推土机转向离合器

1、工程机械课程设计指导书推土机转向离合器的设计长沙学院目 录摘 要iabstractii第1章 绪论11.1 推土机介绍.11.1.1 推土机结构简介11.2 推土机发展趋势2第2章 推土机总体设计.42.1 总体设计的任务与要求.42.2 总体参数选择.42.2.1 推土机的使用重量.52.2.2 发动机的额定功率.52.2.3 工作装置.52.2.4 传动系.62.2.5 行走装置.62.2.6 悬架.62.2.7 推土机的最大牵引力pmax.62.2.8 推土机的档数与车速.72.2.9 履带接地长度l和履带板宽度b82.2.10推土机的轨距b和离地间隙h.92.3 推土机的铲土阻力计算.

2、92.3.1 切线切削阻力pq的计算102.3.2 铲刀前积土的推移阻力pt的计算.102.3.3 铲刀刃与土的摩擦阻力pm1的计算.112.3.4 土屑沿铲刀上升时的摩擦阻力的水平分力pm2的计算.112.3.5 离地间隙、驶入角和离去角.122.3.6 推土铲提升高度及切削深度.122.3.7 推土铲升降速度.132.3.8比推力及比压入力.132.4 履带推土机总体布置.142.4.1 重心布置的原则.152.4.2 推土机重心坐标的确定.152.5 推土机的稳定性计算.162.5.1 推土机切土作业的稳定性.172.5.2 推土机坡道运行的稳定性.19第3章 转向离合器的系统设计223

3、.1 转向离合器系统设计.223.2 转向离合器的原理及结构设计.233.3 系统实现.243.3.1 设计原始参数.243.3.2 转向离合器主要参数的设计与校核.25第 4 章 转向离合器液压系统324.1 液压操纵的分类与要求.324.2 d80、d85a-18推土机的转向液压系统.324.3 液压系统设计.34附 录错误！未定义书签。致 谢38iv第1章 绪论1.1 推土机介绍推土机是目前世界上用途最广泛的土石方作业机械之一，在大型矿山、煤田、建筑、道路、机场、市政、农田水利等建筑工程的机械化施工中发挥着重要作用。随着我国国民经济的迅速发展，综合国力的增强，基础设施建设投入的增大，对推

4、土机的需求量也将增大。推土机可以按以下几个方面进行分类：按发动机的功率分：小型推土机，中型推土机，大型推土机。按行走方式分：履带式推土机，轮胎式推土机。按用途分：普通型推土机，专用型推土机。按推土板安装形式分：固定式铲刀推土机，回转式推土机。按铲刀操纵方式分：钢索式，液压式。按传动方式分：机械传动式，液力机械式，全液压传动式，电传动式。1.1.1 推土机结构简介推土机的总体构造：主要由动力系统、传动系统、液压系统、电气系统、主机架、工作装置等部分组成。（1） 发动机发动机是“心脏”部件，其性能的先进与否和可靠性的高低直接影响到整机的性能和寿命。一般选用柴油机。（2） 液力变矩器液力变矩器不仅能

5、传递力矩，而且能在泵轮力矩不变的情况下，随着涡轮转速的不同，改变涡轮输出的力矩数值。（3） 动力换档变速箱液力传动的履带式推土机常采用行星动力换档结构，前进后退各三挡，以得到不同的挡速。（4） 转向箱转向箱总成包括中央传动、转向离合器和转向制动器。中央传动由一对锥齿轮组成，用以增大扭矩和改变旋转方向。变速箱输出动力的小锥齿轮与大锥齿轮啮合，再经左右转向离合器，将转矩传向终传动。当转大弯时，操作一侧转向离合器即可；转小弯时，除分离离合器切断一侧履带的动力外，还要操作该侧的制动器使该侧履带刹住。（5） 终传动终传动用以把最终输出的力矩经驱动链轮传给履带。由于履带式推土机运行速度低，传动系统总的减速

6、比大，所以终传动一般采用二级减速。（6） 行走装置支承全机并执行行驶任务，包括台车架、驱动轮、引导轮、支承轮、托链轮及悬挂机构等。（7） 机架机架是全机的骨架，用于安装发动机传动部件、行走机构与工作装置等。（8） 工作装置是指执行推土作业的部分，主要是铲刀。 1.2 推土机发展趋势推土机是一种结构简单的自走式铲土运输机械。它具有操作灵活，使用方便，应用广泛，适应性强等优点。过去推土机都是专门设计的，主要用在建筑工程、采矿、筑路运输、国防建设等施工中，可进行铺压和平整场地、填筑沟壕、堆集泥土、碎石等松散物料的多项作业。目前，世界各国生产的推土机仍以履带式为多。随着建筑工程规模的日益扩大，土石方工

