推土机的系统分析与设计

履带式推土机的系统分析与设计

——机械系统设计课程论文

学 院：专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导老师：

机械电气工程学院 机械设计制造及其自动化 2011级机制（5）班

20115 倪向东

摘 要：

推土机在土石方工程中被普遍应用，推土工作装置是其经受工作载荷的要紧部件，并将载荷传递至机体，受力情形超级恶劣。在复杂多变的工作外载荷作用下，分析计算推土工作装置在不同工况、不同部位危险点的应力散布，是设计推土机工作装置所必需的。

本文进行了推土机的整体设计、推土机重心计算、推土机工作装置结构设计。本次设计工作装置采纳固定式直倾推土铲，双液压缸提升。依照任务书设计了铲刀和推土板的要紧尺寸，并利用CAD制图软件，更直观的将设计表现出来。 本设计选择了危险工况和计算位置进行了强度校核， 并借助运算机选取危险截面进行了有限元分析，对结果进行了对照分析。通过校核，该结构设计合理，知足利用要求。稳固性分析中，是在切土作业和坡道运行中进行的分析。并依照受力情形对液压缸进行设计，得出相应的缸体尺寸。

关键词：推土机；工作装置；液压缸；强度校核；CAD制图 一、履带式推土机介绍 1 历史介绍

履带式推土机是由美国人Benjamin Holt在1904 年研制成功的，它是在履带式拖沓机前面安装人力提升的推土装置而形成，那时的动力是蒸汽机，以后又前后研制成功由天然气动力驱动和汽油机驱动的履带式推土机，推土铲刀也由人力提升进展为钢丝绳提升。随着技术的不断进步，目前推土机动力已经全数采纳柴油机，推土铲刀和松土器全数由液压缸提升。推土机除履带式推土机外，还有轮胎式推土机，它的显现要比履带式推土机晚十年左右。我国生产推土机，是新中国成立以后才开始的。 2 推土机分类

按行走方式，推土机可分为履带式和轮胎式两种。履带式推土机附着牵引力大，接地比压小一，爬坡能力强，但行驶速度低。轮胎式推土机行驶速度高，机动灵活，作业循环时刻短，运输转移方便，但牵引力小，适用于需常常变换工地和野外工作的情形。

按用途可分为通用型及专用型两种。通用型是按标准进行生产的机型，普遍用于土石方工程中。专用型用于特定的工况下，有采纳三角形宽履带板以降低接地比压的

湿地推土机和沼泽地推土机、水陆两用推土机、水下推土机、船舱推土机、无人驾驶推土机、高原型和高湿工况下作业的推土机等。

我国目前生产的主若是通用型推土机、湿地型推土机和适应西部大开发达高原型推土机。经历了20连年的稳步进展，目前我国推土机行业已形成从59kW(80马力，山推的SD08推土机，在汶川地震中，由俄罗斯米-26直升机吊起到施工现场)到309kW(420马力，为山推最近几年来开发的SD42推土机，要紧出口到俄

罗斯，另据山推内部消息，2020年山推将开发520马力的推土机纳入科研打算)规格齐全的产品系列。而且还显现了依照不同作业工况的需要，采纳不同配置模块的变型产品，大体上知足了国内土石方工程对推土机产品的需求。 3 结构和原理

履带式推土机要紧由发动机、传动系统、工作装置、电气部份、驾驶室和机罩等组成。其中，机械及液压传动系统又包括液力变矩器、联轴器总成、行星齿轮式动力换挡变速器、传动、转向聚散器和转向制动器、终传动和行走系统等。

动力输出机构以齿轮传动和花键连接的方式带动工作装置液压系统中工作泵、变速变矩液压系统变速泵、转向制动液压系统转向泵；链轮代表二级直齿齿轮传动的终传动机构（包括左和右终传动总成）；履带板包括履带总成、台车架和悬挂装置总成在内的行走系统。

