郝巧平， 李顯武， 鄧峰， 韓軍， 王慶超

（內(nèi)蒙古北方重型汽車股份有限公司，內(nèi)蒙古包頭014030）

履帶底盤(pán)驅(qū)動(dòng)輪、引導(dǎo)輪與支重輪和拖鏈輪相對(duì)位置確定

郝巧平， 李顯武， 鄧峰， 韓軍， 王慶超

（內(nèi)蒙古北方重型汽車股份有限公司，內(nèi)蒙古包頭014030）

“四輪一帶”的位置確定對(duì)旋挖鉆機(jī)在行進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)場(chǎng)、作業(yè)時(shí)影響比較大，對(duì)整車的行走系統(tǒng)效率、履帶接地長(zhǎng)度、改善附著性能、履帶局部的接地比壓、局部下陷甚至整機(jī)下陷、履帶接地比壓分布均勻性、整機(jī)穩(wěn)定性等都有很大影響。

四輪一帶；旋挖鉆機(jī)；接地比壓；穩(wěn)定性

0 引言

根據(jù)旋挖鉆機(jī)相關(guān)的性能、質(zhì)量等參數(shù)，以及通過(guò)整機(jī)參數(shù)計(jì)算得到“四輪一帶”的規(guī)格及支重輪數(shù)量，參照“四輪一帶”相關(guān)參數(shù)，通過(guò)對(duì)“四輪”位置的最終確定，來(lái)滿足旋挖鉆機(jī)性能要求。

1 驅(qū)動(dòng)輪、離驅(qū)動(dòng)輪最近的拖鏈輪和支重輪位置的確定

1.1 最后端支重輪和驅(qū)動(dòng)輪位置的確定（即離去角的確定）

假定履帶底盤(pán)驅(qū)動(dòng)輪中心O1，距驅(qū)動(dòng)輪最近的支重輪為O2，距驅(qū)動(dòng)輪最近的拖鏈輪中心為O3（見(jiàn)圖1）。

圖1

步驟如下：

1）首先確定O1和O2圓位置。任意畫(huà)一點(diǎn)作為O1，以驅(qū)動(dòng)輪分度圓半徑r1為半徑畫(huà)圓，做O1圓切線，使切線與水平夾角為3°（初定離去角，滿足2°～5°范圍），向上做切線的平行線，平行距離為r2+hb（r2為支重輪上與鏈軌相接觸圓柱面半徑，hb為鏈軌銷軸中心與上述接觸面的垂直距離），然后畫(huà)豎直直線，使直線到O1圓心距離為N（N是離驅(qū)動(dòng)輪最近支重輪圓心到驅(qū)動(dòng)輪圓心距離，其值由設(shè)計(jì)者根據(jù)驅(qū)動(dòng)輪齒頂圓、支重輪安裝尺寸及履帶架驅(qū)動(dòng)輪安裝架結(jié)構(gòu)確定），與前端平行線交于O2點(diǎn)，以O(shè)2點(diǎn)為圓心、r2+hb為半徑畫(huà)圓。

2）O3圓位置確定。做O1圓切線，使切線與水平夾角為171°（設(shè)計(jì)者根據(jù)底盤(pán)所選結(jié)構(gòu)初定的夾角），向下做切線的平行線，平行距離為r3+hb（h為鏈軌銷軸中心與上述接觸面的垂直距離），然后畫(huà)豎直直線，使直線到O1圓心距離為M，M=（L-14t）/2，14t為前后兩個(gè)支重輪的距離），與前端平行線交于O3點(diǎn)，以O(shè)3點(diǎn)為圓心，r3+hb為半徑畫(huà)圓。

3）分別作O1、O2和O1、O3圓的公切線。在O1圓上其切點(diǎn)分別為b和c（圖1）；在O2圓上切點(diǎn)為a1（圖2）；

4）作下端水平鏈軌銷軸中心線，交O2圓為a0（圖2），交切線ba1與a點(diǎn)；

5）作上端水平鏈軌銷軸中心線，交O1圓、O3圓切線于d點(diǎn)（如圖1）；

圖2

6）設(shè)a、b點(diǎn)距離為x，x除以t（t為鏈軌節(jié)距）得到的商“四舍五入”整數(shù)化后為y，y乘以t的值設(shè)為R；

7）a點(diǎn)為圓心，R為半徑畫(huà)弧，交驅(qū)動(dòng)輪分度圓右下方于e點(diǎn)（如果此時(shí)該e點(diǎn)位于b點(diǎn)的左側(cè)，則需要以R+t為半徑畫(huà)弧重新確定該點(diǎn)）。此時(shí)，直線ae與水平面的夾角則可認(rèn)為是該履帶裝置的離去角；

8）根據(jù)確定好的離去角重新畫(huà)圖，確定離驅(qū)動(dòng)輪最近的支重輪準(zhǔn)確位置。

如果此時(shí)得到角度的數(shù)值不符合設(shè)計(jì)要求（超出相關(guān)資料推薦的范圍），則可通過(guò)改變支重輪中心O1和驅(qū)動(dòng)輪中心O2點(diǎn)之間相對(duì)的坐標(biāo)位置，調(diào)整離去角的大小，直到滿意為止（一般推薦2°～5°）。

1.2 拖鏈輪中心點(diǎn)O3的調(diào)整

1）從上述e點(diǎn)為圓心開(kāi)始，以鏈軌節(jié)距t為半徑，沿ec弧線和cd線段依次畫(huà)弧分別交于e1、e2、e3、…、ei點(diǎn)，在取ei點(diǎn)時(shí)，必須確保ei到cd線段與圓O3的切點(diǎn)距離為最短（圖1），如果ei點(diǎn)略超過(guò)d點(diǎn)而與cd線段延長(zhǎng)線相交，則此ei點(diǎn)為最終所求的點(diǎn)。

