畢業(yè)論文履帶式挖掘機行走裝置設(shè)計說明

1、 . PAGE19 / NUMPAGES191 前言1.1課題研究的目的與意義1.1.1課題研究的目的挖掘機械是工程機械的中一種主要類型，是土石方開挖的主要機械設(shè)備，包括有各種類型與功能的挖掘機。各種類型的挖掘機已廣泛應(yīng)用在工業(yè)與民用建筑、交通運輸、水利電力工程，農(nóng)田改造、礦山采掘以與現(xiàn)代化軍事工程等的機械化施工中。據(jù)統(tǒng)計，工程施工中約有60%以上的土石方量，均由挖掘機來完成。選擇研究此課題，是為了跟好地為挖掘機履帶行走裝置的設(shè)計提供一些方法和參考。1.1.2課題研究的意義挖掘機械在工程機械發(fā)展中占有很大比重和重要的地位，是重點發(fā)展的機械品種之一。尤其是中小型、通用的單斗挖掘機不僅用作土石方的

2、挖掘工作，而且通過工作裝置的更換，還可以用作起重、裝載、抓取、打樁、鉆孔等多種作業(yè)。它在各種工程施工中功用更大，已經(jīng)成為機械化施工中廣泛使用的不可缺少的重要機械裝備。我國挖掘機行業(yè)近年來雖有很大的發(fā)展，但是生產(chǎn)的品種、數(shù)量和技術(shù)性能的先進(jìn)性都還跟不上客觀發(fā)展的要求，質(zhì)量尤其需要進(jìn)一步提高，這在當(dāng)前形勢下，挖掘機械行業(yè)所面臨的迫切而艱巨的任務(wù)。能否多、快、好、省地完成這項任務(wù)，將直接影響到機械化水平的提高，影響到國防建設(shè)，影響到現(xiàn)代化建設(shè)的速度。履帶式液壓挖掘機是一種常見的土石方開挖機械設(shè)備，廣泛應(yīng)用在工業(yè)與民用建筑、交通運輸、水利電力工程、農(nóng)田改造、礦山采掘以與現(xiàn)代化軍事工程等的機械化施工中。

3、挖掘機歷來為世界各國工程機械行業(yè)永恒不變的焦點，但由于其復(fù)雜的制造技術(shù)、部結(jié)構(gòu)以與投入產(chǎn)出比高的特點，長期以來挖掘機所配套的關(guān)鍵液壓零部件技術(shù)被歐美日所掌控，我國在挖掘機產(chǎn)品上的技術(shù)與世界先進(jìn)水平存在較大差距。然而，近年來國產(chǎn)挖掘機品牌的市場占有率正在逐步攀升，一批具有較強自主創(chuàng)新能力的挖掘機生產(chǎn)商在不斷壯大。從國際市場看，我國已經(jīng)成為世界最大的挖掘機生產(chǎn)國和消費國之一。但是國將近80%的份額被國外品牌占領(lǐng)。這就需要對履帶式挖掘機作更為深入的研究。通過選擇此課題，可以進(jìn)一步鞏固加深對所學(xué)工程機械知識的理解，并且為我國挖掘機的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計與優(yōu)化貢獻(xiàn)一些力量。同時，可以培養(yǎng)我們獨立思考、綜合運

4、用知識、分析與解決問題、思維創(chuàng)新的能力，尤其注重培養(yǎng)我們在方案設(shè)計、設(shè)計計算、工程繪圖、文字表達(dá)、文獻(xiàn)查閱、計算機應(yīng)用與工具書使用等方面的基本工作實踐能力，使我們樹立具有符合國情和生產(chǎn)實際的正確設(shè)計思想和觀點，樹立嚴(yán)謹(jǐn)、負(fù)責(zé)、實事、刻苦鉆研、勇于探索、敢于創(chuàng)新、善于與他人合作的工作作風(fēng)。1.2 挖掘機國外研究現(xiàn)狀國產(chǎn)挖掘機的功能比較單一，其衍生產(chǎn)品較少，而且國產(chǎn)挖掘機規(guī)格主要集中在30噸以下，6噸以下的規(guī)格比較齊全，從1.5噸-30噸基本形成系列，200噸以上基本空白，因此我國挖掘機還處于“發(fā)展期”。我國挖掘機企業(yè)在研發(fā)體系和試驗體系建設(shè)方面雛形難見，產(chǎn)品的開發(fā)基本上處于仿造階段，電控技術(shù)只有

