还剩61页未读,继续阅读
本资源只提供10页预览,全部文档请下载后查看!喜欢就下载吧,查找使用更方便
文本内容:
摘要我国果园多采用单户小面积栽植方式,普通农业机械的果园通过性低,果园管理作业几乎都要靠人工来完成,工作效率非常低,直接影响着果树的生长、果实产量、果品质量及果农经济效益近几年随着我国果树栽培模式的变革,一些新建果园采用矮砧密植型栽培模式,并对传统的乔砧密植型果园进行间伐提干改型,为果园机械化作业提供了发展条件本课题针对果园作业机械现状及其需求,通过对国内外多功能果园作业机械发展现状调查分析,结合园艺技术,研究设计了专门用于辅助果树修剪、植保、果实采摘、运输等具有一机多用型的果园作业平台所做主要工作包括根据果树栽培模式及园艺要求,确定多功能果园作业平台的总体设计参数,根据机具的作业环境,采用履带式行走机构,在分析履带式行走机构和剪叉式升降台的工作原理的基础上,通过运动学和动力学知识确定总功耗等基本参数关键词果园;作业平台;底盘AbstractBecauseofourorchardsaremostlyplantedasmallareaofsingle-familywaycommonagriculturalmachineryhardtocrossorchardorchardmanagementpracticeshavetorelyonmanualmethodsworkefficiencyisverylowdirectlyaffectstheimpactonfruitgrowthyieldfruitqualityandeconomicefficiencyoffarmers.AsChinaschangeofapplecultivationmodelinrecentyearssomenewtypeofconventionalorchardsJoeanviltypehighdensitythinningtomentiondryvariantprovidesforthedevelopmentofmechanizedorchardconditions.operationsthroughthedevelopmentofdomesticandinternationalmulti-orchardoperatingmachinerysurveyanalysiscombinedwithhorticulturaltechnologyresearchanddesignspecificallyforsupportingfruittreespruningplantprotectionfruitpickingtransportationandothermulti-purposeorchardoperatingplatform.Mainworkdonebythispaperinclude:Accordingtofruitgrowingandgardeningrequirementsmodelparametersaccordingtothemechanicaloperatingenvironmentusingacrawlerrunninggearintheanalysisofcrawler-typerunninggearandscissorliftworkplatformbasedontheprinciplekinematicsanddynamicsdeterminedbythetotalpowerconsumptionofthebasicparameters.Keywords:orchard;platform;batholith目录TOC\o1-3\h\u摘要IAbstractII引言1第1章履带装置行走系统概述
21.1我国果园机械研发与应用存在的问题
31.2橡胶履带的国外发展
31.3橡胶履带的国内发展4第2章橡胶履带结构
72.1橡胶履带的术语和定义
72.2橡胶履带的构造
72.3橡胶履带的分类方法
82.4橡胶履带的标记方法
112.5橡胶履带基本性能
112.6橡胶履带结构配置
122.7国内橡胶履带生产方式
142.8履带行走机构的附着性能14第三章运输机行走装置的总体方案设计
163.1橡胶履带结构设计特点
163.
1.1履带车辆的接地比压
213.
1.2行走机构主要尺寸参数的确定
213.
1.3履带条数
253.
1.4双履带转向方式
263.
1.5结构布置及参数
263.
1.6张紧力的调整
283.2驱动轮的设计
293.
2.1驱动轮磨损
303.3支重轮的设计
333.4托链轮的设计
393.5导向轮的设计40第4章履带液压张紧缓冲装置的设计计算
434.1张紧装置结构组成
444.2运输机前进时液压张紧机构的张紧力
454.3运输机后退时液压张紧机构的张紧力
464.4张紧液压缸的设计
474.5蓄能器的选用设计47第5章“四轮一带”的使用与维护
505.1“四轮一带”介绍
505.2“四轮一带”的使用
505.3“四轮一带”的维护
515.
3.
1、失效现象及原因分析
515.
3.
2、使用注意事项
515.
3.
4、修理办法51总结52致谢54参考文献55引言为了减少劳动强度,提高农民劳动热情,增加果园产量,降低果实收获运输成本,实现现代农业的机械化,一种果园运输机械将成为一种迫切的需求我国南方果树种植大部分在山地地区,由于地形的制约,传统的道路运输(如拖拉机)不能很好的满足运输要求,并且带有一定的危险性目前市场上没有可采用的果园运输机械国内外学者对如何克服各种不利因素,开发出适应山区果园条件的运输机械,进行了大量的研究与探讨,如铺设单轨道与双轨道山地的果园运输机这种山地运输机械具有运输量大、效率高的基本特点;但轨道只能铺设在主要干道上,在果树丛中是无法铺设轨道的,运输时也只能将所运物料装卸在临近轨道的路边如何创新性地开发一种适应于华北山区果园条件,适于中老年人操作的,能在果园树丛间自由穿行,并能对果品、肥料、杂草、枝杈等进行运输作业的省力化车型,是本课题研究的主要落脚点为此本文设计山区果园运输机械的行走机构设计第1章履带装置行走系统概述履带式行走装置的功用是支承机体及机械的全部质量,将发动机传到驱动轮上的扭矩转变成机械行驶和进行作业所需的牵引力,传递、承受各种力、力矩,缓和路面不平引起的冲击、振动履带式行走装置有结构完全相同的两部分,分别装在机械的两侧,主要由支重轮、托链轮、引导轮、缓冲装置及履带等组成图a图a为履带行走装置的结构图,其中5—支重轮总成;6—密封履带总成;7—行走梁机构;8—导向轮总成;9—张紧装置护罩;10—车辆型液压油缸;11—油缸支架;12—托链轮总成;13—轴系统总成;14—驱动轮支座;15—牵引支架;16—张紧装置
1.1履带式行走装置的特点橡胶履带是一种橡胶与金属或纤维材料复合而成的环形橡胶带,主要适用于农业机械、工程机械和运输车辆等的行走部分橡胶履带行走机构不破坏路面,具有接地比压小、通过性好、越野能力强、结构简单及无需维护等特点橡胶履带为无接缝整体式设计,行走阻力比普通金属履带小15%左右,并且有吸振作用,可以减轻机器的震动,延长机器使用寿命履带中部厚、两侧渐薄的结构设计使其转向更为灵活使用橡胶履带能改善农业机械与建筑机械等机械的行驶性能,扩大其使用范围
