機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-鉆機(jī)履帶底盤底架設(shè)計(jì)【全套圖紙】

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1、編編 號(hào)號(hào) 無(wú)錫太湖學(xué)院 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)（論論文文） 題目：題目： 鉆機(jī)履帶底盤底架設(shè)計(jì)鉆機(jī)履帶底盤底架設(shè)計(jì) 信機(jī) 系系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專專 業(yè)業(yè) 學(xué) 號(hào)： 0923053 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師：（職稱：高級(jí)工程師 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無(wú)錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）無(wú)錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠(chéng)誠(chéng) 信信 承承 諾諾 書書 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706153893706 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 鉆機(jī)履帶底盤底架設(shè) 計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝

2、的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級(jí)： 機(jī)械 92 學(xué) 號(hào)： 0923053 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 II I 無(wú)錫太湖學(xué)院 信信 機(jī)機(jī) 系系 機(jī)械工程及自動(dòng)化機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè)專業(yè) 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì)論論 文文 任任 務(wù)務(wù) 書書 一、題目及專題：一、題目及專題： 1、題目 鉆機(jī)履帶底盤底架設(shè)計(jì) 2、專題 二、課題來(lái)源及選題依據(jù)二、課題來(lái)源及選題依據(jù) 錨固鉆機(jī)面世后，在建筑、地質(zhì)、鐵路、公路和水利等各行業(yè)施工領(lǐng)域內(nèi) 廣泛應(yīng)用。如長(zhǎng)江三峽工程、北京十三陵水庫(kù)、龍灘電站、大朝山電站、小灣 電站、成昆鐵路、南昆鐵路、達(dá)萬(wàn)線

3、、株六復(fù)線、京珠高速公路、元墨高速、大 保高速、襄十高速等。這些新設(shè)備和新機(jī)型的不斷推出，為錨固工程施工提供 了有力的設(shè)備保障。但以往的錨固鉆機(jī)都沒有行走功能，這對(duì)于在平地施工 或有條件提供平地的施工場(chǎng)地而言是一大損失，增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，移 位對(duì)孔也及為不便，大大拖延了工期。而與此同時(shí)，過(guò)外的鉆探機(jī)械，包括國(guó) 內(nèi)的一些品種的鉆探機(jī)械都已經(jīng)采用了輪式或履帶式底盤，增加了鉆機(jī)的移 動(dòng)功能，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。而履帶底盤技術(shù)發(fā)展到現(xiàn) 在已經(jīng)比較成熟；另為了工作量適合畢業(yè)設(shè)計(jì)，故重點(diǎn)負(fù)責(zé)鉆機(jī)的履帶底盤設(shè) 計(jì)和底架設(shè)計(jì)。 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求：三、本設(shè)計(jì)（論文或其他

4、）應(yīng)達(dá)到的要求： II 1. 履帶底盤設(shè)計(jì)要求 應(yīng)有較大的驅(qū)動(dòng)力，使鉆機(jī)在濕軟或高低不平等不良地面上行走時(shí)具有良 好的通過(guò)性能、爬坡性能和轉(zhuǎn)向性能； 在不增大行走裝置高度的前提下使鉆機(jī)具有較大的離地間隙，以提高其不 平地面上的越野性能； 行走裝置具有較大的支撐面積或較小的接地比壓，以提高鉆機(jī)穩(wěn)定性； 在鉆機(jī)斜坡下行時(shí)不發(fā)生下滑和超速溜坡現(xiàn)象，以提高鉆機(jī)安全性； 行走裝置的外形尺寸應(yīng)符合道路運(yùn)輸?shù)囊螅?在鉆機(jī)作業(yè)時(shí)需要用專門支腿支撐，以確保鉆機(jī)穩(wěn)定性和安全性。2. 底架 設(shè)計(jì)要求 有足夠的強(qiáng)度，保證對(duì)桅桿組件的支撐； 有可以變角機(jī)構(gòu)。角度范圍-1090； 有支撐機(jī)構(gòu)； 有滑移機(jī)構(gòu)，滑移行程 6

5、00mm，滑移油缸支撐力6869N； 有安裝桅桿組件的結(jié)構(gòu)； 有與底盤連接的結(jié)構(gòu)； 要充分考慮減小設(shè)計(jì)尺寸； 要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 四、接受任務(wù)學(xué)生：四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 92 班班 姓名姓名 III 五、開始及完成日期：五、開始及完成日期： 自自 2012 年年 11 月月 7 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）：六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）： 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 簽名簽名 簽名簽名 簽名簽名 教教研研室室主主任任 學(xué)科組組長(zhǎng)研究所所學(xué)科組組長(zhǎng)研究所所 長(zhǎng)長(zhǎng) 簽名簽名 系主任系主任 簽名簽名 2012 年年 11 月月 7 日日 IV 摘摘 要要

6、鉆機(jī)主要是適應(yīng)旋噴工法的逐步推廣而研制而成的。采用履帶底盤行走裝置，通過(guò) 不同模塊的組合，可以適合定噴、擺噴、旋噴等施工工藝；單重、雙重、三重旋噴等各 種施工要求?？捎糜诟黝愜浀鼗庸獭⒏邔咏ㄖ叵率业姆罎B處理、大江大河堤壩的整 治、鐵路公路橋墩的加固等。鉆機(jī)的底架組件的主要作用是：支撐組件、存放物品和負(fù) 責(zé)整機(jī)的行走。鉆機(jī)的行走包括直行和轉(zhuǎn)向。 本文主要是在一組已知參數(shù)的基礎(chǔ)上，參考大量成熟產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行履帶底 盤及底架的結(jié)構(gòu)和參數(shù)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)各個(gè)零件，并對(duì)整個(gè)組件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的布置。最 后，在理解設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，編制了主要零部件的工藝。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：鉆機(jī)；底架組件；工藝；履帶底

7、盤 V Abstract Drilling Rig is produced for the sake of the work method-revolve with spray. they are joined by the track fleeting. Pass the combination of the different mold piece, it can suit the craft of construction to settle to spray, put to spray, the revolve to spray the etc.; it can suit the ev

8、ery kind of construction request of, such as single, double, three times etc. It can be used to reinforce the various soft foundations, to handle the leakage of ground floor of high layer building, to renovate the embankment of the big river, to reinforce the railroad, highway, abutment etc. The fra

9、me is made of top frame, inside frame, descend frame and flank frame. The function of the frame is to prop up whole machine, deposit the goods and move whole machine. It can go straight and turn around. On base of a set of given parameters and reference of mature products , this paper mainly design

10、the structure and parameters of pretrial and Frame module, design necessary parts and arrange the whole discreteness propel . In the end , workout the craftwork of producing technical of typical parts after totally understanding of its design desire . Keywords: Drilling Rig; Frame module; craftwork;

11、 pretrial VI 目目 錄錄 摘 要.IV Abstract.V 目錄 V 1 概述.1 1.1 鉆機(jī)主要用途：1 1.2 主要特點(diǎn)：1 1.3 鉆機(jī)主要性能：2 1.4 鉆機(jī)的工作原理2 2 履帶底盤設(shè)計(jì).4 2.1 方案論證4 2.2 履帶底盤的介紹4 2.3 設(shè)計(jì)要求4 2.4 履帶行走裝置的設(shè)計(jì)因素5 2.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6 2.5.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).6 2.5.2 零部件的設(shè)計(jì).7 2.6 設(shè)計(jì)計(jì)算11 2.6.1 主機(jī)行走裝置計(jì)算.11 2.6.2 履帶張緊機(jī)構(gòu)有關(guān)計(jì)算.16 2.6.3 驅(qū)動(dòng)輪組件的設(shè)計(jì).17 3 底架設(shè)計(jì).26 3.1 底架的介紹26 3.2 設(shè)計(jì)要求及步驟

