平地机辅助工作装置设计

摘要 平地机是一种高速、高效、高精度和多用途的土方工程机械 ， 广泛用于公路、机场 等大面积的地面平整作业。 它可以完成公路重要内容场、农田等大面积的地面平整和挖沟、刮坡、推土、排雪、疏松、压实、布料、拌和、助装和开荒等工作。是国防工程、矿山建设、道路修筑、水利建设和农田改良等施工中的重要设备。 自 20 世纪 20 年代起，在近 80 年的发展历程中，平地机经历了低速到高速、小型到大型、机械操纵到液压操纵、机械换挡到动力换挡、机械转向 到液压助力转向再到全液压转向以及整体机架到铲接机架的发展过程。整机可靠性、耐久性、安全性和舒 适性都有了很大的提高。 平地机主要由发动机、传动系统、机架、行走装置、工作装置和操纵系统组成。 本设计参照了现有的一些 平地 机产品，着重对 平地 机的 辅助工作 装置进行分析设计， 主要完成对 辅助工作装置 的总体设计，进一步掌握 平地机 的设计方法和步骤，巩固和加深对所学基础理论和专业知识的掌握，了解国内外 平地 机的发展状况。 关键字 ：平地机 辅助工作装置 设计 he is a of of in of as It as Is in of 920 s, in 0 of to to to to to to by to is by to of on of in to of to of of of 二章 绪论 . 1 地机简介 . 1 地机的历史及发展趋势 . 3 地机的分类 . 4 地机的总体构造 . 2 究内容 . 2 第三章 平地机总体方案设计 . 3 地 机方案选择 . 3 体参数选择 . 4 地机整机重量 . 5 地机的作业速度 . 6 动机功 率的确定 . 7 架型式的选择 . 9 机尺寸的确定 . 10 小转弯半径确定 . 11 第四章 辅助工作装置设计 . 13 地机辅助工作装置（松土器）的主要参数选择 . 14 土器额定有效牵引力确定 . 2 土器最大松土深度 . 3 土器入土角分析 . 3 土器工作速度设计 . 5 土器的受力分析 . 5 柄强度计算 . 6 轴强度计算 . 7 地机辅助工作装置操纵机构设计 . 8 第五章 辅助工作装置液压系统设计 . 12 压系统设计的内容与要求 . 12 压系统设计要求 . 12 压系统设计内容 . 13 压系统图的设计和分析 . 14 定液压系统的主要参数 . 16 统压力的确定 . 16 . 18 压元件的选择和设计 . 20 压元件选择的原则 . 20 . 23 . 24 . 25 . 27 统总效率的验算 . 27 升的验算 . 28 键入文字 1 第一章 绪论 地机简介 平地机是土方工程中 利用刮刀 整形和平整作业的主要机械，广泛用于公路、机场 等大面积的地面平整作业。平地机之所以有广泛的辅助作业能力，是由于其 刮刀装在机械前后轮轴之间，能升降、倾斜、 回转和外伸 ， 能在空间完成 6度运动。 平地机有双轴式和三轴式两种 ,常用的为三轴式 ,其后桥为双轴四轮，有平衡器，使各轮受力均衡，前桥为单轴双轮，装有差速器，以利转向。三轴平地机行驶平稳，平整作业效果好，即使在单侧负荷下仍能保持直线行驶，生产效率高，广泛用于各种土木工程的施工中。 它们可以单独进行，也可以组合进行。平地机在路基施工中，能为路基提供足够的强度和稳定性。它在路基施工中的主要方法有平地作业、刷坡作业、填筑路堤。 图 平地机 键入文字 2 平地机的刮刀通过两个托架装在回转环下，回转环可以转动，以调节刮刀 的位置。回转环的支架呈三角形，其前端铰装在主机架前部，后端两角分别用升降液压缸悬挂在主机架中部，同时又与主机架上的倾斜液压缸相铰接，因而，可以使刮刀升降、倾斜或倾斜伸出于主机纵轴线一侧 ,以平整道路边坡。 