履帶式液壓挖掘機(jī)行走裝置設(shè)計(jì)含8張CAD圖,履帶式,液壓,挖掘機(jī),行走,裝置,設(shè)計(jì),cad 履帶式液壓挖掘機(jī)行走裝置設(shè)計(jì) 摘 要 在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，特別是城市建設(shè)，土木工程，水利建設(shè)，道路建設(shè)，機(jī)場(chǎng)建設(shè)，采礦，碼頭建設(shè)，改良耕地和工程機(jī)械正在發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。盡管有各種各樣的建筑機(jī)械，但它們基本上可分為動(dòng)力裝置，行走裝置和工作裝置。挖掘機(jī)行走裝置的主要功能是提供驅(qū)動(dòng)挖掘機(jī)所需的驅(qū)動(dòng)力?？蚣?，行走裝置和懸架是組成挖掘機(jī)行走裝置的重要組成部分，因此挖掘機(jī)可以正常工作。本設(shè)計(jì)著重分析了挖掘機(jī)行走裝置中底盤(pán)的設(shè)計(jì)，并且附帶了一部分動(dòng)力部分的設(shè)計(jì)。 本文在詳細(xì)設(shè)計(jì)履帶裝置的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了支重輪、驅(qū)動(dòng)輪、托鏈輪、導(dǎo)向輪四帶一輪的結(jié)構(gòu)，分析設(shè)計(jì)的各個(gè)輪并對(duì)部分關(guān)鍵部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)和檢查。 關(guān)鍵詞：挖掘機(jī)；行走裝置；張緊裝置； ABSTRACT In the construction of national economy, especially the urban construction, civil engineering, water conservancy construction, road construction, airport construction, mining, port construction, improvement of cultivated land and engineering machinery is playing a more and more important role. Although there are all kinds of construction machinery, they can be divided into power devices, walking devices and working devices. The main function of the excavator walking device is to provide the driving force needed to drive the excavator. Frame, walking device and suspension are important components of the excavator walking device, so the excavator can work normally. This design focuses on the design of the chassis in the excavator walking device and the design of part of the power part. In this paper, on the basis of the detailed design crawler device, design the roller, driving wheel, chain wheel, guide wheel four round structure, analysis and design of each wheel and part of the key components for the design and check. Keywords: excavator; Walking device; Tensioning device; Four-wheel area 目 錄 引 言 4 第一章、緒論 5 1.1本課題的意義和目的 5 1.2國(guó)內(nèi)外小型挖掘機(jī)的發(fā)展 5 1.3設(shè)計(jì)要求 6 1.4液壓挖掘機(jī)概述 7 1.5液壓挖掘機(jī)的主要性能特點(diǎn) 7 1.6履帶式液壓挖掘機(jī)的基本組成 8 第二章、履帶行走裝置的整體設(shè)計(jì) 12 2.1行走裝置的選型 12 2.2履帶式行走裝置的各部分的功用及結(jié)構(gòu)布置 12 2.3履帶 15 2.4行走裝置牽引力計(jì)算 18 2.5驅(qū)動(dòng)輪的設(shè)計(jì) 24 2.6支重輪的設(shè)計(jì)及計(jì)算 26 2.7拖鏈輪的設(shè)計(jì) 27 2.8導(dǎo)向輪的整體設(shè)計(jì) 28 2.9履帶張緊裝置設(shè)計(jì) 28 2.10行走架的設(shè)計(jì) 29 第三章、液壓系統(tǒng) 31 3.1液壓系統(tǒng)概述 31 3.2行走裝置液壓馬達(dá) 31 3.3液壓系統(tǒng)原理圖 34 第四章 行走裝置減速器 35 4.1減速器方案的選擇 35 4.2傳動(dòng)方案的選定 35 4.3減速器傳動(dòng)比 35 4.4行星齒輪計(jì)算 36 4.5減速器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 40 第五章、總結(jié) 42 參考文獻(xiàn) 43 致 謝 44 1 引 言 近年來(lái)挖掘機(jī)發(fā)展迅速，應(yīng)用于各個(gè)方面的基礎(chǔ)建設(shè)。我國(guó)中型挖掘機(jī)市場(chǎng)十分廣闊，恰好迎接新時(shí)代建設(shè)事業(yè)，是我國(guó)工程機(jī)械中相當(dāng)重要的一種機(jī)械。挖掘機(jī)可以減輕繁重的工作壓力、提高工作效率、增快建設(shè)速度、增強(qiáng)工程質(zhì)量。隨著近年來(lái)的發(fā)展，挖掘機(jī)已經(jīng)在工業(yè)建設(shè)方面有了舉足輕重的地位。由于互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，三維仿真技術(shù)的發(fā)展，挖掘機(jī)在各個(gè)方面的性能大幅提升。  第一章、緒論 1.1本課題的意義和目的 該挖掘機(jī)適用于各種建設(shè)工程，工作條件一般比較惡劣。道路的日常維護(hù)導(dǎo)致景觀有序推進(jìn)，社區(qū)建設(shè)項(xiàng)目逐步增多，市政工程不斷升級(jí)。農(nóng)田建設(shè)正在機(jī)械化，挖掘小挖應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮。 使用鏟斗，推土機(jī)，液壓破碎機(jī)和其他工作設(shè)備后，可用于挖掘，裝載，清潔和粉碎。大型挖掘應(yīng)用的市場(chǎng)環(huán)境正在擴(kuò)大，并顯示出強(qiáng)勁的可預(yù)見(jiàn)的市場(chǎng)前景。 底盤(pán)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣決定了整機(jī)的性能，合理的底盤(pán)設(shè)計(jì)是成功完成整個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)的重要保證。 1.2國(guó)內(nèi)外小型挖掘機(jī)的發(fā)展 目前，中國(guó)挖掘機(jī)雖然比推土機(jī)等其他工程機(jī)械起步晚，但近年來(lái)發(fā)展迅猛，如以廣西玉柴為首的國(guó)內(nèi)小型挖掘生產(chǎn)企業(yè)中，由山河情報(bào)，江西南特，山東臨沖，杭州筠連組成的小型挖掘隊(duì)已形成規(guī)模。