柴油機(jī)與推土機(jī)的匹配畢業(yè)設(shè)計(jì).doc

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1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 柴油機(jī)與推土機(jī)的匹配設(shè)計(jì) 院 （系） 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 熱動(dòng)2010—3 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師

2、 職稱(chēng) 副教授 評(píng)閱教師 職稱(chēng) 201_年 6 月 日 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明 本人以信譽(yù)聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的設(shè)計(jì)（研究）工作及取得的成果，設(shè)計(jì)（論文）中引用他（她）人的文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)、圖件、資料均已明確標(biāo)注出，論文中的結(jié)論和結(jié)果為本人獨(dú)立完成，不包含他人成果及為獲得重慶科技學(xué)院或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用其材料。與我一同工作的同志對(duì)本設(shè)計(jì)（研究）所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。

3、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者（簽字）： 年 月 日 摘要 摘 要 推土機(jī)是工程機(jī)械的一種，通過(guò)前面的推土裝置對(duì)泥沙進(jìn)行搬運(yùn)或者清理，其工作環(huán)境一般比較惡劣，工作過(guò)程中載荷的變化比較大，所以對(duì)推土機(jī)上的動(dòng)力性能要求比較高，所以推土機(jī)上的動(dòng)力裝置影響著推土機(jī)性能的好壞。了解推土機(jī)上面各個(gè)部

4、件的結(jié)構(gòu)和工作原理，對(duì)推土機(jī)上的柴油機(jī)進(jìn)行匹配是至關(guān)重要的。我國(guó)的推土機(jī)產(chǎn)業(yè)目前處于世界中上水平，要想處于世界領(lǐng)先還需要更多的努力。 推土機(jī)的功率輸出是通過(guò)液力變矩器進(jìn)行輸出的，推土機(jī)動(dòng)力匹配也就是柴油機(jī)與液力變矩器之間的匹配。本文先確定發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，再選擇兩種發(fā)動(dòng)機(jī)用他們的參數(shù)和液力變矩器進(jìn)行匹配，最后選擇合適的柴油機(jī)。 關(guān)鍵詞：柴油機(jī) 液力變矩器 推土機(jī) 扭矩 額定功率 I

5、 ABSRACT ABSTRACT Bulldozer is a kind of engineering machinery, through the installation diagram pushing device in front of the handling or cleaning of the sediment, work environment is bad, the working process of the change of load is relatively large, so the high requirement t

6、o the dynamic performance of a bulldozer, so the power device of bulldozer affects the performance of the bulldozers, understanding the structure and working principle of the various components of the bulldozer above matching is critical for the diesel engine of bulldozer. Chinas bulldozer industry

7、is currently in the world in the upper level, to be in the lead of the world still need more efforts. The power output of the bulldozer is through the torque converter output, matching that of diesel engine and hydraulic torque converter of the power matching between the bulldozer. This paper i

8、s to determine the power of the engine, and then select the two engine with their parameters and hydraulic torque converter matching, and then select the appropriate diesel engine. Keywords：Diesel；hydraulic torque converter；torque；Rated power II

9、 目錄 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 1 緒論 1 1.1 工程機(jī)械簡(jiǎn)介 1 1.1.1 國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r 1 1.2工程機(jī)械分類(lèi) 2 1.3 主要研究?jī)?nèi)容 3 2 推土機(jī)發(fā)展、分類(lèi)及基本結(jié)構(gòu)和原理 4 2.1 推土機(jī)的發(fā)展 4 2.2 推土機(jī)的分類(lèi) 5 2.3 推土機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及原理 6 2.3.1 推土機(jī)的外形結(jié)構(gòu) 6 2.3.2 SD16推土機(jī)三種機(jī)型的推土裝置 7 2.3.3 三元件一級(jí)一相液力變矩器 8 2.3.4 動(dòng)力換擋變速箱 11 2.

10、3.5終傳動(dòng) 16 2.3.6行走部分 17 3 工程柴油機(jī)的特性 18 3.1 內(nèi)燃機(jī)的選型 18 3.1.1 內(nèi)燃機(jī)特性曲線 18 3.1.2 內(nèi)燃機(jī)的額定轉(zhuǎn)速 19 3.1.3 內(nèi)燃機(jī)的控制方式 19 3.14工程機(jī)械柴油機(jī)的性能 19 4 推土機(jī)的使用特性 24 5 柴油機(jī)的匹配計(jì)算 26 5.1 匹配設(shè)計(jì)步驟 26 5.2匹配計(jì)算 27 5.2.1 對(duì)動(dòng)力裝置的基本要求 27 5.2.2 匹配原則 27 5.2.3 計(jì)算步驟 27 5.2.4 詳細(xì)計(jì)算 28 6 結(jié)論 35 參考文獻(xiàn) 36 致 謝 37

11、 1 緒論 1 緒論 1.1 工程機(jī)械簡(jiǎn)介 工程機(jī)械, 其實(shí)就是用于工程建設(shè)的施工機(jī)械的總稱(chēng)。這個(gè)設(shè)備的定義和稱(chēng)呼在世界上都差不多，比如德國(guó)叫做建筑機(jī)械與裝置；英、美則是稱(chēng)它為建筑機(jī)械與設(shè)備；俄羅斯稱(chēng)呼為建筑與筑路機(jī)械，日本卻叫做建設(shè)機(jī)械。因?yàn)樗谌祟?lèi)的生活中所占據(jù)的不可撼動(dòng)的重要地位，使得每個(gè)國(guó)家對(duì)它的運(yùn)用都很廣泛。與其他的國(guó)家相比較，中國(guó)的工程機(jī)械的種類(lèi)更是繁多，增加了許多獨(dú)特的行業(yè)，比如：鐵路路線工程機(jī)械、電梯、叉車(chē)、裝修機(jī)械等等，范圍也比起其他國(guó)家更加廣泛一些。 工程機(jī)械的運(yùn)用歷史是非常悠久的，自從人類(lèi)

12、借助起重工具替代人力的時(shí)候就已經(jīng)開(kāi)始了，因?yàn)槠鹬毓ぞ呔蛯儆诠こ虣C(jī)械。早在公元前1600年左右，我國(guó)就已經(jīng)開(kāi)始使用桔槔和轆轤。桔槔就代表起重杠桿，轆轤代表的是手搖絞車(chē)。對(duì)于起重工具的使用，羅馬和古代埃也有著悠久的歷史，最起碼，沒(méi)有起重杠桿，金字塔就不可能建成。 自從瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)之后，近代工程機(jī)械的發(fā)展也就正是開(kāi)始了。19世紀(jì)初，歐洲所使用的壓路機(jī)、挖掘機(jī)、起重機(jī)等都是由蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)。直到勒努瓦研制出世界上第一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)及德國(guó)的雅可比發(fā)明直流發(fā)動(dòng)機(jī)之后，工程機(jī)械得到較快的發(fā)展速度。第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)之后，發(fā)展更是迅速。它的品種、數(shù)量和質(zhì)量能直接影響一個(gè)國(guó)家生產(chǎn)建設(shè)的發(fā)展，所以沒(méi)有哪個(gè)國(guó)家會(huì)忽視它

