斗轮堆取料机履带行走机构设计【全套含有CAD图纸】
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学位论文原创性声明 本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人 在指导教师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明 确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 录 A 1992： 88of to 3D in be as of By in of to of of is to of in of is in of is 3D as an in of TC is AD of - on of to of AD on of to to in a of to a o it be in of of in of in to to of a is to AM 2 be to in of to of of to to to 2.2 to be to in of a of to be in to of of be to 3- as a 2.3 In to in a to of of as of 2.4 of of of in of of of of to of in of be to on by or by to by in As of of It is to of of 3D AD 4- to of AD in of a of be on of of of In of in a of of it a in to as a is on of as of C a : a as be C be In a of as LL of is In is in of of of on of of 1)of of is in in of at of 2 is on of of is of is to of or 2)VC be to (3)to of in ; （ ; ; ; ; 。 in in , of by to of of in in in of by in of of of of of to to of be to n of in to 3 of D of of to of of 录 B 基于 在履带车辆传动系统建模中应用 要： 本文论述了 出了在三维 开发的目的、开发工具的选取等。通过基于 一步阐述了实施 执行文件的生成、注 册和运行等关键技术。最后，笔者通过在 关键词 ： 次开发、模型建模 1前言 随着计算机辅助设计和辅助制造技术的飞速发展，其应用领域在日益扩展，已使工程设计业和制造业发生了深刻的变化，这一点在产品的结构设计方面表现的尤为显著。三维造型技术、参数设计技术和虚拟现实技术等新概念、新办法已渗透到传统的结构设计中，并发挥出前所未有的作用，推动工程设计技术的发展。 司的 现代 它率先采用的革命性的设计思想 基于特征的参数化设计，领导了现代 主要特征功能有：全相关性、基于特征的参数化模型建模、先进的资料管理系统和装配管理工程数据库再利用等。可让使用者同时完成工业设计、结构设计功能，模拟加工制造，缩短产品开发的时间和流程。 然而就是由于 它在具体应用时不能直接处理特定的产品，由于产品设计的要求千差万别，企业拥有的设计资源和设计环境也不同，再加上国外设计观念、标准存在差异，在使用该软件进行具体产品设 计时会感到有些不是特别方便。基于这一点，为了使 造效益，就需要对 2明确二次开发的目的 发之前要明确产品的性质和所需的设计能力，由此确立所设计产品的功能、所需的设计理论和人力物力资源，还要考虑产品的更新以及未来的市场走向，使产品保持长久的可用性和生命力。 自行开发的产品要与己有软件相兼容，特别要注意在建立系统的资源数据库资料时，要在最终开发软件中建立，防止不同软件之间数据传 递后无法改动基础参数的问题，还要注意解决好系统间数据接口问题。解决方法通常采用专有接口，借助中性文件作为数据传输媒介和建立中央数据库的数据交换通道。 为了让所有的设计人员在一个符合国际的规范化环境下工作，并确保设计产品的正确性、标准化，需要定制用户标准化的 用环境，包括设定标准的工作环境、定义等三个配置文件和设定模型模板等。 很多单位的产品大部分是定型产品，此种产品的系列化、通用化和标准化程度很高。进行这些产品 设计所采用的数学模型及产品的结构都是固定不变的，所不同的只是产品的结构尺寸不同，而结构尺寸的差异是由于相同数目类型的已知条件在不同规格的产品设计中取不同的值造成的。对于这类产品，可以将已知条件和其他的随产品规格而变化的基本参数用相应的变量代替，然后根据已知条件和基本参数，由计算机自动查询图形数据库，或由相应的软件计算出绘图所需的全部数据，由专门的绘图生成软件在屏幕上自动设计出图形。其工作原理如图 1所示 1 参数化 履带车辆传动系统属于系列化、通用化和标准化程度高的装置。它是各种不同用途车辆的重要组成部分，承担功率传递、分配和转换等功能，车辆通过该系统实现和满足多种行驶要求。履带车辆包括各种装甲车辆、后勤车辆和工程车辆。由于其特殊的用途和要求，决定了其结构 、功能和理论规律的复杂性。在履带车辆传动系统设计方面，三维参数化 大提高了设计效率。 在 用的包括：表）、 序 )、 户定义特征 )和些工具都可进行快速的二次开发，使用时应根据开发功能的难易程度、设计人员的素质高低和产品的结构特点综合考虑选取。