7、作量急剧增加，大型履带式推土机发展很快。在铲刀型式中，回转式的使用范围较广，固定式的已逐渐减少。固定式的直铲现也改制成倾斜式的，如日本小松制作所生产的d85a-12型推土机即为这种型式，这种推土机特别适宜推挖硬土。此外，国外尚有由两台拖拉机并联组成的装用一架加宽铲刀，由一名驾驶员操纵的宽推土板推土机，这可以减少送土时的损失，提高生产率。履带式推土机所用发动机正向着大功率的柴油机发展。目前履带式推土机的最大功率已达770马力，采用双发动机驱动。大型推土机的生产效率高经济效果好，适合于大型土石方工程使用。铲刀的操纵型式，近年来已由液压式操纵系统逐渐取代了机械-钢丝绳的操纵方式。有的铲刀操纵系统还配

8、备自动调整设备，可自动调整铲刀的位置。日本小松制作所生产的d80a-12型液压操纵式斜铲推土机的铲刀可平斜25最大可倾斜5554毫米。在动力传递方面，液力-机械传动已在大功率推土机上广泛采用；而液压泵-液压马达的液压传动型式在推土机上亦有应用。对于履带式推土机的传动系统，现在国外制造厂大多在同一规格的机械上提供两种传动系统，由用户选购：一种是普通湿式摩擦离合器配用常啮合齿轮式变速箱；另一种是液力变矩器配用动力变速箱。现在国外生产的履带式推土机都在不断地采用新结构、新技术、新材料、新工艺。如采用具有体积小、重量轻、效率高、自动调速、维修简便的燃气轮作动力装置；预计5001000马力的燃气轮机将成

9、为工程机械的主要动力装置之一。另外能根据工作阻力变化自动调节行驶速度、牵引性能好的柴油机-电力传动装置，在大功率的履带式推土机上已开始应用。为了开发海底资源及港湾，在深水海底工程施工中，国外已有用无线电遥控的水陆两用和深水作业的水下推土机。同时，为了适应在高温、粉尘、有害气体、危险地带和放射性等工作环境下进行施工作业，还采用了微波遥控装置。我国已开始研制水下工程机械，现已能自制无线电遥控水陆两用推土机。此外，国外在研制适应沼泽地带作业的湿地推土机，广泛采用了三角形断面的宽履带，接地比压很小，扩大了履带式湿地推土机的使用范围。我国现在也已能够生产中型的湿地推土机。同时一种能适应新型施工方法的爆破

10、推土机，在我国也已取得初步实验成果。这种推土机的铲刀后面装有六个燃烧室，将5兆帕左右的燃气从铲刀下缘排出口喷出，将土壤剥离。这种推土机较一般推土机的生产率高2030倍，是一种很有发展前途的新型施工机械。第2章 推土机总体设计2.1 总体设计的任务与要求任务与要求总体设计的任务，主要是确立整机的参数，对各部件进行尺寸布置和有关性能匹配的计算。总体设计应满足下列一些要求：1 整机的外廓尺寸应当与配套的工作装置相协调。2 整机的外廓尺寸与松土器的配置外，还应考虑到其他用途的工作装置的更换。3 各部件的布置，应当保证推土机履带支承面上的压力分布均匀，并考虑到作业时有较好的稳定性与操纵性。4 推土机有较

11、好的转向性能，并且操纵简单轻便。5 保证驾驶员乘坐舒适，并有良好的视野。6 修理 保养方便。7 努力实现三化，即系列化，通用化和标准化。总体设计对整机起着决定性的作用，如果设计中对整机的性能和参数缺乏通盘考虑，对各部件的结构和尺寸缺乏协调，缺乏经济分析，即使各部件设计比较先进，合在一起却不一定得到满意的结果。2.2 总体参数选择总体参数是指那些决定履带推土机的牵引动力性能，作业性能，通过性能，转向性能和稳定性等基本特性的整机参数。这些参数包括：推土机的使用重量，发动机额定功率，最大驱动力，速度与档数，推土铲容量，铲刀最大推压力，与极限升力，铲刀的最大提升高度与提升时间，履带平均接地压力，履带接

12、地长度和履带板宽度，推土机离地间隙，接近角，和离去角等。总体参数的选择，很难用一个确切的公式测定每个参数，它在很大程度上依赖于设计积累的经验和实验研究。因此，弄清仟总体参数间的相互关系，利用统计分析的方法，借鉴已有的性能优良的推土机的设计，仍然是重要的手段。在确定总体参数时，必须以一个参数为主参数，由它导出相关的其他参数。通常有两种方式：一种是根据推土机的系列型号，按照推土机的重量等级，以使用重量为主参数，另一种是根据选用发动机的可能，以发动机的额定功率为主参数。2.2.1 推土机的使用重量使用重量g决定了在一定路面条件下所能发挥的最大牵引力。因此，它的值主要取决于配套工作装置作业时的总阻力。