5、眾友等少數(shù)公司自己開發(fā)，大多數(shù)企業(yè)都在選購。節(jié)能減排，降噪安全部件精細(xì)作業(yè)的工作裝置、不同功能的附屬裝置等方面的研發(fā)個別企業(yè)才剛剛起步，大多數(shù)企業(yè)沒有能力涉與。目前我國挖掘機的質(zhì)量問題主要表現(xiàn)在：結(jié)構(gòu)件、電控、液壓件等核心部件，以與諸如軸銷、司機室、四輪一帶等其他部件。國挖掘機廠家諸如玉柴、柳工股份、三一重工、宣工、徐工、山河智能、龍工集團(tuán)等，正在崛起的南特、華力、九五重工、華工、黑貓、振宇等。大學(xué)在1996年初制成了一種結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉的液壓挖掘機近距離無線遙控系統(tǒng)，中南大學(xué)與山河智能合作也在無線遙控、GPS/GPRS、無線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控等方面進(jìn)行了研究。近些年來，隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)

6、、控制技術(shù)、通信技術(shù)等新技術(shù)的日益滲透液壓挖掘機技術(shù)中，智能化的進(jìn)一步應(yīng)用，使得動力系統(tǒng)部一些控制元件能夠隨著挖掘機具體工作狀況而改變，從而提高工作效率，使得操縱變得更容易。世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國家的液壓挖掘機技術(shù)得以迅速提高，像國外的這些廠家如日本的小松、日立、神鋼、住友等，美國的卡特、國的大宇、現(xiàn)代，尤其是德國的挖掘機，技術(shù)都已經(jīng)很先進(jìn)了。而今，挖掘機技術(shù)更是朝著智能、環(huán)保的方向發(fā)展，想Carnegie Mellon大學(xué)的自主裝載系統(tǒng)、澳大利亞機器人中心、英國蘭卡斯特大學(xué)的智能挖掘機等都在開始新興技術(shù)的融合發(fā)展，上世紀(jì)80年代初，美國Kraft TeleRobtics公司和John Deere公

7、司等都相繼成功開發(fā)出遙控挖掘機，日本小松制作PC200-2型液壓挖掘機為基本機型進(jìn)行遙控挖掘機研制。在一些文獻(xiàn)中也記載了現(xiàn)階段的一些挖掘機類型，比如WY203型全液壓履帶式挖掘機、W200A履帶式挖掘機1,2。在文獻(xiàn)3中對履帶式挖掘機的部分構(gòu)件加工技術(shù)工藝進(jìn)行了分析，在文獻(xiàn)4中對機械式挖掘機履帶式行走機構(gòu)設(shè)計與典型故障進(jìn)行了探討，在文獻(xiàn)5中簡述了液壓挖掘機主要構(gòu)件機械加工方案。同時，在文獻(xiàn)6中作者對履帶式混凝土皮帶布料機進(jìn)行了研究，在文獻(xiàn)7中作者著重闡述了履帶式挖掘機器人CCD道路的識別方法，在文獻(xiàn)8中介紹了履帶式液壓挖掘機緊裝置的改進(jìn)設(shè)計，在文獻(xiàn)9中詳細(xì)講述了履帶式液壓挖掘機的技術(shù)創(chuàng)新特點。

