平地机底盘及工作装置设计说明书

- I -目录1 前言 .11.1 平地机的简介及应用 .11.2 平地机的历史及发展现状 .11.3 平地机的分类 .21.4 研究内容 .42 平地机总体方案设计 .421 平地机总体方案选择 .42.2 总体参数的选择 .52.2.1 平地机的总体重量确定 .62.2.2 平地机的工作速度 .62.2.3 平地机发动机功率的确定 .72.2.4 平地机机架样式的选择 .72.2 5 平地机整体尺寸的确定。 .82.2.6 平地机最小转弯半径的确定 .93 平地机的前桥、后桥及平衡箱 .103.1 平地机的前桥 .103.1.1 平地机前桥桥架 .103.1.2 平地机前桥转向机构 .113.2.平地机前桥倾斜机构 .113.3 平地机后桥及平衡箱 .123.2.1 平地机的后桥 .123.2.2 平衡箱 .134 平地机工作装置 .134.1 牵引架的确定 .144.2 回转圈的确定 .154.2.1 回转圈的设计 .154.2.2 回转圈驱动装置的选择 .164.2.3 回转圈液压马达的选择 .164.2.4 回转圈传动齿轮的粗略设计 .164.2.5 回转支承装置设计 .174.3 角位器的设计 .174.4 刮刀的设计 .184.4.1 刮刀阻力计算 .194.4.2.刮刀切削阻力计算 .194.4.3 刮刀与土的水平摩擦力 .204.4.4 刮刀与土的垂直摩擦力 .204.4.5 刮刀前面土堆沿刮刀表面纵向移动产生的阻力 .204.5 刮刀尺寸的确定 .214.5 1 刮刀长度确定 .21- II -4.5.2 刮刀高度计算 .224.5.3 刮刀曲率半径的计算 .224.5.4 安装刮刀的螺栓个数及其位置的确定 .235 结论 .25参 考 文 献 .26- 1 -1 前言1.1 平地机的简介及应用平地机是一种以刮刀为主，并配置有其他多种可更换作业装置，在土方工程中主要用于整形和平整作业的主要机械。随着我国经济的飞速发展，交通运输所担负的任务日益繁重，要求兴建更多的现代化机场及公路。平地机广泛用于机场、公路等大面积的地面平整作业。由于平地机具有较高的工作效率和平整精度，所以在高精度大面积平整作业中，平地机有着其他机械无可替代的作用。在路基施工中平地机主要用于平地作业、刷坡作业、填筑路堤等。平地机是一种快速、高效、精度高和用途多的土方工程机械。它可以完成公路、机场、农田等地面平整和刮坡、挖沟、推土、排雪、开荒等工作。是国防工程建设、矿山施工、水利建设、道路修筑和农田改善等工作的重要装置。1.2 平地机的历史及发展现状平地机的原始形式是一个牵引犁的变形， 19 世纪末原始的平地机诞生于美国。自 20 世纪 20 年代起，发动机的出现和应用使平地机上使得它得到迅速的发展，在近 80 年的发展，平地机经历从低速到高速、小型到大型、机械操纵到液压操纵、机械转向到全液压转向、整体机架到铰接机架的发展过程。现代技术的应用使得平地机的可靠性、耐久性、安全性和舒适性得到了很大的提高。今天随着高新技术的发展，现代微电子技术成功的移植应用于平地机使得它的综合技术水平得到了大大的提高。在现代自行平地机是平地机的主要发展趋势。特别指出的是，卡特彼勒公司制造的 M 系列平地机，创造性地将机器的操控系统的集成到一个类似于飞机操控杆的操作手柄上，让驾驶员可以更智能的完成施工任务。进入二十一世纪，中国的平地机制造业通过技术引进，综合集成，技术创新等过程，平地机的产品设计与制造水平有了较大的提高。但目前我国平地机的技术主要来自国外的引进，没有自己的核心技术，对国外技术的消化吸收也仅仅是实现部分国产化这样一个较低的层次，多数平地机的企业创新能力不足。中国的平地机市场才刚刚起步，且中国是发展中国家，对生产厂家来说，我国的平地机市场还有很大的发展空间。目前国内的平地机生产厂家有十余家，其中主要厂家有七家，分别是徐工，常林，黄工等。