1.2果园机械发展历史果园农机与农艺孤立,未能有机融合国内外实践表明,农机农艺融合,相互适应,相互促进,是建设现代果业的内在要求和必然选择目前,我国农机与农艺专家之间缺乏交流,果树种植和栽培管理模式与机械装备不能相互配套问题特别突出果园标准化主要是从农艺角度开展,缺乏对机械装备和设施的考虑,没有预留机械装备和设施的安装及使用空间;同时果园机械装备的研发缺乏针对性,严重影响果树机械化生产的推广应用,大规模机械化作业实现十分困难橡胶履带rubbertrack是为了适应近代各种机械技术发展,模拟金属履带而研发的跨机械、橡胶专业的新型行走部件橡胶履带的发展历史是橡胶制品不断配合和满足各种机械发展的历史在上世纪60年代日本一家农业机械制造公司ISEKI的工程师提出设想,委托橡胶企业BRIDGESTONE开发了第一条替代金属履带的橡胶履带,并应用在水稻收割机械上由于橡胶履带比重轻,机器的接地比压较小,收割机可以在泥水的稻田中工作,从而使水稻机械化收割得以推广经几十年的发展,日本发展成为橡胶履带的主要生产国家,以BRIDGESTONEBS、FUKUYAMAFRC为代表的橡胶履带制造厂,在产品品质、规格品种、市场知名度及份额上都占有排头的地位在世界上发达国家使用橡胶履带作为行走部件较为普遍,使用橡胶履带多的国家和地区依次是日本、北美、欧洲我国橡胶履带开发研制工作始于20世纪80年代末期,是利用日本BS和FRC技术发展起来的BS在中国等国家均有工厂生产橡胶履带FRC与中国杭州橡胶(集团)公司永固橡胶厂建立技术合作关系,永固厂现己发展成大型橡胶履带生产基地,向全世界供应橡胶履带我国先后在杭州、镇江、沈阳、开封及上海等地成功开发了多种橡胶履带,用于农业机械、工程机械和输送车辆等,并形成了批量生产能力目前,估计全国新机械橡胶履带特别是农用橡胶履带的用量为10万条/年,销后服务市场10万条/年,从总数上看,我国己成为世界上橡胶履带生产使用大国,但由于产品品质及知名度的关系,还多属于低端产品,在国际上廉价销售由于采用了橡胶履带行走系统噪声低、振动小、乘坐舒适目前,我国橡胶履带的品质与国外的产品差距甚小,而且还具有一定的价格优势但我国在橡胶履带使用范围较窄,工程机械仍多采用金属履带国内工程机械主机厂装配橡胶履带的产品也多数销售到海外市场表
1.1橡胶履带的应用应用领域应用产品工程机械挖掘机、装载机、钻机、压实机、起重机农用机械大型拖拉机、多功能机械运输机械运输车辆、装甲运兵车雪地机械除雪机、雪地摩托特种机械全路面坦克起重机械推土机橡胶履带的使用极大地扩展了履带式和轮式行走运输机械的应用范围,克服了各种不利地形条件对机械作业的制约,其在拖拉机、各种农业和工程及运输机械中的应用必将进一步扩大其发展趋势是在改进结构、采用新材料和新技术基础上提高寿命,并向轻量化、大型化、高强化、多品种、多功能与可调换化方向发展,进一步满足在各种恶劣气候与地形条件下使用和大吨位工程机械运输车辆使用的要求随着科学技术的发展和完善,橡胶履带将由易损件演变为功能件,其使用寿命的极大提高是完全可以实现的第三章运输机行走装置的总体方案设计
3.1橡胶履带结构设计特点橡胶履带设计的前提是对相关机械车辆类型、车轮结构、功率、速度、用途和工作条件进行了解,设计范围包括驱动方式、承载与牵引强度的计算、结构材料品种型号的选择,断面结构的布置、花纹形态和高度及胶料配方性能等方面的工作芯金用于传递驱动轮的动力或者保持橡胶履带的刚度,为防止脱轮一般设有防脱离突起材质使用锻钢相当于SSOC铸钢相当于FCD45芯金的设计应保证使用中抗弯、耐磨、抗剪切、抗扭转和横向支撑的能力,不会出现裂纹和断齿芯金在受弯曲力时,保持弹性变形的最大应力不小于机重的
0.5倍强力层用以保持橡胶履带的张力,一般使用钢丝帘线,也使用聚芳基酞胺纤维等为提高刚度有时加入1~2层斜裁帘线强力层设计要能保证履带的拉伸强度,保持履带节距的稳定对材料强度的计算应考虑到超载和使用中外力与环境造成的机械和化学的腐蚀破坏作用履带的纵向拉力设计应大于机重的5倍以上,按公式2-1计算F=fC2-1式中F—履带的纵向拉力,N;f—单根钢丝线绳破断力,N;C—履带的纵向单根钢丝线绳的总根数在牵引材料的结构层次布置上,要考虑到不同纤维材料间的合理组合在保证拉伸强度与节距稳定的同时,提高履带的纵向柔顺性、耐用性和减小产品质量钢丝帘线绳与橡胶的粘合强度指标应符合表
2.3的规定钢丝帘线(绳)直径/mm粘合强度/kN.m-1钢丝帘线(绳)直径/mm粘合强度/kN.m-1≤Φ
1.0≥10Φ
4.1~Φ
5.0≥70Φ
1.1~Φ
2.0≥20Φ
5.1~Φ
6.0≥80Φ
2.1~Φ
3.0≥40Φ
6.1~Φ
7.0≥90Φ
3.1~Φ
4.0≥60缓冲层用以包覆芯金和补强带,接地面一侧带有凸缘所用橡胶具有耐割裂性、振动性、啮合性和耐久性等性能而这些性能在很大程度上取决于履带与机身的匹配、用途、行驶路面等缓冲层的选材与布置不仅要能对强力层牵引件起到增强和保护作用履带的外层胶花纹块的选型与高度设计应以适应地形条件和提高牵引力为前提,当然也需顾及成本花纹的构型应避免应力集中,改善抗裂口增长性及减少碎石挤压入花纹内造成橡胶的早期损坏目前多数橡胶履带制造企业采取实物测绘、解剖分析的方式进行橡胶履带的结构设计橡胶履带的理论力学、材料力学及有限元分析与应用尚在起步阶段花纹侧胶用来防止带体受机械损伤穿洞和穿孔和早期磨损,向路面传递车辆的牵引力和制动力,增加与路面的附着力,以及吸收与传递履带在运动时的振荡其行驶部分是由不同形状的花纹块、花纹沟所构成的表面橡胶履带表面的花纹形状则是根据其用途精心设计,有平行、单梯、双梯、三角、蝶型、雪花、锯齿、导轨等各种类型花纹侧胶应具备良好的耐磨、耐穿刺、抗撕裂、抗崩花掉块、耐屈挠龟裂、抗裂口增长性、耐空气中氧、臭氧、日光老化,以及耐拉伸永久变形性能和动态疲劳性能等橡胶履带应在-25~+55℃范围内使用底胶在花纹侧胶下层是基部胶,用来缓冲振荡和冲击底胶在多次变形下,因摩擦作用而放出大量的热因此,底胶应具备生热低、有良好的导热性、具有高弹性、与缓冲层胶粘合性能佳等特点钢丝帘线胶应有与钢丝良好的粘合强度、具有较高的弹性与柔软性、良好的导热性、良好的气密性,在多次变形下生热性应当极小,应有高度的疲劳强度、有高度的耐热性能、耐多次剪切变形性能布层胶应具有耐热、弹性高、耐老化、耐多次变形性能、抗撕裂、永久变形小等特点与帘布、钢丝帘线胶有良好的附着力,有良好的压延工艺性能齿胶应具有与芯金良好的粘合强度、与轮侧胶有良好的粘合性、较高的强度与刚性,未硫化状态的流动性要低,硫化状态流动性要好轮侧胶应具有较高的弹性、抗撕裂性、耐空气中氧、臭氧、日光老化,耐屈挠龟裂、抗烈日增长性,较好的回弹性、耐压缩永久变形性和动态疲劳性能等最大适应重量=本机重量+可能装载的最大重量包括人、物质零件、燃料等当用于运输车辆时,因超载总是难免的,所以在选用橡胶履带时可将超载量也计算在内所需的规格要求也可根据上述格式由供需双方协商而定根据具体的使用情况,履带生产厂可向需方提出机械链轮配置图详见图2-7所示的传动方式作为推荐方案关于与橡胶履带配套的机械链轮,可按实际行驶情况对直径和齿形进行调整机械链轮节径如图2-8图2-8机械链轮节径示意图—链轮节径;—链轮根径;P—橡胶履带的节距;n—链轮齿数;C—从橡胶履带的内周面到芯部中心的距离图2-9橡胶履带使用张力示意图橡胶履带的张力的大小是衡量橡胶履带在使用过程中极重要的一个性能指标,如果张力太小,在行过程中易导致脱轮即橡胶履带脱落现象,成为故障的原因橡胶履带张力的确定,应按配套机械使用说明书的规定进行校正在一般情况下可参考图2-9所示的方法进行调正图2-10橡胶履带花纹结构
3.
1.1履带车辆的接地比压通常所说的履带车辆接地比压均指平均接地比压一般地说,q值愈小,履带车辆在松软地面及泥泞地面的沉陷也愈小,从而使行驶阻力降低,同时也不易破坏岩土的抗剪强度而保证车辆附着力的充分发挥而实际上,由于支重轮的间距与数目不同,各支重轮所承受机重不同,以及履带支承面下方岩土的不均匀性等因素的影响,履带接地段各点的接地压力是不同的,同时,由于整机重心相对两条履带对称中心线的偏移,也使两条履带的接地压力不同,甚至在接地压力分布上也不同图2-11橡胶履带模型
3.
