履带式推土机行驶系统运动学分析

摘要：对履带式推土机行驶系统进行运动学综合分析，并对滑转率特性进行了研究，确定了滑转曲线以及影响滑转率特性的主要因素。结果表明，虽然推土机滑转率受土壤各参数的影响较大，但根据实际工作情况，采用典型的土壤作为代表进行研究可以满足推土机基本的作业需求。研究结果可为有效改善推土机滑转率、提高其生产率提供参考。

关键词：履带式推土机；行驶系统；运动学分析；滑转率

中图分类号：U415.51文献标志码：B

Abstract： A comprehensive kinematics analysis of driving system of crawler bulldozer was carried out， and the research on slip rate of the bulldozer was conducted as well. A curve depicting the relationship between slip rate and traction was determined， as well as factors that impact the slip rate. The results show that although the properties of soil have considerable impact on the slip rate， applying typical soil in the study meets the requirements of bulldozer in basic operation. The results can help to slip rate and productivity improvement.

Key words： crawler bulldozer； driving system； kinematics analysis； slip rate

0引言

推土机是土方工程中使用最为广泛的一种工程机械，它是典型的依靠行走机构提供动力推动整机进行工作的牵引型运输机械。由于牵引型机械往往受较大的外负荷影响，因此要求推土机具有良好的牵引性能和经济性，以充分发挥发动机功率，获得较高的生产率。行驶驱动系统在整机系统中承担着机身全部载荷，是最易破坏的部分，其性能直接决定整机作业性能的好坏，影响推土机生产率的高低，因此对行驶驱动系统进行运动学研究具有重要意义。

本文对履带推土机行驶系统结构进行简单介绍，并对其进行运动学分析，对滑转率特性进行研究，确定滑转曲线以及影响滑转率特性的主要因素，为提高推土机生产率奠定基础。

1推土机行驶系统结构

1.1履带式推土机结构

履带式推土机的结构组成如图1所示，主要由发动机、传动系统、行走系统、工作装置和操纵控制系统五大部分组成。牵引基础车一般为履带式工业拖拉机，工作装置一般由推架和铲刀两部分组成，操纵机构用来控制铲刀升降运动。

1.2推土机行驶系统结构

履带式推土机的行驶系统不仅是行走机构，也是承载着推土机全部重量的重要装置。其结构如图2所示，主要由悬架和行走装置两部分组成，包括驱动轮、引导轮、支重轮、托轮、台架、履带和履带张紧装置及平衡梁等。

履带推土机行驶驱动力的传递路线为：来自中央传动的驱动力经过驱动链轮上的动力驱动链轨，通过台车架上的引导轮、支重轮以及托轮带动履带运动，安装在链轨上的履带板表面的履刺嵌入地面，与地面相互作用，使地面产生对履带的反作用推动力，从而推动推土机前进或倒退[13]。

其中，张紧装置提供给履带足够的张紧力，并且在行走中吸收振动，减少或避免履带在行走过程中的跳动以及卷绕过程中的脱落等危险。张紧装置结构如图3所示。

3.4影响因素分析

通过以上分析可以看出，推土机滑转率受土壤各参数的影响较受机器自身参数的影响要大得多。由于土壤参数会随不同土质而变化，这给进一步深入研究推土机特性带来了一定困难；但根据实际工作情况，采用典型的土壤作为代表进行研究能够满足推土机基本的作业需求。因此，推土机滑转率的分析主要考虑推土机自身参数性质，如质量、履带尺寸等，也应对附着质量mf的影响进行研究。

推土机有两种工况：牵引作业工况和普通行驶工况。附着质量对牵引功率有两种相互矛盾的作用：在低速大牵引力工况时，推土机滑转损失较严重，是制约其有效牵引功率的主要因素，此时可通过增大附着质量来减少滑转；在高速小牵引力行驶工况下，滚动阻力相对较大，可通过减小附着质量来减少滚动阻力。

较大的土壤内聚力、内摩擦角以及较小的滚动阻力系数都会促使产生更大的牵引力和有效牵引力；附着质量越大，推土机能够发挥出的有效牵引力越大，牵引功率也越大。由于牵引功率是牵引力和行驶速度的乘积，当牵引功率接近发动机传递来的最大功率时，滑转率会突然增大，致使行驶速度下降，牵引功率也相应下降。对于履带推土机，应取与最大生产率相应的滑转率作为额定滑转率。

4结语

本文对履带式推土机行驶系统进行了运动学研究，对滑转特性进行了较为全面的分析说明，确定了滑转曲线以及影响滑转率特性的主要因素，为试验研究以及提高推土机生产率提供参考。

参考文献：

[1]王志林.高驱推土机履带行走机构研究.[D].长春：吉林大学，2012.

[2]朱学超.小功率全液压推土机行驶驱动系统研究[D].西安：长安大学，2008.

[3]石利敏.410型推土机行走机构结构及其性能仿真研究[D].长春：吉林大学，2008.

[4]赵宏.TY16履带推土机动力传动系统匹配分析[D].长春：吉林大学，2006.

[5]李太杰.工程机械底盘理论与性能[M].北京：人民交通出版社，1989.

[6]蔡应强.影响推土机滑转率的因素[J].集美大学学报：自然科学版，2008，13（1）：6771.