平地机行业国内主导厂家优势较突出，市场占有率基本上集中在这些厂家。- 2 -目前在国外，平地机的生产厂家以美国卡特公司、瑞典 VOLOV 公司、日本小松等生产的平地机最为著名，它们代表了国际当代平地机最高水平。主要技术有：铰接式机架、动力换挡、可调整操纵台、电子监控、自动调平、全轮驱动等技术，产品的质量高，功能强，规格高。1.3 平地机的分类1按车轮、驱动轮对数与转向轮对数可分为以下几种1）四轮平地机 有：211 型，后轮驱动，前轮转向 222 型，全轮驱动，全轮转向2）六轮平地机 有：321 型，中后轮驱动，前轮转向331 型，全轮驱动，前轮转向333 型，全轮驱动，全轮转向四轮平地机的前、后桥各有两个轮，属于轻型平地机；六轮平地机的前桥有两轮、后桥有四轮，属于大中型平地机。在铰接式车架出现之前，前轮转向型式- 3 -是比较普遍的，但是这种向方式太过简单，不能满足平地机在作业上的某些特殊要求，并且这种转弯的半径比较大，所以前轮转向型式目前已采用不多。全轮转向在操作上有两种方式，一种是前轮和后轮分别操纵，前轮由方向盘控制，后轮由一个液压转向阀控制。另一种是通过方向盘操纵全液压转向器，在液压油路上装有分配阀，实行前后轮转向分配控制，分配阀是可调的，用一个扳动手柄控制。2.按车架的形式可分为以下几种1）整体式车架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。这样的车架刚性好，也称为刚性车架。2）铰接式车架铰接式车架是将两者铰接，用液压缸控制其转动角。目前生产的平地机大都采用铰接式机架，它的优点是：(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，而后轮和机身可在乎坦的地面上行进，提高了机械的稳定性，使作业比较安全。3.按行走方式可分为以下几种1） 自行式平地机自行式平地机因其机动灵活、工作效率高等诸多优点而被广泛应用。也是目前平地机的主要发展方向。2） 拖式平地机拖式平地机是早期平地机的主要产品。拖式平地机由于机动性差、操作费力等因素，现在已被淘汰。4.按工作装置和行走装置可分为以下几种1）机械操纵机械操纵在早期的平地机产品上很常见，这种机械操纵操作起来比较笨重，对驾驶员得要求比较高，所以这样的机械操作在现在的平地机上已经被淘汰了。2） 液压操纵在现代由于液压成功的移植于平地机 ，使平地机向大型化发展成为了可能。液压操纵使大型的平地机操作趋向于简单化、方便化。目前的自行式平地机的工作装置都采用液压操纵。- 4 -1.4 研究内容本次设计中，我研究的是自行式平地机的底盘及工作装置。平地机的底盘主要包括前桥，后桥及平衡箱等。平地机的工作装置主要包括刮土作业装置和松土作业装置等。由于时间及个人能力有限，本次毕业设计我的主要研究内容是平地机的刮土工作装置。平地机刮土工作装置主要由牵引架、回转圈、刮刀、和摆架装置等组成。本文研究的目的就是应用大学四年所学的知识设计出一套性能优良、符合要求且结构合理的方案。通过本次毕业设计，我们应该掌握工程机械产品设计的基本方法和基本过程。熟悉计算机绘图软件的应用，掌握平地机的总的设计和计算。本次设计的主要内容有：1. 平地机总体方案设计，总体参数的确定。涵盖了平地机整体重量、最小转弯半径、发动机功率、最大行走速度等的确定。2. 工作装置总成及零件。涵盖了工作装置方案转盘、牵引架、转盘的驱动装置、转盘的支撑装置、角位器、刮刀等具体部件。3.前、后桥及平衡箱等设计。2 平地机总体方案设计平地机主要由发动机、机架、传动系统、行走装置、工作装置与操纵系统等组成。平地机总体设计的目的是选择合理的结构方案、确定整机性能参数和，从而得到良好的整机性能。21 平地机总体方案选择在所有类型的平地机中，以液压操纵三桥液力机械传动平地机最为普遍。