推土機(jī)設(shè)計(轉(zhuǎn)向離合器設(shè)計)畢業(yè)設(shè)計

推土機(jī)設(shè)計（轉(zhuǎn)向離合器設(shè)計）畢業(yè)設(shè)計2014屆畢業(yè)設(shè)計說明書推土機(jī)設(shè)計(轉(zhuǎn)向離合器設(shè)計)院部:機(jī)械工程學(xué)院摘要推土機(jī)是一種多用途的自行式施工機(jī)械，能單獨完成挖土、運土和卸土工作，具有操作靈活、轉(zhuǎn)動方便、所需工作面小、行駛速度快等特點。其主要適用于一至三類土的淺挖短運，如場地清理或平整，開挖深度不大的基坑以及回填，推筑高度不大的路基等。由于履帶推土機(jī)具有良好的越野性能及牽引性能，所以，近幾十年來推土機(jī)的發(fā)展一直保持著重要的生產(chǎn)地位，技術(shù)性能得到不斷的改善。隨著我們科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及同國外技術(shù)交流的不斷擴(kuò)大，推土機(jī)新產(chǎn)品的設(shè)計、研制水平也在不斷提高。研制推土機(jī)新產(chǎn)品，設(shè)計師第一道工序就是它的總體設(shè)計，而總體設(shè)計又關(guān)系到推土機(jī)設(shè)計成敗的關(guān)鍵。而另一項對推土機(jī)總體性能起決定性作用的裝置就是轉(zhuǎn)向離合器，履帶推土機(jī)的應(yīng)用之所以比輪式的更廣泛，就是因為它的行走裝置能適應(yīng)更多的、更惡劣的工作環(huán)境，然而履帶推土機(jī)的行走裝置又必須通過轉(zhuǎn)向離合器來控制，所以，設(shè)計轉(zhuǎn)向離合器也是非常重要的一步。關(guān)鍵詞:履帶推土機(jī);液力機(jī)械傳動;轉(zhuǎn)向離合器ABSTRACTCaterpillarbulldozershaveawiderangeofapplications,whichisoneofthebasicequipmentofearthmovingmachines.Itcanshovel,transport,dumpsoil,backfill,cleanupandformatetheconstructionsite,eradicatetherootsandanyotherworksindependently,andsoon.Bulldozersarenotonlywidelyusedincivilengineering,alsoithasbeenfullyusedintransportation,waterconservancy,mining,agriculture,forestry,anddefenseprojects.Asourscienceandtechnologydevelopmentandtechnologyexchangewithforeigncountries,thedesignofnewbulldozersandthelevelofdevelopmentisrisingallthetime.Forthedesigners,thefirststepofthedevelopmentofnewbulldozersistheoveralldesign,whichisrelatedtothekeytosuccessofthebulldozersdesign.Anotherelementisthedesignofthesteeringclutchwhichplaysadecisiveroleintheoveralldesignofbulldozes.Thecaterpillarbulldozerscanbemoreextensivethanthewheel,becauseitsrunningdevicewhichitcanbeadaptedtomoreandmorepoorworkingconditions,andtherunningdeviceofcrawlerbulldozersmustbeturnedtocontrolthesteeringclutch,sothedesignofthesteeringclutchdesignisalsoanimportantstep.Keywords:caterpillarbulldozer;hydraulicmachinetransmissionsystem;steeringclutch目錄1緒論.........................................................11.1推土機(jī)概述..............................................11.2推土機(jī)國內(nèi)外發(fā)展概況....................................12方案設(shè)計......................................................42.1全液壓推土機(jī)底盤系統(tǒng)的組成..............................42.1.1擺軸式臺車架......................................42.1.2工作裝置操縱......................................452.1.3行駛操縱及停車制動系統(