未來(lái)的發(fā)展將長(zhǎng)期受到兩大組成部分的影響。國(guó)內(nèi)電力需要時(shí)間才能與進(jìn)口電力競(jìng)爭(zhēng)，而國(guó)內(nèi)液壓部件需要付出巨大努力才能替代進(jìn)口液壓部件。為適應(yīng)市政建設(shè)和農(nóng)田建設(shè)的需要，開(kāi)發(fā)了斗容量小于0.25立方米的國(guó)外挖掘機(jī)。此外，中型和小型挖掘機(jī)的數(shù)量通常更加多樣化，并配備各種工作裝置 - 除挖掘機(jī)和挖掘機(jī)外。它還配備有起重，抓斗，平坡鏟斗，裝載鏟斗，耙齒，擠壓錐，麻花鉆，電磁卡盤(pán)， 振動(dòng)器，推土機(jī)，沖擊鏟，裝配叉，高空作業(yè)平臺(tái)，卷軸和鏟斗以滿足各種施工需求。同時(shí)，正在開(kāi)發(fā)特殊的低壓，低嗡嗡聲，以及水下和水陸兩用挖掘機(jī)等特殊挖掘機(jī)。 國(guó)外挖掘機(jī)注重采用新技術(shù)，新工藝，新結(jié)構(gòu)，加快標(biāo)準(zhǔn)化，系列化和推廣。國(guó)外有許多生產(chǎn)制造挖掘機(jī)的公司，例如日本的日立、神鋼、小松、加藤、石川島久保田、竹內(nèi)、長(zhǎng)野，韓國(guó)的斗山、現(xiàn)代，美國(guó)的卡特、凱斯、山貓和歐洲的立渤海爾、JCB、特雷克斯、沃爾沃等等。我國(guó)挖掘機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)目前與國(guó)外有著相當(dāng)大的差距。 總之，目前國(guó)外挖掘水平和目前國(guó)外挖掘的發(fā)展水平可以說(shuō)是逐步完善，越來(lái)越好，其功能的可靠性，即使駕駛室的外觀和質(zhì)感與國(guó)內(nèi)汽車相當(dāng)，操作的流暢性和舒適性也不需要詳細(xì)描述。 目前，國(guó)外挖掘機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在： 以一機(jī)多能為目標(biāo)的多功能化； 以提高操作性能為目標(biāo)的智能化； 以節(jié)能為目標(biāo)的功率模式控制； 基于動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)分析的可靠性設(shè)計(jì); 以人為本的駕駛室設(shè)計(jì)；基于電子技術(shù)的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的研制。 1.3設(shè)計(jì)要求 主要任務(wù)是挖掘，裝載，整地，起重等。 中型挖掘機(jī)相較于大型挖掘機(jī)小巧靈活，傾向于具有不止一級(jí)的能量，并配備各種工作裝置。 由于這臺(tái)機(jī)器的特性貼近人們，除了耐磨性，可靠性和運(yùn)行效率的設(shè)計(jì)要求外，除此之外，以下幾點(diǎn)也相當(dāng)重要： 1.機(jī)械操作過(guò)程中不得與周圍人員，物體碰撞，要求穩(wěn)定性好。 2.保持低噪音，低振動(dòng)和低噪音。 3.能夠快速適應(yīng)周圍環(huán)境。 4.盡可能擴(kuò)大使用功能，可以安裝各種配件，應(yīng)該成為一般工程機(jī)械。 易于操作，任何人都可以在學(xué)習(xí)后盡快操作 在設(shè)計(jì)液壓挖掘機(jī)行走裝置時(shí)，必須滿足以下幾點(diǎn)： 1.滿足使用要求，滿足經(jīng)濟(jì)要求，滿足勞動(dòng)保護(hù)要求，滿足技術(shù)要求，滿足機(jī)器的結(jié)構(gòu)和性能要求，滿足某些部件的磨損要求; 2.在不增加行走裝置總高度的前提下，行走裝置應(yīng)有大的離地間隙，以便挖掘機(jī)能在不平坦的地面行走，傳遞性能好。努力提高機(jī)器對(duì)各種操作條件和操作要求的適應(yīng)性; 3.降低挖掘機(jī)的地面壓力或增加承載面積以提高挖掘機(jī)的穩(wěn)定性。當(dāng)挖掘機(jī)下坡時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)超速現(xiàn)象，在挖掘過(guò)程中不會(huì)滑落，提高了工作的安全性和可靠性; 4.行走裝置的挖掘機(jī)外形尺寸應(yīng)符合道路運(yùn)輸要求，外形美觀; 5.每個(gè)組件或組件的性能應(yīng)該協(xié)調(diào)一致。不要盲目追求某一部分的最佳表現(xiàn)，否則可能導(dǎo)致整體表現(xiàn)惡化或造成薄弱環(huán)節(jié); 6.正確處理繼承與創(chuàng)新之間的辯證關(guān)系，采用成熟的技術(shù)，進(jìn)行深入的理論分析，進(jìn)行必要的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，勇于創(chuàng)新。  1.4液壓挖掘機(jī)概述 履帶式液壓挖掘機(jī)是使用液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)各種工程的實(shí)用機(jī)械。還可更換多種工作裝置，由于其接地率低，爬坡能力強(qiáng)，牽引力大，靈活性強(qiáng)，操作平穩(wěn)，操作和控制方便等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于土石方施工項(xiàng)目。據(jù)統(tǒng)計(jì)，有超過(guò)52%的工程都需要中型履帶式液壓挖掘機(jī)來(lái)完成。 圖2-1 挖掘機(jī)整體外形結(jié)構(gòu)組成 1.5液壓挖掘機(jī)的主要性能特點(diǎn) 液壓挖掘機(jī)由分動(dòng)箱驅(qū)動(dòng)或直接由液壓泵驅(qū)動(dòng)。由液壓油管，液壓驅(qū)動(dòng)電機(jī)或液壓缸組成的液壓系統(tǒng)和先導(dǎo)閥組驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)（包括工作裝置，旋轉(zhuǎn)裝置和行走裝置）。實(shí)現(xiàn)各種挖掘機(jī)作業(yè)操作。機(jī)械式挖掘機(jī)是一個(gè)復(fù)雜的傳動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)齒輪，鋼絲繩，鏈條和其他傳動(dòng)部件。驅(qū)動(dòng)每個(gè)致動(dòng)器以實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)的各種工作行為。與機(jī)械挖掘機(jī)使用的機(jī)械傳動(dòng)相比， 液壓傳動(dòng)具有許多優(yōu)點(diǎn)： 1）整機(jī)布局緊湊，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)器重量小。 液壓挖掘機(jī)比機(jī)械挖掘機(jī)小40％至60％。 2)生產(chǎn)率高，挖掘力大。 3）越野性能好，步行速度穩(wěn)定，地面壓力低，牽引力大，爬坡能力強(qiáng)，機(jī)動(dòng)性好。 4）液壓系統(tǒng)采用高壓變量，傳動(dòng)簡(jiǎn)單，性能優(yōu)越，運(yùn)行平穩(wěn)，操作和控制方便。 5）采用液壓先導(dǎo)伺服控制和各種自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，使駕駛員操作簡(jiǎn)單，靈活準(zhǔn)確，便于理解和掌握各機(jī)構(gòu)的工作情況。密封的駕駛員外表美觀，室內(nèi)噪音低。駕駛室的下部配備了減震裝置，以減少駕駛室的振動(dòng)。 6）液壓挖掘機(jī)可用于替代各種類型的作業(yè)設(shè)備，如反鏟挖土機(jī)，挖掘機(jī)，抓斗，液壓剪，液壓錘等操作裝置。動(dòng)臂和斗桿可以加長(zhǎng)或縮短，以使挖掘機(jī)滿足各種工作環(huán)境的操作要求。 