液壓挖掘機(jī)行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

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1、昆明理工大學(xué)成人高等教育 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目：液壓挖掘機(jī)行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 姓 名： 專(zhuān) 業(yè)： 年 級(jí):2010級(jí) 扌旨導(dǎo)教師： 函 授 站:昆明工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 目 錄 前言 2 - 摘要 2 - 第一章緒論 -3 - 1.1液壓挖掘機(jī)在現(xiàn)代化建設(shè)中的作用 3— 1。2液壓挖掘機(jī)的基本類(lèi)型 4— 1 o 3本設(shè)計(jì)的目的和意義 5— 第二章總體方案設(shè) 5 2o 1履帶式液壓挖掘機(jī)的組成 5- 2.2設(shè)計(jì)依據(jù) 6— 2.3總體設(shè)計(jì)原則 7— 2.4傳動(dòng)方式的比較與選擇 7 第三章主要參數(shù)確 -10 - 3.1總體幾何尺寸的設(shè)計(jì) 10 3o

2、2驅(qū)動(dòng)輪主要參數(shù)的確定及強(qiáng)度校核 13 3o 3功率計(jì)及挖掘力參數(shù)計(jì)算與確定 14 3o 4行走裝置的牽引力計(jì)算 16 3o 5液壓馬達(dá)主要參數(shù)計(jì)算確定 18 第四章 張緊裝置設(shè)計(jì)要求與計(jì)算 21- 21 - 4o 1張緊彈簧的設(shè)計(jì) 21 第五章 四輪一帶及其他部件 22- 22 - 5.1四輪一帶選型 22 5.2懸架選型與制動(dòng)器選型 26 第六章 設(shè)計(jì)工作總結(jié) 28- 27 - 致謝 29 參考文獻(xiàn) 29 液壓挖掘機(jī)行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 【摘要】隨著人類(lèi)社會(huì)的不斷進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，工程機(jī)械在各行各業(yè)中得到 了很好的運(yùn)用 . 然而，在不同的環(huán)境下，對(duì)挖掘機(jī)等工

3、程機(jī)械的大小、性能的要求有所 不同, 各種性能參數(shù)決定其工作環(huán)境。工程機(jī)械在國(guó)民生產(chǎn)中有著很重要的位置，它在 很大程度上取代了原始的、落后的生產(chǎn)工具，它在現(xiàn)今中國(guó)和全世界的飛速發(fā)展的今天 功不可沒(méi)。然而 , 在不同的環(huán)境下，對(duì)挖掘機(jī)等工程機(jī)械的大小、性能的要求有所不同， 各種性能參數(shù)決定其工作環(huán)境。 而挖掘機(jī)的行走裝置是整個(gè)機(jī)械的支撐部分 , 它承受機(jī) 械的自重及工作裝置挖掘時(shí)的反力，使挖掘機(jī)穩(wěn)定的支撐在地面工作，也是挖掘機(jī)在工 作 場(chǎng)地自由移位的裝置 . 行走裝 置設(shè)計(jì)的好壞會(huì)影響挖掘機(jī)的機(jī)動(dòng)性、 爬坡能力、越野性能、接地比壓以及挖掘機(jī)的穩(wěn)定性等。 【關(guān)鍵詞】履帶式 ,液壓挖掘機(jī) ,行走機(jī)

4、構(gòu)，張緊裝置。 、八 前言 改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的科學(xué)技術(shù)、信息技術(shù)迅猛發(fā)展，各行各業(yè)都發(fā)生了翻天覆地 的變化,工程機(jī)械行業(yè)同樣得到了相應(yīng)的快速發(fā)展 . 各行各業(yè)都在奮力拼搏、大膽創(chuàng)新 , 使得工程機(jī)械品種不斷增加、產(chǎn)量不斷提高、性能不斷完善 , 發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。 液壓挖掘機(jī)是工程機(jī)械的一個(gè)重要品種， 是一種廣泛用于建筑、 鐵路、公路、水利、 采礦等建設(shè)工程的土方機(jī)械。它的發(fā)展與應(yīng)用反映了一個(gè)國(guó)家施工機(jī)械化的水平。 液壓挖掘機(jī)由發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、工作裝置、底盤(pán)五部分組成。發(fā)動(dòng)機(jī) 的作用是提供動(dòng)力；液壓系統(tǒng)功能是把發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械能以油液為介質(zhì)，利用油泵轉(zhuǎn)變?yōu)橐?壓能傳送給油缸、馬達(dá)等

5、 , 再傳動(dòng)各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái) 的回轉(zhuǎn)；工作裝置的作用是進(jìn)行作業(yè)；底盤(pán)的作用是承重、傳力并保證滿(mǎn)足對(duì)車(chē)速、牽 引力和行駛方向的要求。底盤(pán)是組成整體的主要部分，行走機(jī)構(gòu)的性能優(yōu)劣直接影響整 機(jī)的使用性能、經(jīng)濟(jì)性能，因此著力研究液壓挖掘機(jī)的底盤(pán)具有十分重要的意義 . 第一章 緒論 1.1. 液壓挖掘機(jī)在現(xiàn)代化建設(shè)中的作用 液壓挖掘機(jī)是在機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。 它的工作過(guò)程是以鏟斗的切 割刃切削土壤，鏟斗裝滿(mǎn)后提升、回轉(zhuǎn)至卸土位置，卸空后的鏟斗再回到挖掘位置并開(kāi) 始下一次的作業(yè)。因此，液壓挖掘機(jī)是一種周期作業(yè)的土方機(jī)械 . 液壓挖掘機(jī)與機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)一

6、樣，在工業(yè)與民用建筑、交通運(yùn)輸、水利施工、露 天采礦及現(xiàn)代化軍事工程中都有著廣泛的應(yīng)用， 是各種土石方施工中不可缺少的一種重 要機(jī)械設(shè)備 . 在建筑工程中，可用來(lái)挖掘基坑、排水溝，拆除舊有建筑物，平整場(chǎng)地等。更換工 作裝置后 , 可進(jìn)行裝卸、安裝、打樁和拔除樹(shù)根等作業(yè)。在水利中 , 可用來(lái)開(kāi)挖水庫(kù)、運(yùn) 河、水電站堤壩的基坑、排水或灌溉的溝渠，疏浚和挖深原有河道等 . 在鐵路、公路建 設(shè)中, 用來(lái)挖掘土方、建筑路基、平整地面和開(kāi)挖路旁排水溝。在石油、電力、通信業(yè) 的基礎(chǔ)建設(shè)及市政建設(shè)中 , 用來(lái)挖掘電纜溝和管道溝等。在露天采礦場(chǎng)上，可用來(lái)剝離 表土、采掘礦石或煤，也可用來(lái)進(jìn)行堆棄、裝載和鉆孔等

7、作業(yè)。在軍事工程中，可用來(lái) 筑路、挖壕溝和掩體、建造各種軍事建筑物。 所以,液壓挖掘機(jī)作為工程機(jī)械的一個(gè)重要品種，對(duì)于減輕工人繁重的體力勞動(dòng)，提 高施工機(jī)械化水平，加快施工進(jìn)度，促進(jìn)各項(xiàng)建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，都起著很大的作用。據(jù)建 筑施工部門(mén)統(tǒng)計(jì)，一臺(tái)容量為1。om的液壓挖掘機(jī)挖掘i—w級(jí)土壤時(shí)。每班生產(chǎn)率大 約相當(dāng)于300 —400和工人一天的工作量.因此，大力發(fā)展液壓挖掘機(jī)，對(duì)于提高勞動(dòng)生 產(chǎn)率和加速?lài)?guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要意義。 1.2. 液壓挖掘機(jī)的基本類(lèi)型 液壓挖掘機(jī)的種類(lèi)繁多，可以從不同角度對(duì)其來(lái)寫(xiě)進(jìn)行劃分。 (1) 根據(jù)液壓挖掘機(jī)主要機(jī)構(gòu)傳動(dòng)來(lái)寫(xiě)劃分 根據(jù)液壓挖掘機(jī)主要機(jī)構(gòu)是否

