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轮式挖掘机底盘简介 2013年4月 1 概述 2 1 1整机图片 1 3整机后侧图片 1 2整机前侧图片 1 4整机侧面图片 3 2 1行走时xingzoumoshi 2 2挖掘时wajuemoshi 动力如何由发动机传递给轮胎 如何转向 车速如何控制 如何刹车 高低速如何实现 如何倒车 履带式如何实现上述功能 汽车如何实现上述功能 4 一 传动系统 目录 三 制动系统 二 行驶系统 四 转向系统 5 一 传动系统 6 一 传动系统 1 1履带式挖掘机传动简图 装载机与挖掘机同属土方机械 它又是轮式的 它是如何传动的 7 一 传动系统 1 2装载机传动简图 轮式挖掘机底盘也要有类似装载机的桥箱 但是它还要回转挖掘 发动机在上架 同时要回转 动力如何传到底盘 8 一 传动系统 1 3轮式挖掘机传动简图 9 一 传动系统 1 4确定传动件思路 从行走上来讲 履带式与轮式输出指标有什么不同 1 行走速度 2 牵引力 爬坡能力 GB T9139规定轮挖爬坡能力不小于35 20度 履带挖不小于50 27度 1 5确定组成元件参数 10 一 传动系统 1 6组成元件连接三维简图 11 一 传动系统 1 7各组成元件结构 1 7 1行走马达 变量 12 一 传动系统 13 一 传动系统 工程机械上常见变速箱分为人力换档变速箱 动力换档变速箱 定轴式 行星式 1 7 1变速箱 动力换档变速箱的优点 人力换档变速箱进行换档时 必须分离主离合器 所以换档过程中机器是靠惯性向前运行的 低速重载的机器在这一过程中速度会降低很多 甚至停止前进 工程机械采用了人力换档变速箱后 有时会出现挂低档发动机功率未充分发挥 而挂高档机器又难以起步的情况 无论采用哪一种换档方式 人力变速箱都有时候会挂不上档 动力换档变速箱是采用离合器将变速箱中的换档齿轮和其轴结合 定轴式 或采用制动器将各行星排的齿圈制动实现换档 行星式 定轴式 换档离合器接合 则齿轮与轴一起旋转 换档离合器分离 则齿轮在轴上空转 行星式 行星轮与行星架固定 动力输出 制动器制动齿圈时 输出1档 制动器不制动齿圈时 输出2档 14 一 传动系统 ZF变速箱内部结构 15 一 传动系统 ZF变速箱换档原理 16 一 传动系统 停车时 在弹簧力的作用下 离合器使齿圈与太阳轮连成一体 制动器使齿圈固定不动 这样外力通过行星架输入时 由于太阳轮 齿圈是一体 制动器制动齿圈的同时制动太阳轮 也就使行星轮固定不动 从而使整机不运动 低速档时 在输入油压的作用下 离合器脱开 齿圈与太阳轮脱开 此时制动器保持制动齿圈状态 动力由太阳轮输入 太阳轮带动行星轮 行星架 再经齿轮输出到驱动桥 高速档时 在输入油压的作用下 制动器脱开 离合器接合 太阳轮 齿圈此时连为一体 动力由太阳轮输入 行星轮围饶太阳轮公转的同时 还在齿圈的带动下自转 从而在太阳轮输入转速相同的情况下 行星轮的输出转速要比低速档时快 17 一 传动系统 1 空档如何实现 既然变速箱进油口都不通油时 实现驻车制动 进油口分别通油时 实现高低速 那么进油口同时通油时 是否可以实现空档 2 车辆损坏无法启动时 如何实现牵引 18 一 传动系统 1 7 2驱动桥 驱动桥一般由主传动器 差速器 半轴 驱动桥桥壳等组成 有些车辆还有轮边减速器 主传动锥齿轮 降低转速 增大转矩 改变动力传递方向 差速器 解决左右车轮的差速问题 差速器 半轴 将动力分传给驱动轮 轮边减速器 进一步降低转速 增大转矩 桥壳 承重和传力 19 一 传动系统 这是什么结构 起什么作用 驱动桥两侧的驱动轮若用一根整轴刚性连接 则两轮只能以相同的角速度旋转 这样 当车辆转向行驶时 由于外侧车轮要比内侧车轮移过的距离大 将使外侧车轮在滚动的同时产生滑拖 车轮滑动时不仅加剧轮胎磨损 增加功率和燃油消耗 还会使汽车转向困难 制动性能变差 动力由件17传入 件32 31 26 23 22为一体 22带动24转动 动力输出 20 一 传动系统 差速器原理 车辆直线行驶时 动力由传动轴传入 带动差速器壳体转动 此时 行星齿随同差速器壳体一起公转 带动半轴齿转动 半轴齿带动半轴转动 