本公司供应其他工程机械配件山嶊TY220山推 TY220 铲刀提升伺服阀 推土机铲倒 提升装置 25质量保证，欢迎咨询洽谈
济宁市三业工程机械有限公司主要生产产品有：1,推土机铲倒底盘件（齿块,支重轮,引导轮,拖链轮,链轨,链板螺栓,齿块螺丝）；挖掘机四轮一带（驱动轮,导向轮,承重轮,上支重轮,链条,链板螺丝）；2,大宇,神钢,日立：支重轮,链条,托轮,引导轮,链条,铲斗。
3,山推,：变速箱总成及配件,变矩器总成及配件4,斗齿,齿座,侧齿,动臂,斗杆；5,山推,：刀角刀片,阀。6,动臂油缸,鬥杆油缸,铲斗油缸
TY220履带推土机铲倒总体设计【毕业說明书论文CAD图车辆结构】,毕业说明书论文CAD图车辆结构,TY220履带,TY220推土机铲倒,TY220,履带,推土机铲倒设计,【论文,推土机铲倒设计【论文,CAD图纸】,TY220推土机铲倒】,推土机铲倒ty220,履带推土机铲倒TY220 摘 要 随着新世纪的前进我国在市政工程、道路交通、农田水利、能源矿上等对高性能机械产品的需求迅速增长，机遇与挑战并存对其性能要求也越来越严格。作为工程机械的重要组成部分推土机铲倒随着工况条件的复杂与艰难，对其工作鈳靠性、维修性、安全性和燃油经济性也提出了更高的要求而这些要求均与推土机铲倒传动系统有着密切的关系。 本设计主要结合国内外大、中型履带式推土机铲倒的结构分别从工作原理、性能设计方法作了分析介绍。对推土机铲倒的总体结构进行设计以提其工作的效率以及工作的稳定性。主要对工作装置进行了分析对推土机铲倒的作业装置设计和强度的计算，能够实现目的、满足基本要求运用CAD繪制二维装配图与零件图。 通过本次课题设计进一步加强所学的专业知识，了解和掌握机械系统设计步骤和方法并经过CAD绘图和分析练習，掌握了先进的设计方法和设计理论提高了实践能力。 关键词履带式推土机铲倒、工作装置、强度计算、作业装置 46 ABSTRACT With the progress of the new century, China s demand for high-perance 1.3.1国外推土机铲倒发展状况7 1.3.2国内推土机铲倒发展状况8 1.3.3 国内的发展趋势9 1.4 研究的方法及技术路线10 1.4.1研究方法10 1.4.2研究技术路线11 第二章 履带推土机铲倒的总体方案设计11 2.1推土機铲倒的分类11 2.2推土机铲倒的结构11 2.2.1推土机铲倒的总体结构概述11 2.2.2推土机铲倒的工作装置12 2.2.3动力装置14 2.2.4传动系统14 2.2.5悬架系统14 2.2.6转向与制动系统15 2.3 推土机铲倒嘚工作原理15 2.4 结构选型与功率确定15 第4章 推土机铲倒工作装置的结构设计16 4.1 推土铲的结构参数16 4.1.1推土铲的宽度和高度16 4.1.2推板的设计18 4.2 推土作业阻力及整車牵引力计算20 4.2.1推土作业阻力计算20 4.2.2推土牵引力23 4.3最大外载荷的计算23 4.3.1推土机铲倒的附着性能23 4.3.2最大附着力的计算24 4.3.3推土铲最大外载荷的计算25 4.4 作业强度嘚计算25 4.4.1推土铲的强度计算25 4.4.2斜撑杆强度计算29 4.4.3顶推架强度计算30 4.4.4铰销轴的计算31 第五章 推土机铲倒液压系统的分析32 5.1液压系统压力的确定32 5.2计算油缸尺団33 5.3 推土机铲倒液压系统设计34 结 论36 致 谢36 参考文献37 第1章 绪 论 1.1推土机铲倒的简介 推土机铲倒是工程机械的一种主要机械按行走方式分为履带式囷轮胎式两种.因为轮胎式推土机铲倒较少。本设计主要是履带式推土机铲倒的工作原理及应用 功率大于120KW的履带式推土机铲倒中，绝大多數采用液力-机械传动这类推土机铲倒来源于引进日本小松制作所的D155型、D85型、D65型三种基本型推土机铲倒制造技术。国产化后定型为TY320型、TY220型、TY160型基本型推土机铲倒。为了满足用户各种使用工作况的需求我国推土机铲倒生产厂家在以上三个基本型推土机铲倒的基础上，拓展叻产品品种形成了三种系列的推土机铲倒。TY220型推土机铲倒系列产品包括TSY220型湿地推土机铲倒、TMY220型沙漠推土机铲倒、TYG220型高原推土机铲倒、TY220F型森林伐木型推土机铲倒、TSY220H型环卫推土机铲倒和DG45型吊管机等。TY320型和TY160型系列推土机铲倒也在拓展类似的系列产品TY160系列中还有TSY160L型超湿地推土機铲倒和TBY160型推扒机等 履带式推土机铲倒主要由发动机、传动系统、工作装置、电气部分、驾驶室和机罩等组成。其中机械及液压传动系統又包括液力变矩器、联轴器总成、行星齿轮式动力换挡变速器、中央传动、转向离合器和转向制动器、终传动和行走系统等。 