8、全部采用液壓傳動(dòng)，分為全液壓傳動(dòng)和非全液壓(或 稱(chēng)半液壓)傳動(dòng)兩種。如圖1.1和圖1.2所示為某小型和中型液壓挖掘機(jī)。若挖掘、回 轉(zhuǎn)、行走等幾個(gè)主要機(jī)構(gòu)的動(dòng)作均為液壓傳動(dòng)，則稱(chēng)為全液壓挖掘機(jī)。若液壓挖掘機(jī)中 的某一個(gè)機(jī)構(gòu)采用機(jī)械傳動(dòng)則稱(chēng)其為非液壓挖掘機(jī)。一般來(lái)說(shuō)，這種區(qū)別主要表現(xiàn)在行 走機(jī)構(gòu)上，對(duì)液壓挖掘機(jī)來(lái)說(shuō)，工作裝置及回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)必須是液壓傳動(dòng) ，只有行走機(jī)構(gòu)有 的為液壓傳動(dòng)，有的為機(jī)械傳動(dòng)。 圖1。1小型全液壓挖掘機(jī) 圖1。2中型全液壓挖掘機(jī) (2) 根據(jù)行走機(jī)構(gòu)的類(lèi)型劃分 根據(jù)行走機(jī)構(gòu)的不同，液壓挖掘機(jī)可分為履帶式、輪胎式。 履帶式液壓挖掘機(jī)應(yīng)用最廣，在任何路面行走均有

9、良好的通過(guò)性，對(duì)土壤有足夠的 附著力,接地比壓小 ,作業(yè)時(shí)不需設(shè)支腿，適用范圍較大 .在土質(zhì)松軟或沼澤地帶作業(yè)的 液壓挖掘機(jī)，還可以通過(guò)加寬和履帶來(lái)降低接地比壓。為防止對(duì)路面的碾壓破壞。有些 液壓挖掘機(jī)還采用了橡膠履帶。通常，履帶行走的液壓挖掘機(jī)多為全液壓傳動(dòng)。 輪胎式液壓挖掘機(jī)具有行走速度快，機(jī)動(dòng)性好 , 可在多種路面上行走的特點(diǎn)。近年 來(lái)，輪胎式挖掘機(jī)的生產(chǎn)量日益增長(zhǎng) . 1.3. 本設(shè)計(jì)的目的和意義 液壓挖掘機(jī)在工業(yè)與民用建筑、道路建設(shè)、農(nóng)田水力、油田礦山、市政工程、機(jī)場(chǎng) 港口等部門(mén)土石方施工中，占有重要位置。并反映了這些部門(mén)施工機(jī)械化水平 . 該課題 結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)內(nèi)容和

10、國(guó)內(nèi)外液壓挖掘機(jī)的應(yīng)用與發(fā)展。 對(duì)履帶式液壓挖掘機(jī) 底盤(pán)作較深入的分析研究。根據(jù)設(shè)計(jì)依據(jù)及要求 , 完成挖掘機(jī)行走機(jī)構(gòu)總體及減速器設(shè) 計(jì)，進(jìn)一步掌握挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)方法和步驟 . 通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們進(jìn)一步鞏固、加深對(duì) 所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本技能和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的掌握，使之系統(tǒng)化、綜合化；培養(yǎng)我們獨(dú)立思 考、獨(dú)立工作和綜合運(yùn)用已學(xué)知識(shí)分析與解決實(shí)際問(wèn)題的能力，尤其注重培養(yǎng)我們獨(dú)立 獲取新知識(shí)的能力； 培養(yǎng)我們?cè)诜桨冈O(shè)計(jì)、 設(shè)計(jì)計(jì)算、 工程繪圖、文字表達(dá)、文獻(xiàn)查閱、 計(jì)算機(jī)應(yīng)用及工具書(shū)使用等方面的基本工作實(shí)踐能力； 使我們樹(shù)立具有符合國(guó)情和生產(chǎn) 實(shí)際的正確設(shè)計(jì)思想和觀點(diǎn)，樹(shù)立嚴(yán)謹(jǐn)、負(fù)責(zé)、實(shí)事求是、刻苦鉆研、

11、勇于探索、勇于 創(chuàng)新、善于與他人合作的工作作風(fēng) . 第二章 總體方案設(shè)計(jì) 2.1. 履帶式液壓挖掘機(jī)的組成 液壓挖掘機(jī)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、 液壓系統(tǒng)、工作裝置、 行走裝置和電氣控制等部分組成。 液壓系統(tǒng)由液壓泵、控制閥、液壓缸、液壓馬達(dá)、管路、油箱等組成。電氣控制系統(tǒng)包 括監(jiān)控盤(pán)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、泵控制系統(tǒng)、各類(lèi)傳感器、電磁閥等，如圖 2.1 。 圖2。1單斗反鏟液壓挖掘機(jī) 1-柴油機(jī)；2-機(jī)罩；3—油泵;4-多路閥；5-郵箱；6—回轉(zhuǎn)減速器；7-回轉(zhuǎn)馬達(dá)；8- 回轉(zhuǎn)接頭；9—駕駛室；10-動(dòng)臂;11 —?jiǎng)颖塾透?12-操縱臺(tái);13 —邊齒；14—斗齒；15- 鏟斗;16-斗桿油缸；1

12、7-斗桿;18 —鏟斗油缸;19-平衡重；20-轉(zhuǎn)臺(tái)；21-行走減速器；22 —行走馬達(dá)；23-拖鏈輪;24-履帶；I -工作室；U -上部轉(zhuǎn)臺(tái)；川一行走機(jī)構(gòu) 2.2. 設(shè)計(jì)依據(jù) 2.2.1. 履帶式行走裝置的主要特點(diǎn) (1) 牽引力大(通常每條履帶的牽引力達(dá)機(jī)重的 35-40 %)，接地比小(一般為 4— 15N/cmf),轉(zhuǎn)彎半徑小，機(jī)動(dòng)靈活； (2) 采用液壓傳動(dòng)，能實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速； (3) 每條履帶各自有驅(qū)動(dòng)的液壓馬達(dá)及減速裝置。 2.2.2. 設(shè)計(jì)參數(shù) (1) 機(jī)重 18t (2) 標(biāo)準(zhǔn)斗容量 0。7吊 (3) 最大行走速度 3-5Km/h 80-100KW

13、(4) 發(fā)動(dòng)機(jī)功率 (5) 爬坡能力不低于 40％ 2.3. 總體設(shè)計(jì)原則 進(jìn)行液壓挖掘機(jī)的底盤(pán)總體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該遵循以下原則： (1) 滿(mǎn)足使用要求、滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)性的要求、滿(mǎn)足勞動(dòng)保護(hù)的要求、滿(mǎn)足工藝性要求、滿(mǎn) 足機(jī)器的結(jié)構(gòu)性能要求、某些零件、部件滿(mǎn)足耐磨性要求； (2) 在不增高行走裝置總高度的前提下應(yīng)使行走裝置具有較大的離地間隙 , 使挖掘機(jī)在 不平地面上行走具有良好的通過(guò)性能，力求增強(qiáng)機(jī)器對(duì)各種運(yùn)行條件和作業(yè)要求 的適應(yīng)性； (3) 要降低挖掘機(jī)的接地比壓或具有較大的支承面積 , 以提高挖掘機(jī)的穩(wěn)定性。挖掘機(jī) 在斜坡下行時(shí)不發(fā)生超速溜坡現(xiàn)象 , 挖掘時(shí)不發(fā)生下滑，提高工作時(shí)的安全可