刮刀还可以调整位置 ,进行垂直边坡的平整。刮刀可接长，也可用螺栓、铰链和拉杆加装刮沟刀。刮沟刀有不同形状，可开挖三角形或梯形断面的边沟。刮刀前面 ,常装有可升降的松土耙 ,以耙松坚实土壤，便于刮刀作平整作业。 主机前端还可装推土刀，也可装扫雪器、犁扬器等附加装置。平地机常采用液压机械传动，发动机的动力经液力变矩器 和变速箱输出，有多挡行走速度，其从动转向轮装有倾斜机构，使轮子倾斜，以提高平地机在斜坡上工作运行时的稳定性。大型平地机还采用铰接机架，转弯半径小，机动性更高。 平地机是一种高速、高效、高精度和多用途的土方工程机械。它可以完成公路重要内容场、农田等大面积的地面平整和挖沟、刮坡、推土、排雪、疏松、压实、布料、拌和、助装和开荒等工作。是国防工程、矿山建设、道路修筑、水利建设和农田改良等施工中的重要设备。公路路基，是路面的基础，是公路工程的重要组成部分。路基承受由路面传来的交通荷载，是路面的支承结构物，它必须具有足 够的强度、稳定性和耐久性。根据地形的不同，公路路基一般采用路堤和路堑两种形式。 键入文字 3 地机的历史及发展趋势 原始的平地机可以追述到 19 世纪末的 美国 。自 20 世纪 20 年代起，在近 80 年的发展历程中，平地机经历了低速到高速、小型到大型、机械操纵到液压操纵、机械换挡到 动力换挡、机械转向原始的平地机可以追述到 19世纪末的 美国 。自 20 世纪 20 年代起，在近 80 年的发展历程中，平地机经历了低速到高速、小型到大型、机械操纵到液压操纵、机械换挡到动力换挡、机械转向 。 全球范围内，卡特彼勒跟沃尔沃公司的平地机产品无疑是业内最好的 产品，沃尔沃公司于 1997 年收购久负盛名的加拿大冠军平地机， 2001 年开始冠军平地机更名为沃尔沃。 尤其要特别指出的是， 卡特彼勒公司 推出的 M 系列平地机，革命性地将机器的操控系统集成在一个类似于飞机操控杆的操作手柄上，让操作机手可以更智能的完成施工任务。 中国的天津鼎盛天工是国内最大的平地机生产商，也是市场占有率最高的平地机品牌。其次为徐筑、常林、三一等品牌，这四个国产品牌的平地机市场占有率达 90%以上。卡特彼勒、沃尔沃等国外品 牌也有一定的市场份额，但市场占有率较小。 当前的平地机多采用全轮驱动、全轮转向、铰接 机架、液压操纵和液力机械传动，并重视轮胎的研制，采用槽纹宽基低压轮胎，以提高机械的工作平稳性。今后的发展趋向是 ： 增多附加工作装置的品种和规格 ,扩大主机的作业性能，提高主机的行驶速度。采用轮胎压力调节装置、自动化系统和仪表以操纵刮刀的各种动作，还可用激光仪控制作业面的平整度。 平地机的主要技术参数是发动机功率和刮刀长度。 键入文字 4 地机的分类 早期使用的托式平地机，由于机动性能差，操作费力，已被淘汰。目前使用的平地机为自行式，按铲刀的长度和发动机的功率大小可分为轻型、中型、大型三种。自行式平地机按工作装置的操作方 式分为机械操作和液压操作两种，目前自行式平地机的工作装置基本上都采用液压操作。 图 平地机的分类 四轮平地机可分为： 2 1 1型，前轮转向，后轮驱动 2 2 2型，全轮转向，全轮驱动 六轮平地机可分为： 3 2 1型，前轮转向，中后轮驱动 键入文字 2 3 3 1型，前轮转向，全轮驱动 3 3 3型，全轮转向，全轮驱动 按操 纵方式分 ,平地机可分为 : 机械操纵式的平地机 ; 液压操纵式的平地机。 按机架结构形式分 ,平地机可分为 : 整体机架式平地机 ; 地机的总体构造 平地机主要由发动机、传动系统、机架、行走装置、工作装置和操纵系统组成。 