挖掘機(jī)行走機(jī)構(gòu)部分設(shè)計(jì)

孫艷麗?左海波

摘 要：挖掘機(jī)械行走機(jī)構(gòu)是挖掘機(jī)的重要組成部分，對整機(jī)中起著支撐、連接與行走的作用。因此，對行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其滿足新機(jī)型的各項(xiàng)要求，就很有必要。

關(guān)鍵詞：行走機(jī)構(gòu)；支撐；連接；行走

1.行走裝置的構(gòu)造

挖掘機(jī)的行走裝置是挖掘機(jī)的運(yùn)行部分，是整臺機(jī)器的支承基座，承受工作裝置在工作過程中產(chǎn)生的力。一般挖掘機(jī)的運(yùn)行距離較短，因此挖掘機(jī)行走裝置是工作可靠，保證整臺機(jī)器具有良好的穩(wěn)定性，接地比壓力小，有良好的通過性及機(jī)動性。

履帶式行走裝置的工作原理為整個(gè)挖掘機(jī)支持在履帶臺車上，履帶臺車后端是驅(qū)動輪，前端是引導(dǎo)輪，中部是后導(dǎo)輪和支重輪，履帶臺車就是通過這些輪子把載荷傳給履帶下分支。履帶是一個(gè)無端鏈，其上分支支持在拖帶板上。當(dāng)驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動后，與它相嚙合的履帶有移動的趨勢，但是，由于履帶與土壤間的附著力大于驅(qū)動輪，引導(dǎo)輪和支重輪等的滾動阻力，所以驅(qū)動輪沿著履帶軌道滾動，從而驅(qū)動整臺機(jī)器前進(jìn)或后退。

設(shè)計(jì)中，行走裝置采用變頻調(diào)速，轉(zhuǎn)彎時(shí)通過左右操縱桿實(shí)現(xiàn)左右兩邊履帶受驅(qū)動的速度不同，甚至方向相反，以達(dá)到快速的就地轉(zhuǎn)彎。整條履帶板在支承輪間幾乎是不彎曲的，因此支承輪下的壓力和支承輪間的壓力差不多是相等的。

履帶行走機(jī)構(gòu)由履帶架，履帶，及行走傳動機(jī)構(gòu)組成。

1.1履帶架

履帶架是用來承托底座，并把底座的重量及作用力傳給支重輪，再經(jīng)履帶傳給地面。履帶架與底座連接成一體構(gòu)成行走機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)主體。設(shè)計(jì)履帶架體結(jié)構(gòu)呈箱型斷面，形狀簡單，履帶架與底座的連接采用直口定位螺栓連接，連接螺栓不受剪力和擠壓。

1.2四輪一帶

（1）驅(qū)動輪：必須回轉(zhuǎn)輕快，傳動效率高，耐磨損，大型挖掘機(jī)采用雙凸塊履帶板與驅(qū)動輪，履帶板彎度大，承載能力大，結(jié)構(gòu)簡單。

（2）引導(dǎo)輪：結(jié)構(gòu)與驅(qū)動輪相似，只是輪緣面無齒，呈光滑面。它只起導(dǎo)向作用，不傳遞扭矩。

（3）支重輪：用來承載機(jī)重，并沿履帶板滾動，輪面硬度高，耐磨損，運(yùn)轉(zhuǎn)輕快，阻力小。支承輪采用直軸式，結(jié)構(gòu)簡單，零件少，易更換。

（4）拖帶板：用以承托履帶，焊在履帶架上。

（5）履帶板：履帶是由履帶板通過連接銷連接起來構(gòu)成一個(gè)封閉環(huán)。各履帶板之間有可靠的撓性連接，履帶板與驅(qū)動輪嚙合要可靠，履帶與地面有足夠的附著力，履帶板硬度高、耐磨損、耐腐蝕、耐沖擊，履帶板保證支承輪不能橫向移動，能很好的適應(yīng)支承面的形狀。