14、靠 性； (4 )挖掘機(jī)的行走裝置外型尺寸應(yīng)符合道路運(yùn)輸要求，外形美觀 ; (5 )各個(gè)部件或總成的性能應(yīng)相互協(xié)調(diào)、匹配，力求整體性能的一致和最優(yōu)化，不可盲 目追求某個(gè)局部的最佳性能，否則，可能造成整體性能惡化 , 或產(chǎn)生薄弱壞節(jié) ; (6) 正確地處理繼承與創(chuàng)新的辯證關(guān)系，采用成熟技術(shù) ,通過(guò)深入的理論分析 , 進(jìn)行必要 的科學(xué)實(shí)驗(yàn) , 勇于創(chuàng)新。 2.4. 傳動(dòng)方式的比較與選擇 動(dòng)力裝置至驅(qū)動(dòng)輪之間所有傳動(dòng)部件的總稱(chēng)為傳動(dòng)系統(tǒng)。 傳動(dòng)系統(tǒng)的功用是把動(dòng)力 裝置輸出的功率傳遞給驅(qū)動(dòng)輪，并改變動(dòng)力裝置的輸出特性，以滿(mǎn)足對(duì)自行式工程機(jī)械 車(chē)速和牽引力的要求。 目前, 工程機(jī)械的傳動(dòng)系

15、統(tǒng)有以下三種類(lèi)型：機(jī)械傳動(dòng)、液力機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng) 每種傳動(dòng)方式各有其特點(diǎn)、用途和適用的范圍。 2.4.1. 機(jī)械傳動(dòng) 所謂機(jī)械傳動(dòng)是指?jìng)鲃?dòng)系統(tǒng)中采用剛性零部件傳遞動(dòng)力的方式 . 它是通過(guò)齒輪、齒 條、帶、鏈等機(jī)件傳遞動(dòng)力和進(jìn)行控制。工程機(jī)械中使用機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)由來(lái)已久。機(jī)械 傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、工作可靠、重量輕、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、價(jià)格低廉、 傳動(dòng)效率高、可以利用傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)零件的慣性進(jìn)行作業(yè)等優(yōu)點(diǎn) , 同時(shí)，濕式離合器的 普遍采用及發(fā)動(dòng)機(jī)特性的改善(提高適應(yīng)性系數(shù))在某種程度上改進(jìn)了機(jī)械傳動(dòng)的某些 缺點(diǎn)，因此，采用機(jī)械傳動(dòng)的工程機(jī)械仍然占有相當(dāng)?shù)谋壤?。但近年?lái)在一些作業(yè)或行 駛

16、時(shí)阻力變化很大的機(jī)械中，日益廣泛地采用了液力機(jī)械傳動(dòng)或者其他傳動(dòng)方式。 2.4.2. 液力機(jī)械傳動(dòng) 在上述機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中串聯(lián)或并聯(lián)加入液力變矩器（或液力偶合器）后 , 使發(fā)動(dòng)機(jī) 輸出的動(dòng)力通過(guò)液力變矩器（或液力偶合器）及機(jī)械傳動(dòng)部件傳到驅(qū)動(dòng)輪，這個(gè)系統(tǒng)稱(chēng) 為液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。它具有的 主要優(yōu)點(diǎn)是 : （1 ）使工程機(jī)械具有自動(dòng)適應(yīng)載荷變化的特性； （2） 簡(jiǎn)化了機(jī)械的操縱； （3）提高了機(jī)械的使用壽命； （4）提高了機(jī)械的起步性能和通過(guò)性能； （5）提高了機(jī)械的舒適性； （6 ）簡(jiǎn)化了維修工作 . 這種傳動(dòng)方式能使機(jī)器隨作業(yè)阻力的變化，自動(dòng)調(diào)整牽引力和速度，顯著改善牽引 性能，

17、提高了發(fā)動(dòng)機(jī)功率，改善發(fā)動(dòng)機(jī)的工況，提高作業(yè)效率，并能防止發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)載 , 操縱也較為方便，所以在工程機(jī)械中應(yīng)用較為廣泛 . 同時(shí)液力機(jī)械傳動(dòng)也存在一些的缺 點(diǎn)：傳動(dòng)效率低，一般變矩器的最高效率只能達(dá)到 0 。82-0 。92，在行駛阻力變化小而 連續(xù)作業(yè)時(shí)，由于效率低而增加了燃油消耗量。液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)需要設(shè)置供油系統(tǒng) , 其液力元件加工精度要求高、價(jià)格貴，工作油容易泄漏，這使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，同時(shí)增加 了運(yùn)行成本。但因?yàn)橐毫C(jī)械傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)突出， 所以目前在工程機(jī)械中有著廣泛的應(yīng)用。 輪式機(jī)械廣泛采用了液力機(jī)械傳動(dòng)。但在近年新型挖掘機(jī)中應(yīng)用較少。 2.4.3. 液壓傳動(dòng) 采用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)隨機(jī)的油

18、泵站，再由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)。該傳動(dòng)方式取消了主 離合器、變速箱、后橋等傳動(dòng)部件 , 使工作裝置的操縱和整機(jī)驅(qū)動(dòng)方式統(tǒng)一，可減輕機(jī) 重、結(jié)構(gòu)緊湊、總體布置簡(jiǎn)單，原地轉(zhuǎn)向性能好 , 可實(shí)現(xiàn)牽引力和速度的無(wú)極調(diào)整 , 大大 提高了牽引性能。與其它傳動(dòng)方式相比 , 液壓傳動(dòng)具有其獨(dú)特的優(yōu)越性。 液壓傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)： （1） 體積小、重量輕，例如同功率液壓馬達(dá)的重量只有電動(dòng)機(jī)的 10%-20%。因此慣性力較 小，當(dāng)突然過(guò)載或停車(chē)時(shí)，不會(huì)發(fā)生大的沖擊 ; （2）能在給定范圍內(nèi)平穩(wěn)的自動(dòng)調(diào)節(jié)牽引速度，并可實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速，且調(diào)速范圍最大 可達(dá)1： 2000（一般為 1:100 ）； （3）換向容易，

19、在不改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的情況下 , 可以較方便地實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)和直 線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換； （4）液壓泵和液壓馬達(dá)之間用油管連接，在空間布置上彼此不受?chē)?yán)格限制； （5）由于采用油液為工作介質(zhì)，元件相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間能自行潤(rùn)滑 , 磨損小，使用長(zhǎng) ; （6）操縱控制簡(jiǎn)便，自動(dòng)化程度高； （7）容易實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)； （8 ）液壓元件實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化、便于設(shè)計(jì)制造和使用。 經(jīng)過(guò)以上分析比較， 隨著液壓技術(shù)的不斷發(fā)展完善 , 液壓傳動(dòng)的應(yīng)用日益廣泛 . 鑒于 本機(jī)械產(chǎn)品的實(shí)際要求， 在充分考慮其實(shí)現(xiàn)可行性和經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上本產(chǎn)品設(shè)計(jì)中采用 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。 2.5. 行走方式的比較與選擇

20、 挖掘機(jī)根據(jù)不同的行走系可分為輪胎式、履帶式等。相對(duì)履帶式而言，輪胎式行走 裝置在挖掘機(jī)中用得不多，但已成為工程機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)之一。主要優(yōu)點(diǎn)是：具有運(yùn)行 速度高，運(yùn)行性能好，機(jī)動(dòng)性能好，利于減輕機(jī)器重量 , 工作點(diǎn)轉(zhuǎn)移方便、迅速、作業(yè) 輔助工作時(shí)間段、生產(chǎn)效率高及本身效率高等優(yōu)點(diǎn)。但輪胎式挖掘機(jī)對(duì)路面要求高，由 于履帶式挖掘機(jī)的附著力大，能達(dá)到輪胎式的 1。5倍，通過(guò)性好，接地比壓小，適宜在 松軟地段和濕地作業(yè)， 抗磨損性能好，可在碎石地段、 地形起伏較大的惡劣條件下作業(yè) , 爬地能力強(qiáng)，宜在山區(qū)作業(yè)。 履帶式行走系比之輪胎式有以下特點(diǎn) : （1） 履帶式挖掘機(jī)的驅(qū)動(dòng)輪只卷繞履帶而不在地面

