第三章推土机工程机械设计

1—平衡梁
图3-5 橡胶块缓冲式半刚性悬架 2—活动支座 3—固定支座 4—橡胶块
5—行走架
§2.推土机总体设计
一. 推土机主要部件的选型设计 4.行走系统 高位驱动链轮行走机构的优点： •高位驱动链轮行走机构的驱动链轮位置较高，不承受行走和作业 时所产生的外部冲击和振动载荷，也减轻了泥沙对驱动链轮的磨
§3.推土机工作装置设计
二. 松土器
单齿松土器开挖力大，可松散硬土、冻土层、软石、风化岩有
裂隙的岩层，还可拔除树根，为推土作业清除障碍。 多齿松土器(2~5个齿)主要用来预松薄层硬土和冻土层，用于提
高推土机的作业效率。
§3.推土机工作装置设计
二. 松土器 1. 松土器结构
1—安装架
图6-10 推土机的三齿松土器 2—倾斜液压缸 3—提升液压缸 4—横梁 6—护套板 7—齿尖 8—松土器臂
一. 推土机主要部件的选型设计 2. 传动系统
1—柴油机
图2-2 履带式推土机机械传动系统布置简图 2—分动箱 3—主离合器 4—制动器 5—联轴器6—变速箱 7—中央传动装置 向离合器 9—转向制动器10—最终传动装置 11—驱动轮 A—工作装置液压泵 B—主离合器液压泵 C—转向液压泵
8—转
§2.推土机总体设计
g
5003 FKP 5FKP
4503 FKP 5FKP
Hg 回转式：
式中： FKP—推土机在推土作业速度下所能发 挥的有效牵引力(10kN) 。
§3.推土机工作装置设计
一. 推土铲 4. 推土作业装置主要参数及结构尺寸的确定 (2) 推土铲角度参数 c.倾斜角ξ 垂直面内，推土铲与地平面的夹角。
§3.推土机工作装置设计
一. 推土铲 3. 推土板结构形式 (1) 纵向结构形式
图6-9 推土板断面结构形式 (a)开式 多用于小型推土机 (b)半开式 多用于中型推土机 (c)闭式 多用于大型推土机
§3.推土机工作装置设计
一. 推土铲 4. 推土作业装置主要参数及结构尺寸的确定 (1) 铲刀高度和宽度 这两个参数决定了推土机的推土容量，是决定推土机生产率的重 要参数。 a. 铲刀高度Hg（mm）：铲刀支地，沿地 面垂直方向量出的铲刀高度。取决于发动 机的额定功率。 固定式： H
螺杆调整式： 5
油缸调整式： 5 12
d. 后角α
刀片后段斜面与地平面间的夹角。 α不能小于30⁰，否则增加摩擦阻力，降低 切削性能。一般取：
30 ~ 35
§3.推土机工作装置设计
一. 推土铲 4. 推土作业装置主要参数及结构尺寸的确定 (3) 推土铲曲率半径R R↓→增加土屑沿推土铲上升阻力，卸土不干净； R↑→土屑易向推土铲后面翻落，减少推土铲前面积土量。 需满足：
5—齿杆
§3.推土机工作装置设计
二. 松土器 2. 松土齿
直杆形齿杆具有良好的剥离表层的能力， 同时具有凿裂块状、板状岩层的效能。 曲线杆和折线杆弯杆形齿杆松土时块状
图6-11 松土齿的构造 1—齿杆 2—护套板 3—齿尖镶块 4—刚性销轴 5—弹性固定销
在1.35~1.55的范围内；
• 机械传动型式的推土机的发动机扭矩适应系数可以在1. 15~1. 25范围内，最好能达到1.30~1.40，不得小于1.10；
• 发动机的润滑系统良好，可以使推土机在30º ~35º 纵坡、15º 横
坡上工作； • 冷却系应能在土40℃的气温环境下可靠地工作。
§2.推土机总体设计
在坡道上行驶时倾翻后于滑移。
0.5B b e 稳定条件： h
§3.推土机工作装置设计
一. 推土铲 2. 回转式
1—推土板
2—斜撑杆
图6-8 回转式铲刀 3—顶推门架支承 4—推杆球状铰销
5—推土板推杆
6—顶推门架
§3.推土机工作装置设计
一. 推土铲 2. 角度 (1)平面角φ
一. 推土机主要部件的选型设计 2. 传动系统
图6-4 轮式推土机的液力机械传动系统 1—发动机2、10—普通差速器3—后驱动桥4—后桥脱开机构5—高、低挡变换器(滑动齿套)6—车轮 7、21—变速离合器8、18—前、后传动轴9—手制动器11—前驱动桥12—轮边减速器13—绞盘传动轴 14—动力换挡变速箱15—液压泵16—液力变矩器17—锁紧离合器19、20—换向离合器
