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1、上海交通大学毕业设计第1章 绪论推土机在国民经济与国家建设事业中，占据重要的地位。它广泛应用于铁道建筑工程、公路工程、机场建设、水利工程、房屋建筑、市政工程、港口建设、矿山工程、地下工程、军事工程等各种工程项目中，我国建国五十多年社会主义建设的实践充分说明，如果没有大量优质的推土机，是不可能高速高质完成国家的建设项目的。至于人烟稀少，工作面狭窄，工作条件恶劣，高寒沙漠地带，工程质量要求严格的工程项目，没有优质的推土机是绝对不可能完成任务的。推土机的覆盖面广，技术先进，直接关系国家的建设事业，有不少领域等待着人们去探讨与提高，是大有可为的。因此我们从国家建设事业出发，选择了履带式推土机液压系统的
2、设计，是大有前景的。1.1 推土机的现状推土机是一种多用途的自行式土方工程建设机械，它能铲挖并移运土壤。例如，在道路建设施工中，推土机可完成路基基底的处理，路侧取土横向填筑高度不大于1m的路堤，沿道路中心线向铲挖移运土壤的路基挖填工程，傍山取土修筑半堤半堑的路基。此外，推土机还可用于平整场地，堆积松散材料，清除作业地段内的障碍物等。推土机在建筑、筑路、采矿、油田、水电、港口、农林及国防各类工程中，都得到了十分广泛的应用。它担负着切削、推运、开挖、堆积、回填、平整、疏松、压实等多种繁重的土方作业，是各类施工中不可缺少的主要设备。推土机的用途虽十分广泛，但由于受到铲刀容量的限制，推运土壤的距离不宜
3、太长，因此它是一种短运距的土方施工机械。在实际使用中，如果运距过长，由于土壤漏失的影响，会降底其生产率；反之，运距过短时由于换向、变速操作频繁，在每个工作循环中这些操作所用时间占比例增大，同样也会使推土机生产率降低。通常中小型推土机的运距在30100m为宜；大型推土机的运距一般不应超过150m；推土机的经济运距为5080。推土机可按用途、发动机功率、传动方式、行走方式、推土铲安装方式及操作方式等进行分类。1. 用途可分为：普通用型推土机和专用型推土机两类；普通用型推土机。这种推土机通用性好，广泛应用于各类土方工程的施工作业，是目前施工作业中广为采用的推土机机种。专用型推土机。该类推土机包括浮体
4、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、低噪音推土机、军用高速推土机等。他们均属于特殊条件下使用的专用推土机施工机械。2. 发动机的功率可分为：、前已述及，因为柴油机具有功率范围宽，输出扭矩大，燃料使用经济性好，故障少，工作可靠等优点，所以推土机均采用柴油机为动力装置。按柴油机的功率大小，推土机可分为小型推土机（140KW、中型推土机（59103KW）和大型推土机（118235KW）特大型推土机（功率235KW）等四类。3. 按传动方式可分为：（1）. 机械传动式推土机。它具有设计制造容易，工作可靠，传动效率高，维修方便等优点，但操作费力，对负荷的使用性差，使推土机的作业效
5、率受到一定影响。目前只是小型推土机采用机械传动。（2）. 液力机械传动方式推土机。采用液力变矩器与动力换挡器组合的液力机械传动，具有自动无级变速变矩，适应为负荷变化的能力，且可自动换挡，减少换挡次数，操纵轻巧灵活，使推土机作业效率高等优点。缺点是：液力变矩在工作过程中容易发热，降低了传递效率；同时传递装置结构复杂，制造精度高，提高了知道成本，维修较困难。目前大中型推土机采用这种传动方式较为普遍。（3）. 全液压传动式推土机。它自带泵源，由液压马达直接驱动其行走。因为取消了主离合器，变速器，后桥等总成，所以结构简单，整机质量减轻，操纵轻便，并可原地转向。全液压传动式推土机制造成本较高，且耐用度和
