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1、交通装备综合课程设计 2015-2016第 1 学期姓 名： 学 号： 631224180108 班 级： 装备1201班 指导教师： 成 绩： 日期：2016 年 1 月142012级交通建设与装备专业课程设计摘要SD320D沙漠型推土机工作装置的设计摘 要推土机是一种多用途的自行式施工机械，用来铲挖并移运土壤、砂石等物料。在公路施工中，通常用推土机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、沿公路中心纵向移挖作填完成路基挖填工程、傍山取土侧移修筑半堤半堑的路基。推土机由于受到铲刀容量的限制，是一种适用于短距离运料的重要土方施工机械。推土机经济运距一般在5080m。本设计从SD
2、320D沙漠型履带推土机的工作原理考虑，采用固定式直倾铲机构。主要进行了履带推土机的工作装置结构类型的选择、推土铲主要参数及结构尺寸的确定、推土铲工作装置强度计算以及铲刀强度校核计算，最后完成了铲刀以及整个工作装置的结构设计。关键词 ：SD320D沙漠型履带推土机，工作装置，铲刀，直倾铲，设计2012级交通建设与装备专业课程设计目 录第1章.推土机工作装置结构类型11.1工作装置结构组成11.2推土铲的结构组成31.2.2推土板的纵向结构41.2.3推土板的断面结构4第2章.推土铲主要参数及结构尺寸的确定52.1铲刀的基本尺寸52.1.1铲刀高度52.1.2铲刀宽度62.2推土板角度参数的选择
3、62.3推土板曲率半径82.4推土板直线部分及档土板尺寸82.5顶推架于台车架的铰点位置82.6铲刀钢板厚度9第3章.推土机工作装置的强度计算103.1土壤的切削性能103.2推土机作业阻力计算113.3推土机受力分析13第4章 推土机铲刀的强度校核计算164.1确定受力最大的计算位置164.2超静定力计算164.3斜撑杆强度计算234.4顶推架强度计算244.5铰销强度计算25参考文献26第1章.推土机工作装置结构类型1.1工作装置结构组成推土机的工作装置主要是推土铲，按顶推架的形式分为直倾铲和角铲两大类，如图1-1所示。推土机的后部还可装备有附属工作装置，如松土器、绞盘和牵引钩等，在大型推
4、土机上还配置有平衡重。1 张炳根，推土机运用与维护M，北京：北京大学出版社，2010。图1-1直倾铲和角铲结构另外，现代推土机往往在固定式铲刀上面加装一些附加装置以实现一机多用，如倾斜加宽板、侧边集土板、延伸推土板、前后松土齿、除荆器、开沟器、载重叉、助推板等。直倾铲也被称之为固定式推土铲，角铲又被为回转式推土铲。现代大中型履带推土机，可安装固定式推土铲，也可换装回转式推土铲。通常，向前推挖土石方、平整场地或堆积松散物料时，广泛采用直铲作业；傍山铲土或单侧弃土，常采用斜铲作业；在斜坡上铲削硬土或挖边沟，可采用侧铲作业。2 李自光，公路施工机械M，北京：人民交通出版社，2005。2直倾铲作业是推
5、土机最常采用的作业方法，固定式铲刀较回转式铲刀自重轻，使用经济性好，坚固耐用，承载能力强，一般在小型推土机和承受重载作业的大型履带式推土机上采用。3 周萼秋，现代工程机械M，北京：人民交通出版社，1997。3本次设计是以SD320D-沙漠型履带推土机为依据，马力,发动机功率，转速，整机使用总量，直倾铲容量，角铲容量，半U型铲容量。1.1.2直倾铲直倾铲一般作为履带推土机的标准配置，其推土铲刀与车架轴线固定成直角，也称为直铲式推土机。直倾铲的框架与连接部分都比较坚固，适于中、短距离的重切削推土作业。如图1-2所示。图1-2直倾铲结构图（背面）1-刀角；2-刀片；3-推土铲；4-角撑杆；5-倾斜油