13、在本次设计中，推土机的使用重量参考ty320系列推土机的使用重量，见表2.1：表2.1 ty320系列推土机的使用重量型号ty320bty320ctmy320使用重量kg372003600037200初取推土机的使用重量为：36500kg。2.2.2 发动机的额定功率根据推土机的工作特点，宜选取12小时功率作为发动机装车的标定功率。同时应满足下列条件：发动机转速不宜过低，否则会导致发动机体积增大自重增加；但其转速也不能太高，否则会加重传动系统的负担。履带推土机所采用的发动机，一般选择在18002000r/min之间，发动机的速度适应系数应在1.351.55的范围内，发动机的润滑系统，应保证推土

14、机在3035的纵坡上，15的横坡上工作时，能获得可靠的润滑，推土机在高原地带工作，优先考虑增压发动机，发动机的冷却系统对环境温度的变化，要具有良好的适应能力，能保证在+40-40的条件下可靠的工作。综合上述条件，通过参考ty320b,ty320c,tmy320的动力装置，采用nta855-c400柴油机，常用功率kw/rpm:265/1900最大扭矩/rpm:1627/1400，燃油消耗率205g /kwh。2.2.3 工作装置本次设计中选用固定式铲刀，推土机铲刀的操纵装置，有钢丝绳操纵式和液压缸操纵式两种。液压缸操纵式推土机，是通过液压缸的作用，使推土铲刀能强制切入土内，并且操纵灵活 ，易于

15、控制，提高了施工质量，所以，我们采用液压缸操纵。参考ty320b,ty320c,tmy320的铲刀尺寸：表 2.2 ty320b,ty320c,tmy320的铲刀尺寸型号ty320bty320ctmy320铲刀 宽高mmmm413015603725131543001590初定ty320d的铲刀尺寸宽高mmmm：40001500。2.2.4 传动系推土机的传动形式，小型的多采用机械传动，大型的则宜采用液力机械传动。变速器主要有机械换档和动力换档两种型式。采用液力机械动力换档变速器，可以改善推土机的使用性能。主传动多采用螺旋圆锥齿轮。转向机构采用湿式转向离合器和转向制动器。最终传动通常有二级直齿轮

16、减速和行星齿轮减速。在本次设计的推土机中采用后者，具有传动速比大，结构紧凑，体积小等特点。2.2.5 行走装置根据履带行走装置工作条件的特点，采用组合式履带，使用标准节距的单筋高履刺的轧制履带板，用直销轴连接。行走装置的张紧缓冲机构，采用调节方便、省力的油压调节式。履带行走装置的密封，采用端面浮动油封，具有结构简单，密封可靠，使用寿命长，允许支撑件与旋转件之间有一定的浮动量。2.2.6 悬架履带推土机的悬架通常采用半刚性悬架和弹性悬架，在本次设计的推土机中选用前者，具有履带接地压力均匀，附着性能好，推土平稳等优点。2.2.7 推土机的最大牵引力pmax推土机的切线牵引力 ，是用来克服工作过程中

17、的滚动阻力和最大铲土阻力的，即 （2.1）式中 滚动阻力，可按下式确定，； （2.2） 推土机使用重量，对正在设计中的推土机，可参照同类型推土机并按具体情况予以选取；滚动阻力系数，见表（2.3）表2.3 履带在不同路面上滚动阻力系数和附着系数道路和土的性质铺石路面0.050.060.80.9干土路0.060.070.91.0湿土路0.080.11.01.1滚压的路0.060.070.40.6草荒地0.070.081.01.2休耕闲地0.080.090.91.1已耕地0.090.10.60.8种前耕地0.10.120.60.7泥土地0.120.150.40.6沼泥地0.120.180.40.6在

18、表中查得=0.060.07，在本次设计中，取=0.065已知，gs=36500kg，将所求的参数值代入公式（2.1）得：=215102.2.8 推土机的档数与车速履带推土机的档数，服从于作业要求。例如为了进行松土、推土、平地与运输最少不得低于三个档。由于履带推土机在作业中要频繁使用倒挡，并根据不同情况采用快速或慢速倒驶。因此常取倒档的数f目与前进档相间。统计各种结构，对机械传动型推土机，较多采用五进四迟的档如对液力机械传动型推土机，较多采用三进王退或四进四退的档数。 履带推土机i。档的外业边度，直接影响到作业生产率，因此，提高车速有利于提高生产卒。但是，作业速度的提高，受到作业质量的限制，也即

19、受推土铲卷土性能和松土器裂土性能的限制。另外，推土到满铲时，往往发生超负荷工况，如作业速度太高，对机械传动型推土机，有时会因来不及操纵而发生发动机熄火。液力机械传动型推土机，无超载熄火问题因此作业速度可选得比机械传动型高一些。推土机倒退行驶是在空载下进行的，为了提高生产率，各档的倒档速度都比前进挡为高，供平地兼运输用的档速度，主要受路面条件与履带行走部分缓冲性能好坏的限制。参考ty320b,ty320c,tmy320的行使速度，在设计中，取推土机的行使速度如表2.4：表2.4 推土机各档位的行驶速度档 位速度(km/h)档 位速度(km/h)前进档03.6后退档04.4前进档06.6后退档07

