推土机的系统分析与设计

履带式推土机的系统分析与设计

——机械系统设计课程论文

学院：机械电气工程学院

专业：机械设计制造及其自动化

班级：2011级机制（5）班

姓名：

学号：20115

指导老师：倪向东

摘要：

推土机在土石方工程中被广泛应用，推土工作装置是其承受工作载荷的主要部件，并将载荷传递至机体，受力情况非常恶劣。在复杂多变的工作外载荷作用下，分析计算推土工作装置在不同工况、不同部位危险点的应力分布，是设计推土机工作装置所必需的。

本文进行了推土机的总体设计、推土机重心计算、推土机工作装置结构设计。本次设计工作装置采用固定式直倾推土铲，双液压缸提升。根据任务书设计了铲刀和推土板的主要尺寸，并使用CAD制图软件，更直观的将设计体现出来。本设计选择了危险工况和计算位置进行了强度校核，并借助计算机选取危险截面进行了有限元分析，对结果进行了对比分析。经过校核，该结构设计合理，满足使用要求。稳定性分析中，是在切土作业和坡道运行中进行的分析。并根据受力情况对液压缸进行设计，得出相应的缸体尺寸。

关键词：推土机；工作装置；液压缸；强度校核；CAD制图

一、履带式推土机介绍

1 历史介绍

履带式推土机是由美国人Benjamin Holt在1904 年研制成功的，它是在履带式拖拉机前面安装人力提升的推土装置而形成，当时的动力是蒸汽机，之后又先后研制成功由天然气动力驱动和汽油机驱动的履带式推土机，推土铲刀也由人力提升发展为钢丝绳提升。随着技术的不断进步，目前推土机动力已经全部采用柴油机，推土铲刀和松土器全部由液压缸提升。推土机除履带式推土机外，还有轮胎式推土机，它的出现要比履带式推土机晚十年左右。我国生产推土机，是新中国成立以后才开始的。

2 推土机分类

按行走方式，推土机可分为履带式

和轮胎式两种。履带式推土机附着牵引

力大，接地比压小(0.04一0.13MPa)，

爬坡能力强，但行驶速度低。轮胎式推

土机行驶速度高，机动灵活，作业循环

时间短，运输转移方便，但牵引力小，

适用于需经常变换工地和野外工作的情

况。

按用途可分为通用型及专用型两种。通用型是按标准进行生产的机型，广泛用于

土石方工程中。专用型用于特定的工况下，有采用三角形宽履带板以降低接地比压的湿地推土机和沼泽地推土机、水陆两用推土机、水下推土机、船舱推土机、无人驾驶推土机、高原型和高湿工况下作业的推土机等。

我国目前生产的主要是通用型推土机、湿

地型推土机以及适应西部大开发达高原型推土

机。经历了20多年的稳步发展，目前我国推土

机行业已形成从59kW(80马力，山推的SD08

推土机，在 5.12汶川地震中，由俄罗斯米-26

直升机吊起到施工现场)到309kW(420马力，为

山推近年来开发的SD42推土机，主要出口到俄罗斯，另据山推内部消息，2009年山推将开发520马力的推土机纳入科研计划)规格齐全的产品系列。而且还出现了根据不同作业工况的需要，采用不同配置模块的变型产品，基本上满足了国内土石方工程对推土机产品的需求。

3 结构和原理

履带式推土机主要由发动机、传动系统、工作装置、电气部分、驾驶室和机罩等组成。其中，机械及液压传动系统又包括液力变矩器、联轴器总成、行星齿轮式动力换挡变速器、中央传动、转向离合器和转向制动器、终传动和行走系统等。

动力输出机构以齿轮传动和花键连接的方式带动工作装置液压系统中工作泵、变速变矩液压系统变速泵、转向制动液压系统转向泵；链轮代表二级直齿齿轮传动的终传动机构（包括左和右终传动总成）；履带板包括履带总成、台车架和悬挂装置总成在内的行走系统。

4 我国推土机产品的发展前景

（1）开发小型推土机

与北美、西欧和日本市场相比，中国小型推土机市场无论是销量，还是小型推土机与重型推土机销售总量中所占的比重，都有相当大的差距。推土机行业必须借这次机遇，努力满足这一新市场的需求。据有关杂志介绍，目前小型机市场已进入成长期，2008-2012年前后进入成长期后期和成熟期前期，2020年前后进入成熟期。

所以，推土机行业的有关企业，应从战略角度着眼，决不能忽视小型产品的未来市场。但，在中国这样的发展中国家开发小型工程机械产品，其定位一定要准。应该用不同的技术、针对不同用户群来解决定位准的问题。应首先开

发满足发达地区广大农村市场的低端产品。而高端产品更多应考虑未来用户的需求。

（2）尽快完善和解决适应西部高原地区作业的关键技术

1、采用功率恢复型的增压技术。

2、热平衡技术。

3、防风沙技术的应用。

4、自救防护设备及机具的配置。

5、低温预热系统的采用。

6、多自由度推土装置的开发应用。

二、推土机总体方案设

计

1各个机构的选择

推土机总体结构包括动力装

置、传动机构、行走机构、工

作装置、液压系统、电气系统

和驾驶室等。

2 动力装置

推土机的工作特点是在户

外连续作业，且阻力时常变化，宜选取12 小时功率作为发动机装车的标定功率，转速在1800～2000r/min之间，功率为120kw，速度适应系数应在 1.35～1.55 的范围内。

选用斯太尔WD615T1-3 六缸四冲程柴油发动机，额定功率120kw，最大输出扭矩840N·m。

3 传动机构

采用发动机—液力变矩器—变速器—中央传动—最终传动的路线。

（1）液力变矩器

推土机功率120kw，属大型推土机，应选液力机械传动。液力机械传动所选变矩器应有较大的工作变矩系数和启动变矩系数，以及较大的最高效率较宽的高效率范围，而且穿透性应比较小。

选用YJ380 型单级单相三元件液力变矩器，循环圆直径380 mm，变矩系数2.38，最高效率86%。该变矩器使推土机输出力的大小能自动适应外负载的变化，并保证超载运行时发动机不熄火。