【文章內(nèi)容簡介】 年的消化吸收，目前形成了以 20 世紀(jì) 80 年代末小松技術(shù)產(chǎn)品為主導(dǎo)的格局，從 59kW(80 馬力 )到 235kW(320 馬力 )規(guī)格齊全的產(chǎn)品系列。但我國推土機(jī)技術(shù)仍處于較低水平，在運(yùn)用集成電路技術(shù)、微電子技術(shù)、傳感技術(shù)、信息技術(shù)和自動控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能化和智能化，我國仍處于起步階段，在智能推土機(jī)研究方面，國內(nèi)還只是在涉及推土機(jī)某些局部裝置，如三一重工的 TQ230 全液壓推土機(jī)。 國外推土機(jī)技術(shù)近年來發(fā)生了一些變化，主要是擴(kuò)大電子技術(shù)的應(yīng)用和提高推土機(jī)作業(yè)性能、可靠性、操縱 舒適性、維修保養(yǎng)性能以及在環(huán)境保護(hù)方面的一些新技術(shù)。目前，卡特彼勒公司、模塊采礦系統(tǒng)公司、 MMS、 Leica 和 Trimble 導(dǎo)航設(shè)備有限公司均開發(fā)了基于 GPS 的推土機(jī)定位系統(tǒng)，大大提高推青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 8 土機(jī)的作業(yè)生產(chǎn)率，如卡特彼勒的采礦鏟土運(yùn)輸技術(shù)系統(tǒng) (METS)。 我國推土機(jī)的發(fā)展方向 （ 1）開發(fā)小型推土機(jī) 除高速公路建設(shè)需要大、中馬力推土機(jī)外，高等級公路建設(shè)和縣鄉(xiāng)級公路網(wǎng)的建設(shè)和水利工程、環(huán)保工程建設(shè)，勢必造就大批量的個體施工者。這樣，對小型推土機(jī)（ 100 馬力以下）的需求量必然要增加。同時 ，我國已建成的高速公路和高等級公路已逐漸進(jìn)入維修期，隨著東部沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，小型推土機(jī)將逐步成為人們替代體力勞動的工具。這正是小型推土機(jī)的市場所在。 與北美、西歐和日本市場相比，中國小型推土機(jī)市場無論是銷量，還是小型推土機(jī)與重型推土機(jī)銷售總量中所占的比重，都有相當(dāng)大的差距。推土機(jī)行業(yè)必須借這次機(jī)遇，努力滿足這一新市場的需求。據(jù)有關(guān)雜志介紹，目前小型機(jī)市場已進(jìn)入成長期， 20212021 年前后進(jìn)入成長期后期和成熟期前期， 2020 年前后進(jìn)入成熟期。所以，推土機(jī)行業(yè)的有關(guān)企業(yè)，應(yīng)從戰(zhàn)略 角度著眼，決不能忽視小型產(chǎn)品的未來市場。但在中國這樣的發(fā)展中國家開發(fā)小型工程機(jī)械產(chǎn)品，其定位一定要準(zhǔn)。應(yīng)該用不同的技術(shù)、針對不同用戶群來解決定位準(zhǔn)的問題，應(yīng)首先開發(fā)滿足發(fā)達(dá)地區(qū)廣大農(nóng)村市場的低端產(chǎn)品。而高端產(chǎn)品更多應(yīng)考慮未來用戶的需求。 （ 2）盡快完善和解決適應(yīng)西部高原地區(qū)作業(yè)的關(guān)鍵技術(shù) ①采用功率恢復(fù)型的增壓技術(shù)。由于以一般的自然吸氣發(fā)動機(jī)而言，當(dāng)海拔高度每升高 1000m 時， 其輸出功率就會降低 8～ 12%。 若整機(jī)作業(yè)海拔高度達(dá) 4000m 時，則其輸出功率，只有在平原地區(qū)的 55%左右。所以西部高原地區(qū)施工使用的推土機(jī)必須采用這種功率恢復(fù)型增壓技術(shù)，以使柴油機(jī)在高原地區(qū)使用時，其輸出功率和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及其熱負(fù)荷指標(biāo)等恢復(fù)到原東部低海拔地區(qū)時的標(biāo)定水平。