工程机械学(1).ppt

1、工程机械学 课程名称：工程机械学 Construction Machinery (Engineering Machinery) 学时：48学时（18周） 课程性质：必修（考试） 学分：3学分 讲授人：吴国栋 讲授方式：多媒体 http:/www.jcb.co.uk/ 考核方式：考勤、平时作业（30%）、期末考试（70%）等 教材工程机械唐经世 主编 中国铁道出版社 参考书：铲土运输机械同济大学 主编 中国建筑出版社 http:/www.kato-works.co.jp/ Tel: 7046538(office),工程机械(铲土运输机械),绪论 第一节 用途与发展概况 铲土运输机械是指利用刀型或

2、斗型切削装置在走行过程中铲掘、切削土石方，并能把所铲削土石方运送到一定距离自行卸掉的机械。推土机、装载机、铲运机、平地机和运土车。,功用：刮削、铲运、装卸和堆积物料、平整场地、修筑边坡、露天 矿剥离等。,工作特点：工作条件恶劣、机器损耗严重、使用年限较短，需求量 大,装载机 Loader,推土机 Dozer,平地机 Grader,压路机 Roller,多斗式挖掘机（斗轮式）,装船机,翻车机,汽车起重机,工程机械分类 所有建筑、筑路工程中所用的机械，均称为工程机械。因此，工程机械分为以下九大类:,1、挖掘机械 单斗挖掘机；多斗挖掘机；隧道掘进机；盾构机械 2、铲土运输机械 推土机；装载机；铲运机

3、；平地机。 3、压实机械 按压实原理，又有静压碾压压实法、振动碾压压实法、冲击压实法之不同，视用途不同而组合各种不同的压实机械。 4、 工程起重机械 臂式起重机；塔式起重机；缆索起重机；门式起重机与梁式起重机。,5、 基础工程机械 振动沉桩机；冲击钻孔机；旋转钻孔机；柴油打桩机 6、 钢筋混凝土机械 钢筋加工机；混凝土（或水泥砂浆）拌合机；混凝土（或水泥砂浆）输送机。 7、 凿岩机械与机械化工具 气动凿岩机；电动凿岩机；液压凿岩机；各种机械化工具。 8、 公路路面机械 沥青路面摊铺机；混凝土路面摊铺机；路面破碎机；路面材料拌合机。 9、 铁道线路机械 铺换钢轨机；铺换轨枕机；道碴捣固机与稳定机

4、；道碴清筛机；道碴整形机；焊轨机；起拔道机等。,国内、外铲土运输机械发展趋势：,既向大型化，又向小型化发展 采用各项新技术各种技术措施降低能耗，提高作业能力和生产率（先进传动形式、更完善液压系统、微处理机应用） 提高机械的可靠性和耐久性，减少技术保养时间（优质合金钢、特殊的耐磨、润滑材料和润滑结构、故障自诊断系统） 重视人的因素，提高机器的安全性和舒适性（减震、隔音、隔热、防尘、空调、ROPS、FOPS），减少噪音、排气污染,第二节 设计方法与程序,产品设计原则： 可靠、耐用、高效、经济、好用、好修、好造、好看,明确设计任务书,方案调研,编制设计任务书,进行总体设计,部件和零件图设计,样机试制

5、,试验鉴定,可靠性：是产品在规定的条件下和规定时间内，完成规定功能的能力（可靠度、寿命、失效率）。 产品设计的三化原则 ：系列化、通用化、标准化,架桥机失稳安全事故,工程机械的现状和发展方向 飞速发展的几十年工程机械产业不断开展壮大，产值、产量、销售收入等主要经济指标多年来一直居机械行业业之首。据统计1998年工业总产值63.6637亿元比1989年增长280.39%, 销售收入632516亿元比1989年增长159 .06%，年产量22171台比1989年增长195.01%。 铲运工程机械主要包括推土机、装载机、铲运机、平地机四大类。产品均已形成系列，品种齐全，初具规模，产品质量60以上已达

6、到国外年代中期的水平，20达到了国外90年代初的先进水平。,主要产品： （）系列、系列履带式推土机，功率为70410马力，品种有51个； （）TL系列轮式推土机，功率为180和210马力，品种有四个； （）ZL系列轮列装载机，装载重量为.4t10t,品种有164个； （）Z系列、ZY系列发履带装载机，品种有3个； （）CL系列自行式铲运机，斗容量为7立方来和9立方米，品种有两个； （）CTY系列托式铲运机，斗容量为213立方米，品种有16个； （）PY系列平地机，功率为110280马力。品种有12个。,存在的差距自改革开放以来，我国铲运工程机械得到了飞速的发展，其主要原因有二：一是高起点引进国

