摊铺机履带张紧缓冲装置主要参数确定
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2 2
半，以便在履带链轨因磨损变长时，可拆去一块履带板 而继续使用。 S p ≥ 0.51（ t mm） 式中 ： 1t —履带链轨节距，mm （2）缓冲工作行程 液压缸的缓冲工作行程应大于缓冲装置的弹性行程 Sh ≥ Sy （3）张紧液压缸工作行程 S = S p+S h 另油缸的工作行程，应考虑油缸最短时，链轨的 安装是否方便。
µ G S LS fG S （N） F1 = − 4B 2
V 0 = ∆V
1
式中， μ—转向阻力系数， Gs —整机的作用力，N ； Ls —履带接地长度，m ； B —履带中心距，mm ； f—行驶阻力系数。 转向时内侧履带的张紧缓冲装置的顶推引导轮的 力 Fd ： Fd =2×F1（N） 转向时缓冲装置的最小预紧力 P m i n ： 最小预紧力计 算，取料斗内无物料，基本摊铺宽度时的整机重量，即：
Pmax
2.7
2.7.1
µL = ( S − f )G S max ≤ 2Tmax 2B
式中 ： Tmax—履带允许的最大拉力， （N）
蓄能器参数的确定
此缓冲装置中蓄能器起代替弹簧的作用 蓄能器的充气压力 根 据缓冲装置的预紧力，以及液 压油缸的缸径，
确定蓄能器的充气压力 ：
P0 =
Pmin
D π 2
2.6 缓冲装置的预紧力和最大弹性行程时的最大受压力 2.6.1 缓冲装置的预紧力 履带初拉力的计算公式为： K 对链轨的初拉力给予修正， 缓冲装置的预紧力应保证摊铺机在急转向和倒驶 T0 =K1 · T(N) 上坡时，不应使后支重轮与驱动轮之间的履带因缓冲装 式 中 ：K1— 修 正 系 数， 当 托 链 轮 个 数 为 1 时， 置的弹性压缩而产生履带积聚下垂的现象，破坏驱动 K1=1.8 ； 托链轮个数为 2 时，K1=2， 轮与履带的啮合，引起履带脱落。 2.3 张紧液压缸的预紧压力 由于摊铺机的履带板一般为钢板外敷橡胶型式履 2T0 p= （MPa） 2 带板，且接地长度较长，爬坡度较小，计算时只考虑 D π 急转向工况，即一侧履带速度为零，全部由另一侧履 2
大值处履带为研究对象，近似认为是条悬链线，忽略 链轨与水平面夹角，受力分析如图 3 所示。 取其中一半研究对象，则有 ：
∑M
Fh =
则F=
2
A
=0
qL L • 2 4
2.5
张紧液压缸工作行程
（1）张紧工作行程 液压缸的张紧工作行程应大于履带链轨节距的一
qL （N） ，故初拉力 ： 8h
qL2 qL T= 8h + 2 （N）
P 1− q 0 P1
2
(L)
式中 ： ΔV—液压缸后退时的排油量， L，
D ∆V = π × S y 2
P1 —蓄能器的允许的最大压力，MPa ； q —系数，对于氮气取 1.4。 实际选型，蓄能器容积应大于理论容积。
3
结
语
上述分析，应用履带行走机构的张紧缓冲原理，根 据摊铺机的使用工况，推导出液压油缸蓄能器式张紧 缓冲装置中的下垂量，张紧压力，油缸行程，蓄能器的 初始充气压力和蓄能器的容积等主要参数的计算公式，
应能依靠缓冲装置的弹性行程完全补偿履带链轨曲线 的变化，以防止履带行走机构零件过载。因此，缓冲 装置应有必要的弹性行程 ； （2）在正常的工作条件下，引导轮不会因上方区段 履带的跳动而后移，即此时缓冲装置不应产生弹性行
1
2
3
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8
程。因此，缓冲装置应有必要的预紧力 ； （3）当摊铺机倒退行驶和转向时，不应使后支重 轮与驱动轮之间的履带因缓冲装置的弹性行程而产生履 带积聚下垂的现象，破坏驱动轮与履带的啮合，引起履 带脱落。因此，缓冲装置应有必要的预紧力 ； （4）当履带链轨因销轴和销孔磨损而伸长时，应可
参考文献 机械工业出版社，1988. [1] 张光裕 . 工程机械底盘设计 . 北京 ： 机械工业出版社，1986. [2] 诸文农 . 履带推土机结构与设计 . 北京 ： [3] 彭福人 . 路面冷铣刨机履带张紧缓冲装置设计参数分析 . 工程机械，2005.12. [4] 江创华 . 履带张紧装置预紧力的计算 . 工程机械，2004.06 [5] 宋海军 . 履带车辆转向过程仿真与试验研究 . 装甲兵工程 学院报 .2005.09. [6] 刘树峰 . 掘进机履带行走机构张紧缓冲装置主要参数的确 定 . 煤矿机械，2004.07.