13、的重要性。 1.1.1 國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r 我國(guó)工程機(jī)械的發(fā)展的發(fā)展時(shí)間也已經(jīng)有50多年了。從1954年撫順重型機(jī)器廠從蘇聯(lián)引進(jìn)機(jī)械式挖掘機(jī)并與1961年7月成功試制我國(guó)歷史上第一臺(tái)挖掘機(jī)，到1963年我國(guó)成功開(kāi)始試制國(guó)內(nèi)第一臺(tái)Z1-4裝載機(jī)，再到1978年天工所應(yīng)機(jī)械部要求制定出以Z450為基準(zhǔn)的我國(guó)輪式裝載機(jī)系列標(biāo)準(zhǔn)，最后到現(xiàn)在，進(jìn)入工程機(jī)械的成熟時(shí)代，在這其間有許多的著名企業(yè)已經(jīng)發(fā)展的一個(gè)很高的水平。1989年徐工集團(tuán)和三一集團(tuán)相繼成立；1992年長(zhǎng)沙中聯(lián)重工科技發(fā)展有限公司成立；1999湖南山河智能機(jī)械股份有限公司成立；2004年山東眾友工程機(jī)械有限公司成立；到2007年也取得了驕人的成

14、績(jī)。在07年世界工程機(jī)械50強(qiáng)評(píng)比中，我國(guó)有徐工集團(tuán)、中聯(lián)、三一重工、山推、鉚工、廈工這7家企業(yè)上榜，其中徐工以年銷(xiāo)售收入25.48億美元位居十四，山推位居28名，三一重工居26名，這三家企業(yè)則是07年企業(yè)評(píng)比中排行榜中上升幅度最大的企業(yè)。2003—2008年國(guó)內(nèi)外挖掘機(jī)銷(xiāo)量、新機(jī)銷(xiāo)量和進(jìn)口二手挖掘機(jī)數(shù)量對(duì)比詳見(jiàn)表1-1。 表1-1 2003—2008年國(guó)內(nèi)外挖掘機(jī)銷(xiāo)量、新機(jī)銷(xiāo)量和進(jìn)口二手挖掘機(jī)數(shù)量對(duì)比 年度 2003 2004 2005 2006 2007 2008 總銷(xiāo)量 63000 48921 48142 70018 91832 103023 新機(jī)銷(xiāo)量

15、 38000 33921 33642 32000 64282 74177 進(jìn)口二手挖掘機(jī) 25000 15000 14500 20000 27550 28846 進(jìn)口二手機(jī)/總銷(xiāo)量 39.68% 30.66% 30.12% 28.56% 30% 28% 我國(guó)的機(jī)械行業(yè)經(jīng)過(guò)五十年的發(fā)展取得了驕人的成績(jī)。在2005年生產(chǎn)工程機(jī)械的企業(yè)約有1000家，其中外商獨(dú)資合資企業(yè)130家；年銷(xiāo)售額1000萬(wàn)以上企業(yè)有300家；億元以上企業(yè)有100家，年銷(xiāo)售額940億元，占全行業(yè)的75%；10億元以上的企業(yè)有23家，年銷(xiāo)售額占全行業(yè)的50%。如下表1-2。 表1-2

16、 2005年國(guó)內(nèi)工程機(jī)械行業(yè)規(guī)模以上企業(yè)分布情況統(tǒng)計(jì)表 項(xiàng)目 數(shù)量 銷(xiāo)售額 年銷(xiāo)售額占行業(yè)百分比 外商獨(dú)資 130家 年銷(xiāo)售額1000萬(wàn)以上企業(yè) 300家 億元以上企業(yè) 100家 940億元 75% 10億元以上企業(yè) 23家 50% 2005年-2008年行業(yè)銷(xiāo)售收入情況見(jiàn)表1-3。 表1-3 2006年—2008年工程機(jī)械行業(yè)銷(xiāo)售收入情況統(tǒng)計(jì)表 年份 2006 2007 2008 銷(xiāo)售額 969.96億元 2223億元 1471.68億元 同比增長(zhǎng)率 34.17% 37% 48.05% 1.2工程機(jī)械分類(lèi)

17、工程機(jī)械主要分為：挖掘機(jī)械、鏟土運(yùn)輸機(jī)械、工程起重機(jī)械、路面機(jī)械、壓實(shí)機(jī)械、樁工機(jī)械、工業(yè)車(chē)輛、混凝土機(jī)械、鋼筋和預(yù)應(yīng)力機(jī)械、裝修機(jī)械、鑿巖機(jī)械、掘進(jìn)機(jī)械、氣動(dòng)工具、鐵路線路機(jī)械、市政工程與環(huán)衛(wèi)機(jī)械、軍用工程機(jī)械、電梯與扶梯、工程機(jī)械專(zhuān)用零部件、其它專(zhuān)用工程機(jī)械等[1]。 2 1.3 主要研究?jī)?nèi)容 本設(shè)計(jì)主要研究的是鏟土運(yùn)輸機(jī)械，也就是推土機(jī)。而推土機(jī)與柴油機(jī)的匹配設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常重要的工程實(shí)踐項(xiàng)目，在內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域具有重要地位；內(nèi)燃機(jī)與工程機(jī)械的匹配設(shè)計(jì)與計(jì)算是保證工程機(jī)械優(yōu)良使用性能的前提條件。 所以本文的主要研究?jī)?nèi)容如下： （1）柴油機(jī)特性分析； （2）推土機(jī)使用特性分

18、析； （3）柴油機(jī)與工程機(jī)械的匹配設(shè)計(jì)與計(jì)算。 39 2 推土機(jī)發(fā)展分類(lèi)基本結(jié)構(gòu)和原理 2 推土機(jī)發(fā)展、分類(lèi)及基本結(jié)構(gòu)和原理 推土機(jī)是工程機(jī)械中比較常見(jiàn)的一種。它的主要功能是推土、鏟土、運(yùn)土、卸土。 推土機(jī)屬于工程車(chē)輛，大型的金屬推土刀安裝在前方，推土刀位置和角度可以調(diào)整，在使用時(shí)放下前面的推土刀，向前鏟削并推平沙、石塊及送運(yùn)送泥沙等。推土機(jī)能夠單獨(dú)完成挖土、運(yùn)土和卸土工作，操作靈活、轉(zhuǎn)動(dòng)方便、所需工作面小、行駛速度快。推土機(jī)主要適用于一類(lèi)土至三類(lèi)土的淺挖、短運(yùn)，如場(chǎng)地的清理或平整，開(kāi)挖深度不大的基坑以及回填，推筑高度不大的路

19、基等[1]。 2.1 推土機(jī)的發(fā)展 第一臺(tái)履帶式推土機(jī)是由美國(guó)Benjamin Holt在1904年研制出的，它是對(duì)拖拉機(jī)進(jìn)行的改進(jìn)，在履帶式拖拉機(jī)上安裝人力提升的推土裝置，用的動(dòng)力系統(tǒng)是蒸汽機(jī)，后來(lái)卡特彼勒公司研制出了以天然氣和汽油機(jī)為動(dòng)力系統(tǒng)的履帶式推土機(jī)，鏟刀也發(fā)展成為鋼絲繩提升[1]。 五十年代的時(shí)候履帶式推土機(jī)的功率還只有74kw，發(fā)展不快，規(guī)格和品種也不齊全，七十年代才出現(xiàn)了301.5KW的推土機(jī)。隨著工程建筑和資源開(kāi)發(fā)的發(fā)展需要，圍繞效率高、成本低為核心，開(kāi)發(fā)出了大型化、機(jī)電一體化和液壓化的履帶式推土機(jī)[1]。 隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展和變革，目前的柴油機(jī)都采用柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)，推土

