推土机工作装置设计_毕业设计

哈尔滨理工大学

毕业设计

题目：推土机工作装置设计

院、系：机械动力工程学院

推土机工作装置设计

摘要

推土机作为铲土运输机械中最具代表性的机种之一，是由许多部件组合起来的一个整体，其整机性能不仅取决于每个部件的品质，而且取决于各部件之间的相互协调。推土工作装置是推土机的重要部件, 其设计参数的优劣将直接影响到推土机的性能。在全面了解履带式推土机结构与工作原理的基础上，设计优化履带式推土机工作装置。文中详细叙述了履带式推土机的总体设计、推土工作装置结构设计当中各部件的铰接方案的确定以及参数的计算过程，包括推土铲的设计与计算、松土器的设计与计算、工作装置液压系统的设计、顶推梁的设计与强度校核、推土机作业阻力的计算等，完成了符合设计技术要求的履带式推土机的工作装置

关键词履带式推土机；工作装置；液压；强度校核

Design of Work Installment on Bulldozer

Abstract

Bulldozer scraping transport machinery was the representative of the types of planes which is combined many components. Its overall performance depends not only on the quality of each component, but also depend on the mutual coordination of all the parts. In blade bulldozer, working device is an important component. Its design parameters will impact on the performance of the bulldozers. Based on a comprehensive understanding of tractor structure and working principle,design tractor equipment and process simulation are intrduced. This paper describes the crawler tractor, the overall design Blade working device structure design of the various components hinged program and the calculation process. This paper also describes including the blade design and calculation, scarification of design and computation, the equipment hydraulic system design, pushing beam design and strength check, and calculates for the bulldozers resistance operations and design for process simulation system. The thesis complets with the design of the technical requirements of the crawler tractor attachments

Keywords Bulldozer；Equipment；Transport ；Machinery Scraper

目录

摘要...................................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................... II

第1章绪论 (1)

1.1 课题背景 (1)

1.2 国内外研究状况和研究成果 (1)

1.3 对课题的研究方法 (2)

1.4 预期结果和意义 (2)

第2章履带式推土机的总体设计 (3)

2.1 推土机各部件结构型式的选择 (3)

2.1.1 传动系统 (3)

2.1.2 操纵系统 (4)

2.1.3 工作装置 (4)

2.1.4 液压系统 (5)

2.1.5 电气系统 (5)

2.1.6 驾驶室及仪表盘 (5)

2.2 推土机作业阻力的计算 (5)

2.2.1 铲刀反力的计算 (5)

2.2.2 工作阻力的计算 (6)

2.2.3 铲刀极限提升力的计算 (6)

2.3 推土机总体参数的选择与计算 (7)

2.3.1 确定有效牵引力 (7)

2.3.2 推土机行驶速度的分析 (7)

2.3.3 最大切土深度与最大提铲高度的确定 (7)

2.3.4 推土机行走系统参数的确定 (7)

2.3.5 最小离地间隙的确定 (8)

2.3.6 履带式推土机驱动桥总体结构 (9)

2.3.7 整机牵引性能分析 (9)

2.3.8 经变速器、主传动和最终传动传递的转矩转速 (9)

2.4 推土机的总体布置 (11)

2.4.1 发动机与传动系的布置 (11)

2.4.2 顶推梁与台车架的铰点位置的确定 (12)

2.4.3 驾驶室的布置 (12)

第3章宣工TY165液力推土机工作装置的设计 (13)

3.1 推土机工作装置的组成 (13)

3.2 推土铲的设计 (13)

3.2.1 推土铲结构的确定 (13)

3.2.2 推土作业装置主要参数及结构尺寸的确定 (14)

3.2.3 推土工作装置运动分析 (16)

3.3 松土器的设计 (20)

3.3.1 松土器结构的确定 (20)

3.3.2 松土器参数选择 (21)