7）液壓挖掘機(jī)鏟斗實(shí)用相較于其他種類更加穩(wěn)定可靠。該功能使液壓挖掘機(jī)適用于選擇性采礦作業(yè)，并可清理和清理工作表面。這對(duì)于挖掘大型鏟斗機(jī)尤為重要，可以通過(guò)分配礦石來(lái)選擇礦石。提高采礦回收率，減少工作面輔助設(shè)備，降低采礦成本。這也是使用大型或巨型液壓挖掘機(jī)取代礦山采掘機(jī)械鏟的重要原因。 1.6履帶式液壓挖掘機(jī)的基本組成 根據(jù)挖掘機(jī)的整體結(jié)構(gòu)，履帶式液壓挖掘機(jī)分為工作裝置，上轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)構(gòu)和步行 裝置三大部分。根據(jù)各部分的功能，履帶式液壓挖掘機(jī)主要分為： 1、液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 2、控制系統(tǒng) 3、回轉(zhuǎn)裝置 4、行走裝置 5、工作裝置 6、金屬結(jié)構(gòu)件的骨架 圖2-2 中型液壓挖掘機(jī)部件組成 1．6．1工作裝置 反鏟裝置是施工過(guò)程中最常用的作業(yè)裝置，與其他作業(yè)裝置有關(guān)。 主要有以下優(yōu)勢(shì)： 1）更適合于地面平面下的開(kāi)挖工作，大部分土方施工屬于這種類型的作業(yè)，也是一種更安全的施工方法; 2）工作時(shí)，鏟斗的挖掘機(jī)向下，有利于整機(jī)的平衡與穩(wěn)定。 3）作業(yè)區(qū)域整機(jī)下，挖掘和卸載作業(yè)有利于控制; 4）與運(yùn)輸車輛處于同一高度的停車場(chǎng)，方便裝卸車輛，并可設(shè)計(jì)大角度的斗式結(jié)構(gòu)。 利于鏟斗卸凈。 反鏟作業(yè)裝置主要用于挖掘土方工程和下面的土方工程。在反鏟作業(yè)裝置布置的設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮諸如平臺(tái)高度，運(yùn)輸高度和偏轉(zhuǎn)角度等因素。 1.6.2動(dòng)力裝置 作為施工常用的自行式土石方作業(yè)工程機(jī)械，液壓挖掘機(jī)往往在現(xiàn)場(chǎng)粉塵狀況下工作，環(huán)境溫度變化較大，變載條件下工作。不利于維護(hù)和維修。這就要求挖掘機(jī)動(dòng)力裝置要穩(wěn)定，安全，可靠，耐用，而且動(dòng)力性好，經(jīng)濟(jì)性好。柴油驅(qū)動(dòng)是液壓挖掘機(jī)最常用的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模式。與其他電廠柴油發(fā)動(dòng)機(jī)相比，它具有高熱效率，低燃料消耗率（比汽油發(fā)動(dòng)機(jī)低約20％ - 約40％），工作穩(wěn)定可靠，耐用性好?？梢詽M足挖掘機(jī)施工工作環(huán)境苛刻，可變載荷的工作要求。 電力系統(tǒng)主要分為柴油機(jī)和動(dòng)力裝置，設(shè)備，消聲器，油箱潤(rùn)滑系統(tǒng)，油箱，冷卻裝置及其管道等。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在機(jī)器的后部并縱向排列。 1.6.3回轉(zhuǎn)裝置 回轉(zhuǎn)裝置是用于支撐或放置液壓挖掘機(jī)部件的支撐部件，除了底盤(pán)部件之外的所有部件都布置在上部。包括柴油機(jī)總成，工作總成，液壓系統(tǒng)部件總成，駕駛室總成和配置等，所以旋轉(zhuǎn)裝置必須有足夠的空間和承重能力。當(dāng)挖掘機(jī)進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，回轉(zhuǎn)裝置上的部件在回轉(zhuǎn)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生非常大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。由于挖掘阻力的反作用，旋轉(zhuǎn)裝置也將受到較大的力和力矩，同時(shí)考慮到載荷和沖擊的突然變化，它也必須承受較大的動(dòng)載荷。因此，旋轉(zhuǎn)裝置的作用力非常復(fù)雜和不好，其結(jié)構(gòu)形式，剛度和強(qiáng)度應(yīng)滿足工作要求?；剞D(zhuǎn)裝置包括回轉(zhuǎn)環(huán)和回轉(zhuǎn)齒輪。目前斜盤(pán)式液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)減速機(jī)的結(jié)構(gòu)不斷完善，集成了常閉式制動(dòng)閥和啟停式過(guò)載閥。反向閥等部件大大提高了液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)裝置的綜合性能，常用于液壓挖掘機(jī)上。 1.6.4液壓系統(tǒng) 由于液壓系統(tǒng)的存在，柴油機(jī)的動(dòng)力可以通過(guò)液壓泵轉(zhuǎn)換成液壓能。然后，能量通過(guò)液壓油管路，閥門(mén)和液壓管路傳輸?shù)揭簤焊缀鸵簤厚R達(dá)。驅(qū)動(dòng)行走裝置，旋轉(zhuǎn)裝置，工作機(jī)構(gòu)等輔助裝置，液壓挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作條件決定其運(yùn)動(dòng)更為復(fù)雜。 隨著液壓系統(tǒng)的傳輸，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能，然后機(jī)械能轉(zhuǎn)化為能量轉(zhuǎn)換。工作單元液壓系統(tǒng)采用開(kāi)放式液壓系統(tǒng)。開(kāi)放式液壓系統(tǒng)是指液壓泵通過(guò)各種類型的控制閥沿著路線從儲(chǔ)罐向致動(dòng)器泵送壓力。回油通過(guò)換向閥流回油箱，封閉系統(tǒng)直接連接到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的回油口15 I。為了滿足挖掘機(jī)工作裝置的要求和挖掘機(jī)的直行需要，液壓油泵和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的關(guān)閉周期，雙泵雙回路變量液壓系統(tǒng)常用于中小型液壓挖掘機(jī)。 1.6.5行走裝置 作為整個(gè)液壓液壓挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)支撐，行走裝置承擔(dān)整個(gè)機(jī)器的所有部件的重量和挖掘機(jī)工作裝置上的挖掘作業(yè)阻力的轉(zhuǎn)換形式（拖拽阻力或扭矩作用） 。 允許挖掘機(jī)在工作臺(tái)上穩(wěn)定工作。當(dāng)挖掘機(jī)需要在工作現(xiàn)場(chǎng)或長(zhǎng)距離移動(dòng)時(shí)，行走裝置是整個(gè)機(jī)器的移動(dòng)平臺(tái)，具有路面和非道路車輛的大部分特征。液壓挖掘機(jī)行駛裝置結(jié)構(gòu)一般為履帶式結(jié)構(gòu)和輪胎式結(jié)構(gòu)，還有其他形式，例如步行式，浮動(dòng)式和水陸用途，鏈輪，履帶，行走裝置，張緊器，行走架和推土機(jī)。在下面的章節(jié)中將重點(diǎn)討論履帶裝置設(shè)計(jì)參數(shù)和典型條件下的受力分析和計(jì)算。 2.6.6電氣與電子控制系統(tǒng) 液壓挖掘機(jī)電子電氣系統(tǒng)主要包括電源電路，柴油機(jī)電路控制，數(shù)字儀表，操作電氣控制系統(tǒng)，車載電器配件等組成。挖掘機(jī)電氣控制系統(tǒng)集成了機(jī)電液控信息控制技術(shù)，使挖掘機(jī)的智能超控水平和整機(jī)性能大大提高?