8、1.3挖掘機技術(shù)的歷史與發(fā)展趨勢最早的挖掘機是以人力或畜力為動力，用于挖深河底的浚泥船，鏟斗容量一般不超過0.20.3立方米;；18331836年，美國人奧蒂斯設(shè)計和制造了第一臺蒸汽機驅(qū)動、鐵木混合結(jié)構(gòu)、半回轉(zhuǎn)、軌行式的單斗挖掘機，生產(chǎn)率為35立方米時，但由于經(jīng)濟(jì)性差沒有應(yīng)用。70年代經(jīng)過改進(jìn)的蒸汽鏟正式生產(chǎn)并應(yīng)用于露天礦剝離。1880年又出現(xiàn)了第一批以拖拉機為底盤的半回轉(zhuǎn)式蒸汽鏟。 20世紀(jì)初至40年代末，挖掘機進(jìn)入動力和行走裝置多樣化的階段。1910年,出現(xiàn)了第一臺電機驅(qū)動的單斗挖掘機；1912年出現(xiàn)了汽油機和煤油機驅(qū)動的全回轉(zhuǎn)式單斗挖掘機；1916年出產(chǎn)了柴油發(fā)電機驅(qū)動的單斗挖掘機；19

9、24年柴油機直接驅(qū)動開始用于單斗挖掘機上；履帶式行走裝置于1910年開始采用。輪胎式行走裝置隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，廣泛用于小型挖掘機。30年代，出現(xiàn)了步行行走裝置；50年代中期，德國和法國相繼研制出全回轉(zhuǎn)式液壓挖掘機，從此挖掘機的發(fā)展進(jìn)入一個新階段。在文獻(xiàn)10中分析了履帶式挖掘機液壓系統(tǒng)的特點與故障，在文獻(xiàn)11中闡述了如何選購履帶式挖掘機，在文獻(xiàn)12中提到了挖掘機電控分析與故障診斷技術(shù)，在文獻(xiàn)13中分析了小松履帶式挖掘機行走減速器的結(jié)構(gòu)，在文獻(xiàn)14中涉與到旋挖鉆機履帶行走裝置支重輪的布置計算方法。此外，文獻(xiàn)15、16中也分別記載了一些挖掘機的現(xiàn)狀和設(shè)計方法，供畢業(yè)設(shè)計參考。今后，挖掘機的發(fā)展趨勢

10、主要有以下幾個方面：首先，大量采用在型挖掘機使用的先進(jìn)技術(shù)，比如三泵系統(tǒng)以與負(fù)荷傳感系統(tǒng)，以提高整機的技術(shù)性能，提高作業(yè)的效率與操作的平穩(wěn)性。其次，集中力量解決國產(chǎn)挖掘機質(zhì)量低的通病。通過大量地采用國外原裝的液壓與電氣元器件，以減少小挖的初期故障，以提高整機的無故障作業(yè)的時間。最后，通過全國的大協(xié)作，以解決裝飾外觀的美感問題。1.4課題研究的容單斗液壓挖掘機的行走裝置是整個挖掘機的支承部分，它承受機械的自重與工作裝置挖掘時的反力，使挖掘機穩(wěn)定地支承在地面上工作。同時又使挖掘機能在工作時作場運行與轉(zhuǎn)移工地時作運輸性運行。履帶式行走裝置的特點是牽引力大（通常每條履帶的牽引力達(dá)機重35%45%），接

11、地比壓?。ㄒ话銥?.41.5公斤/平方厘米），因而越野性能好，爬坡能力大（一般為5080%，最大的達(dá)100%）而且轉(zhuǎn)彎半徑小、機動靈活。目前履帶式行走裝置零部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，普遍采用工業(yè)拖拉機型的結(jié)構(gòu)型式，提高行走性能，有利于批量生產(chǎn)，降低成本。但是履帶式行走裝置的運行速度較低。履帶式行走裝置由連接回轉(zhuǎn)支承裝置的行走架通過支重輪、履帶將載荷傳至地面。履帶呈封閉環(huán)繞過驅(qū)動輪和導(dǎo)向輪，為了減少上分支撓度，履帶有12個托鏈輪支持。行走裝置的傳動是由油馬達(dá)經(jīng)減速箱傳動驅(qū)動輪使整個行走裝置運行。當(dāng)履帶由于磨損而伸長時可由緊裝置調(diào)整其松緊度。1.4.1行走架行走架是履帶行走裝置的承重骨架，它由底架、橫梁和履

