第一章_推土机

1、推土机 n第一节 推土机的用途与基本构造 n第二节 推土工作装置 n第三节 松土工作装置 n第四节 工作装置的液压系统 n第五节 推土机的运用 第一节 推土机的用途与基本构造 n1、推土机的用途 n推土机是一种短距离自行式铲土运输机械，在土方施 工机械中占有十分重要的地位，主要用于50100 m 的短距离施工作业。 n主要用来开挖路堑、构筑路堤、回填基坑、铲除障碍、 清除积雪、平整场地等，也可用来完成短距离内松散 物料的铲运和堆集作业。 第一节 推土机的用途与基本构造 n当自行式铲运机牵引力不足时，推土机还可作助铲机， 用推土板进行顶推作业。 n推土机配备松土器，可翻松3、4级以上硬士、软石或

2、凿 裂层岩，配合铲运机进行预松作业。 n推土机还可利用挂钩牵引各种拖式机具进行作业，如拖 式铲运机、拖式振动压路机等。 第一节 推土机的用途与基本构造 n2、推土机的分类 n(1) 按推土机发动机功率的大小可分为小型推土机 (37kW以下)、中型推土机(37250kW)和大型推土机 (250kW以上)三类。 n(2) 按走行方式，推土机可分为履带式和轮胎式两种。 n(3) 按传动方式可分有机械式、液力机械式、全液压式 和电气传动式四种。 n(4) 按作业环境可分为地面普通式、两栖式和水下式。 n(5) 按推土板安装方式分为固定式和回转式两种。 第一节 推土机的用途与基本构造 n3、推土机的基本

3、构造 n基础车工作装置；发动机、传动系统、行走系统、工作装 置和操作控制系统等五部分构成。 第一节 推土机的用途与基本构造 n发动机、传动系统、行走系统、工作装置 n传动系统： 机械式：主离合器 齿轮 液力机械式：液力变速箱 液压+齿轮 液压式传动： 液压 n行走系统： n 机架、悬架、行走装置 n推土机工作装置： n 推土装置：推土板、推架 （固定、回转） n 松土装置：松土器、裂土器 n推土机操纵控制系统： n工作装置液压操纵系统：开式、闭式 动力元件、执行 元件、控制元件、辅助装置及管道 n推土板自动找平系统：激光导向自动找平系统 总体构造 n传动系统：将发动机的动力减速增矩后传给行走装

4、 置。 机械式传动系统 液力机械式传动系 液压式传动系统 不论履带式推土机还是轮胎式推土机，都由发动 机、传动系统、行走系统、工作装置和操作控制 系统等几部分组成 机械式传动系统 1-柴油机发动机；柴油机发动机；2-动力输出箱；动力输出箱；3-主离合器；主离合器；4-小制动器；小制动器；5-联轴节；联轴节； 6-变速箱；变速箱；7-中央传动装置中央传动装置8-转向离合器；转向离合器；9-带式制动器；带式制动器；10-最终传动最终传动 机构；机构；11-驱动链轮；驱动链轮；A-工作装置油泵；工作装置油泵；B-主离合器油泵；主离合器油泵；C-转向油泵转向油泵 液力机械式传动系 1-1-发动机；发动

5、机；2-2-动力输出箱；动力输出箱；3-3-液力变矩器；液力变矩器；4-4-联轴节；联轴节；5-5-动力变速箱；动力变速箱；6-6-中中 央传动装置；央传动装置；7-7-转向离合器与制动器；转向离合器与制动器；8-8-最终传动装置；最终传动装置；9-9-驱动链轮驱动链轮 n流体传动：包括气体(压)传动和液体传动，液体传 动分为液压传动、液力传动和液粘传动。以液体为 工作介质，利用液体动能来传递能量的液力传动。 n液力变矩器由泵轮，涡轮，导轮组成。安装在发动 机和变速器之间，以液压油为工作介质，起传递转 矩，变矩，变速及离合的作用。 液压式传动系液压式传动系 比较 n液力机械式传动系统：液力变矩