3.3.3 松土齿切削阻力.............................................. 错误！未定义书签。

3.3.4 松土齿材料的选用.......................................... 错误！未定义书签。

3.4.1作业工况下推土机驱动功率及转矩计算....... 错误！未定义书签。

3.4.2液压驱动装置输入功率及转矩的计算........... 错误！未定义书签。

3.4.3行走速度的计算............................................... 错误！未定义书签。

3.5顶推梁强度计算...................................................... 错误！未定义书签。

3.5.1铰点反力的计算............................................... 错误！未定义书签。

3.5.3顶推梁内力分析............................................... 错误！未定义书签。

3.5.4顶推梁强度分析............................................... 错误！未定义书签。

3.6本章小结.................................................................. 错误！未定义书签。结论.................................................................................... 错误！未定义书签。致谢.................................................................................... 错误！未定义书签。参考文献............................................................................ 错误！未定义书签。附录.................................................................................... 错误！未定义书签。

第1章绪论

1.1课题背景

推土机作为铲土运输机械中最具代表性的机种之一，它的发展代表了一个国家工程机械设计、制造的水平，因此在国内外企业界都受到高度重视。

近年来，随着建筑施工和资源开发规模的扩大，对工程机械需求量迅速增加，因而对其可靠性、维修性、安全性和燃油经济性也提出了更高的要求。随着微电子技术向工程机械的渗透，现代工程机械日益向智能化和机电一体化方向发展。自20世纪90年代以来，国外工程机械进入了一个新的发展时期，在广泛应用新技术的同时，不断涌现出新结构和新产品。继完成提高整机可靠性任务之后，技术发展的重点在于增加产品的电子信息技术含量和智能化程度，努力完善产品的标准化、系列化和通用化，改善驾驶人员的工作条件，向节能、环保方向发展。

1.2国内外研究状况和研究成果

推土机是铲土运输机械中最具代表性的机种之一，被广泛用于土石基础施工中。推土机在我国经历了修造、仿制改进、引进消化、嫁接改造等发展阶段。

建国初期的很长一段时间内，我国尚无能力设计制造推土机这样的重型机械。1958年，天津建筑机械厂在前苏联斯大林80履带式拖拉机的基础上成功地研制出了推土工作装置，这是我国的第一台推土机——移山E80履带式推土机。其工作装置为绞盘控制，配置了干拉式离合器和转向离合器、板弹簧悬挂、螺杆张紧履带装置、支重轮为黄油润滑、汽油机辅助启动主发动机等。这就是我国第一代履带式推土机的雏形，也是相当长一段时期内国内推土机发展的基础。

之后，我国进口了一定数量的推土机，让我们初步领略到了日、美等国先进的推土机技术。通过对进口样机的研究，国内企业开始探索借鉴进口产品的技术改进我国推土机的部分结构，包括将工作装置的绞盘控制改为液压控制，在仿制改进过程中也逐渐形成了一支自己的专业技术队伍，以日本小松的D80A—7、D80A—12、D80A—15等为样机设计开发了88kw（120马力）、103kw（140马力）和110kw（150马力）等不同功率的履带式推土机。

改革开放给我国推土机行业带来了良好的发展机遇，从20世纪70年代末至今，我国已引进推土机近10个系列，16个基本机型。这些机型的引进，不但给我国推土机产品带来了先进的技术和专业标准，而且使我们通过各种方式接触到了先进的制造技术、工艺手段、检测手段以及全面质量管理等方面的内容，这些对在消化技术初期进行技术改造提供了很大帮助，并逐步实现了引进技术的国产化。在国内建立了专业零部件的配套生产厂家及新材料研究生产基地的同时，也相应带动了其他产业的发展。液力机械传动技术很快成熟并成为主流的传动形式。目前，我国推土机的技术开发显现出巨大的活力，面对世界市场的竞争和挑战，各生产厂家加大了新产品研制和开发的力度。2001年宣化工程机械股份有限公司SD7、SD8系列高驱动履带式推土机通过技术鉴定，已小

