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）
4.2.2推土牵引力
根据履带式推土机的发动机特性如表4-6所示，在n=1350r/min时，发动机发挥最大扭矩，此工况为推土牵引力最大工况。
表4-6 发动机外特性
表转速（rpm） 1000 1200 1300 1400 1600 1800 2000 功率（kW） 240.5 296.8 324.3 353 395.7 413.3 425.8 扭矩（N2m） 有效功率2296.7 2361.4 2382 2405.8 2361.4 2192.5 2032.9 230.9 （kW） 有效扭矩283.6 309.8 336.8 373.7 389.5 400.3 2205.4 2256.7 （N2m） 2275.3 2297.2 2230 2066.5 1911.2
此时发动机曲轴净输出功率；功率及牵引力计算如下；
N出=?Ne-N液???出=244.2KW
=318.4kW，在除去液压系统功率消耗后，输出
式中：N出—传递至驱动轮的功率，（kW）；
?出 —发动机净输出之驱动轮的总效率，取0.786。
F?N出V=263 KN
式中： V转速为1350r/min时I挡的行使速度，根据设计计算为3.341Kw/h。
因不同路面的附着系数不同，整机重量提供的最大牵引力也不同，一般按附着系数0.7计算，整机可发挥的最大牵引力为263KN，小于发动机可提供的最大推土牵引力，与最大切削深度时的作业阻力相当，本文结构受力计算以最大切削深度时的作业阻力为输入条件。
4.3推土机最大外载荷的计算
4.3.1推土机的附着性能
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TY180型履带式推土机工作装置的结构设计
推土机的附着性能指的是履带和地面之间相互作用所具有的抗滑转的能力，并由此得出推土机所能发挥的最大驱动力。履带推土机是依靠驱动力去克服各种行驶阻力和进行作业的，驱动力大小不但取决十发动机的输出扭矩，也受限十地面的附着条件。当推土机作业负荷较小时，驱动力主要是由履带和地面之间的摩擦反力产生的，此时滑转率很小。随着作业负荷的增大，履带与地面之间的摩擦也开始增大，履带滑转率增[16]。
4.3.2最大附着力的计算
附着力是根据土壤与推土机履带行走机构相互作用原理，用来限制驱动力发挥的一个力。它的大小与滑转率的大小有关，反映路面与履带之间附着性能的好坏。附着力大，说明路面与履带之间的附着性能比较好。附着力小，说明路面与履带之间的附着性能比较差。
对应滑转率为100%时得出的附着系数，称为最大附着系数，相应的附着力为最大附着力。最大附着力常用下式计算；
P?=?maxG? (4-7)
max式中： ?max—最大附着系数；
G?—作用在履带支撑承面上的整机重量。 这里根 据已知条件得TY180的整机重量为18500kg。
从最大附着力公式可以看出，最大附着力的大小不仅取决十推土机的机重，还取决十最大附着系数。对十同一推土机来说，机重是一定的，但是最大附着系数并不是所有的路面都是一样的，不同的路面最大附着系数是不一样的，所以不同路面的最大附着力也是不一样的。不同路面下的最大附着系数值如表4-7所示
表4-7 不同路面条件下的?max值 路面土质 混凝土 湿粘土 干沙土 岩石土 坚实土路 冰 0.45 0.7 0.3 0.55 0.55 0.12 路面土质 干粘土 压实粘土 湿沙土 压实雪地 松散土路 松散砾石 0.9 0.7 0.5 0.2 0.45 0.36 26
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本次设计选用的路面为干粘土，干粘土路面的最大扶着系数比较大，最大附着系数值为0.9.由公式（4-7）,计算得推土机最大附着力为；
P?=?maxG?=0.931850039.8=163 KN
max4.3.3推土铲最大外载荷的计算
推土铲在水平方向上受力的最大值是当推土机具有最大顶推力和惯性力时出现的，即推土铲顶到障碍物，履带滑转时出现的。
取动载系数为1.5,那么推土铲顶到障碍物所受的最大水平力为:
Fmax=1.5 P?=1.53163170=245 KN （4-8）
max因为水平最大负荷245KN小于最大牵引力263KN，所以负荷计算要求。
4.4 推土作业装置的强度计算
4.4.1推土铲的强度计算
由式4-8知推土铲所承受的最大受力，则顶推架所受力为Xc1=Xc2=所示。
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Fmax2，如图4-3
图 4-3 顶推架及推土板的强度示意图
TY180型履带式推土机工作装置的结构设计
根推土板在外力作用下，在其断面上作用在轴力，弯矩，从图可见推
土板中间截面及顶推架的中间截面弯矩最大，当确定某一截面为校核的危险F截面后先找出其中心中间的位置，截面中间的位置由下式计算：
X?Y??FX（m） ?F?FZ （m） ?F11i1初步确定各段横截面积为200017332
、14000
。
、3350、4800、4100、
则X=142mm Y=513mm 计算惯性矩：
Jx=Jxc+JyA =Jyc+A 求解得：
Jx=1.273Jy =5.693
则各部分惯性积得：
Jxy1 =100320032000=43
Jxy2
=2.13
Jxy3
=0
?3?3依次可算出Jx=1.65×
2?1.65?10tan2?0??0.569?0.127??10?7.5
则=42°
p前面已知Mw?X1Mx1?M?3.27KN2m
xMM?M?Mwsin?0?2.20cos?0?2.43 kN?m kN?m
yw截面的正应力：
?=MxZ0Jx?MxZ0Jy?NF?10?6?25.2MPa
根据强度计算许用应力[ζ]=：
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式中：?s—材料的屈服强度极限，由于所选材料为16Mn钢 n—安全系数，设计手册中规定n=1.1——1.5，考虑工程机械工作繁重， 作业条件恶劣及计算误差，一般取n＞1.5，这里取2.5。
[ζ]=
?sn=144 M·Pa＞25.2 M·Pa，即铲刀强度足够。
最大，最小惯性矩值按下式计算：
Jmax?minJx?Jz2?12(Jx?Jz)?4J22xz
代入已知数据得：Jmin?1.3?10?3 m4（计算各位移量是用到）
由于推土板厚度与宽度，高度之比小得多，剪应力按薄臂扭转计算扭转中心坐标：
xD?zD?EJx?Ex?EJz??Exixiiiiziizii
i其中： E——截面各部分材料弹性模量
Jxi，Jzi——截面各部分惯性矩 xi，zi——截面各部分坐标 求解：
xD?2.51?36?1.6?135?0.22?126?1.8?111?4.2?251?3.9?2812.51?1.6?0.22?0.8?4.2?3.9?34
zD?1.62?680?17.8?450?1.8?248?4.1?55?0.7?3452.51?1.6?0.22?0.8?4.2?3.9?85.6
又由：
Mk??1212(Pxz?Pzx?S1l?Ggl)
(212.5?10?0.54?22.3?27?208.65?10?.2?2.8?10?7?10)= 41 kN?m3333'
计算惯性矩：
由公式： Jk?4F0?S2 （6-11）
F0——包围在外形中线以内的面积 ?——外形构件壁的厚度
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