6、器和动力 换挡变速箱取代了主离合器和机械式变速 箱，液力变矩器的输出轴能根据负荷改变， 在较大范围内自动改变其输出转速和转矩， 作业效率高。 n液压传动：结构简单，不需要变矩器、离 合器、变速器，中央传动装置等，无级变 速范围大，自动适应性好。 轮胎式推土机的传动系统布置 1-发动机；发动机；2、10-普通差速器；普通差速器；3-后驱动桥；后驱动桥；4-后桥脱开机构；后桥脱开机构；5-高、低挡变换高、低挡变换 器（滑动齿套）；器（滑动齿套）；6-车轮；车轮；7、21、变速离合器；、变速离合器；8、18-前、后传动轴；前、后传动轴；9-轮边轮边 减速器；减速器；11-前驱动桥；前驱动桥；12-手

7、制动器；手制动器；13-绞盘传动轴；绞盘传动轴；14-动力变速箱；动力变速箱；15-油油 泵；泵；16-液力变矩器；液力变矩器；17-锁紧离合器；锁紧离合器；19、20-换向离合器换向离合器 二、行走系统 n走装置、 行走系统：机架、行走 装置、悬架。 行走装置：四轮一带、 台车架、张紧装置。 高驱动轮履带推土机外形 高驱动轮履带推土机外形 高驱动轮履带推土机 n迄今为止，此机从迄今为止，此机从D4(67kw)至至D11(575kw)已形成完已形成完 整系列。其特色在于整系列。其特色在于: n1部件组合式设计：可成组更换损坏部件，从而缩短停 机修理的时间，减少修理费用；可在装上预先修好的部 件

8、以保证推土机作业的同时，修理换下来的待修部件。 n2高置式终传动与驱动链轮： n使其仅传递履带驱动力，不受地面不平引起的附加力与冲 击力的作用； n使其与履带架分离，改善了履带架的浮动性； n使其少受工地灰尘与污泥的影响而延长寿命； n增大整机离地间隙而改善通过性能。 高驱动轮履带推土机 n3车架与台车架的专用心轴，加销式平衡梁联结： n车架经两点装在心轴上，第三点经纵向中心销装在平衡梁 上，形成三点支承； n平衡梁端又经销轴装在履带台车架前端，二履带台车架可 绕心轴分别自由摆动。 n这种结构使履带驱动轴与承重心轴分别设置，各司其责； 并使原传统的八字架结构废弃不用；从而大大改善了推土 机下部

9、构件的受力状态。 高驱动轮履带推土机 n4推土器斜撑杆代之以横向稳定器： n从而使推土铲紧靠机体，而推土铲升降油缸垂直布置，从 而使油缸有效分力大增，整机长度缩短，机动性、平衡性 改善。 n5隔离、高置的司机室： n使振动与噪音减小，视野改善。 n6液力分流器与弹性悬架的采用。 推土机发展历史推土机发展历史 履带式推土机(track-type tractor，也有称crawler dozer）是由美 国人Benjamin Holt在1904 年研制成功的，它是在履带式拖拉机前 面安装人力提升的推土装置而形成，当时的动力是蒸汽机，之后又 先后研制成功由天然气动力驱动和汽油机驱动的履带式推土机，推

10、 土铲刀也由人力提升发展为钢丝绳提升。Benjamin Holt也是美国卡 特彼勒（Caterpillar Inc.）公司的创始人之一，1925年5Holt制造公 司和C.L,Best推土机公司合并，组成卡特彼勒推土机公司，成为世 界首家推土设备制造者，并于1931年成功下线第一批采用柴油发动 机的60 推土机。随着技术的不断进步，目前推土机动力已经全部 采用柴油机，推土铲刀和松土器全部由液压缸提升。推土机除履带 式推土机外，还有轮胎式推土机，它的出现要比履带式推土机晚十 年左右。由于履带式推土机具有较好的附着性能，能发挥更大的牵 引力，因此在国内外，其产品的品种和数量远远超过轮胎式推土机。