20、.8前进档011.5后退档013.52.2.9 履带接地长度l和履带板宽度bl，b是两个互有联系的参数。在问样的接地面积l.b的情况下，l大b小履带就狭长，相反，l小b大履带就短宽。根据试验，在粘性土壤上，狭长型履带有较好的附着性能。但是，履带接地长度l太大，会伎机身变长，转向半径增大，转向阻力也相应增加。相反，履带按地长度l太小，虽然推土机的机动性与转向性能有所提高，但附着性能将降低，同时会使推土机的行驶平稳性变坏，作业质量不易控制和增加司机疲劳。因此，在设计中必须使履带推土机的bl有一个合适的比例。根据统计，现代一般用途履带推土机bl017一019。履带接地长度l及履带宽度b是根据推土机接

21、地面积上的单位压力p来确定的。小型履带推土机平均接地压力为，中型为，大型为。因此，履带支撑面积可按下式计算： （2.3） 履带接地面积确定后，履带的接地长度及宽度的选择应考虑到对推土机附着性能、转向性能、滚动阻力、推土机行使平顺性、作业质量的影响以及履带行走装置系列化标准等因素，的比值一般为0.170.19。取=，代入公式得：= =3040 b=540 2.2.10推土机的轨距b和离地间隙h推土机的轨距b对于转向性能，以及在横向坡道上作业的稳定性，有很大影响。b的尺寸主要结合推土铲的横向宽度确定。履带授地长度l与轨距b之比称为转向性能系数，为使履带推土机在松软土壤上有必要的转向能力，一般要求l

22、b的值小于2。根据统计，现代大型履带推土机的lb=135150，中小型履带推土讥的lb1.20一1.35。为了降低推土机的重心，以提高爬坡能力和坡道作业的稳定性，推土机的离地间隙h要比一般车辆的为小，其所以有可能，是因为推土机主机在推土铲之后，作业时是在已开拓的路面上行走。另外，当推土机要作长距离作业地点转移时，可用平板拖车把它运走。但是离地间隙h过小，当推土机在松软潮湿的土壤上工作时，也可能由于推土机下陷，使护板贴地而无法作业。现代中小型履带推土机的离地间隙，约为h300一450mm，大型履带推土机约为h600一700m m。2.3 推土机的铲土阻力计算推土机的铲土阻力，以推土机在水平地段切

23、土结束，即将提升铲刀的瞬间，所产生的最大铲土阻力工况为准。作用在铲刀上的铲土阻力有：切线切削阻力pq、铲刀前积土的推移阻力pt、刀刃与土的摩擦阻力pm1和土屑沿铲刀上升时的摩擦阻力的水平分力pm2 图 2.1 推土机铲土阻力计算图2.3.1 切线切削阻力pq的计算假设pq的作用点在铲刀刃前，其作用方向是沿着铲刀切削角底边并与推土机前进方向相反的。pq的大小，取决于铲刀宽度b(cm)，平均切削深度hp(cm)以及土的切削比阻力kb。pq=100bhpkb ( n ) (2.4)参考ty320b,ty320c,tmy320的外形尺寸：表2.2 ty320b,ty320c,tmy320的外形尺寸型号

24、ty320bty320ctmy320外形长宽高mmmmmm688041303725688039553500680043003725初定推土机的外形尺寸长宽高mmmmmm：688040003600（1）式中b=400cm；hp=75cm；土的切削比阻力kb的值参考工程机械设计表2-7，kb的取值范围为0.030.06，在本次设计中，取kb=0.045把参数值代入公式 (2.4) 得：pq=100bhpkb=135103 （n）2.3.2 铲刀前积土的推移阻力pt的计算推移阻力pt按下式计算： (n) （2.5）式中 铲刀前积土重力（n） 土与土之间的摩擦系数由下式计算： （2.6）式中 密实土在

25、自然湿度下的平均重度（n/m3）； 土的自然坡度角； 铲刀宽度（m）； 铲刀高度（m）； 平均切削深度（m）。密实土在自然湿度下的平均重度可由工程机械设计表2.2查得：土的自然坡度角可由工程机械设计表2-3查得：把参数值代入公式（2.6）得：=47.9103 (n)土与土之间的摩擦系数可由工程机械设计表2-4查得：=0.8把参数值代入公式（2.5）得：=38.32103 (n)2.3.3 铲刀刃与土的摩擦阻力pm1的计算铲刀刃与土的摩擦阻力，等于土对铲刀刃的垂直反力与摩擦系数之积，即 （n） （2.7）式中 土与钢铁的摩擦系数； 土的最大容许比压（mpa）； 考虑磨损后铲刀刃与地面接触长度，近

