推土机设计
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
PkP’ = kd PkP
推土机作业时的切削阻力
推土机的受力分析
1、铲刀重力Gg 2、土对铲刀的反力PN
对固定式推土机，土对 铲刀的反力包括水平反力 Px(考虑动载的铲刀顶推力) 、 垂直反力PZ
对回转式推土机，土对 铲刀的反力包括Px 、PZ和水 平侧向分力PY • 为避免推土机跑偏，应有：
3、铲刀提升力S1
铲入工况防抬头失稳。
垂直载 荷方向
朝下
垂直载 荷方向
朝上
2.牵引稳定性: 避免抬头失稳。 3.坡道运行稳定性：纵向稳定性、横向稳定性。
推土机的工作装置设计
推土机的工作装置主要由前面的推土板、刀片、顶推梁、斜撑杆 和提升油缸等组成。
固定式铲刀的推土板和顶推梁、斜撑杆等组成一刚性构架，铰接在 推土机台架上。推土板能绕铰点上下活动，利用斜撑杆可适当调整刀 片的切削角。
（2）侧铲作业 侧铲作业主要用于傍山铲土、单侧弃土。此时推土板的水平回转角一 般为左右各25°。作业时能一边切削土壤，一边将土壤移至另一侧。侧铲作业的 经济运距一般较直铲作业时短，生产率也低。
（3）斜铲作业 斜铲作业主要应用在坡度不大的斜坡上铲运硬土及挖沟等作业，推土 板可在垂直面内上下各倾斜9°。
8、推土机的推土作业方法
推土机常用的推土方法有拉槽推土法、分段推土法、多刀推土法、并列推土法 及下坡推土法等。
（1）拉槽推土法 拉槽推土法的特点是连续多次在同一处切土推运，借助槽沟的两侧壁作运土时
的挡壁，以防止推土过程中土壤散失。拉槽推土法一般只适用于I、II级土壤地区。
L——推土机刀片宽度
（2）多刀推土法
推土机直铲作业时的经济作业距离
关于“土”
• 推土机的作业对象一般为前三类土
7、 推土机的生产率
• 推土机用直铲进行铲推作业时的生产率Q
Q 3600qKBKY (m3 / h) T
式中KB——时间利用系数，一般为0.80－0.85； KY——坡度影响系数，平坡时 KY＝ 1.0；上坡时（坡度 5%－10%）KY=0.5
• 若重心位置偏后于接地中心： 铲刀强制入土时，后端接地比压增大，如在软路面，则履带后
面下陷，铲刀不能强制入土；如在硬路面，则发生抬头失稳。 • 若重心位置超前于接地中心：
铲刀满载提升时，前端接地比压增大，如在软路面，则履带前 面下陷，铲刀不能提升；如在硬路面，则发生翘尾失稳。
• 外载荷： 不同的作业工况，带来不同的土对铲刀反力PN方向，从而影响
－0.7； 下坡时（坡度 5％－15％） KY=1.3－2.3； q——推土机一次推运土壤的体积，按密实土方计量（m3）
q LH 2Kn
2KP tan0
式中：L——推土板宽度（m）； H——推土板高度（m）； φ0——土自然堆放角，砂φ0=35°；粘土φ0=35°—45°； 种植土φ0=25°—40°。 Kn——运移时土的漏损系数，一般为0.75－0.95； Kp——土壤的松散系数，一般为1.08－1.35； T——每一工作循环的延续时间（s）
统压力、油缸运动速度、推
土速度v1
vDb < tgαv1 vDb≈（0.5～0.8）v1
3、推土机的行走速度v1
4、推土机牵引力
(1)切线牵引力 (2)附着力 (3)顶推力：PkP=Pk-Pf
比推力：qkP=PkP /Bg (4)铲刀垂直压力：PZ
比压入力：qZ