7、外先进的制造技术，发挥国内大专院校、科研院所及骨干企业优势，不断提高国产化率。自1979年以来，行业引进了日本小松公司的推土机制造技术、美国卡特彼勒公司的推土机和装载机制造技术、德国公司的平地机制造技术、德国和普赫尔公司的静压传动型推土机和装载机制造技术。二是国家对国有骨干企业进行了全面的技术改造，使企业的生产规模和制造质量有了明显的提高。,但是与发达国家相比，仍存在较大的差距，主要表现在：受长期计划经济的影响，科研成果形成产品的少，转化为生产力的速度慢；自主开发能力弱，有的产品结构几十年不变，性能落后，可靠性差；科计投入明显不足，对国外的技术仅停留在消化、吸收和提高国产化率的低层次上，没有上

8、升到形成产品开发能力和技术创新能力的高度，引进的新技术又出现新的差距；重点工程需要的大型关键设备国内仍然不能提供,必需依赖进口。,今后的发展方向： 、向大型化发展，增加产品的规格、品种。 提高TY410推土机的国产化率，开发525马力以上的大型推土机;提高产品的质量，批量生产ZL80、ZL100装载机，开发 8t10t 的大型装载机；能上能下进国外的先进技术，开发1623立方米的铲运机；在开发300米以上平地机的同时，向小型化发展，开发100米以下的中、小型平地机，为农业和其它工程服务。 、不断提高产品性能，实现产品更新换代。以引进的小松推土机制造技术为基础，在短时间内开发120马力等极的一些

9、新机型，逐步淘汰老式推土机；采用新型的传动系（电液换挡变速箱、集中式驱动桥）代替30多年来一直采用的主要传动部件，提高整机性能，改善操作功能，尽快实现50等级装载机的更新换代，逐步实现装载机系列产品的升级。 、广泛采用新结构、新技术。在推土机上逐步推广采用高置驱动轮、差速转向机构、带闭锁离合器的液力变矩器、振动式松土器等新部件，提高推土机的比功率、生产率等整机性能；装载机推广采用静压传动技术，发展多种作业装置，提高整机利用率和作业经济性，开发液压伸缩臂式装载机扩大其功能。,、大力推广应用电子计算机技术。 推土机上采作用电子监测系统（EMS）和电子复合控制装制（即履带打滑控制系统），逐步实现机电

10、一体化。EMS可严密控制机器各主要功能的变化，了解故障发生的部位，防止司机误操作，保证作业安全。电子复合控制装置可把履带滑移量控制到最低限度，提高履带行走装置的寿命，降低油耗，提高生产力。装载机上采用计算控制的发动机管理系统，发动机的输出功率可根据载荷的要求调节，减少动力损失，节约燃料，提高发动机寿命。另外，装载机上可安装电控式或微机控制的自动换挡变速箱，电子称量、电子消音器、计算机监控等装置，简化操作，确保安全。铲运上采用微机处理机控制变矩器、变速箱，代替纯液压控制，使操作更轻便。应用激光技术使铲运机平整场地作业精度更高。开发电子控制的短轴距平地机。,高原工程机械的特殊要求 青藏铁路二期工程

11、，从青海格尔木到西藏拉萨共1118km（含格尔木到南山口的30km），项目经国务院批准，2001年7月正式开工，工期5年，总投资200多亿元。该铁路建在世界屋脊上，为世界海拔最高的铁路。海拔4000m以上长度占80%以上，达965km，常年冻土带约占50%，达550km。,一、对施工设备的基本要求由于高寒缺氧，条件异常恶劣，对施工及施工设备将有许多特殊要求。青藏高原的主要特点是高寒、缺氧及严重的干旱缺水，对设备及人员所带来的一切困难都是因高寒缺氧及严重干旱所引起的。,（1）高寒。气温最低在-40以下，极限最低温度达-47,造成设备起动困难，必须有低温起动（或叫冷起动）设施，保证设备在0-40能