20、所用鏟刀和松土器都采用液壓缸提升。 目前世界上大型的推土機(jī)公司有美國(guó)的卡特彼勒公司，日本的小松公司和德國(guó)的利勃海爾公司。都代表著世界推土機(jī)及其他工程機(jī)械先進(jìn)水平。 我國(guó)的推土機(jī)發(fā)展是在新中國(guó)成立以后才開(kāi)始的，目前已經(jīng)初步形成了一定的生產(chǎn)規(guī)模，研制水平也有很大的進(jìn)步。不僅滿(mǎn)足了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，也打入了國(guó)際市場(chǎng)。但是跟國(guó)際的先進(jìn)技術(shù)水平之間還有很大的差距，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的技術(shù)水平較低，可靠性差，規(guī)格較小，大多數(shù)在200KW以下。為了滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)建筑工程施工和露天礦開(kāi)采擴(kuò)大的需要，我國(guó)引進(jìn)了國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，與外企合作并且取得了顯著的效果。1982年黑龍江引進(jìn)了兩臺(tái)D9L型高架鏈輪推土機(jī)；接著1986年又引

21、進(jìn)了D10型推土機(jī)；山東的推土機(jī)總廠二分廠也引進(jìn)了美國(guó)卡特彼勒公司的履帶行走裝置技術(shù)，如圖2-1所示；鞍山工程機(jī)械股份有限公司和德國(guó)利勃海爾公司合作開(kāi)發(fā)了全液壓推土機(jī)。在1996年上海彭浦機(jī)械廠和天津工程機(jī)械研究所聯(lián)合完成“八五”公關(guān)的新產(chǎn)品——上海410型履帶式推土機(jī)[1]，這也是我國(guó)目前自行開(kāi)發(fā)的最大的推土機(jī)，如圖2-2所示。規(guī)格：整機(jī)重量47t；發(fā)動(dòng)機(jī)功率306kW；采用重發(fā)KT A19- C 型柴油機(jī)；燃料供給系統(tǒng)裝有美國(guó)康明斯PT 泵，可提供最佳供油狀態(tài)。 圖2-1卡特彼勒D8R履帶式推土機(jī) 圖2

22、-2 410型履帶式推土機(jī)的試驗(yàn)樣機(jī) 2.2 推土機(jī)的分類(lèi) 推土機(jī)的劃分方式不同，分類(lèi)也不同。 推土機(jī)按其行走的方式不同可分類(lèi)為履帶式和輪胎式兩種。履帶式推土機(jī)對(duì)地面的附著牽引力大，接地的比壓較小 （0.04—0.13MPa），所以爬坡能力大，但是也導(dǎo)致了行駛速度低。而輪胎式推土機(jī)則相反，它行駛速度高，機(jī)動(dòng)性較履帶式的靈活，作業(yè)的循環(huán)時(shí)間短，運(yùn)輸轉(zhuǎn)移快捷方便，但是牽引力沒(méi)有履帶式推土機(jī)的大，適用于經(jīng)常需要變換工地和野外的工作情況[1]。 推土機(jī)按用途分又可以分為通用型和專(zhuān)用型兩種。通用型是按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的機(jī)型，在土石方工程中運(yùn)用的比較廣泛。專(zhuān)用型則是用于特殊的工況下的機(jī)型，有采用三角形

23、寬履帶板以降低接地比壓的濕地推土機(jī)和沼澤地推土機(jī)、無(wú)人駕駛推土機(jī)、水下推土機(jī)、水陸兩用推土機(jī)、高濕工況和高原型下作業(yè)的推土機(jī)、船艙推土機(jī)等[1]。 2.3 推土機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及原理 功率大于120kW的推土機(jī)絕大多數(shù)都采用液力—機(jī)械傳動(dòng)。這類(lèi)的推土機(jī)源于引進(jìn)的日本小松公司的D85型、D65型、D155型的基本制造技術(shù)。經(jīng)國(guó)產(chǎn)化后，統(tǒng)一定型為T(mén)Y220型、TY160型和TY320型基本推土機(jī)[1]。 履帶式的推土機(jī)主要由電氣部分、駕駛室、發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、工作裝置和機(jī)罩部分組成。其中傳動(dòng)系統(tǒng)包括機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械-液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。機(jī)械及液壓傳動(dòng)系統(tǒng)又包括聯(lián)軸器總成、中央傳動(dòng)、液力

24、變矩器、行星齒輪式動(dòng)力換擋變速器、轉(zhuǎn)向離合器和轉(zhuǎn)向制動(dòng)器、終傳動(dòng)和行走系統(tǒng)等[1]。 動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)以齒輪傳動(dòng)和花鍵連接的方式帶動(dòng)工作裝置液壓系統(tǒng)中工作泵、變速變矩液壓系統(tǒng)的變速泵、轉(zhuǎn)向制動(dòng)液壓系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向泵；鏈輪代表二級(jí)直齒齒輪傳動(dòng)的終傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（包括左和右終傳動(dòng)總成）；履帶板包括履帶總成、臺(tái)車(chē)架和懸掛裝置總成在內(nèi)的行走系統(tǒng)[1]。 推土機(jī)的型號(hào)較多，結(jié)構(gòu)也有著不同的地方，下面就選定山推SD16進(jìn)行介紹。 2.3.1 推土機(jī)的外形結(jié)構(gòu) 推土機(jī)的外形主要是由推土鏟、提升油缸、燃油箱、履帶、鏈輪、臺(tái)車(chē)架、托輪、引導(dǎo)輪、推桿組成，其具體的結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖2-3-1和2-3-2所示。 圖2-3-1

25、SD16的整機(jī)外形 圖2-3-2 SD16的結(jié)構(gòu)圖 2.3.2 SD16推土機(jī)三種機(jī)型的推土裝置 推土機(jī)的三種機(jī)型的推土裝置如下表2-3。 表2-3推土機(jī)的三種機(jī)型推土裝置 2.3.3 三元件一級(jí)一相液力變矩器 三元件一級(jí)一相液力變矩器裝置見(jiàn)圖2-3-3。 圖2-3-3 三元件一級(jí)一相液力變矩器 結(jié)構(gòu)型式：三元式單級(jí)單相向心式； 主要結(jié)構(gòu)：泵輪、導(dǎo)輪、渦輪，每個(gè)上面都有用來(lái)攪動(dòng)液體油進(jìn)行能量傳遞，數(shù)量不等的葉柵； 作用：自動(dòng)變矩，扭矩根據(jù)外載荷的變化輸出的改變而改變； 變矩器的工作原理： 液體油的流向:泵

26、輪→渦輪→導(dǎo)輪→泵輪。泵輪和渦輪之間有2mm左右的間隙，是將油作為介質(zhì)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的，沒(méi)有剛性連接，所以沒(méi)有機(jī)械沖擊，且相互保護(hù)，三輪組成一個(gè)密閉的腔體，腔體里面充滿(mǎn)了壓力油，僅通過(guò)進(jìn)油口和出油口與外界相通； 安全閥:安裝在進(jìn)油口，保證進(jìn)入變矩器時(shí)壓力不高于0.8MPa。 調(diào)壓閥:安裝在出油口，保持變矩器的油壓在0.3MPa以下[1]。 其結(jié)構(gòu)裝置如下圖2-3-4所示。 圖2-3-4 三元件一級(jí)一相液力變矩器結(jié)構(gòu)圖 若外載荷增大，則推土機(jī)行走的速度下降, 隨之渦輪轉(zhuǎn)速下降，而泵輪輸入給液力變矩器的能量并沒(méi)有下降，所以當(dāng)能量穿過(guò)了轉(zhuǎn)速正在下降的渦輪葉柵時(shí)，仍然保持有較大的能量并射向?qū)л?/p>