比推力表示推土机推土作业的能力， 比压入力表示推土机强制入土的能力。
大型（≥250kw以上）三类。 （2）按行走方式，推土机可分为履带式和轮胎式两种。 （3）按传动方式分有机械式、液力机械式、全液压式和电传动式四种。 （4）按推土机作业环境可分为地面普通式、两栖式和水下式。 （5）按推土板安装方式分有固定式（直铲式）和回转式（角铲式）两种。
目前世界上最大型的推土机功率达 735KW
4、铲刀强制入土油缸推力S2
• 为使铲刀强制入土 所需之最小油缸推力Sh、 铲刀强制入土使推土 机抬头ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ稳时的油缸 推力SZ 则S2应满足： S2 > SZ > Sh
自救
推土机的重心
• 重心位置应满足：
（1）接地比压均布； （2）地面各反力的合力位于履带接地中心。
• 影响因素： 矛盾
（1）总体布置； （2）外载荷
回转式铲刀可在水平面内回转一定的角度（0°～25°）。实现斜 铲作业，称为回转式推土机。如果将铲刀在垂直平面内倾斜一个角度 （一般为0°～9°），则可实现侧铲作业。回转式推土机还可改装为 除荆机和除根机等施工机械，作业范围较广，因而大、中型推土机都 采用回转式铲刀。
推土铲的类型有直式、角式、通用式和垫式。
推土机
伐木 推土 机
高原 推土机
超湿 推土机
山推产品
环卫推土 机
沙漠 推土机
中国最大推土机山推sd42-3
世界上最大的静液压驱动的履带式推土机——利勃海尔PR764Litronic
思考题
• 名词解释： 比推力、比重力、比功率、接地比压、驶入角、离去
接地比压，影响重心位置。
不同作业工况下的履带接地比压分布
重心位置的确定
• 原则：
（1）以基本工况为主，兼顾通过性和稳定性； （2）重心位置偏移接地中心前后不超过L0/6
推荐： 大中型履带推土机，l=（0.55~0.65）L；
轻型l=0.5L。
推土机的稳定性
1.推土作业稳定性： 切削工况防翘尾失稳；
推土机设计
推土机及其应用
1．推土机的用途 推土机主要用来开挖路堑、构筑路堤、回填基坑、 铲除障碍、清除积雪、平整场地等，也可完成短距离内松散物料的铲 运和堆集作业。还可作助铲机。配备松土器，可进行预松作业。
铲、运、 卸
2．推土机的分类 （1）按功率的大小可分小型（≤37kw ）、中型（37kw～250kw）和
铲刀固定在某切土位置时的提 升力So、从切土开始提升铲刀至运 土位置时的提升力Sn 、推土机在翘 尾失稳位置时的提升力Sy
S1应满足：S1>Sn，S1>So ，S1<Sy
按校核的发动机功率确定S1：
（1)发动机功率足够大，能使推土机翘尾 失稳的同时履带滑转；S1=(1.35-1.5)Sy （2)发动机功率首先满足最大提升力，剩 余功率再用于行走; S1=(1.35-1.5)Sy （3)发动机功率不能使推土机翘尾失稳； （4)机器稳定性超强，Sy大于Sn； S1= 2Sn
推土机悬架：半刚性悬架。 推土机的行走机构由驱动链轮、引导轮、 支重轮、履带和张紧机构组成。
高驱动轮履带推土机外形
推土机的整机参数
1、推土机重力：结构重力、使用重力 G0=
（1）比重力Gj / Neh
PeH/(φ+f)
履带式推土机：1.15~1.5kN/kW
轮胎式推土机：0.82~1.09kN/kW
（2）比功率 Neh / Gj 履带式推土机：0.67~0.87kN/kW