1.2行走机构主要尺寸参数的确定名义接地压力即平均接地比压或平均单位压力为整车重量除以履带接地面积,此指标为履带车辆设计总体参数选择的依据履带接地长度L、轨距B和履带宽度b应合理匹配,使平均接地比压、附着性能和转弯性能符合要求履带式车辆的自重和工作载荷通过履带传递到地面上,履带的接地比压决定了机械的通过性,履带的条数和总接地面积由机器重量和地面所能承受的接地比压所决定按行走装置的工作环境允许的平均接地比压值p≤50kPa根据履带数和平均接地比压确定总接地面积A≥G/P总接地面积A=2Lb其中L——行走装置的接地长度,单位为m;G——机体的重量,单位为kN;b——履带的宽度,单位为m根据果园作业平台的实际工况,取G=10kN,由公式可得2Lb≥10/50=
0.2㎡履带行走装置的接地长度和履带轨距的比值对履带行走机构的转向性能和转向所需的功率影响很大,如果比值超过
1.7,履带行走装置很难转向,如果比值小于1,行走机构的直线行走能力较差,必须频繁的转向一般L/B=
1.2-
1.4取L/B=
1.3根据新型果园多采用低矮密植型种植模式,考虑果树的行距,且要求作业平台具有良好的通过性和转向性能,取履带轨距为
0.7m所以L=
0.7×
1.3=
0.91m又由经验公式b/L=
0.18—
0.22取b/L=
0.2b=L×
0.2=
0.182ma履带板结构的选择履带板的型式很多,标准化后规定采用重量轻、强度高、结构简单和价格较低的轧制履带板履带板有单筋、双筋和三筋数种本机采用三筋式普通履带板,这种履带板筋稍短易于转向,且由于筋多使履带板的强度和刚度提高,承重能力大主要用于小型工程机械三筋板上有四个连接孔,中间有两个清泥孔当链轨绕过驱动轮时可借助轮齿自动清除链轨节上的淤泥相邻两履带板制成有搭接部分,防止履带板之间夹进石块而产生高的应力b履带节距履带节距,随自重的增大而线性增大根据节距t0与机器重量G的关系t0=15--
17.5G=15--
17.5≈100mmc履带的强度计算
(1)履带的计算工况整机在斜坡上工作时,一侧履带所能传递的最大驱动力,取决于土壤的附着条件,即5-4——取自《工程机械底盘构造与设计》P314式中——附着系数,取;——考虑在斜坡上工作时,整机重量在一侧履带上分配系数,取所以
(2)强度验算由于履带的主要破坏形式是磨损,因此只需要校核履带销的剪切强度(5-5)——取自《工程机械底盘构造与设计》P315式中——履带销直径;所以履带销采用50Mn,履带销套采用20Mn,履带板的材料采用40Mn2Si50Mn的剪切强度275Mpa所以,,履带销的强度满足要求
(3)校核轨链节的抗拉强度对于钢制履带,履带板应验算其拉伸应力,危险截面是销孔的最窄处5-6——取自《工程机械底盘构造与设计》P314式中——履带销套半径,;——履带销半径,;——一块履带板一端的各销孔宽度之和,——需用拉伸应力,所以所以,履带的抗拉强度满足要求d橡胶履带的选择对于设计所需的橡胶履带及其参数可根据相关履带生产厂家来确定,这里选型杭州德卡橡胶有限公司的履带其履带宽度为230mm,与所设计的刚履带同宽,履带参数如表如表3所示类型如下表3履带参数项目参数履带类型可更换型履带宽度b(m)
0.23节距t0(m)
0.096花纹类型V2/C钢丝绳高度(m)
0.018内轨宽度(m)
0.022外轨宽度(m)
0.076最大机体质量(kg)2300导轨类型B
3.
1.3履带条数履带条数主要根据履带行走装置所服务的设备质量来确定设备质量与履带条数关系一般如表4所示表4设备质量与履带条数关系设备质量/t10001500600012000履带数量/条23612履带与底座的连接方式双履带行走装置中履带架与底座的连接,可以是刚性连接,也可以是摆动铰接
(1)两条履带均与底座刚性连接,如图2-12(a)所示刚性连接的履带装置,其各个零件的载荷分布是不静定的,设计时应考虑到最不利情况,即载荷仅通过两点传递;该连接方式具有很高的防倾翻能力,允许上部结构的重心位置有较大的偏移,主要用于小型机器,最大承重量一般不超过5000kN
(2)一条履带与底座刚性连接,另一条铰接该连接方式的优点在于载荷可以静定地分配到各履带的零件上,部分零件设计时比较简单,但其防倾翻能力相对较差,如图2(b)所示
(3)两条履带均与底座铰接,如图2-12(c)所示该连接方式允许履带架相对于底座摆动,底座在履带架上的安装条件是不稳定的,需要第三个支承点,该点由安装在两履带间的横向平衡梁支承底座与履带架铰接点的位置,必须位于履带的中点上这种连接方式是大型双履带行走装置的主要应用形式,最大承重量一般不超过10000kN图2-12履带与底座的连接方式(a)两端刚性连接(b)一端刚性连接,一端铰接c两端铰接
3.
1.4双履带转向方式双履带行走装置通过调整两条履带的驱动力来克服转向阻力矩,其转弯方式可分为3种1)两条履带以不同速度同时向前运行,按一定的转弯半径向低速侧转弯;2)一条履带正常驱动,另一条履带制动,向制动侧转弯,称为单边转弯;3)两条履带以相反的方向同时驱动,整机绕履带装置的形心回转,称为原地转弯第一种转弯方式,转弯半径较大,并需配置无级变频调速装置,成本较高大多数情况下,双履带行走装置采用单边或原地转弯方式当地面条件较差时,也可采用折线式转弯,即多次急转弯与直线运行相结合由于每次转弯角度小,对地面破坏较轻,可减轻履带的下陷程度,避免转弯附加阻力的急剧增加
3.
1.5结构布置及参数1履带支承长度L,轨距B和履带板宽度b应合理匹配,使接地比压,附着性能和转弯性能均符合要求;2履带节距t0和驱动轮齿数z应在满足强度、刚度的情况下尽可能取较小值以降低履带高度;3驱动轮齿数一般为奇数,z=19~23为使H0不致过大,又兼顾履带运动的平稳性,当t0取小值时则z取大值,当t0取大值时z取小值图2-13履带式行走机构示意图
(4)计算后再圆整式中—履带全长,(2-4)根据橡胶履带驱动轮的节距计算公式:D=t0/sin180/n其中D——驱动轮直径;t0——履带节距;n——驱动轮齿数选择n=9,经计算D=
0.28m导向轮直径比驱动轮直径略小,一般D/Dk=
0.8—
0.9取Dk=
0.25考虑减小摩擦,选择托带轮个数为每边1个根据上述计算分析,最终确定行走机构形式为,2条橡胶履带,多支点,支撑轮与履带架为刚性连接参数如表5表5参数项确定值单边履带接地长度(m)
0.96履带轨距(m)
0.7驱动轮齿数(个)25驱动轮分度圆直径(m)
0.178导向轮外圆直径(m)
0.145支重轮外圆直径(m)
0.188单边支重轮数量(个)4支重轮间距(m)
0.24单边托带轮数量(个)1托带轮外圆直径(m)
0.
13.
1.6张紧力的调整履带的张紧方式一般有固定张紧和弹簧张紧在履带的预张紧力的计算上,一般都采用经验公式计算,以机器重量乘以一个经验数就作为履带的预张紧力,往往不能适应不同的履带行走机械,张力太大功率损失大,并使履带产生非常大的张力,导致履带伸长,节距发生变化,会加快各部零件的磨损张力偏小履带又变得很松,行走时会发生跳齿,转向失灵,履带容易脱轨两条履带张力的明显差异还会使行走方向产生偏移当支重轮、导向轮发生脱轨现象时行走方向的偏转最后直接导致脱轨事故的发生履带的静态张紧度是按履带松边上方区段的下垂量h的值进行确定下垂量h一般取:h=
0.015~
0.03L0其中h——履带的下垂量L0——张紧轮与驱动轮间中心距履带行走装置使用一段时间后由于链轨销轴的磨损会使节距增大,使整个履带伸长,导致摩擦履带架、脱轨等,影响行走性能因此每条履带必须设有张紧装置,使履带保持一定张紧度,一般要保证履带的下挠度不超过20~40mm张紧装置的行程应大于履带节距的1/2,以便在履带因磨损而造成节距伸长时,可拆去一块而继续使用
3.2驱动轮的设计驱动轮介绍驱动轮用来将行走机构的动力传递给履带,因此对驱动轮的主要要求是啮合平稳,并在履带因销套磨损而伸长时,仍能很好啮合,不得有“跳齿”现象履带行走装置的驱动轮通常放在后部,这样既可缩短履带张紧段的长度,减少功率损失,又可提高履带的使用寿命图3-1驱动轮驱动轮,工程机械挖掘机与推土机的动力传输者,在运输机上,因为整体是铸造加工的,所以叫“驱动轮”,推土机因为是分开几块铸造或者说锻造的,所以称为“驱动齿块”驱动轮一般直接是与驱动马达相接,直接把动力传给履带,从而带动整个底盘前进 驱动轮的材料主要是以铸造为主,但大功率的推土机的驱动齿块以锻造为多,那样的产品会承受住更大的驱动力,从而保证产品的质量无论是何种材料,产品都要经过毛坯铸造(锻造)、机械加工、齿部淬火等工艺,最终交给客户使用运输机驱动轮主要是铸造产品,材料一般是ZG40Mn,齿部的淬火硬度与推土机相近,HCR46-56,因为轮子是整体加工,所以工艺上比较简单,保证加工精度与尺寸精度就可以运输机的齿块以锻造为主,因为是一块块的三齿或两齿,最后要拼成一个轮子,所以在加工工艺与技术要求上更是严格了许多运输机齿块要求齿块用钢应符合GB/T3077中规定的40MnB或35MnB合金钢材料,也允许采用力学性能不低于上述牌号的其它材料;齿块用钢的含碳量应符合GB/T3077中的规定;其含硫、磷量应小于
0.035%钢的非金属夹杂物、脆性夹杂物、塑性夹杂物的含量应符合GB/T10561—1989中规定的
2.5级要求;齿块的热处理硬度要求HCR46-56;齿块的锻造比应大于或等于2,起模斜度为3°~5°;锻件齿形精度相对于标准齿形样板的极限偏差,应控制在±
0.7mm以内
3.