批量投放市场；TYl65推土机研制成功。其TYl80C、TY320C推土机采用了模块化设计、低噪声驾驶室、末端行星传动、片式制动器、先导操纵、浮动行走系统、机电一体化监控等先进技术。郑工集团开发出了TLK220高速轮式推土机新产品，已通过了国家工程机械质量监督检验中心严格的性能测试和1200h的可靠性试验，并通过了技术鉴定。三一重工最新研制开发的TQl60、TQ230全液压推土机，填补了国产推土机在这一领域的空白，代表了国内推土机的发展方向，具有当代国际先进水平。我国履带式推土机研发制造领域同先进的工业国家之间还存在着不小的差距，但这种差距正在缩小。

1.3对课题的研究方法

本次设计要求在了解履带式推土机整机结构、工作过程的基础上，优化设计履带式推土机工作装置。

履带式推土机工作装置结构：推土工作装置是推土机的重要组成部分。推土工作装置是推土机的重要部件，其设计参数的优劣将直接影响到推土机的性能，因此其结构直接影响推土机的使用性能和工作效率。在一定程度上，推土工作装置的结构和性能体现了推土机的设计和制造技术水平。随着推土机技术的不断发展，推土工作装置结构形式也在不断翻新。推土工作装置的推土铲、顶推臂、提升油缸、倾斜油缸等组成多自由度的空间机构, 它们之间存在着密切的关联因素, 其铰点位置的变化将会影响到推土装置的性能。推土工作装置是推土机的执行部件，所以，推土工作装置在结构上必须具有良好的强度和刚度，以承受工作阻力。

1.4预期结果和意义

目前，我国履带式推土机研发制造领域同先进的工业国家之间还存在着不小的差距，但这种差距正在缩小。推土装置是履带式推土机的重要部件, 其设计参数的优劣将直接影响到推土机的性能。因此，对履带式推土机工作装置结构优化设计尤为重要，通过了解履带式推土机结构和工作过程的基础上，对履带式推土机工作装置进行设计和改进一些参数。完成履带式推土机工作装置结构设计，绘制履带式推土机整体布局图，履带式推土机作业工况下的极限位置图，以及工作装置各个部件的零件图。

通过这次推土机工作装置设计，掌握推土机的工作过程原理，并自行设计推土机工作装置的结构，使机械达到运动要求。当前由于推土机是机械传动驱动，液压系统控制的，在土石方工程中被广泛应用。通过本次毕业设计，对大学四年中所学到的知识进行一次重新的理解和运用，增加实践经验，拓展自己的视野。

第2章履带式推土机的总体设计

2.1推土机各部件结构型式的选择

2.1.1传动系统

2.1.1.1动力装置

由于推土机的使用条件较差，工作场地粉尘多，负荷大以及自身散热差，所以选用按小时功率标定的工程机械用柴油机[8、12]。而且随着涡轮增压技术的日益完善，选用增压式WD615T1-3C柴油机见表2.1

表2.1 WD615T1-3C柴油机的技术参数

2.1.1.2主离合器与变速器

主离合器为常开式、多片、湿式粉末冶金摩擦片，液压助力操纵机构。分动箱与变速器采用斜齿圆柱齿轮，传动平稳，冲击和噪声小，重叠系数大，轮齿的强度高。变速器为空间三轴式、常啮合、斜齿轮传动、双杆机械操纵、结合套换挡的强制润滑变速器。箱体内有8对常啮合斜齿轮和4组结合轮用结合套，通过改变结合套与各齿轮的结合关系改变动力传递路线，从而得到前进5挡、后退4挡的行走速度。变速器操纵与主离合器操纵设有联锁装置，可以保证只有在主离合器操纵杆处于分离位置时，才能操纵变速操纵杆换挡或进退操纵杆换向，否则变速操纵杆与进退操纵杆就不能扳动，这样就避免了因司机的