26、似计算，取=0.71.0cm土与钢铁的摩擦系数可由工程机械设计表2-4查得：=0.35土的最大容许比压可由工程机械设计表2-6查得：的范围： 0.3 mpa0.5mpa 在本次设计中取 =0.4 mpa由上面 =0.71.0cm在本次设计中取 =0.85cm把参数值代入公式(2.7)得:=4.76103 (n)2.3.4 土屑沿铲刀上升时的摩擦阻力的水平分力pm2的计算pm2值按下式计算: (n) (2.8)式中 铲刀的切削角,对于大多数土来说,切削角的最佳值为2030在本次设计中取: =25把参数值代入公式(2.8)得:=13.747103 (n)综上所述,推土机的最大铲土阻力可用下式表示:

27、 (n) (2.9)把参数值代入公式（2.9）得：=191.827103 (n)2.3.5 离地间隙、驶入角和离去角为了防止在松软地面推土机下陷过深而增大行驶阻力，影响作业，推土机的离地间隙常在300460mm。本次设计取400mm。当铲刀提升到极限位置时，从切削刃向推土机履带前缘所做的切线与地平面的夹角称为驶入角，如图3.2所示。驶入角的选择应考虑铲刀的最大提升高度及爬坡性能要求，一般固定式铲刀推土机取。推土机的离去角是指松土器提升到极限位置，从松土齿齿尖向推土机履带后缘所做的切线与地平面的夹角，见图2.2所示，一般取。图2.2 推土机的驶入角及离去角2.3.6 推土铲提升高度及切削深度推土

28、铲的提升高度应大于推土机离地间隙，并达到或超过规定的驶入角。推土铲提升以不碰机头为限，推土铲与机头俯视间距一般不大于0.1m。经计算得，推土铲的最大提升高度可达1200mm。若切削深度过大，由于切削阻力加大引起牵引力不足；而切削深度过小，使发动机功率得不到充分发挥，降低了生产率。因此，切削深度的确定原则为：铲刀降至最低位置，切削刃和推土机压力中心之间的连线与地面夹角不小于20。2.3.7 推土铲升降速度推土铲的升降速度与推土铲的操纵方式有关，液压操纵的推土铲升降速度在0.2m/s以上。2.3.8比推力及比压入力比推力是单位切削刃宽的顶推力。比推力大说明推土机推土力大、适应性强、生产率高。可按下

29、式计算： （2.10）式中 推土机的有效牵引力推土机的轨距将参数值代入公式（2.10）得： 比压入力是铲刀单位支地面积的垂直压力。按下式计算（mpa） （2.11）式中 f切削刃接地面积（m2）,f=bx,x的含义见公式（2.7）；推土机在油缸力作用下，抬头处于极限情况的推土铲垂直压力，如下图2.3所示，可以由下式计算： （2.21）图2.3 铲斗垂直压力确定式中 g推土机使用重量（n）；整机重心至倾翻点水平距离；推土铲切削刃至倾翻点的水平距离。表2-6 推土机的比推力和比压入力名称土的级别比推力/（n/m）1500020000300004000045000060000比压入力/(mpa)1.

30、01.22.02.53.53.5经计算得 =0.99（mpa）2.4 履带推土机总体布置采用发动机前置，驱动轮后置。这种布置方案使传动系布置容易，履带传动效率较高，但视野较差。2.4.1 重心布置的原则重心布置的基本原则是：保证推土机主要工况接地压力均匀分布，其他工况接地压力不均匀程度不能太大，并保证推土机的纵向及横向稳定性。在推土机作业时，若土壤对铲刀的反作用力有垂直向下的分力，则接地压力分布不均匀，前面大后面小，如图3.4a所示；若土壤对铲刀的作用力有垂直向上的分力，则接地压力分布如图3.4b所示。为了使推土机在作业过程中，避免上述情况的出现，对于a的情况，应使整机重心布置在推土机的接地中

31、心轴线后方；对于b的情况，则应使整机重心布置在推土机接地中心轴线的前方。因此，重心布置中起决定性因素的是土壤对推土铲反力的方向和大小，这个因素掌握越准确，越能对重心坐标提出较准确的数据。图2.4 铲刀作用力的大小和方向对接地比压分布的影响2.4.2 推土机重心坐标的确定为了使液压推土机推土铲具有良好的强制入土性能，重心布置以强制入土为基本工况。要求此时接地比压均布，压力中心位于接地中心上，如下图2.5示。以驱动轮与地面交点o为坐标原点，建立坐标系。重心位置离o点为，地面对履带支反力的合力n离o点的距离为接地长度的一半，即。由得 （2.13）由得 （2.14）式中 土壤对推土铲的垂直反力作用点到

32、驱动轮中心线的距离由式（2.13）、（2.14）可得 ： 代入参数值得 =3940mm图2.5 推土机中心位置的确定为了使履带推土机有良好的牵引附着性能、通过性及稳定性，压力中心的位移不能过大，通常压力中心距接地中心的位移量前后均不超过，否则可能造成履带一端接地比压迅速增加，推土机的使用性能变坏。经验算， 符合要求。2.5 推土机的稳定性计算推土机的稳定性包括防止推土机前倾翻、后倾翻、侧向倾翻以及横向滑移等现象的出现。以下讨论几种典型工况。2.5.1 推土机切土作业的稳定性推土机的作业条件为：推土机水平运行、用最大牵引力等速切土，同时提升推土铲。计算该工况稳定性是防止推土机出现向前倾翻的现象。