12、26 3.3 底架架的設(shè)計(jì)26 3.3.1 底架設(shè)計(jì)準(zhǔn)則.26 3.3.2 焊接工藝的說(shuō)明.27 3.4 支腿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)28 3.4.1 支腿機(jī)構(gòu)的介紹.28 3.4.2 設(shè)計(jì)要求.28 3.4.3 支腿油缸的相關(guān)計(jì)算.29 4 典型零件工藝編制32 5 設(shè)計(jì)心得.35 致謝.36 參考文獻(xiàn).37 鉆機(jī)履帶底盤底架設(shè)計(jì) 1 1 概述概述 鉆機(jī)總圖如下： 圖 1.1 鉆機(jī)總圖 鉆機(jī)的每部分的名稱如下： 1回轉(zhuǎn)器 2卷?yè)P(yáng)機(jī)組件 3主塔 4副塔 5扶正器 6天車滑輪 7底架 8電氣柜 9液壓系統(tǒng) 10履帶底盤 11孔口裝置 1.1 鉆機(jī)主要用途：鉆機(jī)主要用途： 鉆機(jī)主要是為了適應(yīng)旋噴工法的推廣而研制

13、而成的。通過(guò)不同模塊的組合，可以適 合定噴、擺噴、旋噴等施工工藝；單重、雙重、三重旋噴等各種施工要求。 可用于各類軟地基加固、高層建筑地下室的防滲處理、大江大河堤壩的整治、鐵路 公路橋墩的加固等。 1.2 主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)： 鉆機(jī)適應(yīng)性能好，可以對(duì)鉆機(jī)配套不同模塊，不同鉆具。可以根據(jù)不同的需要配置 成性能價(jià)格比最優(yōu)的鉆機(jī)來(lái)投入施工，并且可以不斷更新模塊，來(lái)解決不同的旋噴工藝。 鉆機(jī)在某些軟土層施工時(shí)，鉆孔和旋噴可一次完成；旋噴提升時(shí)，在旋噴深度不高 于副塔高度時(shí)（14 m） ，不用拆卸鉆桿，可一次旋噴成樁。在復(fù)雜地層應(yīng)配引孔機(jī)。 鉆機(jī)采用全液壓技術(shù)：鉆機(jī)移位和轉(zhuǎn)向、動(dòng)力頭變速、鉆具提升和鉆機(jī)

14、起塔，均采 用液壓控制，操作方便靈活，維護(hù)省時(shí)、省力。 鉆機(jī)采用雙卷?yè)P(yáng)機(jī)，應(yīng)用電動(dòng)控制，大大降低了勞動(dòng)力，提高了生產(chǎn)效率。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 履帶行走裝置的驅(qū)動(dòng)力大（通常每條履帶的驅(qū)動(dòng)力可達(dá)機(jī)重的 35%-45%） ，接比壓小 （40-150kPa） ，因而越野性能及穩(wěn)定性好，爬坡能力大（一般為 50%-80%，最大的可達(dá) 100%） ，且轉(zhuǎn)彎半徑小，靈活性好。 1.3 鉆機(jī)主要性能：鉆機(jī)主要性能： （1） 表 1-1 成孔參數(shù)10 旋噴成孔單 重雙 重三重 樁徑(m) 0.4 0.60.6 1.50.8 1.6 深度(m) 50 （可根據(jù)用戶需要，提供各種鉆具） （2） 動(dòng)力頭：

15、 最大輸出扭矩：2500 Nm; 輸出轉(zhuǎn)速(正反)：020 r/min (旋噴工藝，無(wú)級(jí)調(diào)速) 18 ，45，57，108，126，150 r / min; 升降速度：正常鉆進(jìn)：1.6 2.6 m / min （有級(jí)） 旋噴提升：0 500 mm / min (旋噴工藝，無(wú)級(jí)調(diào)速) 提升力 ：25 KN （3） 動(dòng)力： 表 1-2 電動(dòng)機(jī)參數(shù) 型 號(hào) Y200L-6 Y132M1-6 Y90L-6 功 率 22 kW 4 kW1.1 kW 轉(zhuǎn) 速 970 r / min 960 r / min 910 r / min （4） 卷?yè)P(yáng)機(jī)提升力（采用雙卷?yè)P(yáng)） 20 KN 5 KN （5） 移動(dòng)能力

16、越野高度：300 mm 縱向移動(dòng)：600 mm 橫向移動(dòng)：400 mm （6） 外形尺寸(長(zhǎng)寬高 mm) 施工尺寸：5250320016200 運(yùn)輸尺寸：641023002950 （7） 整機(jī)重量：8000KG 1.4 鉆機(jī)的工作原理鉆機(jī)的工作原理 鉆機(jī)的工作以及部件組成的認(rèn)識(shí)：整臺(tái)設(shè)備的動(dòng)作有：主塔的起塔、回轉(zhuǎn)器的加壓 提升、回轉(zhuǎn)器的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、履帶行走、卷?yè)P(yáng)的起吊、支腿油缸；所有的這些動(dòng)作是由多 個(gè)不同型號(hào)性能的油缸和馬達(dá)實(shí)現(xiàn)，而油缸和馬達(dá)動(dòng)作的控制則是由所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng) （操控抬）實(shí)現(xiàn)。利用電器原理（電器柜）控制設(shè)備中的泵站給系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)速和動(dòng)力支 鉆機(jī)履帶底盤底架設(shè)計(jì) 3 持，卷?yè)P(yáng)機(jī)組幫助

17、實(shí)現(xiàn)更大范圍的作業(yè)！所有這些設(shè)備合理的布局在底架上，然后整體 置于履帶底盤上，實(shí)現(xiàn)“行走” 。所以整臺(tái)設(shè)備的生產(chǎn)核心在于液壓系統(tǒng)和電器原理的設(shè) 計(jì)以及相對(duì)成熟的裝配工作。 整臺(tái)鉆機(jī)的工作理念是利用（40Mpa）高壓水（水泥漿等）沖擊巖石，對(duì)巖石進(jìn)行粉 碎作業(yè)。高壓直線水柱經(jīng)過(guò)回轉(zhuǎn)器的回轉(zhuǎn)形成高壓的螺旋水柱進(jìn)行更大壓力更大空間的 作業(yè)，旋噴鉆機(jī)因此而得名！ 部件間的連接：電器柜與電動(dòng)機(jī)（泵站）連接，對(duì)其進(jìn)行工作控制；泵站油路連接 液壓操縱臺(tái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)液壓系統(tǒng)的控制；利用油管連接各個(gè)組件油缸或者馬達(dá)實(shí)現(xiàn)各個(gè)規(guī) 定的動(dòng)作（即每一個(gè)部件的動(dòng)作都是由相應(yīng)的油缸實(shí)現(xiàn)） ；整個(gè)液壓油路的供油和回油由 油箱實(shí)現(xiàn)

18、；當(dāng)工作的高度很大時(shí)，可連接安裝主副塔架，利用卷?yè)P(yáng)機(jī)組和天車滑輪進(jìn)行 鉆桿的調(diào)用安裝。 另外卷?yè)P(yáng)機(jī)組則用于調(diào)用鉆桿和一些輔助性的物品，提高了效率。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 2.1 方案論證方案論證 根據(jù)現(xiàn)代成熟技術(shù)，有兩種行走裝置方案： 履帶式和輪胎式行走方式與履帶式液壓挖掘機(jī)行走裝置相比較，輪胎式行走裝置的 輪胎式行走裝置的主要特點(diǎn)是： （1）機(jī)動(dòng)性高，行走迅速，工作效率高； （2）要求地面平整、堅(jiān)實(shí)，以免輪轍過(guò)深，路面的情況很容易影響鉆機(jī)的穩(wěn)定性。 而鉆機(jī)的工作環(huán)境一般都非常惡劣； （3）整機(jī)的重量變輕，穩(wěn)定性不夠高。而鉆機(jī)在工作時(shí)受力很大，需要極高的穩(wěn)定 性。 相較于輪胎式行走裝置

