工程机械》讲义

《工程机械》讲义机械工程系雷智翔西南交通大学峨眉校区机械工程系2第一篇土石方施工机械•第一章推土机西南交通大学峨眉校区机械工程系3推土机外形图西南交通大学峨眉校区机械工程系4第一节概述一、用途：是一种多用途的自行式施工机械。它能铲挖并移运土壤、砂石。•路基基底的处理•横向填筑高度不大于1m的路堤•移挖作填•傍山取土侧移修筑半堤半堑的路基•松散骨料的堆集•耙松土壤•铲运机助铲西南交通大学峨眉校区机械工程系5。经济运距：50－80m•中小型推土机的运距30—100m•大型堆土机的运距一般不应超过150m西南交通大学峨眉校区机械工程系6二、分类l按发动机的功率(1)小型推土机：功率在37kW以下；(2)中型推土机：功率在37～250kW；(3)大型推土机：功率在250kw以上。2．按行走方式•分为履带式推土机和轮胎式推土机两种西南交通大学峨眉校区机械工程系7轮胎式推土机外形图西南交通大学峨眉校区机械工程系8(1)履带式推土机：其附着性能好、牵引力大，接地比压小，爬坡能力强、能适应恶劣的工作环境(2)轮胎式推土机：其行驶速度快、机动性好，作业循环时间短，转移场地方便迅速且不损坏路面，特别适合城市建设和道路维修工程中使用3．按用途分•1)普通型推土机•2)专用型推土机有浮体推土机、水陆两用推土机、深水推土机、湿地推土机、爆破推土机、低噪声推土机、军用高速推土机等西南交通大学峨眉校区机械工程系94．按推土板安装形式分•固定式铲刀推土机：也称直铲式推土机•回转式推土机：这种推土机的推土板在水平面内能回转一定角度5．按铲刀操纵方式分•钢索式：铲刀升降由钢索操纵，动作迅速可靠，铲刀靠自重人土•液压式：铲刀在液压缸作用下动作。铲刀一般有固定、上升、下降、浮动四个动作状态西南交通大学峨眉校区机械工程系106．按传动方式分（1）机械式传动推土机：（2）液力机械推土机：采用液力变矩器与动力换挡变速箱组合的传动装置（3）全液压传动：由液压马达驱动，驱动力直接传递到行走机构。(4)电传动：由柴油机带动发电机—电动机，进而驱动行走装置。西南交通大学峨眉校区机械工程系11三、厂家概况美国卡特彼勒(Caterpillar)公司是世界上最大的工程机械生产企业，•日本小松制作所(KOMATSU)•我国的推土机专业制造厂家有山东推土机总厂、黄河工程机械厂、宣化工程机械厂、上海彭浦机器厂、郑州工程机械厂、青海工程机械厂等十多家。西南交通大学峨眉校区机械工程系12四：发展概况•扩大电子技术的应用和提高推土机作业性能、可靠性、操纵舒适性、维修保养性能以及在环境保护方面的一些新技术西南交通大学峨眉校区机械工程系13第二节推土机构造一、总体构造：由发动机、传动系统、行走装置、工作装置和操纵控制系统等部分组成。1．传动系统：作用是将发动机的动力传给履带或车轮，使推土机具有足够的牵引力和合适的工作速度。履带式推土机的传动系统多采用机械传动和液力机械传动；轮胎式推土机的传动系统多为液力机械传动。西南交通大学峨眉校区机械工程系142．行走系统与机架行走系统是支承体，并使推土机运行。轮式推土机车桥与机架一般采用刚性连接(刚性悬架)履带式推土机的行走系统包括机架、悬架装置和行走装置三部分。机架是全机的骨架用来安装所有总成和部件。行走装置用来支承机体，并将发动机传递给驱动轮的扭矩转变成推土机所需的驱动力。机架与行走装置通过悬架装置连接起来。行走装置由驱动轮、支重轮、托轮、引导轮、履带、张紧装置六部分组成（五轮一带）西南交通大学峨眉校区机械工程系15五轮一带图西南交通大学峨眉校区机械工程系16第三节推土机工作装置一、推土工作装置推土工作装置由铲刀和推架两大部分组成。推土机处于运输工况时，推土装置被提升油缸提起。推土机进人作业工况时，则降下推土装置，将铲刀置于地面，向前可以推土，后退可以平地。推土机牵引或拖挂其它机具作业时，可将推土工作装置拆除。履带式推土机的铲刀有固定式和回转式两种安装型式西南交通大学峨眉校区机械工程系171、直铲推土机的推土装置•下图为D155A3型推土机直铲式推土装置。1—刀角；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—拉杆西南交通大学峨眉校区机械工程系182．斜铲推土机的推土装置•斜铲推土机装有回转式铲刀推土装置，其构造如下图：西南交通大学峨眉校区机械工程系191—推土板；2—斜撑杆；3—顶推门架支承；4—推杆球状铰销；5—推土板推杆；6—顶推门架西南交通大学峨眉校区机械工程系20回转式铲刀回转式铲刀可根据施工作业的需要调整铲刀在水平和垂直平面内的倾斜角度。铲刀水平斜置后，可在直线行驶状态下实现单侧排土，回填沟渠，提高作业效率；铲刀侧倾后，可在横坡上进行推铲作业，或平整坡面，也可用铲尖开挖小沟。西南交通大学峨眉校区机械工程系21顶推门架前端应采用球铰连接，铲刀与推杆、铲刀与斜撑杆之间，也应采用球铰或万向联轴器连接。