误操作而造成变速器打齿、脱挡或乱挡现象。

2.1.1.3转向与制动

转向离合器是湿式、多片、粉末冶金摩擦衬面、弹簧压紧、液压分离的常闭式结构。转向离合器的接合是靠转向大弹簧和转向小弹簧的合力，使压盘压紧外齿片和内齿片来实现的。转向离合器的分离则是靠转向液压系统的液压油作用于活塞，使活塞向车体的外侧方向运动，压缩转向大弹簧和转向小弹簧，使压盘、外齿片、内齿片和主动轮不再被压紧而实现的。由转向离合器的接合或分离，实现向左、右终传动传递或切断动力，满足推土机在行驶和作业过程中的左右转向以及停车制动的需要；制动器为湿式、浮动、双向带式、脚踏式机械操纵。

2.1.1.4中央传动和终传动

中央传动为一对螺旋伞齿轮，将动力分为左右两部分，通过左右转向离合器再将动力传给终传动；终传动采用两级大变位直齿圆柱齿轮减速，齿轮强度高，可承受较大的转矩。终传动内设有两组浮动油封，可以防止外部的水或泥砂进入终传动壳体内，也可防止油箱内的润滑油向外渗漏；链轮采用组合式，便于维修。

2.1.1.5机架及行走机构

机架的左右梁、行走架的内外梁均为箱型结构，具有足够的强度与刚度，可以承受推土机在行驶和作业过程中的巨大冲击载荷，增大了整机作业时机体的稳定性，减小了振动。行走系统采用半刚性悬挂机构，平衡梁两端都有减振橡胶支承，从而提高了整机的减振性能，减小地面对整机的冲击，行驶平稳，改善了司机的工作条件。台车架为“八”字梁摆动式，行走架为凸扁钢钢板焊接成矩形截面的“八”字梁形式，引导轮采用弹簧缓冲、液压缸涨紧式，每侧行走架装有单边支重轮4个、双边支重轮2个、托链轮2个，引导轮、支重轮和托链轮两侧均装有密封性好、寿命长的浮动油封。

2.1.2操纵系统

该机操纵机构分为油门操纵、主离合器操纵、工作装置操纵、变速器操纵和转向操纵。根据人机工程学原理，各操纵杆的布局更加合理，操纵更舒适，操纵机构更加简单。转向操纵采用单杆软轴形式，结构简单，操纵舒适省力，成本低；工作装置操纵采用先进的液压先导操纵，使操纵更加轻便自如，有效地减轻了驾驶员的劳动强度。

2.1.3工作装置

液压缸铰点前置，去掉了液压缸横梁，铲刀升降液压缸接近垂直安装，使铲刀强制入土力加大。推土铲的设计可以保证机器在移动物料时具有优化的卷曲特性和较大的挖掘力；推土铲设计有浮动和快速下降功能。推土铲可根据不同的使用工况配置角铲、直倾铲、U形铲和环卫铲。后工作装置可配置单齿松土器、三齿松土器、工业绞盘等，并可根据用户需要配置其它装置。

2.1.4 液压系统

TY165 型推土机的液压系统为开式系统，包括底盘液压系统和工作装置液压系统。底盘液压系统包括工作油箱、齿轮泵、转向操纵阀、助力阀、滤油器、散热器等。工作装置液压系统采用先导操纵，主要包括双联泵、进油单向阀、选择阀和先导操纵阀、铲刀提升液压缸、侧倾液压缸等。液压泵从油箱吸油，泵出的压力油进入组合式分配阀，阀杆的动作靠先导操纵的液压油控制。阀杆在中位时，压力油经分配阀直接流回油箱，以便减少功率损耗和系统发热。当先导阀控制分配阀杆处于左右工作位置时，压力油则进入液压缸的工作油腔，控制铲刀的升降及侧倾，同时通过先导操纵阀还可以使铲刀液压缸上下腔都和油箱连通，从而实现铲刀的浮动。分配阀进油口装有主安全阀，调定压力为12MPa ，系统超载时，安全阀卸压，保护系统不受损坏。侧倾液压缸连接的两油口装有过载阀，保证侧倾作业时液压缸及管路不会因压力过高而损坏。为了保证在发动机熄火时仍能对分配阀进行操纵，在先导阀进油管路中装有选择阀，以使发动机熄火时，能用铲刀液压缸下腔压力油作为动力源推动分配阀动作，实现落铲功能。TY165 型推土机工作液压系统充分吸取国外先进推土机的优点，铲刀提升液压缸前置，液压先导操纵，控制阀和先导控制阀独立于液压油箱的外面，分开安装，并将滤油器内置于油箱之中，从根本上解决了TY165 型推土机驾驶室的油污问题， 操纵舒适、轻巧省力。