21、滾動(dòng)， 機(jī)器全重經(jīng)支重輪壓在多片履 帶板上，全部重量都是附著重量（這相當(dāng)于全輪驅(qū)動(dòng)的輪式機(jī)器 ） ，加上履帶支承 面上同時(shí)抓地的履齒較輪式機(jī)器同時(shí)抓地的胎面花紋多得多 , 所以履帶式機(jī)器的 牽引附著性能要好得多。 （2）與同馬力的輪胎式機(jī)器相比，由于履帶支承面大，接地比壓小（一般小于O.IMPa）,所 以在松軟土壤上的下陷深度小 , 因而滾動(dòng)阻力小，有利于發(fā)揮較大的牽引力。 （ 3） 履帶銷(xiāo)子 , 銷(xiāo)套等運(yùn)動(dòng)副使用中要磨損，要有張緊裝置調(diào)節(jié)履帶張緊度，它兼起一 定的緩沖作用。導(dǎo)向輪既是張緊裝置的一個(gè)組成部分 , 也是引導(dǎo)履帶正確卷繞。但 不能偏轉(zhuǎn)，不能引導(dǎo)機(jī)器轉(zhuǎn)向。 （4）履帶式行走系

22、重量大， 運(yùn)動(dòng)慣性大，緩沖減振作用小 . 結(jié)構(gòu)中最好有某些彈性元件。 （5）履帶式行走系結(jié)構(gòu)復(fù)雜，金屬消耗多，磨損嚴(yán)重，維修量大，運(yùn)行速度受限制。 履帶式行走裝置是液壓挖掘機(jī)用得最多的一種裝置。履帶行走裝置的主要優(yōu)點(diǎn)：具 有較大的牽引力和較低的接地比壓（40 — 150KPa ;穩(wěn)定性好；具有良好的越野性和爬 坡能力（坡度達(dá) 50％—100%）；轉(zhuǎn)彎半徑小、機(jī)動(dòng)靈活。但履帶式行走裝置的運(yùn)行速度 較低，一般在0.5 — 6km/h的范圍內(nèi)?，F(xiàn)代中小型液壓挖掘機(jī)多采用雙速行走馬達(dá),行走速 度可在0-3.5Km/h和0— 5。5Km/h之間切換。目前，液壓挖掘機(jī)的履帶行走裝置，除特 殊用途外，均

23、由專(zhuān)用底盤(pán)向通用底盤(pán)發(fā)展，不同廠家的底盤(pán)結(jié)構(gòu)形式有趨同化的趨勢(shì)。 綜上比較，考慮到挖掘機(jī)一般在野外作業(yè)，工作載荷變化大 , 作業(yè)環(huán)境惡劣 , 技術(shù)保 養(yǎng)條件差；而履帶式行走裝置又是液壓挖掘機(jī)用得最多的一種裝置。因此本設(shè)計(jì)采用了 履帶式行走裝置。 經(jīng)過(guò)上述總體方案的選型設(shè)計(jì)，最終確定行走裝置的動(dòng)力路線為：柴油機(jī)—液壓泵 -控制閥—液壓馬達(dá)—制動(dòng)器—減速器—驅(qū)動(dòng)輪 -履帶 第三章 主要參數(shù)確定 3.1 總體幾何尺寸的設(shè)計(jì) 在本次設(shè)計(jì)中按照標(biāo)注選定法、 理論分析計(jì)算法等方法得出的參數(shù)值不可能都是完 全切合的。通常在設(shè)計(jì)開(kāi)始時(shí)一些參數(shù)還不能利用以上方法完全確定 , 因此在本設(shè)計(jì)中 有的參數(shù)采

24、用了經(jīng)驗(yàn)公式法進(jìn)行計(jì)算。 （1）履帶帶長(zhǎng) L 1 L1 = K A G1/ 3 （ 3.1） =1.38 （18 109） 1/ 3 =3620mm 式中：K a為尺寸系數(shù)（1。25 ~ 1.5），本設(shè)計(jì)取 Ka =1.38; G為整機(jī)重量，本設(shè)計(jì)G=18t （本設(shè)計(jì)除特殊說(shuō)明外，G含義相同）. 考慮到整體布局，類(lèi)比同型產(chǎn)品可在此基礎(chǔ)上增大 10%;故Li取為4084mm. 2）驅(qū)動(dòng)輪與導(dǎo)向輪軸向中心距 l1 l1= K i G1/ 3 =1.1*（18*109）1/3 3。2） =2880mm 式中：Ki為尺寸系數(shù)（1。0 ~ 1.2）。 考慮

25、到整體布局，類(lèi)比同型產(chǎn)品可在此基礎(chǔ)上增大 10%;故11取為 3200mm。 3）軌距 B B= K B G1/ 3 (3.3) =0。 8* (18*109) 1/3 =2100mm 式中：K B為尺寸系數(shù)（0。75 ~ 0.85）. 考慮到整體布局，類(lèi)比同型產(chǎn)品可在此基礎(chǔ)上增大 （4）履帶高度 H 10%;故 B 取為 2400mm. H= KT G1/ 3 3.4) =0。 32*(18＊109) 1/3 =840mm 式中： KT 為尺寸系數(shù)（ 0.3 ~ 0。 35）。 為了整體的整體布局，考慮將其擴(kuò)大 1 7%左右,計(jì)算得 H=980mm。 （ 5

26、）履帶板寬 b 由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)得：b的值可在600?800mm間取值，根據(jù)《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo) 準(zhǔn)-液壓挖掘機(jī)履帶GB10677— 89》規(guī)格系列查取b =600mm. （ 6）底盤(pán)總寬 C C =B +b =2400+600 3。 5) =3000mm 7)履帶接地長(zhǎng)度 L 接 L接=li + 0。35D = l1 + 0.35( L1 — l1 ) 3.6)

27、 =3200+0.35 （4084-3200） =3510mm 式中：D為驅(qū)動(dòng)輪直徑，約為L(zhǎng)i — li. （8）后端支重輪到驅(qū)動(dòng)輪間距 C3 C3 = K Ci lt （3.7） =2.5 i7i =428mm 式中：K ci為尺寸系數(shù)（2.4?2.6）; It為履帶節(jié)距，根據(jù)《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)一液壓挖掘機(jī)履帶 GB10677-89》規(guī) 格系列查取 lt =i7imm。 （ 9）前端支重輪到導(dǎo)向輪間距 Ci Ci = K C 2 lt （3。8） =2.4 i7i =4i0mm 式中： K C 2 為尺寸系數(shù)（ 2.4 ~ 3）。 （ i0）

28、 兩端支重輪間距 lo lo = li- Ci — C3 （3.9） =3200-4i0—428 =2360mm （11） 轉(zhuǎn)臺(tái)離地高h(yuǎn)i i/ 3 hi = Ko G 3 （ 3。10） =i048mm 式中： K 0為尺寸系數(shù) （0.37 ? 0。 42）。 為了整體的整體布局，考慮將其擴(kuò)大 3%左右，計(jì)算得 hi=i080mm。 （12） 相鄰兩支重輪間距 ti ti =（i ~ 2） lt （3。 ii） =i。 9＊i7i =325mm 機(jī)體主要線性尺寸如下表: 表3。1機(jī)體主要線性尺寸 項(xiàng)目 履帶長(zhǎng) 度L1 軌距B 輪距 I1 履帶總 高H

29、 轉(zhuǎn)臺(tái)底 部離地 咼h1 懸架底 離地高 h2 履帶板 寬b 結(jié)果 4084 2400 3200 980 1080 495 600 3.2 驅(qū)動(dòng)輪主要參數(shù)的確定及強(qiáng)度校核 驅(qū)動(dòng)輪是將傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力傳至履帶，以產(chǎn)生使車(chē)輛運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力。因此，要求驅(qū) 動(dòng)輪與履帶的嚙合性能要良好，即在各種不同行駛條件和履帶不同磨損程度下嚙合應(yīng)平 穩(wěn)，進(jìn)入和退出嚙合要順利，不發(fā)生沖擊、干涉和脫落履帶的現(xiàn)象，其次要耐磨且便于更 換磨損元件。 (1) 主要參數(shù)的確定 A、 節(jié)距：驅(qū)動(dòng)輪節(jié)距應(yīng)與履帶節(jié)距相等，It 171 mm. B、 齒數(shù)：增加驅(qū)動(dòng)輪齒數(shù)乙能使履帶速度均勻性改善