鉴于该系统在 要与 它低层的数据库信息进行大量交互，完成较复杂的操作，因此，笔者选择 语言的用户化工具箱，也称为用户接口（ 它提供了大量的 够使外部应用程序（客户应用程序）安全有效地访问 且通过 统的无缝集成，客户和第三方能够在 借助第三方编译环境进行调试。 总 的来说， 种为同步模式（ 另一种为异步模式（ 同步模式包括两种模式，即动态连接库模式（ 多进程模式（ 也称为派生模式， 户编译 此种模式下，应用程序代码经过编译和连接，生成独立的执行文件。该文件由 作为 两种模式的比较：在 息交换是由进程之间消息系统完成的，该系统模拟直接函数调用，在两个进程间传递函数的识别信息及其参数。异 模式较之同步模式 ，具有代码复杂，执行速度慢的缺点。除非特别需要，一般不建议采用异步模式。 开发过程主要包括三个步骤。 （ 1）编写源文件。包括资源文件和程序文件。资源文件包括菜单资源文件、窗口信息资源文件和对话框资源文件等。 程序资源文件是用 整个 功能上分，程序设计的主要工作体现在两个方面：一是按是根据 功能需求设计 者是系统所要求的初始化部分和终止部分，后者是完成应用程序预定功能的一个或多个 （ 2）程序的编译和连接。利用 用程序的基本框架，并进行编译和连接 （ 3）程序的注册和运行。注册文件的作用是向 形式如下： ； （ ; ； ； ； 。 注册方式包括自动和手动两种 。 履带车辆传动系统参数建模的运行 系统采用自顶向下的设计模式，运行流程如图 2所示，首先根据传动系统总体设计任务书确定系统的布置形式和主要尺寸参数。总系统由联轴节、齿轮传动箱、主离合器、变速箱、风扇联动装置、行星转向机和侧减速器等分系统组成。各分系统从资料库中提取需要的零 件模板，通过系统提供的变形设计方法完成参数驱动，建立新的零件，然后结合总体设计规划的要求完成子系统自动装配生成整体模型，最后通过检验工具对装配体在静态和动态两种情况下进行干涉检查。 在装配体正确设计后，使用 块对传动总成进行运动仿真和有限元分析。通过对传动总成受力的模拟，系统计算出在外部载荷作用下各零件的受力状况。然后通过 过分析计算结果并结合以往的经验，确定该设 方案能否满足设计要求。对于不能满足要求的零件通过修改和优 化使其达到设计要求。最后将新前轴设计方案存储到前轴设计资源库中，不断使之完善，并生成详细系统工程图、零件属性列表和细化文档。 图 2 系统工作流程 在操作中，考虑到用户化的需要，运用 利用菜单、对话框和信息显示技术，帮助使用者轻松地使用本系统。 3结束语 为使用者量身定做出最有效的设计流程，大大提高设计效率，减轻工作量。利用本系统进行设计不仅能较好地完成设计任务，而且效率较高， 现出二次 开发技术的应用价值。 毕业设计 (论文 ) 开 题 报 告 学生姓名 学 号 专 业 班 级 指导教师 课题题目及来源： 课程题目：斗轮堆取料机履带行走机构设计 题目来源：自拟 课题研究的意义和国内外研究现状： 履带式行走机构是大型机械等整机的支承件 ,用来支承整机的重量 ,承受机构在工程作业过程中的产生力 ,并完成整机在行进、后退、转场、作业时的移动。因此 ,对于大型机械 (包括工程机械、冶金机械等 )的底盘 ,一般设计成履带驱动结构 ,履带沿着整机纵向中心对称布置。本文主要研究讨 论履带行走机构的设计原则和运动受力分析 ,总结机构行走时的影响因素 ,以达到整个机构结构合理、安全可靠、行动灵活的目的。 履带行走机构主要由导向轮、张紧装置、履带 架、 支重轮、 驱动装置、 托链轮及履带板等组成 , 如图 1所示。当液压马达带动驱动链轮转动时 , 与驱动 链轮相啮合的链轨及履带板有相对移动的趋势 , 但 是 , 由于履带板与路面之间的附着力大于驱动链轮、 支重轮和导向轮的滚动阻力 , 所以履带板不会滑动 , 而驱动链轮、 支重轮和导向轮则沿着铺设的链轨滚 动 , 从而驱使整机行走。整机履带行走机构 的前后 履带均可单独转向 , 从而使机器转弯半径更小或实现蟹行。 现今全世界德国是最先开始开拓和研发斗轮堆取料机的，德国研究它开始于19 世纪 30 年代，第一台斗轮堆取料机是在 19 世纪 80 年代研究成功的，真真正正投入使用应该是在 20 世纪初期。 第一台可以行走的斗轮堆取料机是 1919 年生产出来的了，这台斗轮堆取料机的行走机构是采用柴油发动机做为动力支撑的。这是一种具有代表意义的重要突破。然后，斗轮堆取料机的开拓和研发真正的走上健康快速发展的轨道。 20 世纪 70 年代左右，斗轮堆取料机的所有组成部分、结构形式的开 拓及改进研究已经日趋成熟。凭借着每天生产能力超过 20 万立方米的大型斗轮堆取料机的面世，也就标志着斗轮堆取料机进入现代化、自动化、智能化的蓬勃发展阶段。 随着经济时代的不断发展，连续堆取料工艺不断得到发展，其逐渐取代了一系列的低效率设备，实现了智能化，堆取料机的发展，其在现代散货搬运模块中扮演着重要的角色，其发展趋势是大型化、精细化，影响该模块的因素是非常多的。首先的原因可以归结为经济的推动。比如冶金工业的发展，进一步的推动了堆取料机的发展。又如全球钢铁经济的发展，推动了其钢铁的需求，保证其矿石输送量的提 升，实现了其矿石的年贸易量的提升，这也伴随着矿石开采模块、运输模块等的开展而不断发展。 我们国家自行研发斗轮堆取料机起步是非常晚的，最最开始斗轮堆取料机开发应该可以追寻到 1966 年。在当年的国内，有一部分炼钢厂、海岸码头非常需要运用这种类型的设备。