【文章內(nèi)容簡介】 起；推土機進入作業(yè)工況時液壓油缸降下推土鏟，將鏟刀置于地面，向前可以推土，向后可以平地 [3]。 4 1刀片； 2切削刃； 3鏟刀； 4中央拉桿； 5傾斜油缸； 6頂推梁； 7框銷； 8拉桿（斜撐桿） 圖 21 推土鏟 推土鏟結(jié)構(gòu)的確定 推土鏟的橫向結(jié)構(gòu)形式 推土鏟鏟刀的橫向結(jié)構(gòu)外形一般有直線形和 U 形兩種，根據(jù)不同場合的需要還有半 U 鏟、環(huán)衛(wèi)鏟、電廠鏟、 沙漠鏟、濕地鏟、巖石鏟、萬向鏟等。直線形推土鏟可以是固定式（直鏟）或回轉(zhuǎn)式（角鏟）。 直線形推土鏟切削力大，但推土鏟兩側(cè)有溢土現(xiàn)象，推土鏟前土堆的形成時間較長，因此，主要用于短距離土的剝離和運輸。而 U 形推土鏟的集土、運土能力較大。因此它主要用于運土距離較遠的堆積場地。 取 直線形推土鏟（固定式）。 推土鏟的縱向結(jié)構(gòu)形式 推土鏟縱向外形結(jié)構(gòu)，有圓弧型和復(fù)合型兩種。復(fù)合型推土鏟除了有圓弧段外，還有直線段，直線段大多在下部，也可以在上部。固定式鏟刀推土機往往采用下部為直線段的復(fù)合型推鏟?；剞D(zhuǎn)式鏟刀推土機往往采用圓弧型 推鏟這是因為在斜鏟作業(yè)時，推土阻力小，平地效果好。 取 下部為直線段的復(fù)合型推鏟。 推土鏟的斷面結(jié)構(gòu)形式 推土機斷面的結(jié)構(gòu)形式有開式、半開式、閉式三種形式，如圖 22 所示小型推土機一般采用結(jié)構(gòu)簡單的開式推土鏟；中型推土機長采用半開式推土鏟；大型以上推土機作業(yè)條件惡劣，為保證足夠的強度和剛度，需要采用閉式推土鏟。 5 (a)開式 (b)半開式 (c)閉式 圖 22 推土鏟的斷面結(jié)構(gòu)形式 推土作業(yè)裝置主要參數(shù)及結(jié)構(gòu)尺 寸的確定 鏟刀高度和寬度 這兩個參數(shù)決定了推土機的推土容量，因此是決定推土機生產(chǎn)效率的重要參數(shù)。 (1)鏟刀高度 gH 鏟刀支地，沿地面垂直方向量出的鏟刀高稱為鏟刀高度gH 。鏟刀高度取決于發(fā)動機的額定功率。 gH 可按經(jīng)驗公式確定 KPKPg FFH 5500 3 ?? （ 21） 式中： KPF — 為推土機 在推土作業(yè)速度下所能發(fā)揮的有效牽引力，以 10KN 為單位。 則： 35 0 0 5 6 1 3 m mg K P K PH F F? ? ? (2)鏟刀寬度 gB 是指鏟刀切削刃外廓寬。推土機鏟刀必須有自身開辟道路的能力，因此鏟刀寬 gB 必須大于兩側(cè)履帶每邊 25～ 35 mm。一般來講，用同一主機，在要求相同容積的土方作業(yè)時，可用不同寬度的推土鏟，土壤越是松軟，寬度可相應(yīng)大些。 當(dāng)鏟刀高度確定以后，可以用經(jīng)驗公式確定鏟刀寬度 gB 的值。 gg HB )5~4(? （ 32） 取： ?? gg HB mm 6 推土鏟角度參數(shù) 推土鏟的角度參數(shù)包括切削角 δ、后角 α、前翻角 K? 、推土鏟斜裝角 ε、擋土板安裝角 Z? 、推土鏟水平面回轉(zhuǎn)角 φ、推土鏟垂直面傾斜角 ξ 等如圖 23。 φξδ 圖 23 鏟刀角度示意圖 (1)切削角 δ 是鏟刀支地，刀片與地面間的夾角。切削阻力與 δ 有關(guān)， δ 越小，切削阻力就越小。