tǒng)............................2.1.4傳動系統(tǒng)..........................................52.1.5懸架..............................................62.1.6行走裝置..........................................62.2發(fā)動機(jī)的選擇............................................63液壓馬達(dá)的設(shè)計計算...........................................83.1液壓馬達(dá)的分類..........................................83.2液壓馬達(dá)特性............................................83.3液壓馬達(dá)的選擇..........................................94行走液壓泵設(shè)計計算..........................................114.1液壓泵的分類...........................................114.2行走液壓泵的選擇.......................................125轉(zhuǎn)向離合器設(shè)計...............................................135.1履帶式車輛的轉(zhuǎn)向原理...................................135.2轉(zhuǎn)向離合器的工作原理...................................145.3轉(zhuǎn)向離合器的操縱機(jī)構(gòu)...................................145.4基本尺寸參數(shù)選擇.......................................155.5壓縮彈簧的設(shè)計.........................................175.5.1幾何參數(shù)計算.....................................17195.5.2特性曲線.........................................6結(jié)論.........................................................21參考文獻(xiàn).......................................................22致謝.........................................................231緒論1.1推土機(jī)概述推土機(jī)是一種多用途的自行式施工機(jī)械，能單獨完成挖土、運土和卸土工作，具有操作靈活、轉(zhuǎn)動方便、所需工作面小、行駛速度快等特點。其主要適用于一至三類土的淺挖短運，如場地清理或平整，開挖深度不大的基坑以及回填，推筑高度不大的路基等。與輪胎式推土機(jī)相比，履帶式推土機(jī)具有附著性能好，牽引力大，更能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，具有優(yōu)越的作業(yè)功能，所以是重點發(fā)展的機(jī)種，它可以用于鏟土，運土，卸土，回填，清理施工現(xiàn)場，平整場地等多種作業(yè)。推土機(jī)不但在土方施工中應(yīng)用廣泛，它在交通，水利，采礦，農(nóng)林以及國防工程中也被充分的使用。20世紀(jì)80年代液壓傳動作為大功率的牽引傳動還很不完善,隨著時間的推移,在世界范圍內(nèi)新技術(shù)革命對傳統(tǒng)機(jī)械工業(yè)的改造與滲透日益加強(qiáng),使得液壓技術(shù)得到了迅速發(fā)展。在工程機(jī)械行業(yè)內(nèi),大量不以牽引功能而以恒速調(diào)節(jié)為主要功能的路面與壓實機(jī)械幾乎全面采用了液壓傳動和液壓控制技術(shù),同時對于以牽引功能為主的鏟土運輸機(jī)械,傳統(tǒng)的液力機(jī)械傳動出現(xiàn)了被液壓傳動取代的趨勢,特別是功率在200kw以下的中小型鏟土運輸機(jī)械,電液控制技術(shù)應(yīng)用及智能控制研究已取得了一定成就。1.2推土機(jī)國內(nèi)外發(fā)展概況20世90年代末,小松首次在D155AX一3型推土機(jī)上使用HMT液壓機(jī)械傳動系統(tǒng),它由機(jī)械傳動、液壓傳動、動力合成3部分組成。發(fā)動機(jī)輸出動力由分動箱分成兩路,一路為機(jī)械力,通過離合器直接傳給行星架;另一路為液壓動力,通過液壓傳動傳給太陽輪,然后動力經(jīng)差動輪合成后由齒圈輸出,可實現(xiàn)在l擋工作時采用液壓傳動,使推土機(jī)原地啟動平穩(wěn),發(fā)動機(jī)性能好,在其他擋工作時,由于機(jī)械和液壓傳動相結(jié)合,可實現(xiàn)在很大轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)無級變速,電子控制系統(tǒng)由信號輸入傳感器、電子控制器和執(zhí)行元件3部分組成,結(jié)合元件換擋控制,可實現(xiàn)發(fā)動機(jī)恒速控制。