1.3張緊裝置

張緊裝置用來張緊履帶板并調(diào)節(jié)履帶的松緊程度。為了改變履帶的張緊度，引導(dǎo)輪的位置沿履帶架可以前后移動。引導(dǎo)輪安裝在履帶架的敞口中，通過調(diào)整前后端支撐板之間的墊片，使引導(dǎo)輪在敞口中可以前后移動，以此來張緊履帶，調(diào)節(jié)的行程范圍大于履帶節(jié)距的一半，以便在履帶因磨損而伸長時(shí)，可拆去一塊履帶板繼續(xù)使用。

2.履帶式行走裝置設(shè)計(jì)

此處以32m3挖掘機(jī)行走機(jī)構(gòu)為例進(jìn)行的履帶行走裝置參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

2.1履帶行走裝置尺寸

行走裝置的尺寸應(yīng)滿足下列要求：（1）不應(yīng)該妨礙工作裝置的工作，其外形尺寸內(nèi)接于工作裝置的最小作用半徑所作的圓，并有一定的間隙；（2）支撐面積應(yīng)該保證比壓力不超過該種土壤的允許值；（3）保證挖掘機(jī)直線運(yùn)行時(shí)阻力很小；（4）滿足挖掘機(jī)的轉(zhuǎn)彎條件；（5）滿足挖掘機(jī)的穩(wěn)定性要求。

行走裝置的尺寸，應(yīng)經(jīng)驗(yàn)公式確定：

式中 L-所需決定的尺寸m， G-挖掘機(jī)的工作重量9200kN，K-經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，根據(jù)《機(jī)械式挖掘機(jī)設(shè)計(jì)》中表3-2選取

求出行走裝置的基本尺寸如下，單位：mm

裝置寬 履帶長 履帶板寬b 履帶板節(jié)距 履帶高 驅(qū)動輪直徑 引導(dǎo)輪直徑 后導(dǎo)輪直徑 支重輪直徑

9480 11300 1800 556 2650 1600 1700 900 710

2.2履帶行走裝置對地面的壓力

挖掘機(jī)的自重和工作裝置造成的載荷，通過履帶傳到地面。挖掘機(jī)運(yùn)行時(shí)，履帶上只有挖掘機(jī)的自重的作用，履帶在運(yùn)行時(shí)對土壤的比壓力決定了挖掘機(jī)的通過性。

履帶行走裝置作用在地面上的平均比壓力為：

n—履帶數(shù)

3.行走裝置動力源設(shè)計(jì)

為了保證行走穩(wěn)定和精確，動力及傳動部分的選擇和配置尤為重要。

3.1 行走系統(tǒng)各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

制動器—電機(jī)—齒式聯(lián)軸節(jié)—三級行星式減速箱—驅(qū)動輪。

3.1.1電機(jī)的選取

大型挖掘機(jī)很少遠(yuǎn)距離行走，但重載移動且礦山行走環(huán)境惡劣，行走沖擊大，采用交流變頻電機(jī)，在平穩(wěn)連續(xù)運(yùn)行時(shí)，采用恒功率運(yùn)行，當(dāng)負(fù)載大有沖擊時(shí)恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行。

預(yù)估：整機(jī)工作重力G=9200KN，行走速度 V=1.1km/h =0.306m/s。

履帶與土壤附著力=0.4×9200×=3660kN

—附著系數(shù)取0.4，α=坡角6°

牽引力必須大于總的行走阻力，即，另一方面牽引力必須小于附著力，即

行走阻力=+ Gsinα+=0.11 ×9200++0.1×9200+250X50

=1012+188+960+12.5=2172KN

—運(yùn)行比阻力系數(shù)取0.11，—行走速度0.264m/s

—起動時(shí)間取3s，-風(fēng)壓，A -迎風(fēng)面積

額定功率KW

傳動機(jī)構(gòu)的效率

3.1.2總傳動比的確定

即

V—驅(qū)動輪最大速度，—減速機(jī)傳動比，—電機(jī)輸出轉(zhuǎn)數(shù)

參考文獻(xiàn)：

[1]閻書文.機(jī)械式挖掘機(jī)設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991.

[2]中國機(jī)械工程學(xué)會.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.北京：電子工業(yè)出版社，2007.