33、如下图2.6所示，稳定性的判断式为 （2.15）式中 最前端支重轮下的履带接地点到驱动轮中心线的距离支撑履带的土壤法向反力的合力n至驱动链轮中心的水平距离可用下面的方法求得：由得： （2.16）图2.6 推土机的作业稳定性式中： 推土机的使用重量 =365 （kn）土壤对推土铲反力的垂直分量推土铲的切削角 =25土壤与钢铁的摩擦角 =25=191.827kncot50=161 (kn)土壤的剪切阻力土壤的内摩擦系数 =0.8土壤的单位内聚力查工程机械设计表2-2得：=0.06 mpab=2170 mm=348.8 (kn) 推土铲带起的土堆重量推土铲前的积土重量 (kn) 土壤的法向反力合力=

34、946.5 (kn)把参数值代入公式（2.16）得：=2984 mm3040 mm所以： 推土机的作业稳定性通过验证。2.5.2 推土机坡道运行的稳定性推土机坡道运行的稳定性包括推土机在坡道上的纵向运行稳定性和横向运行稳定性。纵向稳定性图2.7a为上坡时推土机的极限坡度角。设整机重心位置在o点，此时机重gs的作用线不能越出履带支撑点c，否则推土机就会绕c点向后倾翻；同理，在图b中，推土机下坡时gs的作用线不能超过点，否则，推土机将绕点向前倾翻。所以有：上坡倾翻极限角 下坡倾翻极限角 式中 中心离地面高度。推土机在坡道上行驶，还受发动机功率、地面附着条件等限制。为了使推土机在坡道上不滑移，应按地

35、面附着条件计算不滑移的极限坡度角。若不计滚动阻力，由，则不滑移的极限坡度角为式中 横向附着系数查工程机械设计表2-4得 =0.8把参数值代入上式得 =37.2考虑到行驶安全性，要求推土机在坡道上行驶时倾翻后于滑移，即上（下）坡倾翻极限角应大于不滑移的极限坡度角。因此，履带推土机纵向行驶稳定条件为：上坡时，下坡时，把参数值代入验算得，成立。所以，推土机得纵向稳定性通过验证。图2.7 推土机的纵向稳定性（1）横向稳定性横向稳定性反映了推土机在坡道上，横坡行驶及停放不倾翻的能力。横向稳定性的极限角也称横向临界坡角。如下图2.8所示，令高侧履带接地面积上的垂直反力，则 （2.17） （2.18） 式中

36、 e推土机重心离纵向中心线的偏移量，近似计算时，可以取e=0；b履带宽度。将参数值代入式（2.18）得：=39同理，推土机在坡道上横向行驶也受地面附着条件的限制，横坡安全行驶的条件为： （2.19） 式中 侧向附着系数将参数值代入公式（2.19）得：查工程机械设计表2-4得：=0.8因为 0.910.8所以 推土机的横向稳定性通过验证。第3章 转向离合器的系统设计3.1 转向离合器系统设计履带式推土机转向方式与轮胎机械不同，它不是靠行走机构相对机体的偏移来实现转向，而是靠转向离合器的分离与结合来改变两侧驱动轮上的驱动力矩来实现转向。履带推土机的转向原理如图3.1所示。直线行驶时，两个转向离合器

37、处于完全结合状态，传动系均等地向左右两侧的驱动轮传递转矩；当向一侧转向时，将该侧的转向离合器彻底分离，即切断该侧的动力传递，使该侧的驱动力为零，机械就会沿着较大的半径转向；若将一侧的转向离合器分离，同时将该侧制动器加以制动，使驱动轮不转动，机械就会以较小的半径转向，甚至以一侧履带的接地中心圆心作原地转向。图3.1 履带式推土机转向原理转向离合器型式与结构选择根据离合器使用的工作条件，选择离合器的结合元件。履带式推土机中的转向离合器应满足能传递经两次减速增矩的动力，要求缓冲，吸收峰值力矩，所以选择半刚性接合元件，即摩擦元件。根据推土机的要求选择离合器的操纵方式 离合器的操纵方式有机械式、电磁式、

38、液压式、气压式、超越式、离心式等。在本次设计中，我们采用液压操纵系统。综上，我们采用湿式摩擦离合器。摩擦离合器的型式又有单片式、多片式、圆锥式、涨圈式和扭簧式，通过查阅相关资料，比较各种型式的特点和应用，最终选用湿式多片摩擦离合器。3.2 转向离合器的原理及结构设计推土机中转向离合器安装在伞齿轮轴的两端，可以切断从伞齿轮到终传动的动力传动，改变行驶方向。图3.2为推土机传动系统简图：图3.2 推土机液力机械式传动系统布置简图1-发动机； 2-动力输出箱； 3-液力变矩器；4-联轴节；5-动力换挡变速箱；6-中央传动装置；7-转向离合器与转向制动器；8-最终传动装置；9-驱动轮；a-工作装置油泵