液压操纵平地机已经很好的替代了机械的操纵装置，液压操纵装置使平地机的结构简化、外形简洁、很好的降低操纵力、大大减少了整机的重量；三轴式有平衡悬挂的三桥平地机具有很好的平稳性，大大提高了平地机的作业精度，液力机械的传动大大提高平地机的动力传动的经济性与启动的平稳性。由于以上的种种优点，本次设计中我选择了三轴式的平地机，如图 2.1 所示- 5 -图 2.1 三轴式平地机布局平地机终传动：链条传动与齿轮传动。齿轮传动具有精度高、可靠性大、传动平稳等优点，但平地机不是精密机械且平地机的整体尺寸较大，选用齿轮传动需要中间齿轮，无形中使平地机中传动的结构更为复杂，增加了平地机的整机重量；链条传动优点有适合于长距离的传递动力，结构简单，链条具有一定的弹性可大大降低个传动部件的冲击载荷，链条磨损后所产生的间隙可通过车轮轴承偏心法兰加以抵消。故本次设计中选择链条传动。前桥分为驱动和非驱动两种，中型及其以上有铲掘能力的平地机，它的前桥大多具有驱动的能力，以便使更大的牵引力发挥出来；大多数的轻型、中型平地机的前桥都是非驱动桥。综上所述，此次设计我采用前桥转向与铰接式的机架转向，驱动桥和平衡箱连接驱动中桥、后桥的形式。2.2 总体参数的选择总体参数的选择就是结合合理的工工情况来合理的匹配平地机各部件之间的关系，来获得良好的整机性能。参数选择具体内容：1）确定平地机的发动机和整机重量之间的关系。2）确定平地机的发动机和作业的档数、作业的速度之间的关系。3）确定平地机各传动系的传动比。4）确定平地机工作装置尺寸和机器牵引力的匹配关系。- 6 -2.2.1 平地机的总体重量确定平地机使用重量 Gs 表示平地机的附着重量 Ga，当平地机不是全轮驱动时，它的使用重量不能够全部用于产生附着力。参考铲土运输机械设计 8的公式：Gas（2.1）公式中的 平地机的附着重量利用系数，用来表示平地机的使用重量有多少是被用来产生切线牵引力。对于前桥转向，中、后桥驱动的三轴平地机， 为 0.70.75；对于全轮驱动的平地机， =1。 平地机是持续工作的机械，这与推土机与装载机不相同，持续作业的机械它的最大牵引功率工况和最大生产率工况在牵引特性曲线上式相同的 8，由铲土运输机械设计中的理论分析和实验证明可知，当 =20%时，平地机的牵引功率接近最大值。所以当=20%为额定滑转率 ，这时候的牵引力称为额定有效牵引力 ，H HP所以额定工况下的附着系数 =0.70.73，故= =（0.70.73） HP HGsG（2.2）要使平地机在额定牵引工况下作业，所使用的重量必须满足下列的关系：(0.7.3)HsG（2.3）在设计时用公式（2.3）求得 值和同类产品的重量/千瓦相比较。sG在这里我规定平地机的最大牵引力为 80KN，则(0.7.3)HsPG80(.7.3)取 =0.72， =0.72。则 154321N=15432.1KGH0.2.7sG圆整得，平地机的使用重量 为 15400KG，所以粗略估计平地机整体重量为s15300KG。- 7 -2.2.2 平地机的工作速度由于平地机工作的环境比较复杂，为了使平地机更好的完成工作，就要求平地机有不同的作业速度与各自的作业环境相匹配。与其他的公路作业机械相比，平地机的速度种类和档位数比较多，这样对提高发动机功率的使用率是有利的。在确定平地机的工作速度时，可根据平地机的工作环境，结合驾驶员的经验等综合分析比较后加以确定。平地机的档位大体上有前 4 后 4、前 6 后 4、前 6 后 6、前 8 后 8 等，由铲土机械设计可知：平地机各档位速度大体上有：档 3.25 公里/小时1v档 67 公里/小时2档 810 公里/小时3v档 1114 公里/小时4档 1518 公里/小时5v 2023 公里/小时6档 3540 公里/小时7v档的速度比较低，适合于平整度要求高和铲掘等工作，档的速度适合于普通路面的工作和粗加工等工作，档的速度适合于冬季路面的除雪等工作，、档等速度适合于中、短距离的运输，、档等速度适合于中、长距离的运输，具有较多前进和后退档位的平地机，它的后退速度一般等于或者小于相同档位前进的速度。