12、帶架組成，通常用16Mn鋼板焊接。底架連接轉(zhuǎn)臺，承受上部的載荷，并通過橫梁傳給履帶梁。行走架按結(jié)構(gòu)的不同分為組合式和整體式兩種。1.4.2四輪一帶履帶與其繞過的驅(qū)動輪、導(dǎo)向輪、支重輪與托鏈輪組成所謂的“四輪一帶”，是履帶式行走裝置的重要零部件，它直接關(guān)系到挖掘機的工作性能和行走性能。合理設(shè)計“四輪一帶”具有重要意義。1.4.3緊裝置履帶式行走裝置使用一段時間后由于鏈軌銷軸的磨損會使節(jié)距增大，并使整個履帶伸長，導(dǎo)致摩擦履帶梁，脫軌等影響行走的性能。因此，每條履帶必須裝設(shè)緊裝置，使履帶經(jīng)常保持一定的緊度。1.4.4 履帶式行走裝置的傳動方式單斗液壓挖掘機的履帶行走裝置大多采用液壓傳動，它使履帶行走

13、架結(jié)構(gòu)簡化，并且失去了機械傳動的一套復(fù)雜的錐齒輪、離合器與傳動軸零件。液壓傳動的方式是每條履帶各自有驅(qū)動的油馬達(dá)與減速裝置，由于兩個油馬達(dá)可以獨立操縱，因此挖掘機的左、右履帶除了可以同步前進(jìn)后退或一條履帶驅(qū)動、一條履帶止動的轉(zhuǎn)彎外，還可以兩條履帶相反方向驅(qū)動，使挖掘機實現(xiàn)原地旋轉(zhuǎn)，提高了作業(yè)的靈活性。2挖掘機械概述2.1挖掘機械的類型挖掘機常按用途與主要裝置的特征分類：(1)按用途可分為：通用型和專用型。一般中小型挖掘機多為通用型，即以挖掘土壤容重為18kN/m3的標(biāo)準(zhǔn)反鏟斗的主要工裝外，還配有適于挖掘各種輕重土質(zhì)和挖掘幅度的反鏟、正鏟、抓斗、起重等多種可換裝置。而大型液壓挖掘機以礦用正鏟為主

14、要裝置型式，用于礦山采掘和裝載作業(yè)。用于隧道等專門作業(yè)的挖掘機也稱專用型。(2)按工作裝置特點可分為：正鏟、反鏟、抓斗、裝載以與起重等。(3)按行走裝置不同分為：履帶式、輪胎式、汽車式、懸掛式等。履帶式單斗液壓挖掘機因有良好通過性能，應(yīng)用最廣，對于松軟地面或沼澤地帶還可采用加寬、加長以與浮式履帶以降低接地比壓。輪式挖掘機具有行走速度快，機動性好，可在城市道路上行駛，因此，近年來中小型挖掘機亦多采用。汽車式、懸掛式是以汽車與拖拉機為基礎(chǔ)機械裝設(shè)挖掘裝置的小型液壓挖掘機，適用于小量分散的土方工程。(4)按回轉(zhuǎn)的角度可分為：全回轉(zhuǎn)和半回轉(zhuǎn)。全回轉(zhuǎn)可作360的回轉(zhuǎn)，其功能好，被廣泛采用。小型挖掘機如懸