为了满足当年的社会需要，研发了我国最早一批的斗轮堆取料机。经过了近五十余年的发展，我国的斗轮堆取料机开拓和研发的水准有了非常大的提升。虽然跟先进的国家比较，我们还有一定的不足，但是现在越来越多的斗轮堆取料机厂家已经开始从最初的开拓和研发转变为向更先进、更加智能化的高质量斗轮机迈进。 在堆取料机的设备更新过程中，出现了一些著名的设计公司，比如 司，其取料机的发展水平实现了国际化的标准，进行了更大范围的堆取料机的应用。又如海上运输船舶的发展，其大型化、精细化、设备简易化，也推动了堆取料机大型化的发展。在不同的应用功能模块中，矿石运输业扮演着重要的角色，这与其良好的经济利益是分不开的，比如其船舶的载重量。在现阶段一些比较著名的设备机型包括巴拿马型，好望角型，实现了散货船载性能的提升。目前最大的散货矿砂船载质量已达 40 万吨。随着船舶载质量的增大，堆取 料机的能力也在不断提高。散货船在港停泊时间的长短，不仅影响船舶周转的快慢，而且影响泊位的利用率，以至影响港口通过力的大小，因而直接影响港口的经济效益。一般散货船要求在港停泊时间不超过 48h，为满足这一要求，港口散货料场的堆取料机越来越趋于大型化。 国内斗轮堆取料机的发展基本经历了三个阶段。 20世纪 60年代、 70年代，国内开始设计小型斗轮堆取料机，典型机型有 3025、 8030等，取料出力分别为 300t/h、800t/h，回转半径分别为 250m。 20世纪 80年代、 90年代，是斗轮堆取料机发展的第二阶段 。钢厂、电厂等新建设的散料堆场逐步采用了大型斗轮堆取料机，用于散料的堆取和转运，例如上海宝钢、秦皇岛码头料场，斗轮堆取料机取料出力达到 2000t/h，回转半径达到 40m。受当时国内条件的限制，这些料场输送设备的建设多是合作制造或者整机进口的，甚至整套散料输送系统都是引进国外的。2000年后 ，国内斗轮堆取料机发展到了一个新阶段。迄今为止，国内厂家具备了300 6000t/25 60一阶段中，国外厂商仍占据一定份额，但国内厂家掌握了相当的技术、生产能力，并凭借服务、价格优势占据了国内市场的主流地位，并逐渐走向国际市场。 随着各种工业功能的提升，料场的工作需要，需要堆取料机具备更加智能化的条件，这是其料场系统的重要一模块。通过对整机工作效率的提升，更有利于提升料场的流程效益，保证其运行效率的提升。根据料场的设备设计需要，各种带式输送 机、卸船机器都需要进行智能化自动化的管理，其存在一定的难度。但堆取料机尤其悬臂斗轮堆取料机实现自动化的难度非常大，因此，要实现料场系统的全面自动化，关键是堆取料机的自动化。如果堆取料机能够实现自动化，则整个料场系统的自动化就很容易实现，就可提高料场生产效率，减少污染，降低成 本，减少故障率，保证港口料场系统的高效运行。 通过对远程控制方式的优化，更有利于提升其工作效益。这就需要专业作业人员的控制室操作控制，进行指令的发出，按照指令的具体工作需要，进行工作效益的提升。比如进行多元化的控制方法优化，进行堆取料 机半自动功能的具备，保证料场系统的控制，进行不同种设备的控制及其优化。如日本北陆电力大田七尾发电所就采用这种方式。全自动方式是一种更智能的模式，在这种模式下堆取料机能自动识别料堆、自动寻址定位、自动作业，操作人员在中控室中通过监视器观察整个料场的设备自动运行情况。德国的汉莎港和荷兰的鹿特丹港都采用这种方式。 课题研究的主要内容和方法，研究过程中的主要问题和解决办法： 一、分析 斗轮堆取料机履带行走机构的构成组件 履带工作条件恶劣 , 必须具有足够的强度和刚 度 , 耐磨性能要求良好 , 质量较轻以减少金属的消耗 量 , 并减轻履带运转时的动载荷 , 履带和地面要有良 好的附着性能 , 保证能发出足够的牵引力 , 还要考虑 减少行驶及转向的阻力。 驱动齿的齿数一般选为奇数 , 这样驱动轮各齿 轮流与节销啮合可增加使用寿命。 在履带作业机械上 , 多数都是把驱动轮布置在 后方 , 这样布置的优点是可以缩短履带驱动区段的 长度 , 减少因驱动力造成履带销处的摩擦损失 , 有利 于提高行走系统效率。驱动轮布置在前还是在后与 传动系的布置有关。驱动轮中心高度应有利于降低 重心 ( 或车身 ) 高度 和增加履带接地长度 , 改善附着 性能。因此驱动轮高度应尽量小。 导向轮的前后位置根据驱动轮位置而定 , 通常 布置在前面。引导轮中心离地高度应有利于降低重 心。在设计时 , 应注意使导向轮前、 后移动的调整范 围超过履带节距的一半 , 当因履带磨损节距变长时 , 可取下 1 节履带板 , 仍能保持履带的张紧度。 张紧装置的缓冲弹簧必须有一定的预压缩量 , 使履带中产生预张紧力 , 其作用是 : 前进时不因稍受 外力即松弛而影响履带销和驱动轮齿的啮合 , 倒退 时能保证产生足够的牵引力 , 确保履带销 和驱动轮 齿的正常啮合。 支重轮的个数和布置应有利于使履带接地压力 分布均匀。因此 , 在履带作业机械上均采用直径较 小的多个支重轮 , 支重轮的个数随车辆功率 ( 机重 ) 的增加而增多。但是 , 对于高速运行的履带车辆 , 为 减小滚动阻力 , 提高行走系统效率 , 通常采用大直径 的支重轮 , 并取消托链轮。 支重轮在导向轮和驱动轮间的布置应有利于增 大履带接地长度 , 因此 , 最前一个支重轮应尽量靠近 导向轮 , 最后一个支重轮应尽量靠近驱动轮。为了 不和它们的运动发生干涉 , 最前一个支重轮的位置 应保 证当引导轮在缓冲弹簧达到最大变形时相互不 发生干涉。