平地机的行走速度时有发动机的速度所决定的，所以合适匹配的发动机对平地机来说是很重要的。2.2.3 平地机发动机功率的确定发动机功率的确定，实质上是把发动机的功率和平地机的使用重量进行匹配。这里我主要是参考了三一 PQ190 型平地机的发动机。它的额定功率为 149KW，最大功率 149KW，额定转速为 2500r/min，最大扭矩为 814N.m，最大转速 2700r/min.- 8 -2.2.4 平地机机架样式的选择平地机的机架可分为：整体式机架和铰接式机架。整体机架是一个弓型的焊接结构。机架后部是一个 U 形梁，用实心钢板焊接而成，上面安装驾驶室、发动机、主传动系统等，下面支承在后桥体上。机架中部是箱体结构。机架的前部也是用钢板焊接的箱体，于前桥铰接。整体式机架受力比较复杂，有很好的强度条件，但转弯半径比较大。当前制造的平地机基本上为铰接式机架，与传统的整体式机架，它有以下的优点：1. 转弯半径小，铰接式机架相比整体式机架的平地机转弯半径小 40%，可以更轻松的通过狭窄的地段，能够实现快速的调头，在复杂的多弯环境下工作更为合适。2. 采用铰接式机架可以扩大作业范围，工作装置刮不到地方较少。3. 在斜坡上工作，平地机可以将前轮放置于斜坡上，后轮和机身可以在较平坦的地面上行走，这样提高了平地机工作时候的稳定性，进而提高了作业的精度。综上所述，平地机铰接式机架有诸多的优点，也是现代平地机发展的主流方向，本次设计中我选择铰接式机架。2.25 平地机整体尺寸的确定。平地机整体尺寸的确定不仅关系到驾驶室、发动机等大型零部件的确定，而且也关系到平地机工作的灵活和平稳性。而且平地机整体尺寸还关系到平地机的外形美观。由此可见，平地机的整体尺寸对平地机的整体性能起到了关键的作用。本次设计，对于平地机整体尺寸的确定，我选择了三一重工成型平地机的尺寸。用类比的方法确定出平地机的整体尺寸。参照三一 PQ190型平地机的参数初步确定平地机的整体尺寸如图 2.2- 9 -平地机整体尺寸图 1（图 2.2）平地机整体尺寸图 2（图 2.2）2.2.6 平地机最小转弯半径的确定由于平地机的整体尺寸比较大，这就需要平地机在工作的时候需要较大的空间来实现它的转弯，这样就为工作留有一定的死角。所以平地机转弯半径的大小是衡量平地机性能的一个重要的指标。故在平地机的设计过程中，平地机的转弯半径是设计必须要充分考虑的地方。本设计中，对于转弯半径的确定，我也主要是参考三一 PQ型平地机的参数，- 10 -这里选择机架的最大铰接转向角度 ， 机架铰接中心到后桥的中心254距离 AB=1500mm，前桥主销中心距的一半 CE=1000mm。由图 2.2 平地机整体尺寸的参数可以很方便的画出平地机最小转弯半径的计算图，如图 2.3 所示图 2.3 平地机最小转弯半径计算图由最小转弯半径的公式：min /cos()sin/iREFDOEFCrBD将图中数值代入，可得出 min7.2)R3 平地机的前桥、后桥及平衡箱3.1 平地机的前桥平地机的前桥主要是转向驱动桥，主要由转向机构、桥架、车轮、车轮倾斜机构等构成。如图 3.1 所示- 11 -3.1.1 平地机前桥桥架平地机的前桥机架是由钢板焊接而成，在竖直方向上前桥机架中间离地面距离比较大，这样提高了平地机的通过性能。桥架中间和车架铰接，所以桥架可以绕铰接点摆动，这里最大的摆动角我限制在 。这样桥架可以绕铰接轴上下摆动，提高32前轮对地面的适应型。从上往下看，前桥的桥架是往前拱出的梯形钢结构，这样起到了汽车前面保险杠的作用。3.1.2 平地机前桥转向机构 转动角的大小是衡量转向机构性能的一个重要指标，最大转角位内侧车轮的转角。平地机的转向机构是梯形转向机构，如图 3.1 平地机转向示意图。使用梯形转向机构为了使转向时的内侧前轮和后轮形成的转向中心 与外侧前轮和后轮所形成2O的转向中心 最大限度的接近。这样的梯形转向机构可以降低轮胎和地面之间的滑1O动摩擦，是转向更为准确。