HMT系統(tǒng)適宜大率推土機(jī)采用。1圖1全液壓推土機(jī)國內(nèi)有鞍山第一工程機(jī)械股份有限公司技術(shù)中心正在從事全液壓推土機(jī)電液控制系統(tǒng)和全液壓大功率推土機(jī)研制工作,它是國內(nèi)最早生產(chǎn)、研發(fā)全液壓推土機(jī)的工程機(jī)械制造商,1996年與德國利勃海爾公司合作開發(fā)全液壓推土機(jī),并引進(jìn)了3個系列多種規(guī)格的利勃海爾推土機(jī)制造技術(shù),分別推出了PR751、PR742、PR732型全液壓推土機(jī)樣機(jī),而且國產(chǎn)化率可以達(dá)到80%;河北宣化工程機(jī)械股份有限公司也研究了靜液壓傳動技術(shù)在履帶推土機(jī)上的應(yīng)用;黃河工程機(jī)械集團(tuán)技術(shù)中心也正在從事靜液壓傳動技術(shù)研究與應(yīng)用;三一重工先后研制開發(fā)出TO16O、TQ230、TSQI60、TQ230H型全液壓推土機(jī),其中丁Q230H型高性能全液壓推土機(jī)順利通過國家工程機(jī)械質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心的型式試驗鑒定,其牽引效率、工作效率、油耗、噪聲等性能指標(biāo)明顯優(yōu)于國內(nèi)品牌的液力機(jī)械式推土機(jī)。三一重工股份概述推出了TQ160A、TQ190、TQ230H全液壓推土機(jī)，是我國推土機(jī)行業(yè)產(chǎn)品的技術(shù)水平提高了一個檔次。圖為三一TQ230型推土機(jī)。2圖2TQ230H靜液壓驅(qū)動履帶式推土機(jī)國內(nèi)的推土機(jī)生產(chǎn)廠家、工程機(jī)械科研部門和高等院校近年來對推土機(jī)技術(shù)的發(fā)展也做出了突出貢獻(xiàn)。如天津工程機(jī)械研究所和上海彭浦機(jī)器廠聯(lián)合開發(fā)研制的上海410型履帶式推土機(jī)是我國目前自行研制開發(fā)的最大功率推土機(jī)，發(fā)動機(jī)功率達(dá)到306KW。在研制過程中成功解決了大功率推土機(jī)傳動系統(tǒng)的匹配，大功率變矩器的設(shè)計，重型結(jié)構(gòu)件的焊接，低速大扭矩行星終傳動齒輪、三角錐形花鍵的選材、加工、熱處理等關(guān)鍵技術(shù)。32方案設(shè)計2.1全液壓推土機(jī)底盤系統(tǒng)的組成2.1.1擺軸式臺車架如圖所示，臺車架采用擺軸式結(jié)構(gòu)，它與平衡梁通過專用鉸接機(jī)構(gòu)相連，充分滿足推土機(jī)工作中對臺車架的擺動要求;與機(jī)架之間通過相互獨立的樞軸固定，樞軸為可拆卸式結(jié)構(gòu)，整機(jī)大部分重量通過樞軸直接傳遞給機(jī)架，大大減輕了推土機(jī)在工作時傳動系統(tǒng)所受到的沖擊力，延長了傳動系統(tǒng)的使用壽命;擺軸結(jié)構(gòu)省去傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)臺車架的斜支撐，簡化了結(jié)構(gòu)、改善了加工工藝性、降低了生產(chǎn)成本、提高了剛性;由于終傳動與臺車架分開，可以在不拆卸臺車架的情況下直接維修終傳動，便于維修保養(yǎng)。圖3臺車架采用擺軸式結(jié)構(gòu)2.1.2工作裝置操縱工作裝置操縱采用先導(dǎo)控制系統(tǒng)，鏟刀所有動作:提升、下降、左右傾斜及浮動，通過一個手柄完成，操縱非常省力，輕便靈敏，準(zhǔn)確可靠。圖,所示為推土鏟操縱手柄。同時，該機(jī)所配松土器也采用了先導(dǎo)液壓控制系統(tǒng)。42.1.3行駛操縱及停車制動系統(tǒng)圖4控制手柄行駛操縱采用液壓比例伺服控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)由專用的先導(dǎo)齒輪泵供油，把前進(jìn)、后退、左右轉(zhuǎn)向及靜液壓驅(qū)動特有的原地轉(zhuǎn)向性能集中于一個手柄，同時該手柄還集成了行車?yán)?、快慢擋切換及倒車報警等，從而大大簡化了行駛操縱系統(tǒng)，使駕駛員能集中精力工作。當(dāng)控制手柄處于中立位置時，便切斷了進(jìn)入變量泵比例伺服控制閥的動力油，液壓泵排量為零，液壓馬達(dá)閉鎖，車輛不能行走，從而達(dá)到安全制動的目的。為確保車輛安全，該機(jī)還在一級從動齒輪軸上設(shè)計了停車安全制動器(或稱緊急停車制動器)，該制動器為常閉式，當(dāng)發(fā)動機(jī)熄火或行駛操縱手柄處于中立位置時，制動器在彈簧力作用下閉鎖，實現(xiàn)車輛制動;而當(dāng)操縱行駛手柄時，在控制油液的作用下打開制動器，使推土機(jī)行駛。停車制動器可以通過制動操縱手柄及緊急制動按鈕控制，操縱其中的任何一個，均可實現(xiàn)車輛制動。