图 平地机的构造 键入文字 2 很多公司生产的平地机上装有工程机械专用柴油机，以适应施工中的恶劣工况：在高负荷低转速下可以较大幅度地提高输出扭矩。 平地机的整体式车架为支持在前桥与后桥上的弓形梁架。其上装有发动机、传动装置、驾驶室和工作装置等。机架中间的弓背处装有油缸支 架，上面安装刮刀升降油缸和牵引架引起油缸。铰接机架设有左右铰接转向油缸，用以改变或固定前后机架的相对位置。 究内容 本次设计将做出平地机的整体设计并主要研究自行式平地机的辅助工作装置。 平地机的辅助工作装置主要为推土板和松土器还可安装除雪犁等辅助装置。本次设计主要对松土器进行设计。 本文研究的目的在于建立一个自行式平地机辅助工作装置的设计模型，运用所学的知识设计一套结构合理且符合要求的辅助工作装置方案。通过此次设计了解工程机械产品设计的基本方法，掌握基本技巧，熟悉基本过程，并加强运用计算机辅助设计和编写 技术文件的能力，学习了解自行式平地机的构造及工作方式，并亲身进行设计和计算。 设计主要内容有： 1) 自行式平地机总体方案设计，总体参数计算确定，具体设计内容包括：整机重量、发动机功率、机架型式、最小转弯半径、最大行驶速度等数据的确定； 2) 辅助工作装置（松土器）总成及零件设计； 3) 辅助工作装置液压系统设计。 键入文字 3 第二章 平地机总体方案设计 地机方案选择 目前市场上各类平地集中最为流行与被广泛使用的是液压操纵三桥液力机械传动平地机。其优点为：液压操纵远比老式的机械操纵更加有效，使原本复杂的机械构造得到了很大的简化，并让车型更 加美观，操纵力大大减小，也减少了机械的重量。三轴式具有平衡悬挂的三桥平地机可以大大提高平地作业精度，而其采用的夜里机械传动则可以提高启动的平稳性，并一度程度上提高了平地机的经济性。 由此，本设计选择三轴式平地机，如下示意图所示： 图 三轴式平地机 键入文字 4 平地机的终传动有两种型式：齿轮传动和链条传动。 齿轮传动的可靠性大，但其结构复杂，必须经过中间齿轮；链条传动的优点则是结构简单，并且链条所具有的弹性可以减缓发动机到车轮各传动件之间的冲击载荷，链条磨损后所引起的链条的伸长可用车轮轴承偏心法兰加以调整 。链条在平衡箱的油池中可得到充分润滑，因而寿命较长，所以目前这种型式应用比较普遍。 由此，本设计中采用链条传动。 前桥分为有驱动和无驱动两种，具备铲掘能力的中大型平地机多采用有举动能力的前桥，使其发挥更大的牵引力；而对于轻中型平地机，无驱动的前桥设计便可以满足其工作需求。 由此，本设计中采用前桥转向、铰接式机架转向，驱动桥与平衡箱连接驱动中后桥的形式。 目前市场上绝大部分平地机都采用液压操纵形式的工作装置，老式的机械式操作由于结构复杂，效率不及液压已被淘汰，目前铲刀的悬挂、回转以及变换切削角都是液压操纵。 由此，本设计中采用液压操纵工作装置。 体参数选择 总体参数选择是为了合理的匹配平地机各主要参数之间的关系，以获得整机的优良性能，其大致包括以下内容： 1) 确定发动机重量、车体重量的匹配关系； 2) 确定发动机、作业档数、作业速度的匹配关系； 3) 确定传动系的传动比 键入文字 5 4) 确定工作装置尺寸、机器牵引力的陪陪关系。 地机整机重量 平地机的使用重量 本上代表该机器的附着重量 G ，当平地机并非全轮驱动时，其使用重量不能全部用来产 生附着力。 参照铲土运输机械设计得公式： （ 式中 平地机附着重量利用系数，是用来说明平地机的使用重量有多少是被用采产生切线牵引力的。对于只有一桥转向、二桥驱动的三轴平地机， 为 0 70 75；对于全轮驱动的平地机， 1。 