19、，履帶式行走裝置的接地比極低，可以在淤泥、沼澤等各種 惡劣環(huán)境中工作，而這些地點(diǎn)都是鉆機(jī)的一般工作環(huán)境；同時(shí)作業(yè)時(shí)能使用液壓支腿支 撐，使整機(jī)穩(wěn)定性得以很大提高。同樣履帶式行走機(jī)構(gòu)機(jī)動(dòng)性高，靈活性好。 綜上所述，選用履帶式行走裝置。 2.2 履帶底盤的介紹履帶底盤的介紹 履帶式行走裝置由“四輪一帶”（即驅(qū)動(dòng)輪、導(dǎo)向輪、支重輪、托輪、以及履帶）， 張緊裝置，機(jī)架等組成。 履帶設(shè)備運(yùn)行時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪在履帶的緊邊驅(qū)動(dòng)段及接地段（支撐段）產(chǎn)生一個(gè)拉 力，企圖把履帶從支重輪下拉出，由于支重輪下的履帶與地面間有足夠的附著力，阻止 履帶的拉出，迫使驅(qū)動(dòng)輪卷動(dòng)履帶，導(dǎo)向輪再把履帶鋪設(shè)到地面上，從而使履帶設(shè)備借 支

20、重輪沿著履帶軌道向前運(yùn)行。 液壓傳動(dòng)的履帶行走裝置，依靠 4 個(gè)支腿油缸來(lái)實(shí)現(xiàn)支撐. 履帶設(shè)備轉(zhuǎn)向時(shí)由安裝 在兩條履帶上、分別由兩臺(tái)液壓泵供油的行走馬達(dá)（用一臺(tái)油泵供油時(shí)需采用專用的控 制閥來(lái)操縱）通過(guò)對(duì)油路的控制，很方便地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向或就地轉(zhuǎn)彎，以適應(yīng)履帶設(shè)備在各 種地面、場(chǎng)地上運(yùn)動(dòng)。 履帶行走裝置的特點(diǎn)是，驅(qū)動(dòng)力大（通常每條履帶的驅(qū)動(dòng)力可達(dá)機(jī)重的 35%-45%）， 接比壓?。?0-150kPa），因而越野性能及穩(wěn)定性好，爬坡能力大（一般為 50%-80%，最 大的可達(dá) 100%），且轉(zhuǎn)彎半徑小，靈活性好。固在工程機(jī)械、礦山機(jī)械、建筑機(jī)械等領(lǐng) 域得到廣泛的應(yīng)用，特別是在大中型自行式機(jī)械中得到普

21、遍的應(yīng)用，如挖溝機(jī)、挖掘機(jī)、 樁工機(jī)械、鉆機(jī)等機(jī)械。 2.3 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求 因?yàn)榈妆P裝置兼有鉆機(jī)支撐和運(yùn)行兩大功能，因此液壓步履機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足以下要求： 2 履帶底盤設(shè)計(jì)履帶底盤設(shè)計(jì) 鉆機(jī)履帶底盤底架設(shè)計(jì) 5 （1）應(yīng)有較大的驅(qū)動(dòng)力，使鉆機(jī)在濕軟或高低不平等不良地面上行走時(shí)具有良好的 通過(guò)性能、爬坡性能和轉(zhuǎn)向性能； （2）在不增大行走裝置高度的前提下使鉆機(jī)具有較大的離地間隙，以提高其不平地 面上的越野性能； （3）行走裝置具有較大的支撐面積或較小的接地比壓，以提高鉆機(jī)穩(wěn)定性； （4）在鉆機(jī)斜坡下行時(shí)不發(fā)生下滑和超速溜坡現(xiàn)象，以提高鉆機(jī)安全性； （5）行走裝置的外形尺寸應(yīng)符合道路運(yùn)輸?shù)囊螅?（

22、6）在鉆機(jī)作業(yè)時(shí)需要用專門支腿支撐，以確保鉆機(jī)穩(wěn)定性和安全性； （7）相關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)要求為： 外形尺寸3800mm200mm650mm 離地間隙280mm 載重量7.5t（包括工作載荷），現(xiàn)綜合考慮設(shè)計(jì)時(shí)采用 8t 行使速度 20m/min 爬坡能力25 2.4 履帶行走裝置的設(shè)計(jì)因素履帶行走裝置的設(shè)計(jì)因素 影響履帶式鉆機(jī)行走性能的因素很多，若考慮不周到，設(shè)計(jì)不合理，將會(huì)出現(xiàn)行走 及轉(zhuǎn)向困難、加速性能差等問(wèn)題，大大影響鉆機(jī)的使用性能。影響履帶式工程鉆機(jī)性能 的一般有以下幾種因素。 （1） 地面對(duì)履帶的運(yùn)行阻力 地面對(duì)履帶的運(yùn)行阻力是指地面變形造成的運(yùn)行阻力，其大小和履帶接地比壓、車 輛質(zhì)心位置

23、及地面情況等因素有關(guān)。因鉆機(jī)一般都要在比較惡劣的地面上施工作業(yè)，所 以在選運(yùn)行比阻力系數(shù)的時(shí)候，應(yīng)充分考慮全各種工作環(huán)境，選取合適的阻力系數(shù)。 （2） 內(nèi)阻力 內(nèi)阻力主要指由行走機(jī)構(gòu)內(nèi)部的摩擦力造成的行走阻力。一般的履帶式行走機(jī)構(gòu)都 是由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、履帶、支重輪、導(dǎo)向輪、托鏈輪或托鏈板等組成。在行走時(shí)，這些機(jī)構(gòu) 之間的摩擦必定會(huì)產(chǎn)生一定的內(nèi)部阻力，這種阻力一般主要有五部分組成： 履帶板繞 過(guò)導(dǎo)向輪和驅(qū)動(dòng)輪時(shí)，履帶銷子與履帶銷套間相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的摩擦阻力。這種阻力與履帶 銷子直徑、履帶銷與銷套間的摩擦系數(shù)有關(guān)。 支重輪處的摩擦阻力。這種阻力與支重 輪外徑、支重輪直徑、支重輪傳到履帶板的重力及支重輪和輪

24、軸間的摩擦系數(shù)有關(guān)。 導(dǎo)向輪處的摩擦阻力。這種阻力與導(dǎo)向輪軸和軸承間的摩擦系數(shù)、導(dǎo)向輪軸徑及導(dǎo)向輪 滾道直徑有關(guān)。 驅(qū)動(dòng)輪處的摩擦阻力。這種阻力與驅(qū)動(dòng)輪軸承的摩擦系數(shù)、驅(qū)動(dòng)輪軸 直徑、驅(qū)動(dòng)輪節(jié)圓直徑及履帶緊邊拉力有關(guān)。 托鏈輪或托鏈板處的摩擦阻力。這種阻 力主要與托鏈輪或托鏈板所支撐的履帶板的重量及接觸面積和摩擦系數(shù)有關(guān)。內(nèi)阻力一 般要占行走阻力的 16%左右，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)給予充分的考慮。 （3） 坡阻力 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 坡阻力是指車輛爬坡時(shí)由于自重的分力造成的行走阻力。一般的施工工地都凸凹不 平，這就要求履帶式鉆機(jī)必須要具備一定的爬坡能力。坡阻力公式為 F=mgsina，可以看