12、正常起动。 何谓低温起动？设备在-25以下，停放12h以上，能正常起动就叫低温起动。（2）缺氧。在海拔4000m以上，年平均气压为6254kPa，只有海平面的60%70%，含氧量只有平原地区的54%62%。缺氧引起发动机功率下降，高度每上升1000m，发动机功率、扭矩下降8%12%。功率下降多了，无法作业，在技术上必须保证发动机在40004500m时功率基本不下降，变化控制在5%范围内。,（3）另一个重要的恶劣自然条件是极端干旱少雨。最干旱地区年降水量只有100mm，蒸发量一般大于降水量的5倍，极端蒸发量大于降水量的95倍。因此，机器一动尘土飞扬、遮天弊日。同时，加上大风天气多，因此，对设备的

13、密封、防尘、防风、防沙就显得非常重要。（4）高原辐射强。青藏铁路沿线太阳总辐射量大约在490582kJ/cm2，比华北平原、黄土高原要高42167kJ/cm2。这样大的的辐射强度，设备必须采取有效防辐射措施。（5）降低发动机的热负荷。由于气压低，水在85左右就沸腾了，会大大降低水的散热能力，一般都用大容量、增压式水箱。同时，由于空气稀薄，同样的风量、散热效率会降低，因此，一般风扇转速都要提高，以达到低海拔同样的散热能力。,（6）一般为保证所有低温起动措施能发挥正常效果，起动蓄电池也一般建议采用大容量、免维护、干式蓄电池为好。因湿式蓄电池随着温度降低，电能会下降，同时因低温结冰等会带来许多维护蓄

14、电池的麻烦。（7）采用耐低温，或具有广泛温度适应性（+40-40之间）的燃油、机油、液压油、传动油、制动液等。（8）采用高质量、耐低温密封件及橡胶件。同时，外露橡胶件必须有较好的抗强辐射能力。（9）采用高质量、阻力小、流量大的三滤，特别是空滤。空滤必须是流量大、风阻小、滤清能力强，极利于清洗、更换。（10）采用耐低温型电器、仪表，防止金属材料，特别是钢材的冷脆性等。,另外，更重要的一点是保证人的生存。人在高寒缺氧条件下一点力气都没有，干什么都基本上要依靠机械设备。因此，建这条铁路，设备需要量是很大的。设备千方百计要从改善人的生存环境考虑。高原上非常寒冷，但夏天有一个多月时间瞬时高温达6070。

15、因此，驾驶室既要密封采暖，又要防高温，冷暖空调都需要。既要密封，由于氧气稀薄又要随时补充新鲜空气，因此驾驶室要有内外空气交换。同时，还要有急救设施，比如驾驶室内准备小型医用氧气瓶等。青藏线67月份雷雨天气较多，除防紫外线辐射外，还应有防雷击措施。因戈壁滩上一望无际，又缺氧，驾驶员极易疲劳，昏昏沉沉驾驶极易翻车，故还应有防倾翻保护装置。另外，设备可靠性一定要好，因一年施工期只有短短4个月，为抢时间，在这短短的施工期内设备不停，人员三班倒。在那种条件下，机器坏了是很危险的，影响施工不用说，人极有可能出危险。因此，提供的机器设备质量、可靠性一定要好，且极易维护保养。,虽然海拔这么高，但并不是所想象的

16、高山、峡谷，整个铁路沿线绝大部分都是高原平原，只有在唐古拉山附近，才有一些高山、峡谷，才象大山的样子。因此，整条铁路桥梁、隧道都很少。桥梁211座，累计只有24km长；隧道15座，累计只有10km。因此，如果按一期工程施工，推土机一推，稍平一下，压路机一压，就成了路基。但二期工程因保护环境，绝不允许这样施工。因青藏铁路沿线生态条件很脆弱，一期工程，沿线推过土的地方，到目前几十年过去了仍寸草不生。因此，二期工程为保护环境，不允许像一期那样施工，而采取定点取土的方式施工。因此，二期工程，推土机会很少使用，主要用挖掘机、装载机、自卸运输车等。自卸运输车一般在20t以上。因此，装车的挖掘机、装载机都要

17、比较大型的设备。其它还应有一定吊装设备、自备发电机组、空压机及生活用车，如炊事车，洗澡车，维修车等。还有，格尔木是物资集散地，从格尔木到施工地点需要较大量的运输汽车等。,二、对应采取措施 冷起动能力（1）预热塞预热起动或预热塞加乙醚冷起动。预热塞预热起动,可在-25-30内正常起动,在-30以下到-40需要加乙醚助起动；（2）加乙醚冷起动。直接加喷乙醚可在-40以内正常起动。这种起动方式比较快，但对发动机损伤较大。特殊情况下可采用，一般情况采用其它方式较好；（3）热水自然循环起动。加热水让其自然循环，速度较慢，起动时间，一般要20min以上；（4）微型锅炉加热式强制循环式冷起动；（5）加热附加

