TY180型履带式推土机工作装置的结构设计
ABSTRACT
This article embarks from the crawler dozer's domestic and foreign development condition research, then take a short overview to the use、the classified way of crawler dozer and the crawler dozer's present situations and the trend of development in the domestic and foreign. Then through to the analysis of the crawler dozer's basic structure、 principle of work's and the depth study of the device, according to this design's guiding principle and mission requirement, determine the program of this design.
In the beginning of this design , the TY180 crawler dozer work installment request which should be meet in the design process and the TY180 crawler dozer major technique parameter are first displayed, then according to the requirement design the work installment's scraper knife, pushing frame and diagonal bar structure in turn. Has determined work installment basic parameter. Then basis the work installment's basic parameter and union work installment's typical operating mode, carries on the stress analysis and the intensity examination to the work installment. Finally make some forecast according to the design conclusion and understanding of the crawler dozer's during the design process of the crawler dozer.
KEYWORDS： TY180 caterpillar bulldozers，working device，scraper knife，design
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2012届机械设计制造及其自动化（工程机械）专业毕业设计（论文）
第1章 绪论
1.1国内外推土机的现状、发展趋势
1.1.1国外推土机发展状况
履带式推土机(track-type tractor，也有称crawler dozer）是美国人Benjamin Holt在1904 年研制成功的，它是在履带式拖拉机前面安装人力提升的推土装置而形成，当时的动力是蒸汽机，之后又先后研制成功由天然气动力驱动和汽油机驱动的履带式推土机，推土铲刀也由人力提升发展为钢丝绳提升。Benjamin Holt也是美国卡特彼勒（Caterpillar Inc.）公司的创始人之一，1925年5Holt制造公司和C.L,Best推土机公司合并，组成卡特彼勒推土机公司，成为世界首家推土设备制造者，并于1931年成功下线第一批采用柴油发动机的60 推土机。随着技术的不断进步，目前推土机动力已经全部采用柴油机，推土铲刀和松土器全部由液压缸提升。推土机除履带式推土机外，还有轮胎式推土机，它的出现要比履带式推土机晚十年左右。由于履带式推土机具有较好的附着性能，能发挥更大的牵引力，因此在国内外，其产品的品种和数量远远超过轮胎式推土机。在国际上，卡特彼勒公司是世界上最大的工程机械制造公司，其生产的履带式推土机有大、中、小共9 个系列D3-D11，最大的D11 RCD，柴油机飞轮功率达到634kw；日本的小（komatsu）公司列第二位，1947 年才开始引进生产D50 履带推土机，现在履带式推土机有13 个系列，从D21-D575，最小的为D21，柴油机飞轮功率为29.5kw，最大的为D575A-3SD，柴油机飞轮功率达858kw，它也是当前世界上最大的推土机；另外一家独具特色的推土机制造企业是德国的利勃海尔集团（Liebheer），其推土机全部采用静液压驱动，该技术历经十几年的研究与发展，1972年推出样机，1974 年开始批量生产PR721-PR731 和PR741 静液压驱动履带推土机，由于液压元件的限制，目前其最大功率仅为295Kw，型号为PR751矿用。
上述三家推土机制造企业，代表了当今世界上履带式推土机的最高水平。国外其他几家履带推土机制造企业约翰迪尔、凯斯、纽荷兰和德瑞斯塔，其生产技术水平也较高。
1.1.2国内推土机发展状况
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TY180型履带式推土机工作装置的结构设计
我国生产推土机，是新中国成立以后才开始的。最初是在农用拖拉机上加装推土装置。随着国民经济的发展，大型矿山、水利、电站和交通等部门对中大型履带式推土机的需求不断增加，我国中大型履带式推土机制造业虽有较大发展，但已不能满足国民经济发展的需要。为此，自1979 年以来，我国先后从日本小松公司和美国卡特彼勒公司引进了履带式推土机生产技术、工艺规范、技术标准及材料体系，经过消化吸收和关键技术的攻关，形成了目前以,20世纪80-90 年代小松技术产品为主导的格局。