2.1.4傳動系統(tǒng)如圖,所示，本次所設(shè)計的推土機(jī)采用雙泵雙回路閉式液壓系統(tǒng)，由發(fā)動機(jī)驅(qū)動雙聯(lián)變量泵，帶動柱塞式變量液壓馬達(dá)，組成靜液壓驅(qū)動系統(tǒng)，最后經(jīng)終傳動驅(qū)動履帶行駛和轉(zhuǎn)向。每側(cè)履帶均由獨立的靜液壓系統(tǒng)驅(qū)動，使推土機(jī)可以輕松地實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向，大大增強(qiáng)了該推土機(jī)的機(jī)動性及工作適用性。5圖5雙泵雙回路閉式液壓系統(tǒng)控制系統(tǒng)采用我公司獨特的發(fā)動機(jī)閉環(huán)恒功率控制系統(tǒng)，由中央控制器(,,,)根據(jù)推土機(jī)所受負(fù)荷大小隨時調(diào)節(jié)變量泵的斜盤角度，控制驅(qū)動系統(tǒng)流量，使整機(jī)能根據(jù)外負(fù)荷的大小自動調(diào)節(jié)行駛速度，充分滿足推土機(jī)工作時對行駛速度及功率的要求，確保整機(jī)工作效率，防止發(fā)動機(jī)過載并能充分利用發(fā)動機(jī)功率。2.1.5懸架懸架式將機(jī)體和行走裝置連接起來的部件，它把推土機(jī)的重量轉(zhuǎn)給至重輪軸，保證推土機(jī)平順行駛。該履帶推土機(jī)選用了半剛性懸架。在半剛性懸架中，支重輪和履帶臺車架剛性連接，每個臺車架再與機(jī)體連接，其后補(bǔ)通過剛性鉸鏈，前部通過彈性元件相連。推土機(jī)廣泛采用半剛性懸架。采用半剛性懸架的優(yōu)點較多，如履帶接地比壓均勻，附著性能好，推土平穩(wěn)等。2.1.6行走裝置根據(jù)履帶行走裝置工作條件的特點，采用了組合式履帶，使用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)距的單筋高履刺的軋制履帶板，連接形式為直銷軸連接。為使驅(qū)動輪磨損均勻，齒數(shù)選擇奇數(shù)。為便于拆裝和修理，驅(qū)動鏈輪的結(jié)構(gòu)選擇了齒圈式。引導(dǎo)輪采用箱式結(jié)構(gòu)。支重輪為凸肩軸浮動斷面油封，雙金屬滑動軸套結(jié)構(gòu)。行走裝置的張緊緩沖機(jī)構(gòu)，采用調(diào)節(jié)方便，省力的油壓調(diào)節(jié)式。2.2發(fā)動機(jī)的選擇根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，本次設(shè)計的履帶式推土機(jī)選用的發(fā)動機(jī)為康明斯公司的NT855-C280(BC3)型柴油機(jī)，下表為該柴油機(jī)的主要性能參數(shù)。6表1柴油機(jī)的主要性能參數(shù)發(fā)動機(jī)型號NT855-C280缸數(shù)缸徑*行程(mm)6139.7*152.4總排氣量(1)14.01點火排序1-5-3-6-2-4總長(mm)1691(飛輪殼-風(fēng)扇前端)總寬(mm)1116(后支架-前支架)總高(mm)2741.9(排氣管-油底殼放氣閥)凈重(kg)1750額定轉(zhuǎn)速(rpm)1800額定功率(kw)162(220ps)最大扭矩(N?m/rpm)1030/1250無載荷最高轉(zhuǎn)速(rpm)1900-2000無載荷最低轉(zhuǎn)速(rpm)550-600最低燃油消耗率(g/kw?h)<205充電用發(fā)電機(jī)硅整流發(fā)電機(jī)24伏35安73液壓馬達(dá)的設(shè)計計算全液壓推土機(jī)液壓驅(qū)動系統(tǒng)由兩邊獨立驅(qū)動的雙泵—雙馬達(dá)組成。液壓馬達(dá)是全液壓推土機(jī)液壓傳動系統(tǒng)中把液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的動力輸出裝置，馬達(dá)選定的是否合理，是否在高效區(qū)工作，關(guān)系到全液壓推土機(jī)牽引力的大小，同時對行駛液壓驅(qū)動系統(tǒng)的效率和整機(jī)行駛速度、生產(chǎn)率都會產(chǎn)生影響。另外，由于全液壓推土機(jī)上采用的變量液壓馬達(dá)均是在現(xiàn)有系列產(chǎn)品中進(jìn)行選型，且非連續(xù)可選，因而按照理論公式求得的液壓馬達(dá)的匹配參數(shù)僅為理論計算值，實際產(chǎn)品提供的可選參數(shù)往往與之不符，必須多次調(diào)整相關(guān)參數(shù)才能最終確定。這樣往往需要改變期望的整機(jī)性能，加上調(diào)整馬達(dá)參數(shù)也會導(dǎo)致液壓泵，減速機(jī)構(gòu)等參數(shù)的改變，非常麻煩。因此采用一種簡便的方法對液壓馬達(dá)進(jìn)行選型十分必要，而研究液壓馬達(dá)的特性對于保證液壓馬達(dá)總是在高效區(qū)工作，也具有重要的意義。3.1液壓馬達(dá)的分類液壓馬達(dá)可分為高速馬達(dá)、中速馬達(dá)和低速馬達(dá)三大類。一般認(rèn)為額定轉(zhuǎn)速高于600r/min以上的屬于高速馬達(dá)，額定轉(zhuǎn)速低于100r/min的屬于低速馬達(dá)。