18、水箱强制循环式冷起动。, 维持发动机功率的措施（1）采用增压柴油机，增压器为高原补偿型。能在40004500m保持功率基本不变。目前国内主要柴油机生产企业，如潍柴、上柴、华北柴油机厂、山西柴油机厂、玉柴等都能提供这样的柴油机； （2）采取增压型，并加大水箱容量。同时加大水流通道，减少水阻，提高水的散热能力。有的水箱面积已加大了三分之一； （3）提高风扇转速或增大风扇直径，增加散热能力。有的采用了风冷柴油机；（4）采用高质量、高水平空气滤清器。华北柴油机厂有一种沙漠型空气滤清器，据介绍效果非常好。有的为增加过滤能力，采用了三级空气滤清器，有的空气滤清器数量从2个增加到3个等，从不同角度增加滤清能

19、力，且减少风阻，使干净、清洁的空气畅通无阻地流入发动机。, 驾驶室基本上都采用了带冷暖空调的密封驾驶室,并能进行驾驶内外空气强制循环。为急救用,有的在驾驶内带2个1kg重的医用氧气瓶。为防止辐射，有的采用进口防紫外线夹层玻璃或贴防紫外线膜等。还有上面用户单位提到的一些其它要求，各企业产品都采取了不同措施，基本上都能满足用户使用要求。,第三节土的物理机械性能和土的切削理论 一、土的主要物理机械性能 （一）土的颗粒级配 块石（d200mm)、碎石、卵石（d=20200mm)、 砾石（d=220mm)、砂粒（d=0.052mm)、 粉粒（d=0.0050.05mm)、粘土（d0.005mm) 工程中

20、土壤：,(二）土的自然重度 （三）土壤的含水量 （四）粘着性：指土粘附在其他物体的能力，粘着力大部分指塑性土，在含砂质较少具有适量含水量所具特性 （五）自然坡度：堆积松散土时自然形成的土堆坡角 （六）土的塑性：土在外力作用下变形，并在外力消除后仍保持已有变形而不恢复原状的性质（粘土，可塑;砂、砾石，非塑性）。 塑性指数,流动状态,塑性状态,固体状态,H2O,H2O,WL,WP,塑性土,流动性土,硬质土,（七）土壤的松散性：指土挖松时使土壤松散，体积增加的性质。 （八）土壤的摩擦系数（内摩擦系数 ，外摩擦系数 ） （九）土的密实度：表示土壤密实程度的特性（圆锥指数是将一顶角为30的圆锥压头以大约

21、1.83m/min的速度压入土内至一定深度时，单位圆锥投影面积上所需之力；冲击指数是将一面积为1c的圆形平压头，在每次10Nm冲击功作用下，将压头压入土中达10深度所需冲击次数，常用道尔尼冲击器） （十）土的变形模量：代表土在垂直载荷作用下抵抗变形的能力。,二、土力学基本知识 土体在外力作用下发生破坏是由剪应力引起的，土体发生破坏取决于剪切面上正应力 ，内摩擦系数 粘聚力C。由库仑定律 （一）土的强度理论 当某一剪切面上剪应力 称为极限平衡状态,讨论一单元体应力状态分析：（二向应力状态） 土体处于极限平衡状态： 大主应力 小主应力,由图可见：土体滑移面方向与大主应力作用面(小主应力方向)夹角

22、为 ，与大主应力方向（小主应力作用面）夹角为,（二）挡土墙理论 土压力（静止土压力、主动土压力、被动土压力） 朗肯状态：指受载的土体在不计土与墙壁，土与底面摩擦阻力影响条件下达到极限平衡的应力状态。墙体受主动土压力的朗肯状态称主动朗肯状态（山体滑坡前的朗肯状态）；受被动土压力朗肯状态称被动朗肯状态（推土机切削土体时朗肯状态）。,3.被动朗肯状态土压力计算 取一处于深度为Z的 土体单元，则 ， 水平方向大主应力 （挡土墙上压强），则,实际上由于墙与土体，土层之间有摩擦力存在，实际局部朗肯状态如下图，ABC属于朗肯状态区，ADB属于幅射剪切区,（三）土的承载能力使土体失去整体稳定时的垂直载荷称为土

