第一章_推土機

1、推土機 n第一節(jié) 推土機的用途與基本構(gòu)造 n第二節(jié) 推土工作裝置 n第三節(jié) 松土工作裝置 n第四節(jié) 工作裝置的液壓系統(tǒng) n第五節(jié) 推土機的運用 第一節(jié) 推土機的用途與基本構(gòu)造 n1、推土機的用途 n推土機是一種短距離自行式鏟土運輸機械，在土方施 工機械中占有十分重要的地位，主要用于50100 m 的短距離施工作業(yè)。 n主要用來開挖路塹、構(gòu)筑路堤、回填基坑、鏟除障礙、 清除積雪、平整場地等，也可用來完成短距離內(nèi)松散 物料的鏟運和堆集作業(yè)。 第一節(jié) 推土機的用途與基本構(gòu)造 n當(dāng)自行式鏟運機牽引力不足時，推土機還可作助鏟機， 用推土板進行頂推作業(yè)。 n推土機配備松土器，可翻松3、4級以上硬士、軟石或

2、鑿 裂層巖，配合鏟運機進行預(yù)松作業(yè)。 n推土機還可利用掛鉤牽引各種拖式機具進行作業(yè)，如拖 式鏟運機、拖式振動壓路機等。 第一節(jié) 推土機的用途與基本構(gòu)造 n2、推土機的分類 n(1) 按推土機發(fā)動機功率的大小可分為小型推土機 (37kW以下)、中型推土機(37250kW)和大型推土機 (250kW以上)三類。 n(2) 按走行方式，推土機可分為履帶式和輪胎式兩種。 n(3) 按傳動方式可分有機械式、液力機械式、全液壓式 和電氣傳動式四種。 n(4) 按作業(yè)環(huán)境可分為地面普通式、兩棲式和水下式。 n(5) 按推土板安裝方式分為固定式和回轉(zhuǎn)式兩種。 第一節(jié) 推土機的用途與基本構(gòu)造 n3、推土機的基本

3、構(gòu)造 n基礎(chǔ)車工作裝置；發(fā)動機、傳動系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、工作裝 置和操作控制系統(tǒng)等五部分構(gòu)成。 第一節(jié) 推土機的用途與基本構(gòu)造 n發(fā)動機、傳動系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、工作裝置 n傳動系統(tǒng)： 機械式：主離合器 齒輪 液力機械式：液力變速箱 液壓+齒輪 液壓式傳動： 液壓 n行走系統(tǒng)： n 機架、懸架、行走裝置 n推土機工作裝置： n 推土裝置：推土板、推架 （固定、回轉(zhuǎn)） n 松土裝置：松土器、裂土器 n推土機操縱控制系統(tǒng)： n工作裝置液壓操縱系統(tǒng)：開式、閉式 動力元件、執(zhí)行 元件、控制元件、輔助裝置及管道 n推土板自動找平系統(tǒng)：激光導(dǎo)向自動找平系統(tǒng) 總體構(gòu)造 n傳動系統(tǒng)：將發(fā)動機的動力減速增矩后傳給行走裝

4、 置。 機械式傳動系統(tǒng) 液力機械式傳動系 液壓式傳動系統(tǒng) 不論履帶式推土機還是輪胎式推土機，都由發(fā)動 機、傳動系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、工作裝置和操作控制 系統(tǒng)等幾部分組成 機械式傳動系統(tǒng) 1-柴油機發(fā)動機；柴油機發(fā)動機；2-動力輸出箱；動力輸出箱；3-主離合器；主離合器；4-小制動器；小制動器；5-聯(lián)軸節(jié)；聯(lián)軸節(jié)； 6-變速箱；變速箱；7-中央傳動裝置中央傳動裝置8-轉(zhuǎn)向離合器；轉(zhuǎn)向離合器；9-帶式制動器；帶式制動器；10-最終傳動最終傳動 機構(gòu)；機構(gòu)；11-驅(qū)動鏈輪；驅(qū)動鏈輪；A-工作裝置油泵；工作裝置油泵；B-主離合器油泵；主離合器油泵；C-轉(zhuǎn)向油泵轉(zhuǎn)向油泵 液力機械式傳動系 1-1-發(fā)動機；發(fā)動