25、 出坡阻力的大小主要由該車的爬坡度及自重決定，并且與二者成正比。該阻力一般要占 到整個(gè)行駛阻力的 60%左右，是影響履帶式鉆機(jī)行駛性能的最主要因素。 （4） 轉(zhuǎn)彎阻力 轉(zhuǎn)彎阻力主要有以下兩種情況： 原地轉(zhuǎn)彎阻力。原地轉(zhuǎn)彎阻力是指兩側(cè)履帶同時(shí) 反向轉(zhuǎn)向時(shí)所產(chǎn)生的阻力，這種阻力主要與垂直載荷和摩擦阻力的比例系數(shù)、履帶接地 長(zhǎng)度及軌距有關(guān)。 單側(cè)履帶轉(zhuǎn)向阻力。單側(cè)履帶轉(zhuǎn)向阻力是指履帶一側(cè)制動(dòng)，另一側(cè) 單邊轉(zhuǎn)向時(shí)所產(chǎn)生的阻力。這種阻力主要與流動(dòng)阻力系數(shù)、轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)、履帶接地長(zhǎng) 度及軌距有關(guān)。另外，這兩種阻力的大小也與整車的質(zhì)心有關(guān)，若機(jī)械質(zhì)心落在履帶架 的中心（既履帶接地比壓均勻分布） ，這時(shí)的轉(zhuǎn)彎

26、阻力要比履帶接地比壓非均勻分布時(shí)小 一些，所以在轉(zhuǎn)彎時(shí)應(yīng)盡量使整車質(zhì)心落在履帶架的中心。 （5） 風(fēng)阻力 風(fēng)阻力的大小主要與車輛的迎風(fēng)面積、結(jié)構(gòu)的充實(shí)率及風(fēng)速有關(guān)。對(duì)于中大型的履 帶式工程車輛，因其牽引力比較大，而風(fēng)阻力一般都很小，只占到牽引力的 0.1%左右， 所以風(fēng)阻力可以只作為參考因素。 （6） 慣性阻力。 慣性阻力是由車輛起動(dòng)時(shí)的加速度造成的行走阻力，其大小主要與自重和起動(dòng)加速 度有關(guān)，并且與其成正比。對(duì)于一些行駛速度慢和不要求快速起動(dòng)的工程車輛，此因素 也可以只作為參考因素。 因此，在設(shè)計(jì)履帶式工程車輛的行走機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體的工作條件，全面充分考 慮各種阻力，并進(jìn)行詳細(xì)認(rèn)真的計(jì)算，

27、以便設(shè)計(jì)出合理的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和選出合適的行走減 速機(jī)。 2.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.5.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 履帶式行走裝置由“四輪一帶” （即驅(qū)動(dòng)輪、導(dǎo)向輪、支重輪、托輪、以及履帶） ， 張緊機(jī)構(gòu)、機(jī)架等組成。 總體設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到的因素有： 結(jié)構(gòu)緊湊； 足夠的支撐強(qiáng)度； 工作平穩(wěn)，使 用壽命長(zhǎng)； 底盤上放置的各組件的尺寸和重量等等。 根據(jù)現(xiàn)有的成熟技術(shù)，最后定出履帶底盤的總體結(jié)構(gòu)布局如圖 2.1： 鉆機(jī)履帶底盤底架設(shè)計(jì) 7 圖 2.1 履帶底盤 2.5.2 零部件的設(shè)計(jì)零部件的設(shè)計(jì) （1） 張緊機(jī)構(gòu)： 張緊機(jī)構(gòu)是履帶底盤里的重要部件。張緊機(jī)構(gòu)使履帶保持一定的張緊度，但必須要 有個(gè)度，不能

28、過(guò)松或太緊。履帶過(guò)松將增加行走裝置的沖擊載荷和附加功率消耗，或發(fā) 生脫軌掉鏈等故障，過(guò)緊會(huì)增加功率消耗并加速磨損。張緊裝置有兩種類型：一種是螺 桿式張緊裝置，二是液壓式張緊裝置。 張緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求應(yīng)包括以下幾方面： 1）緩沖彈簧應(yīng)有必要的預(yù)緊力，防止車輛正常行使時(shí)因履帶跳動(dòng)而使張緊輪后移； 2）緩沖彈簧應(yīng)有必要的彈性行程，防止行走機(jī)構(gòu)遇障礙而使零件過(guò)載； 3）張緊機(jī)構(gòu)有一定的調(diào)節(jié)行程，方便因履帶過(guò)松時(shí)取下一塊履帶板后，張緊裝置仍 然可以調(diào)節(jié)履帶的松緊度。 本設(shè)計(jì)采用螺桿式張緊機(jī)構(gòu)，它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是調(diào)整費(fèi)力，尤其是當(dāng)螺 紋生銹時(shí)更為困難。結(jié)構(gòu)圖 2.2 如下： 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論

29、文 8 圖 2.2 張緊機(jī)構(gòu) 當(dāng)履帶本身在松弛狀態(tài)下時(shí)，扳住調(diào)整桿的方扁絲，轉(zhuǎn)動(dòng)壓環(huán)右動(dòng)，把調(diào)整桿往 左頂，然后轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整螺母使其往右動(dòng)，保持彈簧的張緊力； 當(dāng)履帶已在張緊狀態(tài)，前進(jìn)不打滑，后退打滑時(shí)，就是彈簧的張緊力不夠大，此 時(shí)只要壓緊彈簧即可，即轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整螺母使其往右動(dòng)，增大彈簧的張緊力。 （2） 引導(dǎo)輪： 引導(dǎo)輪（如圖 2.3）與驅(qū)動(dòng)輪的軸心應(yīng)安裝在同一個(gè)水平面上，鏈輪應(yīng)保證共面性。 導(dǎo)向槽安裝在導(dǎo)向架子的兩拖板上，與張緊機(jī)構(gòu)配合使用，一方面起到履帶傳動(dòng)之用， 一方面可以調(diào)整履帶的松緊程度。應(yīng)保證鏈條的松邊不在上面，否則由于鏈條垂度逐漸 增大，引起松邊和緊邊相碰。 圖 2.3 引導(dǎo)輪 鉆機(jī)

30、履帶底盤底架設(shè)計(jì) 9 （3） 支重輪： 支重輪 （圖 2.4）主要由軸，法蘭，鏈輪和軸座組成。XPL30 型鉆機(jī)中共用 18 個(gè)支重輪。其軸心應(yīng)與張緊輪和驅(qū)動(dòng)輪的軸在同一個(gè)平面上。對(duì)支重輪的設(shè) 計(jì)要求是強(qiáng)度足夠、輪緣耐磨、密封可靠。選擇支重輪軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理 HB240290。外圓表面淬火 HRC5055。表面鍍鉻 0.030.04。 圖 2.4 支重輪 （4） 驅(qū)動(dòng)輪： 驅(qū)動(dòng)輪（圖 2.5）主要由軸、法蘭端蓋、連接套、油馬達(dá)等組成。XPL30 型鉆機(jī)中共 用 2 個(gè)驅(qū)動(dòng)輪。液壓馬達(dá)通過(guò)連接套與驅(qū)動(dòng)輪連接，帶動(dòng)整機(jī)的行駛。 圖 2.5 驅(qū)動(dòng)輪 （5） 托輪： 型鉆機(jī)中共使用兩個(gè)托