23、体的极限承载力。 例：土体上有一宽度B=2b1的带状负荷和土体表面均布载荷q,发生剪切破坏土体处于极限平衡状态时，Q与下列各力平衡（单位长度带）,三、土壤切削的基本原理 切削形式：齿形、刀形、斗形 切削的有关参数： 切削角 ，后角 ， 前角 ，刀具的刃角 ， 刀具的宽度b (一）土壤的切削过程 土的破坏取决于土质（含水量、 密实度和粘结性）、切削角、切削速度影响。 主要破坏形式：剪切形（干砂、湿粉砂、干粉亚粘土） 流变形（松软亚粘 土、粘土）断裂形（压实亚粘土、坚实的粘土）,（二）切削阻力值的确定 理论研究表明，土方机械在铲掘作业时有三部分阻力：土的切削阻力，切削装置与土的摩擦阻力，铲刀（斗）

24、壁前土柱体移动阻力和在装斗时运动阻力，它取决于斗前土柱体积、铲斗装满程度和土的移动阻力。,（三）影响切削比阻力的主要因素 切削装置的几何形状 A、角度参数（ 、 、 ）的影响 B、切削形状的影响 在研究切削刃形状时发现,用连续的曲线形切削刃切削粘土时比带齿的和连线的矩形切削刃在同样条件下切削土壤，切削比阻力要降低1020%。实验表明 半圆形切削断面与其他形状切削断面（矩形、梯形)相比、前者由于切削部分长度小，减少了对土壤的挤压变形，并且能平缓的向上加宽侧壁，切削阻力明显减小。切削刃磨钝后，土壤挤压变形阻力增加将使切削比阻力明显增加。,切削截面尺寸的影响 被切削土壤侧向的自由度 a)自由切削 b

25、)半自由切削 c)封闭切削,作业: 1、何为朗肯状态?何为主动朗肯状态? 何为被动朗状态?结合举例说明. 2、土方机械在铲掘作业时的工作阻力主要有哪几部分, 结合相关表达公式说明.,第二章 铲土运输机械的牵引性能 铲土运输机械的工作过程一般有两种典型工况： 1、牵引工况：牵引力PK发挥最大、非路面行走、行驶速度较低。 2、运输工况：工作阻力为零、可在非路面行走，亦可在路面行走，行驶速度较高，必要时应考虑风阻力影响。 本章主要从整机出发研究牵引性能参数的确定原则与方法，以及根据牵引特性曲线来评价牵引性能参数的匹配的合理性。 第一节 牵引力平衡和牵引功率平衡 铲土运输机械的牵引力平衡和牵引功率平衡

26、，反映了机械行驶过程中，其牵引力和发动机功率怎样分配、利用和消耗。根据牵引力平衡可分析机器的动力性能，根据功率平衡可确定机器所需要发动机功率。,下面分析牵引工况和运输工况的牵引力和牵引功率平衡方程式 一、牵引工况（V 、PW=0） （一）牵引力平衡：,(二）牵引功率平衡,二、运输工况（PT=0，V ，PW） 运输工况下工作阻力为零，牵引力较小，略去滑转损但 行驶速度较高，须考虑风阻力。 （一）牵引力平衡 （二）牵引功率平衡,第二节 液力变矩器的选型和有效直径的确定 一、选型的基本要求 铲土运输机械作业循环中牵引力和行驶速度化范围大，急剧 频繁、工作条件苛刻、因而对液力变矩器提出以下基本要求：

27、1、液力变矩器的变换系数B( )应尽可能大，可减少变速箱档位，简化其结构和操纵。 2、最高效率值 要高，高效区 要宽高效区范围是评价液力变矩器经济性好坏指标之一。 3、透穿性要小，液力变矩器的透穿性直接影响发动机工况的变化和平均输出功率的大小，不透穿的液力变矩器平均输出功率大，高效区工作范围中等柴油机工况大致无变化。 4、结构简单，可靠和便于制造，成本低。,(3)透穿性要小,(4)结构简单，可靠 和便于制造，成本低,不透,正透,负透,二、液力变矩器的结构类型和特性 变矩器类型：单级单相式、单级综合式、多级式、多涡轮式等型式。 “级”指安装在泵轮与导轮或导轮与导轮之间刚性连在同一根输出轴上的涡轮