实现车轮转动 车辆向左转弯时 左侧驱动轮相对产生更大的阻力 假设左侧半轴齿轮由于此阻力不能转动 此时传动轴动力输入不变 行星齿依然随同差速器壳一起公转 但此种状态下行星齿公转的同时自转 带动右侧半轴齿轮加速转动 21 一 传动系统 差速器在转弯时 行星齿的运动符合 最小能耗原理 把一颗黄豆放入一个碗中 它最终状态一定是在碗底 因为在碗底比在碗壁上消耗的能量少 那么如果出现某一侧车轮陷入泥坑或被架空 那么此侧车轮的阻力相对于另一侧会很小 此时行星轮会带动此侧车轮以2倍的差速器壳速度转动 必然造成另一侧车轮完全不转动 即出现 打滑 此种问题如何设置机构解决 22 二 行驶系统 23 二 行驶系统 1 支承整机的总重量 2 通过驱动轮与地面之间的附着作用 产生驱动力 以保证机器正常行驶 3 传递并承受路面作用于车轮上的各种反力及其所形成的力矩 4 尽可能的缓和不平路面对机身造成的冲击和振动 2 1行驶系统要求 2 2行驶系统表现 通过性 1 最小离地间隙 2 接近角 离去角 3 纵向通过半径 横向通过半径 4 最大涉水深度 2 3行驶系统组成 车架 车桥 车轮 悬挂等 24 二 行驶系统 2 4各组成元件结构 2 4 1车架 行走式工程机械的车架 可以分为整体式和铰接式两种基本类型 2 4 2悬挂 工程机械的悬挂大致可以分为刚性悬挂和弹性悬挂两类 一 刚性悬挂 应用工况 负荷变化大 对工作时的稳定性要求较高的工况 1 简单刚性悬挂 2 摆动桥 将一个车桥与车架铰接起来 使他们之间相互摆动 这样可以保证四个车轮始终良好着地 摆动桥可以是前桥 也可以是后桥 一般来说 为提高机器稳定性 应该把摆动对工作装置影响较小的那个桥作为摆动桥 通常 应该将摆动桥的摆动范围限制在 8度 10度 左右 25 二 行驶系统 3 液压悬挂 用于轮胎较多的工程机械或机架高度需要经常调整的机械 二 弹性悬挂 应用工况 高速行驶的机械 一般时速大于40 弹性悬挂一般由弹性元件 导向装置 减振装置组成 弹性元件 传递垂直载荷和缓和车轮的冲击 导向装置 决定车轮相对于车架的运动特征 传递牵引力 制动力 侧向力以及由它们形成的力矩 减振装置 迅速衰减由于地面不平所引起的车架和车桥之间的振动 2 4 3转向桥 2 4 4车轮 轮胎 26 二 行驶系统 2 5行走装置的结构形式 2 5 1无支腿 全轮驱动 转台布置在两轴的中间 两轴轮距相同 优点 省去了支腿 结构简单 便于在狭窄工地上工作 机动性好 缺点 挖掘机行走时转向桥负载大 转向操作费力或需要设置液压助力装置 2 5 2双支腿 全轮驱动 转台偏于固定轴 后桥 一边 特点 1 减轻了转向桥的负载 使转向操作较轻便 2 支腿装在固定轴一边 保证了挖掘机作业时的稳定性 2 5 3四支腿 单轴驱动 转台远离中心 优点 1 驱动轮的轮距较宽 而转向轮的轮距较小 转向时绕垂直轴转动 2 由于车轮形成三支点布置 受力较好 无须悬挂摆动装置 行走时转向半径小 作业时四支腿支撑 稳定性好 缺点 在松软的地面上行驶会形成三道轮辙 行驶阻力增大 而且三支点底盘的横向稳定性差 27 二 行驶系统 2 5 4四支腿 全轮驱动 转台接近固定轴 后桥 一边 特点 前轴摆动 由于重心偏后 因而转向时阻力小 易操作 并且通过采用大型轮胎和低压轮胎 因而对地面要求较低 前摆动桥 液压悬挂 摆动范围7度 后桥刚性连接 前支腿 后推土铲 转台接近后桥一边 挖掘作业时 是否允许前桥摆动 如此布置 轴荷如何分布 前转向桥满足轻松转向 负荷分配率多少合适 28 三 制动系统 29 三 制动系统 3 1制动系统要求 1 车辆行驶过程中 遇到障碍物 弯道 紧急情况时 车辆能够降速甚至停车 行车制动 2 车辆停止尤其是停在坡道上时 车辆应该能够可靠的驻留原地不动 不致溜车 驻车制动 动力 终传动制动实质上就是切断这两者的联系就可以了 3 2履带式挖掘机制动系统原理 车辆停止时 此制动弹簧制动马达 使车辆保持原地不动 达到驻车制动 行车制动 切断动力路线 制动车辆惯性 30 三 制动系统 车辆行驶时 正常行驶 假设B口进油 油液推动阀芯如左图 此时油液打开驻车制动弹簧 解除对马达的制动 同时驱动马达旋转 从A口回油 达到正常行驶状态 下坡行驶 