从梯形的转向机构可以看出，它可以使内侧车轮的转角比外侧车轮的转角大，从而使 和 接近。1O2图 3.1 平地机转向示意图- 12 -3.2.平地机前桥倾斜机构因为平地机在工作时常常受到很大的侧向力的作用，为了减低平地机所受侧向力的作用，平地机一般都在前轮设有倾斜机构。例如，当平地机受到一个来自右方的侧向力 时,前轮受到地面的摩擦力为 F，前轮操纵倾斜机构使轮子向右侧倾斜2R适当的角度，左侧的轮子受到横向摩擦力为 ，地面的反力为 ,右侧的轮子受到11G的横向摩擦力为 ，地面的反力为 ，当轮子倾斜的角度适当时， 与 ,的合力2F2GF1指向轮心， 和 的合力 也指向轮心，这样就消除了原来 对轮心的力矩，1SS1这样车辆就不至于发生侧滑。如图 3.2 所示图 3.2 前轮倾斜受力状态3.3 平地机后桥及平衡箱3.2.1 平地机的后桥平地机后桥为转向驱动装置，后桥的上部铰接在车架上。后桥体在水平面内绕铰点转动。如图 3.3 转向油缸 3 的一端和后桥壳 2 铰接，另一端铰接在车架上，转向时，外侧的油缸收缩，内侧的油缸伸长，桥体 2 在油缸力作用下相对于车架绕铰点转动，最大转角 14 度。- 13 -图 3.3 后桥及平衡箱3.2.2 平衡箱平衡箱装在平地机后桥体左、右两端，可以绕着后桥体中心线上、下摆动，在起伏的地面上行驶时，平地机车轮会随着地面的高低起伏与平衡箱一同摆动。但是由于瞬时间平地机前后两个轮子要行走不同的距离，所以轮胎和地面会产生滑动摩擦。平衡箱在平地机上有如下等优点：1. 平衡箱串联就是将后桥轴传出的动能，通过串联传动分别传递给中、后车轮。2. 因为平衡箱的结构有很好的上、下摆动性，因此可以保证了中、后轮同时着地，有效地确保了平地机的附着牵引性能。3. 平衡箱很大程度上提高了平地机刮刀工作的平稳性。4 平地机工作装置平地机主要的工作装置是刮土工作装置。刮土工作装置位于平地机前轮和后轮之间，目前绝大多数平地机工作装置上的刮刀结构形式是相同的。它可以实现四种作业动作即刮刀左右升降、刮刀在水平面的回转、刮刀左右的引伸及刮刀的倾斜，上面的这些动作可以很方便的实现刮刀铲土侧移、刮刀刮土直移、刮刀刮土侧移及机身外刮土等。当然，不同的平地机，刮刀的运动也是不尽相同的。平地机的刮土工作装置主要是由牵引架、回转圈、刮刀、角位器及升降油缸和牵引架引出油缸等零部件组成。下图 4.1 是平地机刮土工作装置。- 14 -1.角位器；2.角位器紧固螺母；3.切削角调节油缸；4.回转驱动装置；5.牵引架；6.右升降油缸；7.左升降油缸；8.牵引架引出油缸；9.刮刀；10.油缸头铰接支座；11.刮侧移油缸；12.回转圈图 4.1 平地机的刮土工作装置4.1 牵引架的确定根据牵引架的结构，目前主要有 A,T 型两种，A、T 型的区分主要是由上往下看牵引架的形状。A 型牵引架在水平面上承载转矩的能力比 T 型的强且便于安装刮土工作装置上的回转驱动装置，所以 A 型牵引架应用的比较广泛。本次设计我也选择了 A 型的牵引架。下图 4.2 是 A 型结构的牵引架- 15 -图 4.2 牵引架1回转圈 2回转驱动装置 3A 型牵引架T 型牵引架的横向尺寸比较小，当牵引架在机身外作业时不易与松土装置发生干涉。但是它在回转面上的承载转矩的能力要小的多。4.2 回转圈的确定4.2.1 回转圈的设计图 4.3 是平地机刮土装置上的回转圈示意图，图 4.3 回转装置有图可知，回转圈主要是由 1 齿圈、2 耳板、3、4、5 拉杆等零部件焊接而成，回转圈的主要功能是带动刮刀做 360 度的旋转。由于刮土工作装置在工作时的负载主要是由耳板承受的，所以耳板必须要牢固，在回转圈的设计中耳板是主要的设计对象。回转圈上的齿圈是不经常转动的零件，所以在设计中它的制造精度和配合精度要求都不高- 16 -4.2.2 回转圈驱动装置的选择平地机刮土工作装置上的回转圈要求能够带动刮刀实现 360 度的旋转。