最后一个支重轮轮缘外径与驱动轮齿顶 圆之间应保留一定的间隙 , 以保证当悬架弹簧产生 最大变形时不发生干涉 , 各支重轮之间距为均匀分布。 托链轮主要用来限制上方区段履带的下垂量。 因此 , 为了减少托链轮与履带间的摩擦损失 , 托链轮 的数目不宜过多 , 每侧履带一般为 1 2 个。轴距在 2 m 以下的一般采用 1 个 , 轴距在 2 m 以上的一般 采用 2 个。对于小型履带式作业机械来说 , 上方区 段履带下垂量不大 , 可不装托链轮。 课题研究所需的参考文献： 1 周文玉 . 数控加工技术基础 M. 北京 : 中国轻工业出版 社 , 1999. 2 朱晓春 . 数控技术 M . 北京 : 机械工业出版社 , 2003. 3 张柱良 . 数控原理与数控机床 M . 北京 : 化学工业出版 社 , 2003. 指导教师审查意见： 指导教师签字： 20 年 月 日 指导委员会意见审核意见： 组长签字： 20 年 月 日 轮堆取料机履带行走机构设计 摘 要 作为主要的载重部件，履带式行走机构用来承受总重和机件在运行期间所受的力 ， 能让机件完成前后移动。所以重型的器械的底座一般设计成驱动型履带结构 ,并相对整机底座中心对称。本论文主要论述行走机构的动力分析 ,并通过分析完成整体的结构设计。以完成机构结构之间相互安全、可靠、行动灵活的要求。 相较国内外履带式斗轮取料机的现状，优先了解目前主流的设计，在这个前提下通过类比各类履带行走机构的长处短处，确定设计流程。并确定行走机构的结构组成，以及相 关功能。期中 导向轮 、 履带架 等主要结构进行设计和零件选取，最终确定包括 驱动组件 、履带和运动机构在内的完整的成型机方案。 本论文主要通过解析行走机构的运动分析、受力原理、影响总体机构行走的因素，从而达到安全、合理、灵活行动的目的。 关键词 履带行走机构设计；驱动装置；运动分析；受力原理 is a in of of in in is an s a of a of be of is to to on a is a In on on of of of a 录 摘要 . I . 1 章 绪论 . 错误 !未定义书签。 第 2 章 履带行走装置的方案设计 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 行走装置的特点 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 第 3 章 驱动与传动的方案 设计 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 设计 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 第 4 章 履带张紧装置设计 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 求 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 总结 . 错误 !未定义书签。 致谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 附录 A . 错误 !未定义书签。 附录 B . 错误 !未定义书签。 哈尔滨理工大学学士学位论文 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 轮堆取料机履带行走机构设计 摘 要 作为主要的载重部件，履带式行走机构用来承受总重和机件在运行期间所受的力 ， 能让机件完成前后移动。所以重型的器械的底座一般设计成驱动型履带结构 ,并相对整机底座中心对称。本论文主要论述行走机构的动力分析 ,并通过分析完成整体的结构设计。以完成机构结构之间相互安全、可靠、行动灵活的要求。 相较国内外履带式斗轮取料机的现状，优先了解目前主流的设计，在这个前提下通过类比各类履带行走机构的长处短处，确定设计流程。并确定行走机构的结构组成，以及相 关功能。期中 导向轮 、 履带架 等主要结构进行设计和零件选取，最终确定包括 驱动组件 、履带和运动机构在内的完整的成型机方案。 本论文主要通过解析行走机构的运动分析、受力原理、影响总体机构行走的因素，从而达到安全、合理、灵活行动的目的。 关键词 履带行走机构设计；驱动装置；运动分析；受力原理 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 is a in of of in in is an s a of a of be of is to to on a is a In on on of of of a 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 录 摘要 . I . 1 章 绪论 . 1 第 2 章 履带行走装置的方案设计 . 11 带行走装置的功用与组成 . 11 带行走装置的特点 . 11 带行走装置的结构布置 . 12 章小结 . 19 第 3 章 驱动与传动的方案 设计 . 20 传动比及各级传动比 . 21 动轮的整体设计 . 22 的设计 . 23 重轮的设计 . 24 向轮设计 . 27 承的计算 . 28 章小结 . 29 第 4 章 履带张紧装置设计 . 31 构形式和设计要求 . 31 计方法 . 33 带设计 要求 . 34 带板 . 34 章小结 . 