2.1驱动轮磨损驱动轮轮齿的磨损常发生轮齿的根部、前后侧面、左右侧面和轮齿顶部当推土机向前行驶,轮齿托起履带销套时,磨损发生在轮齿的前侧面;反之,当推土机向后行驶时,磨损发生在轮齿的后侧面当履带太松,产生履带偏斜,轮齿冲击链轨节的侧面时将造成驱动轮轮齿侧面的磨损驱动轮轮齿的另一磨损形式是顶部磨损顶部磨损发生在履带与驱动轮轮齿被粘性物质填塞,驱动轮轮齿与履带销套的啮合关系被改变时当推土机向前行驶时,就会在驱动轮驱动侧的齿背面的顶点和销套的侧面划下印痕驱动轮的谁主要包括齿形的设计,驱动轮尺寸的确定以及强度校核a驱动轮的齿形设计发动机的动力通过驱动轮传给履带,因此,对驱动轮的要求是与履带啮合正确,传动平稳,并且当履带因销套磨损而伸长后仍能很好啮合按齿面形状,驱动轮齿形可分为凸形,直线形和凹形齿形三种目前履带工程机械多采用后两种履带的驱动轮通常置于挖掘机的后部,这样能使履带的张紧段较短,减少磨损和功率损失驱动轮用来驱动履带,轮齿工作时受履带销套反作用的弯曲压应力,并且轮齿与销套之间有磨料磨损因此驱动轮应选用淬透性好的钢材,通常用50Mn,45SiMn,中频淬火、低温回火,硬度应达到HRC55~58一般来讲,对驱动轮齿形的要求为1)使履带节销顺利地进入和退出啮合,减少接触面的冲击应力;2)齿面接触应力应小,以减少磨损;3当履带节距因磨损而增大时,履带节销与驱动轮齿仍能保持工作,不至脱链本设计采用典型的“三圆弧一直线”型齿形b驱动轮主要参数的确定驱动轮轮齿的节距根据前述的相应的履带板的节距确定,绕在驱动轮上的履带板数目(即当量齿数)增加,使履带运动速度均匀性较好,铰链摩擦损失减少,但使驱动轮直径增大,引起底盘高度及重量增加驱动轮齿数一般为奇数,z=19~25为使H0不致过大,又兼顾履带运动的平稳性,当t0取小值时则z取大值,当t0取大值时z取小值这里选择驱动轮齿数Z=25这里驱动轮的齿数一般为奇数,这是因为工程机械上的链条在驱动轮上是隔一个齿啮合的,这样自动清除泥土的效果好这种间齿啮合的的驱动轮的Z是实际齿数的Z的一半;所以这样实际齿数Z最好为奇数,这样每转动两圈,驱动轮的所有齿都啮合一次,使用寿命长所以名义齿数Z=
12.5驱动轮节圆半径(5-7)——取自《工程机械底盘构造与设计》P316这里取=178mm驱动轮的节圆直径为履带销套直径则驱动轮齿根圆直径为驱动轮齿顶圆直径(
0.3~
0.4)d齿谷半径为谷齿距离为图3-2驱动轮轮体c驱动轮的强度计算驱动轮需要校核其弯曲强度和挤压强度
1.弯曲强度计算驱动轮的计算载荷与履带一样,取一侧所传递的最大驱动力,因地面附着条件所限制,取,并假定扭矩只有一个齿传递驱动轮轮齿抗弯强度为5-8——取自《工程机械底盘构造与设计》P317式中——齿高(假定力完全作用在齿顶),——抗弯截面系数,其中为驱动轮的宽度,取;——许用弯曲应力所以所以,驱动轮的弯曲强度满足要求
2.挤压应力计算驱动轮轮齿齿面挤压强度5-9——取自《工程机械设计》P141式中——驱动轮轮齿宽度,;——履带销外套直径,;需用挤压应力,所以所以,驱动轮的挤压强度满足要求
3.3支重轮的设计支重轮,是运输机机底盘四轮一带中的一种,它的主要作用是支撑着运输机机的重量,让履带沿着轮子前进支重轮的主要结构轮体、支重轮轴、轴套、密封圈、端盖等相关部件构成支重轮可分为单边支重轮与双边支重轮;挖掘机用支重轮与推土机用支重轮,挖掘机用支重轮一般是黑色油漆,推土机支重轮一般是黄色油漆 支重轮轮体材料一般45钢、40Mn
2、等材料,主要工艺铸造或锻造,机械加工,然后进行热处理,轮子表面淬火后的硬度要达到HRC38左右,以增加轮子表面的耐磨性支重轮轴的加工精度要求比较高,一般是需要数控机床进行加工才能达到要求材料以40Mn2较多,加工后也要进行淬火热处理,硬度达到HRC42左右 支重轮容易出现在问题是A、轮体磨损出现这种情况的原因是采用的钢材不合格或者说材料热处理时的硬度较低,耐磨性不足;B、漏油支重轮轴通过轴套一直在旋转,轮体内要加油来润滑,但如果说密封圈不好的话,很容易产生漏油的现象,这样轴与轴套在无润滑的情况下,很容易磨损,造成产品无法进行使用因此,支重轮密封的好坏是作为衡量生产公司产品质量的一个很重要的标准图3-3支重轮分解图片图3-4展会上支重轮图3-5双边支重轮样品支重轮的设计主要包括支重轮外形尺寸的确定及其强度校核a支重轮外形尺寸的选择挖掘机重量通过支重轮传给地面,工作时如地面不平它将经常受到冲击,所以支重轮所受载荷较大支重轮的工作条件也较恶劣,经常处于尘土中有时还浸泡于泥水之中,故要求密封可靠、轮圈耐磨支重轮轮体常用35Mn或者50Mn制造轮面淬火硬度应达到HRC48-57采用滑动轴承较多,并用浮动油封防尘目前国内,外履带工程机械支重轮的结构形式,有直轴式和凸肩式两种,直轴式结构简单,零件少,工艺性好,但承受轴向力稍差,适用于挖掘机类工况支重轮轴是不转动的,通过两端轴座固定在履带架上支重轮轮体分两段焊接而成,轮外端面中心设有油孔,用以加入润滑油,润滑轴承支重轮轮内压装有轴套,其轴套是双金属式的,即耐磨、强度又高轴两端有密封轴圈根据履带支重轮传递压力的情况,可以将其分为多支点和少支点两种多支点的履带行走装置是指与地面接触的履带节数和其上的支重轮之比小于2,支重轮的直径较小,数目较多,相距较近农业用行走机构工作多在山区或丘陵地区,路面多为土路,履带装置需要较小的平均接地比压,支重轮的压力要分配均匀,所以应采用多支点结构在橡胶履带内有与驱动轮配合的铁齿,两铁齿之间的距离即为节距在两铁齿之间仅有橡胶,结构如图2所示如果支重轮排列得不好,支重轮在履带上滚动到两铁齿之间的橡胶段时,在重力作用下下压连接橡胶,造成机器行走时一起一伏,影响机器行走的平稳性,增大机器的行走阻力因此,支重轮的排列应考虑机器的平稳性,两支重轮间的距离s一般为
1.5p,2.5p或3.5p,不能是2p或3p其目的是保证行走装置在任何时候都有支重轮作用在履带的铁齿上,从而减小或消除机器行走过程中的起伏落差,提高机器行走的平稳性,减小行驶阻力支重轮直径越小,个数越多,履带对地面的压力就越均匀,但会增加滚动阻力一般取支重轮的直径和橡胶履带节距关系为d=1.5~3p,每边支重轮的个数通常是3~5个支重轮工作条件较恶劣,经常处于尘土中,有时也处于泥水中,所以为防止泥沙被挤入轴承中,支重轮多采用两个背对背的油封密封,既防止润滑油外泄,又防止泥沙的侵入1—螺塞2—端盖3—轴4—轴套5—浮动油封6—浮动油封环7—O形圈8—销9—轮体图3-6支重轮的典型结构及其组成取支重轮轴间距支重轮直径为:取托链轮踏面直径 dt≤
0.8~
1.0t支重轮踏面直径 dz≤
0.8~