2.1.5 电气系统

电气系统由启动马达、发电机、蓄电池、照明系统和报警系统等组成，电气系统采用电子监控形式，可监控多种类型的数据，三级报警，可靠性高、寿命长。

2.1.6 驾驶室及仪表盘

本机造型优美，六面体驾驶室噪声低、密封性好，配备有可调式的司机座椅、侧滑窗玻璃、刮雨器、电风扇和滚翻保护架，可选配空调器。驾驶室内各操纵杆的位置均符合人机工程学原理，驾驶员可方便地进行操作，完成各种动作；内饰豪华、视野宽阔；仪表盘为玻璃钢结构，外形美观。

2.2 推土机作业阻力的计算

2.2.1 铲刀反力的计算

将铲刀反力N P 分解为水平反力X P 和垂直反力Z P 。X P 的最大值取决于推土机的牵引性能，Z P 与铲刀切削角和土与钢铁摩擦角有关。

推土机质量为23030kg , 动载系数5.1=d K , 切削角?=52δ, 土与钢铁的摩

擦角?=451φ，

则： 510998.4?=X P N

410137.6?-=Z P N

2.2.2 工作阻力的计算

推土机的工作阻力[]18X F 计算公式如下：

54321F F F F F F X ++++= (2-1) 120sin 01===φg b b hB K A K F kN

式中：b K — 单位面积的切削阻力，取0.06MPa ；

0A — 切削土层沿推土机纵轴垂直方向的投影面积;

h — 切削深度，取0.54m ；

g B — 推土板宽，取3.725m ；

φ — 推土板回转角，取?90；

2F — 推土板前土堆运移的阻力；

3F — 铲刀切削刃与地面摩擦阻力；

4F — 土沿着推土板面的上升阻力；

5F — 土屑沿推土板面侧移阻力；

一般来说，切削阻力中切土阻力最大，除了切土阻力外的切削阻力计算，可用经验公式计算：

516.05432==+++g m F F F F t kN

式中：t m — 推土板前面的土堆质[]18量。

ρe

t K V m = (2-2) 式中: V — 推土板前土堆的容积，取5.6m 3。

e K — 土的松散系数，取1.3；

ρ — 土的密度，取2000kg/m 3。

2.2.3 铲刀极限提升力的计算

铲刀极限提升力1S 取决于提升油缸内径、工作油压。计算表达式：

4/2d P S π=提升油缸内径120=d mm , 油压58.20=P MPa ，则可计算出铲刀

极限提升力：

5110980.6?=S N

2.3 推土机总体参数的选择与计算

2.3.1 确定有效牵引力

推土机所具有的额定牵引力KPH F 用来克服松土器的作业阻力。松土器工作时，作业对象对松土齿的垂直反力Z F 有时向上（入土时），有时向下（正常耙裂时），对推土机的附着重量S G 有减少或增加的影响，因此额定牵引力为: ()H Z S KPH F G F φ+= (2-3) 式中：H φ — 为额定滑转率下的附着系数。