30、，摩擦損失減少，但會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng) 輪直徑增大,引起機(jī)重和整機(jī)高度的增加。驅(qū)動(dòng)輪齒數(shù)一般為奇數(shù)，使得嚙合過(guò)程中每個(gè) 齒都能和節(jié)銷(xiāo)嚙合.其齒數(shù)通常取23?27,本設(shè)計(jì)中取Z =23。 C、 驅(qū)動(dòng)輪直徑的確定 3.1。1驅(qū)動(dòng)輪的節(jié)圓半徑rk按下式計(jì)算： rk= It 衣 /(/ sin360°*Zk) (3。12) =171/(/sin360°* 12) =331mm 式中：Zk為驅(qū)動(dòng)鏈輪的名義齒數(shù)，為實(shí)際齒數(shù)的一半,則Zk=12 3。1.2驅(qū)動(dòng)輪的齒頂圓半徑re按下式計(jì)算： re 0。165 ~ 0。170 lt Z k (3.13) 0.168 171 12

31、=345mm 3。1.3 齒根圓半徑 r1 按下式計(jì)算： r1 rk ri =331-26.9 3.14) =304mm 式中：「為履帶節(jié)銷(xiāo)半徑，根據(jù)《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) -液壓挖掘機(jī)履帶 GB1067—89》規(guī)格系列查取，1=26。9mm 3.1。4齒根圓弧偏心距e按下式計(jì)算： e =0.07（lt 2 ri） （3。 15） =0。 07 （171 2 26。 9） =8。 2mm （關(guān)于驅(qū)動(dòng)輪的細(xì)部結(jié)構(gòu)件附錄其零件圖 ） （2）強(qiáng)度的校核 按機(jī)械零部件的計(jì)算方法驗(yàn)算輪齒的齒面接觸強(qiáng)度。 足： j 184（G/bd）1/2 j = 1 84（1 8＊ 1

32、03/（70*58 . 3 ）） 1/2 =402。 27 j Pa 式中：b —驅(qū)動(dòng)輪齒寬度,b 70 mm ； 驅(qū)動(dòng)輪輪齒齒面擠壓應(yīng)力應(yīng)滿(mǎn) （3.16） d -履帶銷(xiāo)套外徑，查對(duì)應(yīng)履帶型號(hào)得 d 58。 3 m m ; j — 許用用擠壓應(yīng)力； 條件滿(mǎn)足，符合強(qiáng)度要求。 3.3 功率計(jì)及挖掘力參數(shù)計(jì)算與確定 （1）發(fā)動(dòng)機(jī)功率 N ，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式估算 500 ?1000MPa。 N 17。 7 92.7Q 17.2 92.7 0。 7 3。 17） 82.09Kw 式中：Q為斗容量0。7m3。

33、 取發(fā)動(dòng)機(jī)功率為 90千 考慮到柴油機(jī)的功率必須充分滿(mǎn)足主機(jī)工作過(guò)程的動(dòng)力要求， 瓦，在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi) . (2) 液壓功率P,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式估算： P= (0。75 ~ 0。88) N (3.18) =0.75 90 =67。 5Kw 式中：N為發(fā)動(dòng)機(jī)功率。 ( 3)挖掘力參數(shù) Pf 的計(jì)算 Pf = K f G2/3 ( 3。 19) =1。 65＊182/3 =11。 33t 式中： Pf 為最大反鏟挖掘力；

34、 K f 為挖掘潛力系數(shù)( 1。 5 ~ 1。 8)。 ( 4)最大轉(zhuǎn)彎力矩 Mw Mw Kw G4/3 ( 3.20) =0.3＊0.6*184/3 =8。49噸米 式中：Kw為轉(zhuǎn)彎系數(shù)(取0。3); 為摩擦系數(shù)(不良路面取 0。 6)。 ( 5)平均接地比壓 Pc Pc K pc3 G (3.21) = 0。 25 18 0.655 Kg/ cm2 式中：Kpc為接地比系數(shù)(取為0。21 ~ 0.28)。 3.4 行走裝置的牽引力計(jì)算 牽引力計(jì)算是液壓挖掘機(jī)行走裝置設(shè)計(jì)計(jì)算的主要內(nèi)容之一。 由于液壓挖掘機(jī)的發(fā) 動(dòng)機(jī)和油泵的主要參數(shù)及其它一些總體參數(shù)主要根據(jù)挖掘工況

35、確定,因此,對(duì)行走裝置 來(lái)說(shuō)實(shí)際上是在已定的功率條件下驗(yàn)算挖掘機(jī)的行走速度、爬坡能力和轉(zhuǎn)彎能力。 牽引力計(jì)算原則是行走裝置的牽引力應(yīng)該大于總阻力 , 而牽引力又不應(yīng)超過(guò)機(jī)械與 地面的附著力。 履帶式挖掘機(jī)的行走裝置運(yùn)行時(shí)所發(fā)出的牽引力必需能克服下列阻力： 履帶的內(nèi)阻 力；土壤變形等的運(yùn)行阻力；坡度阻力和轉(zhuǎn)彎阻力等 . 牽引平衡方程為 : T= M x/R+ W （3。22） 式中： M x 為驅(qū)動(dòng)輪的扭矩； R 為驅(qū)動(dòng)輪節(jié)圓半徑； T 為履帶牽引力 ; W 為運(yùn)行時(shí)各阻力之和。 本設(shè)計(jì)采用在目前大多數(shù)履帶式液壓挖掘機(jī)的行走牽引力 T的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： T （0。70 ~ 0.

36、85）G （ 3.23） = 0.8＊ 18 = 14。 4t 下面分別對(duì)各阻力作計(jì)算 . （1） 土壤的變形阻力 土壤對(duì)履帶行走裝置在運(yùn)行時(shí)的阻力是由于履帶使土壤擠壓變形而引起的。土壤形 阻力計(jì)算如下： W1 = 1 G （3.24） =0。 12 18 =2。16t 式中： W1 為土壤的變形阻力 ; 1 為運(yùn)行比阻力，考慮到挖掘機(jī)工作環(huán)境較為惡劣，所以取地面種類(lèi)為 深砂類(lèi)。1值取為0.10?0.15. （2） 坡度阻力 坡度阻力是由于機(jī)器在斜坡上因自重的分力所引起的。設(shè)坡角度為 ，則坡度阻力 W2 為： W2 G ＊sin (3。25) =18 sin 36

37、0 =10。58t 式中 :W2 為坡度阻力； 為坡度角度，取為 360 . (3) 轉(zhuǎn)彎阻力 履帶式運(yùn)行裝置在轉(zhuǎn)彎時(shí)所受到的阻力較為復(fù)雜，其中包括履帶與地面的摩擦阻 力，履帶板側(cè)面剪切土壤的阻力以及履帶板突肋擠壓土壤的阻力等等。這些阻力要全部 進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算是比較困難的， 但因第一項(xiàng)阻力最大 ,也是最主要的， 所以重點(diǎn)研究履帶板 在轉(zhuǎn)彎時(shí)與地面的摩擦力矩。 對(duì)于挖掘機(jī)來(lái)說(shuō)，由于轉(zhuǎn)彎時(shí)機(jī)器空載，而且工作裝置是懸起的。因此履帶上的比 壓基本上可以看作是均勻分布的。計(jì)算如下： W3 0.35 ?0。39 G (3.26) = 0。 36 0。 55 18 =3.564t 式中:W 3

38、為轉(zhuǎn)彎阻力； 為履帶與地面摩擦系數(shù)，取值為( 0.5 ~ 0.6) 。 ( 4)履帶運(yùn)行的內(nèi)阻力 履帶運(yùn)行時(shí)由于履帶銷(xiāo)軸間的摩擦以及支重輪、 導(dǎo)向輪和驅(qū)動(dòng)輪等滾動(dòng)阻力和軸頸 摩擦阻力形成履帶運(yùn)行的內(nèi)阻力。粗算如下： W4 (0.05 ? 0。 07)G (3.27) = 0.06 18 =1.08t 式中：W4為履帶運(yùn)行的內(nèi)阻力. (5)不穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的慣性阻力 W5 W5 0.01 ? 0。 02 G (3.28) = 0。 01 18 =0.18t 忽略風(fēng)載阻力，則轉(zhuǎn)彎行走阻力 Wz為： W z Wi W3 W4 W5 （ 3.29） =2。16+3.564+1.08

39、+0。18 =6.984t 坡道運(yùn)行阻力W p為： W p Wi W2 W4 W5 （ 3.30） =2.16+10。58+1。08+0.18 =14t 因?yàn)閃p〉Wz，則取總阻力為 W W p 14噸. （6）牽引力的校核 牽引力T=14.4t，因?yàn)門(mén) W，所以牽引力滿(mǎn)足要求，貝U牽引力為14.4t，每 條履帶的牽引力:T1 =T/2=14.4/2=7.2t. 附著力 T f : T f G cos （3。31） =14。68t 式中：為履帶和地面間的附著系數(shù)，取為0。9; 為坡度角. 所以T f T，由此得 W T T f，，滿(mǎn)足牽引力計(jì)算原則，符合設(shè)計(jì)要求.