39、；b-变矩器与动力换挡变速器油泵；c-转向离合器油泵；d-排油油泵其中的转向离合器部分结构原理如图3.3：图3.3 转向离合器构造简图1-转向内鼓；2-深沟球轴承；3-座；4-密封圈；5-活塞压盘；6-碟行弹簧；7-转向外鼓；8-主动轴；9-从动轴；10-外齿片；11-内齿片；12-端盖在主动轴上装有主动鼓，主动鼓外圆上加工有齿状花键槽，主动摩擦片以相应内花键齿装在主动鼓上。烧结摩擦衬片的从动摩擦片以其外花键与从动鼓内圆上的齿状花键槽相配合。主、从动片交错安装。主、从动摩擦片的压紧力由碟形弹簧产生。动力由主动轴通过摩擦片之间产生的摩擦力传到从动轴上。压板在右端起定位作用；当座内部的油道通油时，

40、可使碟型弹簧压缩，摩擦片和外齿片分开，动力不再传递。3.3 系统实现3.3.1 设计原始参数1. 整机重量：推土机使用重量：36500kg 2. 整机尺寸：长宽高mmmmmm：6880400036003. 履带中心距：2100mm4. 接地长度：3040 mm5. 离地间隙：400 mm6. 性能参数 接地比压 0.11mpa 最小转弯半径 3.3m推土铲容量 10m3各档前进速度10. 推土铲最大提升高度 1200 mm11. 最大切土深度 590 mm12. 最大倾斜量 1000 mm13. 终传动 型式 行星齿轮减速，飞溅润滑 速比 -21.63.3.2 转向离合器主要参数的设计与校核在

41、进行离合器设计时，要满足以下三方面基本要求： 结合平稳，分离彻底，动作准确可靠。 质量轻，外形小，惯性小，结构简单，工作安全。 操作方便，省力，散热性好，寿命长。摩擦片参数的确定先由摩擦面的材料和结构要求初步定出摩擦结合面的内径（即外齿片内径）d1和外径（即内齿片外径）d2：在油中工作的离合器： d1=（35）d；对于铲土运输机械： d2=（1.01.5）d1查得，离合器轴孔的尺寸为4889(mm)，参考ty320转向离合器的轴径尺寸。取轴径d=80mm,得 d1=240400 mm, 取d1=330 mmd2=330496.5 mm, 取d2=400 mm此类型的转向离合器是由中间的内齿片和

42、两侧的摩擦衬片组成，摩擦衬片采用铜基粉末冶金材料，内齿片的主要尺寸计算如下：选取内齿片： 模数m=3 齿数 z=106 厚度=3 mm则齿的分度圆直径： 齿顶圆直径： 齿根圆直径： 摩擦衬片的尺寸由内齿片决定。由摩擦片单位压力q的计算公式 （3.1）式中 摩擦面上所受的压力 摩擦面内径 摩擦面外径面积利用系数 =0.8对于湿式，钢对烧结金属摩擦的离合器，许用比压(1) 确定摩擦面数目由附着条件所决定的转向离合器所传递的最大摩擦力矩，根据公式： (3.2)式中 储备系数 湿式=1推土机的使用重量（n）附着系数 =1驱动链轮半径（mm） =500最终传动传动比 =21.6最终传动齿轮传动效率 =0

43、.982履带驱动效率 =0.97将参数值代入公式(3.2)得 =10.7535770010.5/21.60.9820.97 =6674（nm）又由转向离合器的扭矩公式： (3.3)式中 m转向离合器所能传递的扭矩（nm）考虑花键摩擦造成扭矩传递能力损失的修正系数，查表取=0.945转向离合器摩擦片的摩擦系数，查表取=0.22转向离合器工作时摩擦面所受的压力（n）d1、d2摩擦面的内径，外径d1 =330mm d2=400mm 因摩擦片上开有油槽的扭矩 =0.8所以 =40006674/0.9450.2243407（330+400）0.8 =5.1为了更安全可靠，取z=10（2）转向离合器摩擦片

44、单位面积上润滑油流量的校核本机采用湿式转向离合器，润滑良好，根据有关资料介绍，可不必对滑摩功和发热校核，只对单位面积上的润滑油流量进行校核计算。已知，由转向泵进入横轴的润滑油实际流量约为：转向离合器摩擦片总面积： （3.4）式中 摩擦面数 =20摩擦面外径 =400mm 摩擦面内径 =330mm 将参数值代入公式（3.4）得：单位面积上的润滑油流量：由资料介绍润滑油最小流量为 因为，所以润滑油流量的校核通过。(2) 离合器外齿片结构设计及齿的挤压应力p校核由外齿片内径为330mm及摩擦片尺寸，选取外齿片 模数 m=3 齿数z1=140厚度=3 齿的分度圆直径 则齿顶圆直径为 齿根圆直径为 根据