查阅资料[11]：62.0=H φ

则： ()=+=H Z S KPH F G F φ6.139=KPH F kN

2.3.2 推土机行驶速度的分析

履带式推土机作业行进时，采用液力机械传动，在变矩器工况最高效率区时，推土机的行驶速度取 3～4km/h 。

由于推土机采用半刚性悬挂,行驶速度不宜过高，最大行驶速度一般30～40 km/h 。推土机经常进行循环作业,为提高生产效率，应当缩短作业循环时间。因此，推土机后退速度比前进作业速度高25～40%，即：推土机的后退速度为

3.75～5.6 km/h 。

2.3.3 最大切土深度与最大提铲高度的确定

参考同类型推土机取：

最大切土深度：540mm

最大提铲高度：852mm

2.3.4 推土机行走系统参数的确定

行走系统用来支撑车体重量，并将来自驱动链轮的旋转动力转换成为车辆前进的驱动力。履带行走系是仅次于轮胎式在工程机械中广泛采用的行走系。推土机主要是以履带行走系为主[9]。

2.3.4.1 采用半刚性悬架

为了使推土机能在铺放于地面上的履带上自由滚动，选取驱动链轮距离滚

道的位置高度为[]183h ：

102/33+=d h mm (2-4)

式中：3d — 驱动链轮直径, mm 。

则： 5553=h mm

当摆动轴外置时，为了消除在越过障碍和大牵引力时驱动链轮的刚性冲击，高度3h 一般有所增加。

在保证驱动链轮不卡住支重轮毂的条件下，按下式确定驱动链轮轴线到后支重轮轴线的距离[]183

C 。 23233)2()]40~20([2

1K K d h d d C --+'+= (2-5) 式中：K d — 支重轮毂直径, mm ；

K

d ' — 支重轮直径, mm 。 则： 8353=C mm

2.3.4.2 采用组合式履带

2.3.4.3 托轮的直径[]18T D

由托在轮子上的履带摩擦力保证托轮旋转的条件来确定：

)

()2(206u t t Ty T f gL m Z l M D -+=μmm (2-6) 式中：Ty M — 托轮密封面的旋转阻力矩，对浮动油封，

5500~2500=Ty M N·

mm t l — 履带节距,mm ；

Z — 每边履带的托轮数；

μ — 履带沿托轮轮缘的摩擦系数，取μ=0.15～0.20；

t m — 一块履带板与销子的质量,kg ；

6L — 引导轮与驱动链轮之间的轮距,mm ；

u f — 与润滑黏度有关的托轮旋转阻力系数，装滚动轴承的托轮，夏季

取u f =0.01～0.02，冬季取u f =0.04～0.08。

则： 200=T D mm

2.3.5 最小离地间隙的确定

最小离地间隙min h 是表示推土机无碰撞地越过障碍物的能力，在保证推土机稳定性的前提下，尽可能提高离地间隙。这里取min h = 352.5mm 。

2.3.6 履带式推土机驱动桥总体结构

履带式底盘驱动桥是指传动系中由变速器至履带驱动轮之间所有传动部件的总称。它的作用是将变速器传来的动力经中央传动降低转速、增大转矩，并将旋转轴线改变?90后，由转向离合器将动力传至驱动链轮，从而驱动履带使车辆行驶。此外，利用转向离合器和制动器的互相配合，使推土机转向。

2.3.7 整机牵引性能分析

对推土机来说，其工作过程有两种典型工况：牵引工况和运输工况。在牵引工况下工作时，推土机需要克服由切削土壤而产生的巨大工作阻力，因而要求它能发挥强大的牵引力。当推土机在运输工况下工作时，它需要克服的仅是数值不大的行驶阻力，此时要求推土机在越野条件下能具有高的速度性能。但是，对于运行速度很低的推土机来说，最主要的工况仍是牵引工况[18]。

由驱动链轮的转矩转速可求出履带驱动力、推土机牵引力和行驶速度。

履带驱动力[]18K F 为：

K q

K K r M F η= (2-7)

式中：K F — 履带驱动力，N ；

K r — 驱动链轮动力半径,m 。

则： 356=K F kN

于是，推土机牵引力[]18KP F 为：

fmg F F K KP -= (2-8) 式中：f — 滚动阻力系数；

m — 推土机工作质量,kg 。

则： 6.139=KP F kN

滑转率[]18δ：

1.14)(9

2.305.0mg F mg F KP KP ?+?