15、掛式等工作裝置僅能作180左右的轉(zhuǎn)動，為半回轉(zhuǎn)式。(5)按主要機構(gòu)是否全部采用液壓傳動可分為：全液壓式與半液壓式。半液壓式挖掘機的行走機構(gòu)采用機械傳動。2.2挖掘機械的基本組成挖掘機械一般由動力裝置、傳動裝置、行走裝置和工作裝置等組成。單斗挖掘機和斗輪挖掘機還有轉(zhuǎn)臺，多斗挖掘機還有物料輸送裝置。 動力裝置有柴油機、電動機、柴油發(fā)電機組或外電源變流機組。柴油機和電動機大多用于中、小型挖掘機械，用一臺原動機集中驅(qū)動，兩者可互換。柴油發(fā)電機組和外電源變流機組用于大、中型挖掘機械，用多臺電機分散驅(qū)動。 行走裝置主要用來支承機器、使機器變換工作位置和轉(zhuǎn)移作業(yè)場地；另外，鏈斗式挖掘機和環(huán)輪式挖掘機的鏟斗，

16、隨著行走裝置的連續(xù)行走而切削土壤。行走裝置有履帶式、輪胎式、步行式、軌行式、浮游式和拖掛式等幾種。 作業(yè)場地固定、要求接地比壓較低時用履帶式；作業(yè)場地多變時用輪胎式；因施工條件特殊而必須架設(shè)專用軌道時，用軌行式；挖掘水下泥土用浮游式；小型單斗挖掘機的行走裝置無動力源時，用拖掛式；作業(yè)場地固定、機器重量大時，用步行式。步行式行走裝置大多用于單斗挖掘機中的大、中型拉鏟挖掘機和斗輪挖掘機。2.3小型挖掘機簡述2.3.1小型挖掘機的基本結(jié)構(gòu)特點(1)行走裝置采用機動性好的履帶式，為了防止破壞城市路面，大多采用橡膠履帶。(2)除上部回轉(zhuǎn)臺可旋轉(zhuǎn)360，動臂又可相對轉(zhuǎn)臺偏轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)和動臂偏轉(zhuǎn)結(jié)合起來，可

17、進(jìn)行側(cè)溝挖掘。(3)為進(jìn)行平整土地、回填土，一般裝有推土板。2.3.2小型挖掘機的類型根據(jù)小型挖掘機基本功能要求，為了更適應(yīng)作業(yè)形態(tài)和工作要求，經(jīng)過淘汰進(jìn)化，目前有以下三種形式:(1)標(biāo)準(zhǔn)型是最早產(chǎn)生的小型挖掘機機種，其機構(gòu)特點是挖掘機前部工作裝置和后部平衡部分都突出在履帶寬度之外。機體較寬敞，駕駛室居住性好，重心布置得當(dāng)，穩(wěn)定性好，作業(yè)性能優(yōu)良。(2)超小回轉(zhuǎn)型其主要特點是工作裝置在收縮狀態(tài)可收到履帶寬度之，其后部平衡部分也在履帶寬度之，即整個上部回轉(zhuǎn)體輪廓的最小回轉(zhuǎn)半徑小于履帶寬度。它主要用于非常狹窄的場所下進(jìn)行施工，例如管道施工等。(3)后部小回轉(zhuǎn)型回轉(zhuǎn)機體后部設(shè)計成圓弧形，它的外廓旋轉(zhuǎn)

18、半徑在履帶寬度圍之。2.3.3小型挖掘機的類型小型挖掘機一般是指總重在6t以下的挖掘機，本畢業(yè)設(shè)計課題就是要研究用于城市、狹窄地區(qū)、代替人力勞動的小型挖掘機械。主要作業(yè)是挖掘、裝載、整地，用于城市管道工程、道路、住宅建設(shè)、基礎(chǔ)工程和園林作業(yè)等。它體積小、機動靈活，在其上可以附裝各種工作裝置，是多用途萬能型的城市建設(shè)機械。2.3.4小型挖掘機的設(shè)計要求由于小型挖掘機的特點很靠近人，因此在設(shè)計上除了要求耐久性、可靠性和作業(yè)效率等，還需著重考慮人、機、環(huán)境的協(xié)調(diào)，要特別注意以下幾個方面：(1)安全性：機械作業(yè)過程中不要與周圍的人和物相互碰撞，防傾翻穩(wěn)定性要好。(2)低公害：排放要求高、低震動、低噪音