车辆下坡行驶时 马达超速旋转 此时B口由泵来的油液会不及时 B口压力下降 主阀芯下移 阀口开度变小 使A口压力上升 这样就会产生一个阻止马达旋转的力 防止马达超速 车辆制动时 切断动力路线 控制阀停止动作 马达A B口无压力 此时B口无油液推动马达继续旋转 制动车辆惯性 车辆由于惯性还回继续往前走 这时马达由减速带动 把机械能转化为液压能 起到泵的作用 此时 油液在马达的吸力下 会从B口往A口流动 但是由于主阀芯关闭 A口的压力会逐渐升高 这样就在高压区产生一个阻止马达惯性旋转的力 使马达最终停止转动 驻车制动生效 制动油液缓慢通过阻尼孔 制动弹簧复位 实现驻车 31 三 制动系统 3 3汽车制动系统原理 在履带底盘结构中 马达相当于动力源 液压制动只是制动了动力源 如果终传动也制动 效果会如何 发动机 离合器 变速箱 驱动桥 轮胎 动力源 终传动 脚刹 如何制动 制动 制动 32 三 制动系统 鼓式制动器 结构 不制动时 制动底板带动轮胎旋转 其余件不动 制动蹄 摩擦片一体 司机踩下脚踏板 通过油液 气体 推动制动油缸 凸轮 制动蹄 摩擦片制动底板 底板带动轮胎停止旋转 此种方式制动必然会有大量热量产生 且由于制动器封闭 热量无法及时散出 有没有结构能及时将制动热散出 33 三 制动系统 盘式制动器 司机踩下脚踏板 活塞向左运动 活动制动块左移 活动制动块与制动盘压紧 油压进一步升高 制动盘不动 制动盘推动制动钳体右移 固定制动块与制动盘压紧 制动结束后 制动钳如何回位 34 三 制动系统 发动机制动 发动机 离合器 变速箱 驱动桥 轮胎 司机松开油门后 发动机转速迅速由2200rpm降到900rpm 但是这时车辆的速度不会立即降 此时 由于惯性 动力会经驱动桥 变速箱反传到发动机 欲使发动机还是按照2200rpm的速度旋转 但是发动机飞轮的动量足够大 使得发动机不会在反力的作用下加速旋转 反而会由于相互作用力的原因 给驱动桥施加一个反作用力 使车辆制动 发动机反拖 3 4轮挖制动系统原理 发动机 主泵 主阀 行走马达 变速箱 驱动桥 轮胎 动力源 终传动 脚刹 制动 参照汽车 制动 参照履带挖 35 三 制动系统 行走马达制动 车辆制动时 切断动力路线 主阀停止动作 马达A B口无压力 此时B口无油液推动马达继续旋转 制动车辆惯性 车辆由于惯性还回继续往前走 这时马达由减速带动 把机械能转化为液压能 起到泵的作用 此时 油液在马达的吸力下 会从B口往A口流动 但是由于主阀芯关闭 A口的压力会逐渐升高 这样就在高压区产生一个阻止马达惯性旋转的力 使马达最终停止转动 原理同履带式马达 驱动桥制动 靠什么机构控制 和履带一样设置脚阀 除了汽车上用的鼓式和盘式制动 有没有其他的制动终传动的结构 36 三 制动系统 湿式多盘制动原理 制动时 刹车弹簧 刹车油缸 相对板 摩擦片 缸体 驱动轴 马达壳体 37 三 制动系统 旋转时 缸体 驱动轴 摩擦片 相对板与摩擦片分离 行走马达的制动是无油压时制动生效 有无结构可以在无油压时制动失效 有油压时制动生效 主减速器 差速器 半轴 太阳轮 行星轮 轮毂 摩擦片 有油压 无油压 制动 不制动 结合 分离 38 三 制动系统 3 5制动距离计算 对于轮胎式挖掘机制动距离应符合GB T21152 2007 土方机械轮胎式机器制动系统的性能要求和试验方法 试验条件 应以80 机器最大水平速度或32km h进行制动性能试验 制动距离 试验机器不带有效载荷 V V 150 0 2 V 5 将V 32km h带入公式 制动距离为14 23m a 2 78m s2 行车制动 EC71 320要求a 1 5 39 三 制动系统 驻车制动 试验要求 GB T21152 2007规定 停车制动系统在切断动力时 机器在坡度为20 的情况下保持停车不动 驻车制动制动变速箱输入轴 EC71 320要求H 18 如果液压泵发生故障或发动机突然熄火 如何紧急制动 40 三 制动系统 紧急制动 无动力源时 可以仿效履带式挖掘机 采用蓄能器作为紧急动力源 初步选定蓄能器初始压力为150bar 容积1L 国家标准要求 车辆以每分钟4次的速率制动12次后 制动供给的压力不能低于第一次操作压力的70 大于