27、的葉柵，從而導(dǎo)輪葉柵受到大的壓力，壓力通過(guò)液體自身作用力壓向渦輪，則渦輪的輸出扭矩增大[1]。 泵輪、渦輪和導(dǎo)輪中充滿(mǎn)著工作油。當(dāng)泵輪旋轉(zhuǎn)時(shí), 泵輪使油液沖擊導(dǎo)渦輪葉片上,從而渦輪旋轉(zhuǎn)。油從渦輪流出進(jìn)入導(dǎo)輪，并從導(dǎo)輪流出,進(jìn)入泵輪進(jìn)口。完成油的循環(huán)相連。 導(dǎo)輪可以通過(guò)改變液體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),從而使渦輪力矩增大。而渦輪力矩是隨工況而變化的。因此，當(dāng)負(fù)荷增大時(shí),渦輪會(huì)受到較大的阻力矩 ，從而自動(dòng)降速。所以，液力變矩器可以保證機(jī)械得到平穩(wěn)的傳動(dòng)[1]。 動(dòng)力傳遞路線：傳動(dòng)殼→泵輪→渦輪→渦輪軸→聯(lián)軸節(jié)1 工作裝置見(jiàn)下圖2-3-5所示。 圖2-3-5 三元件一級(jí)一相液力變矩器結(jié)

28、構(gòu)示意圖 2.3.4 動(dòng)力換擋變速箱 圖2-3-5行星齒輪機(jī)構(gòu)原理及離合器機(jī)構(gòu) A. 太陽(yáng)輪 B. 齒圈 C. 行星架 D. 行星齒輪 E. 離合器片 圖2-3-6 行星齒輪工作原理 圖中所示的行星齒輪機(jī)構(gòu)，包括與太陽(yáng)輪（A）和齒圈（B）相嚙合的三個(gè)行星齒輪（D）。這三個(gè)行星齒輪（D）由行星架（C）支撐。當(dāng)太陽(yáng)輪（A）轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，齒圈（B）保持固定；行星齒輪（D）和行星架（C）開(kāi)始繞太陽(yáng)輪（A）旋轉(zhuǎn)，而每個(gè)行星齒輪在各自的軸上轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)行星架（C）保持固定時(shí)，行星齒輪（D）在它們各自的軸上轉(zhuǎn)動(dòng)，而使齒圈（B）的旋轉(zhuǎn)方向與太陽(yáng)輪（A）相反[1]。 1．

29、 1號(hào)行星齒輪軸 2. 1號(hào)離合器活塞 3. 1號(hào)油缸體 4. 2號(hào)行星齒輪軸 5. 2號(hào)離合器活塞 6. 2號(hào)油缸體 7. 卡環(huán) 8. 殼體 9. 3號(hào)活塞殼體 10. 3號(hào)離合器活塞 11. 3號(hào)離合器齒輪 12. 油缸體 13. 4號(hào)行星齒輪軸 14. 4號(hào)離合器活塞 15. 4號(hào)油缸

30、體 16. 5號(hào)行星齒輪軸 17. 5號(hào)離合器活塞 18. 鎖緊銷(xiāo) 19. 軸承座 20. 蓋 21. 輸出軸 22. 螺母 23. 卡環(huán) 24. 后箱體 25.5號(hào)離合器行星架 26. 彈簧 27. 卡環(huán) 28. 4號(hào)離合器行星架 29. 碟簧

31、 30. 彈簧 31. 2號(hào)離合器行星架 32. 粗濾器 33. 銷(xiāo) 34. 前蓋 35. 前箱體 36. 1號(hào)離合器行星架 37. 夾持器 38. 輸入軸 39. 聯(lián)軸節(jié) 40. 卡環(huán) 41. 座 A.1號(hào)離合器太陽(yáng)輪（30齒） B. 1號(hào)離

32、合器行星齒輪（21齒） C. 1號(hào)離合器齒圈（72齒） D. 前進(jìn)太陽(yáng)輪（30齒） E. 前進(jìn)行星齒輪（21齒） 圖2-3-7 行星齒輪結(jié)構(gòu)示意圖 圖2-3-8 離合器結(jié)構(gòu)示意圖A 圖2-3-9 離合器輪結(jié)構(gòu)示意圖B A:離合器的接合（油壓起作用） 控制閥的機(jī)油在壓力下通過(guò)殼體（3）的油口流到活塞（2）?；钊央x合器齒片（44）和摩擦片（45）壓在一起；由此形成的摩擦力使離合器片（44）停止轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣與摩擦片內(nèi)齒相嚙合的齒圈（C）被鎖[1]。 B：離合器的分離（油

33、壓不起作用） 控制閥壓力油的供應(yīng)被切斷時(shí)，活塞（2）由于回位彈簧（30）的力而回到最初位置。這樣，在齒片（44）和摩擦片（45）之間摩擦力減少，使齒圈（C）處于自由狀態(tài)[1]。 圖2-3-10 離合器球形止回閥結(jié)構(gòu)示意A 圖2-3-11 離合器球形止回閥結(jié)構(gòu)示意B 離合器球形止回閥的功能： 當(dāng)變速桿置于“第一速”時(shí)，控制閥的機(jī)油進(jìn)入3號(hào)離合器活塞（10）的左側(cè)，并推活塞到右。3號(hào)活塞殼體（9）的轉(zhuǎn)動(dòng)被傳到3號(hào)離合器（11）的齒輪。 如果變速桿現(xiàn)在置于第二或第三速，彈簧（29）的力試圖推活塞到左邊[1]。 2.3.5

34、終傳動(dòng) 圖2-3-12 終傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖 2.3.6行走部分 圖2-3-13 履帶的漲緊裝置 漲緊裝置的作用是：保證履帶具有足夠的漲緊度，減少履帶在行走中的震跳及卷饒過(guò)程中的脫落[1]。 3 工程柴油機(jī)的特性 3 工程柴油機(jī)的特性 工程機(jī)械工作在惡劣的環(huán)境下時(shí)，作業(yè)時(shí)的阻力變化劇烈，發(fā)動(dòng)機(jī)也會(huì)因此過(guò)載而常常掉速。要使發(fā)動(dòng)機(jī)在額定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)，則需要發(fā)動(dòng)機(jī)因?yàn)檫^(guò)載掉速那時(shí)輸出的轉(zhuǎn)矩也盡可能的增加多一些。內(nèi)燃機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩與功率成正比，與其轉(zhuǎn)速成反比，

35、在低于額定轉(zhuǎn)速300-400r/min范圍內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率基本會(huì)保持不變或者增加，這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)的特性曲線才是滿(mǎn)足要求的[2]。 3.1 內(nèi)燃機(jī)的選型 3.1.1 內(nèi)燃機(jī)特性曲線 圖3.1.1 是兩種不同的工程機(jī)械常用內(nèi)燃機(jī)的特性曲線。 （a）的發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是470KW,轉(zhuǎn)速為2100r/min，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速在2100r/min降到1800r/min的過(guò)程中，輸出功率維持穩(wěn)定過(guò)程，而輸出的轉(zhuǎn)矩缺一直在增加，是因?yàn)槠胶鈾C(jī)器在工作的過(guò)程中通過(guò)瞬時(shí)的，小量過(guò)載的原理來(lái)保證發(fā)動(dòng)機(jī)在掉速時(shí)一樣可以穩(wěn)定工作。 （b）的發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率是320KW，轉(zhuǎn)速為2000r/min，最大的輸出功率為33

