履带底盘的组成介绍及各参数的计算

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2、支承拖拉机的全部重量。 特点:
1、履带拖拉机的驱动轮只卷绕履带而不在地面上滚动, 机器全部重量经支重轮压在多片履带板上,履带式机器 的牵引附着性能要好得多;
2、与同马力的轮式机器相比,由于履带支承面大,接地 压力小(一般小于0.1MPa),所以在松软土壤上的下陷深 度小,因而滚动阻力小,有利于发挥较大的牵引力;
另外由于履带式工程机械速度不高,计算考虑的是其 最不利的情况,同时又忽略了斜撑的加强作用,故强度计 算只考虑了静载就可以了,但最好再校核其刚度。 (三)、平衡梁的计算
将平衡梁视为简支梁作强度计算。
平衡梁到驱动轮轴的纵向水平距离,一般为(0.65~ 0.72)L,L为引导轮轴到驱动轴的水平距离。
(四)、履带架摆动轴的计算 1、遇障碍以最大牵引力推土时,计算摆动轴的受力和不 利断面的应力;
每条履带都由几十 块履带板组成,如 右图8-6所示。
履带板由具有履齿的 支承板和两根导轨组 成。
履带销与前一块 履带板的后铰链孔采 用压配合,压入力均 为500~750kN。
销和销套之间具有间隙,可使两块履带板自由相对转 动。销套同时也是驱动轮驱动履带运转的节销。
工程机械用的履带一律采用轧制,以利于节省材料, 提高质量和批量生产。
润滑密封履带特点:底盘的维修工作和费用减少,它使履 带销和销套间的接触表面形成一油膜层,从而可减少二者 的磨损,使寿命延长。履带销中心有储油孔,故可保持长 期润滑。此外,采用密封润滑履带还使履带噪音减小。
上面所讲的履带板均由几种零件组合而成,通常将这 种由几种零件组合而成的履带称为组合式履带。
组合式履带的优点:链轨节和支承板可以分别用不同的材 料制造,链轨节(履带节)常用易加工的中碳钢或中碳低 合金钢,因而容易将铰链作成封闭式使尘土不易进入,延 长履带的使用寿命。支承板用耐磨的特种合金钢轧制成型, 然后切断而成。此外当履带磨损后,只需根据具体情况单 独更换支承板或链轨节,不必一起更换。换用不同型式的 支承板,还可以使拖拉机进行不同的作业。
多石土壤用履带板:有两条或三条低 而宽的抓土齿(如图所示三齿式), 与前者相比,其强度和耐磨性均有所 提高,因为履带板的磨损主要是抓土 齿磨损最快。
在抓土齿不能深入土层深处的 情况下,例如在坚实的多石土壤上作 业时,这种履带板保证了抓土齿的支承 面与土壤有较大的接触面积。但在粘 质土壤,这种履带板的附着系数比单 齿式约小10%左右。这种履带板适用 于履带式装载机。
1、履带式机械倒档越过沟渠,其全部重量支承在最前或 最后的一对支重轮上;
2、履带式机械倒档越过沟渠,其全部重量支承在引导轮 和驱动轮上;
3、履带式机械倒档越过一突起的障碍物,其全部重量支承 在两边各一个支重轮上,此支重轮是重心附近的支重轮。
计算步骤:由这三种工况计算出各危险断面垂直面内的弯 矩,再考虑在这些位置上同时又在转弯,从而将水平面内 的弯矩叠加进来。在分别计算应力值后,再计算其应力之 和。
特点:
3、履带销子、销套等运动副使用 中要磨损,要有张紧装置调节履带 张紧度,它兼起一定的缓冲作用。
4、履带式行走系重量大,运动惯性大,缓冲减振作用小, 结构中最好有某些弹性元件;
导向轮既是张紧装置的一部分,也引导履带正确卷绕, 但不能引导机器转向; 5、履带式行走系结构复杂,金属消耗多,磨损严重,维 修量大,运动速度受到限制。
整体式履带板:其履带 板由高锰钢整块铸造而 成。东方红75拖拉机就 采用这种局长带板,其 结构见右图8-11。
特点:整体式履带板结构简单、制造方便、拆装容易、重 量较组合式履带板轻;但由于履带销与销孔间的间隙较大, 没有办法采用密封措施,泥砂很容易进入,使履带销和销 孔的磨损较快,且磨损后履带板只能整块更换,不适用于 重载的履带式工程机械和工业用拖拉机。
履带底盘的组成介绍及各参数的 计算
第一节 铲土运输机械的履带式行走系
一、组成与特点
如右图8-1所示, 履带式拖拉机的行走 系由驱动轮1、履带2、 支重轮3、履带张紧装 置和导向轮5、托链轮 7以及连接支重轮和机 体的悬架等组成。
主要功能:
1、将由发动机传到驱动轮上的驱 动扭矩变为拖拉机在地面上的行走 移动(扭矩变成驱动力,转速变成车 辆移动速度.)。