轮胎式推土机：0.92~1.22kN/kW
（3）接地比压
q= Gs/ F= Gs /（2×103Lb）
2、推土机的铲刀升降速度vDb
• 油缸运动速度Var
• 铲刀平均升降速度VDb
• 影响VDb的因素： 铲刀结构尺寸、液压系
履带式推土机
轮式推土机示意图
推土机的总体性能
牵引性 作业性 经济性 通过性 稳定性
牵引力 牵引功率 牵引效率
推土生产率 推土质量 比推力 适应范围
平均接地比压
燃料消耗 最小离地间隙 不抬头翘尾 整机折旧年限 最大爬坡角 抗倾翻滑移
最小转弯半径
推土机的结构选型
推土机主要由基础车和工作装置组成。 推土机的基础车由内燃机和底盘组成。
推土机工作装置的主要参数
1.推土铲的高度和宽度 固定式：
回转式：
2.角度参数：
3.推土板曲率半径
推土机工作装置强度计算
1.计算工况
铲刀所受垂直力：切土垂直反力PZ、铲刀升降力S 铲刀所受水平力：土的水平反力Px、顶推架铰点反力Xc
组合形成5种计算工况：
4、工作装置液压系统
液压控制系统具有结构紧凑、操纵轻便、工作 平稳、作业效率高等优点。可根据作业需要，迅速 提升或降下工作装置，或实现铲刀或松土齿缓慢就 位。
5、轨距B (1)转向性能系数L/B ＝1.2 ～1.5 (2)最小转弯半径R
6、通过性参数
驶入角、离去角、离地间隙
推土机的作业阻力
• 计算工况：最大作业阻力工况 • 作业阻力 （1）切削阻力PN：
切土阻力、运移阻力、摩擦阻力、上升阻力。
（2）其它阻力PN：
行走阻力、坡道阻力、惯性阻力、风阻力
• 牵引力平衡 • 动载荷
再 见
（4）松土器的劈开作业 松土器有多齿和单齿两种。主要用于疏松较薄的硬土、冻土 层等。单齿还可以劈裂风化岩和有裂缝或节理发达的岩石，并可拔除树根。用重 型单齿松土器劈松岩石的效率比钻孔爆破法高。
通常，向前推挖土石方、平整场地或堆积松散物料，广泛采用直铲作业。傍山 铲土或单侧弃土，常采用斜铲作业。在斜坡上铲削硬上或挖边沟，可采用侧铲作业。
在较宽的取土场内，推土机按分段切土，自近而远均将各段所切土壤推运至 各段的切土终点处，等作业线上积聚起若干个土堆后，由远而近以土拥土的办法 叠送至填方处。多刀推土法和下坡推土法结合使用，能显著地提高生产率。 （3）并列推土法
当运土距离较长（50—100m），可采用2—3台推土机并列作业，这样推土量 可增加15%——30％。并列推土时，各机的速度要一致，两推土刀之间要保持30— 50厘米的间隔，这就要求司机有较熟练的操作技术。
TY320型履带式推土机工作装置液压系统原理图， 此液压系统由推土板升降、推土板倾斜、松土器升 降和松土器倾斜回路组成。
TY320型履带式推土机工作装置 液压系统原理图
6、推土机的运用
作业循环：
直角推土机的作业循环是切土→推土→卸土→倒退（或折返）回空。
作业方法 ：
（1）直铲作业 是推土机最常用的作业方法，用于将土和石碴向前推送和场地平整作 业。其作业效率与经济作业距离有关。
角、切削角、履带接地长度、切削深度 • 推土机宜用哪种悬架系统？为什么？ • 狭长与短宽的履带分别对推土机的性能有哪些影响？ • 如何确定铲刀的升降速度？ • 分析推土机重心位置和外载荷如何影响推土机接地比压的
分布？ • 如何确定铲刀的提升力？ • 如何确定铲刀强制入土时的油缸推力？ • 如何考虑土对铲刀的切削反力？ • 推土机的稳定性如何保证？ • 比较角铲式工作装置与直铲式工作装置有何特点？ • 铲刀强度校核的计算工况有哪几种？