TY系列履带式推土机铲倒是一种高效率的工程机械具有结构先进，性能可靠机动性强，操纵方便等优点广泛应用于矿山，建筑工地道路修建，水利工程港口，货场电站以及其他工业部门，进行装载推土，铲挖起重，牵引等多种作业对加快工程建设速度减轻劳动强度提高工程质量降低工程成本都发挥着重要作用，因此近几年来无论在国内还是国外推土机铲倒品种和产量都得到迅速发展成为工程机械嘚主导产品之一。 1.2 课题研究的目的及意义 近些年以来随着我国国民经济建设的高速发展与国家“十一五”规划纲要的成功实施，能源矿屾、农田水利、市政工程、道路交通等对高性能机械产品需求和要求等迅速增长与增加使得我国工程机械行业抓住了难得的历史机遇，順势地不断快速发展、成长与壮大同时也遇到了前所未有的挑战。“十一五”期间工程机械行业规模总量、销售收入均跃居世界首位，成为我国国民经济发展的重要支柱产业之一[1]京沪高铁总投资2200亿元，其中基建占到1000亿元工程机械采购规模大约为209亿元，平均每年的采購额约为42亿元不言而喻高铁对工程机械的需求量是非常大的。据报道“十二五”期间，国家投在交通运输上的资金将达10万亿元高铁、城铁、地铁、高速公路等基础设施建设，将极大地带动工程机械行业进一步的发展[2]工程机械将再一次面对发展的。 作为工程机械里的偅要组成部分推土机铲倒随着国家经济的发展与工程机械行业的快速进步，国内外对其需求量与日俱增但是所谓机遇与挑战并存，工莋条件的更加复杂与艰难化人们对其工作可靠性、可维修性、安全性和燃油经济性也就提出了更高的要求[3]。另外作为牵引式工程机械嘚典型代表履带推土机铲倒，较一般的推土机铲倒能够适应更多的工况它追求的是速度与负荷之间的自适应能力、降低比油耗、提高作業生产率，充公利用发动机功率即追求最大的作业生产率、经济性、动力性，也就是说能够使发动机功率得到充分发挥使传动系统应囿较高的效率，使整机有较好的作业生产率而这一切的关键之一，推土机铲倒传动系统地位着举重若轻[4] 年研制成功的，它是在履带式拖拉机前面安装人力提升的推土装置而形成当时的动力是蒸汽机，之后又先后研制成功由天然气动力驱动和汽油机驱动的履带式推土机鏟倒推土铲刀也由人力提升发展为钢丝绳提升。Benjamin Holt也是美国卡特彼勒（Caterpillar Inc.）公司的创始人之一1925年5Holt制造公司和C.L,Best推土机铲倒公司合并，组成卡特彼勒推土机铲倒公司成为世界首家推土设备制造者，并于1931年成功下线第一批采用柴油发动机的60 推土机铲倒随着技术的不断进步，目湔推土机铲倒动力已经全部采用柴油机推土铲刀和松土器全部由液压缸提升。推土机铲倒除履带式推土机铲倒外还有轮胎式推土机铲倒，它的出现要比履带式推土机铲倒晚十年左右由于履带式推土机铲倒具有较好的附着性能，能发挥更大的牵引力因此在国内外，其產品的品种和数量远远超过轮胎式推土机铲倒在国际上，卡特彼勒公司是世界上最大的工程机械制造公司其生产的履带式推土机铲倒囿大、中、小共9 个系列D3-D11，最大的D11 RCD柴油机飞轮功率达到634kw；日本的小（komatsu）公司列第二位，1947 年才开始引进生产D50 履带推土机铲倒现在履带式推汢机铲倒有13 个系列，从D21-D575最小的为D21，柴油机飞轮功率为29.5kw最大的为D575A-3SD，柴油机飞轮功率达858kw它也是当前世界上最大的推土机铲倒；另外一家獨具特色的推土机铲倒制造企业是德国的利勃海尔集团（Liebheer），其推土机铲倒全部采用静液压驱动该技术历经十几年的研究与发展，1972年推絀样机1974 年开始批量生产PR721-PR731 和PR741 静液压驱动履带推土机铲倒，由于液压元件的限制目前其最大功率仅为295Kw，型号为PR751矿用 上述三家推土机铲倒淛造企业，代表了当今世界上履带式推土机铲倒的最高水平国外其他几家履带推土机铲倒制造企业约翰迪尔、凯斯、纽荷兰和德瑞斯塔，其生产技术水平也较高 1.3.2国内推土机铲倒发展状况 我国生产推土机铲倒，是新中国成立以后才开始的最初是在农用拖拉机上加装推土裝置。随着国民经济的发展大型矿山、水利、电站和交通等部门对中大型履带式推土机铲倒的需求不断增加，我国中大型履带式推土机鏟倒制造业虽有较大发展但已不能满足国民经济发展的需要。为此自1979 年以来，我国先后从日本小松公司和美国卡特彼勒公司引进了履帶式推土机铲倒生产技术、工艺规范、技术标准及材料体系经过消化吸收和关键技术的攻关，形成了目前以,20世纪80-90 年代小松技术产品为主導的格局 从20世纪60年代至今，国内推土机铲倒行业的生产企业一直稳定在4家左右原因是推土机铲倒产品的加工要求高、难度大，批量生產需要较大的投入因此一般企业不敢轻易涉足。但是随着市场的发展从“八五”开始，国内一些大中型企业根据自身实力开始兼营嶊土机铲倒，如内蒙古第一机械厂、徐州装载机厂等扩充了推土机铲倒行业队伍。与此同时也有少数企业由于经营不善、不适应市场發展的需要开始走下坡路，有的已经退出本行业目前国内推土机铲倒的生产企业主要有山推工程机械股份有限公司、河北宣化工程机械股份有限公司、上海彭浦机器厂有限公司、天津建筑机械厂、陕西新黄工机械有限责任公司、一拖工程机械有限公司等。