5、機；2-2-動力輸出箱；動力輸出箱；3-3-液力變矩器；液力變矩器；4-4-聯(lián)軸節(jié)；聯(lián)軸節(jié)；5-5-動力變速箱；動力變速箱；6-6-中中 央傳動裝置；央傳動裝置；7-7-轉(zhuǎn)向離合器與制動器；轉(zhuǎn)向離合器與制動器；8-8-最終傳動裝置；最終傳動裝置；9-9-驅(qū)動鏈輪驅(qū)動鏈輪 n流體傳動：包括氣體(壓)傳動和液體傳動，液體傳 動分為液壓傳動、液力傳動和液粘傳動。以液體為 工作介質(zhì)，利用液體動能來傳遞能量的液力傳動。 n液力變矩器由泵輪，渦輪，導(dǎo)輪組成。安裝在發(fā)動 機和變速器之間，以液壓油為工作介質(zhì)，起傳遞轉(zhuǎn) 矩，變矩，變速及離合的作用。 液壓式傳動系液壓式傳動系 比較 n液力機械式傳動系統(tǒng)：液力變矩

6、器和動力 換擋變速箱取代了主離合器和機械式變速 箱，液力變矩器的輸出軸能根據(jù)負荷改變， 在較大范圍內(nèi)自動改變其輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩， 作業(yè)效率高。 n液壓傳動：結(jié)構(gòu)簡單，不需要變矩器、離 合器、變速器，中央傳動裝置等，無級變 速范圍大，自動適應(yīng)性好。 輪胎式推土機的傳動系統(tǒng)布置 1-發(fā)動機；發(fā)動機；2、10-普通差速器；普通差速器；3-后驅(qū)動橋；后驅(qū)動橋；4-后橋脫開機構(gòu)；后橋脫開機構(gòu)；5-高、低擋變換高、低擋變換 器（滑動齒套）；器（滑動齒套）；6-車輪；車輪；7、21、變速離合器；、變速離合器；8、18-前、后傳動軸；前、后傳動軸；9-輪邊輪邊 減速器；減速器；11-前驅(qū)動橋；前驅(qū)動橋；12-手

7、制動器；手制動器；13-絞盤傳動軸；絞盤傳動軸；14-動力變速箱；動力變速箱；15-油油 泵；泵；16-液力變矩器；液力變矩器；17-鎖緊離合器；鎖緊離合器；19、20-換向離合器換向離合器 二、行走系統(tǒng) n走裝置、 行走系統(tǒng)：機架、行走 裝置、懸架。 行走裝置：四輪一帶、 臺車架、張緊裝置。 高驅(qū)動輪履帶推土機外形 高驅(qū)動輪履帶推土機外形 高驅(qū)動輪履帶推土機 n迄今為止，此機從迄今為止，此機從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部件組合式設(shè)計：可成組更換損壞部件，從而縮短停 機修理的時間，減少修理費用；可在裝上預(yù)先修好的部 件

8、以保證推土機作業(yè)的同時，修理換下來的待修部件。 n2高置式終傳動與驅(qū)動鏈輪： n使其僅傳遞履帶驅(qū)動力，不受地面不平引起的附加力與沖 擊力的作用； n使其與履帶架分離，改善了履帶架的浮動性； n使其少受工地灰塵與污泥的影響而延長壽命； n增大整機離地間隙而改善通過性能。 高驅(qū)動輪履帶推土機 n3車架與臺車架的專用心軸，加銷式平衡梁聯(lián)結(jié)： n車架經(jīng)兩點裝在心軸上，第三點經(jīng)縱向中心銷裝在平衡梁 上，形成三點支承； n平衡梁端又經(jīng)銷軸裝在履帶臺車架前端，二履帶臺車架可 繞心軸分別自由擺動。 n這種結(jié)構(gòu)使履帶驅(qū)動軸與承重心軸分別設(shè)置，各司其責(zé)； 并使原傳統(tǒng)的八字架結(jié)構(gòu)廢棄不用；從而大大改善了推土 機下部