目前，全國推土機(jī)的柴油機(jī)配套廠家，如上海柴油機(jī)廠、濰坊柴油機(jī)廠、重慶康明斯柴油機(jī)公司等都做了不少工作，已基本滿足市場的需求。 ②熱平衡技術(shù)。工程機(jī)械在西部高壓地區(qū)施工，要解決液力系統(tǒng)的冷卻問題。既要解決柴油機(jī)因增壓產(chǎn)生的熱負(fù)荷升高問題，又要解決傳動散熱系統(tǒng)因高原散熱能力下降所引起的比東部低海拔地區(qū)的較高的溫升。在進(jìn)行熱平衡計(jì)青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 9 算時，要把冷卻風(fēng)量、空氣重度、 環(huán)境溫差、散熱器的散熱能力等等因素考慮到。 ③防風(fēng)沙技術(shù)的應(yīng)用。由于西部地區(qū)風(fēng)沙比較大，若采用一般的空氣濾清器，極易造成空氣濾清器堵塞或?yàn)V清不充分，損壞柴油機(jī)的零部件。目前，各柴油機(jī)廠家一般采用三級濾清器或四級濾清器來解決這一問題。 ④自救防護(hù)設(shè)備及機(jī)具的配置。由于西部高原地區(qū)交通不便，人煙稀少。因此，機(jī)械應(yīng)安裝液壓絞盤，以便在其陷入沙坑或沼澤地時，可被拖拽出來。同時，由于西部地區(qū)溫差大、風(fēng)沙大，駕駛室應(yīng)提高密封性能，并配備冷暖空調(diào)，防紫外線玻璃。駕駛室內(nèi)應(yīng)配備必要的生活設(shè)施以及食用水與食品儲藏柜。甚至應(yīng)配 備全球定位系統(tǒng)和小型的制氧設(shè)備。 ⑤低溫預(yù)熱系統(tǒng)的采用。為提高機(jī)械的冷起動性能。除采用高性能的免維護(hù)電瓶外，采用柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)預(yù)熱或油底殼預(yù)熱技術(shù)也是兩 種很有效的方法這兩種技術(shù)尤其適用于氣溫低于 35℃的高寒地區(qū)。 ⑥多自由度推土裝置的開發(fā)應(yīng)用。隨著城建設(shè)施的增多和農(nóng)田水利建設(shè)的需要，應(yīng)逐漸完善多自由度推土裝置的開發(fā)和應(yīng)用。 ⑦隨著微電子技術(shù)與信息技術(shù)發(fā)展，智能化、集成化推土機(jī)必將成為 21 世紀(jì)推土機(jī)的重要發(fā)展方向。推土機(jī)單機(jī)集成化操作與智能控制技術(shù)；智能監(jiān)控、檢測、預(yù)報(bào)、遠(yuǎn)程故障診斷與維護(hù)技術(shù)；基 于網(wǎng)絡(luò)的機(jī)群集成控制與智能化管理技術(shù)等方面； CAN 總線技術(shù)；自動找平技術(shù)；行走控制技術(shù)；GPS/GIS、 LED 液晶顯示器和計(jì)算機(jī)控制的發(fā)動機(jī)管理技術(shù)已成為智能化推土機(jī)的發(fā)展方向。 對推土機(jī)設(shè)計(jì)的要求 (1)、采用人性化設(shè)計(jì) 目前，我國生產(chǎn)的推土機(jī)的外觀及駕駛室的布置與世界先進(jìn)國家比還有很大差距。這與我國推土機(jī)行業(yè)競爭不大有一定關(guān)系。針對我國已加入 WTO，對國外設(shè)備的貿(mào)易壁壘逐漸取消，我們必須向國外先進(jìn)企業(yè)看齊，對我們產(chǎn)品的外觀造型、駕駛室內(nèi)部舒適性等引起高度重視。操縱系統(tǒng)逐漸向挖掘機(jī)、 汽車行業(yè)靠近，以減輕駕駛員的勞動強(qiáng)度。儀器儀表采用三級報(bào)警的電子監(jiān)控裝置及故障自動診斷裝置，駕駛室采用密閉、帶空氣過濾裝置的空調(diào)駕駛室，并青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 10 增加收錄機(jī)、甚至 DVD 等先進(jìn)的電子設(shè)備，最大限度地滿足駕駛?cè)藛T的人性化要求。 (2)、節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用 ①工作裝置液壓系統(tǒng)采用定差溢流技術(shù)。這樣，在工作裝置換向閥處于小開口節(jié)流調(diào)速過程中，油泵多余供油可不經(jīng)安全閥回油箱，直接從差壓閥溢流回油箱，使調(diào)速過程中系統(tǒng)壓力只比工作壓力高一定值△ P，從而達(dá)到減少液壓功率損耗，降低油溫之目的。 ②發(fā)動機(jī)與工作裝置液壓系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)，采 用全功率匹配技術(shù)。發(fā)動機(jī)可根據(jù)實(shí)際工況自動調(diào)整輸出給傳動系統(tǒng)和工作裝置液壓系統(tǒng)的功率，達(dá)到最大限度地利用發(fā)動機(jī)功率，以達(dá)到節(jié)能目的。 ③靜液傳動技術(shù)。傳動采用靜壓傳動。整機(jī)減少了變速箱、變矩器（主離合器）、轉(zhuǎn)向離合器等傳動部件，從而極大減少了機(jī)械功率損失，而且極易實(shí)現(xiàn)與發(fā)動機(jī)的全功率匹配，以達(dá)到節(jié)能目的。 (3)、發(fā)動機(jī)排放達(dá)歐Ⅱ標(biāo)準(zhǔn) 隨著大、中城市交通、基礎(chǔ)設(shè)施的開工建設(shè)和維修工程的增加以及國內(nèi)、國際市場對環(huán)保要求的逐漸嚴(yán)格，發(fā)動機(jī)排放要求至少達(dá)到歐Ⅰ標(biāo)準(zhǔn)，一些發(fā)達(dá)國家甚至已經(jīng)要求達(dá)到歐Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)。因此 ，推土機(jī)配置的發(fā)動機(jī)必須盡快滿足這一市場要求。 推土機(jī)總體設(shè)計(jì)的任務(wù) 根據(jù)所要設(shè)計(jì)的推土機(jī)的主要用途、作業(yè)條件、制造情況等全名正確的確定影響整機(jī)性能的主要參數(shù)、各總成的型式，并進(jìn)行合理的布置。 總體設(shè)計(jì)包括以下內(nèi)容： （ 1）根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，選擇機(jī)型及各總成結(jié)構(gòu)型式，確定總體布置方案。 （ 2）確定整機(jī)主要性能參數(shù)。 （ 3）按總體性能要求，確定各總成主要參數(shù)及相互之間的關(guān)系。 （ 4）進(jìn)行必要的總體計(jì)算。 （ 5）繪制整機(jī)尺寸鏈圖及總圖。 （ 6）輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)（例如機(jī)罩，附件等）。 總體設(shè)計(jì)對整機(jī)性能起決定 性的作用，因?yàn)檎麢C(jī)性能的好壞，不僅取決于青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 11 的各總成本身性能的優(yōu)略，而且更重要的是與他們之間的協(xié)調(diào)有關(guān)。組成整機(jī)的各總成之間的聯(lián)系又相互制約。在總體設(shè)計(jì)中，如果對整機(jī)缺乏總體考慮，那么即使各總成的造型與設(shè)計(jì)是好的，是先進(jìn)的，但組合在一起不一定能取得良好的的效果。因此在總體設(shè)計(jì)中，各總成要相互協(xié)調(diào)，不能片面強(qiáng)調(diào)某一局部，必須從整機(jī)出發(fā)全面考慮，從而獲得較高的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。 