2.4 缓冲装置的弹性行程 缓冲装置的弹性行程，应能在各种严重工况下，例
如越过障碍、以及履带链轨的驱动段堵塞污泥和嵌入 石块、树枝等情况下，完全补偿履带链曲线的变化，避 免履带产生过高的张力，要求缓冲装置的弹性行程应 能达到 ： ⑴ 可使履带与驱动轮脱开啮合 ； ⑵ 可使履带 从引导轮上滑脱。 （1）摊铺机履带受到障碍而被顶起，引起引导轮 后移的弹性行程 S y1 ：
t ⋅g 式中 ： q — 每单位长度履带的重量，N/mm，q = ； lt T — 每节履带的质量，kg ；
g —常数，9.8，m/s2 ； lt —履带的节距，mm ； L —两端支点间的距离，mm ； h —最大下垂度，mm ； 由于链轨毕竟不同于钢丝绳等柔性物体的悬链线 计算，同时考虑到履带托链轮作用所引起的两端受力不 均匀性，而且 T 只是最小初拉力，因此采用一个系数
2
（MPa）
收稿日期： 2011-03-26 湖南省长沙市望城县经济开发区 通讯地址： 马桥河路1117号(410200)
2011.Leabharlann 7 建设机械技术与管理123
122
CMTM 2011.07
产品
●
技术 Product & Technology
带提供驱动力 ： 求转向时张紧力时作如下假设 ： ⑴ 履带在坚实的水平地面上以稳定的半径低速转向； ⑵ 忽略履带的宽度，机体质量平均分配在两条履 带上，且在左右履带上均匀分布 ；
2.7.2
蓄能器的压缩最大时工作压力
P1 ≥
h1
图3 履带下垂量示意图
图4 履带链受力分析示意图
2.2
履带预紧拉力计算
取图 3 中托轮与引导轮、驱动轮或托轮之间的最
L 2 + 4h 2 − L S y1 = 1 / 2 （mm） 1
式中 ： L1 — 引导轮与前支重轮之间的距离， mm ； H — 为被顶起最大挠度， mm ； （2）缓冲装置的弹性行程 S y S y 取 S y1，驱动轮齿高 h q，引导轮轮缘高 h d 中的 较大值。
2011.07 建设机械技术与管理
121
产品
●
技术 Product & Technology
取托轮与引导轮、驱动轮或托轮轮三者之中的最大值 （mm） ，即图 3 中 L1， L2 与 L3 之中的最大值。
L3 h3 L T A qL/ 2 O B F T h L2 h2 L1
式中 ： D —张紧液压缸直径，mm
1.引导轮 2.张紧缓冲装置 3.支重轮 4.链轨 5.台车架 6.托轮 8.链轨 9.驱动轮 图1 履带行走机构图
1 摊铺机履带张紧缓冲装置的结构组成及设计原则
1.1 结构组成
大、 中型摊铺机的履带张紧装置均采用液压调节式， 以通过对张紧机构的调节，从履带链轨中拆掉一块履带 工作装置为液压缸，根据注入介质不同，有黄油式和液 板，并恢复履带的正常张紧度。因此，张紧机构应有一 压油式，缓冲装置有缓冲弹簧式和蓄能器式。本文主要 介绍的履带张紧缓冲装置为液压油缸隔膜蓄能器式。 摊铺机的履带张紧缓冲装置一般放置在履带行走 机构的前部，主要由张紧液压缸和缓冲蓄能器两部分 组成，如图 2 所示。 履带行走机构前部是引导轮和导向架，可以前后 滑动，张紧液压缸和缓冲蓄能器支承着引导轮，将一 定压力的液压油经充压口充入液压缸，液压缸的伸长 使引导轮移动，使履带张紧以控制履带的张紧度 ；缓 定的调节行程。
Pmax
D π 2
2
（MPa）
⑶ 不考虑履带内部阻力，横向力形成转向阻力矩， 2.7.3 且均匀分布 ； ⑷ 车辆的行驶阻力不因转向而变化。 内侧履带的制动力 F1 ：
蓄能器的容积 蓄能器的压缩过程速度较快，为绝热过程，根据
公式 P 0V 0 q=P1(V 0 －ΔV ) q ，导出理论容积 ：
2
2.1
履带张紧缓冲装置主要设计参数分析
履带的静态张紧度
履带的静态张紧度通常是根据履带松边 （上方区段）
的下垂量 h 来确定，如图 3 所示考虑到摊铺机履带行 走机构的结构及使用工况，下垂量ｈ的一般取值为 ： h＝ （0.010 ～ 0.015） L （mm） 式中 ：L —引导轮与驱动轮之间的中心距，有托轮时，
Pmin =
2.6.2
µG S min LS µL - f GSmin = ( S − f )G S min (N) 2B 2B