9、構(gòu)件的受力狀態(tài)。 高驅(qū)動輪履帶推土機 n4推土器斜撐桿代之以橫向穩(wěn)定器： n從而使推土鏟緊靠機體，而推土鏟升降油缸垂直布置，從 而使油缸有效分力大增，整機長度縮短，機動性、平衡性 改善。 n5隔離、高置的司機室： n使振動與噪音減小，視野改善。 n6液力分流器與彈性懸架的采用。 推土機發(fā)展歷史推土機發(fā)展歷史 履帶式推土機(track-type tractor，也有稱crawler dozer）是由美 國人Benjamin Holt在1904 年研制成功的，它是在履帶式拖拉機前 面安裝人力提升的推土裝置而形成，當(dāng)時的動力是蒸汽機，之后又 先后研制成功由天然氣動力驅(qū)動和汽油機驅(qū)動的履帶式推土機，推

10、 土鏟刀也由人力提升發(fā)展為鋼絲繩提升。Benjamin Holt也是美國卡 特彼勒（Caterpillar Inc.）公司的創(chuàng)始人之一，1925年5Holt制造公 司和C.L,Best推土機公司合并，組成卡特彼勒推土機公司，成為世 界首家推土設(shè)備制造者，并于1931年成功下線第一批采用柴油發(fā)動 機的60 推土機。隨著技術(shù)的不斷進步，目前推土機動力已經(jīng)全部 采用柴油機，推土鏟刀和松土器全部由液壓缸提升。推土機除履帶 式推土機外，還有輪胎式推土機，它的出現(xiàn)要比履帶式推土機晚十 年左右。由于履帶式推土機具有較好的附著性能，能發(fā)揮更大的牽 引力，因此在國內(nèi)外，其產(chǎn)品的品種和數(shù)量遠遠超過輪胎式推土機。

11、在國際上，卡特彼勒公司是世界上最大的工程機械制造公司，其生產(chǎn) 的履帶式推土機有大、中、小共9 個系列D3-D11，最大的D11 RCD， 柴油機飛輪功率達到634kw；日本的小松（komatsu）公司列第二 位，1947 年才開始引進生產(chǎn)D50 履帶推土機，現(xiàn)在履帶式推土機 有13 個系列，從D21-D575，最小的為D21，柴油機飛輪功率為 29.5kw，最大的為D575A-3SD，柴油機飛輪功率達858kw，它也是 當(dāng)前世界上最大的推土機；另外一家獨具特色的推土機制造企業(yè)是 德國的利勃海爾集團（Liebheer），其推土機全部采用靜液壓驅(qū)動， 該技術(shù)歷經(jīng)十幾年的研究與發(fā)展，1972年推出樣

12、機，1974 年開始 批量生產(chǎn)PR721-PR731 和PR741 靜液壓驅(qū)動履帶推土機，由于液 壓元件的限制，目前其最大功率僅為295Kw，型號為PR751礦用。 上述三家推土機制造企業(yè)，代表了當(dāng)今世界上履帶式推土機的 最高水平。國外其他幾家履帶推土機制造企業(yè)約翰迪爾、凱斯、紐 荷蘭和德瑞斯塔，其生產(chǎn)技術(shù)水平也較高。 n目前國內(nèi)推土機的生產(chǎn)企業(yè)主要有：山推工程機械股份有 限公司、河北宣化工程機械股份有限公司、上海彭浦機器 廠有限公司、天津建筑機械廠、陜西新黃工機械有限責(zé)任 公司、一拖工程機械有限公司、三一重工股份公司等，其 中最大的推土機制造商是山推工程機械股份有限公司。 n“美國有卡特比勒