4 我国推土机产品的进展前景

（1）开发小型推土机

与北美、西欧和日本市场相较，中国小型推土机市场不管是销量，仍是小型推土机与重型推土机销售总量中所占的比重，都有相当大的差距。推土机行业必需借这次机缘，尽力知足这一新市场的需求。据有关杂志介绍，目前小型机市场已进入成长期，2020-2021年前后进入成长期后期和成熟期前期，2020年前后进入成熟期。

因此，推土机行业的有关企业，应从战略角度着眼，决不能轻忽小型产品的以后市场。但，在中国如此的进展中国家开发小型工程机械产品，其定位必然要准。应该用不同的技术、针对不同用户群来解决定位准的问题。应第一开发知足发达地域广大农村市场的低端产品。而高端产品更多应考虑以后用户的

需求。

（2）尽快完善和解决适应西部高原地域作业的关键技术

一、采纳功率恢复型的增压技术。 二、热平稳技术。 3、防风沙技术的应用。 4、自救防护设备及机具的配置。 五、低温预热系统的采纳。

6、多自由度推土装置的开发应用。

二、推土机整体方案设计

1各个机构的选择

推土机整体结构包括动力装置、传动机构、行走机构、工作装置、液压系统、电气系统和驾驶室等。

2 动力装置

推土机的工作特点是在户

外持续作业，且阻力时常转变，宜选取 12 小时功率作为发动机装车的标定功率，转速在1800～2000r/min之间，功率为120kw，速度适应系数应在 ～ 的范围内。

选用斯太尔 WD615T1-3 六缸四冲程柴油发动机，额定功率 120kw，最大输出扭矩 840N·m。

3 传动机构

采纳发动机—液力变矩器—变速器—传动—最终传动的线路。 （1）液力变矩器

推土机功率 120kw，属大型推土机，应选液力机械传动。液力机械传动所选变矩器应有较大的工作变矩系数和启动变矩系数，和较大的最高效率较宽的高效率范围，而且穿透性应比较小。

选用 YJ380 型单级单相三元件液力变矩器，循环圆直径 380 mm，变矩系数，最高效率 86%。该变矩器使推土机输出力的大小能自动适应外负载的转变，并保证超载运行时发动机不熄火。

（2）变速器

变速器要求结构紧凑，换档平稳，换档时无需切断动力。

采纳行星齿轮式动力换档变速器，速度的切换通过手操作液压操纵阀实现，前进后退各三档，采纳强制润滑。

（3）传动和最终传动

采纳一对螺旋圆锥齿轮传动，将动力分左右两部份。通过左右转向聚散器再将动力传给最终传动，最终传动为二级直齿轮减速机构，结构简单，经受力强，是推土机的要紧受力部件。

（4）转向机构

采纳多片湿式转向聚散器，利用弹簧压紧，手操纵（与制动器联动）油压助力紧缩，液压分离；采纳湿式带抱式脚踏油压助力转向制动器，以转向器从动鼓作为制动鼓。

4 行走机构

行走机构由台车、平稳梁和四轮一带(托轮、链轮、支重轮、引导轮和履带) 组成。台车通过平稳梁与机架间半刚性联接，支撑推土机前部币量。台车张紧液压缸起张紧履带的作用，缓冲弹簧起缓和冲击的作用。履带为密封润滑型耐磨损，摩擦系数低，利用寿命长。

5 工作装置

推土铲可依照不同的利用土况配置角铲、直倾铲、U 形铲和环卫铲。后工作装置可配置单齿松土器、三齿松土器、工业绞盘、拖式铲运机、拖式振动压路机等，并可依照用户需要改装成吊管机和焊接工程车，这些工作装置均为液压驱动、结构简单、连接方便。