28、数。 “相”指其所具有的几种不同状态的数目。 常用各型 液力变矩器结构特点和特性分别介绍如下，供选型参考。 1、单级单相液力变矩器 由一个泵轮，一个涡轮， 一个导轮组成。结构简单、 可靠，中、低速透穿性 不大，高速区透穿性较 大，广泛用于铲运机械， K值不大（一般3左右） 高效区范围较窄。,2、单级综合式液力变矩器,单级综合式变矩器在偶合工况时K=1,泵轮力矩系数加急 剧下降。因此泵轮吸收力矩就小，发动机功率几乎全部 可用于驱动工作装置油泵。对停车（挂空档）工作的机 械十分有利。 3、多级液力变矩器 多级液力变矩器虽有 较高的K值和较宽的 高效区，但其结构复 杂，价格昂贵，使用 受到限制。,4

29、、闭锁液力变矩器 通过离合器L将泵轮与涡轮直接连接起来， 成为机械传动，适用于铲运机运距较长路 面较好的运输工况，亦可用于解决用拖转 法起动发动机和下长坡时利用发动机制动。 5、液力机械变矩器 液力机械变矩器是在液力变矩器的基础上发展起来的，是指液力变矩器与机械传动元件以不同的方式组合起来后，所得到的一种新的液力传动元件的总称。 根据液力机械变矩器，功率分流的不同，常见的有外分流和内分流，下面分别介绍其特点 （1）外分流液力机械变矩器中，输入功率的一部分由液 力变矩器传动，另一部分则由机械传动元件传动。机械 传动元件常采用二自由度的行星点轮传动机构，不仅传 递部分功率，而且是双流传动中功率的分

30、流或汇流机构。,右图是美国卡特皮勒公司在轮式牵引车动力换档传动系统中应用的液力机械变矩器简图。它由行星排（r、c、s），闭锁离合器L，制动器Z，液力变矩器（B、D、T）和单向离合器M组成。,输入 机械传动 分流 变矩器 汇流 输出,1、当闭锁离合器L接合，制动器Z松开时，液力机械变矩器变为一个i21=1的直接传动，这工况主要用于高速行驶，下坡制动及拖车起动发动机工况。 2、当制动器Z制动，闭锁离合器L 分离时，行星排相当于一个传动比 的传动机械增速传动，液力变矩器 不工作，这一工况主要用于轮式牵 引车的运输工况。 3、当制动器Z，闭锁离合器L同时放 松时，构成功率在输入轴分流、输出 轴汇合的液

31、力机械变矩器，用于轮式 牵引车的低速作业工况。 理论分析：根据行星排理论力矩、转速及变矩器特性方程,根据以上各计算公式分析： 液力机械变矩器的牵引工况iyj=01范围，液力变矩器亦如此，在此范围内完全按功率分流原则工作。 液力机械变矩器的最高效率高于液力变矩器的最高效率。 降低了变矩比。,变矩器,提高了输入轴的扭矩系数 ，因此只要选择恰当的行星排参数 ，就可以与多种发动机相匹配。 透穿性大，因有机械传动，有可能利用发动机运动零件的惯性进行作业，但液力传动所具有的保证传动平稳的性质都受影响。 （2）内分流液力机械变矩器 右图为单级四元件双涡轮液力 变矩器和普通的齿轮机构及一个 单向离合器组成的，

32、内分流通 过双涡轮液力机械变矩器简图,泵轮,涡轮2,机械 汇流,输出,涡轮1,三、液力变矩器与发动机的匹配 铲土运输机械牵引性能，经济性能的好坏，在很大程度 上取决于液力变矩器与发动机联合工作的性能。通常采 用合理地选择液力变矩器有效直径D的方法确定两者的 联合工作区域称之为“匹配”。 在实际计算时注意以下几个问题： 1、铲土运输机械用柴油机的功率标定：据“工程机械用柴油机试验方法”部标准规定，其功率分为三种 a)15分钟车用净功率：柴油机允许连续运转达15分钟的最大有效功率，适用于翻斗车等运输车辆； b)1小时净功率：柴油机允许连续运转1小时的最大有效功率，适用于轮胎式装载机、自行式平地机、