11、在国际上，卡特彼勒公司是世界上最大的工程机械制造公司，其生产 的履带式推土机有大、中、小共9 个系列D3-D11，最大的D11 RCD， 柴油机飞轮功率达到634kw；日本的小松（komatsu）公司列第二 位，1947 年才开始引进生产D50 履带推土机，现在履带式推土机 有13 个系列，从D21-D575，最小的为D21，柴油机飞轮功率为 29.5kw，最大的为D575A-3SD，柴油机飞轮功率达858kw，它也是 当前世界上最大的推土机；另外一家独具特色的推土机制造企业是 德国的利勃海尔集团（Liebheer），其推土机全部采用静液压驱动， 该技术历经十几年的研究与发展，1972年推出样

12、机，1974 年开始 批量生产PR721-PR731 和PR741 静液压驱动履带推土机，由于液 压元件的限制，目前其最大功率仅为295Kw，型号为PR751矿用。 上述三家推土机制造企业，代表了当今世界上履带式推土机的 最高水平。国外其他几家履带推土机制造企业约翰迪尔、凯斯、纽 荷兰和德瑞斯塔，其生产技术水平也较高。 n目前国内推土机的生产企业主要有：山推工程机械股份有 限公司、河北宣化工程机械股份有限公司、上海彭浦机器 厂有限公司、天津建筑机械厂、陕西新黄工机械有限责任 公司、一拖工程机械有限公司、三一重工股份公司等，其 中最大的推土机制造商是山推工程机械股份有限公司。 n“美国有卡特比勒

13、，日本有小松，中国有山推。”山 推股份董事长周庆庭表示，2007年是山推的“国际化年”。 核心产品推土机的国内市场占有率已经超过50，推土机 出口数量占国内出口总量的70以上。 第二节 推土工作装置 n推土机的工作装置主要由前面的推土板、刀片、顶推梁、 斜撑杆和提升油缸等组成。 n一、两种形式：直铲式，回转式；一、两种形式：直铲式，回转式； n直铲式：推土板和顶推梁、斜撑杆等组成一刚性构架，铰 接在推土机台架上。推土板能绕铰点上下活动，利用斜撑 杆可适当调整刀片的切削角。 直铲推土机用固定式推土铲的结构组成 如下图所示，它主要由铲刀3、 倾斜油缸5、顶推梁6等部件组成。顶推梁的后端铰接在底盘的

14、台车架上， 铲刀在提升油缸（图中未示出）作用下可绕其铰接支点提升或下降。铲刀、 顶推梁、拉杆8、倾斜油缸和中央拉杆4等组成一个刚性构架，以承受推土 作业的负载。 固定式推土铲 1-刀片； 2-切削刃； 3-铲刀； 4-中央拉杆； 5-倾斜油缸； 6-顶推梁； 7-框销； 8-拉杆（斜撑杆） 第二节 推土工作装置 n回转式：铲刀可在水平面内回转一定的角度（025）， 实现斜铲作业；如果在垂直平面内倾斜一个角度（一般为 09），则可实现侧铲作业。回转式推土机还可改装为 除荆机和除根机等施工机械，作业范围较广，因而大、中 型推土机都采用回转式铲刀。 n通常，向前推挖土石方、平整场地或堆积松散物料，广

15、泛 采用直铲作业。傍山铲土或单侧弃土，常采用斜铲作业。 在斜坡上铲削或挖边沟，可采用侧铲作业。 （2)斜铲作业 主要用于傍山铲土、单侧弃土或落方推运。水平回转角 为左右各25。使用低速档连续行进进行铲土、运土和斜土 三个过程。 直铲推土机的作业过程，是一个铲土、运土、卸土和空 载返回的循环，而斜铲推土机铲土、运土、和卸土则是连 续进行的，类似平地机的作业过程，因此它扩大了作业范 围，提高了生产率，多用于大、中型履带式推土机上。 斜铲推土机用回转式推土铲的结构组成如下图所示，它由铲刀1、顶 推门架6、推杆5和斜撑杆2等主要部件组成回转式推土铲可根据施工作业 的需要，调整水平和垂直面内的倾斜角度。