31、輪（圖 2.6） ，左右各一。起了支撐履帶的作用，減少履帶 的跳動(dòng)并能防止履帶從側(cè)向滑脫。其軸心同樣應(yīng)與張緊輪和驅(qū)動(dòng)輪的軸在同一個(gè)平面。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 圖 2.6 托輪 （6） 履帶： 履帶的選用，應(yīng)根 據(jù)履帶底盤的外形尺寸要求，以及客戶需求進(jìn)行整體考慮。受 機(jī)器結(jié)構(gòu)的限制，鉆機(jī)的履帶接地長(zhǎng)度一般在 10001800mm 之間，履帶板寬度一般在 350480mm 之間。本機(jī)選用 DHS135-41-350 的履帶（上海中和傳動(dòng)軸有限公司） ，取履 帶板寬度為 350mm。 （7） 外擋板： 外擋板是步履機(jī)構(gòu)的一個(gè)重要組件。它不僅能起到固定支重輪位置的作用，而且能 阻擋外部泥沙

32、沾染支重輪，延長(zhǎng)支重輪的使用時(shí)間。 （8） 履帶底盤： 履帶機(jī)架（圖 2.7）由主梁、左右單片、撐筋、撐板等組焊而成。履帶機(jī)架構(gòu)成了整 個(gè)步履機(jī)構(gòu)的框架,是重要的一個(gè)組件。 圖 2.7 履帶機(jī)架 鉆機(jī)履帶底盤底架設(shè)計(jì) 11 2.6 設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算 2.6.1 主機(jī)行走裝置計(jì)算主機(jī)行走裝置計(jì)算 （1） 履帶尺寸設(shè)計(jì) 履帶尺寸的設(shè)計(jì)，不僅要考慮接地比的較低的要求，而且接地長(zhǎng)度 L 與履帶板寬度 b 的合理配合，對(duì)提高鉆機(jī)的牽引附著性能有較大的影響。窄長(zhǎng)的履帶，滾動(dòng)阻力較小， 有較好的牽引附著性能，但轉(zhuǎn)向阻力較大，會(huì)導(dǎo)致鉆機(jī)轉(zhuǎn)彎功率的 增加，轉(zhuǎn)彎困難。 根據(jù)一般普通工程機(jī)械中履帶設(shè)備的接地比壓為：

33、0.050.08MPa19之間 初步擬訂定接地比壓為 0.05MPa，則由下式： bL G Pa 2 （2.1） 式中：Pa履帶平均接地比壓，KPa； G 機(jī)器工作重力與垂直外載荷所構(gòu)成的合力，KN； b 履帶接地區(qū)段寬度，m； L 履帶接地區(qū)段長(zhǎng)度，m G=8t 10009.8N/KG= 8000KG9.8N/KG=78.4KN 根據(jù)履帶底盤的外形尺寸要求7，初定 b=350mm 則 L=G/（2bPa）=2.22m 圓整后取 2.2m=2200mm 選用 DHS135-41-59L/350 的履帶（上海中和傳動(dòng)軸有限公司）如圖 2.8 圖 2.8 DHS135-41-59L/350 履帶

34、（2） 油馬達(dá)的選用 主要根據(jù)系統(tǒng)的工況來(lái)選擇液壓馬達(dá)，液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)有轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、壓 力、排量、容積率等。對(duì)于低速運(yùn)轉(zhuǎn)工況，除可用低速馬達(dá)之外，也可用高速馬達(dá)加減 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 速裝置。 液壓馬達(dá)種類有： 1）齒輪馬達(dá)。特點(diǎn)為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，但輸出的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速脈動(dòng)性較大，但當(dāng) 轉(zhuǎn)速高于 1000r/min 時(shí)，其轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)受到抑制，因此，齒輪馬達(dá)適用于高速低轉(zhuǎn)矩的情況 下； 2）葉片馬達(dá)。特點(diǎn)為結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸小，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小，負(fù)載轉(zhuǎn)矩較??； 3）軸向柱塞馬達(dá)。特點(diǎn)為結(jié)構(gòu)緊湊，徑向尺寸小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，轉(zhuǎn)速高，易于變量， 能用多種方式自動(dòng)調(diào)節(jié)流量，適用范圍廣；

35、 4）球塞式馬達(dá)。特點(diǎn)為負(fù)載轉(zhuǎn)矩大，徑向尺寸大，適合于速度中等工況； 5）內(nèi)曲線馬達(dá)。特點(diǎn)為負(fù)載轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)速底，平穩(wěn)性好。 因此在本設(shè)計(jì)中傾向于選擇內(nèi)曲線馬達(dá)，從各項(xiàng)參數(shù)上綜合考慮選擇 QJM 型液壓馬 達(dá)，主要有以下特點(diǎn)： 1）該型馬達(dá)的滾動(dòng)體用一個(gè)鋼球代替了一般內(nèi)曲線馬達(dá)所用的兩只以上滾輪和橫梁， 因而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，體積、重量顯著減少； 2）運(yùn)動(dòng)副慣量小，鋼球結(jié)實(shí)可靠，故該型馬達(dá)可以在較高轉(zhuǎn)速和沖擊載荷下連續(xù)工 作； 3）摩擦副少，配油軸與轉(zhuǎn)子內(nèi)力平衡，具有較高的機(jī)械和容積效率，能在很低的轉(zhuǎn) 速下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，啟動(dòng)力矩大。 4）所需回油背壓較低一般只需 0.30.8Mpa； 5）因配油軸

36、與定子剛性連接，故進(jìn)出油管可用鋼管連接； 6）簡(jiǎn)單，拆修方便，對(duì)清潔度無(wú)特殊要求，油的過(guò)濾精度可按配套油泵的要求選定。 具體型號(hào)選擇為： 1QJM42-2.5 球塞式液壓馬達(dá) 11（寧波液壓馬達(dá)廠）, 參數(shù)如下： M 電機(jī) =7903NM N =320r/min 輸出功率 P 電機(jī) = 26000W (T=95500.001P/n) 排量 = 2.56 L/r 額定壓力 = 20 Mpa 最大壓力 = 31.5 Mpa （3） 履帶底盤牽引力及扭矩的計(jì)算5： 液壓馬達(dá)：1QJM42-2.5 排量：2.56L/r 流量：26.7L/r 額定壓力及輸出扭矩： 20Mpa/7578N.m 鉆機(jī)履帶底

37、盤底架設(shè)計(jì) 13 m v 實(shí)際壓力及輸出扭矩： 16Mpa/6062N.m 履帶驅(qū)動(dòng)輪直徑：D=436.869mm 單條履帶牽引力：f=P/0.5D=6062L/(0.50.436869)=27752N 履帶總牽引力：F=2f=55504N 則驅(qū)動(dòng)輪扭矩 M =555040.215(驅(qū)動(dòng)輪半徑)/2(2 個(gè)驅(qū)動(dòng)輪) = 5966NM （4） 驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速： n 驅(qū)動(dòng)設(shè)定 = V 工進(jìn)/（D） =(1641)/(0.437) =11.830.2 r/min （D =436.869mm） n 電機(jī)調(diào)速范圍 = （128320）r/min 降速比定為：I 設(shè)定 =160/11.8 =13.559 n