40、3.5 液壓馬達(dá)主要參數(shù)計(jì)算確定 （1）液壓馬達(dá)輸出功率Pm Pm Vmin//R （3。32） =7.2 3/ （0.9*0。331） =72。51Kw 式中：T為單條履帶行走牽引力7.2t; Vmin為履帶最小行走速度，取3km/h; 為行走傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率，取0。8?0.9 ; R為驅(qū)動(dòng)輪節(jié)圓半徑。 （2）液壓馬達(dá)最高輸出轉(zhuǎn)速 nm 為了計(jì)算液壓馬達(dá)的最高輸出轉(zhuǎn)速，下面先計(jì)算出驅(qū)動(dòng)輪的最高轉(zhuǎn)速 nq： nq=1000V/（60＊ 2 rk） （3。33） = 1000 *5/（60*2*3 。 14*0.331） =40.09r / min 式中： V 為最大行駛

41、速度，按要求取為 5km/h. 于是液壓馬達(dá)的最高轉(zhuǎn)速為 : nm nq i （3.34） = 40。 09 38.998 =1563。 43r / min 式中：i為總傳動(dòng)比,按給定值取為38.998。 （3）液壓馬達(dá)的輸出力矩 Mm Mm= Mk/（/I） （3.35） 式中： Mk 為驅(qū)動(dòng)輪扭矩； 為行走傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率，取 0。 8 ~ 0.9 。 驅(qū)動(dòng)輪扭矩 M k 為： M k T1 rk （3。 36） 7.2 ＊9。 8 103 0。 331 =23355.36 N。 m 式中： rk 為驅(qū)動(dòng)輪節(jié)圓半徑，單位 mm; T1為單條履帶的行走牽引力，單位噸

42、； 為傳動(dòng)系統(tǒng)的效率（取0。85?0。9）; i 為總傳動(dòng)比 ,按給定值取為 38.998。 將上述已知值做入 （3.53）計(jì)算得： Mm=23355。 36/（0.85*38。 998）=704。 57N。 m 取整值 M m 705N。 m （ 4 ）馬達(dá)理論排量 q 3。 37) q= M m/(pm/m) 式中： pm —馬達(dá)有效工作壓力； m -馬達(dá)機(jī)械效率，本次設(shè)計(jì)中采用柱塞式馬達(dá) ,其效 率 m 取值為（ 09—0。 95）。 馬達(dá)有效工作壓力Pm可由下式確定： pm= ph— p （3。38） 式中： Ph -為回油背壓，取值范圍為 0。5 ~ 1M

43、Pa ; p j ―為壓力損失，參考同類(lèi)型液壓挖掘經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)取值 3?4MPa ; pb-為液壓泵的出口壓力,15噸以上的中型機(jī)械普遍采用中高壓壓 力:25MPa pb 32MPa，本次設(shè)計(jì)中取 pb= 25MPa。 計(jì)算得: pm=25—4-1=20 MPa 將已知數(shù)據(jù)代入式 （3。 55）： q=705/（20＊0.9）=39。 17ml/r 所以每分鐘排量 q1 計(jì)算如下： q1=q nm （3.39） = 39。 17 1563.43 = 61。 23L/min 第四章 緩沖張緊裝置設(shè)計(jì)要求與計(jì)算 緩沖張緊裝置設(shè)計(jì)要求應(yīng)包括以下幾個(gè)方面： (1 )緩沖彈簧應(yīng)有必

44、要的預(yù)緊力，防止車(chē)輛正常行駛時(shí)因履帶跳動(dòng)而使張緊裝置后移。 (2)緩沖彈簧應(yīng)有必要的彈性行程，防止行走機(jī)構(gòu)遇障而張緊零件過(guò)載。 (3) 張緊裝置要有一定的調(diào)節(jié)行程，方便因履帶過(guò)松時(shí)取下一塊履帶板后，張緊裝置仍 然可以調(diào)節(jié)履帶板的松緊度。 (4) 當(dāng)張緊輪和緩沖彈簧之間裝變杠桿比機(jī)構(gòu)時(shí) , 張緊輪上的附加載荷不能增加過(guò)大。 4.1 張緊彈簧的設(shè)計(jì) 履帶張緊裝置緩沖彈簧的作用是：保證適當(dāng)?shù)穆膸埦o力；當(dāng)導(dǎo)向輪受到前方的沖 擊載荷時(shí)，緩沖彈簧回縮以吸收振動(dòng)防止履帶和驅(qū)動(dòng)輪損壞。因此在對(duì)張緊裝置緩沖彈 簧進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮到兩個(gè)重要問(wèn)題是彈簧的預(yù)載和緩沖量。 ( 1)履帶的張緊度 h h

45、=(0.03 ~ 0。06) L (4.1) = 0。 045 3200 =144mm 式中：L為張緊輪與驅(qū)動(dòng)輪間距。 ( 2)靜態(tài)張緊力 TE TE =(0.25 ~ 0。 30) G (4.2) =0.3*18 =5.4t ( 3)緩沖裝置的預(yù)緊力 PH 1 和最大彈性行程時(shí)的張力 PH2 張緊裝置最小工作載荷Fi為： F1 = TE =5.4t 張緊裝置最大工作載荷F2為: F2 = （0。6 ~ 0。9） G （4。3） =0.6 18 =10。8t 張緊裝置極限工作載荷F3為： F3 =（ 1。2 ~ 2） G （ 4。4） =1。 2 18 =2

46、1.6t 取最大行程時(shí)的張力Ph 2 =F2 =10。8t,取預(yù)緊力Ph 1 = F 1 =5。4t。 第五章 四輪一帶及其他部件選型 5.1四輪一帶選型 履帶與其所繞過(guò)的驅(qū)動(dòng)輪、導(dǎo)向輪、支重輪及拖鏈輪組成“四輪一帶” ，是履帶式 行走裝置的重要零部件，它直接關(guān)系到挖掘機(jī)的工作性能和行走性能 .這部分的重量相 當(dāng)大，約占整機(jī)的1/4，制造成本高，約占整機(jī)的1/4.因此，合理設(shè)計(jì)“四輪一帶”具 有重要的意義. 履帶的選取 履帶將挖掘機(jī)的重力及工作和行走時(shí)的載荷傳給地面。 其形狀和構(gòu)造必須考慮到機(jī) 械的穩(wěn)定性和適應(yīng)于各種工況的工作，行走時(shí)，還要保證發(fā)出足夠的牽引力。履帶的結(jié) 構(gòu)有整

47、體式和組合式兩種。 （1）整體式履帶 整體式履帶是在履帶板上帶嚙合齒，直接與驅(qū)動(dòng)輪嚙合，履帶板本身成為支重輪等 輪子的滾動(dòng)軌道。履帶板用銷(xiāo)軸連接，銷(xiāo)子浮置于銷(xiāo)孔中并有 0。5 ~ 1 o 5mr的空隙， 這種履帶一般在大型挖掘機(jī)上應(yīng)用較多.這種履帶的優(yōu)點(diǎn)是制造方便，拆裝容易.缺點(diǎn)是 泥沙等污物易進(jìn)入銷(xiāo)孔中，使零件磨損加快，影響使用壽命。 （2）組合式履帶 組合式履帶由軌鏈節(jié)、履帶板、銷(xiāo)子和襯套等組成（圖 5.1 ）。軌鏈節(jié)和履帶板 用螺栓連接.履帶銷(xiāo)子和襯套的配合為0。15?0.45mm過(guò)盈緊配合，裝配時(shí)要在40t以 上的壓床上進(jìn)行。為了裝拆方便，可將其中的一節(jié)制成較松的配合 .