16、铲刀水平斜置后可在推土机 直线行驶状态下实现单侧排土，进行平整地面、路基和回填沟渠等作业。 铲刀侧倾后可在横坡上进行推铲作业或平整坡面，也可开挖边沟。 回转式推土铲 1-铲刀； 2-斜撑杆； 3-顶推门架支承； 4-推杆球销； 5-推杆； 6-顶推门架 二、推土板的合理形状与主要参数的选择二、推土板的合理形状与主要参数的选择 n 二、推土板的型式： v 推土板为曲面钢板并附有可卸式刀片。推土板为曲面钢板并附有可卸式刀片。 v 按断面型式分：推土板分开式、半开式、闭式三按断面型式分：推土板分开式、半开式、闭式三 种。闭式的强度、刚度最高。种。闭式的强度、刚度最高。 二、推土板的合理形状与主要参数

17、的选择二、推土板的合理形状与主要参数的选择 n (A) 由于切削角大，工作时 消耗的切削功率大； n切下土壤不能形成土屑，土 壤受挤压沿推土板面上升； n故这种形式只能推疏松的松 土。 二、推土板的合理形状与主要参数的选择二、推土板的合理形状与主要参数的选择 n(B) 如将切削角减小，则由 于推土板后倾，改善了切削 条件； n切下的土壤易于形成土屑并 沿着推土板面流动； n但是，土屑沿板面会流向推 土板后面，卸土时有部分土 壤留在推土板上，增加了起 升功率； 二、推土板的合理形状与主要参数的选择二、推土板的合理形状与主要参数的选择 n(C) 推土板下面连接平刀片。 则由于推土板的切削角小，形

18、成了良好的切削条件； n被切下的土壤容易形成土屑。 也便于卸土； n但是，在土屑流动过程中，土 壤仍受到挤压，因而增加了能 量的消耗。 二、推土板的合理形状与主要参数的选择二、推土板的合理形状与主要参数的选择 n(d) 小曲率半径圆弧型推土板 n由于切削角小，被切下的土容易形 成土屑并沿着推土板面流动， n而且，当土屑离开推土板上缘时， 仍能向前翻滚，使土堆移动。 n但是，它卸土困难，一般应用在推 土量小，推土板高度小的场合。 二、推土板的合理形状与主要参数的选择二、推土板的合理形状与主要参数的选择 n合理的推土板横截面 n合理的推土板横截面是变曲率半径的截面，即上部曲率半 径较小，下部曲率半

19、径较大，并安装平刀片形成合适的切 削角。 n这种推土板具有足够的高度和良好的切削条件，刀刃所切 下的土壤形成土屑，并能沿板面流动、翻滚。工作时消耗 能量比较小。 二、推土板的合理形状与主要参数的选择二、推土板的合理形状与主要参数的选择 n推土板形状不合理，则在推土板曲面部分将残存部分土壤，切 下土壤不能沿推土板曲面流动，而是在土中自下而上的膨胀， 消耗在土壤内摩擦的能量就大为增加。 n试验表明：在同样的土壤条件、相等的切削厚度的情况下，由 于推土板形状的差别，可能使推土机的牵引阻力相差8。 二、推土板的合理形状与主要参数的选择二、推土板的合理形状与主要参数的选择 n推土板的主要参数 n推土板的