1.0t因为履带的支撑面宽度,考虑到滚动阻力的大小和接地比压的均匀性,每侧支重轮通常为3~5个,具体数量随机重的增加而增多,取支重轮的数量为4个a支重轮的强度计算为了减少支重轮的磨损,轮缘对履带的接触应力应按下式计算5-12——参看《工程机械底盘构造与设计》P318式中——支重轮轮缘宽度,;——支重轮半径,;——支重轮个数,;所以,支重轮与链轨节间的接触应力满足要求b支重轮轴的校核支重轮的最大径向载荷使挖掘机跨越障碍时的工况,此时每侧的一个支重轮承受整机总重量,即一支重轮上的最大径向载荷为整机重量的一半,支重轮轴按此时计算弯曲强度(轴的直径为)支重轮轴的内力分析图如图3-7所示图3-7支重轮的受力和应力图(5-13)——取自《材料力学》上册P
174.式中——支重轮轴最大弯矩;——抗弯截面系数;;需用弯曲强度,支重轮轴采用40Cr钢,所以所以支重轮轴满足强度要
3.4托链轮的设计托轮用来承托上部履带,防止其过度下垂,减少上方履带的跳动和下垂量,并防止履带从侧向滑脱拖链轮的结构与支重轮类似,如图3-8所示,但其所受载荷要比支重轮小得多,工作时少受泥水侵蚀,因此尺寸可较小图3-8托轮结构图托轮轴固定在履带架上,论体内压装有耐磨轴套,并耐磨轴套套装在轴上,可自由转动托轮的外侧端盖用螺栓安装在轮体上,轴的一端装有浮动油封其结构如图
5.5所示托带轮的功用是托住履带防止履带下垂过大以减小履带在运动中的振跳现象并防止履带侧向滑落托链轮与支重轮相似但其所承受的载荷较小工作条件较支重轮要好所以尺寸较小拖带轮的位置应稍靠近驱动轮端,一般为每边1~2,轴距在2m以下的一般采用1个轴距在2m以上的一般采用2个对于小型履带式作业机械来说上方区段履带下垂量不大可不装托链轮选择托带轮个数为每边1个考虑减小摩擦托带轮外圆直径d=100mm
3.5导向轮的设计
(1)导向轮的参数设定导向轮的功用是支撑履带和引导履带正确的卷绕,可以防止跑偏或者越轨,有些导向轮同时起到支重轮的作用,可以增加履带对地面的接触面积,减少比压导向轮的轮面大多做成光面,中间有挡肩环作为导向用,两侧的环面则能起支重轮的作用导向轮的中间挡肩环应有足够的高度,两侧边的斜度要小导向轮与最靠近的支重轮距离愈小则导向性能愈好图3-9引导轮统一结构形式左图一挖掘机类;右图一推土机类驱动轮的节圆直径为导向轮工作面直径mm Dd=
0.8~
0.9=
0.8~
0.
9355.8=
284.64~
320.22这里取Dd=290mm
(2)导向轮轴的强度计算导向轮的材料一般是40或45铸钢,轮缘通常不加工,表面淬火硬度HRC45以上导向轮轴常用
40、40Cr钢制造,调质处理硬度HB285~321,轴通常不转动,采用滑动轴承导向轮的材料轴按整机倒档行使条件计算弯曲应力整机发出的为地面附着条件所允许的驱动力(按履带计算工况),可近似地认为导向轮上、下两处履带平行,则导向轮轴的计算载荷为;;需用弯曲强度,所以由上可知,导向轮轴的弯曲应力满足强度要求第2章履带结构
2.1履带定义花纹橡胶履带外层所呈现的几何形状;花纹侧胶橡胶履带的外侧胶,行走时与地而相对的部分;轮侧胶橡胶履带的内侧胶,行走时与转轮相对的部分橡胶应具有耐磨、耐气候、耐屈挠等性能;芯金橡胶履带中传递动力、导向及横向支撑的部分,应为铸造品或锻造品;强力层橡胶履带中承受张力和传递动力的骨架层,通常为钢丝帘线绳等材料;节距橡胶履带平直部分相邻两芯金的中心距离;导向角橡胶履带行走时起导向作用的凸起部分;轨道限定轮系行走方向的导向角特定部位;履带宽橡胶履带的外缘宽度;节数一条橡胶履带的传动件个数;花纹代号橡胶履带的花纹类型,以代号表示;金属传动件类型金属传动件凸起的形状,以代号表示
2.2橡胶履带的构造橡胶履带见图2-1通常是由橡胶主体、芯金、帘线骨架材料通过模压硫化而形成的环形体为了保持张力,内设钢丝帘线为了补强带体,将突出的金属传动件包了覆盖胶图2-1橡胶履带结构图强力层(图2-1中A)是牵引件,是橡胶履带的纵向抗拉体,承受牵引力并保持履带节距的稳定性使用材料主要有钢丝帘线、镀锌钢丝、不锈钢钢丝、玻璃纤维、芳纶(或其它高强度低伸长合成纤维线绳)或帘布芯金(图2-1中B)是传动承载件,起动力传递导向与横向支撑作用,使用材料主要有球墨铸铁、铸铁锻钢、铝合金与合金钢板材冲压成型组合件等,有些履带可使用塑料缓冲层(图2-1中C)是承受带体强烈的振荡和冲击,承受履带行驶中径向力、侧向力和切向力所引起的多次变形同时也是牵引件保护层,保护牵引件不受外力作用而破坏,防止强力层的钢丝与芯金磨擦使用材料主要有锦纶帘子布、锦纶帆布以及其它纤维材料橡胶履带(图2-1中D)由强力层、芯金、缓冲层和橡胶弹性体四大部分组成其中橡胶弹性体又分为花纹侧胶、底胶、钢丝帘线胶与缓冲层胶、布层胶、齿胶和轮侧胶橡胶弹性体把其它部件紧密地结合为一个整体,提供行走能力及整体的缓冲、减震和降噪功能橡胶材料一般以NR为主的NR/SBR、NR/SBR/BR和NR/BR并用体系,以及加用聚氨酯弹性材料等
2.3橡胶履带的分类方法橡胶履带的分类方法有多种
(1)橡胶履带按结构可分为以下类型11专用型图2-
2、图2-3专用型履带更换型A履带更换型B图2-2下部滚轮的类型橡胶履带金属传动件按凸起类型不同传动方式可分为轮孔式和轮齿式两种轮孔式是机械驱动轮,像一个平皮带轮并有与履带节距对应的孔,履带金属传动件凸齿插入孔内靠驱动轮与履带之间的吻合摩擦传动细分又有单行孔和双行孔而轮齿式则是机械链轮与履带金属传动件齿啮合传动专用型履带更换型B
1、
2、
3、4—放脱离凸起5—接地面6—内周面7—启动轮机8—凸起图2-3橡胶履带的结构
②无芯金型是用橡胶凸起齿替代金属传动件,无噪声,振动小履带内表面与驱动轮而接触,磨擦传动
③履带更换型图2-
2、图2-3可根据工作地形条件需要,橡胶履带与金属履带替换使用
④摩擦型橡胶履带按驱动方式分类及各类型的特征和缺点如表
2.1所示表
2.1按驱动方式的分类及其特征和缺点驱动方式特征与缺点链轮驱动型由链轮驱动芯金;驱动牢靠,可用于轻负荷至重负荷的驱动橡胶突起驱动型由橡胶突起代替芯金驱动型,可用于轻负荷驱动有的与摩擦驱动并用;需注意链轮的设计缺点为易咬入石子和脱轮等摩擦驱动型橡胶履带内面由带轮驱动的类型;无驱动且耐久性好,但依条件不同其有产生滑动和易咬入石子的缺点2按用途可分为五类农机橡胶履带用于各种联合收割机、中小型田园耕作机械和农田输送机械;工程机械橡胶履带用于挖掘机、推土机、自卸车、高空作业机械和各种道路建筑机械;运输车辆橡胶履带用于森林、水草、沼泽、湿地、深雪、冰川、冻土等难以通行环境下的运输车辆;军用车橡胶履带用于军用特种车辆目前,橡胶履带的宽度多为180~920mm,节距一般为72~109mm,节数多为29~74在选择理想的橡胶履带规格、花纹类型时可根据图
2.5所示的各部位尺寸具体尺寸暂缺并参考最大适应重量来选定履带宽×节数×节距图2-4橡胶履带各部位尺寸示意图
2.4橡胶履带的标记方法1.标记方法橡胶履带的规格通常以带宽、节距、花纹形式代号和传动件代号组合来表示图2-5橡胶履带规格表示以CRT400×