13、，日本有小松，中國有山推。”山 推股份董事長周慶庭表示，2007年是山推的“國際化年”。 核心產(chǎn)品推土機的國內(nèi)市場占有率已經(jīng)超過50，推土機 出口數(shù)量占國內(nèi)出口總量的70以上。 第二節(jié) 推土工作裝置 n推土機的工作裝置主要由前面的推土板、刀片、頂推梁、 斜撐桿和提升油缸等組成。 n一、兩種形式：直鏟式，回轉(zhuǎn)式；一、兩種形式：直鏟式，回轉(zhuǎn)式； n直鏟式：推土板和頂推梁、斜撐桿等組成一剛性構(gòu)架，鉸 接在推土機臺架上。推土板能繞鉸點上下活動，利用斜撐 桿可適當(dāng)調(diào)整刀片的切削角。 直鏟推土機用固定式推土鏟的結(jié)構(gòu)組成 如下圖所示，它主要由鏟刀3、 傾斜油缸5、頂推梁6等部件組成。頂推梁的后端鉸接在底盤的

14、臺車架上， 鏟刀在提升油缸（圖中未示出）作用下可繞其鉸接支點提升或下降。鏟刀、 頂推梁、拉桿8、傾斜油缸和中央拉桿4等組成一個剛性構(gòu)架，以承受推土 作業(yè)的負載。 固定式推土鏟 1-刀片； 2-切削刃； 3-鏟刀； 4-中央拉桿； 5-傾斜油缸； 6-頂推梁； 7-框銷； 8-拉桿（斜撐桿） 第二節(jié) 推土工作裝置 n回轉(zhuǎn)式：鏟刀可在水平面內(nèi)回轉(zhuǎn)一定的角度（025）， 實現(xiàn)斜鏟作業(yè)；如果在垂直平面內(nèi)傾斜一個角度（一般為 09），則可實現(xiàn)側(cè)鏟作業(yè)。回轉(zhuǎn)式推土機還可改裝為 除荊機和除根機等施工機械，作業(yè)范圍較廣，因而大、中 型推土機都采用回轉(zhuǎn)式鏟刀。 n通常，向前推挖土石方、平整場地或堆積松散物料，廣

15、泛 采用直鏟作業(yè)。傍山鏟土或單側(cè)棄土，常采用斜鏟作業(yè)。 在斜坡上鏟削或挖邊溝，可采用側(cè)鏟作業(yè)。 （2)斜鏟作業(yè) 主要用于傍山鏟土、單側(cè)棄土或落方推運。水平回轉(zhuǎn)角 為左右各25。使用低速檔連續(xù)行進進行鏟土、運土和斜土 三個過程。 直鏟推土機的作業(yè)過程，是一個鏟土、運土、卸土和空 載返回的循環(huán)，而斜鏟推土機鏟土、運土、和卸土則是連 續(xù)進行的，類似平地機的作業(yè)過程，因此它擴大了作業(yè)范 圍，提高了生產(chǎn)率，多用于大、中型履帶式推土機上。 斜鏟推土機用回轉(zhuǎn)式推土鏟的結(jié)構(gòu)組成如下圖所示，它由鏟刀1、頂 推門架6、推桿5和斜撐桿2等主要部件組成回轉(zhuǎn)式推土鏟可根據(jù)施工作業(yè) 的需要，調(diào)整水平和垂直面內(nèi)的傾斜角度。

16、鏟刀水平斜置后可在推土機 直線行駛狀態(tài)下實現(xiàn)單側(cè)排土，進行平整地面、路基和回填溝渠等作業(yè)。 鏟刀側(cè)傾后可在橫坡上進行推鏟作業(yè)或平整坡面，也可開挖邊溝。 回轉(zhuǎn)式推土鏟 1-鏟刀； 2-斜撐桿； 3-頂推門架支承； 4-推桿球銷； 5-推桿； 6-頂推門架 二、推土板的合理形狀與主要參數(shù)的選擇二、推土板的合理形狀與主要參數(shù)的選擇 n 二、推土板的型式： v 推土板為曲面鋼板并附有可卸式刀片。推土板為曲面鋼板并附有可卸式刀片。 v 按斷面型式分：推土板分開式、半開式、閉式三按斷面型式分：推土板分開式、半開式、閉式三 種。閉式的強度、剛度最高。種。閉式的強度、剛度最高。 二、推土板的合理形狀與主要參數(shù)