，F(xiàn) 機(jī)電液一體化綜合控制技術(shù)在世代挖掘機(jī)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1）通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)不在場(chǎng)監(jiān)視并且能處理各種突發(fā)情況。 2）發(fā)動(dòng)機(jī)的電子節(jié)氣門(mén)控制通過(guò)主控制器MC（主控制器）實(shí)現(xiàn)。柴油機(jī)智能控制，液壓泵功率匹配和功率模式，運(yùn)行模式，自動(dòng)怠速等此外，發(fā)動(dòng)機(jī)采用高壓共軌噴油系統(tǒng)。 現(xiàn)在用挖掘機(jī)進(jìn)行通訊和監(jiān)控。 3）融合GSM / CDMA技術(shù)，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和GPS技術(shù)的遠(yuǎn)程智能控制和通信技術(shù) 該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了挖掘機(jī)的遠(yuǎn)程通訊和運(yùn)行監(jiān)控和調(diào)整。 43 第二章、履帶行走裝置的整體設(shè)計(jì) 2.1行走裝置的選型 履帶式行走裝置是應(yīng)用最廣泛的液壓挖掘機(jī)。履帶行走裝置的主要優(yōu)點(diǎn)是： 雙速行走電機(jī)是目前液壓挖掘機(jī)最為廣泛使用的電機(jī)，另外除特殊用途各式各樣的底盤(pán)也趨于相同。由于挖掘機(jī)一般在山區(qū)和丘陵等艱苦環(huán)境工作并且發(fā)生故障時(shí)維修不易，因此，履帶式挖掘機(jī)已經(jīng)逐漸成為最為廣泛使用的挖掘機(jī)類型。 圖 3-1履帶行走裝置結(jié)構(gòu)圖 1—驅(qū)動(dòng)輪；2、4—?jiǎng)傂詰壹埽?—托鏈輪； 5—支重輪；6—張緊裝置；7—導(dǎo)向輪；8—履帶。 2.2履帶式行走裝置的各部分的功用及結(jié)構(gòu)布置 履帶式行走裝置的功能是支撐整個(gè)機(jī)體和機(jī)器的質(zhì)量。其主要作用是獲取機(jī)械行駛所需要的牽引力，并且緩和行走過(guò)程中產(chǎn)生的各種沖擊與振動(dòng)。 履帶式行走裝置的結(jié)構(gòu)主要為：履帶、緩沖裝置、托鏈輪、支重輪、驅(qū)動(dòng)輪等等，是兩個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的部件，他們分別安裝在挖掘機(jī)的兩側(cè)。 2.2.1驅(qū)動(dòng)輪 驅(qū)動(dòng)輪的最基本要求就是在銷套受到磨損時(shí)不能出現(xiàn)跳齒現(xiàn)象，必須保證嚙合平穩(wěn)。履帶挖掘機(jī)等工程機(jī)械大多為后輪驅(qū)動(dòng)，這樣可以使行駛更加平穩(wěn)，減少一定的功率損耗，也可以縮短履帶張緊段。驅(qū)動(dòng)輪高度hk和直徑尺寸Dk與其離地間隙和離去角也有密切關(guān)系。 圖3-2 驅(qū)動(dòng)輪的典型結(jié)構(gòu) 2.2.2支重輪 支重輪的主要作用是支撐整個(gè)挖掘機(jī)，通常由各式各樣的螺釘固定在輪架方面。同時(shí)，支重輪可以保證機(jī)械沿著履帶方向正常型式，不得出現(xiàn)脫軌等嚴(yán)重情形。支重輪由于常常受到巨大載荷，防止各種沖擊應(yīng)當(dāng)適當(dāng)調(diào)節(jié)履帶的節(jié)距來(lái)保證挖掘機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行和正常工作。 一般的履帶式挖掘機(jī)每側(cè)都會(huì)有數(shù)個(gè)支重輪，增加支重輪數(shù)量會(huì)引起直徑減少，但能夠使接地壓強(qiáng)更加均勻，減小履痕。 1 2 3 4 5657 8 9 圖3-3支重輪的典型結(jié)構(gòu)及其組成 1—螺塞；2—端蓋；3—軸；4—軸套； 5—浮動(dòng)油封；6—浮動(dòng)油封環(huán)；7—O形圈；8—銷 2.2.3導(dǎo)向輪 導(dǎo)向輪可以增加與地面的接觸，減小壓強(qiáng)，使得履帶正常運(yùn)轉(zhuǎn)，方向盤(pán)的大部分輪子是肩環(huán)在中間用作導(dǎo)向，通常由光滑面制成的。導(dǎo)向輪中間擋肩環(huán)兩側(cè)坡度應(yīng)該漸漸變小。 雖然導(dǎo)向輪直徑越大越可以減小沖擊，但由于履帶結(jié)構(gòu)空間有限，一般選擇適中的即可，如比驅(qū)動(dòng)輪低20-50mm。使軌道的上部可以根據(jù)其重量向前推移。如果希望挖掘機(jī)的轉(zhuǎn)向能力得到加強(qiáng)，則應(yīng)當(dāng)減小導(dǎo)向輪與支重輪間的距離。為了保證履帶運(yùn)行的平穩(wěn)，導(dǎo)向輪與支重輪間的距離應(yīng)當(dāng)是履帶節(jié)距的三倍以上。導(dǎo)向輪的結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖3-4 導(dǎo)向輪的典型結(jié)構(gòu)及其組成 1—輪體；2—浮動(dòng)油封；3—浮動(dòng)油封環(huán)；4—螺栓；5—墊圈； 6—銷；7—連接板；8—密封圈；9—滑軌；10—軸套；11—螺塞 2.2.4張緊裝置 緩沖裝置的主要功能是保持軌道在一定程度上的密封性。保證履帶張進(jìn)并且能夠正常工作。同時(shí)，當(dāng)障礙物或軌道卡在引導(dǎo)輪之前的硬物體如石頭上時(shí)，可以允許履帶過(guò)緊，避免損壞挖掘機(jī)，回到正常路面后導(dǎo)向輪恢復(fù)到原來(lái)的位置。張緊裝置的典型結(jié)構(gòu)及其組成如圖2-5所示： 圖3-5 張緊裝置的典型結(jié)構(gòu)及其組成 1—張緊油缸；2—彈簧；3—限位套4—支承座； 5—螺母；6—螺釘；7—組合墊圈；8—加油工具 2.2.5拖鏈輪 托鏈輪能夠減小履帶下垂，因?yàn)樗梢詫⒙膸喜客衅稹Ｍ拜喭咕壍纳掀矫娓叨扰cht1和0.5Dt的總和等于或大于驅(qū)動(dòng)輪0.5的圓周半徑，防止綠帶下垂，容易斷開(kāi)連接。托鏈輪的位置尺寸lt2≈0.4L，。托鏈輪的結(jié)構(gòu)及其組成如圖2-6所示： 圖3-6 托鏈輪的典型結(jié)構(gòu)及其組成 1—端蓋；2—螺塞；3—螺釘；4—墊片；5—軸套； 6—輪體；7—浮動(dòng)油封；8—浮動(dòng)油封環(huán)；9—端蓋；10—軸 2.3履帶 履帶是挖掘機(jī)行走裝置的重要組成部分。挖掘機(jī)履帶根據(jù)材料可分為鋼軌和橡膠履帶。鋼履帶是最常用的挖掘機(jī)履帶，因?yàn)樗噍^于挖掘機(jī)橡膠履帶有著耐磨性好，維護(hù)簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)性好等等有點(diǎn)，而在小型液壓挖掘機(jī)中使用橡膠履帶，以保護(hù)路面不受損壞。 圖2-1 組合式履帶示意圖 2.3.1履帶的設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)已知條件，斗容量，那么整機(jī)質(zhì)量 1.履帶寬度： 式中：表示整機(jī)質(zhì)量，t； 表示履帶長(zhǎng)度尺寸系數(shù)，取1.4（1.25--1.5）。 2. 軌距： 式中：表示整機(jī)質(zhì)量； 表示履帶長(zhǎng)度尺寸系數(shù)，取0.75（0.75--0.85）。 3.履帶接地長(zhǎng)度： 式中：表示軌距長(zhǎng)度系數(shù)，取1.55（1.20--1.70）。 4.履帶板寬： 式中：表示履帶平均接地比壓，Pa； 表示履帶板寬，m； 表示履帶高度，m； 表示履帶接地長(zhǎng)度，m； 表示挖掘機(jī)整機(jī)質(zhì)量，t。 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格選用。 5.底盤(pán)總寬： 6.導(dǎo)向輪與前段支重輪的間距： 式中：間距尺寸系數(shù)，??