72.5A×80-050为例,CRT代表轮齿式橡胶履带,通常可不标注其它类别必须标注400×
72.5A×80050表示履带宽度为400mm、节距为
72.5mm、轨道为A型、节数为80的橡胶履带,适用机重为5000kg以下
2.5橡胶履带基本性能橡胶履带的基本性能要求有牵引能力、不脱轮性、抗振性和耐久性1.牵引能力牵引性能受行驶路面影响作业时,与橡胶履带的拉伸强度、剪切强度、带宽、横向刚性、节距和花纹块高度有关,也受路面状况和载荷的影响直线型花纹和侧面拉长间距花纹效果较好工程机械车辆在较硬路面上行驶时,牵引性能与花纹块刚度和花纹高度有关系2.不脱轮性取决于驱动转轮直径、转轮的配置、橡胶履带刚度、履带突起高度、接地长度和履带的导向长度脱轮多发生在主动轮或张紧轮与转轮之间最好将该部分的长度减小到最小程度保持履带具有一定的张紧度是十分必要的橡胶履带的扭曲刚度、横向刚性、纵向柔顺性、节距与凸缘高度也对不脱轮性有重要影响3.抗振性消除振源是减轻振动和降低噪声的最好办法橡胶履带振动与其节距、转轮数及其配置、重心位置、胶料性能和花纹构形有关设计时要对这些因素进行最佳匹配,且花纹块节距小且高度低的较好4.耐久性表现为橡胶履带耐磨损切割、穿刺、龟裂和碎裂的能力目前为止,橡胶履带仍属易损件除传动件和牵引件的品质外,强力保护层与橡胶弹性体的性能也是影响橡胶履带耐久性的重要因素橡胶胶料不仅要有良好的物理性能、动态疲劳性能、抗应力集中和耐天候老化性能,还需要具有与传动件和保护层间优异的粘合强度对于某些特殊产品,还要求有耐盐碱、耐油、耐寒、和防火阻燃等特殊功能提高橡胶履带的耐久性能是一项非常艰巨的任务
2.6橡胶履带结构配置橡胶履带的结构配置如图2-6,橡胶履带的结构特征见表2,橡胶履带驱动轮配置如图2-7图2-6橡胶履带结构配置图表2橡胶履带的结构特征类型特征普通型重视接地长度,以求机械稳定性的类型适用于挖掘机、铲土机、推土机等战车型前后具有离地角,重视行驶性的类型部分用于搬运车、转运机和联合收割机等联合型前进方向具有离地角,而且接地长度尽量长的类型适用于联合收割机和搬运车等三角型可使行走机构小型化,且可提高离地高度的类型适用于收割机、旱田作业机械等图2-7橡胶履带驱动轮配置图本设计选用的是战车型
2.7国内橡胶履带生产方式我国橡胶履带在生产制造工艺方面,基本可以归结为两种方式一种为钢丝帘无接头式此种方式通常采用单根缠绕生产钢丝帘布,平板硫化机一次硫化此种生产方式的优点是,橡胶履带伸长小、履带节距稳定性佳、芯金与机械齿轮配合好,履带整体的抗拉强度高,工艺简便,设备投资少缺点是影响履带质量的生产工艺因素比较多,一次硫化部位最佳硫化程度不易控制、偏差大、生产效率低、劳动强度大另一种为钢丝帘有接头式此种方式通常采用挤出机或压延机生产钢丝帘布,平板硫化机硫化带体,再搭接成环形体接头硫化此种生产方式的优点是工艺先进、设备的机械化与自动化程度高、生产效率高、劳动强度低缺点是履带接头搭接部位厚度偏差大、钢丝起锈、钢丝帘线与带体的橡胶之间在接头部位易产生相对滑移
2.8履带行走机构的附着性能带支撑面下的土壤受到和F大小相等、方向相反的剪力1增加履带支撑面积不仅可以增大F值而且在相同的F值时可以减小滑转率2相同的履带支撑面积采用狭而长的履带比宽而短的履带附着性能要好但是加长履带支撑长度将使机械转向困难在现有的转向机构没有根本改变前履带支撑段不可能做得很长影响履带行走机构附着性能的因素除去土壤性质、履带支撑面的长度和宽度外主要还有机械重量、履刺高度及履带支撑面上比压的分布增加机械重量可以改善附着性能尤其是在砂质土壤上但是采用这种方法不可避免地要增加滚动阻力而且机械重量不能超过一定限度否则引起土壤结构的破坏反而使附着性能变坏增加履刺高度可以增加土壤受剪切作用的侧面受剪面积从而改善附着性能对于纯摩擦性土壤例如干砂其粘结系数U0土壤的侧面受剪面上正压力很小因此其剪切强度接近零增加履刺高度就没有效果反之在粘性土壤中增加履刺高度的作用就很显著对于土质沿深度不均一的土壤较入土中和较坚实的土层接触这种土层的剪切强度较大因而改善了附着性能履刺之间的距离对附着性能亦有影响履带支撑面上比压的分布对附着性能有较大的影响一些试验的结果表明当比压在整个履带支撑区段呈线性分布而且其合力在履带支撑长度中心后面1/10处时可得到最大切线牵引力第4章履带液压张紧缓冲装置的设计计算履带行走机构是履带式行走机械设备的一个重要组成部分,松弛的履带会导致它在行驶中产生振跳现象,履带的振跳将引起冲击载荷和额外的功率损耗,加快履带销和销套的磨损另外,履带过分松弛将使履带容易脱轨,因此履带必须有合适的张紧度但履带也不能调得过紧,否则将增加履带销与销套以及引导轮轴承中的摩擦力,同样也会加快它们的磨损,因此履带张紧缓冲机构就显得尤为重要张紧缓冲机构分为机械调节式和液压调节式两种,机械式调整方式结构简单,但调整费力,目前用于小型或工作状况良好的机器上随着液压技术的发展,液压张紧缓冲装置在履带行走机构中得到应用履带行走机构具有牵引力大、接地比压低、爬坡能力强、转弯半径小等特点,在工程机械、矿山机械等领域得到了广泛的应用,特别是在路面机械设备中得到普遍的应用,如摊铺机、铣刨机、沥青砼转运车等机械上履带行走机构主要包括引导轮、张紧缓冲装置、链轨及履带板、支重轮、托链轮、台车架、驱动轮等,如图4-1所示随着液压技术在工程机械上的广泛应用,液压张紧缓冲装置在履带行走机构中得到应用液压张紧缓冲机构是一个很重要的部件,它支承引导轮,引导履带链轨正确卷绕,并通过调节履带链轨的松紧程度使履带链保持在一定张紧力范围内工作
1.引导轮;
2.张紧缓冲装置;
3.链轨及履带板;
4.支重轮;
5.托链轮;
6.台车
7.驱动轮图4-1履带行走机构液压张紧缓冲装置在履带机构的行走过程中受到冲击时,起到缓冲作用,防止履带行走机构零件过载,并能够减小履带振跳在设计履带行走机构时,履带必须要有合适的张紧度,张紧度过大会增加履带销与销套以及各轴承问的摩擦力,加快磨损;张紧度过小会引起履带振跳,降低行驶稳定性,在转弯或倒退过程中甚至引起履带脱轨,因此液压张紧缓冲机构的设计具有重要的意义
4.1张紧装置结构组成运输机的履带液压张紧机构在履带行走机构的前端,主要由张紧液压缸、注油阀和蓄能器等组成液压油是不可压缩液体,必须依靠蓄能器来转换蓄积的压力能将预充氮气的蓄能器接到张紧液压缸的回路上,当张紧液压缸压力升高时油液被挤入蓄能器,气体被压缩,使张紧液压缸压力上升到新的平衡点而停止;当张紧液压缸压力下降时压缩空气膨胀,进而将油液压回张紧液压缸,压力下降到新的平衡点而停止,达到了减缓压力上升下降的目的图4-2为一种运输机履带用液压张紧缓冲机构
1.张紧液压缸;
2.注油阀;