17、的選擇二、推土板的合理形狀與主要參數(shù)的選擇 n (A) 由于切削角大，工作時 消耗的切削功率大； n切下土壤不能形成土屑，土 壤受擠壓沿推土板面上升； n故這種形式只能推疏松的松 土。 二、推土板的合理形狀與主要參數(shù)的選擇二、推土板的合理形狀與主要參數(shù)的選擇 n(B) 如將切削角減小，則由 于推土板后傾，改善了切削 條件； n切下的土壤易于形成土屑并 沿著推土板面流動； n但是，土屑沿板面會流向推 土板后面，卸土?xí)r有部分土 壤留在推土板上，增加了起 升功率； 二、推土板的合理形狀與主要參數(shù)的選擇二、推土板的合理形狀與主要參數(shù)的選擇 n(C) 推土板下面連接平刀片。 則由于推土板的切削角小，形

18、成了良好的切削條件； n被切下的土壤容易形成土屑。 也便于卸土； n但是，在土屑流動過程中，土 壤仍受到擠壓，因而增加了能 量的消耗。 二、推土板的合理形狀與主要參數(shù)的選擇二、推土板的合理形狀與主要參數(shù)的選擇 n(d) 小曲率半徑圓弧型推土板 n由于切削角小，被切下的土容易形 成土屑并沿著推土板面流動， n而且，當(dāng)土屑離開推土板上緣時， 仍能向前翻滾，使土堆移動。 n但是，它卸土困難，一般應(yīng)用在推 土量小，推土板高度小的場合。 二、推土板的合理形狀與主要參數(shù)的選擇二、推土板的合理形狀與主要參數(shù)的選擇 n合理的推土板橫截面 n合理的推土板橫截面是變曲率半徑的截面，即上部曲率半 徑較小，下部曲率半

19、徑較大，并安裝平刀片形成合適的切 削角。 n這種推土板具有足夠的高度和良好的切削條件，刀刃所切 下的土壤形成土屑，并能沿板面流動、翻滾。工作時消耗 能量比較小。 二、推土板的合理形狀與主要參數(shù)的選擇二、推土板的合理形狀與主要參數(shù)的選擇 n推土板形狀不合理，則在推土板曲面部分將殘存部分土壤，切 下土壤不能沿推土板曲面流動，而是在土中自下而上的膨脹， 消耗在土壤內(nèi)摩擦的能量就大為增加。 n試驗表明：在同樣的土壤條件、相等的切削厚度的情況下，由 于推土板形狀的差別，可能使推土機的牽引阻力相差8。 二、推土板的合理形狀與主要參數(shù)的選擇二、推土板的合理形狀與主要參數(shù)的選擇 n推土板的主要參數(shù) n推土板的

20、主要參數(shù)包括尺寸參數(shù)，指推土板高度H、寬度B； n形狀參數(shù)，即推土板曲率半徑R、中心角、翻倒角、切削 角、回轉(zhuǎn)角，以及切削刀片的尖角、后角、刀片長度B。 二、推土板的合理形狀與主要參數(shù)的選擇二、推土板的合理形狀與主要參數(shù)的選擇 n回轉(zhuǎn)式推土板參數(shù)的確定 n目前可調(diào)整角度的推土板一般采用曲 率半徑不變的圓柱面，其推土板高度 確定如下： 2 sin2 a H R 90 90 H R 180 2 sin2 RH a )()220176( 3 mmNH a cos 2aB B c a 二、推土板的合理形狀與主要參數(shù)的選擇二、推土板的合理形狀與主要參數(shù)的選擇 n直鏟式推土板參數(shù)的確定 n直式推土板橫截面