38、驅(qū)動(dòng)實(shí)際 = n 電機(jī)調(diào)速范圍/ I 設(shè)定 =（128320）/13.559 =9.4423.6r/min （5） 車輛行駛速度： 履帶行走機(jī)構(gòu)在水平地面的直線運(yùn)動(dòng)，可以看成是機(jī)架相對(duì)于接地鏈軌的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 和履帶對(duì)地面的滑轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(牽連運(yùn)動(dòng))合成的結(jié)果。 當(dāng)履帶相對(duì)地面沒有滑轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的原理，機(jī)架相對(duì)接地鏈軌的運(yùn)動(dòng) 速度與鏈軌相對(duì)于機(jī)架的運(yùn)動(dòng)速度數(shù)值相等，方向相反。因此，可以通過(guò)考察鏈軌對(duì)靜 止的機(jī)架的運(yùn)動(dòng)來(lái)求取兩者之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。此時(shí)履帶在驅(qū)動(dòng)輪的帶動(dòng)下以一定的 速度圍繞著這些輪子作“卷繞”運(yùn)動(dòng)。 由于履帶鏈軌是由一定長(zhǎng)度的鏈軌節(jié)所組成的，如通常的鏈傳動(dòng)一樣，履帶的卷繞 運(yùn)動(dòng)速

39、度即使在驅(qū)動(dòng)輪等速旋轉(zhuǎn)下，亦不是一個(gè)常數(shù)。 履帶卷繞運(yùn)動(dòng)的平均速度可通過(guò)驅(qū)動(dòng)輪每轉(zhuǎn)一圈所卷繞(轉(zhuǎn)過(guò))的鏈軌節(jié)的總長(zhǎng)來(lái)計(jì)算。 設(shè)： t l 鏈軌節(jié)矩，m； K n 驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速，r/min。 K Z 驅(qū)動(dòng)鏈輪的有效嚙合齒數(shù)。 則履帶卷繞運(yùn)動(dòng)的平均速度 4可由下式計(jì)算： 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 T v K Z 602 KtKKtK m nlZlZ v （2.2） 當(dāng)履帶在地面上作無(wú)滑動(dòng)行駛時(shí)，車輛的行駛速度顯然就等于機(jī)架相對(duì)于接地鏈軌 的運(yùn)動(dòng)速度，后者在數(shù)值上等于履帶卷繞運(yùn)動(dòng)的速度。通常，將車輛履帶在面上沒有任 何滑移時(shí)，車輛的平均行駛速度稱為理論行駛速度，它在數(shù)值上應(yīng)等于履帶卷繞運(yùn) 動(dòng)的平

40、均速度，亦即： 602 KtKKtK T nlZlZ v （2.3） 由此可得增加時(shí)，履帶卷繞運(yùn)動(dòng)速度的波動(dòng)就減小。 當(dāng)車輛在實(shí)際工作時(shí)，即使?fàn)恳]有超過(guò)履帶與地面的附著能力，履帶與地面之 間還是存在著少量滑轉(zhuǎn)的。這是因?yàn)槁膸D壓土壤并使它在水平方向有滑轉(zhuǎn)的趨向。在 履帶存在滑轉(zhuǎn)的情況下，車輛的行駛速度稱為實(shí)際行駛速度v，它顯然應(yīng)該是履帶的滑轉(zhuǎn) 速度和機(jī)架對(duì)接地鏈軌的相對(duì)速度的合成速度，亦即： jT vvv （2.4） 式 j v 中：履帶在地面上的滑轉(zhuǎn)速度。 通常用滑轉(zhuǎn)率 來(lái)表示履帶對(duì)地面的滑轉(zhuǎn)程度，它表明了由于滑轉(zhuǎn)而引起的車輛行 程或速度的損失，并可由下式計(jì)算： T T v vv （2.

41、5） 履帶滑轉(zhuǎn)程度與路面地質(zhì)有關(guān)，故此處不做計(jì)算。 由（2.3）式得，鉆機(jī)理論行駛速度： smvT/26 . 0 60 20131 . 0 6 （2.6） =15.6m/min 有效嚙合齒數(shù) 驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)數(shù)取 n=20r/min6 k Z （6） 鉆機(jī)行駛坡阻力及最大爬坡角度： 鉆機(jī)履帶底盤底架設(shè)計(jì) 15 通過(guò)樣機(jī)實(shí)驗(yàn)：8T 鉆機(jī)履帶摩擦力為 f=17346.2N NmgfFf381581734655504sin 摩擦力牽引力坡阻力 最大爬坡角度為： 9 8 . 98000/arcsin fF = arcsin0.48671=29.1 本鉆機(jī)標(biāo)定爬坡角度為：25 （7） 履帶接地比壓計(jì)算： 履帶單

42、位接地面積所承受的垂直荷載，稱為履帶接地比壓。對(duì)于具有兩條履帶的工 程機(jī)械來(lái)說(shuō)，當(dāng)工作重力與垂直外載荷所構(gòu)成的合力在水平地面上的投影同履帶接地區(qū) 段的幾何中心相重合時(shí)，履帶接地比壓便呈均勻分布狀態(tài)，稱為平均比壓，其表達(dá)式為： bL G Pa 2 （2.7） 式中：Pa履帶平均接地比壓 G 機(jī)器工作重力與垂直外載荷所構(gòu)成的合力 b 履帶板的寬度 L 單條履帶行走機(jī)構(gòu)的接地長(zhǎng)度 履帶接地長(zhǎng)度與履帶板寬度的選?。?接地長(zhǎng)度 L 與履帶板寬度 b 的合理配合，對(duì)提高鉆機(jī) 的牽引附著性能有較大的影響。 窄長(zhǎng)的履帶，滾動(dòng)阻力較小，有較好的牽引附著性能，但轉(zhuǎn)向阻力較大，會(huì)導(dǎo)致鉆機(jī) 轉(zhuǎn) 彎功率的 增加，轉(zhuǎn)彎困

43、難。在 XPL30 鉆機(jī)中，b/L 推薦一般為：0.150.22。G 大約取 8 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 噸，L 取值為 2.2m，b 取值為 0.35m，得： Mpa m N bL G Pa052 . 0 22 . 235 . 0 108 2 4 （2.8） 根據(jù)實(shí)際工程作業(yè)經(jīng)驗(yàn)： 1）普通工程機(jī)械中履帶設(shè)備17的接地比壓為：0.050.08MPa 之間 2）鐵路隧道履帶設(shè)備的接地比壓為：0.14Mpa 鉆機(jī)滿足接地比壓要求。 附加說(shuō)明：實(shí)際情況中，大部分履帶機(jī)械的實(shí)際接地比壓往往不是均勻分布的，這 是由于機(jī)器的重心通常不在履帶接地長(zhǎng)度 L 的中央。當(dāng)機(jī)器總重力作用偏離履帶接地長(zhǎng) 度

44、 L 中心時(shí)，由于偏離值 e 不同，其比壓分布也不相同。 具體的履帶接地比分布情況，與鉆機(jī)的工況，前輪的結(jié)構(gòu)布置等等均有關(guān)系，所涉 及的計(jì)算說(shuō)明冗長(zhǎng)晦澀，因此在這不做深入分析。 感興趣請(qǐng)參閱： 常璉.懸臂式部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)履帶行走機(jī)構(gòu)功率的確定.煤炭學(xué)報(bào)， 1982（4）12。 （8） 履帶對(duì)地面附著力的校核計(jì)算： 履帶行走機(jī)構(gòu)的牽引力必須大于或等于各阻力之和，但應(yīng)小于或等于履帶對(duì)地面的 附著力。 T0G （2.9） 式中:T0本鉆機(jī)的附著力 附著系數(shù) （9） 履帶行走機(jī)構(gòu)牽引力的計(jì)算確定： 履帶行走機(jī)構(gòu)的最小牽引力應(yīng)滿足鉆機(jī)在最大設(shè)計(jì)坡度上作業(yè)、爬坡和轉(zhuǎn)彎等工況 的要 求，最大牽引力應(yīng)小于在水

