【文章內(nèi)容簡介】 方案一：此方案選用整體式行走架，履帶架和底盤是一個(gè)整體，這個(gè)方案的特點(diǎn)為行走架結(jié)構(gòu)簡單,成本低,制造容易,但相對(duì)承載能力較小,一般用在對(duì)承載力要求不高,尤其只作為輔助行走之用,鉆機(jī)鉆孔時(shí)行走架不受力或受力較小的鉆機(jī)。方案二：此方案選用組合式行走架，組合式行走架可分為伸縮式行走架和非伸縮式行走架?？缮炜s式履帶行走裝置一般應(yīng)用于10噸米以上的旋挖鉆機(jī),大型挖掘機(jī)、履帶式起重機(jī)、地下連續(xù)墻抓槽機(jī)等大型設(shè)備,這些設(shè)備要求作業(yè)時(shí)穩(wěn)定性要好,需要將履帶向外伸出增大支承面,提高作業(yè)穩(wěn)定性,運(yùn)輸時(shí)將履帶收回減小運(yùn)輸尺寸,有的特大型設(shè)備運(yùn)輸時(shí)還需要將兩個(gè)履帶架拆下,以減小運(yùn)輸尺寸和單件運(yùn)輸重量。由于三一的SR150全液壓旋挖鉆機(jī)總的工作重量為45T，屬于較重的車型，又根據(jù)運(yùn)輸?shù)男枰蛯?shí)際工作情況的需要，故選擇伸縮式履帶行走架。第三章 履帶行走架的設(shè)計(jì)計(jì)算履帶行走裝置的尺寸和接地比壓的確定,主要考慮的是鉆機(jī)工作質(zhì)量、行走時(shí)的工作條件、行走速度等。由于工程鉆機(jī)的行走大多是輔助功能,行走速度較慢,一般在選擇或設(shè)計(jì)履帶行走裝置時(shí)主要考慮鉆機(jī)的質(zhì)量和驅(qū)動(dòng)能力。在確定鉆機(jī)的接地比壓時(shí)主要考慮鉆機(jī)行走的地層條件,再根據(jù)接地比壓確定履帶行走裝置的尺寸。目前,工程鉆機(jī)主要考慮的是平均接地比壓,其計(jì)算公式為: 式中：p———履帶平均接地比壓(Pa)。m———鉆機(jī)的工作質(zhì)量(kg)。b———履帶的寬度(m)。L———履帶的接地長度(m)。g———重力加速度(g= m/s2)。鉆機(jī)的工作質(zhì)量m=45000Kg,履帶的寬度b=，履帶的接地長度L=。=最大接地比壓的計(jì)算，根據(jù)圖8,一條履帶上所受的載荷為G,偏心距為e,則履帶兩端的最大比壓為：。履帶兩端的最小接地比壓為：圖8最大接地比壓計(jì)算簡圖式中：G——鉆機(jī)的工作重量b——履帶的寬度(m)。L——履帶的接地長度(m)。e——重力的偏心距（m） 。（1）總牽引力由式 得式中 P——發(fā)動(dòng)機(jī)功率，P=120KW；——傳動(dòng)到驅(qū)動(dòng)輪的總效率，；——行走速度，KM/H；——泵或馬達(dá)的變量系數(shù)（如采用定量泵和定量馬達(dá)，則取=1）。（2）履帶行走阻力的確定 1）由于擠壓土壤造成的運(yùn)行阻力 在坡道上時(shí)： 式中 ——運(yùn)行比阻力系數(shù)，； m——機(jī)器的工作質(zhì)量，m=45000Kg； ——預(yù)設(shè)的爬坡角度，=30176。 所以 =176。= 在平道時(shí)： =mg==88200N 2)坡道阻力 =mgsing=176。=220500N 3)風(fēng)載荷造成的阻力 =qA 式中 q——風(fēng)壓，q=250Pa； A——迎風(fēng)面積，A=。 ==1625N 4）不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性阻力 ===4410N 所以，坡道行駛外部阻力為 =+++ =+220500+1625+4410=302KN 平道行駛外部阻力為 =++=88200+1625+4410=94KN(3)內(nèi)阻力的計(jì)算1)驅(qū)動(dòng)輪與履帶的嚙合阻力 =（1） === =，為履帶板與驅(qū)動(dòng)輪嚙合效率。 =（）=2)驅(qū)動(dòng)輪、導(dǎo)向輪軸與軸套的摩擦阻力。挖土機(jī)前進(jìn)時(shí) =（+3）式中 ——對(duì)于履帶上分支懸垂所造成的張力，取==； ——軸頸中的摩擦系數(shù)，=； d——驅(qū)動(dòng)輪和導(dǎo)向輪的軸頸直徑，d=； D——驅(qū)動(dòng)輪的節(jié)圓直徑，D=。 =(+) = 3)履帶軸銷的摩擦阻力（后輪驅(qū)動(dòng)，前進(jìn)行駛） = 式中 ——履帶銷軸直徑，=； ——履帶銷軸中的摩擦系數(shù)，=； Z——驅(qū)動(dòng)輪的齒數(shù)，Z=27； t——履帶板的節(jié)距，t=20cm。 == 4)支重輪滾動(dòng)阻力和軸頸摩擦阻力。 = == 式中 m——整機(jī)工作質(zhì)量，m=45000Kg； ——軸頸的摩擦系數(shù)，=； f——滾動(dòng)摩擦系數(shù)。f=； ——支重輪軸頸的直徑，=； ——支重輪直徑，=。 兩條履帶的內(nèi)阻力總和為 = =2（+++）=63KN (4)履帶行走裝置牽引力驗(yàn)算。 