推土机工作装置结构分析

庞建兰　刘政

摘要：当前推土机在城市和国防建设、露天采矿、道路和水利水电基础设施建设等各种施工中都有着广泛的应用，其主要功能是用来完成推移积土、填土、开渠和清理等作业。相比之下，在工作场所恶劣且作业对象多为矿石、冻土，工作过程中受到的冲击载荷大，多采用大马力推土机，其工作装置能承受较大的载荷冲击。相应的工作装置的及构件的强度、刚度影响着推土机作业性能的发挥。本文通过对推土机工作装置的深入研究，对大马力推土机工作装置的结构强度进行分析。

关键词：推土机；工作装置；强度；结构分析

引言

推土机工作装置的结构和性能直接影响整机的工作尺寸和性能参数，因此，工作装置的合理性和工作装置的结构直接影响推土机 的工作效率 、工作负荷、动力与运动特性、不同工况下的作业效果 、 工作循环的时间、外型尺寸和发动机功率等。这些因素综合起来可能会对推土机的整体运行状况造成不良影响，因此必须加以重视。

1.推土机发展概述

现在，推土机是工程机械的主要机种之一，广泛应用于城市和国防建设、露天采矿、道路和水利水电基础设施建设等各种施工中，主要用来推移积土、填土、开渠和清理等作业。

推土机在我国的发展自改革开放以来取得了巨大的成果，一系列的中小型推土机开始投入使用，走进人们的视线，从开始引进推土机技术，到我国基本实现推土机的国产化，经历了几十年的发展历程。中国的飞速发展加剧了工程机械行业的竞争，另一方面国外资源的引入大大促进了我国工程机械产品的创新，加快工程机械行业的产业结构调整，随后，我国推土机行业迎来新的发展机遇，推土机产品逐渐向大吨位转移，为了推进环保工程建设，小型推土机的作用不可忽视。但从整体上看，推土机行业的发展与其它路面机械相比较还比较落后，特别是在推土机在技术和可靠性上与国外企业差距较大。现阶段国内仍停留在经验设计和类比法设计阶段，还有许多问题亟待解决。

大型履带式推土机具有坚固耐用、可用于较为恶劣的工作条件等特点，此外人机利用率高，施工速度快，非常适应大规模施工作业的需要，总体经济效益良好。随着我国国民经济的发展，大型推土机的需求将不断增加。

2.推土机工作装置结构分析

2.1推土机的工作装置

推土机是一种自行式铲土运输机械 ， 其作业方式主要有：在经济运距内铲土、运土，铲运松散物料，对壕沟、基槽、下水道等填土，平整施工现场及农田 ，松土或返修路面进行破碎等。此外还可以应用于清除树桩、积雪、拖式铲运机的牵引机等 ，除荆机、履带装载机、吊管机、自行电站等机种大部分也是以推土机底盘作基础底盘。

推土机的工作装置是推土机的重要组成部分，包括推土铲和松土器。推土铲安装在推土机的前端，是推土机的主要工作装置，它由铲刀和推架两部分组成。推土机处于运输工况时推土铲被液压油缸提起；推土机进入作业工况时液压油缸降下推土铲，将铲刀置于地面，向前可以推土，向后可以平地；推土机在较长时间内牵引作业时可将推土铲拆除。主要品种有：直倾铲、角铲、U型铲、环卫铲、电厂型铲、漠铲、湿地铲、岩石铲、万向铲等。可根据不同的工况进行不同的选择。

2.2推土机工作装置结构强度分析方法

由于推土机在土石方工程中被广泛应用 ，其主要承受工作载荷的部件就是推图工作装置，推土机工作装置设计的过程中，必须充分考虑到在复杂多变的工作外载作用下 ，分析计算推土工作装置在不同工况、不同部位危险点的应力分布，以保障安全效率生产。

推土机在偏载工况下作业时 ，其推土工作装置的受力状况是极其恶劣的。对推土机工作装置可以运用强度理论对大型推土机推土工作装置进行强度分析 ，建立在偏载工况下推土机推土工作装置超静定体系发生组合变形时的应力计算模型。在默认载荷状况为推土机铲刀的一个侧角顶到障碍物 ，即偏载工况下，计算条件： 推土机在水平地面作业 ，带载的推土机铲刀从切削位置提升到运输位置 ，且以最大顶推力工作时。可以分为以下几步：①将推土工作装置在偏载工况下的超静定体系 ，简化为在对称载荷作用下的两次超静定体系和在非对称载荷作用下的两次超静定体系的组合 ②依据强度理论 ，同时考虑推土工作装置工作时 ，顶推梁将发生扭转、弯曲和轴向压缩等多种组合变形 ，进行顶推梁强度分析③对顶推梁强度计算（包括铰点反力的计算、超静定体系模型的简化、顶推梁内力分析和顶推梁强度分析。

运用强度理论对工作装置进行的强度计算取得了较好的成果，且该方法在使用上具有结构简单 ，易于编程的特点，设计人员比较容易理解、接受、实现的一种工程方法，可行性较高。

3.结语

总的来说，对推土机工作装置的强度和结构性能的影响，除了有来自工作过程中突遇载荷等因素的影响之外，还包括各构件的加工制造的质量及间隙大小的设定对其强度和结构的影响。不同的路面状况、不同的作业工况对其也有很大影响。在对推土机结构及性能的优化方面，要对这些因素进行综合考虑，保证推土机的工作效率和安全作业。

参考文献：

[1]石则昌，杨玉虎，谭学斌等.用大型有限元结构分析程序进行推土机工装强度计算.工程机械，1990， 21（ 1）： 17～20.

[2]诸文农，杨红旗，南新旭.履带推土机结构与设计[M].北京：机械工业出版社，1986.

[3]乔晓军，李爱峰.浅析国内推土机产业的发展趋势[J].机械管理开发，2011（4）：95-96.

[4]张炳根，周春华.推土机运用于维护[M].北京：北京大学出版社，2010.

作者简介：

庞建兰（1981.10.14-）女，汉，天津人，天津建筑机械厂，工程师，本科学历，研究方向，工程机械。

刘政（1981.01.27-）男，汉，天津人，天津建筑机械厂，工程师，本科学历，研究方向，工程机械。