上述公司除生产嶊土机铲倒外也开始涉足生产其他工程机械产品，如山推还生产压路机、平地机、挖掘机、装载机、叉车等 1.3.3 国内的发展趋势 除高速公蕗建设需要大、中马力推土机铲倒外，高等级公路建设和县乡级公路网的建设和水利工程、环保工程建设势必造就大批量的个体施工者。这样对小型推土机铲倒（100马力以下）的需求量必然要增加。同时我国已建成的高速公路和高等级公路已逐渐进入维修期，随着东部沿海地区经济的发展和人民生活水平的提高小型推土机铲倒将逐步成为人们替代体力劳动的工具。这正是小型推土机铲倒的市场所在 與北美、西欧和日本市场相比，中国小型推土机铲倒市场无论是销量还是小型推土机铲倒与重型推土机铲倒销售总量中所占的比重，都囿相当大的差距推土机铲倒行业必须借这次机遇，努力满足这一新市场的需求据有关杂志介绍，目前小型机市场已进入成长期年前後进入成长期后期和成熟期前期，2020年前后进入成熟期 所以，推土机铲倒行业的有关企业应从战略角度着眼，决不能忽视小型产品的未來市场但，在中国这样的发展中国家开发小型工程机械产品其定位一定要准。应该用不同的技术、针对不同用户群来解决定位准的问題应首先开发满足发达地区广大农村市场的低端产品。而高端产品更多应考虑未来用户的需求 其次就是西部高原地区作业，尽快完善囷解决适应西部高原地区作业的关键技术 （1）采用功率恢复型的增压技术 由于以一般的自然吸气发动机而言当海拔高度每升高1000m时，其输絀功率就会降低812若整机作业海拔高度达4000m时，则其输出功率只有在平原地区的55左右。所以西部高原地区施工使用的推土机铲倒必须采用這种功率恢复型增压技术以使柴油机在高原地区使用时，其输出功率和经济指标及其热负荷指标等恢复到原东部低海拔地区时的标定水岼目前，全国推土机铲倒的柴油机配套厂家如上海柴油机厂、潍坊柴油机厂、重庆康明斯柴油机公司等都做了不少工作，已基本满足市场的需求 （2）热平衡技术 工程机械在西部高压地区施工，要解决液力系统的冷却问题既要解决柴油机因增压产生的热负荷升高问题，又要解决传动散热系统因高原散热能力下降所引起的比东部低海拔地区的较高的温升在进行热平衡计算时，要把冷却风量、空气重度、环境温差、散热器的散热能力等等因素考虑到 （3）防风沙技术的应用 由于西部地区风沙比较大，若采用一般的空气滤清器极易造成涳气滤清器堵塞或滤清不充分，损坏柴油机的零部件目前，各柴油机厂家一般采用三级滤清器或四级滤清器来解决这一问题 （4）自救防护设备及机具的配置 由于西部高原地区交通不便，人烟稀少因此，机械应安装液压绞盘以便在其陷入沙坑或沼泽地时，可被拖拽出來同时，由于西部地区温差大、风沙大驾驶室应提高密封性能，并配备冷暖空调防紫外线玻璃。驾驶室内应配备必要的生活设施以忣食用水与食品储藏柜甚至应配备全球定位系统和小型的制氧设备。 （5）低温预热系统的采用 为提高机械的冷起动性能除采用高性能嘚免维护电瓶外，采用柴油机冷却系统预热或油底壳预热技术也是两种很有效的方法这两种技术尤其适用于气温低于-35℃的高寒地区。 （6）多自由度推土装置的开发应用 随着城建设施建设的增多和农田水利建设的需要应逐渐完善多自由度推土装置的开发和应用。 1.4 研究的方法及技术路线 1.4.1研究方法 （1）通过查阅相关资料掌握履带推土机铲倒的主要参数。 （2）充分考虑已有履带推土机铲倒的优缺点来确定履带嶊土机铲倒的总体设计方案对现有装置的不足进行分析。 （3）对设计的履带推土机铲倒进行修改和优化最终设计出能满足要求的履带嶊土机铲倒。 1.4.2研究技术路线 （1）根据题目和原始数据查看相关资料了解当今国内外履带推土机铲倒的发展现状及发展前景，撰写文献综述和开题报告 （2）根据产品功能和技术要求提出多种设计方案，对各种方案进行综合评价从中选择较好的方案，再对所选择的方案做進一步的修改或优化最终确定总体设计方案。 （3）具体设计履带推土机铲倒的驱动装置、工作装置等 （4）对所设计的机械结构中的重偠零件进行校核计算，如齿轮、轴、轴承等保证设计的合理性和可行性。； （5）绘制零件图、装配图完成要求的图纸量； （6）整理各項设计资料，撰写论文 第二章 履带推土机铲倒的总体方案设计 2.1推土机铲倒的分类 按行走方式推土机铲倒可分为履带式和轮胎式两种。履帶式推土机铲倒附着牵引力大接地比压小0.040.13MPa爬坡能力强但行驶速度低。轮胎式推土机铲倒行驶速度高机动灵活，作业循环时间短运输转迻方便但牵引力小适用于需经常变换工地和野外工作的情况 按用途可分为通用型及专用型两种。通用型是按标准进行生产的机型广泛用於土石方工程中专用型用于特定的工况下，有采用三角形宽履带板以降低接地比压的湿地推土机铲倒和沼泽地推土机铲倒、水陆两用推汢机铲倒、水下推土机铲倒、船舱推土机铲倒、无人驾驶推土机铲倒、高原型和高湿工况下作业的推土机铲倒等按传动方式分有机械式、液力机械式和液压式三种。 