33、自行式铲运机、轮胎式推土机等；,c）12小时净功率：柴油机允许连续运转达12小时的最大有效功率，适用于履带式推土机、履带式装载机等。 2、Nej、 Mej 的确定 下图是发动机与液力变矩器匹配，为分析方便，设液力 变矩器具有透穿性，如以A点代入求出D，负荷抛物线e 过A点，当工作装置工 作时，柴油机 转速下降， 工作装置动作缓慢，生产 率下降，反之以B点亦不能 充分利用柴油机功率，对 于以上两种情况的机械， 要有所兼顾，并考虑到工作 装置不总是在最大压力下工 作通常取A和B之间的参数来 计算D，称为部分功率匹配，,工作装置与变矩器不经常共同工作的机械，以A点参数来 计算D，如推土机、自行式平地

34、机、自行铲运机、运土车 等均宜采用全功率匹配。 一般部分功率匹配采用Mej=6080%MeH;全功率匹配采用Mej=8090%MeH 作业： 1、何为牵引力平衡？何为牵引功率平衡？各有什么特点（用表达式说明） 2、变矩器的结构类型主要有哪些？各有何特点？选择的原则是什么？,第三节 牵引性能参数的确定 铲土运输机械牵引计算的重要原则是使其具有较高的生产率和良好的经济性，决定铲土运输机械牵引性能的参数主要包括：额定牵引力PH；附着重量 和机重G；行驶速度V；发动机标定功率NeH；传动系统档位数M和各档传动比i等。 一、额定牵引力PH（kN) 铲土运输机械在典型土壤条件下循环作业，对轮式机械来说，应

35、指出的是，轮式装载机生产率的高低不仅与PKP有关，更重要的是掘起力的配合，设计时避免牵引功率分配过大，减少轮胎滑转，提高轮胎寿命，其额定牵引一般较以牵引力为主作业机械（推土机）小。 二、机重G(kN) 机重包括机械结构重、全部燃料重、随机附件、工具及驾驶员重量。,三、行驶速度V(km/h) 1、牵引工况最低理论工作速度VT1 据经验：履带式VT1=2.33km/h.轮式VT1=34km/h .自行式铲运机牵引工况操作简单VT1=4.57km/。当自动换档变速箱VT1=8km/h 2、运输工况时的最高理论行驶速度VTmax 对循环作业机械来说，运输工况最高速度低决定生产率高低，但其速度受到行走机

36、构型式，悬挂结构，运输距离等限制。履带式铲运机一般为刚性、半刚性悬架、运距不长（100m以内) VTmax =1012km/h；轮式铲运机运距较长，未采用弹性悬挂VTmax =3050km/h，采用弹性悬挂Vtmax=7090km/h。,四、发动机功率的确定 确定了平均载荷，考虑到载荷波动对发动机的影响，即 可选择牵引工况和运输工况的功率平衡方程分别计算出 所需功率，然后取其中较大值来选择柴油机的标定功率。,五、传动系统档位数及各档传动比 （一）档总传动比i的确定 1、机械传动系统,2、液力机械传动系统（图1-17） 为使机械获得最大生产率，可将 变矩器最高效率周围转速nTN或 nTBnTA代

37、替上式neH求得i1，再验算 防变矩器进入制动工况条件。 （二）运输工况最高速度档总传动比iM的确定 1、由选定的 VTmax和在VTmax时的最小切线牵引力按下式求得最高行驶速度时消耗的发动机功率Ne或涡轮输出功率NT,2、对机械传动，将柴油机Ne对应的ne作为最高速度的转速，对液力机械传动将NT对应的nT作为最高速度的涡轮转速，这时要检查变矩器效率是否太低。 （三）档位数及各档传动比 铲土运输机械外载荷变化大，为改善发动机负载发情况， 提高功率利用率及保证液力变矩器有较高的工作效率， 传动系统配有多级变速箱。速度档位根据不同机种的工 作要求参照现有机械确定： 机械传动履带推土机：前进4-5档，后退2-4档；液力传动 前进、后退3档。 液力机械传动轮式装载机：前进、后退均为4档，其中两 个工作档，两个运输档。 平地机（机械传动）档位大于6，多数为8档,（液力机械）档位34档位。,自行式铲运机，最低速度与最高速度相差较大，档位较多，卡特皮勒多数为8个档，档位多，发动机功率利用高，但档位多不仅变速箱结构复杂，操作亦难正确选择档位。各档的总传动比需按几何级数排列。即：,作业： 1、已知：某工程机械（机械传动）的牵引档速度（档）为5km/h，运输档最高速度为60km/h。发动机