45、平路面履帶的附著力。鉆機(jī)在最大設(shè)計(jì)爬坡能力時(shí)的牽 引力為最大，而且移動(dòng)速度低，空氣阻力可 以忽略不計(jì)，所以履帶行走機(jī)構(gòu)的牽引力的 計(jì)算以下列公式為依據(jù)。 T2Tf+TifG+sin G 9 式中:T2履帶行走機(jī)構(gòu)的牽引力 Tf履帶行走機(jī)構(gòu)的滾動(dòng)阻力 Ti履帶行走機(jī)構(gòu)的坡道阻力 f履帶行走機(jī)構(gòu)的滾動(dòng)阻力系數(shù) 最大設(shè)計(jì)坡度角 同樣，鉆機(jī)牽引力的大小應(yīng)根據(jù)具體的路況確定，但應(yīng)保證 T0T2。即履帶的附著 力大于最大牽引力。 鉆機(jī)履帶底盤底架設(shè)計(jì) 17 2.6.2 履帶張緊機(jī)構(gòu)有關(guān)計(jì)算履帶張緊機(jī)構(gòu)有關(guān)計(jì)算 （1） 緩沖彈簧組最小行程計(jì)算 履帶張緊機(jī)構(gòu)中大小彈簧所組成緩沖彈簧組的作用，一是保證適當(dāng)?shù)穆膸?/p>

46、張緊力； 二是當(dāng)導(dǎo)向輪受到前方的沖擊載荷或因泥砂、小石塊等嵌入驅(qū)動(dòng)輪的齒溝、履帶、支重 輪和托輪時(shí)，緩沖彈簧組將回縮，藉以吸收振動(dòng)，防止履帶和驅(qū)動(dòng)輪損壞。如果緩沖彈 簧組的行程過(guò)小，當(dāng)出現(xiàn)上述情況時(shí)，就可能導(dǎo)致剛性碰撞，造成履帶過(guò)載和張緊桿變 形。因此，緩沖彈簧組必須具有一定的緩沖行程，以保證步履機(jī)構(gòu)在上述情況下依然能 正常行駛。 緩沖彈簧組的最小行程計(jì)算公式為： （）/ （2.10） 式中：緩沖彈簧的最小行程，mm ：驅(qū)動(dòng)輪齒頂圓直徑，mm ：驅(qū)動(dòng)輪齒根圓直徑，mm 根據(jù)此公式可得，在 XPL30 型鉆機(jī)中，Dt=467mm Dp=402mm L= mm3 .514/402467 （2.11

47、） 將緩沖彈簧的最小行程設(shè)計(jì)為 52左右。 （2） 靜態(tài)預(yù)張緊力計(jì)算 由于履帶是由一塊塊履帶板通過(guò)銷軸或鏈軌節(jié)連接，因此在驅(qū)動(dòng)鏈輪與導(dǎo)向輪之間 或與托鏈輪之間有一定的懸鏈線下垂，履帶預(yù)張緊力能使履帶下垂度控制在所需要的范 圍內(nèi)，也就是預(yù)張緊力能通過(guò)履帶的下垂度來(lái)反映。因此，由履帶的下垂度就能計(jì)算出 履帶所需要的預(yù)張緊力。 下垂度 h 的一般取值 h=(0.015-0.03)L 其中 h：履帶的下垂度 L：張緊輪與驅(qū)動(dòng)輪間中心距 靜態(tài)預(yù)張緊力按下式計(jì)算： t hL gL T 4 2 1 （2.12） 式中：履帶的靜態(tài)預(yù)張緊力 1 T g：一塊履帶板、鏈軌及螺栓組的重量 ：鏈軌節(jié)距 t L 在鉆機(jī)

48、中，取 L=3.313m Lt=0.13m g= 35N 得： 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 =12435.2N t hL gL T 4 2 1 13 . 0 06 . 0 4 3531 . 3 2 （2.13） 2.6.3 驅(qū)動(dòng)輪組件的設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)輪組件的設(shè)計(jì) （1） 驅(qū)動(dòng)鏈輪尺寸設(shè)計(jì) 履帶鏈軌與鏈輪的嚙合屬非共軛嚙合傳動(dòng)，故其鏈輪齒廓幾何形狀具有一定的靈活 性，但又直接影響傳動(dòng)質(zhì)量，使用壽命及加工難易程度，GB1244-85 中規(guī)定出鏈輪齒廓幾 何尺寸的允許范圍。 本設(shè)計(jì)中采用三圓弧-直線齒形，其標(biāo)記為： 齒形 3R GB1244-85 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)1表 13-2-18， 選取鏈輪的材料：

49、ZG310-570 淬火 HRC4550HBC，該材料適合沒有激烈沖擊振 動(dòng)且在易磨損條件下工作的鏈輪。 由表 13-2-2， 鏈輪齒數(shù) z=10 表 13-2-1， 配用鏈條的節(jié)距 p=131.5mm 配用鏈條的滾子外徑 d1=33mm 鏈輪主要尺寸：（根據(jù)表 13-2-13） 分度圓直徑： d =p / sin (180/ z ) （2.14） =131.53.2362 = 435mm 齒頂圓直徑 ：da =p(0.54+ctg180/z) （2.15） =131.5(0.54+3.0778) =467 mm, 齒根圓直徑 ：df =d-d1 =402mm 齒側(cè)凸緣（或排間槽）直徑： dg

50、=pctg180/z1.04h20.76 （2.16） =131.53.0778-1.0465-0.76 =336mm h2：內(nèi)鏈板高度 h2=65mm 分度圓弦齒高：ha = 0.27p （2.17） =0.27131.5 鉆機(jī)履帶底盤底架設(shè)計(jì) 19 = 35.505mm 根據(jù)表 13-2-12 齒溝圓弧半徑：r1 = 0.5025d1 + 0.05 （2.18） = 16.6325mm 齒溝半角：/2 = 5560/z （2.19） =49 工作段圓弧中心 O2 的坐標(biāo)：M = 0.8d1sin(/2 )= 19.92mm （2.20） T = 0.8d1cos(/2) = 17.45mm

51、 （2.21） 工作段圓弧半徑：r2 = 1.3025d1 + 0.05 （2.22） =43mm 工作段圓弧中心角：= 1856/z （2.23） =12.4 齒頂圓弧中心 O3 的坐標(biāo)：W = 1.3d1cos(180/z)=38.32mm （2.24） V=1.3d1sin(180/z) =12.45mm （2.25） 齒形半角：/2 = 17-64/z （2.26） =10.6 齒頂圓弧半徑：r3 =d1(1.3cos/2+0.8cos-1.3025)-0.05 （2.27） =24.92mm 工作段直線部分長(zhǎng)度： bc =d1(1.3sin/2-0.8sin) （2.28） =2.2

52、2mm 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 e 點(diǎn)至齒溝圓弧中心連線的距離 ： H=9.96mm 2 2 3 2 13 . 1 p dr （2.29） 如圖 2.9 所示： 圖 2.9 驅(qū)動(dòng)鏈輪 （2） 驅(qū)動(dòng)輪軸設(shè)計(jì)與校核 軸的設(shè)計(jì) 1）選擇軸的材料 因?yàn)轵?qū)動(dòng)軸是承受載荷較大而無(wú)很大沖擊的重要軸，所以軸材料選用 40，調(diào)質(zhì)處 r C 理 HB229269，查表 6-1-11得： =650Mpa，=450Mpa，=295 Mpa，=170 Mpa B S 1 1 t 初步確定軸端直徑 取 A=103 （按表 6-1-19 選取，因轉(zhuǎn)速低故取小值。） 軸端直徑: d= mmmm n P A102 25