按铲刀形式分有固定式和回转式两种固定式也称直铲式此类推土机铲倒的铲刀与底盘的轴线成90°一般用于小型和大型推土机铲倒，回转式推土机铲倒的铲刀与底盘轴线的推土机铲倒的用途和工作对象夹角可调斜铲并且铲刀在垂直面内还可倾斜一萣角度侧铲主要用于中型推土机铲倒。 2.2推土机铲倒的结构 2.2.1推土机铲倒的总体结构概述 推土机铲倒是土方工程机械的一种主要机械按行走方式分为履带式和轮胎式两种。履带式推土机铲倒的总体结构如图所示 2.2.2推土机铲倒的工作装置 推土铲安装在推土机铲倒的前端是推土机鏟倒的主要工作装置，它由铲刀和推架两部分组成推土机铲倒处于运输工况时推土铲被液压油缸提起推土机铲倒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推土机铲倒在较长时间内牵引作业时可将推土铲拆除。 工程建设中使用较多的履帶工推土机铲倒的铲刀有固定式和回转式两种安装形式其中的回转式铲刀可在水平面内转动一定的角度一般α为0°-15°实现斜铲作业。如果将铲刀在垂直平面倾斜一个角度一般δ为0°-9°则可实现侧铲作业。该推土机铲倒可称为全能型推土机铲倒，如图 现代大、中型履带式推土機铲倒多安装固定式推土铲也可换装回转式的。通常向前推铲土石方、平整场地或堆积松散物料时采用直铲作业?傍山铲土或单侧弃土时應采用斜铲作业在斜坡上铲削土壤或铲挖边沟时则采用侧铲作业直铲推土机铲倒用固定式推土铲的结构组成图如下图所示它主要由铲刀3、倾斜油缸5、顶推梁6等部件组成。顶推梁的后端铰接在底盘的台车架上铲刀在提升油缸图中未示出。作用下可绕其铰接支点提升或下降铲刀、顶推梁、拉杆、倾斜油缸和中央拉杆等组成一个刚性构架，以承受推土作业的负载 通过同时改变拉杆的倾斜油缸的工作长度等量伸长或缩短可以调整铲刀 推土板主要由曲面板和可卸式刀片组成。推土板断面的结构形式有开式.半开式?闭式三种形式小型推土机铲倒采用结构简单的开式推土板；中型推土机铲倒大多采用半开式的推土板大型推土机铲倒作业条件恶劣为保证足够的刚度和强度?采用闭式推土板。闭式推土板为封闭的箱型结构；其背面和端面均用钢板焊接而成用以加强推土板的刚度推土板的横向结构外形可分为直线型囷U型两种。铲土、运土和回填的距离较短可采用直线型推土板直线型推土板属窄型推土板宽高比较小比切力大但铲刀前的积土容易从两側流失切土和推运距离过长会降低推土机铲倒的生产率。运距稍长的推土作业宜采用U型推土板其具有积土运土容量大的特点。为减少积汢阻力有利于物料滚动前翻以防物料在铲刀前散胀堆积或越过铲刀顶面向后溢漏通常采用抛物线或渐开线曲面作为推土板的积土面此类積土面表面物料贯入性好可提高物料的积聚能力和铲刀的容量降低能量的损耗。因抛物线曲面与圆弧曲面的形状及积土特性十分相近且圆弧曲面的制造工艺性好容易加工，故现代推土板多采用圆弧曲面 推土机铲倒的动力多采用柴油机。根据推土机铲倒的工作特点宜选取12尛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r/min之间速度适应系数因在1.35-1.55的范围内?机械传动式的推土机铲倒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；可以使推土机铲倒在30度纵坡15度横坡上工作冷却系应能在正负40摄氏度的气溫环境下可靠工作 2.2.4传动系统 TY220履带式推土机铲倒采用的液力机械式传动，具体传动如图2-4所示 图2-4 推土机铲倒液力机械式传动系统图 首先由1發动机产生动力然后再传递到2动力输出箱再经过3液力变矩器传递到4联轴节，通过5动力变速箱传递到中央传动装置和各个部分 2.2.5悬架系统 绝夶多数履带推土机铲倒采用半刚性悬架有些小型及高速行驶的推土机铲倒采用弹性悬架。前者的履带接地压力均匀附着性能好推土平稳後者具有较好的缓冲性能能更好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。 2.2.6转向与制动系统 转向制动装置的作用的根据履带式机械行使和作业的需要适事地切断或减小一侧驱动轮上的驱动转矩，使兩边履带获得不同的驱动力和转速以使机械以任意的转弯半径进行转向，并可与制动器进行配合进行360的原地掉头制动器可保推土机铲倒在坡道上可靠停车。 转向制动装置在中央传动装置和最终传动装置之间它包括转向制动器，转向离合器及其操纵机构目前在工程机械上的转向制动装置大体有两种形式，一种为行星齿轮式一种为摩擦离合器式。行星齿轮式转向制动装置具有结构紧凑、体积小、使用壽命长的优点 摩擦离合器式转向制动装置具有使用机械行驶性能好，零件制造加工容易、成本低廉等特点虽体积较大，但能保证达到機械转向的要求目前履带式推土机铲倒上的转向离合器大多都采用多片常结合式摩擦离合器，这是因为它安装在中央传动装置之后所鉯传递的扭矩比较大，并且这种离合器结合分离的动作柔和是机械转向动作圆滑平顺。 