缓冲装置的最大受压力
缓冲装置的最大受压张紧力不能太大， 以免使履带、 为设计履带张紧缓冲装置提供了较为科学的参考依据。 驱动轮、引导轮等行走系统零件的应力过大，否则不能 起到缓冲的作用。最大受压力，料斗内满物料，最大摊 铺宽度时，摊铺机转向，缓冲装置所受的压力最大。 最大受压张紧力 ：
产品
●
技术 Product & Technology
摊铺机履带张紧缓冲装置主要参数确定
How to Determine the Main Parameters of the Track Tensioning and Buffering Device for the Paver
长沙中联重工科技发展股份有限公司 履带行走机构具有牵引力大、接地比压低、爬坡 能力强、转弯半径小等优点，因此，大、中型摊铺机均 采用履带行走机构。 摊铺 机履带行 走机构的组成，主要包括引导轮、 张紧缓冲装置、台车架、支重轮、驱动装置、链轨及 履带板等部件，如图 1。其中张紧缓冲装置是一个很重 要的部件，它支承引导轮，引导链轨正确卷绕，并通 过调节履带链轨的松紧程度，使履带链轨保持在一定 张力范围内工作。缓冲装置在履带行走机构受到冲击或 越过障碍时， 起缓冲作用， 防止履带行走机构零件过载， 1.2 延长履带的使用寿命。履带张紧缓冲装置设计参数的 确定，对设计履带行走机构具有非常重要的意义。
1 1.蓄能器 2 3 4 5 6 6.引导轮 2.充压门 3.油缸 4.柱塞杆 5.导向架 图2 履带张紧缓冲装置图
徐仁建 /XU Renjian
冲蓄能器在履带行走机构受到冲击载荷或越过障碍时， 能使引导轮向后移动一段距离，起到缓冲作用，防止履 带行走机构零件过载。
设计原则
（1）当履带行走机构受到冲击载荷或跨越障碍时，
半，以便在履带链轨因磨损变长时，可拆去一块履带板 而继续使用。 S p ≥ 0.51（ t mm） 式中 ： 1t —履带链轨节距，mm （2）缓冲工作行程 液压缸的缓冲工作行程应大于缓冲装置的弹性行程 Sh ≥ Sy （3）张紧液压缸工作行程 S = S p+S h 另油缸的工作行程，应考虑油缸最短时，链轨的 安装是否方便。
µ G S LS fG S （N） F1 = − 4B 2
V 0 = ∆V
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式中， μ—转向阻力系数， Gs —整机的作用力，N ； Ls —履带接地长度，m ； B —履带中心距，mm ； f—行驶阻力系数。 转向时内侧履带的张紧缓冲装置的顶推引导轮的 力 Fd ： Fd =2×F1（N） 转向时缓冲装置的最小预紧力 P m i n ： 最小预紧力计 算，取料斗内无物料，基本摊铺宽度时的整机重量，即：
Pmax
2.7
2.7.1
µL = ( S − f )G S max ≤ 2Tmax 2B
式中 ： Tmax—履带允许的最大拉力， （N）
蓄能器参数的确定
此缓冲装置中蓄能器起代替弹簧的作用 蓄能器的充气压力 根 据缓冲装置的预紧力，以及液 压油缸的缸径，
确定蓄能器的充气压力 ：
P0 =
Pmin
D π 2
2.6 缓冲装置的预紧力和最大弹性行程时的最大受压力 2.6.1 缓冲装置的预紧力 履带初拉力的计算公式为： K 对链轨的初拉力给予修正， 缓冲装置的预紧力应保证摊铺机在急转向和倒驶 T0 =K1 · T(N) 上坡时，不应使后支重轮与驱动轮之间的履带因缓冲装 式 中 ：K1— 修 正 系 数， 当 托 链 轮 个 数 为 1 时， 置的弹性压缩而产生履带积聚下垂的现象，破坏驱动 K1=1.8 ； 托链轮个数为 2 时，K1=2， 轮与履带的啮合，引起履带脱落。 2.3 张紧液压缸的预紧压力 由于摊铺机的履带板一般为钢板外敷橡胶型式履 2T0 p= （MPa） 2 带板，且接地长度较长，爬坡度较小，计算时只考虑 D π 急转向工况，即一侧履带速度为零，全部由另一侧履 2
大值处履带为研究对象，近似认为是条悬链线，忽略 链轨与水平面夹角，受力分析如图 3 所示。 取其中一半研究对象，则有 ：
∑M
Fh =
则F=
2
A
=0