国外的履带式推土机很重视加强履带架的结构,使之坚固耐用,尤其注意 加强后托架(一般称作八字架的斜撑),增加其尺寸与壁厚并加以热处理,以承 受不良作业面引起的扭矩和振动。 (一)、悬架受力分析
与履带架有关的元件受力情况复杂,如半刚性悬架的履带架受以下力和力 矩作用:
1、机架经弹性元件作用到履带架上的重量G1,每一侧为0.5G1;
时,一侧履带引导轮上作用的P力为倒档时最大牵引力的 一半。
5、转向时,地面对于履带机械作用有转向阻力矩Mz,一 侧履带的转向阻力矩M为
M 1GL
2 4
式中L – 履带接地长度。 (二)、履带架的计算
要求:履带架应有足够的强度和刚度,使不易损坏或因变 形发生啃轨和脱轨。
履带架的纵梁在以下三种工况时受力最严重:
一般来讲,销子的剪切、销与销套间的挤压、销子的 抗弯强度都不成问题,因为履带的主要破坏形式是磨损。
右图8-12所 示轨链节11、2-2、33断面处常 出现断裂。
断裂原因:有设计因素(如圆角半径过小、有应力集中 等),更重要的是热处理工艺不佳,没有消除应力集中或 者经热处理后反而产生微细裂纹。
验算轨链节的抗拉强度如下
图8-6之结构对履带防尘未考虑,这是其不足之处。在 D80A推土机轨链节的凹槽中各放置了一个防尘圈,这样 以来对于防止灰尘砂砾的进入很有效,使履带销和销子 套间的磨损大为减小,如下图8-7所示。
另一种密封式履带其结 构见右图8-8所示。
由于履带密封技术在实 践中卓有成效,国内外又研 制成功另一种密封润滑履带, 其结构见右图8-9所示。
Pmax 0.75Gt F 2(BD)
式中 B – 轨链节高度; D – 销子套外径; - 轨链节最小厚度。
轨链节的主要破坏形式仍为踏面磨损。
履带板宽度b由设计规定的机械平均单位接地压力Pp确定
b Gt 2 LP p
应处理好参数b和履带接地长度L的关系。窄而长的履带, 滚动阻力小(因土壤变形阻力较小),牵引附着性能较好, 但转向阻力较大。b/L之值一般为:
缺点:重量大、拆卸不 便,此外,履带螺栓名 义上是可分式连接,其 实修理时很难拆卸下来。
履带板上履齿的形状:对 拖拉机的牵引附着性能和 其它一些使用性能有很大 影响。各种变形履带板如 右图8-10所示。
一般用履带板:其上有一条较高的 抓土齿(单齿式),保证拖拉机在 干燥的1-2级土壤(砂土、粘砂土等) 上作业时有较好的牵引附着性能和 防侧滑性能,但不能抓住冰或冻土, 只会将其表面刮破。
表8-1为美国公司装在DH-7G拖拉机上的各 种不同用途的履带板主要参数。
平面式履带板:对于主要不是提供牵 引力而是携带负荷运行的机器,又怕 抓土齿将地面破坏时,采用平面式履 带板。
特点:这种履带板有时在拖拉机、 装载机上采用,但不能提供足够的 牵引力,侧滑的可能性也比较大。
橡胶衬垫式履带板:在建筑物内或铺好的路面上作业履带 拖拉机上采用,它在路面上的牵引力比平面式履带板好, 对路面的破坏最小。 可换装式履带板:例如为了保护道路,可在一般的履带板 上用螺栓装上金属的或橡胶的衬垫,或者在平面或多石土 壤用履带板上用螺栓装上抓土齿。
半刚性悬架中的履带架(图8-2)是行走系中一个很重要 的骨架,支重轮、张紧装置等都要安装在这个骨架上,它 本身的刚度对履带行走系的使用可靠性和寿命有很大影响。
刚度不足,作业时容易变形,引 起四轮(驱动轮、支重轮、导向轮、 托链轮)中心点不在同一垂直面内或 各轴线不能保证平行度和垂直度的要 求等,最终导致跑偏、啃轨或脱轨等 多种使用故障。
二、车架 型式:全梁式、半梁式两种。
全梁架式车架是一完整的框架,如东方红75拖拉机, Caterpillar后置发动机式装载机等采用这种全梁式车架。
半梁架式车架一部分是梁架,而另一部分则利用传动 系的壳体。这种车架广泛用于工程机械履带拖拉机中。
如图7-1为两根箱形纵梁和后桥桥体焊成一体,其前 部用横梁相连。
弹性悬架:机架的全部重量经过弹性元件传递给履带架的 悬架。
弹性元件可以是弹性橡胶块、弹簧装置或油气悬架。
半刚性悬架:机架的重量一部分经过弹性元件、另一部分 经过刚性元件传递给履带架的悬架。如工业用履带拖拉机 之悬架。 刚性悬架:机架上的重量全部不经弹性元件传递到履带的 悬架。如单斗挖掘机其底架与履带架之间的悬架。
履带的计算载荷:按机械在横坡上作业时,机重的75%由 下方履带承受,发动机提供给驱动轮以足够的扭矩,传到 此侧履带的最大驱动力Pmax为附着条件所限,即
Pmax=.0.75Gt
式中 - 附着系数,履带式机械初算时可取 =1; Gt – 推土机总重.