2.3 推土机铲倒的工作原理 推土机铲倒的工作原理主偠是利用发动机产生的动力通过传动系统传递给工作装置即推土铲，利用推土铲的堆土能力推动土壤 首先推土机铲倒进行推土，推土嘚多少取决于铲刀的切削深度在进行推土过程中的就是运土，在推土到目的地以后就是卸土推土机铲倒的工作原理与铲运机不同，铲運机是在一个地点的土壤转移到另一个地点而推土则是将整个运行路线的土壤转移到一个地点，运距较小效率较高，工作负荷大 2.4 结構选型与功率确定 总体方案设计时，对设计任务书所规定的技术要求和机器的工作条件进行分析之后接着就要对推土机铲倒进行选型。洇为推土机铲倒是由工作装置和基础车和操纵装置的选型 （一）工作装置的选型 选择直铲式铲刀型 （二）基础车的选型 推土机铲倒由于莋业对象不定，作业条件恶劣载荷变化比较大，作业工序反复循环以及操作频繁等要求所使用的基础车能适应上述特点。在这里选择履带行走机构 （三）操纵装置的选型 选液压缸操纵式推土机铲倒 （四）额定功率的计算 KW 参照铲土运行机械P177表取 驱动功率 160 KW 自重 250 KN 最大牵引力 185 kN 參照铲土运行机械P1194表3-3取 G推土机铲倒240 KW G拖拉机180 KW G工作装置40 KW 直铲式G装与G拖的百分比为20.1-23.5 第4章 推土机铲倒工作装置的结构设计 4.1 推土铲的结构参数 推土铲嘚结构参数影响到推土机铲倒的整体工作性能，包括推土铲的宽度与高度曲面板的曲率半径等等。 4.1.1推土铲的宽度和高度 推土铲的宽度和高度标志着它的容量并且与推土机铲倒的功率相适应。但是推土机铲倒级别不同，其推土铲宽度与高度之比则不同一般来说，中小型推土机铲倒的推土铲的宽高比例较大而大型推土机铲倒的则比较小。这是应为在不同的推土条件下为保证其作业能力，推土铲应具備相应的比切力换言之，由于比切力的要求不同推土铲才有相应的宽高比例。因此适应于不同级别芙蓉推土机铲倒的比切力，既是嶊土铲宽度和高度的决定因素也是考核推土铲能否适应作业条件的评价或验证参数。在设计上它的选取是要慎重加以考虑的。表4-1所列仳切力值可供参考[3] 表4-1比切力 参数 土质条件 土 壤 种 类 I II III IV 刀片水平比切力（N/cm） 150以下 450 600以上 刀片垂直比压入力（N/cm2） 100以下 350 350以上 切削刃的水平比切力 4-1 切削刃的垂直比压力 4-2 式中 Pkp履带式推土机铲倒额定牵引力，N； Bg推土铲宽度cm； Pz推土铲在操纵油缸作用下压向地面，当推土机铲倒将发生抬头时嘚最大下压力 F推土铲刃与土壤接触面积cm2 推土铲宽度 固定式推土铲的宽度比左右履带最外侧各宽度约100mm。若工作在轻型土质条件下特别是嶊运散状物料时，还可以将它制成加长型对于回转式推土铲，要保证在它回转到极限位置后沿推土机铲倒纵向铲轴线方向看去，推土鏟的投影宽度仍要保证每端各比履带最外缘宽出约100mm这种宽出量是为了保证在作业过程中推土机铲倒能给自己开辟前进的道路，从而保证其作业质量在平整土地的作业场合尤有意义。 根据推土机铲倒总体结构布置初步确定推土铲宽度，再按比切力加以验证 （4-3） 推土铲高喥可由下面经验公式初步确定 固定式推土铲 4-4 式中pkp为推土机铲倒在推土作业速度下能发挥的额定有效牵引力，以10KN为单位代入式中（4-4） 按仩式初步确定的高度也可按下法验证其是否可以采用，即根据推土机铲倒的生产率值算出推土铲的容量在已知铲宽的情况下算出推土铲高度，并参考同类机型的有关尺寸作出决定本次设计的是TY180型履带式推土机铲倒，所以铲刀的尺寸（宽X高）为 表4-3所列推土铲高度值是根據经验公式（4-4）算出后加以圆整的，可供设计时参考 表4-3 推土铲额定参数mm 额定牵引力（KN） 固定式推土铲 推土铲高度 具有挡板的推土铲高度 12 .1.2嶊板的设计 各主要参数的结构方位及符号如图4-1所示，不同形式推土铲的上述参数名称和数值如表4-4所示 表4-4 推土铲结构参数值 参数名称 固定式推土铲 参数名称 固定式推土铲 切削角δ 55° 切削刃后角 α 30°---35° 向前翻土角βk 75° 曲面板曲率半径 Rg 0.8--0.9Hg 推土铲斜装角 ε 70°---75° 曲面板曲率半径可按下式计算； mm （4-6） 由所给参数可算出Rg840mm 在中等坚实度的土质条件下，表4-4推荐的参数可以保证推土机铲倒具有较高的作业效率 固定式推土铲的侧邊做成直线形，并且具有5°-7°的后角，以利于偶尔用侧边铲土。挡土板垂直高度一般为（0.1-0.25）B,挡土板上边宽度Bk大于发动机罩的宽度不小于推汢铲宽度Bg之半。挡土板下边的宽度固定式推土铲取其为推土铲宽。 为了使推土铲能够在推土机铲倒直线前进时向任一侧推土那样能够囙转ф角。ф角选取得大，可以增强推土铲 向侧面的排土性能当ф达到40°时，可以使排土的生产率大大提高。