反鏟液壓挖掘機太原科技大學機械工程學院2024年12月第六章行走裝置構造及設計

反鏟液壓挖掘機第六章行走裝置構造與設計6.1液壓挖掘機行走裝置6.2行走裝置總體結構6.3履帶式行走裝置6.3履帶式行走裝置的設計6.4輪胎式行走裝置第六章行走裝置構造及設計

反鏟液壓挖掘機

挖掘機的行走裝置主要用來支承機器、使其轉移作業場地，其形式有履帶式、輪胎式、步行式、軌行式、浮游式和拖掛式等幾種。

作業場地固定、要求接地比壓較低時用履帶式；作業場地多變時用輪胎式；因施工條件特殊而必須架設專用軌道時，用軌行式；挖掘水下泥土用浮游式；小型單斗挖掘機的行走裝置無動力源時，用拖掛式；作業場地固定、機器重量大時，也可用步行式。第六章行走裝置構造及設計

反鏟液壓挖掘機履帶式輪胎式水陸兩棲式全地形式軌道式浮游式（船式）液壓挖掘機行走裝置應盡量滿足以下要求：

1、應有較大的牽引力，以使挖掘機具有良好的通過性能、爬坡性能和轉向性能。

2、在不增大行走裝置高度的前提下應具有較大的離地間隙，以提高其不平地面上的越野性能。

3、具有較大的支撐面積或較小的接地比壓，以提高挖掘機的穩定性。

4、在斜坡下行時不發生下滑和超速溜坡現象，以提高挖掘機的安全性。

5、外形尺寸應符合道路運輸的要求。第六章行走裝置構造及設計

反鏟液壓挖掘機第六章行走裝置構造及設計

反鏟液壓挖掘機6.1履帶式行走裝置6.1履帶式行走裝置履帶式行走裝置主要由即驅動輪、導向輪、支重輪、托帶輪及履帶行走傳動機構等組成。優點：驅動力大，接比壓小（40-150kPa），越野性能及穩定性好，爬坡能力大（一般為50%-80%，最大可達100%），轉彎半徑小，靈活性好。缺點：制造成本高，運行速度低，運行和轉向時功率消耗大，零件磨損快，遠距離運行時需借助于其他運輸車輛。第六章行走裝置構造及設計

反鏟液壓挖掘機1—導向輪；2—張緊彈簧；3—履帶；4—履帶架；5—支重輪；6—托鏈輪；7—驅動輪；8—行走馬達總成；9—底架。X型行走架H型行走架1）X型行走架搭接在履帶架上的距離較大，從而增加了整體的強度和剛度，避免了左、右履帶架的扭曲、變形，使上部載荷和工作載荷產生的應力能較均勻地分布于整個履帶架，當車架在不平地面或惡劣工況下工作時其變形不至于超過允許值。2）可將行走馬達油管及減速機構總成全部藏入履帶架內，使整機的外形更加簡潔美觀，并提高了通過性。3）有效減輕了重量，比過去節省材料達２０％左右，并降低了整機的重心位置，提高了作業穩定性。X型行走架的優點

第六章行走裝置構造及設計

反鏟液壓挖掘機橡膠履帶整體結構示意圖橡膠履帶外形示意圖優點：

1）重量輕、接地比壓小、振動小、噪聲低、行駛平順、附著力大、行駛阻力小、轉向靈活、地面適應性好、不損壞路面等；

2）無銷軸與銷套、結構簡單、無內部磨擦和磨損，傳動效率高、適合于在城市或農田施工。主要缺點：

1）強度低、承載能力差；

2）在連續反復載荷及變形作用下溫升較高，使橡膠迅速老化、剛度下降并變脆脫落，從而影響了整體使用壽命。適用范圍：一般用在小型或微型挖掘機上以及特殊場合使用的其它車輛上，不適合在中、大型挖掘機上使用。第六章行走裝置構造及設計