组合式履带由履带Βιβλιοθήκη Baidu、轨链节、履带销、销套、螺栓 等零件组成。
2、遇障碍以全部功率驱动一侧履带强行转弯时,计算摆 动轴的受力和不利断面的应力。
四、履带 作用:履带用来将工程机械的重力传给地面并保证机械发 出足够的驱动力。
工作环境:经常在泥水中、凹凸不平地面、石质土壤中工 作,条件恶劣、受力情况不良,极易磨损。
要求:具有良好的附着性能、足够的强度、刚度和耐磨性, 重量尽可能轻。
寒冷地带冬季用履带板:其抓土齿的支承面上开有 缺口,中间开一个缺口为双刃式,两侧开两个缺口 为单刃式。
由于支承面面积减少,保证履齿陷入冰雪内, 从而提高了拖拉机的牵引附着性能。缺口只在抓土 爪的上端,因此它在粘砂土或砂粘土等土壤上作业 时,和一般用途的履带板几乎没有区别。为了使履 带板能够自净化,其支承面留有方孔。
由于铲土运输机械特别是履 带式推土机的作业环境恶劣,上 述结构车架的纵梁容易变形,因 此国内外很重视加强此类机械车 架的强度与刚度,故多采用箱形 断面的纵梁以增强其抗弯抗扭强 度,断面高度也适当增加。
三、悬架 悬架或悬挂:在工程机械中,机架(车架)与行走系之间 的连接装置。 三种悬挂:刚性悬架、半刚性悬架和弹性悬架。
刚性悬架结构简单、适合于行走速度低,不经常行 走的工程机械。
履带架的传统形式:八字架式,如下图8-2所示。
半刚性悬架较刚性悬架能更好地适应地面的高低不平, 在松软不平地面接地压力较均匀,附着性能好。
半刚性悬架中的弹性元件能部分地缓和行驶时的冲击, 但其非弹性支承部分重量很大,高速行驶时冲击大,故其 行驶速度一般不超过15km/h。
2、机架经铰接轴刚性作用到悬架上的重力G2,每一侧为 0.5G2,显然机架以上的重量为G=G1+G2;
3、地面的重力反力,它在各轮上的分配,随地面情况而 变;
4、履带作用于引导轮的拉力,如设P为每边履带的张力, 引导轮受力可视为2P,则
ql 3 P
8f
式中 q – 履带单位长度的重力; l – 引导轮和第一个托链轮间的履带长度; f – 引导轮和第一个托轮间履带的垂度。 在倒档行驶时,履带作用于引导轮的拉力最大,这
1、节销式啮合:驱动轮轮齿与履带板的节销进行啮合。
这种啮合方式履带销所在的圆周近似地等于驱动轮 的节圆,驱动轮轮齿作用在节销上的压力通过履带销的 中心,如图8-6和8-7所示。
2、节齿式啮合:驱动轮轮齿与履带板上的节圆啮合,如 图8-13所示。
受力特征:履带销所在的圆周 比驱动轮的节圆大,轮齿给节 齿的作用力不通过履带销中心, 使履带销上作用有一个附加扭 矩,增加其负荷。
对于通用式机械:0.18~0.22 对于湿地用机械:0.24~0.28
五、驱动轮 作用:用来卷绕履带,以保证车辆行驶。 位置:安装在最终传动的从动轴或从动轮毂上。 材料:中碳钢铸成(如40号铸钢)
硬度:热处理后齿面硬度HB300-400或者更高,热处理后 不加工。
与履带的啮合方式
1、节销式啮合:驱动轮轮齿与履带板的节销进行啮合。
设计履带架时,要妥善确定履带架摆动轴线、驱动轮 轴线、导向轮轴线间的距离。
图8-3为TY150推土机行走系布置图。其履带架铰接中 心线与驱动轮轴线重合。
右图8-4为D10推土 机行走系布置图,其履 带架铰接中心线与驱动 轮轴线不重合。
现代结 构的半刚性 悬架履带拖 拉机中,广 泛采用平衡 梁,如右图 8-5所示。
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