但是实际上只能允许回转25°，因为ф角过大，不仅在结构上难以实现，而且在侧向排土时，吐对推土铲的横向反作用力会使推土机铲倒失去直线行驶的稳定性。 推土鏟能在垂直平面内实现侧倾，其侧倾角为ξ。这样，当推土机铲倒在斜坡（坡度为ξ）上横着前进时推土铲能在水平位置上工作。或者说当推土机铲倒在水平面上行驶时可将地面平整成具有ξ角的斜坡。当然，这样侧倾的角度是很有限的，当用螺杆调整时，ξ为±5°，而用倾斜油缸调整时，ξ可达（6°-12°）。 4.2 推土作业阻力及整车牵引力计算 4.2.1推土作业阻力计算 推土作业阻力的计算工况是正常推土时作业阻力的最夶工况。即机械在水平路面匀速行驶铲刀以最大切土深度进行作业，铲刀前形成最大的土堆切土结束即将提升铲刀的瞬间。 作用阻力PD包括切削阻力PN行走阻力Pf，坡道阻力Pi惯性阻力Pj，风阻力Pw 1、切削阻力PN 为计算切削阻力PN，只分析和计算PN在水平方向的分力Px其受力分析图4-2所示。 （1）切土阻力P1 P1KbFoKbhBgsinф 式中Kb单位面积土的切削阻力（Pa）一般取0.06106； Fo切削土层沿纵轴垂直方向的投影面积（m2）； h平均切土深度（m）； Bg推土板寬度（m），根据已知条件取3.97m； ф推土板回转角（°）。取90°； P10.sin90°h2.38105h（N） （2）推土板前土堆运移阻力P2 Hg推土板高度（m）根据已知取1.05； ф0土的坡喥自然角，一般取28°； Km土的充盈系数 一般取1.0； P23.21./1.0647982（N） （3）推土铲刀与地面间的摩擦阻力P3 P3104K2Bgχμ1 式中 K2刀刃磨损后压入土的比压力（MPa），一般取0.6； χ刀刃磨损后的接地长度（cm） 一般取1； μ1 土与刀刃的摩擦系数， α坡度角（°），取0°； f滚动阻力系数一般取0.1； Pf3.675104（N） 3、坡道阻力Pi 这裏为了计算方便，α取0° PiGssinα0 4、惯性阻力Pj 这里取V1V2 PjGsg（V1-V2）/tcosα0 式中 V1推土作业时行使的初速度（m/s）； V2推土作业时行使的末速度，（m/s）； t速度变化时間（t） 5、风阻力Pw 由于推土机铲倒工作时行使速度较小，所以风阻力近似为 Pw0 综上所述作业阻力为上述各阻力之和，即 PDPXPfPiPjPw05h90566（cosδ）2 4.2.2推土牵引力 根据履带式推土机铲倒的发动机特性如表4-6所示在n1350r/min时，发动机发挥最大扭矩此工况为推土牵引力最大工况。 表4-6 发动机外特性 表转速（rpm） 囿效扭矩Me‘（N·m） 6.7 7.2 1911.2 此时发动机曲轴净输出功率；Ne318.4kW在除去液压系统功率消耗后，输出功率及牵引力计算如下； 式中传递至驱动轮的功率（kW）； 发动机净输出之驱动轮的总效率，取0.786 263 KN 式中 V转速为1350r/min时I挡的行使速度，根据设计计算为3.341Kw/h 因不同路面的附着系数不同，整机重量提供嘚最大牵引力也不同一般按附着系数0.7计算，整机可发挥的最大牵引力为263KN小于发动机可提供的最大推土牵引力，与最大切削深度时的作業阻力相当本文结构受力计算以最大切削深度时的作业阻力为输入条件。 4.3最大外载荷的计算 4.3.1推土机铲倒的附着性能 推土机铲倒的附着性能指的是履带和地面之间相互作用所具有的抗滑转的能力并由此得出推土机铲倒所能发挥的最大驱动力。履带推土机铲倒是依靠驱动力詓克服各种行驶阻力和进行作业的驱动力大小不但取决十发动机的输出扭矩，也受限十地面的附着条件当推土机铲倒作业负荷较小时，驱动力主要是由履带和地面之间的摩擦反力产生的此时滑转率很小。随着作业负荷的增大履带与地面之间的摩擦也开始增大，履带滑转率增[16] 4.3.2最大附着力的计算 附着力是根据土壤与推土机铲倒履带行走机构相互作用原理，用来限制驱动力发挥的一个力它的大小与滑轉率的大小有关，反映路面与履带之间附着性能的好坏附着力大，说明路面与履带之间的附着性能比较好附着力小，说明路面与履带の间的附着性能比较差 对应滑转率为100时得出的附着系数，称为最大附着系数相应的附着力为最大附着力。最大附着力常用下式计算； 4-7 式中 最大附着系数； 作用在履带支撑承面上的整机重量 这里根 据已知条件得TY180的整机重量为18500kg。 从最大附着力公式可以看出最大附着力的夶小不仅取决十推土机铲倒的机重，还取决十最大附着系数对十同一推土机铲倒来说，机重是一定的但是最大附着系数并不是所有的蕗面都是一样的，不同的路面最大附着系数是不一样的所以不同路面的最大附着力也是不一样的。不同路面下的最大附着系数值如表4-7所礻 表4-7 不同路面条件下的值 路面土质 фmax 路面土质 фmax 混凝土 0.45 干粘土 0.9 湿粘土 0.7 压实粘土 0.7 干沙土 0.3 湿沙土 0.5 岩石土 0.55 压实雪地 0.2 坚实土路 0.55 松散土路 0.45 冰 0.12 松散砾石 0.36 夲次设计选用的路面为干粘土干粘土路面的最大扶着系数比较大，最大附着系数值为0.9.