反鏟液壓挖掘機橡膠履帶驅動輪

驅動輪將行走馬達及傳動機構的輸出扭矩和轉速傳給履帶，再通過地面使車輛獲得牽引力而行走，因此，對驅動輪的要求首先是與履帶應正確嚙合，以實現平穩傳動，并且當履帶因銷套磨損而伸長后仍能使之很好地嚙合而傳遞動力。履帶車輛的驅動輪通常置于后部，可使履帶的張緊段較短，減少磨損和功率損失。分體式驅動輪不等距齒的驅動輪分體式驅動輪的輪齒磨損后不必卸下履帶便可更換局部的輪齒，方便施工現場操作。第六章行走裝置構造及設計

反鏟液壓挖掘機履帶驅動裝置高速液壓馬達驅動的履帶行走裝置

液壓挖掘機的履帶驅動裝置一般由液壓馬達及減速機構組成，分為高速方案和低速方案兩類。高速方案通常由液壓馬達與多級行星齒輪集成，最后驅動履帶的驅動鏈輪。這種結構形式結構緊湊，基本上不影響挖掘機的通過性。

驅動鏈輪采用了分體式結構，其輪齒部分用螺栓連接于驅動輪輪轂上。低速方案一般只由低速大扭矩液壓馬達組成，因其結構尺寸較大，空間布置空難，已很少采用。第六章行走裝置構造及設計

反鏟液壓挖掘機1—內齒圈；2—三級行星架；3—三級太陽輪；4—二級行星架；5—二級太陽輪；6—一級行星架；7—一級太陽輪（馬達輸出軸）；8—一級行星輪；9—二級行星輪；10—三級行星輪；11—縮緊裝置；12—驅動輪；13—驅動輪轂；14—浮動油封；15—殼體；16—制動器；17—壓緊活塞；18—行走液壓馬達。第六章行走裝置構造及設計

反鏟液壓挖掘機

采用3級行星傳動的行走減速裝置6.2輪胎式行走裝置（1）輪胎式行走裝置的總體結構型式

輪胎式行走裝置按照支腿組合形式分為無支腿、雙支腿、四支腿等形式。無支腿第六章行走裝置構造及設計

反鏟液壓挖掘機有前推土鏟和雙后支腿四支腿無推土鏟只有推土鏟

1）要求地面平整、堅實，以免輪轍過深（最大接地比壓為150~500KPa），增加挖掘機行駛阻力和轉向阻力，影響挖掘機的穩定性。

2）輪胎式挖掘機的行走速度通常不超過40km/h，也有不少超過此值甚至更高，爬坡能力為40%-60%。

3）為了改善挖掘機的越野性能，宜采用全輪驅動，液壓懸掛平衡擺動軸。作業時由液壓支腿支撐，使前后橋卸荷使整機穩定性得以提高。（3）輪胎式行走裝置傳動機構的結構型式（2）輪胎式行走裝置與履帶式行走裝置相比較的主要特點機械傳動機械液壓傳動全液壓傳動第六章行走裝置構造及設計

反鏟液壓挖掘機6.2輪胎式行走裝置1)機械傳動

變速箱輸出的動力從傳動箱經垂直傳動軸從回轉中心通至底盤。在底盤上通過下傳動箱傳至前后驅動橋。按照行走條件的需要可使前橋接合或脫開，以改善挖掘機的通過性。

采用純機械傳動方式的優點是可以借用標準汽車的零部件，成本低、維修方便、傳動效率較高。它的缺點是結構復雜，用變速箱換檔動作慢，牽引特性不佳。1一前橋2一停車制動器3一上傳動箱4一變速箱5—下傳動箱6一柴油機7一離合器8一傳動箱9一液壓泵

輪胎式行走裝置的傳動方式第六章行走裝置構造及設計

反鏟液壓挖掘機

行走液壓馬達直接裝在變速箱上，變速箱引出前后傳動軸驅動前后橋，或再經輪邊減速裝置驅動輪胎，有越野檔、公路檔和拖掛檔三種速度。液壓機械傳動采用高速液壓馬達，使用可靠，這種傳動系統比采用純機械傳動簡單，省掉上、下傳動箱及垂直軸，結構布置較為方便，但需要中央回轉接頭才能實現動力自上而下的順利傳輸而不影響轉臺的回轉，在傳動性能方面經過適當選擇液壓元件和變速箱檔級可以減少各檔級間的牽引力突變。2)液壓機械傳動三檔變速箱