高速馬達(dá)的主要特點是轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)動慣量小，便于啟動和制動，調(diào)速和換向靈敏度高，而輸出的扭矩不大，僅幾十Nm到幾百Nm，故又稱高速小扭矩馬達(dá)。這類馬達(dá)主要有內(nèi)、外嚙合式齒輪馬達(dá)、葉片式馬達(dá)和軸向柱塞馬達(dá)。分別應(yīng)用在鉆床、風(fēng)扇、農(nóng)業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械、林業(yè)機(jī)械的回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng);機(jī)床操縱機(jī)構(gòu)、磨床回轉(zhuǎn)工作臺的液壓系統(tǒng);起重機(jī)、絞車、鏟車等的液壓系統(tǒng)。低速馬達(dá)的基本形式是徑向柱塞式，其主要特點是排量大、體積大、低速穩(wěn)定性好，一般可在10r/min以下平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，因此可以直接與工作機(jī)構(gòu)連接，不需要減速裝置，使機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)大大簡化。因其輸出扭矩較大，可以達(dá)到幾千Nm到幾萬Nm，所以又稱為低速大扭矩馬達(dá)，主要應(yīng)用在行走機(jī)械、挖掘機(jī)、起重機(jī)等的液壓系統(tǒng)。中速中扭矩馬達(dá)主要包括雙斜盤軸向柱塞馬達(dá)和擺線馬達(dá)。其中雙斜盤軸向柱塞馬達(dá)適用范圍廣，但不宜在快速性要求嚴(yán)格的控制系統(tǒng)中使用;擺線馬達(dá)則一般應(yīng)用在煤礦機(jī)械，行走機(jī)械等的液壓系統(tǒng)。3.2液壓馬達(dá)特性對液壓馬達(dá)特性的研究本文主要是指在某情況下液壓馬達(dá)可以有比較高的效率，關(guān)于這方面的理論研究雖然比較多，但由于馬達(dá)的效率問題很復(fù)雜，涉及8到結(jié)構(gòu)問題和流體力學(xué)的問題，影響因素太多，至今還沒有一個圓滿的效率表達(dá)式，一般都是由試驗的方法對具體的馬達(dá)在不同使用條件下實測取得。全液壓推土機(jī)上一般使用斜盤式馬達(dá)或是斜軸式馬達(dá)，其應(yīng)滿足如下要求:1)有較高的啟動和制動扭矩效率，以提高推土機(jī)帶載啟動和克服阻礙的能力以及行車制動的可靠性。2)由于馬達(dá)直接承受載荷作用，通過自身的排量調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，因此應(yīng)在較大的轉(zhuǎn)速和壓力范圍內(nèi)具有較高的傳動效率。3)馬達(dá)直接承受外部載荷，壓力沖擊很大，應(yīng)有較高的轉(zhuǎn)速和壓力極限，以增加驅(qū)動裝置的極限工作能力。斜盤式馬達(dá)在低轉(zhuǎn)速時由于流量小，泄漏比例大，容積效率低，同時由于接近靜摩擦，阻力大，總效率低。在中速(50%額定轉(zhuǎn)速)和中壓(50%系統(tǒng)最大壓力)區(qū)域效率最高。在轉(zhuǎn)速比為0.15,1的范圍內(nèi)幾乎在全部壓力范圍均保持0.85以上的高效率。一般斜盤式馬達(dá)的經(jīng)常性負(fù)荷應(yīng)處于中壓區(qū)，少數(shù)高負(fù)荷接近最高壓力;除啟動工況外不應(yīng)使馬達(dá)轉(zhuǎn)速比小于0.15?？傂孰S排量比的增大而增大。最小排量比大于0.3可以保證在全部壓力范圍內(nèi)總效率高于0.7,0.75。斜軸式馬達(dá)在中速中壓時效率最高，幾乎在所有的壓力和轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都有較高效率。由于斜軸馬達(dá)無斜盤馬達(dá)那樣的滑靴密封面，所以在啟動工況有較高的效率，在低速時尤為明顯。這一特性使斜軸馬達(dá)有更低的穩(wěn)定工作轉(zhuǎn)速，一般在50r/min時可穩(wěn)定工作。相當(dāng)于額定轉(zhuǎn)速的3%左右。同時其靜態(tài)起動轉(zhuǎn)矩大，斜軸式馬達(dá)在小排量低轉(zhuǎn)速時效率偏低，對其進(jìn)行排量控制時應(yīng)該使其避免在小排量低轉(zhuǎn)速下工作。3.3液壓馬達(dá)的選擇液壓馬達(dá)的基本參數(shù)主要是排量qm和轉(zhuǎn)速nm，所選擇的液壓馬達(dá)必須滿足機(jī)械的動力及行駛速度的要求。液壓馬達(dá)的排量,2Mmq,,101.8(mL/r)m,,pMm(1),Mm式中——馬達(dá)的機(jī)械效率，取0.95;,p——系統(tǒng)壓差，取32.5MPa。液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速應(yīng)按照推土機(jī)作業(yè)時的最大速度來確定;vimn,,2269(r/min)m,3,,120，10r(1,)d(2)9式中v——推土機(jī)在作業(yè)工況時的最大速度，取3km/h;,——滑轉(zhuǎn)率，取10%。