推土机作业时的切削阻力
推土机的受力分析
1、铲刀重力Gg 2、土对铲刀的反力PN
对固定式推土机，土对 铲刀的反力包括水平反力 Px(考虑动载的铲刀顶推力) 、 垂直反力PZ
对回转式推土机，土对 铲刀的反力包括Px 、PZ和水 平侧向分力PY • 为避免推土机跑偏，应有：
3、铲刀提升力S1
铲入工况防抬头失稳。
垂直载 荷方向
朝下
垂直载 荷方向
朝上
2.牵引稳定性: 避免抬头失稳。 3.坡道运行稳定性：纵向稳定性、横向稳定性。
推土机的工作装置设计
推土机的工作装置主要由前面的推土板、刀片、顶推梁、斜撑杆 和提升油缸等组成。
固定式铲刀的推土板和顶推梁、斜撑杆等组成一刚性构架，铰接在 推土机台架上。推土板能绕铰点上下活动，利用斜撑杆可适当调整刀 片的切削角。
（2）侧铲作业 侧铲作业主要用于傍山铲土、单侧弃土。此时推土板的水平回转角一 般为左右各25°。作业时能一边切削土壤，一边将土壤移至另一侧。侧铲作业的 经济运距一般较直铲作业时短，生产率也低。
（3）斜铲作业 斜铲作业主要应用在坡度不大的斜坡上铲运硬土及挖沟等作业，推土 板可在垂直面内上下各倾斜9°。
8、推土机的推土作业方法
推土机常用的推土方法有拉槽推土法、分段推土法、多刀推土法、并列推土法 及下坡推土法等。
（1）拉槽推土法 拉槽推土法的特点是连续多次在同一处切土推运，借助槽沟的两侧壁作运土时
的挡壁，以防止推土过程中土壤散失。拉槽推土法一般只适用于I、II级土壤地区。
L——推土机刀片宽度
（2）多刀推土法
推土机直铲作业时的经济作业距离
关于“土”
• 推土机的作业对象一般为前三类土
7、 推土机的生产率
• 推土机用直铲进行铲推作业时的生产率Q
Q 3600qKBKY (m3 / h) T
式中KB——时间利用系数，一般为0.80－0.85； KY——坡度影响系数，平坡时 KY＝ 1.0；上坡时（坡度 5%－10%）KY=0.5
• 若重心位置偏后于接地中心： 铲刀强制入土时，后端接地比压增大，如在软路面，则履带后
面下陷，铲刀不能强制入土；如在硬路面，则发生抬头失稳。 • 若重心位置超前于接地中心：
铲刀满载提升时，前端接地比压增大，如在软路面，则履带前 面下陷，铲刀不能提升；如在硬路面，则发生翘尾失稳。
• 外载荷： 不同的作业工况，带来不同的土对铲刀反力PN方向，从而影响
－0.7； 下坡时（坡度 5％－15％） KY=1.3－2.3； q——推土机一次推运土壤的体积，按密实土方计量（m3）
q LH 2Kn
2KP tan0
式中：L——推土板宽度（m）； H——推土板高度（m）； φ0——土自然堆放角，砂φ0=35°；粘土φ0=35°—45°； 种植土φ0=25°—40°。 Kn——运移时土的漏损系数，一般为0.75－0.95； Kp——土壤的松散系数，一般为1.08－1.35； T——每一工作循环的延续时间（s）
统压力、油缸运动速度、推
土速度v1
vDb < tgαv1 vDb≈（0.5～0.8）v1
3、推土机的行走速度v1
4、推土机牵引力
(1)切线牵引力 (2)附着力 (3)顶推力：PkP=Pk-Pf
比推力：qkP=PkP /Bg (4)铲刀垂直压力：PZ
比压入力：qZ
比推力表示推土机推土作业的能力， 比压入力表示推土机强制入土的能力。