36、0KW，轉(zhuǎn)速為800r/min，即在轉(zhuǎn)速變小的同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率增加，因而在相同掉速情況下起輸出的轉(zhuǎn)矩增加要相對(duì)多一些，穩(wěn)定性也因此要好一些。（b）的特性圖跟（a）比較起來(lái)更適合于工程機(jī)械內(nèi)燃機(jī)選型[9]。 圖3-1 兩種常用工程機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線 3.1.2 內(nèi)燃機(jī)的額定轉(zhuǎn)速 因?yàn)楣こ虣C(jī)械一般有液壓傳動(dòng)和控制系統(tǒng)，并且都從發(fā)動(dòng)力取力，因此發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速影響著液壓系統(tǒng)的選型，甚至機(jī)器的一些性能參數(shù)。額定的轉(zhuǎn)速是發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳工作轉(zhuǎn)速，也是機(jī)器工作時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的轉(zhuǎn)速。因而在選型時(shí)要考慮到額定轉(zhuǎn)速對(duì)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，能否滿(mǎn)足系統(tǒng)要求； 另外發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也是決定液壓

37、系統(tǒng)流量的因素。還要考慮轉(zhuǎn)速是否對(duì)機(jī)器的一些性能參數(shù)的影響，比如行走的速度、液壓油缸的速度的控制等等。 3.1.3 內(nèi)燃機(jī)的控制方式 發(fā)動(dòng)機(jī)的控制主要是通過(guò)控制內(nèi)燃機(jī)的油門(mén)，有機(jī)械控制和電控兩種方法。機(jī)械控制是用油門(mén)的拉線來(lái)控制供油量的大?。欢娍貏t有兩種方法，一種方法是在機(jī)械控制的基礎(chǔ)上用電磁閥來(lái)取代油門(mén)的拉線來(lái)控制供油量，另一種方式是目前市場(chǎng)上較先進(jìn)的電噴發(fā)動(dòng)機(jī)，這一種發(fā)動(dòng)機(jī)的每一個(gè)氣缸都有配備噴油控制閥，由專(zhuān)用系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際的負(fù)荷大小來(lái)控制油量，這一種發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性比較好，而且可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，只是價(jià)格比前者要貴一些。 3.14工程機(jī)械柴油機(jī)的性能 ①機(jī)械的工程柴油機(jī)負(fù)荷

38、率高沖擊性大2，圖3-2列出了推土機(jī)的載荷分布圖，它在一個(gè)工作循環(huán)工作載荷變化大，機(jī)組承受著急劇震動(dòng)和沖擊力。因此在進(jìn)行柴油機(jī)匹配設(shè)計(jì)時(shí)，標(biāo)定工況參數(shù)和性能特性設(shè)計(jì)必須充分考慮工程機(jī)械沖擊性的高負(fù)荷要求。通常根據(jù)各類(lèi)各類(lèi)工程機(jī)械作業(yè)方式要求，按照柴油的標(biāo)定功率I或者II規(guī)定進(jìn)行選取，同時(shí)用柴油機(jī)飛輪輸出功率作為凈功率進(jìn)行匹配計(jì)算。 圖3-2推土機(jī)的載荷圖 ②柴油機(jī)性能特征要適應(yīng)變負(fù)荷工況，工程機(jī)械作業(yè)過(guò)程負(fù)荷高而且負(fù)荷的變化大。圖3-3顯示出了工程機(jī)械阻力轉(zhuǎn)矩Ttqc在柴油機(jī)外特性上和調(diào)速特性上的匹配關(guān)系。如果阻力轉(zhuǎn)矩Ttpc’變化不大時(shí)，柴油機(jī)的工作點(diǎn)配置在標(biāo)定的工況附近這個(gè)時(shí)候柴油

39、機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速、燃油耗均處于穩(wěn)定且較佳的狀態(tài)。反之，若果阻力轉(zhuǎn)矩Ttqc”大于柴油機(jī)的標(biāo)定轉(zhuǎn)矩Ttqh，柴油機(jī)進(jìn)入速度特性區(qū)工作，使柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速在較大的范圍內(nèi)波動(dòng)。圖3-4是推土機(jī)在牽引力工況下，由阻力變化引起的柴油機(jī)載荷轉(zhuǎn)矩Ttq隨時(shí)間t的變化，其中高頻波動(dòng)不影響柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速，但是較低頻率較小周期的波動(dòng)使柴油機(jī)轉(zhuǎn)速在不穩(wěn)定的工作狀態(tài)。這種波動(dòng)較大的影響燃油供給系統(tǒng)的正常工作，由于調(diào)速器的慣性滯后作用，與載荷變化產(chǎn)生不適應(yīng)狀況。見(jiàn)圖3-5。在工程機(jī)械作業(yè)循環(huán)中，減速時(shí)間比加速時(shí)間長(zhǎng)，就會(huì)出現(xiàn)載荷增加反而供油量減少，降低柴油機(jī)的輸出功率，也嚴(yán)重影響柴油運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性[2]。 當(dāng)柴油機(jī)實(shí)際輸出功率隨

40、著阻力轉(zhuǎn)矩增大進(jìn)一步下降時(shí)，一旦阻力轉(zhuǎn)矩超過(guò)了柴油機(jī)具有的最大轉(zhuǎn)矩時(shí)，柴油機(jī)則會(huì)發(fā)生熄火。圖4-5也表示柴油機(jī)的外特性和相應(yīng)工況下的調(diào)速特性是在油門(mén)廚余滿(mǎn)載全開(kāi)位置下的狀況。實(shí)際工作時(shí)，柴油機(jī)隨外載荷的變化而變化的，當(dāng)油門(mén)廚余部分載荷位置時(shí)，就在部分負(fù)荷的調(diào)速特性上工作，調(diào)速器起作用的轉(zhuǎn)速相應(yīng)的降低。這樣柴油機(jī)在一定范圍內(nèi)可自動(dòng)適應(yīng)外載荷的變化。并且可以控制柴油機(jī)的怠速和最高轉(zhuǎn)速。因此工程機(jī)械柴油機(jī)幾乎都采用全程式機(jī)械調(diào)速器。 圖3-3 阻力矩變化相對(duì)柴油機(jī)性能特性關(guān)系

41、 圖3-4柴油機(jī)載荷轉(zhuǎn)矩隨時(shí)間的變化 圖3-5柴油機(jī)不同狀態(tài)下的調(diào)速特性 ③滿(mǎn)足牽引力性能合理匹配的基本條件，對(duì)于高載循環(huán)作業(yè)的推土機(jī)代表的工程機(jī)械，必須合理配置柴油機(jī)標(biāo)定功率工況與行走機(jī)構(gòu)最大生產(chǎn)率工況、工作裝置平均最大阻力工況的關(guān)系，因此獲得最大生產(chǎn)率?；緱l件有三個(gè)，第一柴油機(jī)轉(zhuǎn)矩決定了最大牽引力Fkpmax應(yīng)該大于工程機(jī)械地面的附著條件。第二柴油機(jī)工況決定了有效牽引力Fkph應(yīng)適應(yīng)行走機(jī)構(gòu)最大生產(chǎn)率工況決定有效牽引力Fkpδ。第三柴油機(jī)的標(biāo)定功率時(shí)產(chǎn)生的Fkph處于行走機(jī)構(gòu)標(biāo)定滑移率δ附近保證機(jī)械有較大的生產(chǎn)率。