2）為了不使整機(jī)高度變得太高，確定ei點(diǎn)之后，保持拖鏈輪中心O3與d點(diǎn)相對(duì)位置關(guān)系不變，直接把d點(diǎn)平移至ei點(diǎn)，此時(shí)得到拖鏈輪的中心就是所要求解的點(diǎn)（設(shè)為O3）。

2 引導(dǎo)輪、離引導(dǎo)輪最近的支重輪和拖鏈輪位置的確定

2.1 引導(dǎo)輪端鏈軌與地面夾角的確定（即接近角）

假定履帶底盤(pán)引導(dǎo)輪中心O4，距離引導(dǎo)輪最近的支重輪中心為O5，離引導(dǎo)輪最近的拖鏈輪中心為O6（圖3）。

圖3

1）首先確定O4和O5圓位置，任意畫(huà)一點(diǎn)作為O4，利用引導(dǎo)輪與鏈軌接觸圓柱面半徑r4及上述鏈軌節(jié)距t、hb參數(shù)，作出該鏈軌繞引導(dǎo)輪分布時(shí)其連接銷軸中心的分布圓（圖3）；在引導(dǎo)輪右側(cè)畫(huà)一條直線，使引導(dǎo)輪中心O4點(diǎn)到直線距離為A（A為設(shè)計(jì)者所定尺寸，滿足引導(dǎo)輪在緩沖彈簧達(dá)到最大變形時(shí)，支重輪與引導(dǎo)輪相互不發(fā)生干涉），在直線上任取一點(diǎn)作為O5。

2）設(shè)在水平方向上離支重輪最近的鏈軌銷軸中心為j（如圖3），過(guò)j點(diǎn)作銷軸分布圓的切線，切點(diǎn)為k，調(diào)整j點(diǎn)位置使切線與水平夾角為2°（初定接近角，滿足1°～3°范圍）。上下調(diào)整O5點(diǎn)位置，使O5點(diǎn)到水平鏈軌銷軸中心線為r2+hb。

3）設(shè)j、k點(diǎn)距離為x1，x1除以t（t為鏈軌節(jié)距）得到的商“四舍五入”整數(shù)化后為y1，y1乘以t的值設(shè)為R1。

4）以j點(diǎn)為圓心、R1為半徑畫(huà)弧，交引導(dǎo)輪上銷軸中心分布圓左下方與m點(diǎn)（如果此時(shí)該m點(diǎn)位于k點(diǎn)的右側(cè)，則需要以R1+t為半徑畫(huà)弧重新確定該點(diǎn)）。此時(shí)，直線jm與水平面的夾角（銳角）則可認(rèn)為是該履帶裝置的接近角。

如果此時(shí)得到角度的數(shù)值不符合設(shè)計(jì)要求（超出相關(guān)資料推薦的范圍），則可通過(guò)改變引導(dǎo)輪中心O4的縱坐標(biāo)y的值來(lái)調(diào)整接近角的大小，直到滿意為止（一般推薦1°～3°）。接近角在底盤(pán)行走過(guò)程中是不斷變化的，當(dāng)j點(diǎn)處于O5點(diǎn)正下方時(shí)（兩者的水平坐標(biāo)相同），接近角應(yīng)為最小值，隨著車輛的向前移動(dòng)，以及引導(dǎo)輪遇到阻力的后移，其接近角都會(huì)有所增加（忽略銷軸、鏈軌之間磨損等因素）。

2.2 距離引導(dǎo)輪最近的拖鏈輪位置調(diào)整

1）畫(huà)O6點(diǎn)距驅(qū)動(dòng)輪端拖鏈輪為14t，并在同一水平線上，以O(shè)6點(diǎn)作為距離引導(dǎo)輪最近拖鏈輪中心為圓心，以r3+h為半徑畫(huà)圓；

2）作該圓與驅(qū)動(dòng)輪上鏈軌銷軸中心分布圓的公切線，分別相切與u、s點(diǎn)。

3）從圖4中的m點(diǎn)開(kāi)始，以t為半徑依次畫(huà)弧，與圓弧mu及線段us相交于m1，m2，m3，…，mi，mi+1點(diǎn)，使mi點(diǎn)到切點(diǎn)s的距離比mi+1點(diǎn)到切點(diǎn)s的距離要短；

圖4

4）在圖4中，設(shè)定在引導(dǎo)輪上離u點(diǎn)最近的鏈軌銷軸中心為v，以vmi距離為半徑畫(huà)圓，并交過(guò)O6點(diǎn)水平線為Ot點(diǎn)，則Ot點(diǎn)就是所要求拖鏈輪最終的位置點(diǎn)。

3 結(jié)論

根據(jù)以上4個(gè)輪的位置分析確定，經(jīng)實(shí)踐證明此方法是可行的，可用于指導(dǎo)旋挖鉆機(jī)、挖掘機(jī)等履帶式車輛的分析計(jì)算。

［1］ MT/T910-2002懸臂式掘進(jìn)機(jī)履帶行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)則［S］.北京：煤炭工業(yè)出版社，2003.

［2］ 吳兆成，呂偉祥，韓立華.驅(qū)動(dòng)輪引導(dǎo)輪布置設(shè)計(jì)及其輪距的確定［J］.工程機(jī)械，2011（4）：40-42.

（編輯啟 迪）

TU 6

B

1002－2333（2014）05－0252－03

郝巧平（1979—），男，工程師，主要從事工程機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝工作。

2014-01-02