大型（≥250kw以上）三类。 （2）按行走方式，推土机可分为履带式和轮胎式两种。 （3）按传动方式分有机械式、液力机械式、全液压式和电传动式四种。 （4）按推土机作业环境可分为地面普通式、两栖式和水下式。 （5）按推土板安装方式分有固定式（直铲式）和回转式（角铲式）两种。
目前世界上最大型的推土机功率达 735KW
4、铲刀强制入土油缸推力S2
• 为使铲刀强制入土 所需之最小油缸推力Sh、 铲刀强制入土使推土 机抬头ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ稳时的油缸 推力SZ 则S2应满足： S2 > SZ > Sh
自救
推土机的重心
• 重心位置应满足：
（1）接地比压均布； （2）地面各反力的合力位于履带接地中心。
• 影响因素： 矛盾
（1）总体布置； （2）外载荷
回转式铲刀可在水平面内回转一定的角度（0°～25°）。实现斜 铲作业，称为回转式推土机。如果将铲刀在垂直平面内倾斜一个角度 （一般为0°～9°），则可实现侧铲作业。回转式推土机还可改装为 除荆机和除根机等施工机械，作业范围较广，因而大、中型推土机都 采用回转式铲刀。
推土铲的类型有直式、角式、通用式和垫式。
推土机
伐木 推土 机
高原 推土机
超湿 推土机
山推产品
环卫推土 机
沙漠 推土机
中国最大推土机山推sd42-3
世界上最大的静液压驱动的履带式推土机——利勃海尔PR764Litronic
思考题
• 名词解释： 比推力、比重力、比功率、接地比压、驶入角、离去
接地比压，影响重心位置。
不同作业工况下的履带接地比压分布
重心位置的确定
• 原则：
（1）以基本工况为主，兼顾通过性和稳定性； （2）重心位置偏移接地中心前后不超过L0/6
推荐： 大中型履带推土机，l=（0.55~0.65）L；
轻型l=0.5L。
推土机的稳定性
1.推土作业稳定性： 切削工况防翘尾失稳；
推土机设计
推土机及其应用
1．推土机的用途 推土机主要用来开挖路堑、构筑路堤、回填基坑、 铲除障碍、清除积雪、平整场地等，也可完成短距离内松散物料的铲 运和堆集作业。还可作助铲机。配备松土器，可进行预松作业。
铲、运、 卸
2．推土机的分类 （1）按功率的大小可分小型（≤37kw ）、中型（37kw～250kw）和
铲刀固定在某切土位置时的提 升力So、从切土开始提升铲刀至运 土位置时的提升力Sn 、推土机在翘 尾失稳位置时的提升力Sy
S1应满足：S1>Sn，S1>So ，S1<Sy
按校核的发动机功率确定S1：
（1)发动机功率足够大，能使推土机翘尾 失稳的同时履带滑转；S1=(1.35-1.5)Sy （2)发动机功率首先满足最大提升力，剩 余功率再用于行走; S1=(1.35-1.5)Sy （3)发动机功率不能使推土机翘尾失稳； （4)机器稳定性超强，Sy大于Sn； S1= 2Sn
推土机悬架：半刚性悬架。 推土机的行走机构由驱动链轮、引导轮、 支重轮、履带和张紧机构组成。
高驱动轮履带推土机外形
推土机的整机参数
1、推土机重力：结构重力、使用重力 G0=
（1）比重力Gj / Neh
PeH/(φ+f)
履带式推土机：1.15~1.5kN/kW
轮胎式推土机：0.82~1.09kN/kW
（2）比功率 Neh / Gj 履带式推土机：0.67~0.87kN/kW
轮胎式推土机：0.92~1.22kN/kW
（3）接地比压