19、，聲音要比較悅耳。(3)和周圍環(huán)境能夠調(diào)和，形象要美觀，形體和色彩不要引起人們的不愉快感，要尊重人，對人有親和感。(4)盡量擴大其使用功能，可裝多種附屬裝置，應(yīng)成為城市萬能型工程機械。(5)操縱簡便，任何人一學(xué)就會，都能操縱。3履帶式挖掘機行走裝置方案設(shè)計挖掘機的行駛性能和其牽引力與工作質(zhì)量密切相關(guān)，關(guān)系到行駛性方面的主要技術(shù)參數(shù)有：牽引力、工作質(zhì)量、爬坡角度、行走速度、接地比壓、轉(zhuǎn)向角度與行走架的離地距離等。3.1工作裝置尺寸的確定 已知參數(shù)有：額定功率：30kW/2350rpm整機重量：5500kg斗容量：0.18m3采用經(jīng)驗公式計算履帶帶長、驅(qū)動輪與導(dǎo)向輪軸向中心距、導(dǎo)軌之間的距離、履帶

20、高度、履帶板寬、地盤總寬、履帶接地長度、后端支重輪到驅(qū)動輪間距、前端支重輪到導(dǎo)向輪間距、兩端支重輪間距、相鄰兩支重輪間距等。3.2 行走系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的布置3.2.1支重輪的選取挖掘機的重量是通過支重輪傳給地面的，工作時如果地面不平整，容易受到?jīng)_擊，所以支重輪承受的載荷較大。支重輪的工作條件比較惡劣，經(jīng)常處在塵土中，有時還會浸泡在泥水中，故要求密封可靠。過去支重輪的結(jié)構(gòu)型式很多，標(biāo)準(zhǔn)化后規(guī)定挖掘機一般采用直軸式結(jié)構(gòu),如圖3.1所示。3.2.2托鏈輪的選取拖鏈輪的作用主要是支撐履帶部分，防止其長期磨損而松動。托鏈輪要和支重輪的聯(lián)系尺寸一樣。如圖3.2所示。圖3.1 支重輪 圖3.2 托鏈輪3.2.3導(dǎo)

21、向輪的選取導(dǎo)向輪用于引導(dǎo)履帶正常的繞轉(zhuǎn)，可以防止跑偏和越軌。大多數(shù)挖掘機的導(dǎo)向輪也同時起到支重輪的作用，這樣可以增加履帶對地面的接觸面積，減小比壓。導(dǎo)向輪的輪面多數(shù)制成光面，中間擋肩環(huán)應(yīng)有足夠的高度，兩側(cè)邊的斜度要小，以作為導(dǎo)向用，如圖3.3所示。3.2.4驅(qū)動輪的選取驅(qū)動輪結(jié)構(gòu)有多種型式，分為整體式和分體式兩種。按照驅(qū)動輪輪齒節(jié)距的不同分為等距齒驅(qū)動輪與不等距齒驅(qū)動輪兩種。等距驅(qū)動輪使用頻率較多，所以采用等距驅(qū)動輪，它的齒數(shù)經(jīng)過計算查表后選擇為25個，如圖3.4所示。圖3.3 導(dǎo)向輪 圖3.4驅(qū)動輪3.2.5履帶的選取挖掘機的履帶有整體式和組合式兩種，整體式是履帶板上帶有嚙合齒的，直接與驅(qū)動