53、 26 100 33 （2.30） 考慮軸為花鍵軸，軸徑應(yīng)增大 4%5%，取 d=112mm 2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 通常設(shè)計(jì)軸結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)考慮如下因素： 便于軸上零件（如齒輪、軸承等）的裝拆與調(diào)整； 鉆機(jī)履帶底盤底架設(shè)計(jì) 21 保證軸上零件的定位與固定可靠； 具有良好的加工工藝性； 力求受力合理，應(yīng)力集中小，工作能力強(qiáng)，節(jié)約材料和減輕重量。 從這些要求出發(fā)，軸通常設(shè)計(jì)成中間大兩頭小的階梯形，這樣用料省，便于加工制 造?？紤]到軸與液壓馬達(dá)相連接，故一端軸應(yīng)為花鍵軸，且軸的直徑應(yīng)與馬達(dá)尺寸相配 合。由于驅(qū)動(dòng)軸上軸承主要承受徑向載荷，又需要承受一定的軸向力，所以選用深溝球 軸承。根據(jù)履帶的特點(diǎn)，選用一對(duì)深溝

54、球軸承，且兩軸承應(yīng)該位于驅(qū)動(dòng)輪和馬達(dá)之間。 并將兩軸承安裝于同一階梯面上，之間用軸套閣開，一端由軸肩定位，一端采用軸用擋 圈定位。為了便于裝配，軸端應(yīng)加工出倒角（一般為 45） 綜上，設(shè)計(jì)輸入軸如下圖 2.10： 圖 2.10 驅(qū)動(dòng)輪軸 軸的強(qiáng)度校核2： （1）畫出空間受力簡(jiǎn)圖： 初定尺寸：L1=86mm，L2=47mm，L3=49mm 鏈輪的材料為 ZG319-570 根據(jù)鏈輪的大致尺寸可算出： G 輪=313.74N 扭矩 M=5966NM 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 22 作用在軸上的力：Ft（1.151.20）KA F （2.31） =1.21.827752 =59942.3N 其中，取

55、 KA=1.8 有效圓周力 F=f=27752N （2）水平面受力圖： 支點(diǎn)反力=N BH F109681 47 8659942 47 86 t F （2.32） =N AH F BHt FF 4973910968159942 （2.33） 方向與圖示相反。 B 點(diǎn)水平彎矩 NM 23371047497391047 33 BHB FM （2.34） A 點(diǎn)水平彎矩 NM 3 . 6615101334973910133 33 BHA FM （2.35） （3）畫出垂直面受力圖： 由：G 輪= FAv + FBv G 輪（86+47）=FAv47 鉆機(jī)履帶底盤底架設(shè)計(jì) 23 得： FAv=887.

56、8N FBv=574.4N B 點(diǎn)垂直彎矩 NM 9 .2610474 .5741047 33 BVAV FM （2.36） A 點(diǎn)垂直彎矩 NM 3 . 7610133 4 . 57410133 33 BVDV FM （2.37） 求合成彎矩： 2337.5NM 22 22 9 . 262337 CVCHB MMM （2.38） 6622.8NM 22 22 3 . 76 4 . 6615 DVDHA MMM （2.39） （4）計(jì)算 A、B 處當(dāng)量轉(zhuǎn)矩： 在受對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，取應(yīng)力校正系數(shù)1 NM 4 . 26711335 5 . 2337)( 222 2 TMM BB （240） NM

57、 1 . 67581335 8 . 6622)( 222 2 TMM AA （2.41） （5）校核軸的強(qiáng)度：對(duì)危險(xiǎn)截面 A、B 兩截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。 下面以截面 A 為例進(jìn)行安全系數(shù)校核。 表 2-1 截面 A 安全系數(shù)校核 計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果 對(duì)稱循環(huán)疲勞極限軸材料選用 40Cr 鋼調(diào)質(zhì)， MPaMPa MPaMPa b sB 180,300 ,450,700 11 脈動(dòng)循環(huán)疲勞極限 1806 . 16 . 1 3007 . 17 . 1 10 10 bb MPa MPa b 288 510 0 0 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 24 續(xù)表 2-1 等效系數(shù) 288 2881802 2

58、510 5103002 2 0 01 0 01 b bb 25 . 0 176 . 0 （截面 A 上的應(yīng)力） 彎矩（截面 A） mN6758 2 M 彎曲應(yīng)力幅 4 .81 6758 Z M a MPa a 83 彎曲平均應(yīng)力 0 m 0 m 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 4 . 812 4598 p Z T MPa5 .41 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力幅和 平均切應(yīng)力 2 5 . 41 2 ma MPa a 75.20 （應(yīng)力集中系數(shù)） 有效應(yīng)力集 中系數(shù) 表 6-1-30 49 . 1 K6 . 1 K 表面狀態(tài)系 數(shù) MPamR Ba 700,8 . 0 906 . 0 尺寸系數(shù) 70. 0 62. 0 安全系數(shù) 彎曲

59、安全系數(shù) ， 1 N K 83 62 . 0 906 . 0 6 . 1 3001 1 ma bN K K S 0 . 2 S 扭轉(zhuǎn)安全系數(shù) 2222 3 . 32 3 . 32 SS SS S 3 . 3S 復(fù)合安全系數(shù)7 . 1S 鉆機(jī)履帶底盤底架設(shè)計(jì) 25 （截面 B 上的應(yīng)力） 彎矩（截面 2） mN 5 . 2337 2 M 彎曲應(yīng)力幅 111 2337 Z M a MPa a 5 . 21 彎曲平均應(yīng)力 0 m 0 m 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 222 2337 p Z T 21112 ZZp MPa 5 . 10 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力幅和 平均切應(yīng)力 2 5 . 10 2 ma MPa a 25 . 5

60、 （應(yīng)力集中系數(shù)） 有效應(yīng)力集中 系數(shù) 6 . 1 K49 . 1 K 表面狀態(tài)系數(shù) MPamR Ba 750,8 . 0 906 . 0 尺寸系數(shù) 7 . 0 62. 0 安全系數(shù) 續(xù)表 2-1 彎曲安全系數(shù) 設(shè)為無(wú)限壽命， 1 N K 5 . 21 62 . 0 906 . 0 6 . 1 3001 1 ma bN K K S 9 . 4 S 扭轉(zhuǎn)安全系數(shù) 25 . 5 25 . 0 25 . 5 7 . 0906 . 0 5 . 2 1801 1 ma N k k S 1 . 8S 復(fù)合安全系數(shù) 2222 1 . 89 . 4 1 . 89 . 4 SS SS S 2 . 4S 無(wú)錫太湖

61、學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 26 經(jīng)校核，A、B 兩截面均安全。 軸承的選用與壽命校核： （1） 類型選擇 滾動(dòng)軸承所受載荷的大小、性質(zhì)及方向，是選擇軸承類型的主要依據(jù)。 在驅(qū)動(dòng)軸上軸承主要承受徑向載荷，又需要承受一定的軸向力，所以選用深溝球軸 承。使用端蓋油封進(jìn)行密封，以起到防塵的效果。在軸承上涂上潤(rùn)滑油，起到防塵及減 小摩擦功耗等作用。 （2） 壽命校核 軸承 6021，靜載荷安全系數(shù) 2 . 1 0 S 徑向力 轉(zhuǎn)速預(yù)期壽命 10000 小時(shí) NFR10968 1 min/20rn 表 2-2 壽命校核 計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果 沖擊載荷系數(shù) d f 有一定沖擊 2 . 1 d f 當(dāng)量動(dòng)載荷 p 109682 . 1 rdF fp Np13161 計(jì)算額定動(dòng)載荷 r C 3 3 16670 2010000 1