42、 圖3-6 工程機(jī)械牽引力特性上與柴油機(jī)性能匹配關(guān)系 A-A柴油機(jī)轉(zhuǎn)矩決定最大牽引力工況 B-B行走機(jī)構(gòu)最大附著力工況 C-C柴油機(jī)標(biāo)定功率工況 D-D行走機(jī)構(gòu)標(biāo)定滑移率工況 E-E平均最大阻力工況 F-F最大牽引力工況 4 推土機(jī)的使用特性 4 推土機(jī)的使用特性 履帶式推土機(jī)的配套柴油機(jī)一般采用的是三種傳動(dòng)方式；機(jī)械傳動(dòng)、液力傳動(dòng)、機(jī)械液力傳動(dòng)三種方式輸出功率見(jiàn)圖4-1可以得出結(jié)論，

43、在相同的行駛速度前提下機(jī)械傳動(dòng)的輸出功率大于液力傳動(dòng)的輸出功率而且傳動(dòng)的效率也高一些，但是范圍太狹窄，所以需要設(shè)置更多的檔位來(lái)更好的適應(yīng)外載荷的不斷的變化；但是液力傳動(dòng)則體現(xiàn)出了它一定的優(yōu)勢(shì)，在整個(gè)速度范圍內(nèi)可以自動(dòng)無(wú)極變速吸收功率，可以最大的利用柴油機(jī)的功率，更好的適應(yīng)外載荷的變化，缺點(diǎn)就是傳動(dòng)效率偏低，這兩種方式相應(yīng)的柴油機(jī)的調(diào)速特性匹配關(guān)系分別在圖4-2和4-3中，而機(jī)械液力傳動(dòng)匹配效率則處于前面兩種傳動(dòng)方式之間。就目前而言，一般的小型推土機(jī)多數(shù)是采用的機(jī)械傳動(dòng)，大型的推土機(jī)大多是則是用的另外兩種傳動(dòng)方式。 圖4-1 機(jī)械和液力傳動(dòng)輸

44、出功率曲線比較 圖4-2推土機(jī)機(jī)械傳動(dòng)時(shí)與柴油機(jī)的匹配特性 推土機(jī)工作時(shí)的負(fù)荷大，而且工作條件很惡劣，在匹配動(dòng)力裝置時(shí)候，它的標(biāo)定有效功率、轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)和轉(zhuǎn)速適應(yīng)性系數(shù)取偏向上限，并且有較大的性能匹配儲(chǔ)備，幾乎用全功率匹配，并且保證運(yùn)行工況點(diǎn)處于調(diào)速特性狀態(tài)工作。由圖4-2可知變速箱在1檔時(shí)的最大牽引力Fkp處于處于柴油機(jī)特性上的最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)，且與推土機(jī)的總質(zhì)量相近，則匹配比較合理；此時(shí)其1檔的最大的功率Pc點(diǎn)必須處于打滑的極限功率一下，從而充分利用柴油的功率；牽引力則會(huì)隨著車(chē)速的降低而得到明顯的提高。最低的油耗率be也處于最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)附近。圖

45、4-3是柴油機(jī)和變矩器的匹配輸入特性圖，變矩器的傳動(dòng)比是在i=0-1的范圍內(nèi)，在工程機(jī)械上選i=0的時(shí)候失速負(fù)荷拋物線跟柴油機(jī)速度特性交點(diǎn)應(yīng)該比最大的轉(zhuǎn)速時(shí)高100r/min左右，而且失轉(zhuǎn)速不能過(guò)低，不然會(huì)導(dǎo)致變矩器泵輪在啟動(dòng)的時(shí)候空載轉(zhuǎn)矩太大，影響了柴油機(jī)在啟動(dòng)時(shí)的性能。就目前，一般使用的變矩器的效率（ηTmax=0.75）時(shí)的負(fù)荷拋物線，通過(guò)柴油機(jī)凈功率速度特性上的標(biāo)定功率，從而充分利用柴油機(jī)的功率[10]。 圖4-3推土機(jī)液力傳動(dòng)時(shí)柴油機(jī)與變矩器匹配輸入特性

46、 5 柴油機(jī)的匹配計(jì)算 5 柴油機(jī)的匹配計(jì)算 5.1 匹配設(shè)計(jì)步驟 ①由推土機(jī)用戶(hù)或者生產(chǎn)企業(yè)提出其用途、功能、作業(yè)方式、作業(yè)負(fù)載工況、工作環(huán)境等；要求匹配柴油機(jī)的基本參數(shù)，如功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和適應(yīng)性系數(shù)、調(diào)速率；柴油機(jī)總體的長(zhǎng)寬高尺寸、安裝要求等，并提供配套意向書(shū)。 ②柴油機(jī)生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)推土機(jī)匹配的要求，逐個(gè)分析，并從性能、結(jié)構(gòu)、可靠性和經(jīng)濟(jì)性等方面綜合分析，收集國(guó)內(nèi)外有關(guān)技術(shù)資料，選取能滿(mǎn)足其基本要求的柴油機(jī)系列或是機(jī)型。與此同時(shí)，確定所需配套柴油機(jī)技術(shù)規(guī)格和結(jié)構(gòu)形式的初步方案。 ③有推土機(jī)需方和供方充分協(xié)商后，雙方簽訂柴油機(jī)試制技術(shù)協(xié)議書(shū)或配套合同，作為供方的設(shè)計(jì)、供

47、貨依據(jù)。 ④柴油機(jī)配套設(shè)計(jì)師在全面理解技術(shù)協(xié)議的技術(shù)要求前提下，進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)性能的應(yīng)該進(jìn)行性能匹配臺(tái)架先行試驗(yàn)；對(duì)成熟機(jī)型僅需進(jìn)行各附屬系統(tǒng)配置設(shè)計(jì)；然后進(jìn)行工藝、生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)等因素綜合分析后，經(jīng)方案評(píng)審，最后確定設(shè)計(jì)方案并得到需方認(rèn)可。 ⑤由總體方案展開(kāi)進(jìn)行各零部件圖樣技術(shù)設(shè)計(jì)和制定驗(yàn)收技術(shù)條件或質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)盡可能采用新結(jié)構(gòu)、新材料等成熟先進(jìn)技術(shù)，經(jīng)工藝、標(biāo)準(zhǔn)等部門(mén)會(huì)審后進(jìn)行樣機(jī)試制 ⑥對(duì)提供的試制樣機(jī)進(jìn)行裝配性檢查，然后進(jìn)行性能試驗(yàn)、可靠性考核、其結(jié)果應(yīng)達(dá)到技術(shù)協(xié)議的要求，并應(yīng)符合JB/T4198.1《工程機(jī)械用柴油機(jī)技術(shù)條件》有關(guān)項(xiàng)目的規(guī)定。 ⑦試制合格的柴油機(jī)樣