； 標(biāo)準(zhǔn)化履帶節(jié)距，本設(shè)計(jì)依照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，取。 6. 驅(qū)動(dòng)輪與履帶底盤(pán)后端支重輪間距： 式中：間距尺寸系數(shù)，取。 7. 相鄰兩支重輪間距： 式中：支重輪間距尺寸系數(shù)，取。 8. 單邊支重輪數(shù)量： 9. 履帶兩端支重輪間距： 10. 底盤(pán)最小離地間隙： 為了保證提高底盤(pán)，同時(shí)使挖掘機(jī)工作更加穩(wěn)定，重心應(yīng)盡可能降低，取。 12回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)離地高： 式中：離地高度尺寸系數(shù)，取。 表3-1 履帶行走裝置基本尺寸系數(shù)（單位：） 履帶長(zhǎng)度 3950 軌距 2100 底盤(pán)最小離地間隙 370 履帶板寬 450 底盤(pán)總寬 2550 履帶接地長(zhǎng)度 3255 支重輪間距 308 單邊支重輪數(shù)量 9 爬坡能力 2.3.2.?履帶板結(jié)構(gòu)的選擇 標(biāo)準(zhǔn)化的履帶板主要單、雙、三筋這三種。三筋式履板強(qiáng)度與剛度較高，承載能力相當(dāng)大，并且由于筋的特點(diǎn)可以使轉(zhuǎn)向更加簡(jiǎn)單，因此主要用于小型礦山機(jī)械。三筋板上具有特殊的清泥孔可以保持挖掘機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)鏈輪通過(guò)驅(qū)動(dòng)輪時(shí)，軌道齒上的泥漿可以通過(guò)齒輪齒自動(dòng)去除。相鄰的兩個(gè)軌道板由重疊部分組成，以防止高應(yīng)力被困在軌道板之間。 2.4行走裝置牽引力計(jì)算 2.4.1 發(fā)動(dòng)機(jī)功率的確定 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式估算： 因?yàn)椴裼蜋C(jī)功率應(yīng)當(dāng)完全符合機(jī)械需要的動(dòng)力要求，取發(fā)動(dòng)機(jī)功率為 2.4.2 反鏟最大挖掘力 式中：表示反鏟挖掘時(shí)最大挖掘力，； 反鏟鏟斗挖掘阻力系數(shù)，取。 2.4.3 挖掘機(jī)行進(jìn)最大轉(zhuǎn)彎力矩： 式中：履帶行走裝置轉(zhuǎn)彎系數(shù)，??； 履帶摩擦系數(shù)，不良路面取。 2.4.4履帶平均接地比壓： 式中：表示履帶平均接地比壓，； 表示履帶板寬，； 表示履帶高度，； 表示履帶接地長(zhǎng)度，； 表示挖掘機(jī)整機(jī)質(zhì)量，。2.4.5土壤的變形阻力 土體變形的阻力是由履帶引起的土體變形引起的。土壤變形阻力計(jì)算如下： （3-8） 式中：——土壤變形阻力，； ——運(yùn)行阻力比，取； ——挖掘機(jī)重力，。 表3-2 運(yùn)行比阻力 地面種類 運(yùn)行比阻力 地面種類 運(yùn)行比阻力 瀝青公路 0.03～0.04 野路 0.09～0.12 石砌公路 0.05～0.06 深砂、沼地、耕地 0.10～0.15 堅(jiān)實(shí)土路 0.06～0.09 所以： 2.4.6坡度阻力 式中：坡度阻力，； ——坡度角，。 2.4.7轉(zhuǎn)彎阻力 履帶行走裝置的轉(zhuǎn)彎阻力相當(dāng)復(fù)雜，本設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單認(rèn)為其在轉(zhuǎn)彎過(guò)程的弧線可以近似看為折線運(yùn)動(dòng)，則其運(yùn)動(dòng)過(guò)程可以簡(jiǎn)化為如圖所示： 那么，其繞中心點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)力矩為： 式中：履帶接地比壓，； 轉(zhuǎn)彎摩擦系數(shù)。 因此，單條履帶轉(zhuǎn)彎力矩： 式中：挖掘機(jī)整機(jī)質(zhì)量，； 接地長(zhǎng)度，。 本設(shè)計(jì)行走裝置為雙履帶，因此轉(zhuǎn)彎阻力矩為： 可以由經(jīng)驗(yàn)公式得： 最大摩擦因數(shù) 表3-3 履帶行走裝置轉(zhuǎn)彎時(shí)與支撐面間最大摩擦因數(shù) 取附加阻力系數(shù)，行走裝置運(yùn)行轉(zhuǎn)彎阻力為： 2.4.8履帶運(yùn)行的內(nèi)阻力： （1） 驅(qū)動(dòng)輪與履帶間的嚙合阻力： 式中：履帶行走張緊力，； 嚙合效率，常取 （2） 驅(qū)動(dòng)輪與導(dǎo)向輪軸頸間的摩擦阻力： 當(dāng)挖掘機(jī)向前行駛且驅(qū)動(dòng)輪正向旋轉(zhuǎn)如圖所示，在點(diǎn)處的摩擦阻力為： 式中：； ，； ，； ，； 。 當(dāng)挖掘機(jī)向前行駛且驅(qū)動(dòng)輪反向旋轉(zhuǎn)如圖所示，在點(diǎn)處的摩擦阻力為： 通常，，所以，因此挖掘機(jī)行走時(shí)一般靠后面輪子驅(qū)動(dòng)。 （3） 履帶軸銷間內(nèi)摩擦阻力： 履帶節(jié)距為，驅(qū)動(dòng)輪齒數(shù)。每塊履帶板轉(zhuǎn)動(dòng)角度為度，則每塊履帶板摩擦做功為： 式中：履帶行走所受拉力，； 內(nèi)摩擦因數(shù)，?。? 履帶軸頸外徑，。 則內(nèi)摩擦阻力為： 因此，每條履帶板及軸銷間的內(nèi)摩擦阻力經(jīng)換算為： （4） 支重輪內(nèi)部摩擦阻力為： 式中：履帶上總質(zhì)量，； 支重輪銷軸外徑，； 支重輪滾動(dòng)摩擦系數(shù)，； 支重輪銷軸內(nèi)摩擦系數(shù)，取0.1； 綜上所述，每條履帶行進(jìn)內(nèi)阻力可表示為： 初始時(shí)，履帶行走裝置內(nèi)阻力可表示為： （5） 挖掘機(jī)常常在惡劣環(huán)境下工作，啟動(dòng)時(shí)受慣性力作用。 （6） 履帶運(yùn)行風(fēng)載阻力： 式中：挖掘機(jī)所受風(fēng)壓，??； 挖掘機(jī)迎風(fēng)面積，本設(shè)計(jì)取。 綜上所述，坡道阻力和轉(zhuǎn)彎阻力占比較大，尤其是液壓挖掘機(jī)的阻力大于履帶式履帶式起重機(jī)的機(jī)械阻力，且不能同時(shí)進(jìn)行的。所以，在坡道上應(yīng)該考慮挖掘機(jī)直道行走，而直到上應(yīng)考慮轉(zhuǎn)彎狀況。 所以， 爬坡時(shí)： 轉(zhuǎn)彎時(shí)： 式中：牽引力，； 運(yùn)行阻力，； 坡度阻力，； 風(fēng)荷載阻力，； 轉(zhuǎn)向阻力，； 慣性阻力，； 內(nèi)阻力，； 因此，牽引力取值，則每條履帶的牽引力 為履帶牽引效率，取。 2.4.9牽引力校核 為了保證挖掘機(jī)在坡道上的運(yùn)行，應(yīng)計(jì)算出粘附力，即牽引力必須小于軌道與地面之間的粘附力。 公式：—粘著系數(shù)為0.9。 —地面附著力，； —整機(jī)重量，； —坡度角，。 表3-4 履帶和地面間的附著系數(shù) 地面情況 平履帶 具有尖筋的履帶 地面情況 平履帶 具有尖筋的履帶 公路 土路 不良野路 0.3~0.4 0.4~0.5 0.3~0.4 0.6~0.8 0.8~0.9 0.6~0.7 難以通過(guò)的斷絕路 結(jié)冰的堅(jiān)實(shí)道路 0.2~0.3 0.15~0.3 0.5~0.6 0.3~0.5 所以： 所以，滿足設(shè)計(jì)要求。 2.5驅(qū)動(dòng)輪的設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)輪的主要性能是使齒輪嚙合穩(wěn)定。由于銷套的磨損，軌道在拉伸時(shí)仍能很好地嚙合。因此，驅(qū)動(dòng)輪由具有更高淬透性和較高熱靈敏度的材料制成。輪齒的熱處理為中頻淬火，回火，硬度一般為HC55～58。 