6、可靠性差，维修较困难。目前只在中等功率的推土机上采用全液压传动。（4）. 电传动式推土机。它由柴油机带动发动机电动组，进而驱动其行走装置。电传动总体布置方便，操纵轻便，且能实现原地转向。行驶速度和牵引力可无级调节，对外界阻力有良好的适应性，作业效率高。但由于质量大，结构复杂，制造成本高，目前只在大功率推土机使用，且以轮胎式推土机为主。另一类电传动推土机是采用动力电网的电力，可称为电气传动，该推土机一般用于矿山开采和井下作业，因受电力和电缆的限制，它的使用范围受到很大制约。但此类推土机结构简单，工作可靠，不污染环境，作业效率高。4. 行走方式可分为：（1）. 履带式推土机。起耐用性好，牵引力大，
7、接地比压大，爬坡能力强，能适应恶劣的工作环境，故具有优越的作业能力，但机械质量大，制造成本高。（2）. 轮胎式推土机。其行驶速度快，机动性好，转移迅速方便且不损坏路面，作业循环时间短，适合城市建设和道路维修工程中使用。制造成本底，维修方便。但它的附着性能差，在松软、潮湿的场地上施工时，生产效率底，甚至无法施工。若遇到坚硬，锐利的岩石，轮胎容易磨损，因此轮胎式推土机的使用受到一定限制。5. 按铲刀方式可分为：（1）. 固定式铲刀推土机。起推土铲在水平面内与推土机纵向轴线固定为直角，也称为直铲式推土机。一般来说，从铲刀的坚固性和经济性考虑，小型及经常重载作业的推土机都采用这种铲刀安装方式。（2）.
8、 回转式推土机。其推土铲在水平面能回转一定角度（也可成为直角。它作业范围较广，可以直线行驶一侧排土，适宜平地作业，也宜于横坡铲土侧移。该推土机又称活动式铲刀推土机或角铲式推土机。目前绝大多数推土机用柴油机是由蓄电池电动机启动的，故柴油机操纵机构大为简化，其生产制造、技术使用及维修等日趋成熟。由于液压控制技术的迅速发展，使现代推土机工作装置的控制已实现液压化，它具有切土立强、平整质量好、生产效率高等优点，可满足工程建设对施工质量的要求。1.2 推土机的国内外发展方向1.2.1 国内发展水平及方向推土机在我国的发展大致经力了萌芽期（19501961年）、专业形成期（19611978年）和产品系列形
9、成期（1978年至今）等三个阶段。通过半个世纪的发展，特别是1978年以后，我国的推土机逐渐形成系列，通过引进国外的先进技术，提高了专业技术水平，使我国推土机的产量和品种都有了较大的增长，产品性能和技术水平达到了国际20世纪80年代末、90年代初的水平。目前全国生产推土机的厂家已有20多个，生产规格45300KW不等，年产量已有1万台以上。今后我国推土机的发展主要考虑以下几点：1）. 提高推土机的工作可靠性和使用寿命。国产履带式推土机的可靠性和使用寿命与国际先进水平的产品相比还有比较大的差距。例如，美国卡特匹勒公司生产的履带式推土机的使用寿命为1000012000h，日本小松公司的为80001
10、0000h，而国产的仅为300012000h。随着国际先进技术标准的逐步采用、新结构、新材料、新工艺，应迅速提高国产推土机的可靠性和使用寿命。2）. 发展大功率多功能用推土机。目前推土铲的功率均在235KW以下，不能适用大型、特大型工程施工的需要，每年都需进口1000台左右的大型推土机。随着我国基本建设的加快、大中型工程的增多，发展大功率推土机势在必行。而且要积极研制开发多功能的工作装置，以提高推土机的利用率和作业效率。3）. 扩大生产规模、降低生产成本。国内推土机专业生产厂中以履带式推土机为主导产品的有11家。生产73KW以上厂家中年产量多为100200台。产量小，成本高，未形成规模经济。因
