重型推土机工作装置设计_毕业设计(编辑修改稿)

重型推土机工作装置设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

起；推土机进入作业工况时液压油缸降下推土铲，将铲刀置于地面，向前可以推土，向后可以平地 [3]。 4 1刀片； 2切削刃； 3铲刀； 4中央拉杆； 5倾斜油缸； 6顶推梁； 7框销； 8拉杆（斜撑杆） 图 21 推土铲 推土铲结构的确定 推土铲的横向结构形式 推土铲铲刀的横向结构外形一般有直线形和 U 形两种，根据不同场合的需要还有半 U 铲、环卫铲、电厂铲、 沙漠铲、湿地铲、岩石铲、万向铲等。 直线形推土铲可以是固定式（直铲）或回转式（角铲）。 直线形推土铲切削力大，但推土铲两侧有溢土现象，推土铲前土堆的形成时间较长，因此，主要用于短距离土的剥离和运输。 而 U 形推土铲的集土、运土能力较大。 因此它主要用于运土距离较远的堆积场地。 取 直线形推土铲（固定式）。 推土铲的纵向结构形式 推土铲纵向外形结构，有圆弧型和复合型两种。 复合型推土铲除了有圆弧段外，还有直线段，直线段大多在下部，也可以在上部。 固定式铲刀推土机往往采用下部为直线段的复合型推铲。 回转式铲刀推土机往往采用圆弧型 推铲这是因为在斜铲作业时，推土阻力小，平地效果好。 取 下部为直线段的复合型推铲。 推土铲的断面结构形式 推土机断面的结构形式有开式、半开式、闭式三种形式，如图 22 所示小型推土机一般采用结构简单的开式推土铲；中型推土机长采用半开式推土铲；大型以上推土机作业条件恶劣，为保证足够的强度和刚度，需要采用闭式推土铲。 5 (a)开式 (b)半开式 (c)闭式 图 22 推土铲的断面结构形式 推土作业装置主要参数及结构尺 寸的确定 铲刀高度和宽度 这两个参数决定了推土机的推土容量，因此是决定推土机生产效率的重要参数。 (1)铲刀高度 gH 铲刀支地，沿地面垂直方向量出的铲刀高称为铲刀高度gH。 铲刀高度取决于发动机的额定功率。 gH 可按经验公式确定 KPKPg FFH 5500 3  （ 21） 式中： KPF — 为推土机 在推土作业速度下所能发挥的有效牵引力，以 10KN 为单位。 则： 35 0 0 5 6 1 3 m mg K P K PH F F   (2)铲刀宽度 gB 是指铲刀切削刃外廓宽。 推土机铲刀必须有自身开辟道路的能力，因此铲刀宽 gB 必须大于两侧履带每边 25～ 35 mm。 一般来讲，用同一主机，在要求相同容积的土方作业时，可用不同宽度的推土铲，土壤越是松软，宽度可相应大些。 当铲刀高度确定以后，可以用经验公式确定铲刀宽度 gB 的值。 gg HB )5~4( （ 32） 取：  gg HB mm 6 推土铲角度参数 推土铲的角度参数包括切削角 δ、后角 α、前翻角 K 、推土铲斜装角 ε、挡土板安装角 Z 、推土铲水平面回转角 φ、推土铲垂直面倾斜角 ξ 等如图 23。 φξδ 图 23 铲刀角度示意图 (1)切削角 δ 是铲刀支地，刀片与地面间的夹角。 切削阻力与 δ 有关， δ 越小，切削阻力就越小。 通过试验得出结论： δ 在 20 ～ 30 时切削的阻力最小。 但是，由于推土机作业时，必须保证后角 α 30 ，因此 δ 过小不仅使 α 得不到保证，而且会引起刀刃尖角过小，使刀片强度受到影响。 所以，在实际设计时，一般取 δ =（ 45 ～ 60 ） 177。 10。 取 δ=52176。 (2)后角 α 是刀片后段斜面与地平面的夹角。 一般取 α = 30 ～ 35。 上面已经提到， α 最好不能小于 30 ，否则，由于地势起伏会出现刀片背后接地现象，从而增加摩擦阻力，降低切削能力。 取 α = 33。 (3)前翻角 K 是推土铲最上缘切线与 水平面间夹角。 K 的选择主要考虑使土屑沿推土铲上缘向前翻滚性能良好。 K 值随推土铲上部曲面的曲率半径的变化而改变。 K 过大，会使土壤里开上缘时不能向前翻滚； K 过小，必然要减小推土铲上部的曲率半径，这就增加了土壤沿推土铲向上滑动的阻力，也增加了土壤对推土铲的法向压力，从而增加了土壤黏结在推土铲上的可能性。 考虑到推土机上坡（ K 增大）和下坡（ K 减小）的影响，一般取 45K ～ 70。 取 67K。 (4)推土铲斜装角 ε 是指整个推土铲与地面倾斜安装角度。 一般取 ε=75176。 ε过小，一方面土屑易从推土铲上缘往后翻落；另外，由于推土板上积土太多而引起铲刀提升阻力增加。 