3)馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩MmMkM,,500.6(N,m)m,nimx(3)FrkdM,,103790(N,m)k,x(4)式中Mk——驅(qū)動輪的輸出轉(zhuǎn)矩，N.m;Mm——馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩，N.m;rd——驅(qū)動輪的動力半徑，取0.43m;im——機(jī)械部分總傳動比，取110.286;,x——行走機(jī)構(gòu)的效率，取0.87;,m——傳動系的效率，三級齒輪傳動可取為0.94;n——馬達(dá)的數(shù)量，取2。根據(jù)以上計算出排量和馬達(dá)在大排量時的最高轉(zhuǎn)速以及系統(tǒng)的工作壓力，可選擇標(biāo)準(zhǔn)系列的馬達(dá)。我們選取A6VM107變量柱塞馬達(dá)。104行走液壓泵設(shè)計計算全液壓推土機(jī)發(fā)動機(jī)與液壓系統(tǒng)的匹配關(guān)鍵是發(fā)動機(jī)與液壓泵的匹配。在匹配過程中應(yīng)以扭矩匹配為先決條件，滿足了扭矩匹配則可以滿足功率匹配。發(fā)動機(jī)恒功率控制與變功率控制結(jié)合使用，才能更好的適應(yīng)外負(fù)載的變化，保證系統(tǒng)的高效率，保證發(fā)動機(jī)與液壓系統(tǒng)的最佳匹配。推土機(jī)工作環(huán)境復(fù)雜，要使發(fā)動機(jī)功率在不同工況下都能得到充分發(fā)揮，必須保證無論液壓系統(tǒng)壓力如何變化，發(fā)動機(jī)均要在正常轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)保持高的功率輸出，且不能出現(xiàn)熄火的情況，這就使得發(fā)動機(jī)負(fù)荷與液壓泵排量的匹配成為匹配的關(guān)鍵之一，即發(fā)動機(jī)與液壓泵要合理的匹配，只有發(fā)動機(jī)與液壓系統(tǒng)的輸入端液壓泵的匹配合理，液壓元件才可能具有期望的工作壽命與可靠性，才可能使液壓元件的工作能力被充分利用并且有比較低的成本，同時能保證液壓系統(tǒng)有較高的傳動效率，從而有效的發(fā)揮推土機(jī)的動力性與經(jīng)濟(jì)性。因此發(fā)動機(jī)與液壓泵的合理匹配是十分必要和關(guān)鍵的。4.1液壓泵的分類液壓泵是液壓傳動提供加壓液體的一種液壓元件，是泵的一種。它的功能是把動力機(jī)(如電動機(jī)和內(nèi)燃機(jī)等)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能。影響液壓泵的使用壽命因素很多，除了泵自身設(shè)計、制造因素外和一些與泵使用相關(guān)元(如聯(lián)軸器、濾油器等)的選用、試車運行過程中的操作等也有關(guān)。1)按流量是否可調(diào)節(jié)可分為:變量泵和定量泵。輸出流量可以根據(jù)需要來調(diào)節(jié)的稱為變量泵，流量不能調(diào)節(jié)的稱為定量泵。2)按液壓系統(tǒng)中常用的泵結(jié)構(gòu)分為:齒輪泵、葉片泵和柱塞泵3種。齒輪泵:體積較小，結(jié)構(gòu)較簡單，對油的清潔度要求不嚴(yán)，價格較便宜;但泵軸受不平衡力，磨損嚴(yán)重，泄漏較大。葉片泵:分為雙作用葉片泵和單作用葉片泵。這種泵流量均勻、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音小、作壓力和容積效率比齒輪泵高、結(jié)構(gòu)比齒輪泵復(fù)雜。11圖6液壓泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖柱塞泵:容積效率高、泄漏小、可在高壓下工作、大多用於大功率液壓系統(tǒng);但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，材料和加工精度要求高、價格貴、對油的清潔度要求高。4.2行走液壓泵的選擇在選擇了液壓馬達(dá)后，液壓泵的選擇應(yīng)滿足液壓馬達(dá)對流量和壓力的要求。液壓泵的流量應(yīng)滿足馬達(dá)在作業(yè)時的最大速度的要求，由下式確定:nqmmQ,,225.6(L/min)p,1000pm(1),m式中——馬達(dá)的容積效率，取0.95。行走液壓泵的排量課按下式確定:1000Qpq,,122.3(mL/r)p,nppm(2)np式中——泵的轉(zhuǎn)速，可由發(fā)動機(jī)的速度確定為2200r/min;,vp——泵的容積效率，取0.95。由外負(fù)載決定的系統(tǒng)的壓力差,2Mm,p,,30.9(MPa),qmMm(3)根據(jù)以上計算所得參數(shù)和系統(tǒng)的工作壓力，可見TQ230全液壓推土機(jī)所選用的液壓元件符合設(shè)計的要求。125轉(zhuǎn)向離合器設(shè)計5.1履帶式車輛的轉(zhuǎn)向原理履帶式地盤由于其行駛裝置是兩條與機(jī)器軸線平行的履帶，所以它的轉(zhuǎn)向原理也不同于輪式底盤。它借助于改變兩側(cè)履帶的牽引力，使兩側(cè)履帶能以不同的速度前進(jìn)實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。