驅(qū)動(dòng)輪主要包括齒形的設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)輪尺寸的確定以及強(qiáng)度校核。 圖3-2 驅(qū)動(dòng)輪示意圖 2.5.1驅(qū)動(dòng)輪的齒形設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)輪的齒形有凸形、直形和凹形。目前，采用兩種履帶式工程機(jī)械。 一般來(lái)說(shuō)，對(duì)驅(qū)動(dòng)齒輪形狀的要求如下： 1、減小沖擊力。 2、減小齒輪磨損。 3、保證挖掘機(jī)正常工作。 2.5.2驅(qū)動(dòng)輪主要參數(shù)的確定 （1） 驅(qū)動(dòng)輪節(jié)距應(yīng)與履帶間節(jié)距相同，，履帶銷套直徑： （2） 驅(qū)動(dòng)輪常選取奇數(shù)齒數(shù)，故本設(shè)計(jì)選取 （3） 驅(qū)動(dòng)輪節(jié)圓直徑： （4-1） 式中：驅(qū)動(dòng)輪節(jié)圓直徑，； 履帶節(jié)距，； 嚙合齒數(shù)，。 （4）驅(qū)動(dòng)輪齒根圓直徑為： （5）驅(qū)動(dòng)輪齒頂圓直徑為： 式中：齒頂圓尺寸系數(shù)，取0.165。 （7） 強(qiáng)度校核 根據(jù)機(jī)械零部件校核公式對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算，需要滿足以下條件： 式中：驅(qū)動(dòng)輪輪齒寬度，??； 履帶鎖緊銷外徑，查標(biāo)準(zhǔn)得； 輪齒擠壓應(yīng)力需用強(qiáng)度，，取 經(jīng)校核檢驗(yàn)，符合強(qiáng)度要求。 2.6?支重輪的設(shè)計(jì)及計(jì)算 支承輪的設(shè)計(jì)主要包括支承輪的尺寸確定和強(qiáng)度校核。 2.6.1支重輪外形尺寸的選擇 挖掘機(jī)的重量通過(guò)支撐輪傳遞到地面。當(dāng)工件不均勻時(shí)，往往會(huì)受到?jīng)_擊，載荷輪的載荷較大。因此需要可靠的輪輞密封和耐磨性。 目前，國(guó)內(nèi)有兩種結(jié)構(gòu)，主要為直形和肩形。支撐輪體分為兩部分，軸兩端有密封軸圈。 圖3-6支重輪示意圖 2.6.2確定支重輪個(gè)數(shù) 根據(jù)上述條件，本設(shè)計(jì)每側(cè)履帶支重輪的數(shù)量為8個(gè)，通常有以下要求： 式中：為履帶節(jié)距； 為支重輪間距 相鄰兩支重輪間距： 因此，本設(shè)計(jì)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選擇支重輪的型號(hào)為：支重輪。 2.7拖鏈輪的設(shè)計(jì) 支撐輪用于支撐上軌道，防止軌道側(cè)滑。如圖6-1所示 其結(jié)構(gòu)如圖6-1所示。 圖3-3拖鏈輪示意圖 表3-6托鏈輪的結(jié)構(gòu)尺寸/mm 安裝尺寸 外形尺寸 配合尺寸 特性尺寸 浮封表號(hào) 浮封膠圈表號(hào) 軸承型號(hào) A B D C 7010AC 96 50 290 150 50 80 82 120 本設(shè)計(jì)托鏈輪為4個(gè)，左右各兩個(gè)。 2.8?導(dǎo)向輪的整體設(shè)計(jì) 導(dǎo)向輪的典型結(jié)構(gòu)及其組成如圖7-1所示： 圖3-4 導(dǎo)向輪示意圖 導(dǎo)向輪的作用是使履帶能夠正常繞轉(zhuǎn)，而中間擋肩環(huán)具有一定的導(dǎo)向作用，防止履帶跑偏或者脫軌。本設(shè)計(jì)選取能和171型履帶相配合的導(dǎo)向輪，依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的導(dǎo)向輪，最大外圓直徑為，中間擋肩環(huán)寬度，高度為28。 軸的基本尺寸為60。 2.9?履帶張緊裝置設(shè)計(jì) 張緊裝置的主要功能是確保履帶板的適當(dāng)?shù)牧Α埦o裝置上的緩沖彈簧可以有效減小因沖擊力引起的履帶和驅(qū)動(dòng)輪磨損 緩沖彈簧應(yīng)該能在履帶上形成預(yù)緊力。如果履帶在雜物卡入其中時(shí)，彈簧應(yīng)該有一定的預(yù)壓縮量，來(lái)保證各個(gè)零件的正常運(yùn)行。因此，它的主要效果是：不能因?yàn)橥饨鐩_擊力而影響齒輪系的嚙合。 圖3-5 張緊裝置示意圖 2.10行走架的設(shè)計(jì) 行走架由底架和履帶架構(gòu)成，由于其是承重結(jié)構(gòu)，因此需要用高強(qiáng)度材料制成，如16Mn。 行走架一般分為如圖所示兩種類型。履帶式起重機(jī)通常采用“開(kāi)門(mén)”部分，其下部為開(kāi)口，導(dǎo)向輪、支重輪、驅(qū)動(dòng)輪均安裝在履帶架上。 圖3-11組合式行走架 圖3-12整體式行走架 組合式行走架主要由于剛性差，質(zhì)量大，制造較復(fù)雜等缺點(diǎn)在日常生活中不實(shí)用，但其有點(diǎn)是可以通過(guò)簡(jiǎn)單的改裝便可以加寬橫梁和增長(zhǎng)履帶。 整體式行走架在目前的液壓挖掘機(jī)被廣泛采用，因?yàn)樗哂薪Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛性強(qiáng)，質(zhì)量小等等優(yōu)勢(shì)。這種結(jié)構(gòu)可以通過(guò)工廠流水線生產(chǎn)以降低成本，支重輪的數(shù)量一般可以裝填5-9個(gè)之多。 1．懸架 懸架的主要作用是將機(jī)重傳遞到支重輪，進(jìn)一步傳送到履帶，而履帶和支撐輪的沖擊力通過(guò)齒條傳遞給齒條。這種懸架可以保持駕駛室的穩(wěn)定，具有一定的緩沖作用。 工程機(jī)械底盤(pán)常采用以下兩種：剛性與非剛性。剛性底盤(pán)用于重工業(yè)或農(nóng)業(yè)中需要承載巨大沖擊的機(jī)械，如：挖掘機(jī)、推土機(jī)等等。因?yàn)檫@些機(jī)器通常在運(yùn)行期間不運(yùn)行，并且它們只能在短距離的短距離內(nèi)運(yùn)行。半剛性懸掛在履帶式推土機(jī)中得到了廣泛的應(yīng)用。它通過(guò)彈性元件將零件的一部分傳遞到支撐輪。半剛性底盤(pán)的結(jié)構(gòu)主要為臺(tái)車架和彈性元件。 2．臺(tái)車架 臺(tái)車架的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)具有相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，因此一般為各種橫板焊接而成的矩形框架，用于加強(qiáng)縱梁。挖掘機(jī)產(chǎn)生的巨大沖擊可以由此結(jié)構(gòu)削減一部分。在縱向梁的前側(cè)和左側(cè)上、內(nèi)側(cè)焊接有用于引導(dǎo)車輪支撐的導(dǎo)向條。彈簧箱也焊接在縱梁的上平面上，以便安裝張緊彈簧。斜支撐墻焊接在平臺(tái)框架的內(nèi)表面上。 3. 彈性平衡元件 彈性平衡元件一般采用如圖所示的機(jī)構(gòu)，因?yàn)樵诎雱傂詰壹苌系脑Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以大幅度減小沖擊。固定支架3用螺釘安裝在左右框架的前部。橡膠塊4放置在支撐件V形槽的左右兩側(cè)。2為活動(dòng)支架可以放置在3固定支座上的橡膠塊。平衡梁1用鋼板焊接。它是一個(gè)帶有魚(yú)腹形梁的空心梁。在活動(dòng)支架的全面兩端分別放置，中心梁與框架前部的橫梁鉸接。 4．機(jī)架 履帶式站架有兩種型式：全梁式和半橫梁式。機(jī)架是用后橋箱使其成為一個(gè)完全封閉的框架，它的前部大梁寬而窄，并焊接有元寶形衡量，平衡梁與銷軸相鉸接。 第三章、液壓系統(tǒng) 3.1液壓系統(tǒng)概述 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)主要有以下兩種： (1)分功率變量系統(tǒng)。 (2)全功率變量系統(tǒng)。 定量系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)功率取決于外部負(fù)載的最大值，而可變系統(tǒng)則基于平均外部負(fù)載。 定。定量系統(tǒng)所需的功率與同級(jí)挖掘機(jī)工作速度相同，比變量系統(tǒng)的值高30％?40％。平均功耗只能達(dá)到60％左右，變量液壓系統(tǒng)在變量調(diào)節(jié)范圍內(nèi)可達(dá)到100％效率理論。另外，功率利用率越低，系統(tǒng)熱量越嚴(yán)重，組件的故障和內(nèi)部故障就越嚴(yán)重。因此，就節(jié)能和可靠性而言，應(yīng)該使用可變系統(tǒng)311。就分?jǐn)?shù)功率可變系統(tǒng)而言，全功率可變系統(tǒng)的功率被充分利用，系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量較少。由于兩工作泵的流量是相等的，所以很容易確保左右軌道的軌道速度彼此相等以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的直線行駛運(yùn)動(dòng)。 其次，由于工作裝置的各個(gè)部件根據(jù)復(fù)合運(yùn)動(dòng)的要求布置在不同的電路中，所以很容易實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。特別是，當(dāng)一個(gè)回路的負(fù)載非常大時(shí)，由于兩個(gè)泵通過(guò)相同的流量，可以實(shí)現(xiàn)更快的運(yùn)行速度。但是，單純依靠上述調(diào)整機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)各部分動(dòng)作的完全協(xié)調(diào)仍存在很大困難，并且在重新循環(huán)中需要更復(fù)雜的附加調(diào)整機(jī)制。 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟： 1） 明確液壓液壓系統(tǒng)使用要求，進(jìn)行負(fù)載特性分析。 2） 設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)方案。 3） 計(jì)算液壓系統(tǒng)主要參數(shù)。 4） 繪制液壓系統(tǒng)工作原理圖。 5） 選擇液壓元件。 6） 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能。 7） 液壓裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 8） 繪制工作圖。 3.2行走裝置液壓馬達(dá) 液壓馬達(dá)作用是將液壓能轉(zhuǎn)換為實(shí)現(xiàn)連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)械能。液壓馬達(dá)可分為高速小扭矩馬達(dá)（轉(zhuǎn)速高于500）和低速大扭矩液壓馬達(dá)（轉(zhuǎn)速低于500）。高速液壓馬達(dá)的基本形式有齒輪式、螺桿式、葉片式、軸向柱塞式等，優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、便于啟動(dòng)和制動(dòng)、調(diào)節(jié)靈敏度高等，但缺點(diǎn)是輸出轉(zhuǎn)矩很小，拖動(dòng)低速負(fù)載時(shí)需加設(shè)減速裝置。低速液壓馬達(dá)通常采用徑向柱塞式、葉片式、擺線式等，其特點(diǎn)是排量大、轉(zhuǎn)速低、輸出轉(zhuǎn)矩大，可直接與其拖動(dòng)的工作機(jī)構(gòu)連接而不需要減速裝置，但其體積較大。 每轉(zhuǎn)排出的工作液體恒定的液壓馬達(dá)為定量馬達(dá)；可以通過(guò)變量機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)排量調(diào)節(jié)的液壓馬達(dá)，稱為變量馬達(dá)。 在不計(jì)算效率損失的情況下，液壓馬達(dá)的流量隨其轉(zhuǎn)速的增加而增大；而外部負(fù)載的大小隨著液壓馬達(dá)工作壓力的大小成正比的變化。一般液壓馬達(dá)可以在小于等于最大轉(zhuǎn)矩或最高轉(zhuǎn)速下正常工作，但不推薦同時(shí)在兩者的峰值下工作。 驅(qū)動(dòng)輪扭矩： 式中：?jiǎn)螚l履帶牽引力，； 驅(qū)動(dòng)輪節(jié)圓半徑，。 液壓馬達(dá)最大輸出扭矩： 根據(jù)挖掘機(jī)行走速度可以確定驅(qū)動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速范圍： 式中：行駛速度，，； 驅(qū)動(dòng)輪節(jié)圓直徑，。 那么， 行走馬達(dá)排量： 式中：回油背壓，； 最大負(fù)重轉(zhuǎn)矩； 液壓馬達(dá)工作壓力。 液壓馬達(dá)機(jī)械效率 行走馬達(dá)最大流量： 式中：液壓馬達(dá)容積效率。 液壓馬達(dá)輸出功率： 式中：驅(qū)動(dòng)輪節(jié)圓半徑，； 履帶最小行走速度； 行走機(jī)構(gòu)效率，常??； 單條履帶牽引力，。 本設(shè)計(jì)選用的馬達(dá)型號(hào)為。 表4-1變量液壓馬達(dá)的技術(shù)參數(shù)表 最大允許流量 最大輸出回轉(zhuǎn)速度 最大減速比 最大使用輸出扭矩 最高使用壓力 液壓馬達(dá)最大行程容積 液壓馬達(dá)軸制動(dòng)扭矩 3.3液壓系統(tǒng)原理圖 當(dāng)行走操作閥動(dòng)作時(shí)，PG右側(cè)節(jié)流后油的回油通道被關(guān)閉，油壓上升，是SQ閥往下移動(dòng)，此時(shí)若有其他動(dòng)作時(shí)，PG左側(cè)節(jié)流后油的回油動(dòng)作被關(guān)閉，油壓上升，使TS閥往左移動(dòng)，這樣P2泵的油通過(guò)TS閥給左右行走供油，P1泵給其他動(dòng)作供油。 第四章 行走裝置減速器 4.1 減速器方案的選擇 行星齒輪減速器與普通齒輪減速器相比，主要有以下有點(diǎn)： 1) 體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)功率大、承載能力高； 2) 傳動(dòng)效率高，工作可靠； 3) 傳動(dòng)比大； 4) 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、抗沖擊和振動(dòng)能力強(qiáng)。 因此，考慮到各個(gè)方面的原因，本設(shè)計(jì)選用行星齒輪減速器。 4.2 傳動(dòng)方案的選定 行星減速器主要有以下最為經(jīng)典的三種傳動(dòng)形式： 1） 高速馬達(dá)和定軸行星混合式行走減速機(jī)構(gòu) 2） 低速大轉(zhuǎn)矩馬達(dá)和一級(jí)定軸齒輪減速機(jī)構(gòu) 3） 斜盤(pán)式軸向柱塞馬達(dá)和雙行星排減速機(jī)構(gòu) 圖4-1 軸固定行星減速器 4.3 減速器傳動(dòng)比 運(yùn)動(dòng)學(xué)方程為： 式中：對(duì)應(yīng)太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)速； 對(duì)應(yīng)齒輪圈轉(zhuǎn)速； 對(duì)應(yīng)行星架轉(zhuǎn)速； 特性參數(shù) 連續(xù)方程： 解得： 4.4 行星齒輪計(jì)算 1）行星排的正確嚙合與傳動(dòng)，需要滿足以下四個(gè)配齒條件： ①傳動(dòng)比條件； ②同心條件； ③裝配條件； ④相鄰條件。 