qL L • 2 4
2.5
张紧液压缸工作行程
（1）张紧工作行程 液压缸的张紧工作行程应大于履带链轨节距的一
qL （N） ，故初拉力 ： 8h
qL2 qL T= 8h + 2 （N）
P 1− q 0 P1
2
(L)
式中 ： ΔV—液压缸后退时的排油量， L，
D ∆V = π × S y 2
P1 —蓄能器的允许的最大压力，MPa ； q —系数，对于氮气取 1.4。 实际选型，蓄能器容积应大于理论容积。
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结
语
上述分析，应用履带行走机构的张紧缓冲原理，根 据摊铺机的使用工况，推导出液压油缸蓄能器式张紧 缓冲装置中的下垂量，张紧压力，油缸行程，蓄能器的 初始充气压力和蓄能器的容积等主要参数的计算公式，
应能依靠缓冲装置的弹性行程完全补偿履带链轨曲线 的变化，以防止履带行走机构零件过载。因此，缓冲 装置应有必要的弹性行程 ； （2）在正常的工作条件下，引导轮不会因上方区段 履带的跳动而后移，即此时缓冲装置不应产生弹性行
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程。因此，缓冲装置应有必要的预紧力 ； （3）当摊铺机倒退行驶和转向时，不应使后支重 轮与驱动轮之间的履带因缓冲装置的弹性行程而产生履 带积聚下垂的现象，破坏驱动轮与履带的啮合，引起履 带脱落。因此，缓冲装置应有必要的预紧力 ； （4）当履带链轨因销轴和销孔磨损而伸长时，应可
参考文献 机械工业出版社，1988. [1] 张光裕 . 工程机械底盘设计 . 北京 ： 机械工业出版社，1986. [2] 诸文农 . 履带推土机结构与设计 . 北京 ： [3] 彭福人 . 路面冷铣刨机履带张紧缓冲装置设计参数分析 . 工程机械，2005.12. [4] 江创华 . 履带张紧装置预紧力的计算 . 工程机械，2004.06 [5] 宋海军 . 履带车辆转向过程仿真与试验研究 . 装甲兵工程 学院报 .2005.09. [6] 刘树峰 . 掘进机履带行走机构张紧缓冲装置主要参数的确 定 . 煤矿机械，2004.07.
2.4 缓冲装置的弹性行程 缓冲装置的弹性行程，应能在各种严重工况下，例
如越过障碍、以及履带链轨的驱动段堵塞污泥和嵌入 石块、树枝等情况下，完全补偿履带链曲线的变化，避 免履带产生过高的张力，要求缓冲装置的弹性行程应 能达到 ： ⑴ 可使履带与驱动轮脱开啮合 ； ⑵ 可使履带 从引导轮上滑脱。 （1）摊铺机履带受到障碍而被顶起，引起引导轮 后移的弹性行程 S y1 ：
t ⋅g 式中 ： q — 每单位长度履带的重量，N/mm，q = ； lt T — 每节履带的质量，kg ；
g —常数，9.8，m/s2 ； lt —履带的节距，mm ； L —两端支点间的距离，mm ； h —最大下垂度，mm ； 由于链轨毕竟不同于钢丝绳等柔性物体的悬链线 计算，同时考虑到履带托链轮作用所引起的两端受力不 均匀性，而且 T 只是最小初拉力，因此采用一个系数
2
（MPa）
收稿日期： 2011-03-26 湖南省长沙市望城县经济开发区 通讯地址： 马桥河路1117号(410200)
2011.Leabharlann 7 建设机械技术与管理123
122
CMTM 2011.07
产品
●
技术 Product & Technology
带提供驱动力 ： 求转向时张紧力时作如下假设 ： ⑴ 履带在坚实的水平地面上以稳定的半径低速转向； ⑵ 忽略履带的宽度，机体质量平均分配在两条履 带上，且在左右履带上均匀分布 ；
2.7.2
蓄能器的压缩最大时工作压力
P1 ≥
h1
图3 履带下垂量示意图
图4 履带链受力分析示意图
2.2
履带预紧拉力计算
取图 3 中托轮与引导轮、驱动轮或托轮之间的最
L 2 + 4h 2 − L S y1 = 1 / 2 （mm） 1
式中 ： L1 — 引导轮与前支重轮之间的距离， mm ； H — 为被顶起最大挠度， mm ； （2）缓冲装置的弹性行程 S y S y 取 S y1，驱动轮齿高 h q，引导轮轮缘高 h d 中的 较大值。