平地机属于连续作业的机器，这一点与装载机和推土机不同，连续作业的机器其最大牵引功率工况与最大生产率工况在牵引特性曲线上是一致的，根据铲土运输机械设计得：根据理论分析和试验证明，当 20时，平地机的牵引功率接近于最大值。因此规定把 20称为额定滑转率 H ，把此时的牵引力称为额定有效牵引力 于是额定工况下所对应的附着系数 H (0 70 73),所以： =( （ 为使平地机在额定牵引工况厂作业，共使用重量必须满足以下关系： 键入文字 6 ( 0 . 7 0 . 7 3 )G （ 通常在设计时将由式 (求得的 与同类产品的重量千瓦相对比。 根据任务书中已知条件平地机的最大牵引力为 80： ( 0 . 7 0 . 7 3 )G 88000( 0 0 )取 =H = 160730(N)=16073(圆整得 , 平地机的使用重量 16000估算平地机的整机重量为15900 地机的作业速度 由于平地机按多种作业方式来完成其作业工序，因此要求有多种作业速度与之相适应。与装载机推土机相比，平地机的档位数和速度种类比较多，这一点对于提高发动机功率利用率是有利的。在确定作业速度时，可根据平地机理论牵引特性曲线，结合使用经验和对比同类型机器的速度数据综合分析比较之后加以确 定。 机械直接传动的平地机档位通常有前 4后 4、前 6后 4、前 6后 6和前 8后 8等方案，根据铲土运输机械设计得： 其各档速度值大约为： 档 1v =05公里 /小时 键入文字 7 档 2v =69公里 /小时 档 3v=1012公里 /小时 档 4v =1320公里 /小时 档 5v =21小时 档 6v=2642公里 /小时 档 7v =4350公里 /小时 档速度适用于除雪和搅拌作业； 、档速度适用于中、短距离运输； 、档速度适用于中、长距离运 输。 具有多个前进和后退档的平地机，其后退速度一般等于或略低于同档位的前进速度。车速与发动机匹配得合适与否须由样机的试验牵引特性曲线来检验。 动机功率的确定 在这里讨论如何确定发动机功率的问题。这实质是讨论如何把发功机的功率与底盘的使用重量进行匹配的问题。 我们把由公式 (决定的总作业阻力 为发动机在 I 档作业时的键入文字 8 额定有效牵引力 即作为发动机的额定工况。毫无疑问，我们也是按此额定工况由公式 (匹配底盘的使用重量的，这自然也能按额定有效牵引力工况把发动机与底盘的使用重量相匹配起来，并且是按最大生产率或最大牵引功率工况匹配的。因此，由 (牛 )和 1v (公里小时 )，并考虑发动机附件所消耗的功率则所需发动机的最大功率，根据铲土运输机械设计公式（ ： 1m a x ()3600H fe v （ （ 或 1m a x ( 0 . 7 0 0 . 7 3 ) 3600BG g f + （ 式中 f 滚动阻力系数； 发动机功率输出系数，可由发动机适应性系数 决定：当 1 15时 , 0 87;当 1 15 1 30时， 0 94；当 1 30时， 0 97； M 传动系统效率。 取发动机功率输出系数据机械设计相关内容，传动系统效率 M 取为 虑到平地机工作时所行驶的路面状况较差，f=档速度 1v 取 为 4KM/h, 略取为 10据式（ 算得： 136键入文字 9 圆整为 140 参照三一 平地机，试选用道依茨 轮增压型中冷柴油发动机，具有很高的工作可靠性和燃油经济性，低噪音，低排放，完全符合欧洲 求，额定功率为 162定转速 2300r/大扭矩 将 162入式（ 行验算，得 8000N,则能满足设计需要。 架型式的选择 机架结构形式可分为整体机架式和铰接机架式。 整体式是最为普通的箱形结构机架，为一弓形焊接结构。弓形纵梁为箱形断面的单衍梁，其上悬挂安装有工作装置及其操纵机构。