3.蓄能器图4-2液压张紧缓冲机构张紧液压缸为单作用液压缸,蓄能器为隔膜式蓄能器蓄能器的一端预充有压缩气体,另一端与张紧液压缸相连,在注油阀处可以向张紧缓冲机构内部注入液压油,液压油进入液压缸和蓄能器连通的内部在履带受到冲击时,引导轮可以向后移动推动张紧液压缸的活塞杆,此时液压油的压力高于隔离气体的压力,油液进入蓄能器,将冲击能量转化为压力势能;当冲击消退时,蓄能器将油液压回张紧液压缸,推动活塞杆使引导轮张紧履带,恢复到正常的张紧力
4.2运输机前进时液压张紧机构的张紧力运输机在工作过程中履带行驶方向始终在前进的方向上,运输机前进时履带各段的受力情况如图4-3所示F—履带拉力;T--驱动力;FQ--前进时的张紧力图4-3运输机前进时履带各段受力情况履带的上方区段为松边,履带对引导轮的作用力由靠近引导轮端的履带段的下垂量来确定,最大下垂量可认为是在履带段L的中间点,下垂量一般取为h=O.015~0.03L式中h——履带的下垂量,mm;L——引导轮与托链抡之间的距离,mm本设计中去L=500mm,则h=O.015~0.03L=
7.5~15,本设计取h=10mm履带对引导轮的作用力F由下垂段的履带板在重力作用下产生的拉力来确定式中F——履带对引导轮的作用力,N;N——单块履带板、链轨及连接螺栓组的重量,N;取=50Nt——链轨节距,mm;本设计中t=96mm——下垂段履带理想方向与水平方向的夹角,°本设计中=
2.3°则代入数据计算有F=260N运输机在前进时张紧机构的张紧力应为=520N
14.3运输机后退时液压张紧机构的张紧力在运输机转场时会倒退行车,这时履带各段的受力情况如图4-4所示除了驱动轮与支重轮之间的履带段为松边外,其余各段均为紧边,此时的驱动力等于履带的行驶阻力,T=fG2式中:f——滚动阻力系数,履带式运输机取f=
0.06;G——附着重量,N本设计中G=10KN计算得T=600N此时履带对引导轮的作用力为=260+600=860N3式中T——作用在单条履带上的行驶阻力,N所以运输机在后退时张紧机构的预设张紧力应为=1720N4在后退情况下履带的上方区段为紧边,履带的下垂量变小,下垂段履带理想方向与水平方向的夹角变小,下垂段的履带板在重力的作用下对引导轮的作用力变大由式
1、
2、3和4比较可以得出,即在运输机机前进时履带行走机构可以正常行驶,在后退时履带会将引导轮向后拉动一定的距离,直到张紧机构的张紧力与履带对其产生的拉力平衡为止,这时引导轮向后移动距离e,并累积在履带松边段,若移动距离e过大,则有脱链的危险,所以为保证运输机在后退行驶中正常驱动,在设计运输机的张紧机构时张紧力应以后退时的履带对引导轮的拉力为设计依据F--履带拉力;T--驱动轮;FH--张紧力;e--引导轮移动距离图
4.4运输机后退时履带各段受力情况
4.4张紧液压缸的设计液压张紧机构中的张紧液压缸为单作用液压缸,履带受到冲击时,在引导轮的作用力下,活塞杆缩回;冲击消退时,活塞杆在液压油的压力作用下伸出其主要设计参数为液压缸缸径Dmm和液压缸行程S式中p——液压缸压力,MPa液压缸压力P为张紧机构正常工作时的压力,也是蓄能器的正常工作压力若用其它液压系统向液压缸注油,则该系统压力即为液压缸压力在计算时需与蓄能器的选用并行设计当履带链因销轴和销孔磨损而伸长时,液压张紧机构可以对其补偿调节,也可从履带链中拆掉1块履带板并恢复履带的正常张紧度因此,液压张紧机构液压缸行程S必须有一定的调节行程=48mm
4.5蓄能器的选用设计蓄能器选用隔膜式蓄能器,隔膜式蓄能器具有体积小、密封性好、无泄露、隔膜动作灵敏等特点,可置于台车架内部,用于吸收冲击压力或起缓冲作用,防止履带行走机构零件过载蓄能器直接与液压缸连接,连接孔直径较大,工作中液压油从液压缸经接口流向蓄能器或回流时,可忽略液压阻力,不对流速和压力产生影响当履带受到冲击到冲击消退,时间比较短,忽略冲击能量转变为热能的能量损失及温度变化的影响,可将该过程作为绝热过程来分析蓄能器工作状态如图
4.5所示,主要设计参数——气体预充压力,MPa;P——蓄能器的正常工作压力,即张紧液压缸压力,MPa;——蓄能器的最高工作压力,MPa;——蓄能器的有效气体容积,;V——压力为P时的气体容积,;——压力为时的气体容积,蓄能器吸收能量后的气体体积变化量即为张紧液压缸内油液的变化量式中△|S——张紧液压缸行程的变化量,mm本设计取△|S=50mm以履带式运输机为例,液压张紧机构的最大张紧力取=1720×2=3340N,则可得式中——蓄能器的极限压力,MPa蓄能器预充气体压力=0.9P蓄能器中充有氮气,氮气为双原子气体,则蓄能器的大小即蓄能器的有效气体容积为通过计算值选择合适容积的蓄能器,并重新计算各种工作状态下的压强根据计算的压强值向蓄能器预充氮气至压强,向张紧液压缸中注入液压油,压强为P当履带链因销轴和销孔磨损而伸长并导致液压缸内的压强变小时,可重新注油调整压强P值,以补偿履带链伸长的影响图4-5蓄能器工作状态本设计中取p=
1.01Mpa,经过计算有蓄能器的最高工作压力=
3.9Mpa液压缸缸径D=
46.63,取D=50mm张紧液压缸行程的变化量△|S=50mm蓄能器的正常工作压力P=
1.01Mpa蓄能器预充气体压力=0.9P=
1.01×
0.9=
0.
9.9Mpa蓄能器的极限压力≥
4.875Mpa取=5Mpa蓄能器吸收能量后的气体体积变化量=
0.98125L取=1L蓄能器的大小第5章“四轮一带”的使用与维护
5.1“四轮一带”介绍“四轮一带”系指履带行走机构的驱动轮、支重轮、托带轮、引导轮和履带总成“四轮一带”承受整机的重量和压力工作环境恶劣其一次修复成本比液压系统高许多:一旦“四轮一带”损坏机器就不得不停用甚至报废以TY220型推土机为例更换其工作泵不过4000~5000元而更换“四轮一带”则需4万一6万元;进口机器上“四轮一带”的价格是国产机型上的2一3倍为此许多单位情愿将其报废而不愿做这样的一次性投入实际上只要注意加强平时的使用和维护“四轮一带”总成使用到整机报废时最多只需更换一次配不当;加油过量;浮动油封及O形圈损坏
5.2“四轮一带”的使用1驱动轮的驱动齿块磨损严重或松旷原因是没有及时清理夹在驱动轮与履带间的泥石;齿块螺栓断裂、拉长变形而使齿块松动2脱轨原因是履带张紧度不够;支重轮、托带轮、引导轮的凸缘磨损或偏磨而造成其中心不在同一直线上;操作不当如急转弯3制造质量差原因是配件质量较差几何尺寸达不到要求步使“四轮一带”磨损加剧最终导致其报废4正确进行转向严禁急转弯和原地转向5使用后及时清理夹在驱动轮、支重轮、托带轮、引导轮和履带上的泥土、石块及杂质引严禁使挖掘机靠行走进行作业板脱落、松动;检查驱动轮、支重轮、托带轮、引导轮的螺栓有无松动更换时严格按照规定的办法如清洁、涂防松剂、用正确的紧固力矩更换;使用一段时间后再次检查、紧固6更换时采用与原厂件相配的正规部件
5.3“四轮一带”的维护
5.
3.
1、失效现象及原因分析l履带工作面磨损或履带严重拉长甚至拉断原因是没有及时保养、维护2支重轮、托带轮、引导轮过度磨损
5.
3.