6、缸；6-顶推梁；7-耳座；8-斜撑杆顶推梁是用高强度钢板焊接成的箱形梁，其左端通过十字接头与推土铲铰接，右端与固定在台车架上的轴座铰接。顶推梁与斜撑杆、角撑杆、倾斜油缸一起组成铲刀架。在铲刀提升油缸（图中未画出）的作用下，铲刀架和安装在铲刀架上的推土铲一起绕顶推梁右端铰接点摆动，实现推土铲的提升和下降。推土作业时，若操纵推土铲倾斜油缸使其伸长，可使左刀角升高、右刀角降低，使推土铲右倾，从而可利用右刀角强制切土，还可使履带处于左低右高的斜坡上推出平面来；反之，使倾斜油缸缩短，可使推土铲左倾。作业时可根据不同工况，操纵倾斜油缸使推土铲在垂直面内左、右倾斜。根据土质情况不同，可以调节斜撑杆的长度，改
7、变推土铲的铲土角度。当土壤较硬时，调短斜撑杆，使铲土角变小一点，这样推土铲容易切入土壤；而当土质较松时，可把铲土角调大一点。在调整斜撑杆的长度时，为使铲刀仍处于水平位置，铲刀倾斜油缸也应相应伸长或缩短，否则，推土铲的侧倾角也会改变。1.1.3角铲角铲又被为回转式推土铲。如图1-3所示，推土铲通过两边上撑杆、下撑杆和中间铰销铰接在拱形架上，而拱形架通过耳座铰接在台车架上。提升油缸的伸缩带动拱形架绕耳座上下摆动，从而实现推土铲的提升和切土动作。角铲推土板比直倾铲宽，高度则小很多，因此铲刀容量有所减少；并且推土板的板壁较直倾铲有更大的曲面弯度，容易使土壤翻滚和升起，可以减少推土阻力，但是也容易形成扬
8、尘，特别是在沙漠地区。图1-3角铲结构图1-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-顶推门架由于SD320D履带推土机适用于沙漠地形的特种机械，而沙漠及其周边地区，由于植被破坏或草地过度放牧或开垦，土壤因失去水而变得干燥，土粒分散，被风吹蚀，风蚀严重，土质较干且粗松，易旱易热。结合地形地貌等特点，加上角铲的容量较直倾铲小，在沙漠荒野地区，考虑宜采用直倾铲型式的结构进行设计。4 丁兴华，推土机工作装置的选择J，建筑机械，2005(5)：49-50。1.2推土铲的结构组成推土机的工作装置也称铲刀，它包括推土板，顶推架，铲倒升降机构等。而推土铲一般是由推土板和可拆
9、卸式刀片、刀角等组成。刀片、刀角均为易损件，安装在推土板的切土处。当刀片磨损到一定程度以后，可卸下刀片，调转180安装，以延长其使用寿命。1.2.1推土板的横向结构推土板的横向结构外形为直线型，直线型推土板切削力大，但推土板两侧有土遗漏现象。推土板前土形成的时间较长，因此它主要用于短距离土的剥离和运输。如图1-4所示。图1-4推土板横向结构1.2.2推土板的纵向结构推土板纵向外形结构为复合型，下部为直线段，上部为圆弧段。如图1-5所示。图1-5推土板纵向结构1.2.3推土板的断面结构推土板由钢板焊接而成，其断面有开式、半开式、闭式等三种结构形式，分别如如图1-6所示。图1-6推土板断面结构第2