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取托轮与引导轮、驱动轮或托轮轮三者之中的最大值 （mm） ，即图 3 中 L1， L2 与 L3 之中的最大值。
L3 h3 L T A qL/ 2 O B F T h L2 h2 L1
式中 ： D —张紧液压缸直径，mm
1.引导轮 2.张紧缓冲装置 3.支重轮 4.链轨 5.台车架 6.托轮 8.链轨 9.驱动轮 图1 履带行走机构图
1 摊铺机履带张紧缓冲装置的结构组成及设计原则
1.1 结构组成
大、 中型摊铺机的履带张紧装置均采用液压调节式， 以通过对张紧机构的调节，从履带链轨中拆掉一块履带 工作装置为液压缸，根据注入介质不同，有黄油式和液 板，并恢复履带的正常张紧度。因此，张紧机构应有一 压油式，缓冲装置有缓冲弹簧式和蓄能器式。本文主要 介绍的履带张紧缓冲装置为液压油缸隔膜蓄能器式。 摊铺机的履带张紧缓冲装置一般放置在履带行走 机构的前部，主要由张紧液压缸和缓冲蓄能器两部分 组成，如图 2 所示。 履带行走机构前部是引导轮和导向架，可以前后 滑动，张紧液压缸和缓冲蓄能器支承着引导轮，将一 定压力的液压油经充压口充入液压缸，液压缸的伸长 使引导轮移动，使履带张紧以控制履带的张紧度 ；缓 定的调节行程。
Pmax
D π 2
2
（MPa）
⑶ 不考虑履带内部阻力，横向力形成转向阻力矩， 2.7.3 且均匀分布 ； ⑷ 车辆的行驶阻力不因转向而变化。 内侧履带的制动力 F1 ：
蓄能器的容积 蓄能器的压缩过程速度较快，为绝热过程，根据
公式 P 0V 0 q=P1(V 0 －ΔV ) q ，导出理论容积 ：
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履带张紧缓冲装置主要设计参数分析
履带的静态张紧度
履带的静态张紧度通常是根据履带松边 （上方区段）
的下垂量 h 来确定，如图 3 所示考虑到摊铺机履带行 走机构的结构及使用工况，下垂量ｈ的一般取值为 ： h＝ （0.010 ～ 0.015） L （mm） 式中 ：L —引导轮与驱动轮之间的中心距，有托轮时，
Pmin =
2.6.2
µG S min LS µL - f GSmin = ( S − f )G S min (N) 2B 2B
缓冲装置的最大受压力
缓冲装置的最大受压张紧力不能太大， 以免使履带、 为设计履带张紧缓冲装置提供了较为科学的参考依据。 驱动轮、引导轮等行走系统零件的应力过大，否则不能 起到缓冲的作用。最大受压力，料斗内满物料，最大摊 铺宽度时，摊铺机转向，缓冲装置所受的压力最大。 最大受压张紧力 ：
产品
●
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摊铺机履带张紧缓冲装置主要参数确定
How to Determine the Main Parameters of the Track Tensioning and Buffering Device for the Paver
长沙中联重工科技发展股份有限公司 履带行走机构具有牵引力大、接地比压低、爬坡 能力强、转弯半径小等优点，因此，大、中型摊铺机均 采用履带行走机构。 摊铺 机履带行 走机构的组成，主要包括引导轮、 张紧缓冲装置、台车架、支重轮、驱动装置、链轨及 履带板等部件，如图 1。其中张紧缓冲装置是一个很重 要的部件，它支承引导轮，引导链轨正确卷绕，并通 过调节履带链轨的松紧程度，使履带链轨保持在一定 张力范围内工作。缓冲装置在履带行走机构受到冲击或 越过障碍时， 起缓冲作用， 防止履带行走机构零件过载， 1.2 延长履带的使用寿命。履带张紧缓冲装置设计参数的 确定，对设计履带行走机构具有非常重要的意义。
1 1.蓄能器 2 3 4 5 6 6.引导轮 2.充压门 3.油缸 4.柱塞杆 5.导向架 图2 履带张紧缓冲装置图
徐仁建 /XU Renjian
冲蓄能器在履带行走机构受到冲击载荷或越过障碍时， 能使引导轮向后移动一段距离，起到缓冲作用，防止履 带行走机构零件过载。
设计原则
（1）当履带行走机构受到冲击载荷或跨越障碍时，