2、使用注意事项l不宜使机器长距离地行走特别是挖掘机其履带设计得较推土机的薄支重轮、托带轮、引导轮的质量和尺寸较小;连续长时间地行走会引起“四轮一带”发热而烧损油封导致支重轮、托带轮、引导轮不转2定期检查各轮体内的润滑油及时添加或更换一般每工作500h添加1次每工作IO00h更换1次3)及时检查履带的节距如TY220型推土机上履带的标准节距为216mm使用极限为221mm超过极限时应及时更换4及时调整履带的张紧度防止脱轨或啃轨5调整引导轮的轴向和上下间隙6随时检查有无履带老化情况
5.
3.
4、修理办法l翻新履带翻新修理一般是:更换销套掉换履带以反面使用2焊修主要是对引导轮的工作面进行堆焊;对支重轮和托带轮因不易保证其几何尺寸不宜进行大面积焊修焊修时主要应保证被焊轮的侧缘外径和侧缘宽度两尺寸3更换总成为保证机器的完整性更换履带时一般同时更换“四轮一带”中的支重轮、托带轮、引导轮和驱动齿块圈以保证其间的配合间隙符合要求否则这些部件极易早期损坏总结经过十几周的努力,本次毕业设计就此结束此次毕业设计中我学到了许多课本上没有的知识在这段时间中,通过自己的学习和努力,通过孔江生老师的指导和教育,使我不仅仅在知识水平和解决实际问题的能力上有了很大的提高还从思想的深处体会到,要把自己的所学变成现实时所将面对的种种难题此次设计过程中最大我的感触就是要具备理论结合实际的能力,随着设计的深入很多问题浮现了出来,我有些无从下手,我开始怀疑我是否真正的学到了知识也只有到了那个时候,我才真正体会到学会运用自己的能力与知识是何等的重要,知识是在课堂上,老师教授的,在书本中学到的,实践则是要自己动手,自己去做才能掌握设计之初,我根据老师的建议,我找来了摊铺机及其相关书籍,从最基本的问题入手开始一个个的解决我心中的疑惑这是一个漫长的学习过程随着时间的推移,我开始慢慢的掌握了设计时所需要的知识我也终于明白了大学四年学习的意义和作用通过这次设计,让我学会了查阅资料和上网搜索信息的能力及计算机操作能力、理论与实践结合的能力、分析问题与解决问题的能力同时也让我对摊铺机及其履带行走装置相关问题有了更加清晰的认识在查阅资料和浏览文献的过程中,我发现,随着社会的进步和经济的发展,工程机械行业扮演着越来越重要的角色,这也让我这个工程机械专业的学生对未来的发展充满了憧憬关于本次设计的命题,我的设计只能提供其基本的功能还有许多的有关创新的设想由于自身和时间的因素无法得以实现,这是本次设计的遗憾之处不过,至少它已经启发了自己的思维,提高了我的动手能力,这是我在课本中学不到的它将为我在以后的工作岗位上发挥自己的才能奠定了坚实的基础履带式行走机构在机械行业已经得到了广泛的应用影响其行走的因素不仅和机械的结构、参数有关而且还和地面土壤的性质有着密切的关系设计时要综合的分析和研究认真分析各项技术参数才能保证履带行走机构使用状态良好完全满足使用要求查找资料也是一件繁琐的事情,虽说网上有资料但要找到一些真正有用的资料也不是一件容易的事,需要耐心查找在毕业设计过程中,遇到难点的时候习惯翻书,对照例子提取点精华这次的毕业设计使我把理论知识用在实践中,实现了理论和实践相结合,从中更懂得理论是实践的基础,实践又能检验理论的正确性,让我受益非浅,对我以后工作中遇到问题或者继续学习将会产生巨大的帮助和影响致谢本次毕业设计一直是在我的老师孔江生教授的悉心指导和严格要求下完成的,在这短短的三个多月时间里,我的导师以他渊博的知识、对新事物的敏锐洞察力和对前沿科学的把握能力、严谨的治学精神和求实创新的工作作风深深地影响了我值此毕业设计完成之际,谨向我的导师致以诚挚的感谢和崇高的敬意!同时还要感谢大学四年来所有的工程机械学院老师,在他们的教学和指导下,让我掌握了坚实的专业知识基础,老师们严谨的治学态度、求实的工作作风、锲而不舍、勇于创新的科研精神必将促使我在以后的人生道路上奋发向上、不断进取当我以学子的身份踏入河北工程大学的那天起,便已注定我将在这里度过人生中最美丽的青春年华提笔写下“致谢”,我才惊觉自己即将真正离开人生亦从此展开新的画卷尽管不舍,却更珍惜,因为我的生命中友那些多可爱的人值得感谢他们使我的大学生活充满了色彩,无论收获、遗憾,对我来说都是一笔宝贵的财富我的导师以他渊博的知识、对新事物的敏锐洞察力和对前沿科学的把握能力、严谨的治学精神和求实创新的工作作风深深地影响了我值此毕业设计完成之际,谨向我的导师致以诚挚的感谢和崇高的敬意!同时还要感谢大学四年来所有的工程机械学院老师,在他们的教学和指导下,让我掌握了坚实的专业知识基础,老师们严谨的治学态度、求实的工作作风、锲而不舍、勇于创新的科研精神必将促使我在以后的人生道路上奋发向上,不断进取四年的大学生活不自不觉中就要结束了,在这段难忘的生活中,有我许多美好的回忆在这份大学的最后一页里,首先感谢党、感谢学学校我们这个能自我展示的平台,感谢我们的指导老师,你们从一开始的论文方向的选定,到最后的整论文的完成,都非常耐心的对我进行指导给我修改论文我感谢我四年学习中无私传授我知识的各位老师,是你们让我被感教师职业的伟大,交给我们知识,有不忘教育我们如何做人!在此,我还要敢写寝室的兄弟们在我完成论文的过程中给与我的帮助和鼓励,也是他们陪我度过这四年的生活参考文献
1.孙云强橡胶履带结构底盘设计与实验仿真研究,大庆石油学院硕士研
2010.
2.周世元.橡胶履带的结构与制造[J].橡胶工业,2003,509,
3.王克成.橡胶履带的设计及加工工艺[J].橡胶工业,2009,456,
4.武真编译.农机和工程车辆用橡胶履带[J].世界橡胶工业,1999262,
5.陈清新摘译.橡胶履带的构造及使用说明[J].橡胶译丛,1993623~26.
6.姚怀新,陈波.工程机械地盘理论[M].人民交通出版社,北京,
20027.唐经世.工程机械底盘[M].西南交通大学出版社,成都,
19998.詹建华.履带行走机构“四轮一带”的使用与维护[J].工程机械及维修,2004,(
9.林建亚,何存兴.液压元件[M].北京机械工业出版社,
198910.陈新响,等.液压系统主要故障分析及对策[J].液压气动与密封,2007,
11.姜封,朱勇.液压系统常见故障分析及排除方法[J].机械工程师,2006,
12.路甬祥.液压气动技术手册[M].北京机械工业出版社,2002,
13.曹玉平.液压传动与控制[M].天津天津大学出版社,2003.
14.http://robinamerica.com/pspecs.aspxpid=
1915.http://www.canycomsales.com/menu/products/s_series.php
16.LawrenceS.Gould.SolidModelersAreDoingMoreoftheManualDesignWork
17.DirkSpindlerGeorgvonPeteryINA-SchaefflerKG.AngularContactBallBearingsforaRearAxleDifferential.SAE.毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意作者签名 日 期 指导教师签名 日 期 使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容作者签名 日 期 学位论文原创性声明本人郑重声明所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担作者签名日期年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文涉密论文按学校规定处理作者签名日期年月日导师签名日期年月日注意事项
1.设计(论文)的内容包括1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)2)原创性声明3)中文摘要(300字左右)、关键词4)外文摘要、关键词5)目次页(附件不统一编入)6)论文主体部分引言(或绪论)、正文、结论7)参考文献8)致谢9)附录(对论文支持必要时)
2.论文字数要求理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于
1.2万字
3.附件包括任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)
4.文字、图表要求1)文字通顺,语言流畅,书写字迹工整,打印字体及大小符合要求,无错别字,不准请他人代写2)工程设计类题目的图纸,要求部分用尺规绘制,部分用计算机绘制,所有图纸应符合国家技术标准规范图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工程字书写,不准用徒手画3)毕业论文须用A4单面打印,论文50页以上的双面打印4)图表应绘制于无格子的页面上5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档
5.装订顺序1)设计(论文)2)附件按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订3)其它
3.575KN
3.575KN
3.575KN
3.575KN
3.575KN
3.575KN。