48、組合式履帶的優(yōu)點(diǎn)是：銷(xiāo)子和襯套的密封較好，泥沙等污物不容易進(jìn)入，由于銷(xiāo)子 和襯套的硬度要求較高，連接處較耐磨，因而使用壽命也較高；履帶節(jié)距小，繞轉(zhuǎn)性好， 不會(huì)因履帶板損壞、襯套開(kāi)裂或連接螺栓剪斷而中止行走。此外，組合式履帶零部件通 用化程度高，易損件容易購(gòu)置，所以維修、更換方便 ，制造成本低。缺點(diǎn)是連接螺栓易 折斷，拆裝比較困難。 目前液壓挖掘機(jī)廣泛采用組合式履帶。因此，本設(shè)計(jì)中也采用組合式履帶，根據(jù)用 途確定結(jié)構(gòu)型式為三筋式。根據(jù)《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)一液壓挖掘機(jī)履帶 GB1067— 89》選取規(guī)格系列為L(zhǎng)D171的履帶，其名義節(jié)距為171mm履帶板寬600mm經(jīng) 計(jì)算選取履帶板節(jié)

49、數(shù)為50節(jié). 選取結(jié)果：履帶 LD171 600-50 圖 5.1 組合式履帶 5.1.2 驅(qū)動(dòng)輪設(shè)計(jì) 發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過(guò)驅(qū)動(dòng)輪傳給履帶， 因此對(duì)驅(qū)動(dòng)輪的要求應(yīng)是與履帶嚙合正確傳動(dòng) 平穩(wěn)，并且當(dāng)履帶因銷(xiāo)套磨損而伸長(zhǎng)后仍能很好嚙合。 驅(qū)動(dòng)輪設(shè)計(jì)在第三章 3。2作了詳細(xì)計(jì)算說(shuō)明 . 5.1.3 導(dǎo)向輪的選型 導(dǎo)向輪用于引導(dǎo)履帶正確繞轉(zhuǎn) , 可以防止跑偏或越軌。大部分液壓挖掘機(jī)的導(dǎo)向輪 同時(shí)起到支重輪的作用，這樣可增加履帶對(duì)地面的接觸面積，減小比壓。 導(dǎo)向輪采用油塞灌油潤(rùn)滑，材料通常用 40、45號(hào)鋼或35M鑄鋼，熱處理采用表面淬 火，淬硬層深度為4?6mm硬度硬達(dá)HRC5& 55,張

50、緊輪軸可選用50Mn 40Cr等材料, 表面淬火，淬硬層》2mm 硬度HRC>55許用彎曲應(yīng)力 u =220~300MPa10。 為了使導(dǎo)向輪發(fā)揮作用和延長(zhǎng)使用壽命， 制造時(shí)規(guī)定輪緣工作表面對(duì)配合孔的跳動(dòng) 不得超過(guò)3mm安裝時(shí)應(yīng)正確對(duì)中。 根據(jù)《中華人民共和國(guó)機(jī)械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)一履帶式推土機(jī)引導(dǎo)輪 JB3262-83》選取與 171型履帶相配的導(dǎo)向輪。 經(jīng)選擇，導(dǎo)向輪體的型號(hào)為 :171 節(jié)距導(dǎo)向輪體 550*160mm JB 3262(2)—83.其最大 外圓直徑為D1=606mn導(dǎo)向輪的中間擋肩環(huán)寬度為bi=80mm高度為28mm張緊輪軸的基 本尺寸為 60mm。 5.1.4 支重輪

51、選型 支重輪將挖掘機(jī)的重量傳給履帶，并在履帶上滾動(dòng)，它還用來(lái)夾持履帶，不使履帶 橫向滑脫, 并在挖掘機(jī)轉(zhuǎn)向時(shí)迫使履帶在地面上滑移 .支重輪工作環(huán)境十分惡劣 , 常在泥 水、沙土中工作，承受強(qiáng)烈的沖擊 .因此, 要求支重輪應(yīng)保持良好的潤(rùn)滑狀態(tài)，減少磨擦 件的磨損, 提高使用壽命，保證密封裝置的密封效果。 支重輪的布置原則： 支重輪在導(dǎo)向輪和驅(qū)動(dòng)輪之間的布置應(yīng)有利于增大履帶接地長(zhǎng) 度, 因此最前一個(gè)支重輪應(yīng)盡量靠近導(dǎo)向輪 , 最后一個(gè)支重輪應(yīng)盡量靠近驅(qū)動(dòng)輪。 為了不 和它們的運(yùn)動(dòng)發(fā)生干涉， 支重輪的位置應(yīng)保證當(dāng)導(dǎo)向輪在緩沖彈簧到達(dá)最大變形時(shí)相互 不發(fā)生干涉 , 后支重輪輪緣外徑與驅(qū)動(dòng)輪齒頂圓之間

52、應(yīng)該保留一定的間隙，以保證當(dāng)懸 架彈簧最大變形時(shí)不發(fā)生干涉，此間隙一般不小于 20mm各支重輪間距均布?從這些條 件出發(fā)，本設(shè)計(jì)每條履帶布置了 8個(gè)支重輪。支重輪間距t i和履帶節(jié)距一般應(yīng)滿(mǎn)足： It < ti <2 lt （5。 1） 所以取支重輪間距ti : ti=1.9lt （ 5。2） =1。9* 171 =324.9mm 取t1 =325mm,滿(mǎn)足要求。 本設(shè)計(jì)采用直軸式支重輪，采用浮動(dòng)油封，雙金屬套滑動(dòng)軸承 .支重輪體材料一般 為35Mn或50Mn,加工后熱處理采用滾動(dòng)面火焰淬火或整體加熱噴水淬火，硬度 HRC48 ~ 57. 根據(jù)《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)一

53、液壓挖掘機(jī)支重輪 GB10679-89〉選擇支重輪的型 號(hào)和規(guī)格系列為：支重輪 WZ171 296。95. 其機(jī)構(gòu)如圖5。2 圖5.2支重輪 拖鏈輪選型 拖鏈輪的作用是托住履帶上方區(qū)域，減少上方履帶的跳動(dòng)和下垂量，并防止履帶從 側(cè)向滑脫。拖鏈輪軸固定在臺(tái)車(chē)架縱梁上，受力較小，構(gòu)造簡(jiǎn)單，一般為懸臂結(jié)構(gòu)。本 機(jī)每邊布置了兩個(gè)拖鏈輪。 拖鏈輪的位置應(yīng)有利于履帶脫離驅(qū)動(dòng)鏈輪的嚙合 , 并平穩(wěn)而順利地滑過(guò)拖鏈輪和保 持履帶的張緊狀態(tài)。當(dāng)采用兩個(gè)拖鏈輪時(shí)，兩拖鏈輪之間的距離通常約取 0。 4倍輪距， 兩輪分別到驅(qū)動(dòng)輪和導(dǎo)向輪的距離大致相同。其輪緣上平面高度 ht、拖鏈輪外徑Dt和驅(qū)