通過試驗得出結(jié)論： δ 在 ?20 ～ ?30 時切削的阻力最小。但是，由于推土機作業(yè)時，必須保證后角 α ?30 ，因此 δ 過小不僅使 α 得不到保證，而且會引起刀刃尖角過小，使刀片強度受到影響。所以，在實際設(shè)計時，一般取 δ =（ ?45 ～ ?60 ） 177。?10 。取 δ=52176。 (2)后角 α 是刀片后段斜面與地平面的夾角。一般取 α = ?30 ～ ?35 。上面已經(jīng)提到， α 最好不能小于 ?30 ，否則，由于地勢起伏會出現(xiàn)刀片背后接地現(xiàn)象，從而增加摩擦阻力，降低切削能力。取 α = ?33 。 (3)前翻角 K? 是推土鏟最上緣切線與 水平面間夾角。 K? 的選擇主要考慮使土屑沿推土鏟上緣向前翻滾性能良好。 K? 值隨推土鏟上部曲面的曲率半徑的變化而改變。 K? 過大，會使土壤里開上緣時不能向前翻滾； K? 過小，必然要減小推土鏟上部的曲率半徑，這就增加了土壤沿推土鏟向上滑動的阻力，也增加了土壤對推土鏟的法向壓力，從而增加了土壤黏結(jié)在推土鏟上的可能性?？紤]到推土機上坡（ K? 增大）和下坡（ K? 減小）的影響，一般取 ??45K? ～ ?70 。取 ??67K? 。 (4)推土鏟斜裝角 ε 是指整個推土鏟與地面傾斜安裝角度。一般取 ε=75176。 ε過小，一方面土屑易從推土鏟上緣往后翻落；另外，由于推土板上積土太多而引起鏟刀提升阻力增加。 ε 過大，切削角隨之增大，使土屑上升變形加大，增加切削阻力。取 ε =75176。 (5)擋土板安裝角 Z? 是指推土鏟上部擋土板與地面的夾角。一般取 ?90 ～?100 。加裝擋土板的目的是防止土屑往推土板后面翻落并增加推土板前積土量。取 Z? =93176。 (6)擋土板回轉(zhuǎn)角 φ 是指在水平面內(nèi)，推土鏟與推土機縱向軸線的夾角。對于回轉(zhuǎn)式鏟刀，側(cè)向排土?xí)r， φ 的變動范圍為 ?60 ~ ?90 。取 φ =90176。 (7)推土鏟傾斜角 ? 是在垂直面內(nèi)推土鏟與地平面的夾角。有了 ? 角，能使 7 推土機在坡地上橫向推出水平切面，以及在平地上推出橫坡。另外對于較堅硬土，可用鏟角作業(yè)。用螺桿調(diào)整的取 ??? 5? ，用油缸調(diào)整的取 ? ?????? 125? 。 取 ??? 12? 。 推土鏟曲率半徑 推土鏟曲率半徑 R 是決定推土鏟形狀的重要參數(shù)之一。它直 接影響推土機作業(yè)性能。 R 過小，增加土屑沿推土鏟上升的阻力，并且導(dǎo)致卸土不干凈； R 過大，土屑容易向推土鏟后面翻落，減少推土鏟前面積土量。因此確定 R 值要綜合考慮上述因素，其中最主要的就是避免土屑向推土鏟后面翻落，也就是要求K? 90176。通常取 R= gH 。取 613mmgRH?? 。 推土鏟直線部分及擋土板尺寸 檔土板垂直高度一般為（ ～ ） Bg。擋土板上邊寬度大于發(fā)動機罩的寬度、不小于推土鏟寬度的 2/1 ；擋土板下邊的寬度，固定式推土鏟取其為推土鏟寬，回轉(zhuǎn)式推土鏟則取其為推土鏟寬的 %75 。 取垂直高度470)~( ?? gBh mm。 推土工作裝置運動分析 側(cè)傾機構(gòu)運動分析 鏟刀側(cè)傾機構(gòu)如圖 24所示。側(cè)傾油缸的伸縮使各構(gòu)件和鏟刀運動副產(chǎn)生位移，由于機體支承在地面上，不會傾斜，整個推土鏟框架機構(gòu)便隨之產(chǎn)生側(cè)傾，從而實現(xiàn)鏟刀側(cè)傾運動。