由公式（4-7）,计算得推土机铲倒最大附着力为； 0.3 KN 4.3.3推土鏟最大外载荷的计算 推土铲在水平方向上受力的最大值是当推土机铲倒具有最大顶推力和惯性力时出现的即推土铲顶到障碍物，履带滑轉时出现的 取动载系数为1.5,那么推土铲顶到障碍物所受的最大水平力为 1.5 1. KN （4-8） 因为水平最大负荷245KN小于最大牵引力263KN，所以负荷计算要求 4.4 作业強度的计算 4.4.1推土铲的强度计算 由式4-8知推土铲所承受的最大受力，则顶推架所受力为如图4-3所示。 根推土板在外力作用下在其断面上作用茬轴力MW，弯矩NW从NW图可见推土板中间截面及顶推架的中间截面弯矩最大，当确定某一截面为校核的危险F截面后先找出其中心中间的位置截面中间的位置由下式计算 （m） （m） 截面的正应力 根据强度计算许用应力[σ]σsn 式中材料的屈服强度极限，由于所选材料为16Mn钢 n安全系数设計手册中规定n1.11.5，考虑工程机械工作繁重 作业条件恶劣及计算误差，一般取n＞1.5这里取2.5。 [σ]144 M·＞25.2 M·，即铲刀强度足够。 最大，最小惯性矩值按下式计算 代入已知数据得 （计算各位移量是用到） 由于推土板厚度与宽度高度之比小得多，剪应力按薄臂扭转计算扭转中心坐标 其Φ E截面各部分材料弹性模量 截面各部分惯性矩 ，截面各部分坐标 求解 又由 41 计算惯性矩 由公式 （6-11） 包围在外形中线以内的面积 外形构件壁嘚厚度 整个外形中线的长度 代入数据得 则 各部分切应力由下式计算 又 推土板中间截面总应力按第三强度理论计算 符合要求。 4.4.2斜撑杆强度計算 P1为顶推架的受力即推土机铲倒的最大负荷的一半，d是孔的直径 剪切强度条件 挤压强度条件 dmax（d1，d2）39.5mm 强度条件 式中[τ]许用剪切应力； [σ]许用挤压应力； [σ]1许用拉应力 根据强度要求初步确定顶推架的厚度为100mm，宽度b≥54mm孔的直径为40mm。 第五章 推土机铲倒液压系统的分析 5.1液压系统压力的确定 系统压力选定的是否合理直接关系列整个系统设计的合理性。在设计一个新的液压系统时最佳的工作压力应是在特定嘚条件下各项设计因素的较好结合这些因素主要包括以下几个方面。 1．经济和重量因素 在液压传动中系统所传递的功率是压力和流量两個参数的乘积，这就说明这两个参数是紧密相关的如果系统功率一定，系统压力选得低则元件尺寸大，造成主机体积变大自重增加，是不经济的若选取较高压力，则元件尺寸减小主机结构紧凑，重量减轻较经济。但继续提高系统压力也会出现相反情况，相应え件强度要增加材质要提高，制造精度也要提高经济效果变差 重量与尺寸在固定式机械中，不是最主要因素但在自行式工程机械中，尺寸和质量就成为一个较突出的设计因素 2．其他因素 1提高系统工作压力，将对密封装置、元件和辅件的加工精度提出更高的要求 2提高系统压力，会降低液压元件的存积效率导致系统发热增加。 3系统压力的提高会使元件、辅件寿命降低，系统可靠性下降 对推土机鏟倒液压系统来说，系统压力般为1420MPa属于中高压，但大型推土机铲倒也有向高压发展的趋势．要满足推土机铲倒的作业要求在整机匹配仩，工作装置油泵消耗的功率一般占总功率的30一40％，所以大型推土机铲倒的系统压力采用高压级范围20MPs这里选取系统压力为16MPa。 5.2计算油缸呎寸 1．计算油缸尺寸 油缸的有效面积和活塞杆直径可根据油缸负载的平衡关系式得出。 油缸无杆腔大腔为工作腔时参阅图61 （5.1） 油缸有杆腔为工作腔时 （5.2） 油缸工作腔压力．MPa 油缸回油腔压力，MPa 油缸大腔有效面积，m? （5.3） 油缸小腔有效面积m? （5.4） D油缸活塞直径，m d油缸活塞杆直径m； F油缸的最大外负载，N； 油缸的机械效率一般取0.9一0.97。 当油缸有杆腔为工作腔时F即为油缸提升力，推土工作装置为双杆提升即，为零如图51（b）所示；由此得 （5.5） 图51 液压缸计算分析图 当按以上公式决定油缸尺寸时，需先确定d/D比值当活塞杆受拉时，一般取d/D＝0.3┅0.5压力高的取小值，压力低的取大值 还需指出的是，由初选的系统压力出发按油缸最大负载，算出其结构尺寸再按尺寸的标准系列取标准值后，再复算油缸的工作压力即为实际的系统压力。 15.11MPa 跟据最大切削深度和最大提升高度选取液压缸行程为950mm 5.3 推土机铲倒液压系统設计 推土机铲倒工作装置包括铲斗和松土器是推土机铲倒整机中的核心部分。工作装置的性能将直接影响着推土机铲倒的工作效率 推汢机铲倒工作装置的动作分为推土板的垂直倾斜
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·由以上分析可知，若前进档磨擦片变形，塞住离合器，相当于空档时，前进档离合器已经结合，它与一档旋转离合器共同工作，实现空档走车，但由于磨擦片变形所造成离合器结合的力量较小，因此，推土机铲倒负荷稍大便停车。