48、機(jī)提供主機(jī)試配套，并按有關(guān)工程機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行定型試驗(yàn)；包括雙方共同派員進(jìn)行安裝適應(yīng)性與傳動(dòng)裝置匹配試驗(yàn)，整機(jī)作業(yè)性能試驗(yàn)，冷卻潤(rùn)滑能力試驗(yàn)，環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)以及整機(jī)實(shí)際作業(yè)可靠性運(yùn)行試驗(yàn)等。 ⑧需方把配套、試用考核結(jié)果反饋給供方，設(shè)計(jì)師應(yīng)對(duì)柴油機(jī)匹配設(shè)計(jì)問(wèn)題和質(zhì)量缺陷及時(shí)改進(jìn)設(shè)計(jì)，并納入圖樣、技術(shù)文件中。柴油機(jī)通過(guò)技術(shù)評(píng)定或鑒定后，才可以投入批量生產(chǎn)、供貨[8]。 5.2匹配計(jì)算 5.2.1 對(duì)動(dòng)力裝置的基本要求 匹配的時(shí)候要根據(jù)推土機(jī)的的使用特點(diǎn)，正確的進(jìn)行柴油機(jī)的匹配設(shè)計(jì)才能保證推土機(jī)的正常使用，和可靠的運(yùn)行，并且要保證良好的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。 而且，推土機(jī)在進(jìn)行匹配時(shí)要對(duì)動(dòng)力的

49、處置、行走、工作裝置的系統(tǒng)問(wèn)題合理分配動(dòng)力，且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要達(dá)到最優(yōu)化，同時(shí)要考慮各個(gè)系統(tǒng)的工作環(huán)境。在對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行選型時(shí)要全面的了解和手機(jī)推土機(jī)的使用要求、從指標(biāo)、結(jié)構(gòu)布置、制造成本、工藝性能等方面進(jìn)行綜合的分析，同時(shí)也要考慮柴油機(jī)的技術(shù)的先進(jìn)性又要保證使用可靠性和經(jīng)濟(jì)上的可行性。因此匹配設(shè)計(jì)的最優(yōu)化實(shí)際是指柴油機(jī)對(duì)工程機(jī)械具有良好的適應(yīng)性。推土機(jī)要兼顧到柴油機(jī)工作環(huán)境對(duì)柴油機(jī)的影響，要對(duì)進(jìn)氣、排氣、潤(rùn)滑和冷卻系統(tǒng)進(jìn)行特殊的設(shè)計(jì)[6]。 5.2.2 匹配原則 在選配柴油機(jī)時(shí)我們首先推土機(jī)其他性能的需要再根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式求出柴油機(jī)大概所需要的功率，通過(guò)整機(jī)上的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、離合器、變矩器對(duì)柴油機(jī)的標(biāo)定

50、轉(zhuǎn)速進(jìn)行選型。再根據(jù)所求得的數(shù)據(jù)選出兩款柴油機(jī)，對(duì)他們的過(guò)載能力的轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)和柴油機(jī)表征柴油機(jī)承載時(shí)轉(zhuǎn)速的下降程度的轉(zhuǎn)速適應(yīng)性系數(shù)進(jìn)行比較。一般的工程機(jī)械在轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)選擇較大的值。在對(duì)轉(zhuǎn)速適應(yīng)性系數(shù)進(jìn)行比較時(shí)轉(zhuǎn)速適應(yīng)性系數(shù)的值較大，可以改善柴油機(jī)對(duì)負(fù)荷變化的適應(yīng)范圍，在外載荷變化較大，轉(zhuǎn)速下降又不能克服的時(shí)候操作人員要有足夠的換擋時(shí)間，又不能過(guò)小，過(guò)小又影響推土機(jī)的作業(yè)速度，就要根據(jù)情況而定。柴油機(jī)的穩(wěn)態(tài)調(diào)速率表征柴油機(jī)空載運(yùn)行時(shí)最高轉(zhuǎn)速相對(duì)標(biāo)定工況的變化程度。穩(wěn)態(tài)調(diào)速率過(guò)大表示穩(wěn)定性比較差；過(guò)小靈敏度又過(guò)大。因此根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，工程機(jī)械的標(biāo)定穩(wěn)態(tài)條速率取值范圍在8％~12％，同時(shí)調(diào)速器可以

51、控制柴油機(jī)最大空載轉(zhuǎn)速，可防止意外的“飛車(chē)”事故，同時(shí)控制柴油機(jī)最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速[3]。 5.2.3 計(jì)算步驟 第一，我們需要對(duì)所選用的推土機(jī)所用的液力變矩器進(jìn)行計(jì)算，求出液力變矩器的一些特性參數(shù)； 第二，根據(jù)液力變矩器的特性參數(shù)求出液力變矩器的擬合曲線的方程； 第三，對(duì)兩種內(nèi)燃機(jī)的原始參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，求出兩個(gè)機(jī)型的扭矩?cái)M合曲線方程； 第四，得出相對(duì)誤差進(jìn)行對(duì)比； 第五，對(duì)所求的方程與液力變矩器的方程進(jìn)行分析，并作出全功率匹配圖。 5.2.4 詳細(xì)計(jì)算 SD16推土機(jī)的詳細(xì)參數(shù)如下 工作重量 額定功率 飛輪功率 最大牽引力 最大牽引效率 17000kg 120KW

52、 160kw 150KN 65％ 前進(jìn)I檔車(chē)速 前進(jìn)II檔車(chē)速 前進(jìn)III檔車(chē)速 后退I檔車(chē)速 后退II檔車(chē)速 3.29km/h 5.28km/h 9.63km/h 4.28km/h 7.59km/h 后退III檔車(chē)速 鏟刀寬度 鏟刀高度 最大切削深度 切削角 12.53km/h 3388mm 1149mm 540mm 55mm 首先根據(jù)推土機(jī)的牽引力和工作重量估算出內(nèi)燃機(jī)的標(biāo)定功率，便于后面的選型 根據(jù)推土機(jī)的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式[2] 為牽引力系數(shù)，一般取0.9 m為整機(jī)質(zhì)量（t） 為最低行駛速度

53、（km/h） 為履帶打滑率一般取10％ 為機(jī)械傳動(dòng)總效率取0.9 可以得到查看國(guó)家工程機(jī)械柴油機(jī)常用標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速范圍可得到推土機(jī)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的范圍在1800~2100r/min。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取接近此功率的發(fā)動(dòng)機(jī)康明斯NT855-c820和濰柴WD613568GA-1兩種機(jī)型 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第五版）得到變矩器是TY165A型變矩器的原始特性參數(shù)[12] 型號(hào) 有效直徑mm 轉(zhuǎn)速r/min 功率 kw TY165A 380 1850 122 i k η Mb（100

54、0）/Nm 0 2.31 0 285.8 0.1 2.17 0.22 277.3 0.2 2.04 0.41 273.6 0.3 1.89 0.57 270.1 0.4 1.73 0.69 262.7 0.5 1.56 0.78 252.7 0.6 1.40 0.84 239.1 0.65 1.33 0.87 230.5 0.7 1.25 0.88 220.8 0.75 1.18 0.88 209.4 0.8 1.11 0.89 194.9 0.85 1.03 0.87 178.3 0.9 0.