計算側(cè)傾量時假設(shè) :① 左頂推梁相對鏟刀運動是微小的 , 可看作相對鏟刀近似固定不 動。 ② 在側(cè)傾油缸作用下 , 右頂推梁僅繞著橫銷軸O1O2軸線轉(zhuǎn)動 , 忽略其橫向擺動 [17]。 1鏟刀 2托架 4左、右支臂 6左、右頂推梁 7機體 8螺桿 9側(cè)傾油缸活塞桿 10油缸體 圖 24 鏟刀側(cè)傾機構(gòu)簡圖 圖 25是右頂推梁部分計算簡圖 , 圖中 DA 線表示側(cè)傾油缸行程 , O為頂推梁 8 與鏟刀連接橫銷軸的軸心， 1L 是側(cè)傾油缸上端點與橫銷軸軸心的距離， 2L 是側(cè)傾油缸下端點與橫銷軸軸心的距離， 1? 是 1L 和 2L 的夾角， 3L 是頂推梁長度 , β是頂推梁與地面最初夾角 , L是側(cè)傾油缸行程。對左頂推梁部分 ,DA是螺桿 ,設(shè)其長度為 L? ,相應(yīng)于 1? 的角度設(shè)為 1?? , 則 ???????????????21222211212222112a r c c o s2a r c c o sLLLLLLLLLL?? (23) 以 O點為坐標(biāo)原點時 , 左頂推梁鉸點 1B 的坐標(biāo)為 ??? ?? ??sincos3311 LZ LXBB (24) 右頂推梁鉸點 2B 的坐標(biāo)為 ? ?? ???? ??? ??? ?? ??s inc o s3322 LZ LXBB （ 25） 左傾時 11 ??? ???? , 右傾 時 11 ??? ???? , 則左、右頂推梁后鉸點之間的標(biāo)差為 ??? ??? ???1212BBBB ZZZ XXX （ 26） 計算時假定左頂推梁和鏟刀不動 , 機體傾斜 , 實際上機體是不動的 , 因而只能是鏟刀運動。要將傾斜的機體線 21BB? 轉(zhuǎn)平至 21BB , 通過空間轉(zhuǎn)動變換矩陣二次轉(zhuǎn)動來實現(xiàn) , 如圖 26所示 , 1B 點為原點 , Y 軸通過 1B 和 2B 點 , Z 軸垂直地面 , X 軸平行地面。先繞 X 軸轉(zhuǎn) θ角 , 再繞 Z 軸轉(zhuǎn) α角 , 轉(zhuǎn)動矩陣為 ?????????????????????????c o ss in0c o ss inc o sc o ss ins ins ins inc o sc o sI （ 27） 9 θβ 圖 25 右頂推梁部分計算簡圖 式中： 22a r c s in ZsZ????? 222a r c s in ZXsX ???? ??? 設(shè) b 為鏟刀兩尖角點橫向的寬度，當(dāng)鏟刀平放時，左 右兩尖角點坐標(biāo)差為：0??X ， bY?? ， 0??Z 。當(dāng)側(cè)傾時 , 鏟刀經(jīng)轉(zhuǎn)動矩陣變換后 , 左右兩尖角點的坐標(biāo)差為： ?? sinc osbX ??? ， ?? coscosbY ?? ， ?sinbZ?? ， Z? 是鏟刀側(cè)傾量。 θΔ39。 Δα 圖 26 機體 轉(zhuǎn)動參考坐標(biāo)系 10 升降機構(gòu)運動分析 鏟刀升降機構(gòu)如圖 27所示。 φ 2φ 1φ 4 1活塞桿 2油剛體 3頂推梁 4機體 圖 27 鏟刀升降機構(gòu)分析簡圖 鏟刀通過升降油缸活塞桿的伸縮 , 使頂推梁繞機體上過 C 點的