是连续驱动回转的形式。目前平地机回转圈上的驱动主要应用液压马达带动涡轮蜗杆减速器驱动型，因为这种驱动结构尺寸小，驱动力矩恒定、平稳，但这种驱动装置对密封的要求比较高。4.2.3 回转圈液压马达的选择因为回转圈是不经常转动部件，并且它的转速一般都很低，考虑到种种因素，它的驱动装置最好选择价格便宜、尺寸小的齿轮马达。参考机械设计手册第四版第四卷，选择 CM.C10C18.FL 型液压马达最合适，它的额定转速为 1800r/min.4.2.4 回转圈传动齿轮的粗略设计正如上面介绍的那样，回转圈是不经常转动的部件并且常年暴露在外面，所以齿圈制造精度和配合精度的要求都不高，故在这里我对该齿轮只是粗略的设计。回转圈的直径我确定为 1455mm，则回转圈的分度圆直径 ，输出端41250dm涡轮输出端得圆柱齿轮分度圆直径为 ，输出端液压马达的圆柱齿轮分度3125dm圆直径为 ，输入端蜗杆的圆柱齿轮分度圆直径为 。160dm 20d；减速器214i 4231550; 1;ii回转圈转速 ，即约为 5 /s。1280.9(/min)nri 6选 则 则 。345,z3;dmz420dz选取齿宽系数 ，则 则1d3315,db4120bm选取 ；则 。1120,80zz2180zm选取齿宽系数， ，则 取 为 40mm，则d136,db1b235bm- 17 -4.2.5 回转支承装置设计回转圈是在牵引架的滑道上旋转，所以滑道是最易磨损的部件，并且滑道与回转圈要有一定的间隙以便于两者之间的滑动。图 4.4 是回转圈的支承部件。回转齿圈 8 的上表面和衬片 6 接触（衬片 6 的材料是青铜合金） ，为了方便衬片 6 固定在牵引架的底板上，衬片 6 上有两个凸起的圆块。衬片 7 的材料是青铜合金的，它有两个凸方块被支承垫块 5 卡着，这样可以很方便的通过垫片 3 来调整上下面的接触间隙，调整螺栓 1 调整径向间隙，用 3 个紧固螺栓将支承垫块 5 固定，支承整个回转圈和刮刀装置的重量。综上所述，这种结构的滑动和耐磨的性能都比较好，不需要更换支承垫块。4.3 角位器的设计在平地机刮土工作是，由于所工作的土壤不同，它的刮刀应该有不同的切屑角。角位器的主要作用是根据不同的工作对象来调节切削角。常用的调整切屑角有两种方法：人工调整、液压调整。人工调整切屑角目前应用还是比较广泛的，特别是在中小型平地机上。图 4.5 是人工调整角位器的示意图。在此次设计中，铲刀的切削角在 之间。为了简化设计和节约成本，本人在设计中采用人工调整的方式。307图 4.4 回转支承装置1调节螺栓；2牵引架；3垫片；4紧固螺栓；5支承垫块；6衬片；7衬片；8回转齿圈- 18 -图 4.5 人工调整角位器4.4 刮刀的设计图 4.6 是平地机刮刀的示意图，有图可知铲刀是由铲刀体、刀片、侧刀片等组成。刮刀在工作时主要受土壤摩擦作用，所以刀片和侧刀片用螺钉固定在铲刀体上，磨损后可以方便的更换，刀片采用特殊的耐磨抗冲击合金钢（一般规定 66Mn 材料制造，也可以选用耐磨性和强度等机械性能与 65Mn 相近或更好的材料）制成，需要经过热处理。铲刀体是一焊接件，目前它大多数采用箱型结构，尽可能大的增强刮刀的抗扭抗弯刚度。图 4.6 平地机刮刀1刮刀体 2刀片 3侧刀片- 19 -4.4.1 刮刀阻力计算经过分析平地机所有的工作环境，当平地机在进行铲掘作业时它所受的阻力最大。其他的工作如：平整地面、刮削边坡等由于切屑的土质比较松软、切削层比较浅，它们所受的阻力相对来说都比较低。综上所述，在计算阻力的时将它所受最大阻力为上限。平地机在作业的时候，它的工作方式和推土机有很大的相似之处，所以我主要是参照推土机刀片计算方法来计算平地机的刮刀的。4.4.2.