34 总结 . 35 致谢 . 36 参考文献 . 37 附录 A . 38 附录 B . 45 1 章 绪论 履带式行走机构是大型机械等整机的支承件 ,用来支承整机的重量 ,承受机构在工程作业过程中的产生力 ,并完成整机在行进、后退、转场、作业时的移动。因此 ,对于大型机械 (包括工程机械、冶金机械等 )的底盘 ,一般设计成履带驱动结构 ,履带沿着整机纵向中心对称布置。本文主要研究讨论履带行走机构的设计原则和运动受力分析 ,总结机构行走时的影响因素 ,以达到整个机构结构合理、安全可靠、行动灵活的目的。 1 斗轮堆取料机 履带行走机构主要由导向轮、张紧装置、履带架、支重轮、驱动装置、托链轮及履带板等组成 ,如图所示，当液压马达带动驱动链轮转动时 ,与驱动链轮相啮合的链轨及履带板有相对移动的趋势 ,但是 ,由于履带板与路面之间的附着力大于驱动链轮、支重轮和导向轮的滚动阻力 ,所以履带板不会滑动 ,而驱动链轮、支重轮和导向轮则沿着铺设的链轨滚动 ,从而驱使整机行走。整机履带行走机构的前后 履带均可单独转向 , 从而使机器转弯半径更小或实现蟹行。 现今全世界德国是最先开始开拓和研发斗轮堆取料机的，德国研究它开始于 19 世纪 30 年代，第一台斗轮堆取料机是在 19 世纪 80 年代研究成功的，真真正正投入使用应该是在 20 世纪初期。 第一台可以行走的斗轮堆取料机是 1919 年生产出来的了，这台斗轮堆取料机的行走机构是采用柴油发动机做为动力支撑的。这是一种具有代表意义的重要突破。然后，斗轮堆取料机的开拓和研发真正的走上健康快速发展的轨道。 20 世纪 70 年代左右，斗轮堆取料机的所有组成部分、结构形式的开拓及改进研究已经日趋成熟。凭借着每天生产能力超过 20 万立方米的大型斗轮堆取料机的面世，也就标志着斗轮堆取料机进入现代化、自动化、智能化的蓬勃发 展阶段。 在堆取料机的设备更新过程中，出现了一些著名的设计公司，比如司，其取料机的发展水平实现了国际化的标准，进行了更大范围的堆取料机的应用。又如海上运输船舶的发展，其大型化、精细化、设备简易化，也推动了堆取料机大型化的发展。在不同的应用功能模块中，矿石运输业扮演着重要的角色，这与其良好的经济利益是分不开的，比如 船舶的载重量。在现阶段一些比较著名的设备机型包括巴拿马型，好望角型，实现了散货船载性能的提升。目前最大的散货矿砂船载质量已达 40万吨。随着船舶载质量的增大，堆取料机的能力也在 不断提高。散货船在港停泊时间的长短，不仅影响船舶周转的快慢，而且影响泊位的利用率，以至影响港口通过力的大小，因而直接影响港口的经济效益。一般散货船要求在港停泊时间不超过 48h，为满足这一要求，港口散货料场的堆取料机越来越趋于大型化。 随着经济时代的不断发展，连续堆取料工艺不断得到发展，其逐渐取代了一系列的低效率设备，实现了智能化，堆取料机的发展，其在现代散货搬运模块中扮演着重要的角色，其发展趋势是大型化、精细化，影响该模块的因素是非常多的。首先的原因可以归结为经济的推动。比如冶金工业的发展，进一步的推动 了堆取料机的发展。又如全球钢铁经济的发展，推动了其钢铁的需求，保证其矿石输送量的提升，实现了其矿石的年贸易量的提升，这也伴随着矿石开采模块、运输模块等的开展而不断发展。 图 2 履带示意三维简图 我们国家自行研发斗轮堆取料机起步是非常晚的，最最开始斗轮堆取料机开发应该可以追寻到 1966 年。在当年的国内，有一部分炼钢厂、海岸码头非常需要运用这种类型的设备。为了满足当年的社会需要，研发了我国最早一批的斗轮堆取料机。经过了近五十余年的发展，我国的斗轮堆取料机开拓和研发的水准有了非常大的提升 。虽然跟先进的国家比较，我们还有一定的不足，但是现在越来越多的斗轮堆取料机厂家已经开始从最初的开拓和研发转变为向更先进、更加智能化的高质量斗轮机迈进。 国内斗轮堆取料机的发展基本经历了三个阶段。 20世纪 60年代、 70年代，国内开始设计小型斗轮堆取料机，典型机型有 3025、 8030等，取料出力分别为 300t/h、 800t/h，回转半径分别为 250m。 20世纪 80年代、 90年代，是斗轮堆取料机发展的第二阶段。钢厂、电厂等新建设的散料堆场逐步采 了大型斗轮堆取料机，用于散料的堆取和转运，例如上海宝钢、秦 皇岛码头料场，斗轮堆取料机取料出力达到 2000t/h，回转半径达到 40m。受当时国内条件的限制，这些料场输送设备的建设多是合作制造或者整机进口的，甚至整套散料输送系统都是引进国外的。 2000年后，国内斗轮堆取料机发展到了一个新阶段。迄今为止，国内厂家具备了 300 6000t/25 60一阶段中，国外厂商仍占据一定份额，但国内厂家掌握了相当的技术、生产能力，并凭借服务、价格优势占据了国内市场的主流地位，并逐渐走向国际市场。 随着各种工业功能的提 升，料场的工作需要，需要堆取料机具备更加智能化的条件，这是其料场系统的重要一模块。通过对整机工作效率的提升，更有利于提升料场的流程效益，保证其运行效率的提升。根据料场的设备设计需要，各种带式输送机、卸船机器都需要进行智能化自动化的管理，其存在一定的难度。但堆取料机尤其悬臂斗轮堆取料机实现自动化的难度非常大，因此，要实现料场系统的全面自动化，关键是堆取料机的自动化。如果堆取料机能够实现自动化，则整个料场系统的自动化就很容易实现，就可提高料场生产效率，减少污染，降低成本，减少故障率，保证港口料场系统的高效运行。 通过对远程控制方式的优化，更有利于提升其工作效益。