第三章推土机工程机械设计

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。
§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。
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
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
§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；
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
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。
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
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%。
§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。
§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。
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
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
• 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。
§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。
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：
§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。
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
§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
§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。
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。
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
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
§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. Байду номын сангаас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
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 。