采纳液压操纵式直倾铲刀，铲刀能够在液压缸的作用下强制入土，在较硬土质条件下正常作业，保证作业质量，操作轻便，易于操纵。工作装置布置在推土机前端，要紧包括推土铲刀、顶推架、水平撑杆、斜撑杆和操纵推土铲刀起落的液压缸。

直倾式铲刀的推土板采纳中部为圆弧段，上部为挡土板，下部为直线段的复合型推土板，推土板断面结构为半开式。推土板侧边与推土机纵轴方向夹角一样为 5～7 度。

6 液压系统

液压系统分为变速变矩液压系统、转向液压系统和工作装置液压系统。变速液压系统由变速泵、变速阀等组成，用于推土机的前进、后退和变速换挡，使推土机换挡

平稳、靠得住、省力。转向液压系统由转向泵、转向阀等组成，用于推土机的转向和制动，使推土机转向制动灵活靠得住。工作装置液压系统由工作泵、操纵阀和液压缸等组成，用于推土机工作装置的提升、下降和维持，作业效率高。 7 推土机的行走速度

推土机前进时1—3档的速度别离为0—h,— Km/h，— Km/h。后退时1—3档的速度别离为0— Km/h，— Km/h，— Km/h. 8 铲刀的提升高度和切削深度

此款推土机铲刀的提升高度为1095㎜，铲土深度为5㎜。 三 推土机重心计算

1 重心位置分析

推土机的中心位置主若是指纵向的位置，横向一样散布在推土机纵轴中心线上，重心的高度在知足离地间隙要求的情形下，为提高稳固性，应尽可能降低。 阻碍重心位置有两个：一个是整体布置是不是合理；另一个是作用在铲刀上的外载荷的转变。推土机在各类工况作业时，地面对铲刀反力的大小和方向是阻碍接地比压的重要因素。显然不可能要求在任何情形下推土机接地比压均匀，并使得压力中心维持在接地中心上，因此只能找出一个对推土机整体性能阻碍最大而又常常碰到的工况，知足上述要求，这是推土机重心合理布置的大体要求。

2 重心位置的确信

1 理论分析：为了使液压推土机铲刀具有良好的的强制入土的性能，重心入土以强制入土为大体情形。现在，要求接地比压均匀，压力中心位于接地重心上。如图：

重心位置的确信

以驱动轮中心线与地面交点O为坐标原点，成立坐标系。重心位置距O点为l，

地面对履带支反力的合力N距O点为接地长度的一半，即L/2。

由Z=0得： N=Gg－Pz （）

由M0=0得： Ggl－Pzl－N那么 l=

L=0 2LLPz+l1=

22Gg从上式可见，推土机重心的确信，以入土工况为大体工况是，必需将重心布置在

PL接地中心之前，其前超量为zl1。重心位于接地重心之前，使铲刀强制入土性

Gg2能提高，入土力大，不易抬头。 五、稳固性

推土机的稳固性包括避免推土机前倾翻、后倾翻、侧向倾翻和横向滑移等现象的显现。以下讨论几种典型工况。

1 推土机切土作业的稳固性

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。计算该工况稳固性是 推土机的作业稳定性 避免推土机显现向前倾翻的现象。

参考文献：

[1]徐希民.铲土运输机械设计[M]..

[2]周自祥,李强.筑路机械构造与修理[M].北京:人民交通出版社,:252-257. [3]赵昱东.履带式推土机进展现状和趋势[J],建筑机械化,1999No5:12-14. [4]成大先.机械设计手册[S].北京化学工业出版社.2004. [5]王魏主编.机械制图.北京高等教育出版社.2003. [6]张茂生.工程机械设计[M].武汉:武汉大学出版社,:61-70. [7].诸文农.履带推土机结构与设计[M].

[8].刘鸿文.材料力学（第四版）[M].高等教育出版社,.

[9]丁兴华.推土机工作装置的选择[J],建筑机械化,2005No5:49-50. [10]张洪，贾志絢.工程机械概论[J].冶金工业出版社.:1-17.