两根纵梁与一根后横梁组成机架后部，其 上安装发动机、传动机 构和驾驶室，机架下面则通过轴承座固定在后桥上；机架的前鼻则以钢座支承在前桥上。 整体机架式有较大的整体刚度，但转弯半径较大。传统的平地机多采用这种机架结构。 图 铰接式机架 键入文字 10 目前生产的平地机大都采用铰接式机架，如图 的优点是： (1)转弯半径小，一般比整体式的小 40左右，可以容易地通过狭窄地段，能快速调头，在弯道多的路面上尤为适宜。 (2)采用铰接式机架可以扩大作业范围，在直角拐弯的角落处，刮刀刮不到的地方极少。 (3)在斜坡上作业时，可将前轮置于斜坡上，而后轮和机身可在平坦的地面 上行进，提高了机械的稳定性，使作业比较安全。 根据以上分析，铰接式机架有诸多优势，则本设计中采用铰接式机架。 机尺寸的确定 平地机整机尺寸设计需要保证平地机机架有足够空间以承载驾驶室、发动机等大型的零部件，同时还需保证刮刀能够自由实现六个工作状态。另外，整机的尺寸还将影响到平地机工作的灵活性和稳定性。且整机尺寸会直接影响到平地机的外形与美观。 因此，合理的设计平地机整机尺寸对于增强平地机的性能具有很大意义的。 表 三一 地机的整机尺寸，由于本设计中的平地机与其参数相近，则可参照其数据用类 比法算出本设计的平地机整机尺寸。 键入文字 11 产品型号 基本型 长宽高 (前后桥轴距( 中后轮轴距（ 轮距（ 铲刀至前轮距离（ 842 2595 3298 6208 1542 2150 2705 表 三一系列平地机整机尺寸 小转弯半径确定 参照三一 地机，本机选取机架最大铰接转向角度 =25，值45，机架铰接中心到后桥中心的距离 1500前桥两主销中心距的一半 000出最小弯曲半径计算简图，如图 图 最小弯曲半径计算简图 键入文字 12 最小弯曲半径的计算公式为： m i n / c o s ( ) s i n / s i F D E O D E F C E B D 代入图中各值，得 m）。 键入文字 13 第三章 辅助工作装置设计 松土器为平地机辅助工作装置之一， 用于疏松不能用刮刀直接切削的坚硬土壤。可以分为耙土器，其负荷比较小，采用前置布置的方式，即布置在刮刀与前轮之间；松土器，其负荷较大，一般采用后置布置方式，布置于平地机尾部，安装位置距离驱动轮近，且车架刚度大，可以进行重负荷松土作业。 松土器又 分为双连杆式与单连杆式两种。单连杆松土器由于其连杆的长度有限，导致松土齿在不同入土深度下的松土角会发生变化，但其优点是结构简单，装卸方便。而双连杆式的松土器其结构近似于平行四边形机构，优点是松土齿在不同切土深度 下其松土角度基本不变，所以对松土更加有利，并由于双连杆同时承载，能够改善松土器架的受力状态。 图 双连杆式松土器 单连杆式松土器 键入文字 14 本设计选用后置单连杆式松土器，安装简便，并可进行较大负荷的工作需求。 上图为双连杆式松土器及单连杆式松土器的结构说明图 。 双连杆式松土器可分为： 1) 松土器 2) 松土齿套 3) 松土器架 4) 控制油缸 单连杆式松土器可分为： 1) 松土器 2) 松土器架 3) 控制油缸5) 上连杆 6) 下连杆 我们可以看到，不论双杆式还是单杆式其控制元件都是液压缸，靠液压缸的伸缩来驱动松土器的上升和放下。 地机辅助工作装 置（松土器）的主要参数选择 松土器主要参数的选择是为了确定松土器设计的大体方案，优化参数设键入文字 2 置，使松土器能够满足工作需要并获得优良的性能，主要参数选择主要包括： 1) 额定有效牵引力 2) 松土深度 3) 松土器工作速度 土器额定有效牵引力确定 松土器额定牵引力是其重要基本参数，决定了松土器的大小，参照铲土运输机械设计得公式： P (式中： 额定有效牵引力，它是相应于机械行走机构额定滑转率 H的牵引力。 