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。