q= Gs/ F= Gs /（2×103Lb）
2、推土机的铲刀升降速度vDb
• 油缸运动速度Var
• 铲刀平均升降速度VDb
• 影响VDb的因素： 铲刀结构尺寸、液压系
履带式推土机
轮式推土机示意图
推土机的总体性能
牵引性 作业性 经济性 通过性 稳定性
牵引力 牵引功率 牵引效率
推土生产率 推土质量 比推力 适应范围
平均接地比压
燃料消耗 最小离地间隙 不抬头翘尾 整机折旧年限 最大爬坡角 抗倾翻滑移
最小转弯半径
推土机的结构选型
推土机主要由基础车和工作装置组成。 推土机的基础车由内燃机和底盘组成。
推土机工作装置的主要参数
1.推土铲的高度和宽度 固定式：
回转式：
2.角度参数：
3.推土板曲率半径
推土机工作装置强度计算
1.计算工况
铲刀所受垂直力：切土垂直反力PZ、铲刀升降力S 铲刀所受水平力：土的水平反力Px、顶推架铰点反力Xc
组合形成5种计算工况：
4、工作装置液压系统
液压控制系统具有结构紧凑、操纵轻便、工作 平稳、作业效率高等优点。可根据作业需要，迅速 提升或降下工作装置，或实现铲刀或松土齿缓慢就 位。
5、轨距B (1)转向性能系数L/B ＝1.2 ～1.5 (2)最小转弯半径R
6、通过性参数
驶入角、离去角、离地间隙
推土机的作业阻力
• 计算工况：最大作业阻力工况 • 作业阻力 （1）切削阻力PN：
切土阻力、运移阻力、摩擦阻力、上升阻力。
（2）其它阻力PN：
行走阻力、坡道阻力、惯性阻力、风阻力
• 牵引力平衡 • 动载荷
再 见
（4）松土器的劈开作业 松土器有多齿和单齿两种。主要用于疏松较薄的硬土、冻土 层等。单齿还可以劈裂风化岩和有裂缝或节理发达的岩石，并可拔除树根。用重 型单齿松土器劈松岩石的效率比钻孔爆破法高。
通常，向前推挖土石方、平整场地或堆积松散物料，广泛采用直铲作业。傍山 铲土或单侧弃土，常采用斜铲作业。在斜坡上铲削硬上或挖边沟，可采用侧铲作业。
在较宽的取土场内，推土机按分段切土，自近而远均将各段所切土壤推运至 各段的切土终点处，等作业线上积聚起若干个土堆后，由远而近以土拥土的办法 叠送至填方处。多刀推土法和下坡推土法结合使用，能显著地提高生产率。 （3）并列推土法
当运土距离较长（50—100m），可采用2—3台推土机并列作业，这样推土量 可增加15%——30％。并列推土时，各机的速度要一致，两推土刀之间要保持30— 50厘米的间隔，这就要求司机有较熟练的操作技术。
TY320型履带式推土机工作装置液压系统原理图， 此液压系统由推土板升降、推土板倾斜、松土器升 降和松土器倾斜回路组成。
TY320型履带式推土机工作装置 液压系统原理图
6、推土机的运用
作业循环：
直角推土机的作业循环是切土→推土→卸土→倒退（或折返）回空。
作业方法 ：
（1）直铲作业 是推土机最常用的作业方法，用于将土和石碴向前推送和场地平整作 业。其作业效率与经济作业距离有关。
角、切削角、履带接地长度、切削深度 • 推土机宜用哪种悬架系统？为什么？ • 狭长与短宽的履带分别对推土机的性能有哪些影响？ • 如何确定铲刀的升降速度？ • 分析推土机重心位置和外载荷如何影响推土机接地比压的
分布？ • 如何确定铲刀的提升力？ • 如何确定铲刀强制入土时的油缸推力？ • 如何考虑土对铲刀的切削反力？ • 推土机的稳定性如何保证？ • 比较角铲式工作装置与直铲式工作装置有何特点？ • 铲刀强度校核的计算工况有哪几种？