G 机器的附着重量。 在松土机中，由于在不同的作业工况下，松土齿所受垂直力 2P 的方向不同，因而影响附着重量时： 2 （ 式中： 松土机重量 (G )。 这样，额定牵引力的公式即可写为： )( 2（ 式中： H 额定附着重量利用系数。 键入文字 3 土器最大松土深度 松土器的最大松土深度一般由其额定牵引力确定，参照三一 地机的功率输出，为重型平地机，故选择最大入土深度 300 松 土器入土角分析 松土器入土角指的是松土齿的齿尖轴线与地面之间的夹角。入土 角。可以看到，松土器 1（即为本设计采用的机型）的入土角是在入土过程中逐渐减小的，而松土器 2的入土角在下降过程中则是一直不变的，这是因为松土器 1的运动轨迹为一条弧线，而松土器 2的运动轨迹则是一条直线。 图 松土器入土角 为分析松土器的入土角度，对松土齿模型做简图，如图 示，图键入文字 4 中102a rc ta n 。定性分析在平地机运行过程 中降下松土器，则松土齿角度 与0越接近，松土器越容易入土，所以采用松土器 1 型的设计结构不易将最大入土深度设计过大。 图 松土齿入土简图 图中： 松土齿与地面的夹角；1V 松土齿入土速度；2V平地机行进速度； V 1V、2 V 与地面之间的夹角。 可见最佳入土角关系到平地机行进速度和松土器下降速度，以及土壤软硬程度等综合因素，所以为了使松土器在行进过程中更易于入土，提高工作效率，在降下松土器时行进速度要适当降低，使其与下降速度接近。 参考松土工作装置参数分析与优化设计，入土角范围为 35 至 65之间，本机选择的入土角度为 50。 键入文字 5 土器工作速度设计 对于后置式松土器，其工作速度应与同等级平地机的行走速度相同。根据总体设计，松土齿的提升速度设计为 下降速度设计为 土器的受力分析 图 土器受力分析简图 松土器强制切入时的受力情况如图 中： P 最大切入力； 松土器重量； L 切入点到前轮轴之间的距离；1L 切入点到后轮轴的距离；2L 两承重轮之间的距离。 键入文字 6 根据图 有： 21( ) 02s G L L （ 所以有： 21()2 （ 代入数据，得： 2 4 0 ( 8 6 0 0 1 9 0 0 7 7 0 )8600P 柄强度计算 在正常松土工作情况进下，松土机在水平方向上匀速前进，松土齿固定在最大入土深度，如下简图 图 齿柄强度计算简图 键入文字 7 以齿柄 A A 为危险断面进行计算，此断面应力为： 221 M （ 式中： 111（ 1 有效牵引力； K 由于土质不同或操作差异而引起有效牵引力不能完全发挥的利用系数，一般情况下取 L 齿尖到危险断面的距离；e 齿柄中线到齿尖的距离； 土壤对松土齿切削总反力 P 与的地面之间的夹角； W 抗弯截面系数； F 危险截面的面积； 许用应力。 代 入数据求解得到： 1 5 60s i 8 4 符合强度要求。 轴强度计算 销轴可能发生剪切破坏，所以此处进行销轴强度计算，以1由 n 个销轴承受，并且考虑到受力不均匀系数取 k=载荷系数取2销轴强度计算式如下： 1 （ 式中 :1 松土机牵引力； n 销轴个数； F 受剪截面面积 键入文字 8 所以：31 8 5 2 4 7 . 1 2 5 00 . 8 5 1 . 9 6 1 0 符合强度要求。 地机辅助工作装置操纵机构设计 平地机松土机的机构设计要求简单便捷，易于装卸。主要由以液压缸完成松土器架的起降运动，主要由固定铰链上的液压缸，机架端以及运动铰链连接的液压杆和机架组成。