ε 过大，切削角随之增大，使土屑上升变形加大，增加切削阻力。 取 ε =75176。 (5)挡土板安装角 Z 是指推土铲上部挡土板与地面的夹角。 一般取 90 ～100。 加装挡土板的目的是防止土屑往推土板后面翻落并增加推土板前积土量。 取 Z =93176。 (6)挡土板回转角 φ 是指在水平面内，推土铲与推土机纵向轴线的夹角。 对于回转式铲刀，侧向排土时， φ 的变动范围为 60 ~ 90。 取 φ =90176。 (7)推土铲倾斜角  是在垂直面内推土铲与地平面的夹角。 有了  角，能使 7 推土机在坡地上横向推出水平切面，以及在平地上推出横坡。 另外对于较坚硬土，可用铲角作业。 用螺杆调整的取  5 ，用油缸调整的取   125。 取  12。 推土铲曲率半径 推土铲曲率半径 R 是决定推土铲形状的重要参数之一。 它直 接影响推土机作业性能。 R 过小，增加土屑沿推土铲上升的阻力，并且导致卸土不干净； R 过大，土屑容易向推土铲后面翻落，减少推土铲前面积土量。 因此确定 R 值要综合考虑上述因素，其中最主要的就是避免土屑向推土铲后面翻落，也就是要求K 90176。 通常取 R= gH。 取 613mmgRH。 推土铲直线部分及挡土板尺寸 档土板垂直高度一般为（ ～ ） 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 2/1 ；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。 取垂直高度470)~(  gBh mm。 推土工作装置运动分析 侧倾机构运动分析 铲刀侧倾机构如图 24所示。 侧倾油缸的伸缩使各构件和铲刀运动副产生位移，由于机体支承在地面上，不会倾斜，整个推土铲框架机构便随之产生侧倾，从而实现铲刀侧倾运动。 计算侧倾量时假设 :① 左顶推梁相对铲刀运动是微小的 , 可看作相对铲刀近似固定不 动。 ② 在侧倾油缸作用下 , 右顶推梁仅绕着横销轴O1O2轴线转动 , 忽略其横向摆动 [17]。 1铲刀 2托架 4左、右支臂 6左、右顶推梁 7机体 8螺杆 9侧倾油缸活塞杆 10油缸体 图 24 铲刀侧倾机构简图 图 25是右顶推梁部分计算简图 , 图中 DA 线表示侧倾油缸行程 , O为顶推梁 8 与铲刀连接横销轴的轴心， 1L 是侧倾油缸上端点与横销轴轴心的距离， 2L 是侧倾油缸下端点与横销轴轴心的距离， 1 是 1L 和 2L 的夹角， 3L 是顶推梁长度 , β是顶推梁与地面最初夹角 , L是侧倾油缸行程。 对左顶推梁部分 ,DA是螺杆 ,设其长度为 L ,相应于 1 的角度设为 1 , 则 21222211212222112a r c c o s2a r c c o sLLLLLLLLLL (23) 以 O点为坐标原点时 , 左顶推梁铰点 1B 的坐标为   sincos3311 LZ LXBB (24) 右顶推梁铰点 2B 的坐标为       s inc o s3322 LZ LXBB （ 25） 左倾时 11   , 右倾 时 11   , 则左、右顶推梁后铰点之间的标差为   1212BBBB ZZZ XXX （ 26） 计算时假定左顶推梁和铲刀不动 , 机体倾斜 , 实际上机体是不动的 , 因而只能是铲刀运动。 要将倾斜的机体线 21BB 转平至 21BB , 通过空间转动变换矩阵二次转动来实现 , 如图 26所示 , 1B 点为原点 , Y 轴通过 1B 和 2B 点 , Z 轴垂直地面 , X 轴平行地面。 先绕 X 轴转 θ角 , 再绕 Z 轴转 α角 , 转动矩阵为 c o ss in0c o ss inc o sc o ss ins ins ins inc o sc o sI （ 27） 9 θβ 图 25 右顶推梁部分计算简图 式中： 22a r c s in ZsZ 222a r c s in ZXsX   设 b 为铲刀两尖角点横向的宽度，当铲刀平放时，左 右两尖角点坐标差为：0X ， bY ， 0Z。 当侧倾时 , 铲刀经转动矩阵变换后 , 左右两尖角点的坐标差为：  sinc osbX  ，  coscosbY  ， sinbZ ， Z 是铲刀侧倾量。 θΔ39。 Δα 图 26 机体 转动参考坐标系 10 升降机构运动分析 铲刀升降机构如图 27所示。 φ 2φ 1φ 4 1活塞杆 2油刚体 3顶推梁 4机体 图 27 铲刀升降机构分析简图 铲刀通过升降油缸活塞杆的伸缩 , 使顶推梁绕机体上过 C 点的。