=δ (2-9) 则： δ=10%

推土机行驶速度[]18υ：

)1(δυ-=K K r n (2-10) 则： υ=3.5km/h

2.3.8 经变速器、主传动和最终传动传递的转矩转速

2.3.8.1 经变速器、主传动和最终传动传递的转矩转速

TY165液力推土机为5排行星式动力换挡变速器，采用3进、3退的传动方案，5个行星排中，1φ、2φ是控制进退行驶的换向排，3φ、4φ、5φ是控制速度的行星排，1φ、3φ、5φ为单行星传动，2φ、4φ为双行星传动，各行星排参数见表2.2

表2.2TY165变速器排参数表

（另外，变速器输出端啮合齿轮的齿数、传动比和效率为：331=z 、

372=z 、1212.11

2==z z i g ，98.0=g η。） 按各挡传动路线计算出各挡传动比和效率，

一挡，啮合排数1φ、5φ，传动比5102.1)

1)(1()1)(1(535311=+++++=g i a a a a a i 效率()()9167.01111111153535353111=????????????++++???? ??+???? ?

?+++++=g a a a a a a a a a a ηηηηηηη 二挡，啮合排数1φ、3φ，传动比8494.011312=++=

g i a a i 效率9115.0111133112=++?++=g a a a a ηη

ηη 三挡，啮合排数1φ、4φ，传动比5371.01

)1)(1(434413=-+-+=g i a a a a a i 效率8547.011111144344434113=?????? ?

?-+--'+'-'++=g a a a a a a a a a a ηηηηηηη 2.3.8.2 主传动和轮边减速的速比与效率

主传动大小锥齿轮传动比和效率为：

4118.317581

2==''=z z i 主 97.0=主η

轮边减速二级传动比和效率为：

2626.169

461135=?=边i 96.098.02==边η

2.3.8.3 驱动链轮的转矩、转速

由液力机械变矩器输出转矩与转速到驱动链轮传递的转矩[]18K M 和转速

[]18K n 为：

边主边主出ηηηj j K i i i M M = (2-11) 边

主出i i i n n j K = (2-12) 式中：j i 和j η分别为各挡位的传动比和效率，j=1,2,3；

j=1 =K M 850.5N·m =K n 1850r/min

j=2 =K M 832.4 N·m =K n 1760 r/min

j=3 =K M 801.6 N·m =K n 1598 r/min

2.4 推土机的总体布置

2.4.1 发动机与传动系的布置

发动机通常置于推土机的中部，起到配重作用，有利于提高推土机的稳定性。发动机相对于后桥中心线前后位置，可根据桥菏分配确定；发动机的上下位置，即发动机曲轴中心线相对于车架上平面的高度应尽量低一些，以降低重心高度，有利于推土机的稳定性，但需要保证足够的离地间隙和传动系布置，发动机位置确定后可布置液力变矩器、变速器、后桥箱、转向离合器、及制动器。

这里采用发动机、液力变矩器、变速器、后桥箱、转向离合器、及制动器连成一体的方式，其结构紧凑，轴向尺寸小，传动轴少，便于推土机的总体布置。但由于几部件连成一体，维修不便，且发动机的振动会直接影响其它部件的正常工作。

另外，布置时还要保证万向联轴节传动工作可靠。传动轴一般布置在推土机纵向对称平面内，并尽可能呈水平位置。对于铰接式推土机，要求变速器与后驱动桥之间的传动轴与万向节布置在中心线上，以保证转向时等速传动的条件。