如图 示： 图 操作装置示意图 从图中可以看到，当液压油缸闭锁后，油缸就变成了一 个长度固定的杆。如设计简图 示，分别为液压缸完全伸出与完全缩进的两种状态，可见通过改变液压缸 缩长度就可达到升降松土器的目的，其结构较为简单。故其设计使用作图法便可得出数据。 键入文字 9 图 设计简图 具体设计过程如下： 1) 已确定松土器的最大入土深度 3000。使用对比法，参照三一 地机数据得到松土齿器寸数据，液压缸完全伸出时 度为 54090，定出松土器大体尺寸，做出草图。 2) 首先画出松土器位于最大入土深度时的简图，如图 示。按照步骤 1中的 0，按照松土器架草图确定 照车尾高度及机架形状确定 到 距离为 615 3) 将松土器完全升起，回到待机位置，做出此时草图，如图 时，液压缸完全收进， 度 325 由此得到松土器大体尺寸数据。 地机前推土板设计 平地机前推土板主要用于推平前方较松的土地，如遇较坚硬的地面则先键入文字 10 使用松土器进行松土，再利用前推土板初步推平，最后使用刮产进行细平。 前推土板设计思路与松土器设计思路大体一致： 1) 确 定主要参数，如：所受推力，工作速度，最大入土深度等； 2) 由主要参数得到大体尺寸； 3) 参照已有的平地机进行类比设计。 本设计中的前推土板依然参考三一 地机进行设计，使用液压驱动连杆，改变推土板的角度与入土深度。 土板尺寸设计 平地机的作业目的与推土机不同；推土机以铲掘和推运土方为主，而平地机则以刮削不厚的土层，并把它连续地侧移到平地机行驶路线 旁，而推土铲便是平土的第一步。推土铲 的长度 L 是根据平地机的额定有效牵引力确定的， 参考 推土铲长度 2740有必要对铲刀的长度进行验算。 根据 章节 容可知，在选取平地机功率为 140，平地机的 约为 令 1 h 。 根据表 取0， 由 明书知最大入土深度 2003 200=133.3( 则1 h = =m）。 键入文字 11 图 刀作业系数 根据铲 土截 面积 F 和铲刀的倾角 可 直接查得 2l 之值 。 计算 铲 土截 面积 112 l h=12 2m ） 取 =9可知， 2l 根据铲土运输机械设计 公式（ 知，铲刀全长： 12 （ 参照 铲土运输机械设计 取 =60，则 L 0 10011( 计算结果大于现取值， 则满足要求。 键入文字 12 第四章 辅助工作装置液压系统设计 压系统设计的内容与要求 压系统设计要求 自行式平地机使用液压系统来操控工作装置的各种动作，也正因此液压系统的性能将会直接影响到平地机的技术及经济指标。故在设计平地机时，对其液压系统有如下要求： 1) 液压系统设计要 与总体性能要求相结合，对各种因素的影响进行综合考虑。如，作业油缸的各项参数、位置、布置方式，都由作业机构升降载荷及其升降速度来确定，并且还需要考虑松土器结构、耙土速度、操作人员的劳动强度等因素。 2) 设计系统时要求回路简单，工作可靠。例如，平地机工作时其载荷变化急骤，但同时要求液压系统能够平稳可靠地进行工作，无冲击。并且当过载时，不会发生系统故障或损坏机件。 3) 注意应使设计满足标准化、通用化、系列化。尽量采用标准液压元件，这样做不仅可以缩短生产周期、降低成本，并且在出场之后能够提高工作可靠性，且配件方便。 4) 液压系 统的效率要高。系统效率低不仅是对能量的浪费，更对整个液压系统也有着极大的危害，所以系统要进行合理的匹配，包括：参数的确定、基个回路的组合、元件与附件的选择以及管路的布置等 )。 5) 操作简便，维修容易。 键入文字 13 压系统设计内容 液压系统的设计是整个平地机设计的重要组成部分，它与主机的整体设计是密切相关的，在实际的设计生产过程当中两者必须同时进行设计。 