20、主要参数包括尺寸参数，指推土板高度H、宽度B； n形状参数，即推土板曲率半径R、中心角、翻倒角、切削 角、回转角，以及切削刀片的尖角、后角、刀片长度B。 二、推土板的合理形状与主要参数的选择二、推土板的合理形状与主要参数的选择 n回转式推土板参数的确定 n目前可调整角度的推土板一般采用曲 率半径不变的圆柱面，其推土板高度 确定如下： 2 sin2 a H R 90 90 H R 180 2 sin2 RH a )()220176( 3 mmNH a cos 2aB B c a 二、推土板的合理形状与主要参数的选择二、推土板的合理形状与主要参数的选择 n直铲式推土板参数的确定 n直式推土板横截面

21、，一般由以R为曲 率半径的圆弧和上段是直线、下段是 平刀片组成。 0 )25. 01 . 0(Hb aBB cs 2 H0R h2 h12 sin2sinsin 1 021 RbB HhhH s 二、推土板的合理形状与主要参数的选择二、推土板的合理形状与主要参数的选择 n刀刃的尖角建议采用30； n推土板侧铲时倾斜角，在液压调整式工作装置中采用 612，人工调整式中为5； n实践中，由于推土机是通用的土方工程机械，可用以推 土、堆料、供料于料斗、助铲、垃圾场清理与清除灌木 等。所以，适应不同用途有多种不同形状的推土板。 三、推土机的牵引计算三、推土机的牵引计算 n推土机牵引力与牵引功率的确定，

22、应取推土板前堆满土 壤的瞬时作为计算位置。此时推土机牵引力将克服： n滚动阻力Pf n坡道阻力Pa n土壤切削阻力Pq n推土板前堆积土壤的移动阻力Py n土壤沿推土板面上升的摩擦阻力Pm n直铲式推土机可计算如下： )cos( 2 )( sincos 2 120 0 2 tg hHB kBhGGf PPPPPP myqafz 0 H B h 三、推土机的牵引计算三、推土机的牵引计算 n牵引车的牵引力： n牵引功率： n计算回转式推上机的切线牵引力时，要考虑回转角对切 削、土堆运移和土壤沿推土板上升时摩擦阻力的影响， 另外还需要考虑土壤沿推上板作横向运动的摩擦阻力。 ZK PP 360 TK

23、K VP N 四、推土装置受力分析四、推土装置受力分析 n工作装置的强度计算： n（一）要选择推土机的计算位置拟定计算条件； n（二）确定作用在推土机上的外载荷及作用在工作 装置各构件上的力； n（三）对工作装置的零部件进行强度计算。 四、推土装置受力分析四、推土装置受力分析 n（一）计算位置的选择（一）计算位置的选择 n作业过程：强制切土、切削土壤、提升、运移、卸土、空 回；从强度观点可选择如下几个计算位置： n1推土机正常作业时推土板中点碰到障碍物：推土机正常作业时推土板中点碰到障碍物： n推土机沿水平表面运动； n推土板由切削位置起升到运输位置； n在推土板起升的同时，推土机以最大的顶推

24、力移动； n考虑惯性载荷。 n在这个位置对推土板、支架和液压系统的零部件进行强度 计算。 四、推土装置受力分析四、推土装置受力分析 n2推土机正常作业时推土板边上一点碰到障碍物：推土机正常作业时推土板边上一点碰到障碍物： n计算条件与1相同。 n此时，对固定式推土板的顶推梁、斜撑杆和铰链等进行 强度计算；（回转式：顶推杆、支架和铰链。） n3在液压操纵的推土机强制切土时：在液压操纵的推土机强制切土时： n计算条件除与1相同外，还要考虑切削深度等于零，油 缸推力参加切土等条件。 n对液压系统进行强度。 四、推土装置受力分析四、推土装置受力分析 n（二）外载荷的确定（二）外载荷的确定 n推土机工作过程中作用在工作装置上的外载荷： n重力G、铰C 处的外力PC、油缸力S 以及土壤反力P。 n（三）各构件的受力计算（三）各构件的受力计算 n根据上述的计算位置和外载荷， 用解析法或图解法求出工作装 置各构件上