2） 根據(jù)已知傳動(dòng)比范圍，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查表 選擇如下傳動(dòng)比方案： 排數(shù) 太陽(yáng)輪齒數(shù) 行星輪齒數(shù) 齒圈齒數(shù) 行星輪數(shù)目 第Ⅰ行星排 12 33 78 3 第Ⅱ行星排 18 30 78 3 4.4.1 行星齒輪模數(shù)計(jì)算與確定 由已計(jì)算的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)輪的扭矩 則太陽(yáng)輪的輸入轉(zhuǎn)矩為： 查表選取太陽(yáng)輪和行星輪的材料為，淬火處理，加工精度為6級(jí)，查表得.內(nèi)齒輪采用，調(diào)質(zhì)處理，加工精度為7級(jí)，。 根據(jù)公式得許用接觸應(yīng)力： 則初步中心距為： 下面由中心距估算模數(shù)得： 因此，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)：。 1）第Ⅰ行星排的中心距： 3） 第Ⅱ行星排的中心距： 因此，兩行星排均不需要角度變位。 4.4.2 各行星齒輪幾何尺寸計(jì) ① 第一排行星齒輪的幾何尺寸 1）太陽(yáng)輪幾何尺寸 為了方便直觀表達(dá)，此處省略了計(jì)算過(guò)程。 項(xiàng)目 代號(hào) 計(jì)算結(jié)果/ 分度圓直徑 60 齒頂高 7.1 齒根高 4.15 齒全高 11.25 齒頂圓直徑 74.2 齒根圓直徑 51.7 節(jié)圓直徑 60 基圓直徑 26.38 齒頂圓壓力角 40.54° 2） 行星輪幾何尺寸 項(xiàng)目 代號(hào) 計(jì)算結(jié)果/ 分度圓直徑 165 齒頂高 2.9 齒根高 8.35 齒全高 11.25 齒頂圓直徑 170.8 齒根圓直徑 148.3 節(jié)圓直徑 165 基圓直徑 155 齒頂圓壓力角 24.84° 3） 內(nèi)齒圈幾何尺寸 項(xiàng)目 代號(hào) 計(jì)算結(jié)果/ 分度圓直徑 390 齒頂高 6.12 齒根高 4.15 齒全高 10.27 齒頂圓直徑 377.76 齒根圓直徑 398.3 節(jié)圓直徑 390 基圓直徑 366.48 齒頂圓壓力角 14° ② 第二排行星輪的幾何尺寸 1）太陽(yáng)輪幾何尺寸 項(xiàng)目 代號(hào) 計(jì)算結(jié)果/ 分度圓直徑 90 齒頂高 7.1 齒根高 4.15 齒全高 11.25 齒頂圓直徑 104.2 齒根圓直徑 81.7 節(jié)圓直徑 90 基圓直徑 84.57 齒頂圓壓力角 35.75° 2）行星輪幾何尺寸 項(xiàng)目 代號(hào) 計(jì)算結(jié)果/ 分度圓直徑 150 齒頂高 2.9 齒根高 8.35 齒全高 11.25 齒頂圓直徑 155.8 齒根圓直徑 133.3 節(jié)圓直徑 150 基圓直徑 140.95 齒頂圓壓力角 25.22° 3）內(nèi)齒圈幾何尺寸 項(xiàng)目 代號(hào) 計(jì)算結(jié)果/ 分度圓直徑 390 齒頂高 6.12 齒根高 4.15 齒全高 10.27 齒頂圓直徑 377.76 齒根圓直徑 398.3 節(jié)圓直徑 390 基圓直徑 366.48 齒頂圓壓力角 14° 4.5減速器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 4.4.1齒輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件初步估計(jì)軸頸： 式中：系數(shù)值，取（范圍：）； 軸傳遞功率，（取液壓馬達(dá)輸出功率）； 軸的轉(zhuǎn)速。 故考慮多方面因素，取軸頸，因此扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為 式中：該軸傳遞扭矩； 抗扭截面系數(shù)。 且，故滿足要求。 4.4.2軸承的選用及校核 行星輪Ⅰ用軸承、銷套和螺栓連接在行星架Ⅰ上，下面進(jìn)行其強(qiáng)度校核： 式中：當(dāng)量動(dòng)載荷，； 溫度系數(shù)，取1； 計(jì)算指數(shù)，滾子軸承； 軸承轉(zhuǎn)速，； 使用壽命。 ，滿足設(shè)計(jì)要求，因此選用圓錐滾子軸承30206。 第五章、總結(jié) 本次設(shè)計(jì)參考了多方面資料，對(duì)中型液壓挖掘機(jī)行走裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 履帶型行走裝置相比于輪式行走裝置有著眾多的優(yōu)點(diǎn)，本文主要進(jìn)行了四代一輪和工作載荷的設(shè)計(jì)，完成了行走裝置。 雖然設(shè)計(jì)的過(guò)程比較繁瑣，而且剛開(kāi)始還有些不知所措，但是在同學(xué)們的共同努力下，再加上老師的悉心指導(dǎo)，我終于順利地完成了這次設(shè)計(jì)任務(wù)。本次設(shè)計(jì)鞏固和深化了課堂理論教學(xué)的內(nèi)容，鍛煉和培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用所學(xué)過(guò)的知識(shí)和理論的能力，是我獨(dú)立分析、解決問(wèn)題的能力得到了強(qiáng)化。通過(guò)本次設(shè)計(jì)我學(xué)到了很多東西，不但包括一些設(shè)計(jì)的方法，更重要的是，我學(xué)會(huì)了如何獨(dú)立思考，解決問(wèn)題。在設(shè)計(jì)中，會(huì)不斷地遇到問(wèn)題，這是就要我們?nèi)ハ朕k法解決，讓我們?nèi)ゲ橘Y料，查手冊(cè)。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我學(xué)會(huì)的一個(gè)解決問(wèn)題的重要方法就是查設(shè)計(jì)手冊(cè)。 參考文獻(xiàn) [1]李建功 機(jī)械設(shè)計(jì)[M].4版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.5 [2]《機(jī)械工程手冊(cè)》(拖拉機(jī))和（汽車)，機(jī)械工業(yè)出版社，1978年。 [3]同濟(jì)大學(xué)、西安冶金建筑學(xué)院、哈爾濱建筑工程學(xué)院主編《工程機(jī)械底盤(pán)制造與設(shè)計(jì)》，北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社 [4]同濟(jì)大學(xué)主編.《單斗液壓挖掘機(jī) 》，北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社 [5]原思聰 主編.《機(jī)械工程CAD技術(shù)》，陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2004 [6]閻季常 淺議小型挖掘機(jī)液壓件的發(fā)展[J].森林工程，2001.17（1）:42~43 [7]劉鴻文 主編.《材料力學(xué)》.第三版，北京：高等教育出版社.2003.09 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[17]Planetary Gear Jrain Analyses The mechenisms conference and interns-tional symposium on gearing and transmissions 1972. 致 謝 人生哪有那么多四年，同學(xué)的鼓勵(lì)、老師的教導(dǎo)、領(lǐng)導(dǎo)的栽培讓我大學(xué)生活即將完美結(jié)束。在此，我要特別感謝金老師對(duì)我的指導(dǎo)，從選題立意到修改完善金老師對(duì)我的幫助特別大。金老師學(xué)識(shí)淵博，為人嚴(yán)謹(jǐn)，是我今后學(xué)習(xí)與生活中最好的榜樣。 感謝父母、朋友的關(guān)心鼓勵(lì)讓我完成此次設(shè)計(jì)。 感謝栽培我的延邊大學(xué)，愿她永遠(yuǎn)年輕。 楊朝陽(yáng) 2018年5月