輪式行走裝置的液壓機械傳動圖第六章行走裝置構造及設計

反鏟液壓挖掘機3)全液壓傳動采用兩個液壓馬達驅動，通過對兩個馬達的串聯或并聯供油達到調速和改變驅動力矩的目的，用較簡單的變速箱即可得到較多的檔數。當兩個液壓馬達串聯時，各自都得到全部流量，速度高、驅動力矩小，適于高速公路行駛。當兩個液壓馬達并聯時，每個只得到全部流量的一半，轉速低、驅動力矩大，適于低速越野行駛。采用全液壓傳動在轉向時車速由液壓系統自動調節，利用差速作用，每個車輪都能很好地適應越野工況。由于省去了機械變速箱使得結構大為簡化、在空間上易于布置、離地間隙較大、通過性好。缺點是效率較低、對馬達等液壓元件的質量要求較高。第六章行走裝置構造及設計

反鏟液壓挖掘機輪胎式液壓挖掘機的轉向方式有：

（1）按整機轉向型式有偏轉車輪轉向和折腰式轉向等。

（2）按轉向機構的傳動方式有機械式轉向、液壓助力轉向、液壓轉向和氣壓助力轉向等。

（3）按轉向輪位置有前輪轉向、后輪轉向和全輪轉向等。

轉向原理

目前輪胎式液壓挖掘機廣泛采用偏轉前輪液壓轉向方式，并利用反饋機構解決方向盤與轉向輪之間的聯鎖問題。

通過轉向器的操縱，油泵輸出的壓力油經中心回轉接頭進入轉向油缸，推動左轉向節臂，使其繞轉向節主銷轉動。通過轉向橫拉桿帶動右轉向節臂，使兩側轉向輪同時偏轉，從而實現轉向。

上述轉向節臂有用液壓推動、液壓助力推動、氣壓助力推動和靜液壓推動等幾種方式，但以液壓推動最為普遍。4)輪胎式液壓挖掘機轉向操縱系統簡介第六章行走裝置構造及設計

反鏟液壓挖掘機

擺線轉子泵式液壓轉向機構由液壓泵1、轉向器2、轉向節臂5及轉向液壓缸6等組成，它也是一種液壓反饋式轉向機構。

擺線轉子泵式液壓轉向機構僅可使輪胎的轉動角與方向盤轉角成正比，而且當液壓泵出現故障時還能當手動泵用，以靜壓方式來轉向。該型轉向機構在輪式挖掘機中應用很普遍，并且轉向器已成定型產品，機構布置方便，故使用很多，如在國產WLY60和WLY40型等輪胎式液壓挖掘機均采用這種轉向機構。轉子泵轉向機構

1—液壓泵；2—轉向器；3—方向盤；4—中央回轉接頭；5—轉向節臂；6—轉向油缸第六章行走裝置構造及設計

反鏟液壓挖掘機5)輪胎式液壓挖掘機的懸掛裝置簡介安裝懸掛裝置的主要目的是兼顧作業和行駛第六章行走裝置構造及設計

反鏟液壓挖掘機液壓懸掛平衡裝置1—懸掛液壓缸；2—前橋；3—擺動鉸銷；4—閥。輪胎式挖掘機與履帶式挖掘機的駕駛室對比第六章行走裝置構造及設計

反鏟液壓挖掘機6.3履帶式行走裝置的設計行駛阻力分析履帶式車輛行駛中需要克服的總阻力Fr

包括以下幾部分：a)土壤的變形阻力Fr1；b)坡度阻力Fr2；c)轉向阻力Fr3；d)履帶行走裝置的內阻力Fr4。

牽引力計算原則是行走裝置的牽引力應該大于上述各項阻力之和（不同行駛工況下其組成會有所不同），而又不應超過整機與地面的附著力。第六章行走裝置構造及設計

反鏟液壓挖掘機履帶式車輛行駛時會擠壓土壤使其產生變形，這部分阻力即由此得來。雙履帶液壓挖掘機單側履帶的運行阻力按下式計算：：

1）土壤的變形阻力Fr1式中，b為履帶寬度，m；p為履帶的接地比壓，kPa；p0為土壤抗陷系數，其意義為使土壤受壓表面下陷1cm所需要的單位面積壓力，其單位為“kPa/cm”。第六章行走裝置構造及設計