11、此必须扩大生产规模，降低生产成本。4）. 发展机电液一体化。目前国产推土机的整体技术水平虽然有较大的提高，但由于近年来世界上技术发展很快，电子技术开始运用于推土机，实现了机电液一体化。例如，在发动机上采用了电子调速器，极限负荷控制系统和燃油喷射系统等，能够根据推土机作业情况，发动机工况，自动调整发动机性能，提高其适应性；推土铲采用自动控制的调平系统，提高了作业质量和生产效率。实现机电一体化是国产推土机发展方向之一。5）. 提高安全、舒适性，符合环境保护法。国产推土机要进一步满足用户要求和拓展国内外市场，必须按国际FOPS和ROPS标准，在推土机上安装防滚翻驾驶室并设置重要部件故障报警系统，以提
12、高推土机的使用安全性。驾驶室内的空调设施，防震可调座椅的设置等要符合人机工程学的要求,提高驾驶员的工作舒适性,降低了噪音,减少了振动,噪声,震动,机械的涂饰等指标均要符合保护环境的要求。1. 2.2 国外水平及发展趋势国外生产推土机的历史较长(起始20世纪30年代末),在先进工业技术的带动下,推土机设计、制造、测试等技术也一成熟.美国卡匹特公司、日本小松公司等生产的推土机的结构、性能,展现了当今国际水平,并在以下特点的基础上继续发展。1）. 型、专用、一机多用。大型推土机施工速度快，生产率高，操纵人员少，使用于大型工程施工的需要。2）. 部件化设计，便于维护保养。将每一部件做成独立的结构完善的
13、单一部件，简化相临部件的连接，这样便于拆装和维修保养。在这方面美国的卡特匹勒公司率先提出了要求，并实现的较好。3）. 液压化。推土机工作装置几乎采用全液压操纵方式。此外，主离合器，变速箱，转向器及制动器等发展为液压操纵式，中小型推土机犹为明显，可视为定势。4）. 发展轮胎式推土机。由于轮胎式推土机具有行走速度高，机动灵活，耗用金属少， 不损坏路面等优点，近年来得到了迅速发展，例如美国的轮胎式推土机产量已占国内推土机的 1/3。 5） . 技术和新结构的应用。随着电子技术的不断发展和计算机应用的普及，微电脑在推土机上的应用日益增多。例如，采用微处理器控制自动变速箱，使推土机能够根据作业阻力变化情
14、况自动地选择适当的挡位（最佳速度），使液力变矩器处于最佳工作状态。推土机在最佳性能下工作，提高了作业效率。此外，由于采用电脑控制，驾驶员可以集中精力注意推土机地功能发挥，换挡，换向。变矩器接合于闭锁等许多烦琐的操作均由电脑控制，减轻驾驶员的疲劳。6） . 采用新材料、新工艺。推土机选材的明显趋势是，除了重要的零部件仍采用高强度合金钢外，许多零件该用廉价的合金元素含量少的低锰钢、硼钢或碳钢，这是由于热处理技术的发展，使其达到或超过合金材料的物理机械性能。推土机的履带行走机构及工作装置，大多是通过淬火、低温回火，获得中碳马氏钢。刀片则采用淬透性好的低合金钢或硼钢，其强度可提高65%，耐磨性也明显提
15、高。1.3 设计的内容与目的1.3.1 设计的内容：本次设计是针对履带式推土机的液压系统进行设计。包括以下几点：第二章： 对推土机的结构进行分析并计算出液压缸的受力，为下面的设计做铺垫。第三章：设计推土机的液压系统，它是总个设计的重点部分。它包括主要参数及性能的初步确定、液压系统方案的确定、执行元件和液压泵的选择、拟订液压系统原理图、选择液压元件、液压系统的验算。1.3.2 设计的目的1）. 研究液压系统在工程实际中的应用。2）. 提高手工和计算机绘图的能力。3）. 提高查阅资料的能力。第2章 推土机工作装置的设计已知参数：1作业重量：G=330KN；外型： 长宽高=7000mm4500mm3000mm。2行使速度（km/h）：前进：挡4；挡7；挡11； 后退：挡4；挡8；挡13；3，铲宽4900mm，铲高1200mm，提升高度1250mm，产入深度600mm，角铲水平面内倾斜25。2.1 推土机牵引力的计算 推土机牵引力和牵引功率的确定，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滚动阻力、坡道阻力、还需要克服土壤切削阻力、推土板前堆积土壤的移动阻力及土壤沿推土板上升的摩擦阻力。计算如下：2.1.1 推土板切削土壤的切削阻力 （N）
