大型推土机松土器的设计.docx

1. 托架 2. 上连杆 3. 横梁 4. 支角 1. 托架 2. 上连杆 3. 横梁 4. 支角 5. 护板 6. 齿尖 7. 提升液压缸 8. 下连杆（支架） 9. 螺栓 10. 弹性涨销 图 1 不可调松土角的四连杆结构 1. 销轴 2. 倾斜液压缸 3. 横梁 4. 支角 5. 齿尖 6. 护板 7. 提升液压缸 8. 下连杆（支架） 9. 弹性涨销 图 2 可调松土角的四连杆结构 大型推土机松土器的设计 张明月，侯文军 （山推工程机械研究院） !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 摘 要：针对大型推土机松土器工作的特点，介绍并分析了大型推土机松土器的合理结构，提 出了松土器的设计思路及计算方法。 关键词：大型推土机；松土器；支角；设计 松土器是悬挂在推土机、平地机等工程机械尾 部的一种工作装置，主要用于工作面的预松作业。 对于推土机特别是大型推土机而言，松土器不但可 以用于黏土、硬化的冻土等土层的疏松，还可用于 砾石、板结的盐矿、层理发达的岩石等坚硬作业面 的剥离，由于其生产成本低、效率高、安全性好，并 可部分替代钻孔爆破等优点得到了用户的好评，因 此是一种应用日益广泛，越来越重要的工作装置。 松土器结构的选择 经过多年的实际使用，推土机生产厂家开发了 多种松土器结构，但归纳起来目前结构比较完善、 应用比较广泛的主要有不可调松土角的四连杆结 构和可调松土角的四连杆结构两种基本结构形式， 如图 1、2 所示。不可调松土角的四连杆结构为超静 1 定结构，整体强度比较高，各部件受力均衡，抗冲击 性能较好，但只有提升液压缸而没有倾斜液压缸， 齿尖运动轨迹基本固定不变，在松土的过程中，松 土器支角仅能上下移动，而不能调节齿尖的松土角 度，无法兼顾齿尖入土时和松土时对松土角的不同 要求。由于大型推土机松土器的工作对象是黏土、 盐矿、冻土、岩层等多种硬度不同的作业面，不同的 工况对松土器松土角的要求是不同的，因此这种结 构的使用范围受到了一定的限制，仅适用于中小型 推土机。可调松土角的四连杆结构同时配有提升液 压缸和倾斜液压缸，不仅具有不可调松土角的四连 作者简介：张明月（1982—），男，内蒙古赤峰人，工程师，学士，研究方向：工程机械开发与研究。 — 46 — !! !! 工程机械第 43 卷 2012 年 10 月Desi 工程机械 第 43 卷 2012 年 10 月 Design and Calculation 杆结构的优点，还可以根据工况要求在一定范围内 调节齿尖的松土角，以获得最佳的入土角和松土 角，改善松土器的受力状态，使机器始终保持良好 的松土性能。 松土器作业时，松土阻力及冲击载荷最终作 用在主机架上，因此松土器与主机架的安装结构 形式对整机的性能也产生一定的影响。目前大型 推土机松土器的安装结构有螺栓安装和销轴安装 两种形式。螺栓安装如图 1 所示，是将松土器托架 1 通过螺栓 9 固定在推土机主机架后桥箱上，这种 安装形式对后桥箱后壁板的强度有较高的要求， 冲击和振动也容易使固定螺栓拉长、松动，同时使 用螺栓固定造成拆装困难，不利于松土器的维修、 运输。销轴安装如图 2 所示，是将松土器托架与主 机架设计为一体，松土器通过销轴 1 与主机架铰 接安装在一起，这种安装结构将松土作业时的载 荷作用在强度较高的主机架两侧的箱型结构上， 而不是相对薄弱的后桥箱后壁板上，使受力更加 合理，同时销轴承载能力比较强，拆装方便，特别 适合大型推土机采用。 松土器支角的结构目前常用的有直齿和弯齿 两种，如图 3 所示。弯齿在松土作业时承受水平方 向载荷的能力比较强，但是在松土器支角入土阶段 需要较大的切入力，甚至需要使推土机翘尾以使用 整机重量切入土壤或岩层，所以对支角承受垂直载 荷的能力要求也比较高，而弯齿对垂直载荷承受能 力相对直齿较弱，仅适合在不可调松土角的四连杆 结构的松土器上使用。直齿结构比较简单，综合承 载能力强，同时对坚硬的工作面有较好的切入能 力，是大型推土机松土器普遍采用的结构。 松土器基本参数的确定 2 2.1 额定有效牵引力 PH 由于松土器一般安装在推土机尾部上，因此松 土器的额定有效牵引力 PH 取决于推土机的整机使 用质量 GS 和工作时土壤对松土器支角的反力 PZ。 当松土器支角入土时，PZ 向上，对整机的附着质量 GΦ 有增大的作用；当松土器支角正常工作时，PZ 向 下，对整机的附着质量 GΦ 有减小的作用。因此，松 土器工作状态下的有效牵引力按下式计算： （1） （2） GΦ=GS±PZ PH=φHGΦ 式中：GS——整机使用重量，N； PZ—土壤对松土器支角的反力，N； φH—额定滑转率下整机的附着系数。对于履 带式推土机而言