§2.推土机总体设计
三. 履带式推土机重心位置的确定 1.重心位置的确定原则 重心布置的基本原则是：保证推土机主要工况接地压力均匀分 布，其他工况接地压力不均匀程度不能太大，并保证推土机的
纵向及横向稳定性。
满铲提升工况
推土铲强制入土工况
重心布置中起决定性的因素是土壤对推土铲反力的方向和大小，
这个因素掌握得越准确，越能对重心坐标提出较准确的数据。
拖起动；后者结构尺寸小，摩擦片使用寿命长，但油温易升高，
制动鼓。转向制动器的操纵，一般仍采用简单的踏板杠杆机构。
§2.推土机总体设计
一. 推土机主要部件的选型设计 6. 工作装置 • 小型和重载作业的推土机，宜采用固定式铲刀。 • 回转式铲刀的作业范围较广，直线行驶时可以侧向卸土，适用
于平地作业和横坡推土作业。
同的驱动力，从而实现转向。
• 转向离合器：多采用湿式转向离合器，采用弹簧压紧、液压分 离或液压压紧、液压分离。前者结构简单，工作可靠并能实现 须设置油冷却系统，结构较复杂。转向离合器操纵机构有机械 式、液压助力式、液压式三种，小型推土机上多采用机械式， 大中型推土机多采用液压助力式或液压式操纵系统。 • 转向制动器：一般采用外带式结构，以转向离合器从动鼓作为
损和侵蚀作用，能延长机械的使用寿命，降低维修费用。
•另一优点是履带架和履带接地部分相对于机体的位置布置自由度 较大，后部接地位置不受驱动链轮位置的影响，设计推土机时可
按需要进行调整，使整机重心在履带接地长度上的位置更合理。
§2.推土机总体设计
一. 推土机主要部件的选型设计 5. 转向制动系统 • 转向机构组成：转向离合器和制动器及其操纵机构。 • 转向原理：通过改变驱动轮上的驱动力矩，使两侧履带具有不
二.分类 推土机通常可按下列方法分类：
§1.推土机概述
按传动方式分（发动机→驱动轮） ①机械传动：传动可靠，传动效率高，结构简单，维修方便；但 操作繁重，不能适应外阻力的变化，作业效率低，牵引性能不如 其它传动方式，目前国内仅小型推土机采用。 ②液力机械传动：液力传动元件是液力变矩器，这种传动方式能 根据外阻力的变化自动调整行驶速度和牵引力，大大提高了推土 机的牵引性能，从而提高其生产效率，操纵方便，并且能防止发 动机过载。但是制造成本高，维修困难。目前中型以上的推土机 均采用这种传动方式。 ③全液压传动 ：整机重量减轻，结构紧凑，并且大大方便了推土 机的整体布置。；能原地转向，转向性能好。但存在传动效率不 高、价格较贵等不利因素。目前，受液压元件限制，静液压传动 在大功率推土机上无法应用。国内三一重工的TQ230型、TQ160型 推土机属于静液压传动推土机 。
§2.推土机总体设计
二. 推土机总体参数的确定 7.推土铲提升高度及切削深度 推土铲的提升高度应大于推土机离地间隙，并达到或超过规定 的驶入角。推土铲提升以不碰机头为限，推土铲与机头俯视间 距一般大于0.1m。 若切削深度过大，由于切削阻力加大引起牵引力不足；而切削 深度过小，使发动机功率得不到充分发挥，降低了生产率。因 此，切削深度的确定原则为：铲刀降至最低位置，切削刃和推 土机压力中心之间的连线与地面夹角不小于20º 。 8.推土铲升降速度 推土铲的升降速度与推土铲的操纵方式有关。液压操纵的推土 铲升降速度在0. 2m/s以上。
§2.推土机总体设计
四. 推土机的稳定性计算 2.推土机坡道运行的稳定性 (1)纵向稳定性 判定依据：机重GS的作用线不能越出履带支承点；
在坡道上行驶时倾翻后于滑移。
稳定条件：
l H
Ll H
§2.推土机总体设计
四. 推土机的稳定性计算 2.推土机坡道运行的稳定性 (2)横向稳定性 判定依据：机重GS的作用线不能越出履带支承点；
是决定推土铲形状的重要参数之一，直接影响推土机的作业性能。
通常取： (4) 挡土板尺寸
R 0.8 ~ 0.9H g R Hg