当两侧的螺旋推杆分别铰装在顶推门架的中间耳座上时，铲刀呈正铲状态；当一侧推杆铰装在顶推门架的后耳座上，而另一侧推杆铰装在顶推门架的前耳座上时，铲刀则呈斜铲状态；当一侧斜撑杆伸长，而另一侧斜撑杆缩短时，即可改变铲刀在垂直平面内的侧倾角，铲刀则呈侧铲状态。同时，调节两侧斜撑杆的长度(左、右斜撑杆的长度应相等)，还可改变铲刀的切削角。顶推门架铰接在履带式基础车台车架的球状支承上，铲刀可绕其铰接支承升降。西南交通大学峨眉校区机械工程系223．推土板的结构与型式•推土板主要由曲面板和可卸式刀片组成。推土板断面的结构有开式、半开式、闭式三种型式。•小型推土机采用结构简单的开式推土板；中型推土机大多采用半开式的推土板；大型推土机作业条件恶劣，为保证足够强度和刚度，采用闭式推土板。闭式推土板为封闭的箱形结构，其背面和端面均用钢板焊接而成，用以加强推土板的刚度。西南交通大学峨眉校区机械工程系23推土板断面结构型式a)开式；b)半开式；c)闭式西南交通大学峨眉校区机械工程系24推土板的横向结构外形•可分为直线形和u形两种:铲土、运土和回填的距离较短，可采用直线形推土板。直线形推土板属窄型推土板，宽高比较小，比切力大(即切削刃单位宽度上的顶推力大)，但铲刀前的积土容易从两侧流失，切土和推运距离过长会降低推土机的生产率。•运距稍长的推土作业宜采用U形推土板。有效地减少了土粒或物料的侧漏现象，提高了铲刀的充盈程度，因而可以提高推土机的作业效率。•通常采用抛物线或渐开线曲面作为推土板的积土面。此类积土表面物料贯入性好，可提高物料的积聚能力和铲刀的容量，降低能量的损耗。因抛物线曲面与圆弧曲面的形状及其积土特性十分相近，且圆弧曲面的制造工艺性好，容易加工，故现代推土板多采用圆弧曲面。西南交通大学峨眉校区机械工程系254．气流润滑式铲刀推土装置西南交通大学峨眉校区机械工程系26二、松土工作装置松土器的结构可分为铰链式、平行四边形式、可调整平行四边形式和径向可调式四种基本型式。现代松土机多采用平行四边形连杆机构、可调式平行四边形连杆机构和径向可调式连杆机构，其典型结构见左图西南交通大学峨眉校区机械工程系27D155A3型推土机上安装的松土器松土器悬挂在推土机后部的支撑架上。松土齿用销轴固定在横梁松土齿架的齿套内，松土齿杆上设有多个销孔，改变齿杆销孔的固定位置，即可改变松土齿杆的工作长度，调节松土器的深度。西南交通大学峨眉校区机械工程系28松土齿的构造松土齿由齿杆、护套板、齿尖镶块及固定销组成(左图)。齿杆1是主要的受力件，承受着巨大的切削载荷。松土齿用销轴固定在横梁松土齿架的齿套内，松土齿杆上设有多个销孔，改变齿杆销孔的固定位置，即可改变松土齿杆的工作长度，调节松土器的深度。西南交通大学峨眉校区机械工程系29松土齿的构造直形齿杆在松裂致密分层的土壤时，具有良好的剥离表层的能力，同时具有凿裂块状和板状岩层的效能弯形齿杆提高了齿杆的抗弯阻力，裂土阻力较小，适合松裂非均质性的土壤松土齿护板用以保护齿杆，防止齿杆剧裂磨损，延长齿杆的使用寿命。松土齿的齿尖镶块和护套板是直接松土、裂土的零件，工作条件恶劣，容易磨损，使用寿命短，需经常更换。齿尖镶块和护套板应采用高耐磨性材料，在结构上应尽可能拆装方便，连接可靠齿杆形状有直形和弯形两种基本结构(左图)，其中弯形齿杆又有曲齿和折齿之分。西南交通大学峨眉校区机械工程系30第四节推土机操纵与控制系统推土机的操纵机构包括发动机操纵机构、基础车操纵机构和工作装置操纵机构三部分基础车操纵机构是控制推土机行驶的，它包括控制前进、倒退、变速、左／右转弯和停驶。工作装置操纵机构是控制推土铲刀或松土器动作的，它包括铲刀的升、降、固定和浮动，也包括松土器的升、降和固定，还包括铲刀切削角度和平面安装角的调整操纵。西南交通大学峨眉校区机械工程系31典型工作装置液压控制系统推广机普遍采用开式液压回路。现以上海·TY320(小松D155A—lA)型履带式推土机为例，对其典型的工作装置液压系统进行分析。如左图所示，该液压系统由推土板升降、推土板倾斜、松土器升降和松土器倾斜回路组成，可分为液压动力元件(PAL200型油泵2)、控制元件(包括推土板升降控制阀5、松上机构控制阀11、推土板倾斜控制阀21、选择阀15)、执行元件(铲刀升降油缸9、推土板倾斜油缸22、松土器升降油缸16和松土器倾斜油缸19)和辅助装置(油箱1和24、滤清器及油管等)四大部分。西南交通大学峨眉校区机械工程系32TY320推土机工作装置液压系统特点油泵2可分别向推土：板升降回路、推土板倾斜回路、松土器升降和倾斜控制回路提供压力油，推土板和松土器工作油缸的控制阀，均采用先导式操纵的随动换向控制阀。松土器的升降与倾斜并非同时进行，其升降和倾斜油缸可共用一个先导式操纵换向控制阀，操纵推土板升降的先导式换向控制阀，可使铲刀处于“上升”、“固定”、“下降”和“浮动”四种不同的工作状态在推土板升降回路上装有铲刀快速下降阀8，用以降低铲刀升降油缸9的排油腔(有杆腔)的回油阻力。