55、95 0.85 156.3 0.95 0.84 0.80 124.5 1.04 0.38 0.40 29.0 （速比—i 變矩系數(shù)—k 變矩器效率—η 扭矩—Mb） TY165A液力變矩器傳動(dòng)比以及效率 前進(jìn) 后退 I II III I II III 變速箱速度比 2.50 1.33 0.73 2.08 1.10 0.60 中央傳動(dòng)比 2.10 終傳動(dòng)比 16

56、.51 總速比 87.14 46.21 25.26 72.23 38.25 20.88 傳動(dòng)效率 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94 液壓系統(tǒng)參數(shù) 地盤(pán)油泵 變矩器排油泵 工作油泵 合計(jì) 流量Q（L/min） 135 23 190 系統(tǒng)壓力p(Mpa) 2.35 0.14 0.58 效率η 0.85 0.85 0.85 消耗功率（KW） 6.22 0.06 2.16 消耗轉(zhuǎn)矩（N*M） 31.26 0.64 10.86 7％Ne 查資料可得到康明斯NT855—c28

57、0和WD613568GA-1參數(shù)如下 主要性能參數(shù) 柴油機(jī)型號(hào) 技術(shù)規(guī)格 i—D/mms/mm 標(biāo)定功率II（Peh）標(biāo)定轉(zhuǎn)速（neh） 燃油消耗率（kw) 最大轉(zhuǎn)矩（n*m）和相應(yīng)轉(zhuǎn)速（r/min） tq 外形尺寸(l b h/mm) 凈質(zhì)量（kg） NT855_c280 6-140152 175/1800 ≤208 ≥1078/≤1230 ≥1.20 ≥1.46 15437811300 1270 WD613568GA-1 6—123130 162/2200 ≤210 ≥843/≤1450 ≥1.20 ≥1.52 151064

58、0960 810 在資料中可以查到兩種柴油機(jī)的扭矩動(dòng)力儲(chǔ)備曲線擬合方程 發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào) NT855_c280 WD613568GA-1 扭矩動(dòng)力儲(chǔ)備曲線擬合方程 (x為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(1000r/m in) ; y 為扭矩) 一次導(dǎo)數(shù) 二次導(dǎo)數(shù) 一般工程機(jī)械選擇發(fā)動(dòng)機(jī)要求就是在曲線要比其他的工作點(diǎn)要陡一些時(shí)就是接近了額定的工況點(diǎn)，離工作點(diǎn)越遠(yuǎn)斜率越低，這樣可以更好的讓發(fā)動(dòng)機(jī)在外載荷變化大的時(shí)候發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)打到最小，就可以改善發(fā)動(dòng)機(jī)的工作條件。從上表兩個(gè)函數(shù)可以得出的是康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)的斜率更接近理想狀態(tài)。 計(jì)算原理匹配的原理 工程機(jī)械中，發(fā)動(dòng)機(jī)要帶動(dòng)很

59、多部件，其凈扭矩為 式中—帶動(dòng)變矩器的扭矩 —工作裝置用油泵的扭矩 —變速器換擋用油泵的扭矩 —轉(zhuǎn)向油泵的扭矩 這些裝置中，變速器換擋用油泵一直與液力變矩器共同工作，轉(zhuǎn)向油泵則不經(jīng)常和變矩器共同工作，工作裝置用油泵是否經(jīng)常和變矩器共同工作與工程機(jī)械的具體情況有關(guān)，如裝載機(jī)的工作裝置油泵經(jīng)常與變矩器共同工作，而推土機(jī)的鏟刀提升油泵則不經(jīng)常和變矩器共同工作。 如果采用（其中的指的是帶動(dòng)工作裝置油泵空轉(zhuǎn)的扭矩，指帶動(dòng)轉(zhuǎn)向油泵空轉(zhuǎn)的扭矩）與變矩器進(jìn)行匹配，稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)的全功率匹配，如果我們采用（—帶動(dòng)工作裝置油泵的工作扭矩）與變矩器進(jìn)行匹配，稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)的部分功率匹配。 對(duì)于推土機(jī)，可以

60、以發(fā)動(dòng)機(jī)的全功率匹配為主，但要保證整個(gè)變矩器的輸入特性曲線與部分功率匹配時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩曲線相交。 發(fā)動(dòng)機(jī)在車(chē)輛動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)各個(gè)工況下，油門(mén)開(kāi)度及負(fù)荷都在變化要想精確描述發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)工況下的輸出特性非常困難。在車(chē)輛動(dòng)力性能研究中，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩模型可以分為靜態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型兩類(lèi)。動(dòng)態(tài)模型主要用于分析發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬態(tài)響應(yīng)特性或者用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，對(duì)于普通車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)的研究，靜態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)模型具有足夠的精度。 這次匹配計(jì)算主要是采用發(fā)動(dòng)機(jī)的靜態(tài)模型 根據(jù)變矩器TY165A的參數(shù)算出MbK的值： k Mb（1000）/Nm k*Mb 2.31 285.8 660

61、.198 2.17 277.3 601.741 2.04 273.6 558.144 1.89 270.1 510.489 1.73 262.7 454.471 1.56 252.7 394.212 1.4 239.1 334.74 1.33 230.5 306.565 1.25 220.8 276 1.18 209.4 247.092 1.11 194.9 216.339 1.03 178.3 183.649 0.95 156.3 148.485 0.84 124.5 104.58 0.38 29 11.02

62、 液力變矩器在與柴油機(jī)配合時(shí)我們用計(jì)算的方法沒(méi)用擬合曲線的匹配方法，先計(jì)算出液力變矩器的幾何相似變矩器的輸入特性： 根據(jù)查找文獻(xiàn)15中公式， 得知單機(jī)單相變矩器循環(huán)圓直徑為D，和它相似的變矩器循環(huán)圓直徑為，由于 ，，推到出了幾何相似變矩器的輸入特性 （1） 根據(jù)公式（1）得到幾何輸出特性 （2） （3） 為了方便后面的求解變對(duì)公式（1）（2）（3）進(jìn)行簡(jiǎn)化得到如下公式

63、 （4） （5） 查資料得到液力變矩器的數(shù)學(xué)模型公式 再根據(jù)變矩器的數(shù)學(xué)模型公式 （6） （7） 根據(jù)公式（6）（7）可以得出出變矩器的偶合工況的變速比 得出公式 上面式子中的

64、一個(gè)根 根據(jù)液力變矩器的原始參數(shù)和擬合參數(shù)可以算出下列的值 （8） （9） （10） 根據(jù)原始數(shù)據(jù)代入公式（8）（9）（10）計(jì)算可以得出 所以所求的擬合曲線方程式為 （） 算出來(lái)的結(jié)果如下表： 傳動(dòng)比 Mb 計(jì)算得出的Mb* 誤差 誤差百分比e* 0 276.47 285.8 -9.33 -0.03375 0.1 284.1144 277.3 6.8144

65、 0.023985 0.2 286.0756 273.6 12.4756 0.043609 0.3 282.3536 270.1 12.2536 0.043398 0.4 272.9484 262.7 10.2484 0.03 0.5 257.86 252.7 5.16 0.02 0.6 237.0884 239.1 -2.0116 -0.01 0.65 224.5714 230.5 -5.9286 -0.03 0.7 210.6336 220.8 -10.1664 -0.05 0.75 195.275 209.4

66、 -14.125 -0.07 0.8 178.4956 194.9 -16.4044 -0.09 0.85 160.2954 178.3 -18.0046 -0.11 0.9 140.6744 156.3 -15.6256 -0.11 0.95 119.6326 124.5 -4.8674 -0.04 1.04 78.17694 29 49.17694 0.62 同理根據(jù)公式（8）（9）（10）可以求出液力變矩器Mt的擬合曲線函數(shù) （11） （12） （13） 可以得出 再計(jì)算柴油機(jī)的外特性擬合函數(shù) 下面是兩種機(jī)型原始參數(shù)，只選取了五點(diǎn)列出 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min 1000 1200 1400 1600 1800 康明斯NT855 扭矩N*M 1000