挡土板垂直高度一般为(0.1~0.25)Bg。挡土板上边宽度大于发动机 罩的宽度，不小于推土铲宽度的1/2；挡土板下边的宽度，固定式
推土铲取其为推土铲宽，回转式推土铲则取其为推土铲宽的75%。
• 多数推土机的铲刀采用液压操纵方式，其优点是铲刀可以在液 压缸的作用下强制入土。在较硬土质条件下能正常作业，并保
证作业质量，且操纵轻便，易于控制。
ห้องสมุดไป่ตู้
§2.推土机总体设计
二. 推土机总体参数的确定 推土机的主要技术参数有发动机功率、机重、接地比压、最 大牵引力和铲刀的宽度及高度等，其中，发动机功率是推土机的 主参数。 设计时，首先选定发动机，然后将发动机额定功率作为基本 参数，一般按经验公式或相似法则来确定总体参数，然后通过总 体计算来校核总体性能。如果计算结果不够理想，必须对某些参 数进行适当的修改，以获得良好的总体性能。
§2.推土机总体设计
二. 推土机总体参数的确定 1. 推土机行驶速度及挡位数 • 推土机的速度主要是根据用途和工况来决定的。 • 机械传动式，速度挡位大多为前5后4或前6后4；液力机械传动 式较多采用前3后3或前3后2。 • 1~2挡为切土作业，v1=2. 5~3. 0km/h； 2~3挡为运土作业，其行驶速度一般为切土速度的二倍左右； 3挡以上为空行返回，其行驶速度为：半刚性悬架履带推土机 不大于7km/h，弹性悬架履带推土机不大于15 km/h；考虑到高 速运行的需要，半刚性悬架履带推土机的最高挡速度可以达 10~l2km/h。 • 倒挡由于是空载，其速度一般比该前进挡的速度高25% ~40% 。 • 上述为机械传动推土机的行驶速度，对于液力机械传动推土机， 由于液力变矩器内泵轮和涡轮有滑差损失，宜将上述各值提高 1~l.5km/h。
§2.推土机总体设计
一. 推土机主要部件的选型设计 2. 传动系统 • 液力机械传动所选变矩器应有较大的工作变矩系数和起动变矩 系数，以及较大的最高效率和较宽的高效率范围，而正透穿性 应比较小。 • 履带推土机的变速器主要采用机械换挡或动力换挡两种型式。 若液力机械传动与动力换挡变速器配合使用，可以改善履带推 土机的使用性能。 • 主传动多采用螺旋圆锥齿轮。 • 最终传动一般采用二级直齿轮减速或行星齿轮减速。直齿轮式 最终传动结构简单，中小型推土机较多采用。行星齿轮式最终 传动，传动速比大、结构紧凑、体积小，但结构及调整均较复 杂。
§1.推土机概述
二.分类 按行走方式分
轮胎式 优点 履带式
行驶速度快，机动性好，作业循环时间短， 附着性能好，牵引力大，接地比压小，爬 转移方便迅速，不损坏路面，特别适合城市 坡能力强，能适应恶劣的工作环境，作业 建设和道路维修工程中使用。制造成本较低， 性能优越，是多用的机种。 维修方便。 附着性能差，在松软潮湿的场地施工时容易 引驱动轮滑转，降低生产效率，严重时还可 能造成车辆沉陷；在开采矿山时，因岩石坚 硬锐利，容易引起轮胎急剧磨损。 速度慢，不够灵活机动；制造成本高，维 修不方便，机器停工时间长，施工及维修 费用高；行走时易破坏路面，转移工作场 地时需用平板车托运。
缺点
§1.推土机概述
二.分类 按推土板安装形式可分为：
三.型号及表示方法
§1.推土机概述
TY180 履带液压操纵式推土机，额定功率180马力（132kW）
§2.推土机总体设计
一. 推土机主要部件的选型设计 1.动力装置 • 推土机的动力多采用柴油机。 • 根据推土机的工作特点，宜选取12小时功率作为发动机装车 的标定功率； • 发动机的转速一般应在1800~2000r/min之间，速度适应系数应
§2.推土机总体设计
一. 推土机主要部件的选型设计 3. 机架和悬架 绝大多数履带推土机采用半刚性悬架，有些小型及高速行驶的履 带推土机采用弹性悬架。前者的履带接地压力均匀，附着性能好， 推土平稳。后者具有较好的缓冲性能，能更好地适应不平的地面， 但结构复杂，承载能力较低，而且由于悬架弹性元件的振动，使 铲刀切削深度发生变化，推土平稳性受到影响。