反鏟液壓挖掘機6.3履帶式行走裝置的設計坡度阻力是由于機器在斜坡上因自重沿縱坡方向的分力所引起的：

2）坡度阻力Fr2式中，α為坡度；m為整機質量。3）轉向阻力Fr3在假設履帶接地比壓均布的前提下，挖掘機原地轉向時單側履帶的轉向阻力（牽引阻力）按下式計算：

式中，β為轉向時履帶板側邊刮土的附加阻力系數，取β=1.15；μ為履帶與地面的摩擦系數（轉向阻力系數）；G為挖掘機工作重量，kN；L為履帶接地長度，m；B為履帶中心距，m。第六章行走裝置構造及設計

反鏟液壓挖掘機6.3履帶式行走裝置的設計

履帶式行走裝置運行時的內阻力包括驅動輪、導向輪、支重輪、拖鏈輪、履帶銷軸間的內摩擦力及履帶板與驅動輪嚙合等的摩擦阻力、滾動阻力等項，這些因素可綜合表示為履帶式行走裝置的效率。

4）履帶行走裝置的內阻力Fr4式中，Fr41為履帶銷軸間的摩擦阻力；Fr42為支重輪的摩擦阻力；Fr43為驅動輪的摩擦阻力；Fr44為導向輪的摩擦阻力。第六章行走裝置構造及設計

反鏟液壓挖掘機6.3履帶式行走裝置的設計

（1）確定行走馬達的輸出扭矩

應在首先考慮行走減速機構的傳動比及效率的基礎上，將行走牽引力轉化為單側行走馬達所需的輸出扭矩，即單側行走馬達所需的最大輸出扭矩應滿足：

5）履帶式液壓挖掘機行走馬達主參數的確定式中，ixg為行走減速機構傳動比；

ηxg為行走減速機的效率。第六章行走裝置構造及設計

反鏟液壓挖掘機6.3履帶式行走裝置的設計

（2）確定行走馬達的最高轉速和排量

液壓馬達所需最高轉速為：

式中，vmax為最大行走速度，km/h；Dq為驅動輪節圓半徑，m;

i為行走減速機構傳動比.第六章行走裝置構造及設計

反鏟液壓挖掘機6.3履帶式行走裝置的設計

對變量液壓馬達來說，其最小排量為：

式中，

Qmax為工作油泵的最大輸出流量，L/min，需預先估計；ηv1為工作油泵至液壓馬達的容積效率；

ηv2為液壓馬達的容積效率；nmmax為液壓馬達的最高轉速。其最大排量取決于馬達的進出口壓差及所需的最大輸出扭矩：

式中，

Mmmax為液壓馬達所需最大輸出扭矩，N·m；

Δp為液壓馬達的進出口壓力差，MPa；ηm為液壓馬達的機械效率。

第六章行走裝置構造及設計

反鏟液壓挖掘機6.3履帶式行走裝置的設計6）行走機構主要性能校核

（1）

最大牽引力校核挖掘機的整機牽引力為：

為了保證挖掘機的正常行駛，FQ應能克服最大的行駛阻力Fr，并小于履帶和地面之間的最大附著力Fφ。

（2）最大行走速度校核

挖掘機的最大行走速度：

式中，FQ為整機牽引力，N，等于行駛阻力；v為行走速度，km/h;

η為行走傳動機構的效率，取0.7～0.8；

kr為泵或馬達的變量系數(如采用定量泵和定量馬達則=1)；

第六章行走裝置構造及設計