22、輪嚙合，履帶板本身作為支重輪等輪子的滾動軌道。但是整體式履帶的缺點是磨損較快，而目前挖掘機中廣泛使用拖拉機型式的組合式履帶，本設(shè)計中就采用組合式履帶:圖3.5組合式履帶節(jié)3.2.6 行走架的選擇行走架是按照結(jié)構(gòu)的不同分為組合式和整體式兩種。組合式行走架的底架為框架結(jié)構(gòu)，橫梁可以用工字鋼或者焊接的箱形梁插入履帶架孔中。它的缺點是履帶架截面削弱較多，剛性較差，在截面削弱處容易產(chǎn)生裂縫。整體式行走架可以較好地避免上述缺點，它結(jié)構(gòu)簡單、自重較輕且剛性較好，所以在本設(shè)計中選擇整體式行走架。圖3.6行走架1左支架體；2底座；3右支架體3.3 履帶緊裝置的選擇近年來在挖掘機中廣泛采用一種液壓緊裝置，這是一種

23、帶有輔助油缸的彈簧緊裝置，它借助了潤滑用的黃油槍將黃油壓注入油缸，使得活塞外伸，一端移動導(dǎo)向輪，另一端壓縮彈簧使之預(yù)緊。但是預(yù)緊之后的彈簧尚需要留有適當(dāng)?shù)男谐唐鹁彌_作用。如果履帶太緊需要放松時，可擰開注油嘴，從油缸中放出適量黃油。在本設(shè)計中就選用了液壓緊裝置。圖3.7液壓緊裝置3.4 減速箱的選擇行走減速機安裝座一般情況下采用行走減速機安裝座與箱形履帶梁拼焊前進(jìn)行加工的方案，焊接后不再進(jìn)行加工。采用的設(shè)備一般為臥式加工中心和搖臂鉆床加工。3.5 履帶式挖掘機行走裝置結(jié)構(gòu)圖通過對以上各種零部件的優(yōu)缺點分析與描述，初步選定以下方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，如圖3.8所示：圖3.8 履帶式行走裝置結(jié)構(gòu)圖1減速箱

24、；2油馬達(dá)；3托鏈輪；4行走架；5驅(qū)動輪；6履帶； 7支重輪；8緊裝置；9導(dǎo)向輪4履帶式挖掘機行走裝置計算履帶式挖掘機已知參數(shù)有：額定功率：30kW/2350rpm；整機重量：5500kg；斗容量：0.18m3。4.1履帶式挖掘機行走裝置基本參數(shù)的計算4.1.1爬坡能力挖掘機自重在斜坡方向的分力： (4.1)式中G挖掘機自重；坡度角；運行阻力： (4.2)履帶的阻力: (4.3)則最大牽引力T應(yīng)不小于這些阻力之和，即： (4.4)計算可得： 此外還應(yīng)滿足挖掘機在爬坡時不打滑的條件，即： (4.5)式中履帶與地面的附著系數(shù)，即：表4-1 履帶與地面的附著系數(shù)路面土質(zhì)混凝土干粘土壓實粘土干沙土堅實

25、土路0.450.900.700.300.90路面土質(zhì)冰濕粘土壓實雪地濕粘土松散土路0.120.700.250.500.60求解公式(4.4)和(4.5)即可求得最大的角，表示挖掘機的最大爬坡能力。解得：4.1.2接地比壓 (4.6)或 (4.7)所以 式中履帶平均接地比壓（Pa）；挖掘機工作質(zhì)量（kg）；重力加速度（m/s2）；履帶接地長度（m）；履帶寬度（m）；履帶高度（m）。注：小挖的平均接地比壓為30103 Pa上下。4.1.3最大牽引力履帶行走裝置的最大牽引力T計算公式為： (4.7)式中履帶行走裝置的滾動阻力；履帶行走裝置的坡道阻力；履帶行走裝置的滾動阻力系數(shù)；最大設(shè)計坡度角；整機重