54、 動(dòng)輪節(jié)圓直徑B應(yīng)滿(mǎn)足關(guān)系式： ht +0。 5 Dt 0。 5 Dk （5.3） 拖鏈輪的材料可以采用灰鑄鐵或ZG50Mn鑄造。拖鏈輪表面淬火，淬層深度不小于 4mm硬度HRC 53。拖鏈輪軸采用50Mn鋼，調(diào)質(zhì)硬度為HB25&285。 根據(jù)《中國(guó)人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)—液壓挖掘機(jī)拖鏈 GB10678—89》, 選擇拖鏈輪的型 號(hào)和規(guī)格系列為 :拖鏈輪 WT171.150。 42 GB-10679. 5.2 懸架選型與制動(dòng)器選型 5.2.1 懸架選型 在工程機(jī)械中 , 連接機(jī)體與行走機(jī)構(gòu)的元件稱(chēng)為懸架。懸架的功用是把機(jī)體的重量 傳遞給行走機(jī)構(gòu)，并緩和地面?zhèn)鹘o機(jī)體的沖擊，保證工程機(jī)械

55、的行駛平順性 . 懸架型式 有剛性懸架、半剛性懸架和彈性懸架三種： （1） 采用剛性懸架的機(jī)械，機(jī)體與行走機(jī)構(gòu)之間只有平衡梁，沒(méi)有彈性元件，機(jī) 體與行走機(jī)構(gòu)之間為剛性連接 ,機(jī)體重量和地面沖擊經(jīng)過(guò)剛性懸架互相傳遞 . 剛性懸架 的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合行走速度低的車(chē)輛。 （2） 采用半剛性懸架的機(jī)械為機(jī)體后部與行走機(jī)構(gòu)剛性連接，機(jī)體前部與行走機(jī) 構(gòu)彈性連接，機(jī)體重量通過(guò)前部的彈性連接和后部的剛性連接傳遞給行走機(jī)構(gòu)，大部分 履帶式挖掘機(jī)采用半剛性懸架。 （ 3）采用彈性懸架的機(jī)械 , 機(jī)體與行走機(jī)構(gòu)之間完全借助于彈性元件連接，機(jī)體重 量全部通過(guò)彈性元件傳遞給行走機(jī)構(gòu)。彈性懸架的減振、緩和路面沖擊的

56、能力強(qiáng) . 由于履帶式液壓挖掘機(jī)的行走速度較低，通常低于10km/h。故本設(shè)計(jì)采用剛性懸 架. 5.2.2 制動(dòng)器選型 制動(dòng)器用于工程機(jī)械行駛時(shí)降速或停車(chē)，用于下坡運(yùn)行時(shí)控制車(chē)速，不使車(chē)速越來(lái) 越快，以及用于坡道停車(chē)或車(chē)場(chǎng)停車(chē)。 工程機(jī)械運(yùn)行和作業(yè)的安全性，取決于轉(zhuǎn)向系和制動(dòng)系的工作情況。良好的轉(zhuǎn)向系 和制動(dòng)系可以提高履帶式挖掘機(jī)的運(yùn)行速度和生產(chǎn)率。 制動(dòng)器的型式諸多，本設(shè)計(jì)采用摩擦式多片制動(dòng)器.現(xiàn)在“四輪一帶"及其他部件選 型設(shè)計(jì)結(jié)果列下表： 表5.1 “四輪一帶”及其他部件選型設(shè)計(jì)結(jié)果 名稱(chēng) 規(guī)格與類(lèi)型 履帶 履帶 LD 171 600— 50 GB 10677 驅(qū)

57、動(dòng)輪 自行設(shè)計(jì) 導(dǎo)向輪 171節(jié)距導(dǎo)向輪體550 160mm JB 3262（2） — 83 支重輪 GB-10679 拖鏈輪 WT171 150.42 GB-10679 懸架 剛性懸架 制動(dòng)器 摩擦式多片制動(dòng)器 第六章設(shè)計(jì)工作總結(jié) 本設(shè)計(jì)是基于市場(chǎng)產(chǎn)品180型液壓挖掘機(jī)的主要部件的研發(fā)、設(shè)計(jì)過(guò)程。通過(guò)參觀 了解產(chǎn)品特性，對(duì)液壓挖掘機(jī)的行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)、研究，是一次理論與實(shí)踐相結(jié)合 的探索、學(xué)習(xí)?通過(guò)此次設(shè)計(jì)總結(jié)如下： 本設(shè)計(jì)采用常用的設(shè)計(jì)理論和方法對(duì)行走機(jī)構(gòu)及張緊裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算和論述。 設(shè)計(jì)主要采用經(jīng)驗(yàn)公式法得出設(shè)計(jì)所需的主要參數(shù)，

58、然后利用理論或經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行校核 驗(yàn)證. 本設(shè)計(jì)的主要工作成果如下： （1）以液壓挖掘機(jī)的工作特點(diǎn)為例分析了其在工程機(jī)械中的地位和其在國(guó)家現(xiàn)代 化建設(shè)中的作用.并闡述了國(guó)外同行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和液壓挖掘機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)以及開(kāi)展本 科課題研究的重要意義。 (2) 從總體方案設(shè)計(jì)入手，系統(tǒng)分析比較了幾種工作裝置、傳動(dòng)方式的優(yōu)缺點(diǎn)， 并對(duì)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、行走方式及動(dòng)力裝置進(jìn)行了初步闡述和選擇。 (3) 通過(guò)主要參數(shù)計(jì)算 , 確定了液壓挖掘機(jī)在作業(yè)過(guò)程中所需的動(dòng)力，得出了與工 況相適應(yīng)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)。 (4 )根據(jù)張緊裝置的設(shè)計(jì)要求對(duì)張緊裝置進(jìn)行了選型設(shè)計(jì)，圍繞彈簧的預(yù)載荷緩沖 量?jī)蓚€(gè)重要問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)

59、計(jì)和校核。 (5) 對(duì)液壓挖掘機(jī)的主要零部件如 :對(duì)“四輪一帶 "進(jìn)行了選型設(shè)計(jì)。積極采用了現(xiàn) 代液壓挖掘機(jī)中使用的成熟的先進(jìn)技術(shù)。努力使設(shè)計(jì)符合“系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化” 的要求. 參考文獻(xiàn) ［1 ］張光裕,等。工程機(jī)械底盤(pán)設(shè)計(jì)［M］。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1985 ［2］ 全液壓挖掘機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及備件圖冊(cè) 四川長(zhǎng)江挖掘機(jī)有限責(zé)任公司 ， 2004 ［3］唐經(jīng)世.工程機(jī)械］M .北京：中國(guó)鐵道出版社,1996 ［4］ 孔德文，趙克利，徐寧生 , 等液壓挖掘機(jī)［ M］. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社， 2007 ［5］ 采掘機(jī)械 寧恩漸主編 冶金工業(yè)出版社 2008 10 ［6］成大

60、先，王德夫，姬奎生，等.機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊(cè)第2卷］M］。第一版，北京：化學(xué) 工業(yè)出版社， 2000 致謝 彈指一揮間 , 大學(xué)三年已經(jīng)接近了尾聲。三年的艱苦跋涉，兩個(gè)月的精心準(zhǔn)備，畢 業(yè)設(shè)計(jì)終于到了劃句號(hào)的時(shí)候，心頭照例該如釋重負(fù)，但設(shè)計(jì)過(guò)程中常常出現(xiàn)的輾轉(zhuǎn)反 側(cè)和力不從心之感卻揮之不去。畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程并不輕松：各種壓力的時(shí)時(shí)襲擾，工作 的壓力、知識(shí)積累的欠缺，讓我明白什么是“書(shū)到用時(shí)方恨少” 。 在這里我首先要感謝我的指導(dǎo)老師杜寶林老師，能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，離不開(kāi)他 的悉心指導(dǎo) ,他對(duì)我的設(shè)計(jì)從確定題目、修改直到完成，給予了我許多的指點(diǎn)和幫助 . 感 謝他在繁忙的工作之余，擠出時(shí)間對(duì)設(shè)計(jì)提出精辟的修改意見(jiàn) . 在此，向杜老師致以最 誠(chéng)摯的謝意 ! 其次，感謝臺(tái)下在坐的所有老師，是你們，傳授給我的知識(shí)、如何做人做事，才有 了今天的我。感謝那些在我成長(zhǎng)道路上關(guān)心過(guò)、幫助過(guò)的人，再次對(duì)所有關(guān)心、幫助我 的人說(shuō)一聲“謝謝 " 。