2.4.2顶推梁与台车架的铰点位置的确定

顶推梁铰接在台车架上，其铰点位置影响铲刀升降机构的运动，它与铲刀升降高度、顶推梁长度参数有关。顶推梁铰接在台车架的哪个位置，有两个观点：一是铰接点位于台车架的中点；二是处于台车架的偏后位置，甚至很靠近驱动轮轴承。其好处是在推土铲升降时，特别是铲掘深度有变化时，可使推土铲的切削角变化较小。参考同类型推土机采用铰点处于台车架的偏后位置[13]。

2.4.3驾驶室的布置

把驾驶室布置在前车架后端的方式，此方式可以扩大驾驶员的前方视野，采用防滚翻ROPS和防落物FOPS结构。防滚翻驾驶室经过降噪、隔热处理，在顶棚及后壁铺设有吸声材料，地板铺有吸声垫，前面和侧面可对声波进行反射，因而其室内噪声低于79dB；驾驶员可从两侧的门进出。另外，驾驶室还内置有后视镜，其地板流畅地与门的底缘衔接，便于清扫和保洁。可调式的司机座椅，并配备电风扇。

备有以下驾驶室供用户选用

1. 带空调器的驾驶室。

2. 翻车保护司机凉棚。

3. 简易司机凉棚。

2.5本章小结

本章介绍了推土机的组成、规格参数、设计路线等内容，这种设计的推土机组成全面，配置合理，能达到一定的使用要求。

第3章宣工TY165液力推土机工作装置的设计3.1推土机工作装置的组成

推土机的工作装置有推土铲、松土器、绞盘和牵引钩。中小型推土机发展的早，使用时间长，由于其作业对象是中等坚实度的土质仅用推土铲即可完成铲掘和摊运任务，因此推土铲被公认是推土机的传统工作装置。随着经济建设规模的不断扩大，要求推土机的铲掘能力进一步提高，但不能只用提高牵引力的办法来铲掘岩石和硬度很大的土质，而是为大、中型推土机配备了松土器。先将坚硬土质用松土器松散之后，再用推土铲进一步铲掘和摊运。可见，松土器已成为大中型推土机不可缺少的工作装置。绞盘装在推土机后部，用来进行拖拽圆木、铺管、牵引作业和简单的起重作业[21]。

3.2推土铲的设计

推土铲包括铲刀（推土板）、顶推架和操纵油缸等。推土铲安装在推土机的前端，当推土机处于运输工况时，推土铲被液压油缸提起；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]。如图3-1

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3-1推土铲

3.2.1推土铲结构的确定

3.2.1.1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）。

3.2.1.2 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。

3.2.1.3 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3-2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。

(a)开式 (b)半开式 (c)闭式

图 3-2 推土铲的断面结构形式

3.2.2 推土作业装置主要参数及结构尺寸的确定

3.2.2.1 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g H 铲刀支地，沿地面垂直方向量出的铲刀高称为铲刀高度g H 。铲刀高度取决于发动机的额定功率。g H 可按经验公式确定 KP KP g F F H 55003-= （3-1）

式中：KP F — 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： 61355003=-=KP KP g F F H mm

(2)铲刀宽度g B 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g B 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g B 的值[11]。

g g H B )5~4(= （3-2） 取： 27004.4==g g H B mm

3.2.2.2 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 β、推土铲斜装角ε、挡土板安装角Z β、推土铲水平面回转角φ、推土铲垂直面倾斜角ξ等如图3-3。

图 3-3 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）±?10。

取δ=52°。

(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 β 是推土铲最上缘切线与水平面间夹角。K β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 β值随推土铲上部曲面的曲率半径的变化而改变。K β过大，会使土壤里开上缘时不能向前翻滚；K β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 β增大）和下坡（K β减小）的影响，一般取?=45K β～?70。

取?=67K β。

(4)推土铲斜装角ε 是指整个推土铲与地面倾斜安装的角度。一般取ε =75°。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，使得土屑上升变形加大，增加切削阻力。