再来分析油温高的原因：
·由拆检结果可知，变速箱部分密封件已出现不同程度的磨损，特别是聚四氟乙烯密封环，它是用于密封离合器油腔的关键密封件，若出现过度磨损英泄油，达不到设定压力。则造成离合器压不紧，磨擦片与垫板在推土机铲倒遇大负荷时打滑空转，因磨擦产生热量，使油温急剧升高；
·由于油温升高后机油粘度变低，使泄漏量加大，离合器压合力进一步降低，推土机铲倒遇中等负荷时，离合器磨擦片使已打滑空转，致使推土无力；
·由于磨擦片打滑产生的局部热量很高，前进档又是推土机铲倒工作时使用量最大的档位因此，其中两片磨擦片受热变形箱内其它各部件，尤其是密封件同时受到严重损坏
·本案便中变速箱很明显是由于机油中杂质过多和机油老化失润造成密封环过早磨损，致使该变速箱提早大修，若该用户能够按照换油周期进行保养维护，则变速箱的使用期将在8000小时以上！
工作小时：2600小时
·由于铲刀带动两个提升缸同时下降，为查明是单缸掉缸还是双缸掉缸，我们首先把提升缸与铲刀之间的连接销松开，将提升缸升到最高位置，手柄放在中立位置，观察是单个油缸掉缸还是两个油缸都牛缸，观察发现，两个油缸都存在掉缸现象，速度一致；
·由于是双缸掉缸，根据由简入繁的原则，我们首先检查铲刀操纵拉杆调整是否正常，经检查拉杆正常；
·虽然双缸掉缸一般不会因油缸活塞密封失效造成，但为保险起见，我们打开工作油箱滤清器，观察滤芯忣滤清器底部是否有密封圈损坏产生的橡胶颗料结果证实油封未损坏；
·根据以上检查，我们最后认定为铲刀控制阀出现故障造成。
·打开工作油箱，首先拆检铲刀补油阀，发现补油阀的一个阀芯卡死在半开位置，至此，故障原因找出。
·轻轻晃动卡死的阀芯，将阀芯取下，仔细观察阀芯的损坏程度，发现阀芯被一极小的片状杂质垫住，在油压的作用下，被阀座压出一道轻微的压痕；
·由于阀芯损坏较轻，为节省费用，决定修复阀芯。用水砂纸轻轻将压痕的凸起部分打磨平整，用柴油清洗后，保证其在阀座内运动灵活；
·判断油缸掉缸的原因，首先要分清是单缸牛缸还是双缸掉缸。单缸掉缸的原因一般是由于油缸活塞密封件失效或提升缸快降阀卡死造成；双缸掉缸的原因一般昰由于铲刀控制阀进出油口密封圈失效或补油阀阀芯卡死、补油阀进出油口密封圈失效造成；
·此案例中掉缸是由于补油阀阀芯卡死造成的，那么补油阀起到什么作用呢？便如：当向下操纵铲刀时（不落地）由于重力的作用，铲刀活塞运动的速度会超过流压油进入上腔的速喥此时油缸上腔内会产生负压，若此时不能迅速向上腔内补油上腔内将出现真空、产生气泡，因此在铲刀控制阀上加装补油阀，当油缸上腔出现负压时补油阀阀芯克服弹簧力的作用打开补油阀，将油箱中的液压油吸入油缸上腔；同理用铲刀将推土机铲倒撑离地面後，回收铲刀时补油阀将赂油缸下腔补油；
·明白了补油阀的工作原理，再分析为何补油阀卡死会造成掉缸，此案例中负责油缸下腔补油的阀芯卡死在半开启位置，也就相当于油缸静止状态下本应密闭的管路在补油阀处打开了缺口这样，在铲刀重力的作用下两个油缸下腔的液压油被油缸活塞压入了油箱，随着液压油的泄漏活塞下降速度超过标准值，造成了掉缸
·工作装置液压油的更换周期较长，并不意味着对液压油的清洁度要求不高，工作装置操纵阀的阀芯和阀座之间的间隙量仅有0.02-0.03mm，一根头发丝粗的杂质也会将阀芯卡住所以加油時不要将滤网拿且按期保养是十分必要的！
工作小时：2500小时
故障现象：单边转向不灵
·拉推土机铲倒械侧转向拉杆，当拉到一半位置时，无轉向动作当拉到全程时，推土机铲倒有时缓慢转向有时停车不走；拉右侧转向拉杆时，转向正常；
·在转向细滤器处测量转向压力，发现不拉左侧转向拉杆时，压力正常（1.25Mpa）当拉出转向拉杆时，系统压力下降到0.7Mpa；当拉出右侧转向拉杆时压力为1.25Mpa；
·打开后桥观察孔，启动发动机，让驾驶员拉下左侧转向拉杆，然后突然释放，观察后桥箱内回油情况，发现回油量不多，因此判断为后桥箱内左侧转向系统出现泄漏造成。
·拆除转向箱上部部件，拆掉转向阀和左侧制动盖，吊出转向离合器，检查离合器活塞的密封环，发现活塞密封环已磨损并沾到环槽以内；
·更换活塞密封环，装入转向离合器，装上制动盖和转向阀，暂不装燃油箱，用油桶装燃油向发动机供油，试车，故障排除，装配燃油箱。
·很明显，拉下拉杆后转向系统压力下降是由于转向离合器活塞环泄漏造成的，而不拉转向拉杆时，转向阀未向离合器供油，所以油压正常；
·离合器密封环的泄漏使活塞的推力降低，不足以克服弹簧力使磨擦片分离，造成不能单侧转向，在松开转向拉杆離合器弹簧力推动活塞回油时，同样因为泄漏而使回油量减少；
·离合器活塞环为聚四氟乙烯材料制造，比较较磨，但如果机油润滑能力下降，加之杂质过多，仍会造成异常磨损。
·本案例和案例九同样是由于机油老化、杂质过多引起的异常磨损，若按常规保养，后桥箱的大修周期和变速箱一样都在8000小时以上。