26、力。表4-2 滾動阻力系數(shù)f路面土質(zhì)混凝土凍結(jié)冰雪地堅實土路松散土路泥濘地f0.050.030.040.070.100.100.15另外，T也可以這樣選?。?（4.9）式中整機最大牽引力（N）；整機質(zhì)量（kg）。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)擬合的最大牽引力與整機質(zhì)量關(guān)系式為： （4.10）所以 式中整機最大牽引力（N）；整機質(zhì)量（kg）。4.2主要零部件的選擇4.2.1鏈軌節(jié)節(jié)距和四輪一帶鏈軌節(jié)節(jié)距t按經(jīng)驗公式選?。海?.11）整機質(zhì)量（）。取確定鏈軌節(jié)距t之后，就可以根據(jù)t計算四輪一帶的有關(guān)參數(shù)。（1）履帶板寬度： 6.5噸以下的小挖標(biāo)準(zhǔn)履帶寬為（2）驅(qū)動輪節(jié)圓直徑： =t/sin() （4.12）式中驅(qū)動

27、輪齒數(shù)。表4-3 驅(qū)動輪參數(shù)表鏈軌節(jié)距（10-3）驅(qū)動輪齒數(shù)適用圍（斗容量）鏈軌節(jié)距（10-3）驅(qū)動輪齒數(shù)適用圍（斗容量）101,125,13535,250.25以下202.8231.001.6015423,250.250.40215.9,228.6252.5171.05230.400.60260.35274根據(jù)t129和斗容量0.18綜合起來選擇z=25.因此= t/sin()=151/sin()0.607（3）導(dǎo)向輪工作面直徑： （4.13）計算得（4）托鏈輪踏面直徑： （4.14）所以可選擇（5）支重輪踏面直徑： （4.15）因支重輪和托鏈輪的聯(lián)系尺寸一樣，所以也取（6）鏈軌節(jié)數(shù)n、托鏈

28、輪、支重輪數(shù)量的確定：+ （4.16）式中軸距（10-3m）。為減小摩擦損失，托鏈輪的數(shù)目不宜過多，小挖每側(cè)托鏈輪一般為1個；考慮到滾動阻力的大小和接地比壓的大小和接地比壓的均勻性，小挖每側(cè)支重輪通常為45個，具體數(shù)量隨機重的增加而增多。在此設(shè)計中，選擇每側(cè)1個托鏈輪和每側(cè)5個支重輪。4.2.2緊裝置設(shè)計時，一般要保證履帶的下?lián)隙炔怀^204010-3m；緊裝置的行程應(yīng)大于履帶節(jié)距的，以便在履帶因磨損而造成節(jié)距伸長時，可拆去一塊履帶板而繼續(xù)使用。4.3主要外形尺寸的設(shè)計計算4.3.1接地長度、軌距以與最小離地間隙17根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)擬合的接地長度、軌距與整機質(zhì)量關(guān)系式為： （4.17） （4.18

29、）計算后得：考慮到穩(wěn)定性與通過性要求，推薦履帶長度為15002300mm，軌距為12501900mm。式中接地長度（10-3m）；軌距（10-3m）；整機質(zhì)量（）。（2）實際工作時由于地面不平，兩條履帶不完全與地面接觸，以與由于整機重心的偏移等原因，履帶上的實際接地比壓不均勻，則會出現(xiàn)最大接地比壓，其計算公式為： （4.19）從上式可以看出，L/B值不應(yīng)太小，否則會加大pmax值，降低其通過性。挖掘機在原地轉(zhuǎn)彎時需要克服滾動阻力和轉(zhuǎn)彎阻力，而轉(zhuǎn)彎阻力Tz計算公式為： （4.20）式中履帶板對地面的摩擦系數(shù)。從上式可以看出，L/B值又不能太大，否則將增大轉(zhuǎn)彎阻力值，降低原地轉(zhuǎn)彎能力，因此L/B的比值應(yīng)恰當(dāng)選擇。根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，L/B的比值基本與整機質(zhì)量沒有規(guī)律。初步確定L/B的比值后，