1)在坡道上行駛的總阻力 = =302+63=365KN 2)在平道上行走的總阻力 = + =94+63=157KN 由計(jì)算結(jié)果可知，上坡行駛= =365KN,故牽引力滿足條件。由公式得式中k——對(duì)支重輪重量的修正系數(shù)，k=~L——履帶的接地長度（m）、——最后端的支重輪軸與驅(qū)動(dòng)鏈輪軸及導(dǎo)向輪軸之間的距離——地面的最大允許比壓——履帶節(jié)距（m）樁機(jī)既可使用于密實(shí)的干黃土，也可用于普通粘土，根據(jù)這些條件，~,為了保證旋挖鉆機(jī)不下陷，取=，。故圓整為7，所以支重輪的個(gè)數(shù)為7個(gè)。在實(shí)際情況中履帶架伸縮梁的受力情況十分復(fù)雜，這里將其簡化為向下的壓力與扭矩，受力情況如下圖所示，由圖可知，該梁的一端焊接在履帶架上，一端是懸空的，方便插入底盤內(nèi)，故可以將其簡化為懸臂梁的模型，如圖9所示。圖9簡化模型圖10剪力、彎矩、扭矩圖旋挖鉆機(jī)的上半車身重量為28t，假設(shè)質(zhì)量作用在底盤的幾何中心上，每根梁承擔(dān)的重力為上半車身重量的四分之一。由扭矩的計(jì)算公式得：式中：F——作用在梁上的力，X——梁到底盤中心垂線的距離。F==68600NX=所以=34300。經(jīng)受力分析得該梁的剪力Q=G=68600N，彎矩為M=GX。梁的剪力圖、彎矩圖如圖所示。由圖10可知，危險(xiǎn)截面在梁的焊接處，故對(duì)此處進(jìn)行校核。由式得：式中：W——截面圖形的抗彎截面模量，M——力對(duì)梁的產(chǎn)生的彎矩，T——受力的作用梁產(chǎn)生的扭矩。，該梁的b=h=，所以 =M=Fx==75460將個(gè)數(shù)據(jù)帶入公式得= 為了保證梁的安全性，由上述計(jì)算的結(jié)果，選擇高錳鋼做為梁的材料。螺紋連接的受力情況可分為兩種，一種是受橫向的剪切力，一種是受軸向的作用力。旋挖鉆機(jī)履帶架下的螺紋連接用于連接支重輪和履帶架，故受到以軸向作用為主的力。旋挖鉆機(jī)的總的工作質(zhì)量為45T，每一邊的履帶架上有7個(gè)支重輪，總的支重輪數(shù)為14個(gè)，故每個(gè)支重輪承受的力為T。旋挖鉆機(jī)工作時(shí)有不穩(wěn)定的載荷，所以殘余預(yù)緊力=（—）F。螺栓受到的總力為式中：——?dú)堄囝A(yù)緊力；F——螺栓承受的工作載荷。F=T==3214Kg=31500N，取===25200N故螺栓受到的總力為=25200+31500=56700N螺栓危險(xiǎn)截面的拉伸強(qiáng)度條件為式中：——螺栓的總拉力；d——螺栓的直徑，d=22mm?？紤]到螺栓在總拉力的作用下可能需要補(bǔ)充擰緊，故將總拉力增加30%以考慮扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的影響。=+=56700+=82710N=根據(jù)此結(jié)果選擇中碳鋼做為螺栓的材料。螺栓的最大應(yīng)力計(jì)算安全系數(shù)為式中：——螺栓材料的對(duì)稱循環(huán)拉壓疲勞極限，見表1，MPa；——試件的材料常數(shù)，即循環(huán)應(yīng)力中平均應(yīng)力的折算系數(shù)，對(duì)于碳素鋼，=—，對(duì)于合金鋼，=—；——拉壓疲勞強(qiáng)度綜合影響系數(shù)，如忽略加工方法的影響，則，此處為有效應(yīng)力集中系數(shù)，見表2，為尺寸系數(shù)，見表3；S——安全系數(shù)，見表4最小拉應(yīng)力為式中：——預(yù)緊力；d——螺栓的直徑。，則 =47250N=124MPa應(yīng)力幅為==12MPa表1螺紋連接件常用材料的疲勞極限材料疲勞極限/MPa材料疲勞極限/MPa10Q21535160—220170—220220—300120—150120—160170—2204540Cr250—340320—440190—250240—340其中=，==表2材料的/MPa4006008001000表3螺紋連接件的尺寸系數(shù)直徑d/mm1620242832404856647280取=200MPa，=則=所以此螺栓安全。表4 螺紋連接的安全系數(shù)S受載類型靜載荷變載荷松螺栓連接—緊螺栓連接受軸向及橫向載荷的普通螺栓連接不控制預(yù)緊力的計(jì)算M6—M16M16—M30M30—M60M6—M16M16—M30M30—M60碳鋼5—44——2碳鋼——合金鋼—55——3合金鋼10——10控制預(yù)緊力的計(jì)算——鉸制孔用螺栓連接剛：=，=鑄鐵：=—?jiǎng)偅?—，=鑄鐵：—第四章 基于PRO/E伸縮式履帶行走裝置的建模4．1 PRO/E的簡介Pro/Engineer 是美國PTC公司的產(chǎn)品，于1988年問世。10多年來，經(jīng)歷20余次的改版，已成為全世界及中國地區(qū)最普及的3D CAD/CAM系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)軟件，廣泛應(yīng)用于電子、機(jī)械、模具、工業(yè)設(shè)計(jì)、汽車、航天、家電、玩具等行業(yè)。 Pro/