45、公式: (3.5)式中 转向离合器所传递的最大摩擦力矩 载荷分布不均匀系数 取=0.8花键齿数 =140花键齿的工作高度，对于渐开线花键 a外齿片数目 a=5外齿片厚度 =3mm齿的分度圆直径 将参数值代入公式（3.5）得：=20006674/0.8140353420=6.3（n/mm2）p许用比压（n/mm2）,按钢导向连接，具有轻微冲击，取p=39.2n/mm2因为pp,所以，挤压应力通过。（5） 转向内鼓结构尺寸的确定转向内鼓的内孔与轴配合，尺寸由轴确定；外表面的齿与内齿片配合，尺寸由内齿片确定。（6） 转向外鼓结构尺寸的确定转向外鼓的内齿部分与外齿片相配合，尺寸由外齿片确定。（7） 端

46、盖、座、活塞压盘的结构尺寸确定端盖内孔与转向内鼓配合，外表面与转向外鼓表面平齐；座的内孔由轴承卡在转向内鼓上，座内的油孔由通入的分离油量决定；活塞内部与座配合，外表面的结构可根据需要自由确定。（8） 碟形弹簧的结构设计及分离间隙、强度的校核本离合器采用的是两个对合碟形弹簧压紧，用于把压力通过活塞传向摩擦副。碟形弹簧的结构如图4.4所示，根据离合器的设计要求，为了使离合器能彻底分离，每个摩擦副间至少要有0.4mm的间隙，因该离合器有10个摩擦副，所以最小分离行程，所以单个碟形弹簧变形为。设计单个碟形弹簧压缩2mm时所需的压力p图3.4 碟行弹簧结构简图根据公式： （3.6）式中 碟形弹簧支撑面负

47、荷（n）相当于无支撑面时的变形（mm） 对应于p时的变形，由前面分析可知杠杆比值根据 385/245=1.57 k=d/b=385/2=192.5其中 d碟片外径； d碟片内径； b支撑面宽度。查图得：=1.061所以 碟环厚度(mm) 辅助值，由表查得 =0.61110-6(mm2/n)相当于无支撑面时的极限变形(mm) 有支撑面时的极限变形(mm) 碟形弹簧的自由高度 (mm)所以 把参数值代入上面的公式（3.6）得: =12490(n)由液压计算知，转向离合器分离油压为 液压分离力 （3.7）式中 分离油压 作用面积 把参数值代入公式（3.7）得 （n）因为，所以转向离合器在分离油压作用

48、下能够彻底分离。碟形弹簧强度校核： 确定最大拉应力位置： 由图查得碟形弹簧的最大拉应力位置在顶圆上。计算碟形弹簧被压平时顶圆上点的应力碟形弹簧被压平时： 根据公式： (3.8)式中 、为辅助值，由表查得，将数据代入公式(3.8)得 =143(n/mm2)确定许用应力：因为碟形弹簧安装时的初变形为7.25mm,预加负荷下的应力：1=109.1(n/mm2)因为离合器使用频繁，所以取碟形弹簧工作循环次数n=105根据1、n查图得许用应力 因为 所以 碟形弹簧强度校核通过 第 4 章 转向离合器液压系统4.1 液压操纵的分类与要求液压操纵有两种型式：一是助力式，如红旗100推土机，在操纵系统中设置一

49、个液压助力器，人操纵助力器，利用助力器去推动转向离合器的分离机构；二是直接作用式，如t180、d150、cat、d9h等推土机，在转向离合器中设有油缸与活塞，人操纵液压控制阀，利用压力油推动油缸中的活塞，使转向离合器分离。后者广泛应用于液压压紧与液压分离的转向南合器中。 转向时转向离合器的分离程度，应随转向半径的大小而不同。因此，完善的液压操纵系统，应当设计成：(1)对转向离合器的分离程度有操纵感觉；(2)转向离合器的分离程度与操纵杆的移动能保持随动关系。4.2 d80、d85a-18推土机的转向液压系统下图是此两种推土机的转向液压系统，它与工作装置共用一个液系图4.1 d80、d85a-18推土机的转向液压系统统，因此系统中有通铲刀工作装置操纵阀的油路。在掖力传动的d85a推土机上，在转向液压系统不工作时，压力油通往变矩器后再徘出。在机械传动的d80推土机上，压力油则通往润滑变速箱油路。整个系统由滤油器1、齿轮泵2、流量分配阀4，溢流阀5和转向控制阀6和7组成。如前所述，履带推土机的转向是在分离转向离合器的同时，用断续制动来控制转向半径的，而制动器的液压助力操纵，也是利用转向液压系统的油压实现的。转向液压系统的阀和制动器液压助力系统的阀，安装在同一平板上，构成一个总成，然后，固定在屑后桥箱盖上。各种阀的作用原理如下：1滥流阀溢流阀分别装在转向油路与制动油路中，它们的作用是