这就需要专业作业人员的控制室操作控制，进行指令的发出，按照指令的具体工作需要，进行工作效益的提升。比如进行多元化的控制方法优化，进行堆取料机半自动功能的具备，保证料场系统的控制，进行不同种设备的控制及其优化。如日本北陆电力大田七尾发电所就采用这种方式。全自动方式是一种更智能的模式，在这种模式下堆取料机能自动识别料堆、自动寻址定位、自动作业，操作人员在中控室中通过监视器观察整个料场的设备自动运行情况。德国的汉莎港和荷兰的鹿特丹港都采用这种方式。 履带更 被广泛所知是应用在坦克上。而最初的坦克是通过改装农用拖拉机履带装置。而履带在坦克史已经有九十个年头。而如今的履带装置 ,无论其结构还是选材、加工等都在不停歇的更新 ,履带已经在各个领域中都发挥着重要的作用。 而作为履带的两种类型，一种由金属橡胶铰接 ,是通过金属销装载橡胶套环 ,在履带板销孔装配 ， 而两者无直接摩擦 ， 噪音小 ， 寿命长 ， 但结构复杂 ,成本过高。另一种双销式金属橡胶履带，是通过连接器连接履带板的两销 ,能够承受更多力 ， 拆卸省事 ， 但是结构较过于繁琐 ,在各类坦克中是主流的形式。 作为主要的载重部件，履带式行走机构用 来承受总重和机件在运行期间所受的力 ,并能让机件完成前后移动。通过研究整体机构的行走运动解析，完成相应的机构总成，并且保证整体的完整性。使得设计的结构安全，稳定，行进灵活。 为可以适用于野外与恶劣条件下作业的组件。履带行走机构具有足够的强度，硬度以及灵活程度保证行进的流畅。通过履带跟地面互相的反向作用力，推进整机件的前进运行。并且履带的前后均可单独转向，使得缩短转向半径，整机更灵活。 整体的设计通过从基本行走装置组件开始探究。保证驱动轮有足够动力，支重轮可分担整机重量，保证履带的平稳性，导向轮通过弹簧伸缩保证履带整体张进度跟运行平稳性。缓冲装置可以避免由于硬性连接行驶在凹凸路面上出现断裂跟破损。 在设定所需零件后，分析所工作环境的路面性质，通过接地比压了解整体机构在不同路面上的表现跟运行阻力。从得出结果可推算整机需要多大动力以及运行时所收到的阻力大小。在得知所需动力后，计算传动比，以及整体传动组件了解整体所需的轴转速，马达转速等。可对整体传动机构有更好的了解。 在确定传动装置的设计后，通过已经设计后的驱动装置决定履带设计。最为外部连接所有轮运动的装置，履带通过销键将各个履带板连接成整体。履带具有相应的强度刚度 防止断裂，且耐磨性良好，不会再恶劣工作环境下出现破损等现象。 由于履带的实用性相比于轮式结构更好，所以应用的范围更广，能够在各种环境下都有良好的表现，无论是精细的小型探索机器人，到轻型的农用机械，再或者重型的工程机械。履带行走机构都能良好的胜任各种要求。 相应的，对于在矿山所用的斗轮取料机来说，由于多数情况下都需要在矿场内行走，所以履带式行走机构就显得很重要。 时代的不断前进，取料工艺不断进步成熟，低效率设备开始被淘汰，实现了现代化的发展，在现代散货搬运行业中有着举足轻重的地位，并且大型化、精细化，对于该模 块的要求是非常多的。其原因可以总结为经济的发展连带性。并且全球钢铁经济的发展，增加了铸铁和采矿业的需求，在保证矿石运输效率的提升，并实现了其矿石的年贸易量的提升，也是相对于开采矿石、以及运输行业的开展而不断发展。 2 章 履带行走装置的方案设计 带行走装置的功用与组成 履带式行走机构承担整机质量，并由发动机带动驱动轮上的扭矩成为斗轮机前行和作业实行时所需的牵引力、传导、承受各种力、力矩，缓解路面崎岖引起的冲击、振动。履带式行走机构有构造完全相同的两机构，分别装在机械 的两边，主体有驱动轮、支重轮、引导轮及履带等组成。 带行走装置的特点 优点：支承面积大，接地比压小。履带驱动装置相比于轮式驱动装置接地面积更大，适合在疏松和泥泞路况，下限幅度阻力小，行走机能好； 齿位于支撑面上，减少打滑，吸附能力好，可使牵引力发挥更大能力； 缺点：机构繁琐，重量过大，惯性力大，减振能力小，容易造成零件磨损。 履带行走装置的结构布置 图 2带行走装置 1 驱动轮；机体的重心高由驱动轮中心高度 h 降低，直径大小可影响履带接地面积，两个尺寸确定后，需验证整机的离地 距离跟离去角 的值。一般来说 值不超过 2 5。 2动轮 2支重轮 功用：支重轮位于轮架下方用螺钉连接来承受机体的重量，将压力均匀的分担给履带板。同时凭借其凸缘夹紧链轨，让履带不产生滑移，确认机体沿运动方向运动。 结构：依靠数据计算，推算每侧支重轮个数为 4，低限由功率低决定，功率高的决定上限。若触地面积不变，提高支重轮个数，均匀平分所受压强，降低相应的的滚动阻力，不过若提高，必然降低直径，反而大支重轮上滚动的阻力。综合考虑这两个因素，取支重轮直径： .0)l(1D (2支重轮品平均分布，轴间距： .0)l( (2最后的支重轮轴跟驱动轮轴的间距： .6)l(2. (2 2重轮 3 导向轮 功用：车架前方安装导向轮，它调整着整机的行进方向 ，并通过缓冲组件，让履带保持张紧度，降低在行驶中振幅的产生，降低与路面撞击导致的额外功率消耗，且预防滑脱产生。 结构布置：导向轮增大会有效减少载荷的浮动，但是直径会相应增大。由于技术要求，最高点轮缘应低于驱动轮，这样在高处的履带借助自重向前滑动。且轮缘最低点受 限制。为了保证运动的平稳性，导向轮和最前支重轮的间距不小于 3 倍带节节距。 图 2向轮 缓冲装置 功用：履带的张紧度需要缓冲设备维持，并减缓履带松弛度跟跳动产生。若有异物卡进，可使引导轮移动，防止受损。在翻越过不平坦路面后，引导轮并会恢复原状。 