刮刀切削阻力计算目前在切削阻力方面的计算主要是应用经验公式，根据铲土运输机械设计8中公式(1.13)可知：610Qbpkbh上式中 作用在刀刃上的切削阻力(N)Q切削刃的宽度（m）;切削层厚度（m） ；h则刮刀切削力：610Qbpkh考虑平地机刮刀的尺寸，则切削阻力为： 61Qbcppkl上式中 切削比阻力（ M ）a刮刀刃实际工作的长度（ m） ；1l平均切削深度（m）;cph由铲土运输机械设计中表 1.1 可知表 4.1 各种土的切削比 bk土 级 别 土 的 名 称 Kb(MPa) 砂，砂质土，中等温度松散粘土，种植土 1030 粘质土，中细砂砾，松散软粘土 3060- 20 - 密实粘土，中等粘土，松散粘土，软泥炭 60130具有碎面或卵石的粘土质，重湿粘土，中等结实煤炭，有少量杂质的石砾堆积物130250 中等积炭，重干粘土，面硬的黄土，软石膏 2503204.4.3 刮刀与土的水平摩擦力参考铲土运输机械设计 8中公式(8.2)得：（N）11uzP土和钢的摩擦系数（具体数值参考表 4.2） ；1u刮刀工作时所受垂直阻力（N） 。zP表 4.2 土与钢、土与砂的摩擦系数 、1u2土 的 名 称 2u砂 对 砂中 等 粘 土重 粘 土0.81.01.20.350.500.804.4.4 刮刀与土的垂直摩擦力由铲土运输机械设计 8中的公式（8.3）得:22sin()uPVrN式中 3()()cpHhVLmtg其中 H刮刀的高度（m）4.4.5 刮刀前面土堆沿刮刀表面纵向移动产生的阻力根据铲土运输机械设计 8公式（8.4）可得：321cos()uPVrN其中 土的内摩擦系数（见上表 4.2）2u- 21 -由此可见，平地机刮刀在作业的时候总阻力位： 123XQuuPP4.5 刮刀尺寸的确定4.51 刮刀长度确定刮刀的长度很大程度上决定平地机工作的效率，但是刮刀的长度过长刮刀的强度又不能满足要求，所以适合长度的刮刀尺寸对平地机来说是非常重要的，刮刀的长度也是工作装置设计的一个重点。刮刀长度 L 是由平地机的额定有效牵引力 来HP确定的。由上文 2.2.1 可知，平地机功率为 149KW，平地机的 约为 84.6KNHP令 ,则HQP1HbcpPlKh由表 4.1，选取 ，暂定刮刀刮土深度为 500mm，取90b（ mm） 。2503.cph则 184.62.8()903Hbcpl mKh参照铲土运输机械设计 8图 8.10、图 8.11 可得下图 4.7 和 4.8。图 4.7 可以根据 F 和 确定2l- 22 -图 4.8 刮刀作业系数由图 4.8 可知，根据铲土截面积 F 和刮刀的倾斜角 可直接查到 的值。2l计算铲土截面积： 212.80.3.47()2cpFlhm取 ，由图 4.7 可得， 。9 .6l根据铲土运输机械设计公式（8.12）可知，刮刀全长： 12sinlL参考铲土运输机械设计取 = ，则 （mm）602.80.6139sinL4.5.2 刮刀高度计算参考铲土运输机械设计中公式（8.13）可得 8：2tanpHcbF由作图法大体估算 =0.25（ ） ，其中 为土垄斜边角，参照铲土运输机械pF2m设计 ，取 = ，38tan0.5tan38625()m参考三一系列平地机，取 H 为 610mm。4.5.3 刮刀曲率半径的计算参考铲土运输机械设计 8公式（8.14） ，可得曲率半径：- 23 -2sinHR结合徐工 PY180 平地机，取 为 ，则45610431()2sin2sinRm图 4.9 刮刀曲率半径示意图4.5.4 安装刮刀的螺栓个数及其位置的确定根据国家标准 JBT 2648.1.1995，平地机刀片刀片安装用螺栓孔位置的确定应符合图 4.10 所示标准。根据公式 L=(n-3)P+2(A+Q)可确定螺栓的个数,公式中P、A、Q 的值由图 4.10 来查得。试选 P=152.4，Q=A=76.2，则 3965=(n-3)P+2(A+Q),得 n=27.0227, 螺栓个数太多，且螺栓个数为奇数，不可取。试选 P=304.8，Q=A=76.2，则 3965=(n-3)P+2(A+Q),得 n=15.0115，螺栓数个数太