履帶式底盤的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)型式有轉(zhuǎn)向離合器、雙差速器和行星輪式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)等幾種。轉(zhuǎn)向離合器由于構(gòu)造簡單和制造容易，因而在履帶式工程機(jī)械上使用很廣泛。轉(zhuǎn)向離合器與主離合器工作原理相同，但因動力經(jīng)過變速器和中央傳動之后，所傳遞的轉(zhuǎn)矩大大增加，所以它的摩擦片是多片的。推土機(jī)的轉(zhuǎn)向離合器有左右兩個，對稱安裝在后橋殼體的左右轉(zhuǎn)向離合器室內(nèi)。轉(zhuǎn)向離合器有干式和濕式之分，小功率的推土機(jī)的轉(zhuǎn)向離合器是干式的;中大型功率的推土機(jī)的轉(zhuǎn)向離合器都是濕式的。濕式的離合器必須在油液中工作。根據(jù)本機(jī)型的特點，轉(zhuǎn)向離合器選用彈簧壓緊濕式轉(zhuǎn)向離合器，其結(jié)構(gòu)示意圖如下:1-彈簧螺桿;2、17-平鍵;3-外壓盤;4-帶中心孔的彈簧螺桿;5、6-小大壓緊彈簧;7、8-從、主動片;9、10-從、主動鼓;11-彈簧壓盤;12-活塞;13、16-油封環(huán);14接盤式油缸;15-墊片;18-圓錐滾子軸承圖7彈簧壓緊濕式轉(zhuǎn)向離合器131-螺栓;2-壓盤;3-彈簧;4-從動鼓;5-主動片;6-從動片;7-主動鼓;8-彈簧壓盤;9-錐形接盤;10-大螺母;11-密封環(huán);12-軸承座;13-離合器接合油道;14-離合器分離油道;15-調(diào)整墊片;16-橫軸;17-軸承圖8彈簧壓緊濕式轉(zhuǎn)向離合器5.2轉(zhuǎn)向離合器的工作原理上圖就是該機(jī)型的轉(zhuǎn)向離合器——彈簧壓緊濕式轉(zhuǎn)向離合器。它靠8組大、小彈簧使離合器經(jīng)常接合，而以液壓操縱使其分離，是一種稱之為但作用液壓操縱式轉(zhuǎn)向離合器。液壓分離機(jī)構(gòu)安裝在橫軸的兩端，由接盤式油缸和帶有密封環(huán)的活塞等組成。接盤式油缸14由鍵連接裝在橫軸的端部，油缸上裝有主動鼓10，油缸內(nèi)裝有密封環(huán)的活塞12。彈簧壓盤11的軸端以鍵連接裝著外壓盤3。當(dāng)離合器接合時，它可以帶著彈簧壓盤一起旋轉(zhuǎn)。外壓盤與主動鼓外緣盤之間夾著主、從動片8與7，它們借主動鼓內(nèi)的8組大、小彈簧5和6壓緊。當(dāng)油缸內(nèi)進(jìn)入壓力油時，活塞被油液壓力向外推，通過彈簧壓盤克服彈簧壓力，是離合器分開。5.3轉(zhuǎn)向離合器的操縱機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向離合器的操縱機(jī)構(gòu)有機(jī)械式。液壓式和液壓助力式三種形式。機(jī)械式由于操縱費力，僅用于小功率的工程機(jī)械上，中大型功率的工程機(jī)械大部分都采用后面兩種型式。根據(jù)該機(jī)型的特點，屬于中型工程機(jī)械，該離合器選用單作用式液壓操縱機(jī)構(gòu)操縱，它由轉(zhuǎn)向操縱桿和杠桿系，以及液壓系統(tǒng)兩部分組成。操縱系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)與變速箱輪滑系共用一個油泵，如下圖所示。油泵2由發(fā)動機(jī)與離合器之間的取力箱驅(qū)動，它從后橋殼中吸油，油加壓14后流經(jīng)細(xì)濾器4進(jìn)到二位四通閥6和8.當(dāng)細(xì)濾器堵塞，油阻力增加到一定值(達(dá)0.12MPa)時，安全閥3開啟，壓力油經(jīng)安全閥進(jìn)到滑閥6和8.當(dāng)滑閥6和8處于圖示的中間位置，左右轉(zhuǎn)向離合器的油缸5和9與回油路通，這時壓力油繞過限壓閥7流向變速器輪滑系。利用背壓閥10調(diào)整輪滑系油壓(背壓閥調(diào)整壓力為0.15MPa)。1-粗濾器;2-油泵;3-安全閥;4-細(xì)濾器;5-左轉(zhuǎn)向離合器油缸;6-左滑閥;7-限壓閥;8-右滑閥;9-右轉(zhuǎn)向離合器油缸;10-背壓閥圖9推土機(jī)轉(zhuǎn)向離合器操縱機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)5.4基本尺寸參數(shù)選擇摩擦片或從動鼓的外徑是離合器的重要參數(shù)，它對轉(zhuǎn)向離合器離合器的輪廓尺寸有決定性的影響，本轉(zhuǎn)向離合器的摩擦片跟離合器的摩擦片非常相似，所以我們可以根據(jù)離合器的摩擦片來確定轉(zhuǎn)向離合器的。根據(jù)離合器能全部傳遞發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩來選擇。為了能可靠地傳遞發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Τcmax，離合器的靜摩擦力矩Τc應(yīng)大于發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Τcmax，而離合器傳遞的摩擦力矩Τc又決定于其摩擦面數(shù)Z、摩擦系數(shù)f、作用在摩擦面上的總壓緊力PΣ與摩擦片平均摩擦半徑Rm，即Τc=βΤcmax=ZfPrReN?m式中:β—離合器的后備系數(shù)，見下表。