从20世纪60年代至今，国内推土机行业的生产企业一直稳定在4家左右，原因是推土机产品的加工要求高、难度大，批量生产需要较大的投入，因此一般企业不敢轻易涉足。但是随着市场的发展，从“八五”开始，国内一些大中型企业根据自身实力，开始兼营推土机，如内蒙古第一机械厂、徐州装载机厂等，扩充了推土机行业队伍。与此同时，也有少数企业由于经营不善、不适应市场发展的需要开始走下坡路，有的已经退出本行业。目前国内推土机的生产企业主要有：山推工程机械股份有限公司、河北宣化工程机械股份有限公司、上海彭浦机器厂有限公司、天津建筑机械厂、陕西新黄工机械有限责任公司、一拖工程机械有限公司等。上述公司除生产推土机外，也开始涉足生产其他工程机械产品，如山推还生产压路机、平地机、挖掘机、装载机、叉车等。
国内的主要的发展趋势有：开发小型推土机。
除高速公路建设需要大、中马力推土机外，高等级公路建设和县乡级公路网的建设和水利工程、环保工程建设，势必造就大批量的个体施工者。这样，对小型推土机（100马力以下）的需求量必然要增加。同时，我国已建成的高速公路和高等级公路已逐渐进入维修期，随着东部沿海地区经济的发展和人民生活水平的提高，小型推土机将逐步成为人们替代体力劳动的工具。这正是小型推土机的市场所在。
与北美、西欧和日本市场相比，中国小型推土机市场无论是销量，还是小型推土机与重型推土机销售总量中所占的比重，都有相当大的差距。推土机行业必须借这次机遇，努力满足这一新市场的需求。据有关杂志介绍，目前小型机市场已进入成长期，2008-2012年前后进入成长期后期和成熟期前期，2020年前后进入成熟期。
所以，推土机行业的有关企业，应从战略角度着眼，决不能忽视小型产品的未来市场。但，在中国这样的发展中国家开发小型工程机械产品，其定位一定要准。应该用不同的技术、针对不同用户群来解决定位准的问题。应首先开发满足发达地区广大农村市场的低端产品。而高端产品更多应考虑未来用户的需求。
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2012届机械设计制造及其自动化（工程机械）专业毕业设计（论文）
其次就是西部高原地区作业，尽快完善和解决适应西部高原地区作业的关键技术
（1）采用功率恢复型的增压技术
由于以一般的自然吸气发动机而言，当海拔高度每升高1000m时，其输出功率就会降低8~12%。若整机作业海拔高度达4000m时，则其输出功率，只有在平原地区的55%左右。所以西部高原地区施工使用的推土机必须采用这种功率恢复型增压技术，以使柴油机在高原地区使用时，其输出功率和经济指标及其热负荷指标等恢复到原东部低海拔地区时的标定水平。目前，全国推土机的柴油机配套厂家，如上海柴油机厂、潍坊柴油机厂、重庆康明斯柴油机公司等都做了不少工作，已基本满足市场的需求。
（2）热平衡技术
工程机械在西部高压地区施工，要解决液力系统的冷却问题。既要解决柴油机因增压产生的热负荷升高问题，又要解决传动散热系统因高原散热能力下降所引起的比东部低海拔地区的较高的温升。在进行热平衡计算时，要把冷却风量、空气重度、环境温差、散热器的散热能力等等因素考虑到。
（3）防风沙技术的应用
由于西部地区风沙比较大，若采用一般的空气滤清器，极易造成空气滤清器堵塞或滤清不充分，损坏柴油机的零部件。目前，各柴油机厂家一般采用三级滤清器或四级滤清器来解决这一问题。
（4）自救防护设备及机具的配置
由于西部高原地区交通不便，人烟稀少。因此，机械应安装液压绞盘，以便在其陷入沙坑或沼泽地时，可被拖拽出来。同时，由于西部地区温差大、风沙大，驾驶室应提高密封性能，并配备冷暖空调，防紫外线玻璃。驾驶室内应配备必要的生活设施以及食用水与食品储藏柜。甚至应配备全球定位系统和小型的制氧设备。
（5）低温预热系统的采用
为提高机械的冷起动性能。除采用高性能的免维护电瓶外，采用柴油机冷却系统预热或油底壳预热技术也是两种很有效的方法。这两种技术尤其适用于气温低于-35℃的高寒地区。
（6）多自由度推土装置的开发应用
随着城建设施建设的增多和农田水利建设的需要，应逐渐完善多自由度推土装置的开发和应用。
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TY180型履带式推土机工作装置的结构设计
1.2设计的主要内容
1.2.1主要内容
本次设计主要内容是对TY180推土机的工作装置进行结构优化设计，提高工作稳定性和生产效率。提高生产效率主要是对推土机的铲刀、牵引架等工作装置进行结构优化设计，在满足正常使用情况下，进行进一步的深入改进，在结构上设计上不断突破，技术创新，使生产水平不断提高，工作稳定性进一步完善。 1.2.2研究方法与实施方案
研究方法：
1.功能原理分析法：通过对推土机功能、原理的分析，分析推土机在使用中存在的问题，提出问题并分析原因，作出合理的解释判断，最终解决问题。
2.可靠性设计：分析、计算机械零部件的运行寿命，铲刀、撑杆等构件必须能保证推土机寿命持久性，保证推土机运行安全可靠，因此必须进行可靠性设计。
3.调查分析：通过调查，了解使用者对推土机性能的要求，以便在设计中植入这样的理念，更好的知道设计，让设计更贴切于实践。
4.比较法：通过同类推土机的对比，明确所涉及推土机性能的优劣，作为设计工装装置构件的参考。
5.计算法：根据功能效果，计算设计工作装置结构。 实施方案
本设计通过对国内外推土机的现状和发展趋势的分析，以及现在推土机的特点和在施工建设中所处地位提出研制出性能良好、工作可靠的推土机的必然性。同时由于设计制造技术的发展以及其特有的优点，因此设计出更高工作效率的推土机显得更加必要。通过对推土机的工作原理及基本结构的分析来确定推土机工作装置的基本参数。通过确定的各个参数以及基本情况来定性的设计工作装置结构，最后通过精确计算校核选取合理的结构尺寸。根据设计的工作装置结构，绘制装配系统图，最后对设计中遇到的问题给出观点和展望。完成后经老师验收合格即可。 1.2.3关键技术
推土机的主要工作装置就是铲刀，对铲刀结构的合理设计会提高推土机的整体性能，在设计前，先明确设计的重点，由于铲刀直接与地面接触，在作业过程中也有漏土现象，所以在设计中必须对铲刀的材料和整体结构进行分析设计，提高铲刀强
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