液压系统的设计步骤大致如下： 1) 进行工况的分析并明确设计依据； 2) 液压系统主要参数的确定； 3) 拟定液压系统的原理草图； 4) 各液压元件的计算与选择； 5) 计算液压系统的发热； 6) 绘制正 式的工作图并编写技术文件。 在设计开始的时候，必须首先明确几个主要问，如下： 1) 弄清平地机的各个结构和总体布局。这不仅是为了对液压元件工作范围进行合理的确定，也是为了确定和调整液压执行元件的安放位置和掌握空间尺寸限制的条件。设计应从结构简单、工作可靠、运动速度一般不受限制等方面来进行考虑，油缸有其特别的优越性，所以平地机所使用的液压执行元件多为油缸。 2) 明确平地机液压系统的性能要求，如运动平稳性、动作精度、调速范围、系统温升、系统效率以及安全保护等。 3) 明确平地机工作条件，如温度、湿度、污染等情况。平地机的使用范 围在不断扩大，而其所处的使用环境也变得更为复杂，这样使得环境条件愈加恶劣，所以平地机的性能要更好、质量要更高。我们需要了解这些来正确选择所使用的液压元件和液压油。 4) 确定液压系统与其他传动系统和控制系统的分工配合、布置和相应键入文字 14 的控制关系。 5) 了解、搜集同类型平地机的有关技术资料。除了要了解液压系统组成、工作原理、使用情况及存在问题外，还应对系统工作压力选用情况等进行调查统计，为下一步设计工作准备必要的资料。 在上述工作的基础上，对平地机进行工况分析即动力分析，它是设计液压系统的基本依据。 所谓动力分析就是研究平地 机在工作过程中，它的执行机构的受力情况，对液压系统来说，也就是油缸的负载情况。 压系统图的设计和分析 工作装置的液压系统主要包括油箱、高压双联齿轮泵、手动操纵阀组和双向液压锁、牵引架引出油缸、左 (右 )刮刀升降油缸、刮刀侧移油缸、刮刀回转液压马达、单 /双油路转换阀总成等元件。 在如图所示的液压系统中，通过多路操纵阀组 5 来控制双联泵中的油泵。刮刀回转液压马达 11、刮刀侧移油缸 6 和刮刀右升降油缸 7 压力油通过输出油路由控制阀组 5 供给。双联泵中的油泵 I 对油路的控制可以通过多路操纵阀组 4 来实现，如果压力油 的供给方式能够得到合理的控制，油缸 5 和刮刀左升降油缸 8 相应的动作便可以通过控制牵引架来实现。 在所示的液压回路中，通常情况下两个工作装置的供油由泵 I 和泵分别独立地完成，并且所供给的两液压回路相同的流量。然而当泵 I 和泵两个液压回路的多路操纵阀组都处于“中位”时，则两回路的压力油将会通过油路转换阀组 1 流回到与之相对应的溢流阀进行卸荷，最终经滤清器直接流回油箱 2。在该种工作状态中，多路操纵阀组 4 和 5 中的换向阀的常通油口均直接接通油箱，而与之相对应的驱动工作装置的液压油缸和液压马达均处于液压闭锁状态。 本文中所 设计的 入文字 15 作用液压缸和液压马达。通过操作装置操纵其中换向阀进入相应的换相位置，就可以方便的控制压力油将进入液压油缸相应的工作腔内，进而驱动相关的工作装置按预定要求进行相应的动作；而在此过程当中，其它所有处于“中立”位置的换向阀的全部油口处于闭锁状态，也就相应的保证了驱动工作装置的液压油缸和液压马达也处于相应的液压闭锁状态。当其中的任何一个液压缸或液压马达进入左位或右位工作状态时，由于油路转换阀组 12 内分别集成了相应的流量控制阀，压力油在流量控制阀的作用下以固定 的流量进入到液压缸和液压马达相应的作用腔内，可以使其在工作中的运动速度基本保持稳定，同时也提高了平地机工作装置运动的运动平稳性。 123； 4 5 6891011入文字 16 压马达； 12图