f—摩擦系數(shù)，計算時一般取0.25,0.30。15該推土機(jī)發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Τcmax為190N?m，取摩擦系數(shù)f為3.0可得離合器的靜摩擦力矩Τc為190×3.0=570N?m。摩擦片外徑是離合器的基本尺寸，它關(guān)系到轉(zhuǎn)向離合器離合器的結(jié)構(gòu)重量和使用壽命，它和離合器所需傳遞的轉(zhuǎn)矩大小有一定關(guān)系。顯然，傳遞大的轉(zhuǎn)矩，就需要大的尺寸。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩是重要的參數(shù)，當(dāng)按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩來確定D時，可以查下表來確定摩擦片外徑D的尺寸。表2摩擦片外徑選擇標(biāo)準(zhǔn)摩擦片外徑D/mm發(fā)動機(jī)最大扭矩N?m單片離合器雙片離合器重載荷中等載荷極限值225-130150170250-170200230280-240280320300-260310360325-320380450350-410480550380-510600700410-620720830430350680800930450380820950110016表3所選的D符合下表外徑D/mm內(nèi)徑d/mm厚度h/mm內(nèi)外徑之比單位面積d/DF/mm^21601103.20.687106001801253.50.694132002001403.50.700160002251503.50.667221002501553.50.620302002801653.50.589402003001753.50.583466003251903.50.58554600根據(jù)發(fā)動機(jī)參數(shù)該車型發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Temax為190N?m及第一個表可查出本推土機(jī)的離合器的摩擦片，且離合器摩擦片外徑為250mm。再查第二個表即可得到摩擦片的具體參數(shù)，如下:摩擦片外徑D=250mm摩擦片內(nèi)徑d=155mm摩擦片厚度h=3.5mm摩擦片內(nèi)外徑比d/D=0.620單面面積F=30200mm2所以，根據(jù)轉(zhuǎn)向離合器的摩擦片跟離合器的摩擦片相似的原則，再根據(jù)轉(zhuǎn)向離合器的從動鼓將動力傳給的是驅(qū)動輪，我們就可以確定:從動鼓的外徑300mm5.5壓縮彈簧的設(shè)計5.5.1幾何參數(shù)計算根據(jù)以前同機(jī)型的壓縮彈簧，壓縮彈簧設(shè)計定位圓柱螺旋彈簧。圓柱螺旋彈簧有幾個主要集合尺寸:外徑D2、中徑D、內(nèi)徑D1、節(jié)距p、螺旋升角α及彈簧直徑d。如下圖5-3.5-4所示:他們的關(guān)系為α=arctanp/πd式中，彈簧的螺旋升角α，為圓柱螺旋壓縮彈簧一般應(yīng)在5?-9?范圍內(nèi)選取。彈簧的旋向可以右旋或者左旋，但無特殊要求時，一般都用右旋。幾何計算公式17表4旋繞比c和曲度系數(shù)k項目參數(shù)選擇旋繞比c一般按下述范圍選擇:熱卷彈簧冷卷彈簧4c,10.615剛度系數(shù)kk,，4c,4c圖10彈簧的幾何尺寸18表5圓柱螺旋彈簧的設(shè)計步驟項目名稱代號單位計算公式及確定方法備注壓縮彈簧拉伸彈簧πd^3,,,Fn,最大工作載FnN8kD2荷D2C,旋繞比cd4c,10.615K,，曲度系數(shù)4c,4cD2彈簧絲直徑dmm,dC彈簧中徑D2mmD1,D2,d,D,D2，d彈簧內(nèi)徑D1mm彈簧外徑DmmFn最大工作載InmmIn,p荷下的變形InGd^4有效圈數(shù)n圈,2n,8FnD2^3,,,t,d軸向載荷mmπd^2ms質(zhì)量kgr為材料密msLr,4度2H,，，n1,0.5d井緊高度Hsmm兩端磨平，，H2,n1，1d兩端不磨平5.5.2特性曲線彈簧應(yīng)在彈性變形范圍內(nèi)工作。當(dāng)承受軸向載荷F時，彈簧將產(chǎn)生相應(yīng)的彈性變形λ。表示載荷與變形關(guān)系的曲線稱為彈簧的特性曲線。對于等節(jié)距的圓柱螺旋彈簧，其變形λ與載荷F成正比，因此它的特性曲線是一條直線。如圖5-6所示。圖中Fmin為最小工作載荷，即彈簧在安裝位置時所受的壓力，F(xiàn)min使彈簧能可靠地穩(wěn)定在安裝位置上，對壓縮彈簧，F(xiàn)min在(0.2—0.5)Fmax范圍內(nèi)選取;Fmax為最大工作載荷，在Fmax一作用下，彈簧絲的最大應(yīng)力，不應(yīng)超過材料的許用應(yīng)力[τ];Flim為極限載荷，即達(dá)到材料剪切屈服極限τa的載荷;H1,H2,Hlim分別為對應(yīng)于上述三種載荷作用時的彈簧高度;λmin，λmax、λlim。分別對應(yīng)于上述三種載荷作用時的彈簧變形19量。對壓縮彈簧，為了在Fmax作用時彈簧不致并緊，規(guī)定λmax?0.8nδ。如圖5-6所示，彈簧的剛度k為k=Fmin/λmin=Fmax/λmax=常數(shù)在加載過程中，彈簧所儲存的能量為變形能U，即圖5-6中小方