩個(gè)參數(shù)決定了推土機(jī)的推土容量,因此是決定推土機(jī)生產(chǎn)率的重要參數(shù)。鏟刀高度Hg鏟刀支地,沿地面垂直方向量出的鏟刀高稱(chēng)為鏟刀高度QUOTEHgHg。鏟刀高度取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率。QUOTEHgHg可按以下經(jīng)驗(yàn)公式確定。固定是鏟刀高度Hg：<mm>〔4.1回轉(zhuǎn)式鏟刀高度QUOTEHgHg：<mm>〔4.2式中FKP————為推土機(jī)在推圖作業(yè)速度下所能發(fā)揮的有效牽引力,以10KN為單位。②鏟刀寬度Bg是指鏟刀切削刃外廓寬。推土機(jī)鏟刀必須有自身開(kāi)辟道路的能力,因此鏟刀寬QUOTEBgBg必須大于兩側(cè)履帶每邊25~30mm。一般來(lái)講,用同一主機(jī),在要求相同容積的土方作業(yè)時(shí),可用不同寬度的推土鏟,土壤越是松軟,寬度可相應(yīng)大些。當(dāng)鏟刀高度確定以后,可以用下列經(jīng)驗(yàn)公式確定鏟刀寬度Bg的值。固定式鏟刀：Bg=<2.5~3>Hg〔4.3回轉(zhuǎn)式鏟刀：Bg=<3.5~4>Hg〔4.43.1.3推土鏟的角度參數(shù)包括切削角δ、后角а0、前翻角βkQUOTEβK、推土鏟斜裝角ε、擋土板安裝角βQUOTEβZz、推土鏟水平面回轉(zhuǎn)角Ф、推土鏟垂直面傾斜角ξ等?！踩鐖D3.3圖3.3推土鏟角度參數(shù)切削角δ是鏟刀支地,刀片與地面間的夾角。切削阻力與δ有關(guān),δ越小,切削阻力就越小。通過(guò)試驗(yàn)得出結(jié)論：QUOTEδδ在QUOTE20°~30°時(shí)切削的阻力最小。但是,由于推土機(jī)作業(yè)時(shí),必須保證后角QUOTEα>30°,因此δ過(guò)小不僅使α得不到保證,而且會(huì)引起刀刃尖角過(guò)小,使刀片強(qiáng)度受到影響。所以,在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí),一般取QUOTEδ=(45°~60°)±10°。后角α是刀片后段斜面與地面的夾角。一般去QUOTEα=30°~35°。上面已經(jīng)提到,α最好不能小于30。,否則,由于地勢(shì)起伏會(huì)出現(xiàn)刀片背后接地現(xiàn)象,從而增加摩擦力,降低切削能力。前翻角βk是推土鏟最上緣切線(xiàn)與水平面間夾角。QUOTEβKβk的選擇主要考慮使土屑沿推土鏟上緣向前翻滾性能良好。βk值隨推土鏟上部曲面的曲率半徑的變化而改變。QUOTEβKβk過(guò)大,會(huì)使土壤里開(kāi)上緣時(shí)不能向前翻滾,QUOTEβKβk過(guò)小,必然要減小推土鏟上部的曲率半徑,這就增加了土壤沿推土鏟向上滑動(dòng)的阻力,也增加了土壤對(duì)推土鏟的法向壓力,從而增加了土壤粘結(jié)在推土鏟上的可能性。考慮到推土機(jī)上坡<QUOTEβKβk增大>和下坡<QUOTEβKβk減小>的影響,一般取QUOTEβK=60°~70°。推土鏟斜裝角ε是指整個(gè)推土鏟與地面傾斜安裝的角度。一般取QUOTEε=70°。ε過(guò)小,一方面土屑易從推土鏟上緣往后翻落；另外,由于推土板上積土太多而引起鏟刀提升阻力增加。ε過(guò)大,切削角隨之增大,使得土屑上升變形加大,增加切削阻力。擋土板安裝角QUOTEβZ是指推土鏟上部擋土板與地平面的夾角。一般取QUOTEβ=90°~100°。加裝擋土板的目的是防止土屑往推土板后面翻落并曾節(jié)推土板前積土量。擋土板回轉(zhuǎn)角?是指在水平面內(nèi),推土鏟與推土機(jī)縱向軸線(xiàn)的夾角。從土壤切削試驗(yàn)可知,當(dāng)QUOTE?<40°時(shí),土的側(cè)移阻力顯著減小,但由于結(jié)構(gòu)位置限制,一般不易達(dá)到上述要求。對(duì)于回轉(zhuǎn)式鏟刀,側(cè)向排土?xí)r,?的變動(dòng)范圍為QUOTE60°~90°60。~90。。eq\o\ac<○,7>推土鏟傾斜角ξ是在垂直面內(nèi)推土鏟與地平面的夾角。有了ξ角,能使推土機(jī)在坡地上橫向推出水平切面,以及在平地上推出橫坡。另外對(duì)于較堅(jiān)硬土,可用鏟角作業(yè)。參的調(diào)整范圍,用螺桿調(diào)整的取QUOTEξ=±5°,用油缸調(diào)整的取QUOTE。3.1.3推土鏟曲率半徑R是決定推土鏟形狀的重要參數(shù)之一。它直接影響推土機(jī)的作業(yè)性能。R過(guò)小面翻落,增加土屑沿推土鏟上升阻力,并且導(dǎo)致卸土不干凈；R過(guò)大,土屑容易向推土鏟后,減少推土鏟前面積土量。因此確定R值要綜合考慮上述因素,其中最主要的就是避免土屑向推土鏟后面翻落,也就是要求你QUOTEβK90<°。R的具體數(shù)值可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算,一般需滿(mǎn)足R><0.8~0.9>Hg,通常取QUOTER=HgR=Hg。3.1.3擋土板垂直高度一般為<0.1~0.25>Bg的寬度,不小于推土鏟寬度的1/2；擋土板下邊的寬度,固定式推土鏟取其為推土鏟寬,回轉(zhuǎn)式推土鏟則取其為推土鏟寬的75%。3.1.3頂推架鉸接在臺(tái)車(chē)上,其鉸點(diǎn)位置影響鏟刀升降機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng),它與鏟刀升降高度、頂推架長(zhǎng)度等參數(shù)有關(guān)。頂推架鉸接在臺(tái)車(chē)架的哪個(gè)位置,有兩種觀點(diǎn)：一是鉸接點(diǎn)位于臺(tái)車(chē)架的中點(diǎn)；二是處于臺(tái)車(chē)架的偏后位置,甚至很靠近驅(qū)動(dòng)輪軸承。其好處是在推土鏟升降時(shí),特別是鏟掘深度有變化時(shí),可使推土鏟的切削角變化較小。3.1.4推土作業(yè)裝置強(qiáng)度分析推土機(jī)在土石方工程中被廣泛應(yīng)用,推土作業(yè)裝置是其承受工作載荷的主要部件。在復(fù)雜多變的工作外載作用下,分析計(jì)算推土作業(yè)裝置在不同工況、不同部位危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力分布,是推土機(jī)推土作業(yè)裝置設(shè)計(jì)所必需的。作業(yè)裝置的工作可靠性是通過(guò)金