5 托链轮 功用：在支重轮上方，防止履带下垂降低振幅以及横向滑移的产生。 结构布置：主要用来托起上方下垂的履带链，数量过多会增加摩擦损耗，一般一侧 1。 托链轮功用应方便履带脱离链轮，且履带跟托链轮保持张紧状态。当托链轮有一对时，后方的托链轮离驱动链轮近些，且轮缘上方高度 h 和 防止履带下垂，且履带可脱开啮合。 托链轮的位置尺寸，通常为 （ 6 履带 功用：履带将整机的压力传给地面、并且牵引力充足、和土壤、沙地等较崎岖地面相接触，并承担崎岖路面的反作用冲击，所以，应有良好的性能外，还要有相当的耐磨承受能力。 支承长度 L、轨距 B 和板宽 b 330 1 . 0 7 1 . 0 7 6 1 9 4 4l G m m (27 1 5 83 0 30 (2轨距 B : 式中 l 驱动轮和引导轮距离； h 表示高度； 5m G 表示整机质量 300（ t） 履带板宽 71580 . 8 )( 0 . 2 20 . 8 ) b( 0 . 2 2 (25726 ）（1574 取 h 的值一般取为： l） (24 2 9 . 4 82 1 4 . 7 471580 . 0 6 ）（ 0 7履带式行走装置的接地比压 对于在路面崎岖的工作环境来说，承载能力是履带行走机械的一项重 的功能。以来方面适应 更复杂的工作环境。 履带跟机架连接且支撑面在一水平面，是履带机构的特点。行走架座位刚性机构，若想要履带跟路面完全接触，要保证路面也作为平面。当履带在凹凸不平的路面上行走时，并不能保证两条履带全部完全接触路面。路面的凹下部分，履带并不承受载荷。 8平均接地比压 只有与路面全面接触才能保证机体中心在支撑面中央，而这时机械对路面产生的压力称为平均比压。 22式 中 G 机械总重量， N； b 履带宽 （ l 履带支承长度 （ 0 . 14 M P 5 61 57 42 3 00 0 009 . 8P 6 (2综上，平均比压表达载荷的分布并不完全，实际情况要根据陆地的 情况和硬度决定。 9运行阻力计算 牵引力在行走组件中发动机产生。是扭矩通过传动装置和驱动轮使履带张紧，带动支承面作用于路面。运行组件跟路面相互反向作用，使用与前进方向相同方向的力。这就是前进的力。 机械启动时，要克服行进过程所遇到的多样的运动阻力，相同的，推进力也是一样。 10土壤变形阻力 土地变形阻力是因为履带将土地产生形变而引起的。要想降低滚动阻力 ,就要分析影响土壤变形阻力的主要因素 ,进而准确地预计土地变形阻力。 一条履带的变形阻力： 0 (2双履带的变形阻力： P 202 中 b 履带板宽度，为 P 土壤的比压，为 0P 使受压表面下陷 1比压，为 h 受压表面下陷的深度 h 机械在行进时，0用的压力，抗陷系数0P，作用比压 P 与沉陷深度 h 的关系 h 作用比压 P/抗陷系数0P。 相对于不同环境中所导致的系数不同，以及不同环境下允许的比压不同，查明数据如下表所示： 表 2类土质的抗陷系数与作用比压 土壤分类 抗陷系数 5 15 40 100 湿粘土、松沙土 20 30 200 400 大粒沙、普通粘土 30 45 400 600 坚实粘土 50 60 600 700 湿黄土 70 100 800 1000 干黄土 110 130 1100 1500 由于机重力 02 令 1W = 2值如表 表 2路面运行阻力 地面种类 运行比阻力1W 地面种类 运行比阻力1W 沥青公路 路 砌公路 砂、沼地、耕地 实土路 是变形阻力 1F= 1W G (2在坡是上行走时 1W G (211转弯阻力 履带在行进过程中除了与土地的摩擦力之外还有板的侧面阻力以及将土壤产生形变时候的力。全部得出结果比较繁琐。 比压分布影响着摩擦力矩。而机械转弯时作结构悬起 ,所以其是均匀分布。 12内 部阻力 销轴跟销套中的摩擦阻力带运转时在驱动轮与导向轮之间运 动，且销轴跟销套相互运动。因而产生摩擦力。 若驱动轮齿数为 Z，履板转角24，总张力为 F ，则转向时摩擦功： (2式中 d 为销轴直径 为销轴和轴套之中摩擦系数， F 值与驱动轮在前后的位置有关。 2）驱动轮的摩擦阻力驱）( )( (2式中 d 驱动轮轴颈外径， D 驱动轮带直径， 驱动轮摩擦阻力， N 2)2()3(2 004 ) (2 )( 经验公式计算： ) 章小结 本章主要探讨设计机构的总体功能与特点。并分析功用和结构设计。解析相关功能以及有关计算。通过分析履带与地面的阻力计算，为选取液压马达做准备。 3 章 驱动与传动的方案 设计 总重为 300t，运行速度 0 h，接地比压为 额定功率为 2500走牵引力与总重相关，由公式 ( 0 ) (3求出牵引力 240 80 . 8 (3选择液压马达的容量 额定范围的功率 3 6 0 0 v (3其中 为 效率范围 ）（ 定量系数 K 取 1。故得，驱动轮所需的功率 2 0 8 82 . 5 / 3 6 0 02 4 0 0 0 0P W 马达的输出功率 0 (3 为马传动到驱动轮轴的总效率，包含一对齿轮传动、两对滚动轴承，查资料得，齿轮传动效率 滚动轴承效率 r 则 220 . 9 7 0 . 9 9 0 . 9 5 故 2 1 8 k 9 52 0 80 。 根据0 8 3 . 4 k W2 1 81 . 3 ) P(1P 0m 选取mP 确定液压马达的转速，首先计算出驱动轮转速 m a x 02 1 0 0 060 vn (3其中 履带 节距 40 1 5 1 7 (3节距 4 0 9 . 