課題任務(wù) 本設(shè)計(jì)題目進(jìn)行推土機(jī)鏟斗的設(shè)計(jì)，主要工作有：設(shè)計(jì)工作裝置的結(jié)構(gòu)形式和尺寸，設(shè)計(jì)鏟刀高度、鏟刀寬度、推土板角度參數(shù)、曲率半 徑，頂推架與臺車架鉸點(diǎn)位置，然后進(jìn)行鏟斗的強(qiáng)度計(jì)算，最后進(jìn)行鏟斗的三維設(shè)計(jì) 。 課題背景和設(shè)計(jì)意義 隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，競爭無處不在，現(xiàn)在對學(xué)生的要求越來越高，不僅對學(xué)生的理論要求提高了，而且對學(xué)生的動手能力的要求也有所提高，而這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)就是對學(xué)生的理論實(shí)踐能力的一次提高。 本次設(shè)計(jì)主要完成 TY160 鏟刀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要查閱很多相關(guān)資料和深入思考問題，這對專業(yè)能力的提升有很大幫助。 在這次的設(shè)計(jì)中，應(yīng)用了結(jié)構(gòu)力學(xué)的知識，用到了 Por/Engineer 軟件 ，提高學(xué)生對軟件的應(yīng)用能力。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 12 第二章 推土機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 推土機(jī)總體結(jié)構(gòu)包括動力裝置、傳動機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、工作裝置、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和駕駛室等。 動力裝置 推土機(jī)的工作特點(diǎn)是在戶外連續(xù)作業(yè)，且阻力時常變化，宜選取 12 小時功率作為發(fā)動機(jī)裝車的標(biāo)定功率，轉(zhuǎn)速在 1800～ 2021r/min 之間，功率為120kw，速度適應(yīng)系數(shù)應(yīng)在 ～ 的范圍內(nèi)。 選用斯太爾 WD615T13 六缸四沖程柴油發(fā)動機(jī)，額定功率 120kw，最大輸出扭矩 840N178。 m。 傳動機(jī)構(gòu) 采用發(fā)動機(jī) — 液力變矩器 — 變速器 — 中央傳動 — 最終傳動的路線。 （ 1）液力變矩器 TY160 推土機(jī)功率 120kw，屬大型推土機(jī)，應(yīng)選液力機(jī)械傳動。液力機(jī)械傳動所選變矩器應(yīng)有較大的工作變矩系數(shù)和啟動變矩系數(shù)，以及較大的最高效率較寬的高效率范圍，而且穿透性應(yīng)比較小。 選用 YJ380 型單級單相三元件液力變矩器，循環(huán)圓直徑 380 mm，變矩系數(shù) ，最高效率 86%。該變矩器使推土機(jī)輸出力的大小能自動適應(yīng)外負(fù)載的變化，并保證超載運(yùn)行時發(fā)動機(jī)不熄火。 （ 2）變速器 變速器要求結(jié)構(gòu)緊湊，換檔平穩(wěn)，換檔時無需切斷 動力。 采用行星齒輪式動力換檔變速器，速度的切換通過手操作液壓控制閥實(shí)現(xiàn)，前進(jìn)后退各三檔，采用強(qiáng)制潤滑。 （ 3）中央傳動和最終傳動 采用一對螺旋圓錐齒輪傳動，將動力分左右兩部分。通過左右轉(zhuǎn)向離合器再將動力傳給最終傳動，最終傳動為二級直齒輪減速機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，承受力青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 13 強(qiáng)，是推土機(jī)的主要受力部件。 （ 4）轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 采用多片濕式轉(zhuǎn)向離合器，利用彈簧壓緊，手操縱（與制動器聯(lián)動）油壓助力壓縮，液壓分離；采用濕式帶抱式腳踏油壓助力轉(zhuǎn)向制動器，以轉(zhuǎn)向器從動鼓作為制動鼓。 行走機(jī)構(gòu) 行走機(jī)構(gòu)由臺車、平衡梁和 四輪一帶 (托輪、鏈輪、支重輪、引導(dǎo)輪和履帶 ) 組成。臺車通過平衡梁與機(jī)架間半剛性聯(lián)接，支撐推土機(jī)前部幣量。臺車張緊液壓 缸起張緊履帶的作用，緩沖彈簧起緩和沖擊的作用。履帶為密封潤滑型 耐磨損，摩擦系數(shù)低，使用壽命長。 工作裝置 推土鏟可根據(jù)不同的使用土況配置角鏟、直傾鏟、 U 形鏟和環(huán)衛(wèi)鏟。后工作裝置可配置單齒松土器、三齒松土器、工業(yè)絞盤、拖式鏟運(yùn)機(jī)、拖式振動壓路機(jī)等，并可根據(jù)用戶需要改裝成吊管機(jī)和焊接工程車，這些工作裝置均為液壓驅(qū)動、結(jié)構(gòu)簡單、連接方便。 采用液壓操縱式直傾鏟刀，鏟刀可以在液壓缸的 作用下強(qiáng)制入土，在較硬土質(zhì)條件下正常作業(yè)，保證作業(yè)質(zhì)量，操作輕便，易于控制。工作裝置布置在推土機(jī)前端，主要包括推土鏟刀、頂推架、水平撐桿、斜撐桿和控制推土鏟刀起落的液壓缸。 直傾式鏟刀的推土板采用中部為圓弧段，上部為擋土板，下部為直線段的復(fù)合型推土板，推土板斷面結(jié)構(gòu)為半開式。推土板側(cè)邊與推土機(jī)縱軸方向夾角一般為 5～ 7 度。 液壓系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)分為變速變矩液壓系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)和工作裝置液壓系統(tǒng)。變速液壓系統(tǒng)由變速泵、變速閥等組成，用于推土機(jī)的前進(jìn)、后退和變速換擋，青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 14 使推土機(jī)換擋平穩(wěn)、可靠、省力。轉(zhuǎn) 向液壓系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向泵、轉(zhuǎn)向閥等組成，用于推土機(jī)的轉(zhuǎn)向和制動，使推土機(jī)轉(zhuǎn)向制動靈活可靠。工作裝置液壓系統(tǒng)由工作泵、控制閥和液壓缸等組成，用于推土機(jī)工作裝置的提升、下降和保持，作業(yè)效率高。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 15 第三 章 推土機(jī)總體參數(shù)選擇 推土機(jī)的總體參數(shù)包括重量、速度、牽引力等。初選時，一般按經(jīng)驗(yàn)公式或相似法則來確定，然后通過總體計(jì)算來校核總體性能。如果計(jì)算結(jié)果不夠理想，必須對某些參數(shù)做適當(dāng)?shù)男薷?，以獲得良好的總體性能。 推土機(jī)重量和接地比壓 推土機(jī)的重量總體性能影 響很大，他是衡量發(fā)動機(jī)功率利用的一個重要參數(shù)。 此款 TY160 推土機(jī)的使用重量是 173850N，其發(fā)動機(jī)額定功率是 120 千瓦，所以其比重量約是 。 推土機(jī)的接地比壓 q 是使用重量 sG 與履帶接地面積 F 之間的比值按下式計(jì)算： q= LbGs3102? （ ） 式中： sG —— 推土機(jī)的使用重量（ KN） 。 L—— 履帶接地長度（ m）； b—— 履帶板寬度（ m）； 其中， sG 是 ， L 為 ， b 為 。 q= 3 ???=68KPa 履帶式推土機(jī)的接地比壓一般在 60KPa 左右。 推土機(jī)的行走速度 推土機(jī)前進(jìn)時 1— 3 檔的速度分別為 0—