10、章.推土铲主要参数及结构尺寸的确定2.1铲刀的基本尺寸根据简明建筑施工机械实用手册5 中国建筑协会建筑机械设备管理分会，简明建筑施工机械实用手册M，北京：中国建筑工业出版社，2002。及山推官方网站查阅得到，山东山推工程机械SD320D履带式推土机的一些主要性能参数，如表2-1所示。表2-1 SD320D主要性能参数发动机 外形尺寸型 号额定输出功率（KW）额定转速（r/min）最大扭矩（N*m）长（mm）宽（mm)高（mm)NTA855-C36023520001440688041303640推土铲松土器宽度（mm)高度（mm)最大提升高度（mm）最大切土深度（mm)齿 数最大提升高度(mm)
11、最大松土速度（mm)4130159015605601，3883842SD320D沙漠型推土机是根据沙漠作业工况的需要在SD320标准型的基础上自主研发的，适合沙漠、荒漠等地区的土方作业。如图2-1所示。6 山推SD32推土机J，建筑机械,2012(7)：80-81。图2-1 SD320D沙漠型履带推土机实物图2.1.1铲刀高度铲刀的高度，铲刀支地沿地面垂直方向量出的高度称为铲倒高度，铲倒高度取决于发动机的额定功率，可按以下经验公式确定： 式中: 根据SD320D主要性能参数，确定。2.1.2铲刀宽度铲刀的宽度，即是铲刀切削刃外轮廓宽。推土机铲刀必须有自身开辟道路的能力，因此铲刀宽必须每边大于行
12、走装置。当铲刀高度确定后，也可以根据经验公式确定铲刀的宽度： 式中: 根据SD320D主要性能参数，确定。2.2推土板角度参数的选择推土板的形状对减少推土机作业过程中能量消耗，提高作业效率有很大关系。合理的推土板外形，土的切削阻力较小，土屑沿推土板面向上滑移时，摩擦功消耗较小，并且土屑在向上滑移的同时，向推土板前面翻落，容易形成较大的土堆。不合理的推土板外形，使土的切削阻力增加，土屑在向上运动及向前翻滚时杂乱挤出，这样就加大了土屑间摩擦力，增加了能量的消耗。对于同样的土，当切削面积相等时，推土板外形稍有改变，切削阻力就随之改变，所需的顶推力也就不同。推土板角度参数包括切削角，后角，刀刃尖角，前
13、翻角，挡土板安装角，推土板斜装角，挡土板垂直面倾斜角。推土板各角度如图2-2所示。图2-2推土板角度参数（1）切削角的选择 切削角是铲刀支地，刀片与地平面间夹角，越小土的切削阻力就越小，由于推土机正常作业时，必须保证后角大于。因此必须选择一个合理的使能满足要求。（2）后角的选择 后角是刀片后端斜面与地平面的夹角，若，由于地形起伏会出现刀片背后接地现象（此时），从而增加摩擦阻力，使切削能力降低。若太大，则推土阻力明显增大。故选为。 （3）刀刃尖角的选择 刀刃尖角是刀片前后面夹角，过小刀片强度减弱，过大引起后角过小。故选为。（4）前翻角的选择 前翻角是推土板最上缘切线与水平面夹角。的选择主要考虑使
14、土屑沿推土板上缘向前翻落性能良好。选为。 （5）推土板回转角的选择 推土板回转角是指在水平面内，推土板与推土机纵轴线的夹角，对于固定式铲刀。取。 （6）推土板倾斜角的选择 推土板倾斜角是在垂直面内推土板与地平面夹角，有了角能使推土机在坡地上，横向推出水平切土面，以及在平地上推出横坡，另外对较坚硬土可用角铲作业（铲刀尖肯地）。的调整范围，取为。 （7） 挡土板安装角的选择 挡土板安装角是推土板上部挡土板与地平面的夹角，取，加装挡土板的目的是防止土屑往推土板后面翻落并增加推土板前积土量。（8）推土板斜装角的选择 推土板斜装角是整个推土板与地面倾斜安装的角度。过小，一方面土屑易从推土板上缘往后翻落，另外，由于推土板上积土太多而引起铲刀提升阻力增加，过大，则随着切削角增大，使得土屑上升变形加大，增加切削阻力。取。 推土板角度参数值的选择见表2-2。表2-2 推土板角度参数角度参数固定式铲刀推荐