21、，一般由以R為曲 率半徑的圓弧和上段是直線、下段是 平刀片組成。 0 )25. 01 . 0(Hb aBB cs 2 H0R h2 h12 sin2sinsin 1 021 RbB HhhH s 二、推土板的合理形狀與主要參數(shù)的選擇二、推土板的合理形狀與主要參數(shù)的選擇 n刀刃的尖角建議采用30； n推土板側(cè)鏟時傾斜角，在液壓調(diào)整式工作裝置中采用 612，人工調(diào)整式中為5； n實踐中，由于推土機是通用的土方工程機械，可用以推 土、堆料、供料于料斗、助鏟、垃圾場清理與清除灌木 等。所以，適應(yīng)不同用途有多種不同形狀的推土板。 三、推土機的牽引計算三、推土機的牽引計算 n推土機牽引力與牽引功率的確定，

22、應(yīng)取推土板前堆滿土 壤的瞬時作為計算位置。此時推土機牽引力將克服： n滾動阻力Pf n坡道阻力Pa n土壤切削阻力Pq n推土板前堆積土壤的移動阻力Py n土壤沿推土板面上升的摩擦阻力Pm n直鏟式推土機可計算如下： )cos( 2 )( sincos 2 120 0 2 tg hHB kBhGGf PPPPPP myqafz 0 H B h 三、推土機的牽引計算三、推土機的牽引計算 n牽引車的牽引力： n牽引功率： n計算回轉(zhuǎn)式推上機的切線牽引力時，要考慮回轉(zhuǎn)角對切 削、土堆運移和土壤沿推土板上升時摩擦阻力的影響， 另外還需要考慮土壤沿推上板作橫向運動的摩擦阻力。 ZK PP 360 TK

23、K VP N 四、推土裝置受力分析四、推土裝置受力分析 n工作裝置的強度計算： n（一）要選擇推土機的計算位置擬定計算條件； n（二）確定作用在推土機上的外載荷及作用在工作 裝置各構(gòu)件上的力； n（三）對工作裝置的零部件進行強度計算。 四、推土裝置受力分析四、推土裝置受力分析 n（一）計算位置的選擇（一）計算位置的選擇 n作業(yè)過程：強制切土、切削土壤、提升、運移、卸土、空 回；從強度觀點可選擇如下幾個計算位置： n1推土機正常作業(yè)時推土板中點碰到障礙物：推土機正常作業(yè)時推土板中點碰到障礙物： n推土機沿水平表面運動； n推土板由切削位置起升到運輸位置； n在推土板起升的同時，推土機以最大的頂推

24、力移動； n考慮慣性載荷。 n在這個位置對推土板、支架和液壓系統(tǒng)的零部件進行強度 計算。 四、推土裝置受力分析四、推土裝置受力分析 n2推土機正常作業(yè)時推土板邊上一點碰到障礙物：推土機正常作業(yè)時推土板邊上一點碰到障礙物： n計算條件與1相同。 n此時，對固定式推土板的頂推梁、斜撐桿和鉸鏈等進行 強度計算；（回轉(zhuǎn)式：頂推桿、支架和鉸鏈。） n3在液壓操縱的推土機強制切土?xí)r：在液壓操縱的推土機強制切土?xí)r： n計算條件除與1相同外，還要考慮切削深度等于零，油 缸推力參加切土等條件。 n對液壓系統(tǒng)進行強度。 四、推土裝置受力分析四、推土裝置受力分析 n（二）外載荷的確定（二）外載荷的確定 n推土機工作過程中作用在工作裝置上的外載荷： n重力G、鉸C 處的外力PC、油缸力S 以及土壤反力P。 n（三）各構(gòu)件的受力計算（三）各構(gòu)件的受力計算 n根據(jù)上述的計算位置和外載荷， 用解析法或圖解法求出工作裝 置各構(gòu)件上