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        履帶式液壓挖掘機(jī)張緊裝置受力計(jì)算

        2020-07-01 07:33:56吳金鋒黃金輝張亞龍
        建筑機(jī)械 2020年5期
        關(guān)鍵詞:張緊行走機(jī)構(gòu)作用力

        吳金鋒,黃金輝,張亞龍

        (徐州徐工挖掘機(jī)械有限公司,江蘇 徐州 221000)

        履帶行走機(jī)構(gòu)具有牽引力大、接地比壓低、爬坡能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)彎半徑小等特點(diǎn),在工程機(jī)械、礦山機(jī)械等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。履帶行走機(jī)構(gòu)主要包括引導(dǎo)輪、張緊緩沖裝置、鏈軌及履帶板、支重輪、托鏈輪、縱梁、驅(qū)動(dòng)輪等。液壓張緊緩沖機(jī)構(gòu)是一個(gè)很重要的部件,它支承引導(dǎo)輪,引導(dǎo)履帶鏈軌正確卷繞,并通過(guò)調(diào)節(jié)履帶鏈軌的松緊程度使履帶鏈保持在一定的張緊力范圍內(nèi)工作。

        挖掘機(jī)張緊緩沖裝置在履帶機(jī)構(gòu)行走過(guò)程中受到?jīng)_擊時(shí)起到緩沖作用,防止履帶行走機(jī)構(gòu)零件過(guò)載,并能夠減小履帶振跳。在設(shè)計(jì)履帶行走機(jī)構(gòu)時(shí),履帶必須要有合適的張緊度。張緊度過(guò)大會(huì)增加履帶銷與銷套以及各軸承間的摩擦力,加快磨損;張緊度過(guò)小會(huì)引起履帶振跳,降低行駛穩(wěn)定性,在轉(zhuǎn)彎或倒退過(guò)程中甚至引起履帶脫軌[1]。因此,液壓張緊緩沖機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)具有重要意義。

        1 機(jī)構(gòu)組成

        挖掘機(jī)的履帶張緊裝置在履帶行走機(jī)構(gòu)前端,主要由張緊油缸、彈簧、活塞軸和油杯等組成。這種帶有輔助液壓缸的彈簧張緊裝置借助潤(rùn)滑用的黃油槍將黃油壓注入油缸中,一端移動(dòng)導(dǎo)向輪,另一端壓縮彈簧使之預(yù)緊。預(yù)緊后的彈簧尚需留有適當(dāng)?shù)男谐唐鹁彌_作用。如果履帶太緊需放松時(shí),可擰開(kāi)注油嘴,從液壓缸中放出適量的黃油。在工作過(guò)程中,張緊裝置的活塞軸一端貼靠在縱梁內(nèi)部的擋板上,另一端與引導(dǎo)輪相連。在履帶受到?jīng)_擊時(shí),引導(dǎo)輪可以通過(guò)壓縮張緊彈簧向后移動(dòng)。當(dāng)沖擊消退時(shí),引導(dǎo)輪在張緊裝置彈簧的作用下推動(dòng)活塞桿,使引導(dǎo)輪張緊履帶恢復(fù)到正常的張緊力。圖1為一種挖掘機(jī)履帶用張緊緩沖機(jī)構(gòu)。

        圖1 張緊裝置

        2 主要設(shè)計(jì)參數(shù)分析

        2.1 挖掘機(jī)前進(jìn)時(shí)張緊機(jī)構(gòu)的張緊力

        挖掘機(jī)在工作過(guò)程中履帶行駛方向始終在前進(jìn)方向上時(shí),挖掘機(jī)前進(jìn)時(shí)履帶各段的受力情況如圖2所示。

        圖2 挖掘機(jī)前進(jìn)時(shí)履帶各段的受力情況

        履帶上方區(qū)段為松邊,履帶對(duì)引導(dǎo)輪的作用力由靠近引導(dǎo)輪端履帶段的下垂量來(lái)確定。最大下垂量可認(rèn)為是在履帶段L的中間點(diǎn),下垂量一般取為

        式中h——履帶的下垂量,mm;

        L——引導(dǎo)輪與托鏈掄之間的距離,mm。履帶對(duì)引導(dǎo)輪的作用力F由下垂段的履帶板在重力作用下產(chǎn)生的拉力來(lái)確定

        式中F——履帶對(duì)引導(dǎo)輪的作用力,N;N—— 單塊履帶板、鏈軌及連接螺栓組的重量,N;

        t——鏈軌節(jié)距,mm;

        α—— 下垂段履帶理想方向與水平方向的夾角,°。

        挖掘機(jī)在前進(jìn)時(shí)張緊裝置的張緊力為

        2.2 挖掘機(jī)后退時(shí)液壓張緊機(jī)構(gòu)的張緊力

        在挖掘機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)會(huì)倒退行車(chē),這時(shí)履帶各段的受力情況如圖3所示。除了驅(qū)動(dòng)輪與支重輪之間的履帶段為松邊外,其余各段均為緊邊。此時(shí)的驅(qū)動(dòng)力等于履帶的行駛阻力

        式中f——滾動(dòng)阻力系數(shù),挖掘機(jī)取f=0.07;

        G——附著重量,N。

        圖3 挖掘機(jī)后退時(shí)履帶各段的受力情況

        此時(shí)履帶對(duì)引導(dǎo)輪的作用力

        式中T——作用在單條履帶上的行駛阻力,N。所以挖掘機(jī)在后退時(shí)張緊機(jī)構(gòu)的預(yù)設(shè)張緊力

        在后退的情況下履帶上方區(qū)段為緊邊,履帶下垂量變小,下垂段履帶理想方向與水平方向的夾角變小,下垂段的履帶在重力作用下對(duì)引導(dǎo)輪的作用力變大。由式(1)-(4)比較可以得出:FH>FQ,即在挖掘機(jī)前進(jìn)時(shí)履帶行走機(jī)構(gòu)可以正常行駛,在后退時(shí)履帶會(huì)將引導(dǎo)輪向后拉動(dòng)一定的距離,直到張緊機(jī)構(gòu)的張緊力與履帶對(duì)其產(chǎn)生的拉力平衡為止。這時(shí)引導(dǎo)輪身后移動(dòng)距離e,并累積在履帶松邊段。若移動(dòng)距離e過(guò)大,則有脫鏈危險(xiǎn),所以為保證挖掘機(jī)在后退行駛中正常驅(qū)動(dòng),在設(shè)計(jì)挖掘機(jī)張緊機(jī)構(gòu)時(shí),張緊力應(yīng)以后退時(shí)的履帶對(duì)引導(dǎo)輪的拉力為設(shè)計(jì)依據(jù)。

        3 結(jié)束語(yǔ)

        本文介紹了履帶式挖掘機(jī)用張緊裝置的工作原理,分析了在前進(jìn)和后退兩種工況下張緊裝置的受力情況,可為挖掘機(jī)張緊裝置的設(shè)計(jì)選型提供參考。

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