5 m m3513 0 0 0 0 01 7 5t 40 根据资料查得 ,取节距 其中驱动轮齿 Z 为 41。 由公式 m a x 02 1 0 0 060 vn (3驱动轮的最大转速 3 5 r / m m a x 则马达转速 210r/m 由此可知液压马达扭矩 5 3 3 . 49550 (3根据 8353m ， 10n 。 马达转速为 210r/传动比及各级传动比 设定总体传动比 6i ，并按依从小到大原则 1i ， 6i 不采用，则选取 2i ， 3i 。 计算传动装置的传动和动力参数 1各轴的转速 210r/m 1 0 5 r / m 212 35 r /m 323 中 nnn2各轴的功率 斜齿轮效率为1 ，滚动轴承效率为 。 2 8 2 . 1 5 K 9 92851 2 7 1 K 9 70 . 9 92 8 2 . 1 5 2 6 0 K 9 70 . 9 9271 式中 P、 P、 P和 3各轴的转矩 将所计算的结果填入下表 表 3达与各轴主要参数 参 数 马达 一轴 二轴 三轴 转速 n(r/210 210 105 35 功率 P(285 71 260 转矩 T(N m) 8353 12831 24648 70942 动轮的整体设计 发动机带动驱动轮驱动履带。且能 在受到销套磨损后仍然良好啮合。位于后面的驱动轮装置可以减少相应的消耗，并且延长履带可用寿命。 销套的弯曲压应力会作用在驱动轮的轮齿面，并且磨料磨损，以及节圆处磨损会产生跳齿和冲击性磨损。因此要求用好的材料制作来提高寿命。目前已采用 5055和 45 钢。 啮合形式由驱动轮形状决定。有整体式啮合和组合式啮合两种。驱动轮大多使用螺栓固定，修复时便捷且节约材料。但与整体式比较制造较为 杂。 驱动轮齿数的设计计算 驱动轮齿数为 4339 ，考虑运动平稳性，使节距取最小值，齿数最大值，反之亦然。 驱动轮的节距 40 （15T 4 0 2 . 5368231 7 . 5 ）（15 00吨， g 取 85， Z=41 驱动轮与履带的啮合有正常和特殊啮合两种。正常啮合能够保证受力均匀。缺点是时间长了之后，造成的磨损会使得啮合程度下降。而在特殊啮合中，只有最前 面的轮齿处于啮合状态，随着磨损程度增加可变为正常啮合。 特殊啮合会使节距更大 ）（ 所以履带的节距为 350。驱动轮节圆的直径： 10k /z/ (3卷绕在驱动轮上的履带板数 2/1 。 节圆的直径（ 入数据的 316 的设计 可首先确定输出轴的材料为 45 钢。 取 1030 A 于是 A 3 /033 (3式中 285 210r/ 根据整体机构装配以及驱动轮设计结构，可得轴直径为 确定长度后还要保证结构紧凑。并预留空间确保零件装配有效。依据和轴配合的尺寸以及预留 间隙来确定各段长度。 轴上载荷可求得：按弯曲强度校核计算。计算步骤如下： 力学模型） 此轴可以看作是受到均布载荷 力图受力图弯矩图图 3驱动轮有两种加工工艺：一种使用精密铸造齿块毛坯 ,但齿形并不加工。另一种是采用铸造整体和齿圈毛坯。由于制作粗造很难达成技术要求，需要再次机械加工。 作为传动系统中重要的驱动组件，驱动轮承受着冲击载荷，所以需要有相应的强度和刚度。工作材料为 45。 工序加工 1612 以 80为标准。根据基准重合的原则和加工要求。以 80作为定位基准。 首先，铸造制造整体或齿圈的毛坯。防止机件破碎跟裂纹的产生。然后进行回火处理。 回火的目的是为了降低钢件的脆性。 其次，根据该零件上 12 16孔的技术要求采用专用夹具在摇臂钻 0床上 钻孔，然后利用钻好的孔加紧工件。采用镗刀在机床上采用近似加工法镗削齿形。 重轮的设计 直径 4 0 2 681 ) 1 5 4( 0 . 81 ) t( 0 . 8d 。选为 382驶一圈，由于摩擦损失的牵引力为： (3式中 z 驱动轮的齿数 d 销轴直径 t 节距 滚动摩擦阻力 1轴颈摩擦阻力 2成 f)dz( =中 G 作用于履带的总重量 支重轮的直径 )(d 支重轮销轴直径 )(f 滚动摩擦系数 )(0 3.0 m 销轴与销套摩擦系数 1.0m 支重轮摩擦阻力 )(v 支重轮直径为 50长度为 276材料为 50所以支重轮的总承载为 321 (3式中 1M 吨位 2M 履带重 3M 轨链重 所以 3278 每个支重轮的承重为 所以 65 56 对支重轮轴做受力分析，如下图所示： 重轮受力分析图 q = 2 3 7 5 3 . 6N/ 2 7 6 画出弯矩图： 图 3重轮受力弯矩 图 2 7 62 3 7 53 . 6812 633z 101232 0 3 32 (3所以 支重轮轴材料为 50资料可得， 645b s=390 50塑性材料，所以 s 0n 取 2 =nsn=2 =2390=195 由于 所以该轴有足够的强度。 向轮设计 导向轮中间中空，外部有与链条配合的凸棱，通过滑动轴承连接，并用 轮架固定。轮与轮座间用浮动油封，防止沙尘等进入。导向轮主要是引导履带防止越轨，并起到一定的承重的作用。所以导向性很重要，并比驱动轮小很多。导向轮更需要联系各组件，让履带运行更协调，平稳。 导向轮的整体设计的主要内容： 带齿与光面是导向轮的两种类型。带齿导向轮不易产生越轨，但却容易产生齿槽断裂的可能。光面导向轮智齿轨链结构，并增加支持面厚度。以安全保证为准则，优先考虑光面导向轮。 其中轮轴 属芯轴，且用于支撑连接作用，导向轮承载约为履带跟链
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